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Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter zur Unterbrechung eines elektrischen Niederspannungsstromkreises bei Überschreitung von Strom- oder/und Strom-Zeitspannen-Grenzwerten, mit einem Energiewandler, dessen Primärseite einen Leiterabschnitt des Niederspannungsstromkreises aufweist und sekundärseitig eine Energieversorgung für mindestens eine Steuereinheit des Leistungsschalters zur Verfügung stellt, wobei zwischen sekundärseitigem Ausgang des Energiewandlers und Steuereinheit des Leistungsschalters eine Drossel geschaltet ist.
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Leistungsschalter sind Schutzgeräte, die ähnlich wie eine Sicherung funktionieren. Leistungsschalter überwachen den durch sie mittels eines Leiters hindurchfließenden Strom und unterbrechen den elektrischen Strom bzw. Energiefluss zu einer Energiesenke bzw. einem Verbraucher, was als Auslösung bezeichnet wird, wenn Schutzparameter, wie Stromgrenzwerte oder Strom-Zeitspannengrenzwerte, d.h. wenn ein Stromwert für eine gewisse Zeitspanne vorliegt, überschritten werden. Die Unterbrechung erfolgt beispielsweise durch Kontakte des Leistungsschalters, die geöffnet werden.
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Insbesondere für Niederspannungsstromkreise bzw. -netze gibt es abhängig von der Höhe des vorgesehenen elektrischen Stromes im elektrischen Stromkreis verschiedene Typen von Leistungsschaltern. Mit Leistungsschalter im Sinne der Erfindung sind insbesondere Schalter gemeint, wie sie in Niederspannungsanlagen für Ströme von 63 bis 6300 Ampere eingesetzt werden. Spezieller werden geschlossene Leistungsschalter für Ströme von 63 bis 1600 Ampere, insbesondere von 125 bis 630 oder 1200 Ampere eingesetzt. Offene Leistungsschalter werden insbesondere für Ströme von 630 bis 6300 Ampere, spezieller von 1200 bis 6300 Ampere verwendet.
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Offene Leistungsschalter werden auch als Air Circuit Breaker, kurz ACB, und geschlossene Leistungsschalter als Moulded Case Circuit Breaker oder Kompaktleistungsschalter, kurz MCCB, bezeichnet.
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Mit Niederspannung sind Spannungen bis 1000 Volt Wechselspannung oder 1500 Volt Gleichspannung gemeint. Mit Niederspannung sind ferner Spannungen gemeint, die größer als die Kleinspannung mit Werten von 50 Volt Wechselspannung oder 120 Volt Gleichspannung sind.
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Mit Leistungsschalter im Sinne der Erfindung sind insbesondere Leistungsschalter mit einer Steuereinheit, wie einer elektronischen Auslöseeinheit, auch als Electronic Trip Unit, kurz ETU, bezeichnet, gemeint. Die Steuereinheit überwacht die Höhe des durch Sensoren, wie Rogowskispulen, gemessenen elektrischen Stromes bzw. zusätzlich in analoger Weise der Spannung oder/und anderer Parameter des elektrischen Stromkreises und bewirkt eine Unterbrechung des elektrischen Stromkreises, wenn Schwellwerte überschritten werden. Für den Betrieb der Steuereinheit wird elektrische Energie benötigt, die durch einen Energiewandler, beispielsweise einem Transformator, zur Verfügung gestellt wird. Dieser ist primärseitig mit dem zu schützenden elektrischen Stromkreis und sekundärseitig mit der Steuereinheit verbunden.
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Bei zu „hohem“ Stromfluss unterbrechen Leistungsschalter den Stromkreis gemäß ihrer Schutzparameter bzw. Ansprechwerte. Die Schutzparameter bzw. Ansprechwerte sind im Wesentlichen die Höhe des Stromes oder/und die Höhe des Stromes und der Zeit, nach der ein Unterbrechen des Stromkreises bei andauernd „hohem“ Stromfluss erfolgen soll. Im Unterschied zu einer Sicherung sind diese Schutzparameter bzw. Ansprechwerte bei einem Leistungsschalter einstellbar, beispielsweise mittels der Steuereinheit, wie einer elektronischen Auslöseeinheit.
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Die Energiewandler dienen zur so genannten Eigenenergieversorgung von Leistungsschaltern. Sie basieren auf dem Prinzip der magnetisch gekoppelten Leistungsübertragung, wodurch Energie für die Steuereinheit, wie eine elektronische Auslöseeinheit zur Verfügung gestellt wird.
