im Hochstrombereich

Die Erfindung betrifft eine Messanordnung zur Messung eines elektrischen Stroms im Hochstrombereich, insbesondere im Strombereich von mehr als 1 kA.

Es ist beispielsweise aus EP 0 605 800 AI bekannt, elektri ^¬ sche Ströme mittels eines niederohmigen Strommesswiderstands („Shunt") gemäß der Vierleitertechnik zu messen. Hierbei fließt der zu messende elektrische Strom durch den niederoh ^¬ migen Strommesswiderstand, wobei der Spannungsabfall über den Strommesswiderstand gemessen wird und dann entsprechend dem ohmschen Gesetz ein Maß für den elektrischen Strom bildet. Aus WO 2014/127788 AI ist es weiterhin bekannt, die Vierlei ^¬ tertechnik auch zur Strommessung in Mittelspannungsanlagen und Hochspannungsanlagen einzusetzen. Allerdings wird in dieser Druckschrift noch keine befriedigende Lösung angeboten zur Auslegung des Widerstandes und zur elektrischen Anbindung des Strommesswiderstands an die Mittelspannungsanlage bzw. die Hochspannungsanlage.

Weiterhin ist aus US 2007/0177318 AI ein Strommesswiderstand bekannt, der eine Strommessung gemäß der Vierleitertechnik ermöglicht. Allerdings ist dieser bekannte Strommesswider ^¬ stand zur Montage auf einer Leiterplatte konzipiert und somit nicht zur Strommessung in einer Mittelspannungsanlage bzw. Hochspannungsanlage geeignet. Dieser bekannte Strommesswider ^¬ stand weist jedoch bereits eine Messschaltung auf, um den Spannungsabfall über dem Widerstandselement des Strommesswi ^¬ derstands zu messen, wobei die Messschaltung oben auf den Strommesswiderstand aufgesteckt werden kann und dann durch eine Rastverbindung mit dem Strommesswiderstand verbunden ist. Die fehlende Eignung zur Hochstrommessung in einer Mittelspannungsanlage bzw. Hochspannungsanlage rührt hierbei auch daher, dass die Messschaltung nicht baulich integriert ist und deshalb nicht abgeschirmt ist. Bei einer Hochstrom ^¬ messung in einer Mittelspannungsanlage bzw. Hochspannungsan- läge können die elektronischen Komponenten der Messschaltung deshalb gestört werden.

Ferner ist zum allgemeinen technischen Hintergrund der Erfindung auch hinzuweisen auf US 6 801 118 Bl, WO 2013/037677 AI und US 3 245 021 A.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine ent ^¬ sprechend verbesserte Messanordnung zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Messanordnung gemäß dem Hauptanspruch gelöst.

Die erfindungsgemäße Messanordnung weist zunächst in Überein ^¬ stimmung mit dem Stand der Technik einen niederohmigen Strom- messwiderstand auf, um einen elektrischen Strom gemäß der be ^¬ kannten Vierleitertechnik zu messen. Der Strommesswiderstand besteht im Wesentlichen aus einem ersten Anschlussteil aus einem Leitermaterial (z.B. Kupfer) zum Einleiten des zu messenden elektrischen Stroms in den Strommesswiderstand, einem zweiten Anschlussteil aus einem Leitermaterial (z.B. Kupfer) zum Ausleiten des zu messenden elektrischen Strom aus dem Strommesswiderstand und einem Widerstandselement aus einem Widerstandsmaterial (z.B. Manganin®), wobei das Widerstand ^¬ selement elektrisch zwischen die beiden Anschlussteile ge- schaltet ist und von dem zu messenden elektrischen Strom durchflössen wird. Derartige niederohmige Strommesswiderstände sind grundsätzlich aus EP 0 605 800 AI bekannt, müssen aber hinsichtlich Widerstandswert, Abmessungen und Form an die Größe des zu messenden elektrischen Stroms und an die An ^¬ forderungen des Kunden angepasst werden.

Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Messanordnung eine baulich integrierte Messschaltung, welche die über dem Wider- Standselement abfallende elektrische Spannung misst. Bei ^¬ spielsweise kann diese Messschaltung als anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC: Application-specific _in- tegrated circuit) ausgebildet sein. Derartige ASICs sind bei ^¬ spielsweise aus EP 1 363 131 AI bekannt, so dass der Inhalt dieser Druckschrift der vorliegenden Beschreibung hinsichtlich des Aufbaus und der Funktionsweise der Messschaltung in vollem Umfang zuzurechnen ist. Es ist jedoch zu erwähnen, dass die integrierte Messschaltung vorzugsweise eine 16-Bit- Messwerterfassung aufweist.

Die erfindungsgemäße Messanordnung zeichnet sich nun zunächst dadurch aus, dass die Messung der über dem Widerstandselement des Strommesswiderstands abfallenden elektrischen Spannung nicht durch ein einziges Paar von Spannungsabgriffen erfolgt, sondern durch mehrere Paare von Spannungsabgriffen, wobei die Paare von Spannungsabgriffen mit der Messschaltung verbunden sind. Dies ist vorteilhaft, weil die Stromdichte in dem Wi ^¬ derstandselement des niederohmigen Strommesswiderstands räum ^¬ lich nicht konstant ist. Dies hat zur Folge, dass der Mess- wert der über dem Widerstandselement abfallenden Spannung von der räumlichen Positionierung der Spannungsabgriffe abhängt, was zu einem Messfehler führt. Bei der erfindungsgemäßen Messanordnung mit mehreren räumlich verteilt angeordneten Paaren von Spannungsabgriffen besteht dagegen die Möglich- keit, dass die Messschaltung mehrere Spannungsmesswerte aus ^¬ wertet, die an den verschiedenen Paaren von Spannungsabgriffen gemessen werden. Aus diesen verschiedenen Spannungsmesswerten kann dann beispielsweise ein Mittelwert berechnet wer- den, wodurch der Messfehler minimiert wird. Einzelheiten hierzu sind aus WO 2014/161624 AI bekannt, so dass der Inhalt dieser Druckschrift der vorliegenden Beschreibung in vollem Umfang zuzurechnen ist. Darüber hinaus zeichnet sich die erfindungsgemäße Messanord ^¬ nung durch zwei Stromschienenanschlüsse aus, um die Messan ^¬ ordnung mit Stromschienen verbinden zu können. Der erste Stromschienenanschluss (vorzugsweise für die Kontaktierung mit jeweils drei übereinander angeordneten Stromschienen) ist hierbei mit dem ersten Anschlussteil des niederohmigen Strom ^¬ messwiderstands elektrisch verbunden, während der zweite Stromschienenanschluss mit dem zweiten Anschlussteil des nie ^¬ derohmigen Strommesswiderstands elektrisch verbunden ist. Die erfindungsgemäße Messanordnung ermöglicht deshalb vorteilhaft eine einfache und zuverlässige elektrische Verbindung mit Stromschienen in einer Hochstromanordnung.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weisen die beiden Stromschienenanschlüsse jeweils mehrere parallel übereinanderliegende Anschlussplatten aus einem Leitermaterial auf. Dies ermöglicht die Kontaktierung mit jeweils drei übereinander angeordneten Stromschienen und bietet den Vorteil, dass der zu messende elektrische Strom aufgeteilt wird und durch die verschiedenen Anschlussplatten fließt, wodurch die Stromdichte auch bei einer Hochstrommessung in einem relativ niedrigen Bereich bleibt und die Stromtragfähigkeit der Stromschienenanschlüsse nicht überschreitet.

Weiterhin ist zu erwähnen, dass die beiden Stromschienenan- Schlüsse vorzugsweise zur Schraubmontage an den Stromschienen ausgelegt sind. Hierzu können die Stromschienenanschlüsse beispielsweise Bohrungen zur Durchführung einer Schraubverbindung aufweisen.

Ferner ist zu erwähnen, dass die Stromschienenanschlüsse vor ^¬ zugsweise vernickelt, verzinnt, versilbert oder vergoldet sind, um die Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen zu verbessern .

