DE10102316A1 - Motorstarteranordnung - Google Patents
MotorstarteranordnungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Motorstarteranordnung, 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. Erfindungsgemäß sind Mittel (6) zur bidirektionalen Kommunikation zwischen erstem und zweitem Schaltgerät (2, 4) vorhanden, wobei das erste Schaltgerät (2) und die Mittel (6) zur Kommunikation derart ausgebildet sind, dass ein Auslösevorgang des ersten Schaltgerätes (2) bei Auftreten einer Überlast zeitlich verzögert wird, innerhalb dieser Zeit das zweite Schaltgerät (4) durch die Mittel (6) zur Kommunikation zur Trennung veranlasst wird und im Fall der Nichttrennung durch das zweite Schaltgerät (4) die Auslösung durch das erste Schaltgerät (2) erfolgt.
Description
Die Erfindung betrifft eine Motorstarteranordnung nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1. Vorzugsweise umfasst die Motorstarteranordnung einen
Leistungsschalter mit elektronischer Auslöseeinheit und ein Schütz. Dabei sind
Leistungsschalter und Schütz, zur Verbindung beziehungsweise Trennung
einer mindestens einphasigen Last mit beziehungsweise von einer
Stromquelle, in Serie geschaltet.
Der Begriff des Motorstarters definiert sich als "die Kombination aller zum
Ingangsetzen und Stillsetzen eines Motors erforderlichen Geräte in Verbindung
mit einem geeigneten Überlastschutz". Der klassische Motorstarter besteht aus
Schmelzsicherungen, Leistungsschütz und Motorschutzrelais (Fig. 1) während
die Trennerfunktion vielfach von einem Hauptschalter für mehrere Motorstarter
gemeinsam übernommen wird. Man unterscheidet hand- und fernbetätigte
Motorstarter. Motorstarter mit Schützen ermöglichen die Einleitung der Ein-
und Ausschaltung auch aus der Ferne oder durch anderweitige Signalgeber
wie Sensoren. Kommt es bei derartigen Anordnungen zu einem Verschweißen
der Kontakte des auslösenden Schaltgerätes ist bei einer auftretenden
Überlast die unweigerliche Folge die Zerstörung des Verbrauchers.
Verschiedene Arten von Motorstartern sind in dem Artikel "Höhere
Verfügbarkeit kleiner Antriebe im ausfallkritischen Betrieb", W. Esser,
Elektropraktiker, Berlin 50 (1996) 9, S. 764-772 beschrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Motorstarteranordnung zu
schaffen, die eine erhöhte Sicherheit für Mensch und Maschine 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 Anordnung wird die Funktionalität derselben
verbessert, in dem Mittel zur bidirektionalen Kommunikation zwischen erstem
und zweitem Schaltgerät angeordnet sind. Dabei sind das erste Schaltgerät
und die Mittel zur Kommunikation derart ausgebildet, dass ein Auslösevorgang
des ersten Schaltgerätes bei Auftreten einer Überlast zeitlich verzögert wird,
innerhalb dieser Zeit das zweite Schaltgerät durch die Mittel zur
Kommunikation zur Auslösung veranlasst wird und im Fall der Nichtauslösung
durch das zweite Schaltgerät die Auslösung durch das erste Schaltgerät
erfolgt.
Auch wird hierdurch die Sicherheit für Mensch und Maschine deutlich erhöht,
da im Falle einer Kontaktverschweißung des zweiten Schaltgerätes die
elektronischen Auslösemittel des ersten Schaltgerätes aktiviert werden und so
der Stromkreis sicher unterbrochen wird. Hierfür weisen das erste Schaltgerät
sowie die Mittel zur bidirektionalen Kommunikation vorzugsweise
programmtechnische Mittel auf, die bei auftretender Überlast ein
Überlastauslösesignal generieren und dieses nur zeitlich verzögert unter der
Bedingung, dass innerhalb dieser Verzögerungszeit - in der das
Überlastauslösesignal an das zweite Schaltgerät zu dessen Auslösung
weitergeleitet wurde - das zweite Schaltgerät nicht sicher den Strompfad
getrennt hat, an die Auslösemittel des ersten Schaltgerätes weiterleiten.
Dabei wird das Überlastsignal vom ersten Schaltgerät, welches die Überlast
erfasst, während der Verzögerungszeit nicht zum Zwecke der eigenen
Auslösung weiterverarbeitet, sondern über die vorzugsweise als separates
Koppelmodul ausgebildeten Mittel zur bidirektionalen Kommunikation an das
zweite Schaltgerät weitergeleitet und das zweite Schaltgerät zur Auslösung
beziehungsweise Trennung veranlasst. Erst im Falle einer Nichttrennung durch
das zweite Schaltgerät wird das Überlastsignal vom ersten Schaltgerät
erzeugt, welches dann intern einen Auslösevorgang zur sicheren Trennung
des Strompfades einleitet.
