Beschreibung

Stromsensor

Zur überwachung von Strömen und Spannungen in der Energietechnik müssen diese wegen ihrer hohen Werte meist über einen Vermittler in proportionale Vergleichswerte umgewandelt werden, um sie mit üblichen Messgeräten erfassen und auswerten zu können .

In der Schaltanlagen- und Schaltgerätetechnik sind sogenannte Stromwandler bekannt, die z.B. in der Bauform „Aufsteckwandler" einen stromführenden Leiter ringförmig umschließen und deshalb auch als Ringkernwandler bezeichnet werden. Gemäß ih- rem elektromagnetischen Funktionsprinzip können diese Wandler auch als eine spezielle Art von Transformatoren bezeichnet werden .

Um einen Kern aus ferromagnetischem Material, der eine Pri- märwicklung bestehend aus dem Leiter mit dem zu erfassenden

Strom umschließt, läuft eine Sekundärwicklung, an deren Enden ein Widerstand - die sogenannte Bürde - angeschlossen ist, an dem wiederum ein dem Primärstrom proportionaler Spannungswert gemessen werden kann.

Dieser Wert wird z.B. in elektronisch überwachten Leistungsschaltern bezüglich überlastungsschutz der angeschlossenen Verbraucher verarbeitet.

Die bekannten Ringkernwandler sind jedoch in der Produktion und der Montage relativ teuer, deshalb stellt sich die Aufgabe, einen einfacher bzw. kostengünstiger herstellbaren Stromsensor zu entwickeln.

Diese Aufgabe kann mit einem Stromsensor nach Anspruch 1 gelöst werden.

Die untergeordneten Ansprüche beschreiben vorteilhafte Aus- führungsformen der Erfindung.

Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Beispiele näher erläutert .

Es zeigen:

FIG 1 den Aufbau einer Halbschale;

FIG 2 den Aufbau eines Stromsensors aus zwei Halbschalen;

FIG 3 den Stromsensor um einen stromführenden Leiter mit kleinem Strom;

FIG 4 den Stromsensor um einen stromführenden Leiter mit größerem Strom; und

FIG 5 den möglichen Aufbau der Bürde.

FIG 1 zeigt den Aufbau einer Halbschale 11. Die ring- bzw. rohrförmige Halbschale wird im Mehrkomponenten-Spritzguss- verfahren hergestellt und beinhaltet den ferromagnetisehen Kern 12, die Sekundärwicklung 13 sowie ein Anschlusselement oder zwei Anschlusselemente 14 für eine Bürde.

Der ferromagnetisehe Kern 12 wird als Pressteil in das Spritzgusswerkzeug eingelegt oder ist aus magnetpulvergefüll- tem Thermoplastmaterial ebenfalls spritzgussfähig.

Nachdem im folgenden Spritzgussvorgang die Kernhalbschale 11 mit einer isolierenden Lage 15, die entsprechend der ge- wünschten Wicklung eine geeignete Außenkonturierung besitzt, ummantelt wurde, kann nun aus elektrisch leitfähigem Kunststoff die Sekundärwicklung 13 aufgetragen werden, wobei in diesem Schritt auch entsprechende Anschlusselemente 14 und Verbindungselemente 16 für die Halbschalen 11, 21, ggf. als Metallteile, integriert werden können. Abschließend wird in einem weiteren Spritzgussvorgang eine Außenhülle 18 aufgebracht .

FIG 2 zeigt den Aufbau eines Stromsensors 20 aus zwei Halbschalen 11 und 21. Die mit Bezugszeichen 11, 12, 13, 14, 15 und 18 gekennzeichneten Teile entsprechen den mit Bezugszei- chen 21, 22, 23, 24, 25 und 28 gekennzeichneten Teilen. Die Halbschale 21 kann identisch zu der Halbschale 11 sein, oder der Zapfen 16 kann mit einer Einkerbung 27 ersetzt werden.

Wie FIG 2 entnehmbar, können die genannten Halbschalen 11 und 21 auch mit einer elastischen Scharniere 29, insbesondere Folienscharniere, verbunden und somit einstückig herstellbar sein. Auch die Wicklung 13 bzw. 23 kann ggf. über die Scharniere 29 laufen.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Bürde als leitfähiger Kunststoffsträng einstückig mit der Wicklung 13, 23 ausgeführt. Durch die Eigenschaft von leitfähigen Kunststoffen, das Volumen bei Stromfluss zu vergrößern, eröffnen sich weitere Optionen wie z.B. die direkte Betätigung einer Mechanik. Dies kann ein Auslöser zum Abschalten wie auch ein sonstiges mechanisches Stellglied sein.

Zweckmäßigerweise wird zur Realisierung von mechanischen Bewegungen ein Teil des Wandlers wie in FIG 3 und 4 dargestellt nach Art eines „Bi-Metalles" 31, 32 ausgeführt, um mit einer geringen Volumenänderung des die Bürde beinhaltenden Bereiches 32 eine relativ große mechanische Bewegung ausführen zu können, die wiederum geeignet ist, nach dem Prinzip „Mausefalle", einen vorgespannten Mechanismus z.B. für eine über- lastabschaltung freizugeben. FIG 3 stellt die Verhältnisse bei Nennstrom (Ii), FIG 4 bei überstrom (I ₂ , wobei I ₂ > Ii) dar. In FIG 4 ist die Position des die Bürde beinhaltenden Bereiches 32 bei Nennstrom (Ii) mit gestrichelter Linie gekennzeichnet. Die Bewegung des die Bürde beinhaltenden Berei- ches 32 ist mit δ gekennzeichnet.

Dabei ist es vorteilhaft, die Bürde 51 in mäanderähnlicher Form wie in FIG 5 dargestellt auszuführen, um sowohl einen passenden Widerstandswert zu realisieren als auch die Volumenzunahme des leitfähigen Kunststoffes besonders wirksam im Auslenkungsweg umzusetzen.

Mit der beschriebenen, erfindungsgemäßen Kombination aus Mehrkomponenten-Spritzgusstechnik und Verwendung von leitfähigen Kunststoffen ergibt sich eine Vielzahl von Vorteilen in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht.

Die Spritzgussformgebung eröffnet Möglichkeiten zur kostengünstigen, leicht zu automatisierenden Produktion speziell durch Einbeziehung von mechanischen Komponenten in eine inte- grative Gestaltung des kompletten Produktes.