DE10041633A1 - Schaltgeräteanordnung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltgeräteanordnung, umfassend ein erstes elektrisches Schaltgerät (2), insbesondere Leistungsschalter, mit einer elektronischen Auslöseeinheit (2a) und ein zweites elektrisches Schaltgerät (4), insbesondere Schütz. Die Schaltgeräte (2, 4) sind in Serie geschaltet zur Verbindung beziehungsweise Trennung einer mindestens 1-phasigen Last (M) mit beziehungsweise von einer Stromquelle. Die Schaltgeräte (2, 4) sind über ein Koppelmodul (6) wirkverbunden, derart, dass der Auslösevorgang bzw. Ausschaltvorgang des ersten Schaltgerätes (2) durch die integrierte elektronische Auslöseeinheit (2a) und/oder durch das Koppelmodul (6) initiierbar ist und das der Auslösevorgang des zweiten elektrischen Schaltgerätes (4) durch das Koppelmodul (6) initiierbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltgeräteanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Vorzugsweise umfasst die Schaltgeräteanordnung einen Leistungsschalter mit elektronischer Auslöseeinheit und ein Schütz. Dabei sind Leistungsschalter und Schütz, zur Verbindung beziehungsweise Trennung einer mindestens 1-phasigen Last mit beziehungsweise von einer Stromquelle, in Serie geschaltet.

Zur Schaltung einer Last sind heute Leistungsschalter beziehungsweise Schütze in Einzelaufstellung bekannt. Diese Geräte können aber geforderte Sicherheitsanforderungen für bestimmte Anwendungen (insbesondere Kategorie 4 - nach EN 954-1) nicht erfüllen. Die Ursachen hierfür liegen sowohl in der Mechanik als auch in der Elektronik der Geräte begründet. In der Mechanik kann der Antrieb (z. B. durch Federbruch) versagen oder können die Kontakte miteinander verschweißen. Die Elektronik wird in der Regel nicht redundant ausgeführt und kann im Fehlerfall daher nur in begrenztem Umfang einen sicheren Zustand gewährleisten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltgeräteanordnung zu schaffen, die mehrere Auslösemöglichkeiten gewährleistet.

Ausgehend von Anordnungen im Stand der Technik wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruches gelöst, während den abhängigen Ansprüchen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind.

Durch die erfindungsgemäße Kommunikationsverbindung von erstem und zweitem Schaltgerät über ein Koppelmodul wird die Sicherheit deutlich erhöht, indem die Schaltgeräte einerseits autark und andererseits über das Koppelmodul oder eine über das Koppelmodul angeschlossene weitere Einheit (z. B. PC, SPS, o. d.) steuerbar bzw. schaltbar sind. Dadurch, dass in einem Hauptstromkreis zwei Unterbrecherstellen (erstes und zweites Schaltgerät) in Serie hintereinander geschaltet sind und diese durch ein separates Koppelmodul steuerbar sind, wird die Kategorie 4 erreicht. Wird das Koppelmodul über eine Busschnittstelle mit weiteren Systemkomponenten wie PC oder SPS oder dergleichen verbunden, kann die Kategorie 4 aufrechterhalten werden, wenn ein Sicherheitsbus der Kategorie 4 verwendet wird.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden, anhand einer Figur erläuterten Ausführungsbeispiel.

In der Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung in schematischem Aufbau dargestellt. Die Schaltungsanordnung umfasst ein erstes elektrisches Schaltgerät 2, insbesondere Leistungsschalter, mit einer elektronischen Auslöseeinheit und ein zweites elektrisches Schaltgerät 4, insbesondere Schütz. Die Schaltgeräte sind in Serie geschaltet zur Verbindung beziehungsweise Trennung einer mindestens 1-phasigen Last mit bzw. von einer Stromquelle (Hauptstromkreis). Gemäß der Erfindung sind die Schaltgeräte 2, 4 über ein Koppelmodul 6 wirkverbunden derart, dass der Auslösevorgang bzw. der bewußte Abschaltvorgang des ersten Schaltgerätes 2 durch eine integrierte elektronische Auslöseeinheit 2a und/oder durch das Koppelmodul 6 initiierbar ist. Der Auslösevorgang des zweiten elektrischen Schaltgerätes 4 ist ebenfalls durch das Koppelmodul 6 initiierbar. Dabei kann das zweite Schaltgerät 4 anstelle als "nicht intelligentes Schaltgerät" (ohne Recheneinheit bzw. Elektronikauslöser) z. B. Schütz auch als "intelligentes Schaltgerät" (mit Recheneinheit bzw. Elektronikauslöser) z. B. Leistungsschalter ausgebildet sein. In diesem Fall kann auch das zweite Schaltgerät 4 ebenfalls autark bzw. eigenständig (z. B. durch Überstromauslöser oder Unterspannungsauslöser) oder per Befehl von außen (von PC über Modul oder vom ersten Schaltgerät 2 über Modul) schaltbar ausgebildet sein.