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Häufig bildet hierbei ein Leiterabschnitt respektive Leiter des elektrischen Stromkreises die Primärseite respektive Primärspule des Energiewandlers, was auch als Primärleiterabschnitt bzw. Primärleiter bezeichnet wird. Als Leiterabschnitt wird in der Regel der Phasenleiter des Stromkreises verwendet, beispielsweise in einem Einphasenstromkreis mit Phasen- und Neutralleiter bzw. in einem Dreiphasenwechselstromkreis mit drei Phasenleitern und ggfs. Neutralleiter. D.h. ein Leiterabschnitt (respektive Leiter) ist die Primärspule des Energiewandlers.
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Problematisch bei diesen Wandlern sind hohe Primärströme, die einen entsprechend hohen Sekundärstrom (Transformatorprinzip) hervorrufen. Solche hohen Primärströme können insbesondere bei hohen Lastströmen bzw. Kurzschlussströmen auftreten. In der Folge wird die Scheinleistung des Stromwandlers überschritten. Der Energiewandler kommt dadurch in den Zustand der magnetischen Sättigung.
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Die Scheinleistung eines Stromwandlers steigt linear mit der Primärstromamplitude und der Netzfrequenz an. Daraus resultiert ein minimaler Primärstrom, der notwendig ist, um die sekundärseitige Leistungsanforderung der Steuereinheit bzw. ETU zu erfüllen. Dieser minimale Primärstrom wird durch die Anforderungen der Anwendung festgelegt und daraus resultiert die magnetische Dimensionierung des ferromagnetischen Kerns im Energiewandler bzw. Stromwandler (insb. die Materialauswahl sowie magnetische Kernlänge und Querschnitt). Im Wesentlichen ergibt sich ein minimaler magnetischer Querschnitt A für einen magnetischen Arbeitspunkt B, der sich aus einer notwendigen Sekundärspannung U bei der Netzfrequenz f ableitet. Dies wird durch die bekannte Transformatorgleichung beschrieben:
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Der Sekundärstrom I2 ergibt sich durch die Sekundärwindungszahl N2 / das Windungsverhältnis N2 zum Primärstrom I1, wobei der zur Erzeugung des magnetischen Flusses notwendige Magnetisierungsstrom Iu vom Primärstrom abzuziehen ist.
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Das Produkt beider Sekundärgrößen definiert die Scheinleistung des Stromwandlers. Ist diese Scheinleistung kleiner als die sekundär angeordnete Leistungsaufnahme, so gerät der magnetische Kern in die Sättigung, da die magnetische Flussdichte durch das Kernmaterial beschränkt ist.
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Oberhalb des minimalen Primärstroms steigt die Scheinleistung durch die Primärstromamplitude getrieben an. Die Leistungsaufnahme der Elektronik bleibt aber für alle Betriebsbedingungen weitgehend konstant und so ergibt sich die o.g. Fehlanpassung zwischen Quelle (Energiewandler bzw. Stromwandler) und Senke (Steuereinheit bzw. ETU). Die überschüssige Leistung wird im Eingangsspannungsregler und/oder in der Sekundärwicklung in Wärme umgewandelt. Diese Wärme muss abgeführt werden oder es entsteht eine kritische Eigenerwärmung in der Steuereinheit und/oder im Energiewandler.
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Um diesen Effekt zu vermeiden, wird neuerdings eine Drossel zwischen Energiewandler und Steuereinheit des Leistungsschalters geschaltet.
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Die Scheinleistung des Energiewandlers bzw. Transformators wird durch den Primärstrom bestimmt. Der Energiewandler bzw. Transformator arbeitet ohne feste Phasenbeziehung zwischen Strom und Spannung auf der Sekundärseite. Daher ist es auch nicht zwingend erforderlich eine Wirkleistung zu entnehmen. Fügt man zusätzlich einen Blindwiderstand in Serie ein, so kann die Scheinleistung des Transformators durch die Blindleistung an dieser Impedanz kompensiert werden. Zu diesem Zweck wird eine Drossel zwischen Energiewandler und Steuereinheit (ETU) eingefügt.
