用于能量测量仪的适配器和用于能量测量的装置的制作方法

1.本发明涉及一种用于能量测量仪的适配器和一种用于能量测量并且尤其是用于对电流通流的导体进行电流测量和电压测量的装置。


背景技术：

2.为了在工业应用领域中获得关于能耗的信息，所需的电流可以通过电流通流的导体的磁场测量、并且两个导体之间的电压可以在能量测量仪中测量。
3.这种能量测量仪例如由de 10 2018 106 940 al已知。在de 10 2009 050 184 b4中也描述了一种用于测量电能消耗的装置。这种已知的测量装置具有基础部分以及可与该基础部分连接的处理器部分，其中，在基础部分与处理器部分之间设置有电连接装置。用于连接测量装置的电端子全部位于基础部分上。
4.已知的能量测量仪分别设计用于预先确定的耐压强度，该耐压强度必须遵守标准和准则。耐压强度也作为击穿强度已知，是指在材料中最高允许存在而不发生电压击穿的电场强度。用于确定击穿强度的方法在标准系列iec 60243中定义。因此，在能量测量仪中必须遵守导电部件之间的预定的空气间隙和爬电距离。这意味着，利用已知的能量测量仪由于其有限的耐压强度仅允许测量直至定义的电压上限的电压。
5.由de 10 2012 022 132 al已知一种智能仪表，其电子装置具有三个开关电路，即初级开关电路、次级开关电路和测量开关电路。为了保证所要求的过压保护而规定，测量开关电路不仅相对于初级开关电路、而且相对于次级开关电路具有保护绝缘部，该保护绝缘部具有分别至少3kv的绝缘强度，其中，两个保护绝缘部的绝缘强度的总和至少为8kv，并且次级开关电路相对于初级开关电路具有8kv的保护绝缘部。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种适配器和用于能量测量的装置，其使得具有定义的耐压强度的能量测量仪也能够用于要求具有较高耐压强度的测量仪的环境中。
7.上述技术问题通过权利要求1的特征解决。
8.据此，设置一种用于能量测量仪的适配器，其中，该适配器具有电压转换装置、至少两个用于连接到电网的各一个导体上的第一电端子和能量测量仪可电连接到其上的至少两个第二电端子，其中，电压转换装置与至少两个第一电端子和至少两个第二电端子电连接，并且将可施加到至少两个第一电端子上的第一电压转换为较低的第二电压，该第二电压施加到至少两个第二电端子上，其中，第一电压与第二电压之间的电压比预先确定并且可存储在能量测量仪中，其中，在至少两个第一电端子之间存在距离dl，该距离dl大于至少两个第二电端子之间的距离d2。
9.为了能够实现紧凑且节省空间的结构方式，有利地，适配器可以具有容纳区域，该容纳区域构造用于将能量测量仪与适配器机械可拆卸地连接。
10.上述技术问题同样通过权利要求3的特征解决。
11.因此，提出了一种用于能量测量的装置，该装置具有能量测量仪和能够以可拆卸的方式机械地与该能量测量仪相连接的适配器。能量测量仪具有至少两个用于连接到电网的各一个导体上的第一电端子、至少一个用于连接外部电流传感器的第一电端子对。能量测量仪是一种测量仪，其尤其构造得能够直接连接到电网上，以便在内部测量在电网的引导电流的导体中流动的电流和电网的导体之间的电压。适配器具有电压转换装置、用于连接到电网的各一个导体上的至少两个第二电端子和至少两个第三电端子，所述第三电端子能够与能量测量仪的至少两个第一电端子电连接。电压转换装置与至少两个第二电端子和至少两个第三端子电连接。此外，该装置还构造用于将可施加在至少两个第二电端子上的第一电压转换成较低的第二电压，该第二电压施加在至少两个第三电端子上。第一和第二电压之间的电压比是预先确定的并且存储在能量测量仪中。在至少两个电端子之间存在距离dl，该距离dl大于至少两个第三电端子之间的距离d2。