Die derart aufgebaute Redundanz im Hauptstromkreis erlaubt somit im Fall des Versagens des Schützes oder des Leistungsschalters eine sichere Unterbrechung des Hauptstromkreises.

Das erste Schaltgerät 2 ist in der Fig. 2 als Leistungsschalter ausgebildet und umfasst in einem gemeinsamen Gehäuse neben der elektronischen Auslöseeinheit 2a Stromsensoren 2b, Unterbrecherkontakte 2c sowie die, die Unterbrecherkontakte 2c betätigenden Auslöseeinheiten 2d, 2f (vorzugsweise Magnetspeicherauslöser oder Unterspannungsauslöser). Dabei wird über die Stromsensoren 2b der in den Versorgungsleitungen L1, L2, L3 fließende Strom erfaßt und die hieraus gewonnenen Signale der elektronischen Auslöseeinheit 2a zugeführt. Hier werden die Werte verarbeitet und in Abhängigkeit von zuvor eingestellten Grenzwerten werden Steuer- und/oder Anzeigesignale erzeugt und weitergeleitet. Werden Auslöse-Grenzwerte überschritten, veranlasst die Auslöseeinheit 2a den Magnetspeicherauslöser die Unterbrecherkontakte 2c zu öffnen. Die Auslöseeinheiten 2a und 2d werden vorzugsweise aus den Stromsensoren (Stromwandlern) 2b oder zusätzlichen Sättigungsstromwandlern direkt über die Hauptstrombahnen L1, L2, L3 mit Energie versorgt.

Das erste Schaltgerät 2 und das Koppelmodul 6 sind über eine Schnittstelle 8; 8a, 8b miteinander verbunden. Über diese Schnittstelle 8; 8a, 8b erfolgt der ständige Datenaustausch, so dass z. B. bei Überschreitung voreingestellter Auslöse-Grenzwerte der Leistungsschalter selbst über die Auslöseeinheiten 2a und 2d als auch über das Koppelmodul 6 alleine oder zusätzlich über dieses schaltbar bzw. steuerbar ist. Hierfür ist das Koppelmodul 6 über eine erste Steuerschnittstelle 10; 10a, 10b mit dem Unterspannungsauslöser 2f verbunden. Die Schnittstelle 11; 11a, 11 bist insbesondere für die Übertragung eines Ausgelöstsignals, welches den tatsächlichen Zustand (geöffnet oder geschlossen) der Unterbrecherkontakte 2c übermittelt ausgebildet. Hierfür sind Mittel 2e zur Erfassung des Schaltzustandes vorhanden. Für den Fall, dass die elektronische Auslöseeinheit 2a ein Auslösesignal generiert hat und über die Mittel 2e zur tatsächlichen Zustandserfassung der Unterbrecherkontakte 2c, diese aber als nicht geöffnet (z. B. wegen Versagens des Magnetspeicherauslösers 2d) ermittelt wurden, wird gemäß der Erfindung über die Koppeleinheit 6 ein weiteres Auslösesignal erzeugt oder das Auslösesignal der Auslöseeinheit 2a des Leistungsschalters weitergeleitet und dem Schütz und vorzugsweise nochmals über die Steuerschnittstelle 10; 10a, 10b dem Unterspannungsauslöser des Leistungsschalters zugeführt. Die Koppeleinheit 6 wird extern mit Energie versorgt, jedoch nicht aus den Hauptstrombahnen L1, L2, L3.

Für die Verbindung der Koppeleinheit 6 mit dem zweiten Schaltgerät 4 (z. B. Schütz) ist eine zweite Steuerschnittstelle 12; 12a, 12b sowie eine Schnittstelle 13; 13a, 13b vorgesehen. Diese Schnittstellen sind äquivalent zu den ersten Steuerschnittstellen 10; 10a, 10b; 11, 11a, 11b ausgebildet, so dass die Koppeleinheit 6 das Schaltgerät 4 schalten kann und Unterbrecherkontaktzustände abfragen kann. Weist das zweite Schaltgerät 4 ebenfalls intelligente Mittel und Stromerfassungsmittel und dergleichen auf, ist natürlich eine weitere Schnittstelle zum Zwecke des Datenaustauschs wie bei der Verbindung zwischen Koppeleinheit 6 und erstem Schaltgerät 2 vorgesehen.