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Messanordnung mehrere niederohmige Strommesswiderstände auf, die elektrisch parallel geschaltet sind, so dass sich der zu messende Strom in mehrere Teilströme aufteilt, die durch die einzelnen Strommesswiderstände fließen. Die Strom ^¬ messwiderstände können hierbei in mehreren Ebenen übereinander angeordnet sein. Darüber hinaus können in jeder der Ebene jeweils mehrere Strommesswiderstände nebeneinander angeordnet sein. Bei einer Fertigung des niederohmigen Strommesswider- Stands aus einem Verbundmaterialband gemäß EP 0 605 800 AI kann diese Unterteilung in mehrere Strommesswiderstände dadurch erreicht werden, dass in den Streifen aus dem Widerstandsmaterial mehrere Schlitze eingebracht werden, die längs zur Stromflussrichtung verlaufen und quer zur Stromflussrich- tung nebeneinander angeordnet sind. Die Schlitze trennen dann in dem Verbundmaterialband und dem daraus resultierenden Strommesswiderstand mehrere nebeneinanderliegende Widerstand ^¬ selemente voneinander. Eine Besonderheit stellt die Integration der kompletten Mess- und Auswerteelektronik im Shunt in unmittelbarer Nähe zu den Spannungsabgriffen dar. Die Verbindung zwischen Spannungsabgriff und Messwandler (z. B. ASICs) erfolgt vorzugsweise mit Flexleitungen in Stripline-Technik. Beide Maßnahmen (kurze Leitungen und Stripline-Technik) führen zu einer sehr störsicheren Messanordnung (extrem kleine Antennenfläche) .

Weiterhin ist zu erwähnen, dass mit dem Einbau im Shunt die elektronischen Komponenten (z. B. Messschaltung, Datenschnittstelle) der erfindungsgemäßen Messanordnung innerhalb einer elektrischen Abschirmung aus einem Leitermaterial eingekapselt sind. Dies ist sinnvoll, da bei einer Hochstrommes ^¬ sung ansonsten eine Störung der elektronischen Komponenten durch den zu messenden elektrischen Strom möglich wäre. Die elektrische Abschirmung wird durch die Stromschienenanschlüs ^¬ se, Distanzstücke zwischen den Stromschienenanschlüssen und seitliche, einseitig elektrisch isolierte Verstärkungsplatten aus einem Leitermaterial gebildet. Auf Ober-und Unterseite sind zusätzliche Abschirmbleche aus ferromagnetischen Materi ^¬ alien elektrisch einseitig isoliert angebracht.

Vorzugsweise umfasst die Messanordnung auch eine baulich integrierte Datenschnittstelle zum Senden von Daten an eine kundenseitige Auswertungseinheit und/oder zum Empfangen von Daten von außen. Die Datenschnittstelle bildet vorzugsweise auch eine galvanische Trennung, da die Messanordnung einerseits und die Auswertungseinheit andererseits üblicherweise auf unterschiedlichen elektrischen Potentialen liegen. Diese galvanische Trennung kann beispielsweise durch einen Opto ^¬ koppler zusammen mit einen Lichtleiterrealisiert werden. Einzelheiten zur technischen Realisierung einer solchen Datenschnittstelle sind beispielsweise aus WO 2014/127788 AI be ^¬ kannt, so dass der Inhalt dieser Druckschrift der vorliegen- den Beschreibung in vollem Umfang zuzurechnen ist.

Ferner ist zu erwähnen, dass das Widerstandsmaterial des Wi ^¬ derstandselements in dem niederohmigen Strommesswiderstand zwar eine extrem geringe Temperaturabhängigkeit seines Wider- Standswerts aufweist, die jedoch trotzdem nicht vernachläs ^¬ sigt werden kann, wenn man eine sehr genaue Messung anstrebt. Zur Kompensation dieser Temperaturabhängigkeit kann die Mess ^¬ anordnung einen oder mehrere Temperatursensoren aufweisen, die die Temperatur des Widerstandselements des niederohmigen Strommesswiderstands messen und den Messwert der über dem Wi ^¬ derstandselement abfallenden elektrischen Spannung entsprechend einer temperaturabhängigen Korrekturkennlinie korrigiert .