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Die strombegrenzende Wirkung der Drossel im Energiewandler-Design ist eine Folge des induktiven Blindwiderstands der Drossel. Die Induktivität dieser Drossel hängt maßgeblich von der Permeabilität des weichmagnetischen Kerns ab. Eine magnetische Sättigung im Kern der Drossel muss unter den üblichen Betriebsbedingungen vermieden werden, da in dessen Folge die Induktivität sehr klein werden würde.
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Befindet sich die Drossel im Nahbereich eines Primärleiters, wird die Drossel durch das magnetische Feld des Primärleiters beeinflusst. Das primäre Magnetfeld verursacht eine Vormagnetisierung im Drosselkern, die den Betriebsbereich der Drossel einschränkt.
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Eine Möglichkeit besteht deshalb darin, die Drossel in größerer räumlicher Entfernung zum Primärleiter anzuordnen. Dadurch ergibt sich allerdings ein erhöhter Platzbedarf, zumal in der Regel pro Leiter des Niederspannungsstromkreises, zumindest für die Phasenleiter, ein Energiewandler vorgesehen ist. Ferner ein deutlich erhöhter Aufwand in der Kabelführung zwischen Energiewandler und Drossel bzw. Steuereinheit, da die Isolationsfestigkeit dieser Kabelstrecke signifikant erhöht werden muss, da zwischen Energiewandler (Stromwandler) und Drossel sehr hohe Spannungsspitzen auftreten können.
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Die deutsche Offenlegungsschrift
DE 10 2014 214 752 A1 offenbart eine Drosselspule, Vorrichtung zur Stromversorgung und Verfahren zur Spannungsregelung. Es wird eine Drosselspule mit einer elektrischen Arbeitswicklung zur Leitung von Wechselstrom, einer elektrischen Hilfswicklung zur Leitung von Gleichstrom und einem Spulenkern aus einem weichmagnetischen Material angegeben. Sowohl die Arbeitswicklung als auch die Hilfswicklung sind jeweils wenigstens um einen Teil des Spulenkerns angeordnet, und wenigstens die Hilfswicklung weist ein supraleitendes Leitermaterial auf. Weiterhin wird eine Vorrichtung zur Versorgung eines Stromnetzes mit elektrischem Wechselstrom mit einer solchen Drosselspule angegeben, und es wird ein Verfahren zur Regelung einer Wechselspannung mittels einer erfindungsgemäßen Drosselspule angegeben.
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Die deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2016 224 013 A1 offenbart einen Differenzstromsensor. Diese Anmeldung betrifft einen Differenzstromsensor für einen elektrischen Stromkreis, aufweisend: einen Weicheisenkern mit einem Luftspalt, wobei der Weicheisenkern mit einer ersten und einer zweiten Spule bewickelt ist, einen Reedschalter, der im Luftspalt des Weicheisenkerns angeordnet ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Leistungsschalter der eingangs genannter Art zu verbessern, insbesondere die Wirkung der Drossel zu erhalten, speziell wenn diese im Nahbereich eines Primärleiters angeordnet sein soll.
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Diese Aufgabe wird durch einen Leistungsschalter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 oder einen Energie- und Meßwandler für einen Leistungsschalter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 gelöst.
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Um den Einfluss des magnetischen Felds zu minimieren, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Drossel zumindest teilweise mit einem Blech aus weichmagnetischem Material umgeben ist. Mit weichmagnetischem Material sind insbesondere Material mit einer Koerzitivfeldstärke zwischen 1 und 1000 A/m gemeint.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Um den Einfluss des magnetischen Felds zu minimieren ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung die Drossel durch ein Schild aus weichmagnetischem Blech geschützt.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass die magnetischen Feldlinien des Primärleiters in diesem Schild gesammelt und um die Drossel herumgeführt werden, zudem einer einfachen Ausgestaltung.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Drossel in einem Blechgehäuse aus weichmagnetischem Material gekapselt, d.h. vollständig umgeben.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine maximale Abschirmung gegeben ist. In dieser Ausgestaltung ist der Innenraum des Blechgehäuses praktisch frei von äußeren Magnetfeldern und eine Vormagnetisierung wird unterdrückt. Allerdings ist diese Ausgestaltung fertigungstechnisch aufwendig.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Drossel in einem Rohrabschnitt bzw. Rohrprofil, mit z.B. rechteckigen oder runden Querschnitt, aus weichmagnetischem Material, wie weichmagnetischem Stahl, umgeben bzw. umschlossen. In dieser Ausgestaltung dringt nur an den beiden offenen Enden des Rohrs ein magnetisches Restfeld in den Innenraum. Die Feldstärke nimmt mit der Eindringtiefe in das Rohr stark ab.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine fertigungstechnisch praktikablere Ausgestaltung gegeben ist.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die dem Primärleiter abgewandte Blechwand des Rohrprofiles entfallen. D.h. das Blech aus weichmagnetischem Material ist u-förmig gestaltet. Insbesondere, dass die Basis des U-Bleches parallel bzw. annähernd parallel zum Primärleiterabschnitt angeordnet ist, d.h. die offene Seite des U-Bleches ist dem Primärleiter abgewandt.