12.借助于适配器，可以相对于所使用的能量测量仪的耐压强度提高用于能量测量的装置的耐压强度。由此也能够实现，现在可以用能量测量仪测量以下电压，能量测量仪由于其预设的耐压强度而并非设计用于该电压。
13.有利的改进方案是从属权利要求的主题。
14.为了实现装置的紧凑且节省空间的结构方式，适配器可以具有容纳区域，该容纳区域设计用于将能量测量仪与适配器机械可拆卸地连接，其中在装配状态下，即适配器和能量测量仪彼此机械耦合时，用于能量测量的装置的结构宽度和结构高度通过所述适配器的宽度和结构高度确定。这尤其是通过如下方式实现，即，由于容纳区域，能量测量仪能够可拆卸地固定在适配器上。
15.根据一种有利的改进方案，适配器布置在壳体中，其中，容纳区域通过壳体的轮廓限定。在容纳区域中可以设置有支承轨道，其中，能量测量仪可以设计用于安装在适配器的支承轨道上。此外，适配器的壳体可以构造用于安装在支承轨道上。
16.借助于这种设计方案，用于能量测量的装置可以节省空间地例如在开关柜中卡锁在支承轨道、例如帽式轨道上。
17.一种有利的改进方案规定，能量测量仪的至少两个第一电端子之间的距离等于至少两个第三电端子之间的距离d2。
18.一个有利的改进方案提出，能量测量仪具有用于分别连接电流传感器的三个第一端子对和四个第一电端子，其中四个第一端子中的每两个相邻的端子具有距离d2。此外，适配器可以具有四个第二电端子和四个第三电端子，其中，四个第二端子中的每两个相邻的端子具有距离dl，并且四个第三端子中的每两个相邻的端子具有距离d2。
附图说明
19.下面借助于实施例结合附图对本发明进行详细解释。附图示出了：
20.图1示出了根据本发明的用于能量测量的装置的示例性布置以及安装在支承轨道上的传统的能量测量仪，
21.图2示出了根据本发明的用于能量测量的装置的示例性布置，其中能量测量仪和适配器在支承轨道上侧向彼此并排地安装，
22.图3示出了图1所示的用于能量测量的装置的示意性俯视图，该装置连接到电网，
23.图4示出了图1中所示的不带卡锁的能量测量仪的适配器，以及
24.图5示出了在适配器中实施的示例性电压转换装置的框图。
具体实施方式
25.图1以透视图示出了用于能量测量的示例性的安装，其中示出了能量测量仪100，其直接卡锁在支承轨道90上并且可连接到未示出的电网上。此外，示出了用于能量测量的示例性装置20，其具有能量测量仪21和适配器22，其中能量测量仪21机械地且可拆卸地安装在适配器22上或者说适配器22处。适配器22同样可以卡锁在支承轨道90上。应注意，测量仪21可以具有与能量测量仪100相同的结构和功能。也就是说，能量测量仪21也能够直接地、即无需适配器22地连接到电网以测量电流和电压。
26.如在图1中还可看到的那样，用于能量测量的装置20在装配状态中，即在能量测量仪21机械地可拆卸地固定在适配器22上时，具有通过适配器22的结构宽度和结构高度确定的结构宽度和结构高度。装置、适配器以及能量测量仪21的结构宽度在图1所示的坐标系的x方向上测量，而结构高度在图1所示的坐标系的y方向上测量。图1中所示的支承轨道90的纵轴平行于图1中所示的坐标系的x轴延伸。以这种方式形成了紧凑且节省空间的组件，其形成能量测量装置20。因为适配器22和能量测量仪关于在图1中示出的坐标系的z轴彼此上下或者说彼此前后布置。
27.在图1中示例性地示出了四个电联接导线170至173，如在图3中更清楚地看到的那样，这些电联接导线在本示例中将适配器22的四个电端子54至57与能量测量仪21的四个电端子70至73相连。
