CN113273045A - 开关装置组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种开关装置组件，其包括共同地安装在特别是顶帽式导轨的安装型材导轨上的多个开关装置，其中，所述开关装置连接到包括至少一个数据总线和/或电源总线的总线系统，以用于传输控制信号和/或用于能量供应，其中，所述总线系统至少部分地集成到所述安装型材导轨中，并且所述开关装置包括用于连接到所述安装型材导轨中的所述总线系统的总线端子。

Description

开关装置组件
技术领域
本发明涉及一种开关装置组件，其包括多个开关装置，所述多个开关装置共同地安装在特别是顶帽式导轨(Hutschiene)的安装型材导轨上，其中，开关装置连接到包括至少一个数据总线和/或能量总线的总线系统，以用于传输控制信号和/或用于能量供应。
背景技术
用于大型设备(例如，风力涡轮机)或用于装载或起重设备(例如，起重机、建筑起重机、港口起重机或海上起重机)的开关柜通常包括大量的开关装置，这些开关装置可以例如通过推入或卡扣的方式安装在公共的顶帽式导轨上，并可以执行各种切换功能。这种开关装置可以例如用于切换和/或保护主电路的电路。替代地或补充地，开关装置可以用于映射控制电路的逻辑。用于主电路的开关装置还可以包括用于在控制电路中进行连接的额外触点。
电力电子器件也可以容纳在上述开关柜中，通过这些电力电子器件可以为连接到开关柜的所述设备或卸载设备提供电能并对其进行控制。
常规地，所述开关装置的安装尽管本身只要简单地推入或卡扣到顶帽式导轨上，但因为开关装置仍必须彼此布线，因此该安装还是相对复杂的。通常，借助于控制电路来实现逻辑或逻辑的一部分的硬接线，其中，还可能有可编程的控制器形式的其他逻辑。然而，控制电路的所述硬接线逻辑不仅非常复杂且容易出错(特别是由于其大量的连接点)，而且还较不灵活，因此只有例如在重新构造或改装设备或起重机时才能很费力地事后改变该硬接线逻辑。另外，控制电路的硬接线逻辑通常要求必须将额外的开关元件安装在用于主电路和控制电路的各个开关装置上。对于服务而言，这是一个更大的问题，因为这导致在该领域中使用了许多不同设计的开关装置。
为了实现至少一定程度的简化，因此已经提出了使用可连接到总线系统的开关装置，该开关装置能够通过总线连接设备连接到总线系统，通过该总线系统可以控制或参数化开关装置。例如，文献EP 1 258 957 B1示出了一种用于建筑技术的开关装置系统，其中，可在顶帽式导轨上滑动的开关装置分别在右侧和左侧具有插头触点，以便彼此连接。在此，可以经由总线系统从基本模块寻址开关装置。除了在可彼此滑动的侧面上的插头触点以外，开关装置还包括用于连接其他布线或电源线路的其他插接端子。
文献DE 197 48 429 A1以类似的方式说明了一种能够推入到顶帽式导轨上的总线兼容的开关装置。类似于上述的EP 1 258 957 B1，该开关装置包括多个插头触点，以便能够连接到电源总线、数据总线和辅助能量总线。在此，开关装置本身可以细分为多个子模块，在这些子模块上可实现用于总线系统的各种插头触点。
即使所述的总线兼容的开关装置已经在一定程度上简化了安装，但是在连接不同的插头触点时仍存在大量的安装工作和一定的易出错性。此外，由于布置与总线不兼容的更旧的开关装置会中断开关装置之间的信号链，因此仍存在只能使用相同制造商或类型的彼此兼容的开关装置的问题。
发明内容
由此出发，本发明的目的是提供一种改进的开关装置组件和具有这种开关装置组件的开关柜，其避免了现有技术的缺点并以有利的方式进一步发展了现有技术。特别地，应实现开关装置组件的进一步简化的安装和可重构性，其中，该系统还应保持与更旧的或不同类型的开关装置兼容。
根据本发明，所述目的通过根据权利要求1的开关装置和根据权利要求13的开关柜来实现。本发明的优选实施例是从属权利要求的主题。
因此，总线系统的至少一部分放置在顶帽式导轨中，并且开关装置通过与顶帽式导轨的接触而连接到所述总线系统或其一部分。根据本发明，总线系统至少部分地集成在特别是顶帽式导轨的安装型材导轨中，其中，开关装置包括用于连接到安装型材导轨中的总线系统的总线端子。由于在将开关装置插入或推入到顶帽式导轨时它们自动连接到总线系统，因此进一步简化了安装。