Dies hat ein stärkeres Eindringen des magnetischen Felds von der offenen Seite her in den Raum zur Drossel hin zur Folge. Allerdings ist die Restfeldstärke im Innenraum durch den größeren Abstand der offenen Seite zum Primärleiter reduziert. Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine fertigungstechnisch noch praktikablere Ausgestaltung gegeben ist, da die Drossel nicht in einem Rohr eingeführt, sondern nur umgeben werden muss und zudem sehr platzsparend ist. Mit dieser Anordnung lässt sich die magnetische Feldstärke im Innenraum des magnetischen U-Bleches um 50% reduzieren.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Drossel insbesondere liegend zum Leiterabschnitt (respektive Primärleiter) angeordnet.
Mit liegender Anordnung ist insbesondere eine Anordnung gemeint, bei der die vom Drosselkern umschlossene Fläche, insbesondere die Fläche größter Ausdehnung des Drosselkerns, parallel zum Leiterabschnitt (Primärleiter bzw. stromführender Leiterbahn) angeordnet ist.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass das den Leiterabschnitt (Primärleiter) umschließende magnetische Feld homogen auf den Drosselkern wirkt und so der parasitäre Einfluss des Primärleiterfelds auf die Drossel minimiert wird.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Drossel einen magnetischen Pulverkern, insbesondere in geschlossener Form, auf.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass die Permeabilität des Drosselkerns durch den im Kernmaterial verteilten Luftspalt reduziert ist und so die magnetische Sättigung des Kerns zu hohen Sekundärströmen verschoben wird.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Drossel einen Sendust-Pulverkern auf. Sendust ist ein weichmagnetisches Metallpulver für Magnetkerne. Die Sendust-Legierung besteht insbesondere typischerweise aus 85 % Eisen, 9 % Silicium und 6 % Aluminium. Das Pulver wird zu Magnetkernen für Spulen gesintert.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass mit Sendust-Kernen eine hohe magnetische Permeabilität, geringe magnetische Verluste und eine gute Temperaturstabilität des Drosselverhaltens erzielbar ist.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Pulverkern ein Ringkern; U- oder E-förmiger Halbkern in zweifacher Ausführung oder mit einem abschließenden I-förmigen Verbindungskern.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass die Bauform anhand des vorhandenen Bauraums im Gerät optimal ausgewählt werden kann.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Leiterabschnitt (Primärleiterabschnitt) von einem Trafokern umgeben, der wiederum mit einer Sekundärwicklung bewickelt ist.
Der Trafokern kann aus einem weichmagnetischen Material bestehen. Der Trafokern kann insbesondere als gewickelter nanokristalliner Kern ausgeführt sein.
Der Trafokern kann annähernd rechteckförmig sein, häufig sind die Ecken abgerundet. Die Sekundärwicklung kann auf einer langen Seite des Rechteckes angeordnet sein. Die Drossel ist annähernd parallel zum Leiterabschnitt bzw. zur Sekundärwicklung angeordnet. Vorteilhafterweise kann die Drossel auf der Seite der Sekundärwicklung angeordnet sein.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass kurze Leitungswege und ein vorteilhaftes Design mit optimalen Eigenschaften gegeben sind. Insbesondere durch nanokristallines Material lassen sich geringe magnetischen Kernverluste bei höheren Frequenzen erzielen.
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Ein nanokristalliner Kern weist insbesondere eine Remanenzflussdichte auf, die kleiner als 30%, insbesondere kleiner als 20%, der Sättigungsflussdichte ist. Die Koerzitivfeldstärke soll kleiner als 10 A/m, insbesondere kleiner als 5 A/m, sein. Das nanokristalliner Kern kann insbesondere die Elemente Fe, Si, B, Nb oder/und Cu aufweisen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Leiterabschnitt (Primärleiterabschnitt) von einer Rogowski-Spule umgeben, die im Gehäuse angeordnet ist.