28.此外，在图1中示例性地示出了适配器22的四个电端子50至53，它们可以通过四个连接导线40至43连接到三个相导体11至13和在图3中示出的电网10的零线导体14上。虽然图3中所示的电网10可以是示例性的三相低压电网，但是电网10可以由任意单相或多相电网实现。此外，能量测量仪21以本身已知的方式具有连接区域60，其具有至少一个用于连接电流传感器的电端子对。能量测量仪21示例性地具有带有端子61至66的三个电端子对，所述端子分别可以与电流传感器80、81或82连接，如这在图3中所示。
29.现在更详细地观察图3。
30.能量测量仪21具有至少两个第一电端子以用于连接到电网10的各一个导体处。因为示例性的电网10具有四个导体，即三个相导体11至13和零线导体14，所以能量测量仪21在当前的示例中具有四个第一端子50至53，其已经结合图1被提及。在图3中示出的示例性的安装中，电端子50通过连接导线40与相导体11连接，电端子51通过连接导线41与相导体12连接，电端子52通过连接导线52与第三相导体13连接，并且端子53通过连接导线43与电网10的零线导体14连接。如上面已经提到的那样，能量测量仪21的四个第一电端子70至73不直接与电网10的导体11至14相连接，而是通过连接导线170至173与适配器22的第三端子54至57电连接。能量测量仪21以本身已知的方式具有至少一个用于连接外部电流传感器的第一电端子对，并且优选地具有用于连接用于能量测量仪21的外部供电电压的第二电端子对67、68。在所示实施例中，设置有三个第一电端子对，即具有端子61和62的第一端子对、具有端子63和64的第二端子对和具有端子65和66的第三端子对。第一电端子对电连接至连接在第一相导体11中的电流传感器80，第二端子对电连接至连接在第二相导体12中的第二电
流传感器81，而第三端子对电连接至连接在第三相导体13中的另一个电流传感器82。如图3中示例性示出的那样，电流传感器80至82可以分别被构造为电流转换器。经由电流传感器80至82，在相导体11至13中流动的电流被直接输送给能量测量仪。
31.适配器22具有至少两个第二电接头，用于连接到电网的各一个导体上。在根据图1和图2的示例性安装中，适配器22包括四个第二电端子50至53。电端子50在此通过连接导线40与第一相导体11连接，电端子51通过连接导线41与第二相导体12连接，电端子52通过连接导线42与第三相导体13连接，而端子53通过连接导线43与电网10的零线导体14连接。以这种方式，施加在第一相导体11与零线导体14之间的电压v1n、施加在第二相导体12与零线导体14之间的第二电压v2n以及施加在第三相导体13与零线导体14之间的电压v3n被施加到适配器22。
32.适配器22还具有至少两个第三电端子，其可与能量测量仪21的至少两个第一电端子电连接。在所示的实施例中，适配器22具有四个第三电端子54至57。电端子54在此通过连接导线170与能量测量仪21的端子70连接，端子55通过连接导线171与能量测量仪的端子71连接，电端子56通过连接导线172与能量测量仪的端子73连接，而端子57通过连接导线173与能量测量仪21的端子73连接。
33.此外，适配器22具有电压转换装置30，其在图5中可见。电压转换装置30与适配器22的第二电端子50至53和第三端子54至57电连接。电压转换装置30被构造用于将可施加在适配器22的至少两个第二电端子上的第一电压转换成更低的第二电压，该第二电压施加在适配器22的至少两个第三电端子上。