Weiterhin ist zu erwähnen, dass das Widerstandsmaterial des Widerstandselements des niederohmigen Strommesswiderstands eine bestimmte Thermokraft aufweist, die bei einem Tempera ^¬ turunterschied zwischen dem Widerstandselement einerseits und den Anschlussteilen andererseits eine bestimmte Thermospan- nung erzeugt. Diese Thermospannung überlagert sich zu der Spannung, die durch den zu messenden elektrischen Strom in dem Widerstandselement erzeugt wird und führt deshalb zu ei ^¬ nem Messfehler. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist deshalb zur Kompensation der über dem Widerstandselement abfallenden Thermospannung ein Ausgleichselement vorgesehen, das thermisch mit den beiden Anschlussteilen verbunden ist und so denselben Temperaturunterschieden ausgesetzt ist wie das Widerstandselement. Bei einem Temperaturun- terschied zwischen dem Ausgleichselement einerseits und den Anschlussteilen andererseits erzeugt das Ausgleichselement also eine bestimmte Thermospannung. Das Ausgleichselement und das Widerstandselement sind hierbei in einem Spannungsmess ^¬ kreis elektrisch in Reihe geschaltet, so dass sich die Ther- mospannung der Widerstandselements einerseits und des Aus ^¬ gleichselements andererseits mindestens teilweise kompensie ^¬ ren. Die Einzelheiten dieser Thermospannungskompensation sind in der deutschen Patentanmeldung 10 2016 008 415.4 beschrieben, so dass der Inhalt dieser Patentanmeldung der vorliegen- den Beschreibung in vollem Umfang zuzurechnen ist. Zusätzlich zu diesem Kompensationselement wird vorzugsweise an jeder Spannungsmess-Stelle die Temperaturdifferenz gemessen, so dass bei unvollständiger Kompensation der Thermospannung zusätzlich eine rechnerische Korrektur erfolgen kann.

Es wurde bereits vorstehend erwähnt, dass die Messanordnung Spannungsabgriffe aufweist zum Abgreifen der über dem Strommesswiderstand abfallenden elektrischen Spannung. Diese Span- nungsabgriffe können vorteilhaft in ein Flachbandkabel inte ^¬ griert werden, das auf dem Strommesswiderstand elektrisch flächig kontaktiert ist. Dieses Flachbandkabel ist vorzugs ^¬ weise mehrlagig und bildet einen Streifenleiter, wobei auch der bereits vorstehend erwähnte Temperatursensor und der Tem- peraturdifferenzsensor auf dem Flachbandkabel angebracht sein kann. Darüber hinaus kann auch das bereits vorstehend erwähnte und zum Ausgleich der Thermospannung dienende Ausgleichselement auf dem Flachbandkabel angebracht sein. Das direkte Anlöten des Flachbandkabels auf dem niederohmigen Strommesswiderstand ist wegen der extrem guten Wärmeableitung des Kupfers und der limitierten Temperaturbelastbarkeit des Flachbandkabels in der Regel nicht möglich. Zwischen dem Flachbandkabel und dem Strommesswiderstand ist deshalb vor- zugsweise ein Plättchen aus einem Leitermaterial (z. B. Kup ^¬ fer) angeordnet, wobei dieses Plättchen durch Löten, Sintern, Schweißen oder auch Leitkleben (d.h. Herstellen einer

elektrisch leitfähigen Klebeverbindung) mit dem Strommesswiderstand verbunden wird. Dieses Plättchen weist zur elektri- sehen Kontaktierung des Flachbandkabels Anschlussstifte

(Pins) auf, die hochgebogen werden können, woraufhin die Anschlussstifte des Plättchens dann mit entsprechenden elektri ^¬ schen Anschlussstellen des Flachbandkabels verbunden (verlötet, verschweißt oder mit Leitkleber verklebt) werden können. Das Plättchen zwischen dem Flachbandkabel und dem Strommess ^¬ widerstand erleichtert also die Verbindung zwischen dem

Flachbandkabel und dem Strommesswiderstand. In einer Variante der Erfindung weist die Messanordnung zur Stromversorgung der elektronischen Komponenten einen Hochspannungstransformator auf.

In einer anderen Variante der Erfindung ist dagegen zur

Stromversorgung eine Photovoltaikzelle vorgesehen, die zur Stromerzeugung über einen Lichtleiter von einer Lichtquelle (z. B. Laser oder LED) bestrahlt wird. Einzelheiten über diese Art der Stromerzeugung sind beispielsweise aus WO

