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I.o.D. Stromerfassung: Stromerfassungssystem mit Sicherung als Shunt

IP.com Disclosure Number: IPCOM000143888D
Published in the IP.com Journal: Volume 6 Issue 12B (2007-01-10)
Included in the Prior Art Database: 2007-Jan-10
Document File: 3 page(s) / 148K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Im Bereich der Antriebstechnik werden Verbraucherabzweige eingesetzt. Die Abbildung 1 zeigt die Typologie eines typischen Verbraucherabzweiges, bestehend aus Sicherungen fuer den Leitungsschutz, einem Schutz fuer die betriebsmaessige Abschaltung des Verbrauchers, einer Ueberlastschutzeinrichtung fuer den Verbraucher und dem Verbraucher. In der Ueberlastschutzeinrichtung werden die Phasenstroeme i1, i2 und i3 erfasst. Die Abschaltung (ueber Schuetz) erfolgt anhand verschiedener Kriterien: Stromhoehe, Stromverlauf ueber der Zeit, Integral des Stromes ueber der Zeit und so weiter. Dabei koennen die Parameter verbraucherspezifisch eingestellt werden. Zur Stromistwerterfassung werden derzeit hauptsaechlich Wechselstromwandler und Rogowskyspulen eingesetzt, jedoch koennen mit diesen Erfassungsmethoden nur Wechselstroeme erfasst werden. In der Zukunft sollen auch gleichzeitig Gleichstroeme mit erfasst werden, da solche bei bestimmten Fehlerfaellen auftreten koennen. Dazu gibt es u. a. folgende Stromistwerterfassungssysteme mit den bekannten Vor- und Nachteilen: auf Magnetfeldmessung basierende Systeme (Closed Loop oder Open Loop) sowie Stromerfassung ueber Shunt. Interessant kann die Stromerfassung ueber Shunt sein (besonders bei hoeheren Stroemen im drei- bis vierstelligen Bereich), wenn der Kostentreiber ’Shunt’ durch eine Komponente ersetzt wird, die bereits im System vorhanden ist. Dann ist zusaetzlich nur noch eine relativ einfache Signalaufbereitungselektronik erforderlich. Dies liesse ein kostenguenstiges und vom Bauvolumen extrem kleines Stromerfassungssystem entstehen.

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S

I.o.D. Stromerfassung: Stromerfassungssystem mit Sicherung als Shunt

Idee: Guenter Schwesig, DE-Erlangen

Im Bereich der Antriebstechnik werden Verbraucherabzweige eingesetzt. Die Abbildung 1 zeigt die Typologie eines typischen Verbraucherabzweiges, bestehend aus Sicherungen fuer den Leitungsschutz, einem Schutz fuer die betriebsmaessige Abschaltung des Verbrauchers, einer Ueberlastschutzeinrichtung fuer den Verbraucher und dem Verbraucher. In der Ueberlastschutzeinrichtung werden die Phasenstroeme i1, i2 und i3 erfasst. Die Abschaltung (ueber Schuetz) erfolgt anhand verschiedener Kriterien: Stromhoehe, Stromverlauf ueber der Zeit, Integral des Stromes ueber der Zeit und so weiter. Dabei koennen die Parameter verbraucherspezifisch eingestellt werden.

Zur Stromistwerterfassung werden derzeit hauptsaechlich Wechselstromwandler und Rogowskyspulen eingesetzt, jedoch koennen mit diesen Erfassungsmethoden nur Wechselstroeme erfasst werden. In der Zukunft sollen auch gleichzeitig Gleichstroeme mit erfasst werden, da solche bei bestimmten Fehlerfaellen auftreten koennen. Dazu gibt es u. a. folgende Stromistwerterfassungssysteme mit den bekannten Vor- und Nachteilen: auf Magnetfeldmessung basierende Systeme (Closed Loop oder Open Loop) sowie Stromerfassung ueber Shunt. Interessant kann die Stromerfassung ueber Shunt sein (besonders bei hoeheren Stroemen im drei- bis vierstelligen Bereich), wenn der Kostentreiber 'Shunt' durch eine Komponente ersetzt wird, die bereits im System vorhanden ist. Dann ist zusaetzlich nur noch eine relativ einfache Signalaufbereitungselektronik erforderlich. Dies liesse ein kostenguenstiges und vom Bauvolumen extrem kleines Stromerfassungssystem entstehen.

Besonders geeignet fuer den Shunt-Ersatz ist die Sicherung zum Leitungsschutz. An den internen Sicherungsdraehten/Blechen faellt bereits ungefaehr dieselbe Spannung zur Weiterleitung ab, die an einem separat angeordneten Shunt abfallen muesste. Dies bedeutet, dass ein separater Shunt in etwa das gleiche Bauvolumen wie die Sicherung aufweisen wuerde, um die entstehende Verlustleistung abfuehren zu koennen. Eine Standardsicherung kann jedoch nicht die Genauigkeitsanforderungen zur Strommessung erfuellen, und zwar aus folgenden Gruenden:

- Wird die Mess-Spannung am Sicherungshalter abgegriffen, so verfaelschen die die exemplarbedingten Kontaktuebergangsswiderstaende das Messergebnis.

- Wird die Mess-Spannung an den Kontakten (Kappen oder Dome) hin zum Sicherungsschalter abgegriffen, so verfaelschen die exemplarbedingten Kontaktuebergangswiderstaende zu den Sicherungsdraehten/Blechen das Messergebnis.

- Die Sicherung selbst hat eine zu hohe exemplarbedingte Widerstandsstreuung.
- Der Widerstand der Sicherung aendert sich stark mit der Temperatur.

Daher wird vorgeschlagen, eine modifizierte Sicherung mit Zusatzelektronik (Stromerfassungssystem mi...