34.根据一个示例性的构型，电压转换装置30可以具有三个分压器。第一分压器例如具有两个串联的电阻31和32，它们连接在端子50和53之间。第一分压器的中间抽头与适配器22的端子54电连接。第二分压器例如具有两个串联的电阻33和34。第二分压器连接在端子51和53之间。第二分压器的中间抽头与适配器22的端子55连接。分压器例如具有两个串联的电阻35和36。第三分压器连接在端子52和53上。第三分压器的中间抽头与端子56电连接。适配器22的端子53和57彼此电连接。以这种方式，电网10的电压v1n、v2n和v3n分别施加到适配器22的相应的第二电端子50至53上，通过电压转换装置30的相应的分压器转换成较低的电压，其中降低的电压v1n施加到端子54和57上，降低的电压v2n施加到端子55和57上，并且降低的电压v3n施加到端子56和57上。然后，降低的电压经由适配器22的端子54至57和连接导线170至173施加至能量测量仪21的相应端子70至73。电压转换装置30根据定义的电压比来转换相应的电压，所述电压比为了正确的电压测量而存储在能量测量仪21中。有利地，三个电压转换器以相同的电压比转换电压。在此需要注意的是，代替三个分压器，电压转换装置30例如也可以包含具有定义的转换比的三个变压器。
35.为了能够相对于能量测量仪21的耐压强度提升能量测量装置20的耐压强度，在第二电端子50至53中的每两个相邻的电端子之间分别存在预先确定的距离dl，该距离dl大于第三电端子54至57中的相邻端子之间的距离d2。优选地，能量测量仪21的第一电端子70至73中的相邻端子之间的距离等于适配器22的第三电端子54至57中的相邻端子之间的距离d2。由于能量测量装置10，因此在电网10的各个相导体和零线导体之间存在的电压被经由适配器22降低地施加到能量测量仪21的端子70至73处，而分别在相导体11至13中流动的电流经由相应的电流传感器80至82直接经由三个端子对的端子61至66被馈入到能量测量仪
21中。能量测量仪21构造用于以本身已知的方式测量电网10的电流和电压并且由此得出能量消耗。
36.在图4中详细地示出了没有能量测量仪21的示例性的适配器22。适配器22具有壳体110，其可以一件式地或多件式地实现。如示例性示出的那样，壳体110例如具有基本上呈长方体形状的基础部分111，其中，下侧可以具有凹部122，该凹部122构造为使得适配器22可以卡在图1中示出的帽式轨道90上。在壳体110的基础部分111中可以布置图5中示出的电压转换装置30。在基础部分111的上侧上可以布置有成型的(profiliert)上部部分112，其具有平面的基面132，该基面位于在图4中示出的坐标系的x
‑
z平面中。在上部部分112的两个对置的、在x方向上延伸的侧面上，两个侧壁130和131从基面132垂直地在y方向上延伸。基面132与两个侧壁130和131一起形成用于容纳能量测量仪21的容纳区域。在上部部分112的平面的基面132上可以设置有在x方向上、即平行于侧壁130和131延伸的支承轨道120。能量测量仪21能够卡锁在适配器22的支承轨道120上。在侧壁131中可以设置开口，这些开口指向z方向并且适配器22的电端子50至53分别布置在这些开口中。为了能够在连接导线40至43与端子50至53之间建立可靠的接触，可在侧壁131中设置开口140
‑
143，在这些开口中可分别引入螺钉，从而可将连接导线40至43连接到端子50至53上。以类似的方式，可以在侧壁130中设置开口，这些开口指向z方向并且适配器22的电端子54至57分别布置在这些开口中。为了能够在连接导线170至173与端子54至57之间建立可靠的接触，可以在侧壁130中设置开口，在这些开口中可分别引入螺钉，以便能够将连接导线170至173连接到端子54至57上。然而，由于透视图，侧壁130中的开口不可见。
37.有利地，借助于翻盖134或133保护侧壁131中的开口140至143和侧壁130中的相应的开口例如免受污染。
38.值得注意的是，适配器22的容纳区域的支承面有利地相当于能量测量仪21的横截面，该支承面通过壳体110的基面132和两个侧壁130和131限定，该横截面通过在图1中示出的坐标系的x轴和y轴展开。以这种方式实现了，能量测量装置10的平行于图1所示的坐标系的y轴延伸的结构高度和能量测量装置10的平行于图1所示的坐标系的x轴延伸的结构宽度对应于适配器22的结构高度和结构宽度。