2014/127788 AI bekannt, so dass der Inhalt dieser Druck- schrift der vorliegenden Beschreibung in vollem Umfang zuzurechnen ist.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Strommesswiderstand mehrere ebene Verbundmaterialplatten auf, wie sie beispielsweise aus EP 0 605 800 AI bekannt sind, wobei diese Verbundmaterialplatten das Widerstandselement und die Anschlussteile umfassen. Die Verbundmaterialplatten sind hierbei vorzugsweise parallel zueinander übereinander ange ^¬ ordnet. Die benachbarten Verbundmaterialplatten sind hierbei an den Anschlussteilen elektrisch und mechanisch miteinander verbunden, während die benachbarten Verbundmaterialplatten im Bereich der Widerstandselemente durch einen Isolierspalt elektrisch voneinander getrennt sind. Der zu messende elekt ^¬ rische Strom teilt sich also auf und fließt getrennt durch die benachbarten Widerstandselemente der übereinanderliegenden Verbundmaterialplatten.

Die Stromaufteilung kann jedoch nicht nur in vertikaler Richtung erfolgen, sondern auch in horizontaler Richtung, d. h. innerhalb einer Verbundmaterialplatte. Hierzu können die Ver ^¬ bundmaterialplatten jeweils mehrere Schlitze aufweisen, die längs zur Stromflussrichtung verlaufen und quer zur Stromflussrichtung nebeneinander angeordnet sind, wobei die

Schlitze in den einzelnen Verbundmaterialplatten jeweils mehrere Widerstandselemente voneinander trennen.

Der Strommesswiderstand kann beispielsweise einen Wider ^¬ standswert im Bereich von 1 μΩ - 1 mQ haben.

Bei dem Widerstandmaterial des Strommesswiderstands kann es sich beispielsweise um eine Kupfer-Mangan-Nickel-Legierung handeln, wie beispielsweise Cu86Mnl2Ni2. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, dass es sich bei dem Widerstandsmateri- al um eine Kupfer-Mangan-Zinn-Legierung handelt, wie beispielsweise Cu90 , 7Mn7Sn2 , 3. Ferner kann auch eine Nickel- Chrom-Legierung eingesetzt werden, insbesondere eine Nickel- Chrom-Aluminium-Legierung, wie beispielsweise

Ni74, 5Cr20A113, 5SilMnO, 5FeO, 5.

Bei dem Leitermaterial handelt es sich vorzugsweise um Kupfer oder eine Kupferlegierung. Hierbei ist zu erwähnen, dass das Leitermaterial vorzugsweise einen kleineren spezifischen elektrischen Widerstand aufweist als das Widerstandsmaterial des Widerstandselements.

Ferner ist zu erwähnen, dass die Messanordnung vorzugsweise mit einem hohen Strom belastbar ist. Beispielsweise kann der kurzzeitige Maximalstrom mindestens 10 kA, 25 kA, 50 kA, 100 kA, 200 kA oder sogar 500 kA betragen. Die Dauerstrombe ^¬ lastbarkeit beträgt dagegen vorzugsweise mindestens 1 kA, 2 kA, 5 kA, 10 kA, 20 kA oder sogar mindestens 30 kA.

Darüber hinaus ist zu erwähnen, dass das Widerstandselement in Stromflussrichtung vorzugsweise eine relativ geringe Länge aufweist, die vorzugsweise kleiner als 50 mm, 25 mm, 10 mm, 7 mm oder sogar 5 mm. Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Messanordnung vorzugsweise einen sehr geringen Linearitätsfehler aufweist, der vorzugsweise geringer ist als 0,1%, 0,05%, 0,01% oder sogar 0, 005%. Dabei ist die Messschaltung vorzugsweise offset-frei und weist eine Abtastrate von vorzugsweise mehr als 500 Hz, 1 kHz, 2 kHz oder 4 kHz auf.

Eine besonders vorteilhafte und für die Applikation wesentli- che Eigenschaft der Messanordnung ist die Möglichkeit, sehr kleine DC-Ströme (DC: Direct current) von einigen 100 mA bis wenigen Ampere in einem hohen AC-Strom (AC: Alternating current) von z.B. 20 kA zu messen. Ermöglicht wird das durch die hohe Auflösung der Messwandler, deren Offsetfreiheit , die ho- hen Linearität und das extrem geringe Rauschen. Zusätzlich ist die absolut synchrone Abtastung der einzelnen Messkanäle (im beschriebenen System 8 Kanäle) von ausschlaggebender Bedeutung. Diese synchrone Messung reduziert das Rauschen des Mittelwerts nochmals um ca. 70%.