Des Weiteren weist die Koppeleinheit 6 vorzugsweise eine weitere Schnittstelle 14, insbesondere zum Anschluß an ein Bussystem, vorzugsweise ein Sicherheitsbus auf. Über diese weitere Schnittstelle 14, die auch als separates Busanschlussmodul ausgeführt sein kann, ist die Schaltgeräteanordnung über andere an das Bussystem angeschlossene Komponenten wie SPS oder PC oder dergleichen steuerbar.

Sollte ein Auslöse-/Ausschaltbefehl (z. B. Not-Aus) von extern über PC oder SPS über die serielle Schnittstelle 14 der Koppeleinheit 6 an eines Schaltgeräte 2 oder 4 gesendet werden und das Schaltgerät diesen Befehl nicht ausführen können, wird die Durchführung wie oben beschrieben über das zweite Schaltgerät eingeleitet.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Koppelmodul als programmierbares Steuergerät mit integrierter Bedien- und Anzeigeeinheit 6b, 6a ausgebildet. Somit sind die Auslöse-Grenzwerte unmittelbar über das Koppelmodul 6 veränderbar.

Bei einer Steuerung der Schaltgeräteanordnung mittels Datenfernübertragung (Schnittstelle 14) sind die Grenzwerte mit Vorteil nur in einer Richtung veränderbar. Die Grenzwerte dürfen dann über die Koppeleinheit 6 nur so verändert werden, dass ein empfindlicheres Auslöseverhalten der Schaltgeräteanordnung gewährleistet ist. Vorzugsweise wird hierfür bei einer ersten oder bei jeder Inbetriebnahme der Schaltgeräteanordnung eine Initialisierungsroutine durchgeführt, bei der voreingestellte Auslöse-Grenzwerte - falls vorhanden - angezeigt werden, bestätigt oder verändert werden, so dass eine Grundeinstellung einmalig eingestellt ist. Ausgehend von dieser Grundeinstellung können die voreingestellten Auslöse-Grenzwerte während des Betriebs der Schaltgeräteanordnung nur noch für ein empfindlicheres Auslöseverhalten (frühere Auslösung) eingestellt werden.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern umfaßt auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungsformen. Ferner gehören auch alle in der Zeichnung gezeigten Merkmale zur Erfindung. Insbesondere die Geometrie, wie dargestellt.

Claims (5)

1. Schaltgeräteanordnung umfassend ein erstes elektrisches Schaltgerät (2), insbesondere Leistungsschalter, mit einer elektronischen Auslöseeinheit (2a) und ein zweites elektrisches Schaltgerät (4), insbesondere Schütz, wobei die Schaltgeräte (2, 4) in Serie geschaltet sind zur Verbindung beziehungsweise Trennung einer mindestens 1-phasigen Last (M) mit beziehungsweise von einer Stromquelle, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltgeräte (2, 4) über ein Koppelmodul (6) wirkverbunden sind derart, dass
der Auslösevorgang bzw. Ausschaltvorgang des ersten Schaltgerätes (2) durch die integrierte elektronische Auslöseeinheit (2a) und/oder durch das Koppelmodul (6) initiierbar ist und
der Auslösevorgang des zweiten elektrischen Schaltgerätes (4) durch das Koppelmodul (6) initiierbar ist.

2. Schaltgeräteanordnung nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelmodul (6) derart ausgebildet ist, dass die Zustände der Schaltkontakte beider Schaltgeräte (2, 4) erfassbar sind und bei einer Diskrepanz zwischen Meßwerten oder Schaltbefehlen und dem tatsächlichen Zustand der Schaltkontakte eines Gerätes (2) ein Auslösevorgang für das andere Gerät (4) initiierbar ist.

3. Schaltgeräteanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelmodul (6) programmierbar ausgebildet ist und vorzugsweise eine integrierte Bedieneinheit (6b) und eine integrierte Anzeigeeinheit (6a) aufweist.

4. Schaltgeräteanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelmodul (6) derart ausgebildet ist, dass es eine Schnittstelle (14) zur Datenfernübertragung aufweist.

5. Schaltgeräteanordnung nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelmodul (6) derart ausgebildet ist, dass bei einer Einstellung der Parameterwerte für eines der Schaltgeräte (2, 4) über DFÜ, nur Werte einstellbar sind, die die Empfindlichkeit des Auslösers erhöhen.