39.在图2中示出了一种替代的能量测量装置20
′
，其具有能量测量仪21
′
和适配器22
′
，其与图1中的能量测量装置20的区别基本上在于，适配器22
′
没有容纳区域，并且因此能量测量仪21
′
以及适配器22
′
侧向彼此并排地卡锁在支承轨道90上。其他方面，能量测量仪21
′
可以与能量测量仪21相同地实施，并且适配器22
′
可以与适配器22相同地实施。换言之：在图5中示例性示出的电压转换装置30可以不变地实施在适配器22
′
中。此外，能量测量仪21
′
和适配器22
′
可以与能量测量仪21和适配器22类似地连接到在图3中示出的电网10上。
40.能量测量仪21
′
具有至少两个第一电端子，用于连接到电网10的各一个导体上。因为示例性的电网10具有四个导体，即三个相导体11至13和零线导体14，所以能量测量仪21
′
在当前的示例中具有四个第一端子50
′
至53
′
，其已经结合图1被提及。电端子50
′
可以通过连接导线40与相导体11连接，电端子51
′
可以通过连接导线41与相导体12连接，电端子52
′
可以通过连接导线52与第三相导体13连接并且端子53
′
可以通过连接导线43与电网10的零线导体14连接。能量测量仪21
′
的四个第一电端子70
′
至73
′
不直接与电网10的导体11至14
连接，而是通过连接导线170
′
至173
′
与适配器22
′
的第三端子54
′
至57
′
电连接。该能量测量仪21
′
以已知的方式具有至少一个用于连接外部电流传感器的第一电端子对，并且优选地具有用于连接用于能量测量仪21
′
的外部供电电压的第二电端子对67
′
、68
′
。在所示实施例中，设置三个第一电端子对，即具有端子61
′
和62
′
的第一端子对、具有端子63
′
和64
′
的第二端子对和具有端子65
′
和66
′
的第三端子对。第一电端子对可以电连接至连接在第一相导体11中的电流传感器80，第二端子对可以电连接至连接在第二相导体12中的第二电流传感器81，而第三端子对可以电连接至连接在第三相导体13中的另一个电流传感器82。如图3中示例性示出的那样，电流传感器80至82可以分别被构造为电流转换器。经由电流传感器80至82，在相导体11至13中流动的电流直接输送给能量测量仪21
′
。
41.适配器22
′
具有至少两个第二电端子，用于连接到电网的各一个导体上。在根据图2的示例性安装中，适配器22
′
具有四个第二电端子50
′
至53
′
。电端子50
′
在此可以通过连接导线40与第一相导体11连接，电端子51
′
可以通过连接导线41与第二相导体12连接，电端子52
′
可以通过连接导线42与第三相导体13连接，而端子53
′
可以通过连接导线43与电网10的零线导体14连接。以这种方式，施加在第一相导体11与零线导体14之间的电压v1n、施加在第二相导体12与零线导体14之间的第二电压v2n以及施加在第三相导体13与零线导体14之间的电压v3n被施加到适配器22
′
。
42.适配器22
′
进一步包括至少两个第三电端子，其能够与能量测量仪21
′
的至少两个第一电端子电连接。在所示的实施例中，适配器22
′
具有四个第三电端子54
′
至57
′
。电端子54
′
在此通过连接导线170
′
与能量测量仪21
′
的端子70
′
连接，端子55
′
通过连接导线171
′
与能量测量仪21
′
的端子71
′
连接，电端子56
′
通过连接导线172
′
与能量测量仪21
′
的端子73
′
连接，而端子57
′
通过连接导线173
′
与能量测量仪21
′
的端子73
′
连接。