Hinsichtlich der Form des Strommesswiderstands ist zu erwäh ^¬ nen, dass das Widerstandselement und/oder die Anschlussteile vorzugsweise plattenförmig sind, wie es beispielsweise aus EP 0 605 800 AI bekannt ist, wobei das Widerstandselement und die Anschlussteile wahlweise eben oder gebogen sein können.

Darüber hinaus weist der Strommesswiderstand vorzugsweise ei ^¬ nen geringen thermischen Innenwiderstand auf, der vorzugswei ^¬ se kleiner ist als 1 K/W, 0,5 K/W, 0,1 K/W, 0,05 K/W oder 0,02 K/W.

Ferner ist noch zu erwähnen, dass die Messschaltung vorzugsweise mehrere Messkanäle aufweist, nämlich einen ersten Mess- kanal zur Dauerstromerfassung und einen separaten zweiten Messkanal mit einer höheren Abtastrate zur Überstromerfas ^¬ sung .

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1A eine Perspektivansicht eines Teilbereichs der

Messanordnung mit einem Kupferplättchen und einer Flexleitung,

Figur 1B eine vergrößerte Ansicht von Figur 1A, Figur 2 ein Blockschaltbild zur Verdeutlichung des

Aufbaus und der Funktionsweise der erfindungs ^¬ gemäßen Messanordnung, eine Querschnittsansicht durch eine erfin ^¬ dungsgemäße Messanordnung, sowie einen Strommesswiderstand aus der Messanord nung gemäß Figur 3A im Querschnitt.

Die Figuren 1A und 1B zeigen verschiedene Ansichten eines Teilbereiches der Messanordnung mit einem von vier niederoh migen Strommesswiderständen 1 zur Strommessung gemäß der be kannten Vierleitertechnik, wobei der Strommesswiderstand 1 angepasst ist für eine Strommessung im Hochstrombereich von beispielsweise mehr als 1 kA.

Der Strommesswiderstand 1 weist zunächst ein erstes An ^¬ schlussteil 2 auf, um den zu messenden elektrischen Strom in den Strommesswiderstand 1 einzuleiten.

Darüber hinaus weist der Strommesswidertand 1 ein zweites An ^¬ schlussteil 3 auf, um den zu messenden elektrischen Strom wieder aus dem Strommesswiderstand 1 auszuleiten.

Zwischen den beiden Anschlussteilen 2, 3 ist ein Widerstandselement 4 aus einem Widerstandsmaterial angeordnet, wie bei ^¬ spielsweise Manganin®, Zeranin® oder Isaohm®. Das Widerstand ^¬ selement 4 ist hierbei entlang seiner Längskanten durch eine Schweißverbindung mit den angrenzenden Anschlussteilen 2, 3 elektrisch und mechanisch verbunden.

In dem Strommesswiderstand 1 befinden sich mehrere Schlitze 5, die längs zur Stromflussrichtung verlaufen und nebeneinan- der angeordnet sind, so dass die Schlitze 5 mehrere Wider ^¬ standselemente 4 in dem Strommesswiderstand 1 elektrisch von ^¬ einander trennen. Der zu messende elektrische Strom teilt sich also in dem Strommesswiderstand 1 auf und fließt dann parallel durch die nebeneinanderliegenden Widerstandselemente 4, die durch die Schlitze 5 voneinander getrennt sind.

Auf der Oberseite des Strommesswiderstands 1 sind Flachband ^¬ kabel 6 angeordnet (beispielhaft ist nur eine Messstelle ge ^¬ zeigt) , die auch zur Messung der über dem Widerstandselement 4 abfallenden elektrischen Spannung dienen. Ein direktes Verlöten der Flachbandkabel 6 auf dem Strommesswiderstand 1 ist jedoch nicht möglich, da der Strommesswiderstand 1 in der Messanordnung mit den Stromschienenanschlüssen verbunden ist und damit eine sehr große Wärmeleitfähigkeit hat und weil die Temperaturbelastbarkeit des Flachbandkabels 6 begrenzt ist. Zwischen den Flachbandkabeln 6 und dem Strommesswiderstand 1 ist deshalb je ein Kupferplättchen 7 angeordnet, das zunächst mit dem Strommesswiderstand 1 kontaktiert (z.B. verlötet) wird und Spannungsabgriffe bildet, um die über dem Wider ^¬ standselement 4 abfallende elektrische Spannung zu messen. An das Kupferplättchen 7 sind Anschlussstifte 8 angeformt, die nach oben gebogen werden, wie in den Zeichnungen dargestellt ist. Anschließend kann das Flachbandkabel 6 dann einfach mit den Anschlussstiften 8 verlötet werden.