Der Energiewandler, insbesondere dessen Trafokern, und die Rogowski-Spule können übereinanderliegend im Gehäuse angeordnet sein. Beispielsweise mit einer Führung.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass ein kompakter kombinierter Energie- und Meßwandler für einen Leistungsschalter ermöglicht wird.
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Erfindungsgemäß wird ferner ein kombinierter Energie- und Meßwandler für einen Leistungsschalter vorgeschlagen.
Er weist ein Gehäuse auf, das auf einem Leiterabschnitt aufschiebbar ist. Das Gehäuse kann aus Kunststoff sein. Der Leiterabschnitt bildet die Primärseite des Energiewandlers. Im Gehäuse umgibt der Trafokern den Leiterabschnitt.
Der Trafokern weist die Sekundärwicklung auf. Diese kann auf einer Längsseite eines (annähernd) rechteckigen Trafokerns angeordnet sein. Die Sekundärwicklung ist in Serie mit der Drossel geschaltet, die in der Nähe der Sekundärwicklung im Gehäuse angeordnet ist, um kurze Leitungswege zu ermöglichen. Die Drossel ist durch ein weichmagnetisches Blech Energiewandler abgeschirmt. Parallel zum Trafokern, beispielsweise aus nanokristallinem Material, ist die Rogowskispule im Gehäuse angeordnet. Es können weitere vorgenannte vorteilhafte Ausgestaltungen integriert sein.
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Alle Ausgestaltungen, sowohl in abhängiger Form rückbezogen auf den Patentanspruch 1, als auch rückbezogen lediglich auf einzelne Merkmale oder Merkmalskombinationen von Patentansprüchen, bewirken eine Verbesserung eines Leistungsschalters bzw. eines Energiewandlers.
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Die beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden.
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Dabei zeigt die Zeichnung:
- 1 ein erstes Schaltbild mit einer Drossel zur Erläuterung der Erfindung,
- 2 ein Simulationsbild mit einer erfindungsgemäß vollständig geschirmten Drossel,
- 3 ein Simulationsbild mit einer erfindungsgemäß u-förmig geschirmten Drossel,
- 4 ein kombinierter Energie- und Meßwandler für einen Leistungsschalter in einer ersten Ansicht,
- 5 ein kombinierter Energie- und Meßwandler für einen Leistungsschalter in einer zweiten Ansicht.
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1 zeigt ein erstes Schaltbild zur Erläuterung der Erfindung. Eine als Energiequelle dienende Wechselstromquelle AC versorgt einen als Energiesenke dienenden Energie-Verbraucher Load. Ein (Phasen-)Leiterabschnitt respektive (Phasen-)Leiter dieses Stromkreises, beispielsweise ein Niederspannungs-Dreiphasenwechselstromkries, bildet die Primärseite PS eines Energiewandlers CT, auch als Primärleiterabschnitt bzw. Primärleiter bezeichnet. Dabei kann die Primärseite PS, die eine Primärspule bzw. Primärwicklung aufweist, durch eine oder mehrere Windungen des Leiters bzw. Leiterabschnittes ausgestaltet sein. In einer üblichen Ausgestaltung kann lediglich der Leiterabschnitt respektive Leiter gerade durch bzw. an einen Kern KCT bzw. Trafokern KCT des Energiewandlers CT durch- oder vorbeigeführt sein (Windungszahl gleich eins bzw. 0,5).
Der Kern KCT des Energiewandlers CT weist dabei ferner eine Sekundärseite SW auf, die durch eine oder mehrere Windungen einer Sekundärwicklung bzw. -spule gebildet ist.
Die beiden Anschlüsse der Sekundärwicklung SW bilden den sekundärseitigen Ausgang des Energiewandlers CT, der eine Energieversorgung für die beiden Eingänge der mindestens einen Steuereinheit ETU des nicht dargestellten Leistungsschalters zur Verfügung stellt.
Jeweils ein Ausgang ist mit einem Eingang elektrisch verbunden. In mindestens einer Verbindung zwischen Aus- und Eingang ist eine Drossel L vorgesehen, d.h. in Serie zur Sekundärwicklung SW geschaltet.