开关装置仍然可以包括用于主电路的常规触点，而与控制电路的连接是经由总线系统进行的，因此用于控制开关装置的命令可以经由总线系统进行传输。
在本发明的改进示例中，所述安装型材导轨特别可以包括彼此电隔离的导轨部分，各种总线系统部件可以容纳在这些导轨部分中。在本发明的改进示例中，至少总线系统的用于开关装置的能量供应的电源总线可以集成在安装型材导轨中。
特别地，电压电源线路和接地电位或GND端子可以集成在彼此电隔离的不同的导轨部分中。
作为所述电源总线的替代或补充，也可以将数据总线集成在安装型材导轨中。如果同时将所述电源总线集成到安装型材导轨中，则数据总线和电源总线可以容纳在彼此电隔离的不同的导轨部分中。例如，上述电压电源线路和接地连接线路可以容纳在导轨的相对的弯折或边缘部分中，而数据供应总线可以容纳在顶帽式导轨的中央且例如更深的底部部分中。
根据总线系统的设计，理论上也可以将电源和数据传输结合在公共的总线线路上。
作为有线总线，特别是安装型材导轨中的数据总线的替代或补充，用于控制开关装置和/或向开关装置供电的总线系统还可以包括无线总线线路，特别是无线电总线，以便在开关装置之间和/或从开关装置向控制模块和/或从控制模块向开关装置无线地(特别是通过无线电)传输数据和/或控制信号。
在此，开关装置可以包括无线发送和/或接收模块形式的总线端子，以便接收数据和/或控制信号，且/或将它们馈送到总线系统中。
为了能够将开关装置简单地安装在所述安装型材导轨上，有利的是，开关装置分别具有与安装型材导轨至少部分地互补和/或兼容的安装轮廓，该安装轮廓例如可以设置在开关装置的底侧上。开关装置的所述安装轮廓被设计为以形状锁定的方式将相应的开关装置保持在和/或能够推入到和/或能够卡扣到安装型材导轨上。例如，开关装置的安装轮廓可以在开关装置的底侧包括例如具有爪状边缘接片(Randstegen)的中空凹槽，该爪状边缘接片可以包围安装型材导轨的例如可以凸出地设计的相对边缘部分。
为了能够接触集成在顶帽式导轨道中的总线系统的一部分或将开关装置连接到其上，所述开关装置可以有利地在所述安装轮廓的区域中，特别是在开关装置的底侧上具有特别是接触弹簧形式的总线端子，借助于该总线端子可以与总线线路接触。
在本发明的有利改进示例中，能够以不同的方式或可变地寻址开关装置。特别地，开关装置可以通过例如在使用开关柜或开关装置组件时的编程来获得其地址。开关装置可以相应地包括可编程的地址模块，可以有利地通过所述总线系统控制或编程该地址模块。
替代地或补充地，开关装置可以包括用于设备标签(所谓的BMK)的容纳装置，从而可以为开关装置装配设备标签模块。这种设备标签模块能够以有线的方式和/或特别经由无线电以无线的方式将设备标签传达到相应的开关装置，且/或经由总线系统将其传送到开关柜的另一装置。
由于开关装置与总线系统的所述连接，它们仅需要具有用于主电路的触点。用于控制的命令可以通过与每个开关装置连接的总线系统进行传输。
还可以经由总线系统确保为每个开关装置供电，这既可以通过集成到安装型材导轨中的总线系统实现，也可以通过无线总线系统实现。然而，替代地或补充地，开关装置也可以包括单独的端子，特别是具有不同电压电平的电源端子。
然而，经由所述总线系统也可以特别地将命令和/或设置值传输到开关装置。替代地或补充地，无论是经由集成到安装型材导轨中的总线还是无线总线，例如可以经由所述总线系统传输关于开关装置的相应状态的与安全相关的反馈。这种与安全相关的反馈可以例如是关于开关装置是否被拧紧、是否被触发，或者哪些设置值适用的信息。此外，还可以经由总线系统传输操作参数，该操作参数例如是目前为止的开关循环数和/或折旧率和/或剩余寿命，和/或主电路的各个相位中的电压值和/或电流值和/或频率值，和/或相位的不对称性和/或相对彼此的相位差。
所述控制命令和/或反馈可以由可编程的控制器处理，该控制器可以与开关装置一起容纳在开关柜中，但必要时也可以将其放置在外部。所述控制器也可以连接到所述总线系统，并例如可以是处理器控制的和/或可存储器编程的控制模块。