Auf dem Flachbandkabel 6 befindet sich ein Temperatursensor 9, der die Aufgabe hat, die Temperatur des Widerstandsele ^¬ ments 4 zu messen, um Messfehler kompensieren zu können, die durch die Temperaturabhängigkeit des Widerstandsmaterials des Widerstandselements 4 verursacht werden.

Darüber hinaus ist auf dem Flachbandkabel 6 auch ein Aus ^¬ gleichselement 10 in Form eines Verbundmaterialplättchens an- geordnet, um Thermospannungen zu kompensieren. Die Einzelheiten dieser Thermospannungskompensation sind in der deutschen Patentanmeldung 10 2016 008 415.4 beschrieben.

Ferner und optional kann auf dem Flachbandkabel 6 auch ein Thermoelement 11 zur Messung der Temperaturdifferenz angeordnet sein, um Thermospannungen rechnerisch zu kompensieren.

Zu dem Strommesswiderstand 1 ist noch zu erwähnen, dass der Strommesswiderstand 1 im montierten Zustand an Stromschienen- anschlüsse angeschlossen ist, wie sie nachfolgend noch de ^¬ tailliert beschrieben werden.

Figur 2 zeigt ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Messanordnung 12 mit dem Strommesswiderstand 1. In dieser Darstel- lung sind auch Stromschienenanschlüsse 13, 14 schematisch dargestellt, die dazu dienen, die Messanordnung 12 an Stromschienen 15, 16 anzuschließen, wobei die Stromschienen 15, 16 nur schematisch dargestellt sind.

Das Schaltbild zeigt auch eine Messschaltung 17, welche die über dem Strommesswiderstand 1 abfallende elektrische Span ^¬ nung misst, um daraus gemäß dem ohmschen Gesetz den elektrischen Strom zu berechnen.

Darüber hinaus ist die Messschaltung 17 mit dem Temperatursensor 9, dem Ausgleichselement 10 und dem Thermoelement 11 verbunden. Die Verbindung mit dem Temperatursensor 9 ermöglicht eine Kompensation der Temperaturabhängigkeit des spezi- fischen elektrischen Widerstands des Widerstandsmaterials des Widerstandselements 4. Die Verbindung mit dem Ausgleichsele ^¬ ment 10 ermöglicht dagegen eine Kompensation von Thermospan- nungen. Hierzu ist das Ausgleichselement 10 mit dem Strom ^¬ messwiderstand 1 im Spannungsmesskreis in Reihe geschaltet, so dass sich die Thermospannungen über dem Strommesswiderstand 1 einerseits und über dem Ausgleichselement 10 anderer ^¬ seits mindestens teilweise ausgleichen. Das Thermoelement 11 ist optional und ermöglicht über die Messung der Temperatur ^¬ differenz eine rechnerische Korrektur der Thermospannung .

Darüber hinaus zeigt die Darstellung eine Stromversorgung 18, die beispielsweise als Hochspannungstransformator oder mittels einer Fotozelle realisiert werden kann, wie beispiels ^¬ weise in WO 2014/127788 AI beschrieben ist.

Ferner weist die Messanordnung 12 eine Datenschnittstelle 19 mit einem Optokoppler auf, um Daten über einen Lichtleiter 20 an eine externe Auswertungseinheit übertragen zu können, wo ^¬ bei Optokoppler und Lichtleiter eine effektive galvanische Trennung bi

Die Figuren 3A und 3B zeigen eine Querschnittansicht durch eine erfindungsgemäße Messanordnung 12, die teilweise mit dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel übereinstimmt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzel ^¬ heit dieselben Bezugszeichen verwendet werden. Hierbei ist zu erwähnen, dass diese Messanordnung 12 mehrere Anschlussplatten 21-26 aus einem Leitermaterial (z.B. Kupfer) aufweist, wobei die Anschlussplatten 21-26 in drei Ebenen pa ^¬ rallel zueinander übereinander angeordnet sind. Zwischen den Anschlussplatten 21-26 bzw. an der Oberseite der Anschluss- platten 21, 24 befinden sich mehrere Distanzstücke 27-32, die ebenfalls aus einem Leitermaterial (z.B. Kupfer) bestehen.