Der Stromkreis kann eine Niederspannungsstromkreis sein.
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2 zeigt ein Simulationsbild mit einer erfindungsgemäß vollständig geschirmten Drossel L. 2 zeigt einen Leiterabschnitt als Primärleiter PS, der von einem weichmagnetischen Trafokern KCT umgeben ist. Der Trafokern KCT ist im Beispiel annähernd rechteckförmig, die Ecken sind abgerundet. Der Trafokern KCT weist eine Sekundärwicklung SW auf. Die Sekundärwicklung kann auf einer langen Seite des rechteckförmigen Trafokerns KCT angeordnet sein, wie dargestellt.
Über der Sekundärwicklung SW ist die Drossel L (seitlich) versetzt angeordnet.
Die Drossel L ist vollständig von einem weichmagnetischem Blech BL umgeben. Das weichmagnetische Blech BL dient als Schirmung.
In 2 sind ferner simulierte magnetische Feldlinien eingezeichnet. Diese Enden bzw. beginnen am weichmagnetischem Schirmungsblech BL der Drossel L. Im durch das geschlossene weichmagnetische Blech BL (Blechgehäuse) gebildeten Innenraum, in dem sich die Drossel L befindet, ist kein magnetisches Feld vorhanden.
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3 zeigt eine Abbildung gemäß 2, mit dem Unterschied, dass das Blechgehäuse durch ein u-förmiges Blech BL ersetzt ist. Die Drossel L wird von einem u-förmigen Blech BL umgeben.
Die offene Seite des U ist vom Primärleiter PS, dem Trafokern KCT und der Sekundärwicklung SW abgewandt. Die Basis des U ist diesen zugewandt.
Innerhalb des U ist nur ein magnetisches Restfeld vorhanden. Dies ist an Hand der in 3 eingezeichneten simulierten magnetischen Feldlinien ersichtlich.
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4 zeigt ein Gehäuse GEH mit einem Trafokern KCT, der mit einer Sekundärwicklung SW bewickelt ist. Im Gehäuse ist eine Drossel L angeordnet, analog zu 2 bzw. 3. Die Drossel weist einen Kern bzw. Drosselkern auf. Beispielsweise ein magnetischer Pulverkern bzw. Sendust-Pulverkern. Der Kern bzw. Pulverkern kann ein Ringkern sein, wie dargestellt. Die Drossel L ist auf dem Ringkern aufgewickelt. Die Drossel L ist durch ein u-förmiges Blech BL umgeben.
Die Offene Seite des U ist dem Trafokern KCT und der Sekundärwicklung SW abgewandt. Die Basis des U ist Richtung Trafokern KCT bzw. Sekundärwicklung SW orientiert.
Das Gehäuse weist eine Öffnung OF auf. Die Öffnung OF ist für einen Leiterabschnitt respektive Leiter des Niederspannungsstromkreises vorgesehen. Dieser bildet die Primärseite / den Primärleiter PS des Energiewandlers CT.
Der Trafokern KCT umschließt die Öffnung OF, wobei zwischen Trafokern KCT und Primärleiter PS Gehäusematerial des Gehäuses GEH vorgesehen ist, das aus nichtleitendem Material besteht, beispielsweise Kunststoff, wie Polyethylen oder PVC. Lediglich angedeutet ist die Rogowskispule RS, die im Gehäuse GEH parallel unter dem Trafokern KCT liegt.
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5 zeigt eine Darstellung gemäß 4, in einer Draufsicht, des in 4 dargestellten kombinierten Energie- und Meßwandlers für einen Leistungsschalters.
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Die offenbarte Erfindung optimiert das Design für den Arbeitsbereich hoher primärer Kurzschlussströme.
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Die mit dem Primärstrom verbundene hohe magnetische Feldstärke führt zu einer Vormagnetisierung in der räumlich nah angeordneten Drossel. Diese Vormagnetisierung reduziert die Speicherwirkung der Drossel und damit den Arbeitsbereich des Designs durch magnetische Sättigungseffekte im weichmagnetischen Kern der Drossel. Der störende magnetische Fremdfluss innerhalb der Drossel kann durch Führung in einem umgebend angeordneten weichmagnetischen Schild um die Drossel herumgeführt werden. Auf diese Weise wird der Arbeitsbereich des Designs in den Bereich höchster Kurzschlussströme erweitert.