附图说明
下面将根据优选的示例性实施例和相关附图更详细地说明本发明。
图1示出了推入到顶帽式导轨上的两个开关装置，它们既具有用于连接到集成在顶帽式导轨中的总线的总线端子，还具有用于连接到无线电总线系统的无线总线端子。
图2示出了开关装置与集成在安装型材导轨中的有线总线系统的连接的部分剖视图。
图3示出了具有根据前述附图的开关装置组件以及与其进行通信且也布置在开关柜中的控制装置的开关柜的示意性总视图。
具体实施例
如图3所示，开关柜1可以包括主电路15，该主电路可以包括诸如变频器、电流调节器、整流器等之类的电力电子器件16。所述主电路15可以为诸如起重机、装载起重机或港口起重机或另一起重设备之类的大型设备提供驱动，或者其还可以连接到诸如风力涡轮机等另一大型设备。
还如图3所示，开关装置组件2也容纳在开关柜1中，该开关装置组件具有多个开关装置3，这些开关装置3安装在一个或多个安装型材导轨4(顶帽式导轨形式)上。所述开关装置3可以特别地用于切换和/或保护主电路15的电路，因此所述开关装置3分别包括用于切换所连接的电路或保险丝元件或电路控制所需的其他功能模块的执行机构。此外，所述开关装置3可以包括用于控制所述执行机构和/或用于收集来自传感器元件的数据的控制模块，其中，所述控制模块可以例如是硬接线的逻辑模块，或者也可以包括处理器控制的和/或可存储器编程的功能模块。
替代地或补充地，也可以在其中一个所述安装型材导轨4上设置用于映射控制电路的逻辑并包括相应功能模块的其他开关装置3。
还如图3所示，控制装置17也可以容纳在开关柜1中，该控制装置将控制命令发送到所述开关装置3，并从开关装置获得上述收集的数据和/或信号。
如图1和图2所示，推入或卡扣到安装型材导轨4上的开关装置3为此连接到总线系统5，开关装置3经由该总线系统从控制装置17获得控制命令，并相反地将诸如切换循环数、电压值和/或电流值和/或频率值、折旧率和/或剩余寿命等操作参数传输到控制装置17。
如图1和2所示，所述总线系统5可以包括集成到安装型材导轨4中的数据总线6。例如，相应的总线线路可以例如嵌入到安装型材导轨4的中心部分4m中。为了能够与所述数据总线线路接触，每个开关装置3可以在其底侧上具有例如接触弹簧或滑动弹簧形式的总线端子8，该总线端子相对于开关装置3的安装轮廓9适当地布置，使得有线总线端子8在安装型材导轨4上的形状锁定地保持的位置抵靠在数据总线6上。
作为嵌入到安装型材导轨4中的这种数据总线6的替代和补充，开关装置3和控制装置17之间的连接还可以包括无线数据总线6，特别是无线电总线的形式。为此，开关装置3可以包括无线地操作的总线端子14，该总线端子可以特别地被设计为无线电发送和/或接收模块(参见图1)。所述控制装置17还可以包括无线地操作的总线端子18，该总线端子可以具有相应的无线电发送和/或接收装置，以便能够经由无线电连接与开关装置3进行通信。
控制装置17还可以包括有线总线端子19，该有线总线端子19连接到设置在安装型材导轨4中的数据总线6。
还如图1和2所示，电源总线7也可以集成在安装型材导轨4中。特别地，电压电源线路10和接地电位线路11可以嵌入到或集成到或安装在安装型材导轨4的其它部分中，其中，所述电压电源线路10和接地电位线路11集成在成型导轨4的彼此电绝缘的部分中，例如集成到导轨4的相对边缘部分4l和4r或弯折接片中(参见图1)。有利地，用于电压电源线路10和接地电位线路11的所述部分也与安装型材导轨4的集成有上述数据总线6的部分4m电隔离。所述数据总线6可以例如集成到成型导轨4的底部部分或中心部分中，以便与设置在边缘两侧的电源线路和接地线路分离开。
如图2所示，每个开关装置3在其安装轮廓9的区域中的适当位置处包括例如可被设计为接触销或接触弹簧的电压/接地端子12和13，该电压/接地端子12和13可以形状锁定地插入到安装型材导轨4上，以便能够与设置在成型导轨4上的电源线路12和接地线路13接触(参见图2)。