Die Anschlussplatten 21-26 sind Bestandteil der Stromschie ^¬ nenanschlüsse 13, 14 und für eine Schraubmontage ausgelegt. Hierzu weisen die Anschlussplatten 21-26 jeweils Durchgangs ^¬ bohrungen 33 auf.

Die Messanordnung 12 weist zwei Strommesswiderstände 1 (je ^¬ weils bestehend aus zwei Einzelwiderständen) auf, die in Fi- gur 3B im Detail dargestellt sind.

So weist der Strommesswiderstand 1 zwei Anschlussteile 2.1, 2.2 zum Einleiten des elektrischen Stroms und zwei Anschlussteile 3.1, 3.2 zum Ausleiten des elektrischen Stroms auf, die jeweils miteinander verbunden sind. Dazwischen sind zwei Widerstandselemente 4.1, 4.2 aus einem Widerstandsmaterial an ^¬ geordnet. Der zu messende elektrische Strom teilt sich also in dem Strommesswiderstand 1 auf und fließt getrennt durch die beiden Widerstandselemente 4.1, 4.2. In der Messanordnung 12 befindet sich auch eine Leiterplatte

34 mit der Messschaltung 17, der Stromversorgung 18 und der Datenschnittstelle 19.

Die Leiterplatte 34 ist über das Flachbandkabel 6 mit den beiden Strommesswiderständen 1 verbunden, wobei das Flachbandkabel 6 in den Figuren 3A und 3B nicht dargestellt ist. An der Oberseite ist die Messanordnung 12 durch einen Deckel

35 verschlossen, während an der Unterseite ein Boden 36 die Messanordnung 12 verschließt. Der Deckel 35 und der Boden 36 bestehen aus einem elektrisch isolierenden Material oder weisen zumindest eine elektrisch isolierende Ummantelung auf, um einen unerwünschten Kurzschluss über den Deckel 35 oder den Boden 36 zu verhindern. Der Deckel 35 und der Boden 26 beinhalten ein elektrisch leitfähiges, bevorzugt ferromagneti- sches Abschirmmaterial, das zumindest einseitig vom der

Messanordnung isoliert ist.

Auf Vorder- und Rückseite in Fig. 3 (d.h. vor und hinter der Zeichenebene) ist eine mechanische Verstärkungsplatte aufge ^¬ bracht, die einseitig von der Messanordnung isoliert und mit den aus Kupfer bestehenden Anschlussplatten 21-26 verschraubt sind. Diese Verstärkungsplatten sind in Fig. 3 nicht darge ^¬ stellt.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen be ^¬ vorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den jeweils in Bezug genommenen Ansprüchen und insbesondere auch ohne die Merkmale des Haupt ^¬ anspruchs. So umfasst die Erfindung beispielsweise auch Er ^¬ findungsvarianten ohne die kennzeichnenden Merkmale des

Hauptanspruchs .

Bezugs zeichenliste :

I Strommesswiderstand als Teil der Messanordnung 2, 2.1, 2.2 Anschlussteil zum Einleiten des Stroms

3, 3.1, 3.2 Anschlussteil zum Ausleiten des Stroms

4, 4.1, 4.2 Widerstandselement

5 Schlitze zur Trennung der Widerstandselemente

6 Flachbandkabel

7 Kupferplättchen

8 Anschlussstifte des Kupferplättchens

9 Temperatursensor

10 Ausgleichselement als Verbundmaterialplättchen

II Thermoelement

12 Messanordnung zur Strommessung

13 Stromschienenanschluss

14 Stromschienenanschluss

15, 16 externe Stromschienen

17 Messschaltung

18 Stromversorgung

19 Datenschnittstelle mit Optokoppler

20 Lichtleiter

21-26 Anschlussplatten aus Kupfer

27-32 Distanzstücke aus Kupfer

33 Bohrungen in den Anschlussplatten für Schraubmontage

34 Leiterplatte

35 Deckel zur elektrischen Abschirmung

36 Boden zur elektrischen Abschirmung

I Strom

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