如上所述，各个开关装置3可以例如通过在使用期间的编程来获得其地址，其中，该编程可以经由所述数据总线连接进行。替代地或补充地，开关装置3中的至少一者也可以包括能接收设备标签BMK或设备标签模块的容纳装置(Aufnahmeeinrichtung)20。通过给开关装置3装载这种设备标签模块BMK，可以将设备标签以有线的方式或经由无线电传达到开关装置，其中，也可以显示设备标签(Betriebsmittelkennzeichnung)。

Claims (15)

1.一种开关装置组件，其包括多个开关装置(3)，所述多个开关装置共同地安装在安装型材导轨(4)上，所述安装型材导轨特别是顶帽式导轨，
其中，所述开关装置(3)连接到包括至少一个数据总线(6)和/或电源总线(7)的总线系统(5)，以用于传输控制信号和/或用于能量供应，
其特征在于，所述总线系统(5)至少部分地集成在所述安装型材导轨(4)中，并且所述开关装置(3)具有用于连接到所述安装型材导轨(4)中的所述总线系统(5)的总线端子(8)。
2.根据前一项权利要求所述的开关装置组件，其中，所述开关装置(3)分别具有至少部分地与所述安装型材导轨(4)互补和/或兼容的安装轮廓(9)，以用于形状锁定地连接到所述安装型材导轨(4)，特别是推入和/或卡扣到所述安装型材导轨上，其中，所述开关装置(3)的用于连接到所述安装型材导轨中的所述总线系统的所述总线端子(8)布置在所述安装轮廓(9)的区域中。
3.根据前述任一项权利要求所述的开关装置组件，其中，所述安装型材导轨(4)包括导轨部分(4l、4r、4n)，所述导轨部分彼此电隔离并容纳有不同的总线系统部件。
4.根据前述任一项权利要求所述的开关装置组件，其中，至少所述电源总线(7)集成在所述安装型材导轨(4)中。
5.根据前述任一项权利要求所述的开关装置组件，其中，电压电源线路(10)和接地电位线路(11)容纳在所述安装型材导轨(4)的彼此电隔离的不同导轨部分中，并且所述开关装置(2)具有电压端子(12)和接地端子(13)，所述电压端子和所述接地端子彼此间隔开并与所述电压电源线路(10)和所述接地电位线路(11)之间的间隔匹配。
6.根据前一项权利要求所述的开关装置组件，其中，所述电压电源线路(10)和所述接地电位线路(11)布置在所述安装型材导轨(4)的相对的边缘部分中。
7.根据前述任一项权利要求所述的开关装置组件，其中，所述数据总线(6)以与所述电源总线(7)分离的方式集成在所述安装型材导轨(4)中。
8.根据前述任一项权利要求所述的开关装置组件，其中，所述数据总线(6)包括无线地通信的信号总线(6a)，并且所述开关装置(1)包括无线地操作的总线端子(14)，所述总线端子分别包括发送和/或接收装置。
9.根据前一项权利要求所述的开关装置组件，其中，所述信号总线(6a)是无线电总线，并且所述无线总线端子(14)分别包括无线电发送和/或接收装置。
10.根据前述任一项权利要求所述的开关装置组件，其中，所述开关装置(3)分别包括可编程地址模块，在所述地址模块中能够特别经由所述总线系统(5)存储用于各个所述开关装置(3)的地址。
11.根据前述任一项权利要求所述的开关装置组件，其中，所述开关装置(3)分别包括用于设备标签模块的容纳装置，所述设备标签模块被设计为用于传输设备标签。
12.根据前述任一项权利要求所述的开关装置组件，其中，至少一个所述开关装置(3)包括用于主电路(15)的端子，并具有至少一个用于切换所述主电路(15)的执行机构元件，所述执行机构元件能够由控制模块经由所述数据总线(6)控制和/或参数化。
13.一种开关柜，在所述开关柜中容纳有根据前述任一项权利要求设计的开关装置组件(2)。
14.根据前一项权利要求所述的开关柜，其中，除了所述开关装置组件(2)之外，在所述开关柜中还容纳有用于控制所述开关装置组件(2)的控制装置和/或能够连接到所述开关柜的设备。
15.根据前两项权利要求中任一项所述的开关柜，其中，除了所述开关装置组件(2)之外，在所述开关柜中还容纳有电力电子器件，所述电力电子器件用于控制能够连接到所述开关柜的诸如起重机或风力涡轮机等设备。
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