Sollten umgekehrt die Kontakte des ersten Schaltgerätes nicht zu öffnen sein,
wird das generierte Auslöse- oder Abschaltsignal trotzdem immer das zweite
Schaltgerät auslösen. Zusätzlich kann für jeden Fehlerfall eine Fehlermeldung
erzeugt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform können auch normale (Ein-
/Ausschaltvorgänge; d. h. unabhängig von einer auftretenden Überlast oder
einem auftretenden Kurzschluß) Schaltvorgänge eines der beiden oder beider
Schaltgeräte durch Initiierung des Koppelmoduls durchgeführt werden. Mit
Vorteil werden sowohl die Abschaltvorgänge aufgrund eines
Überlastzustandes als auch die normalen Abschaltvorgänge durch
Abschaltung über das zweite Schaltgerät (Schütz) durchgeführt. Hierdurch
wird das erste Schaltgerät (Leistungsschalter), was die auszuführenden
Schaltungen betrifft, deutlich entlastet und somit die Lebensdauer einer
derartigen Motorstarteranordnung erhöht.
Weiterhin wird durch die erfindungsgemäße Anordnung sowohl ein
Handbetrieb als auch ein Automatikbetrieb ermöglicht. Sobald der
Überlastzustand beseitigt ist, beziehungsweise das Überlastauslöseorgan (z. B.
als mechanisches oder elektronisch nachgebildetes Bimetall) wieder
"abgekühlt" ist, beziehungsweise der aufgetretene Fehler beseitigt ist, kann
das Schütz über das Koppelmodul wieder eingeschaltet werden. Vorzugsweise
weist das Koppelmodul eine zusätzliche Schnittstelle für die
Datenfernübertragung (DFÜ) auf. Hierdurch kann die Anordnung auch aus der
Ferne per PC oder SPS geschaltet und überwacht werden.
Dadurch, dass in einem Hauptstromkreis zwei Unterbrecherstellen (erstes und
zweites Schaltgerät) in Serie hintereinander geschaltet sind und diese durch
das separate Koppelmodul steuerbar sind, wird die Sicherheitsanforderung der
Kategorie 4 gemäß der Normenvorschrift EN 954-1 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 von Figuren erläuterten Ausführungsbeispiel. Es zeigen:
Fig. 1 eine Motorstarteranordnung nach dem Stand der Technik,
Fig. 2 eine Motorstarteranordnung gemäß der Erfindung im schematischer
Darstellung und
Fig. 3 eine mögliche Ausführungsform der Motorstarteranordnung gemäß
Fig. 2.
In der Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung in einem
schematischen Aufbau dargestellt. Die Schaltungsanordnung umfasst ein
erstes elektrisches Schaltgerät 2, insbesondere Leistungsschalter, mit einer
elektronischen Auslöseeinheit 2a und ein zweites elektrisches Schaltgerät 4,
insbesondere Schütz. Die Schaltgeräte sind in Serie geschaltet zur Verbindung
beziehungsweise Trennung einer mindestens einphasigen Last mit bzw. von
einer Stromquelle (Hauptstromkreis).
Gemäß der Erfindung sind Mittel 6 zur bidirektionalen Kommunikation
zwischen dem ersten Schaltgerät 2 und dem zweiten Schaltgerät 4
angeordnet. Mit Vorteil sind die beiden Schaltgeräte 2, 4 hierfür über ein
Koppelmodul miteinander verbunden. Dabei ist das erste Schaltgerät 2 über
eine erste, insbesondere seriell ausgebildete Schnittstelle 8 und das zweite
Schaltgerät 4 über eine zweite, insbesondere seriell ausgebildete Schnittstelle
12 an das Koppelmodul elektrisch angeschlossen. Erfindungsgemäß sind
zwischen erstem und zweitem Schaltgerät 2, 4 Mittel 6 zur bidirektionalen
Kommunikation angeordnet, wobei das erste Schaltgerät 2 beziehungsweise
die Mittel 6 zur Kommunikation derart ausgebildet sind, dass ein
Auslösevorgang des ersten Schaltgerätes 2 bei Auftreten einer Überlast
zeitlich verzögert wird, innerhalb dieser Zeit das zweite Schaltgerät 4 durch die
Mittel 6 zur Kommunikation zur Auslösung veranlasst wird und im Fall der
Nichtauslösung durch das zweite Schaltgerät 4 die Auslösung durch das erste
Schaltgerät 2 erfolgt.
Die Mittel 6 zur bidirektionalen Kommunikation sind vorzugsweise durch ein
separates Koppelmodul gebildet. Dabei weist das Koppelmodul eine
programmtechnisch unterstützte Elektronik (z. B. Mikroprozessor,
Mikrokontroller, ASIC, oder dergleichen) auf. Ferner sind die Mittel derart
ausgebildet, dass ein aufgrund einer Überlast zu erfolgender
Auslöseschaltvorgang oder ein durch gezieltes Ein- beziehungsweise
Ausschalten zu erfolgender Schaltvorgang des ersten und/oder zweiten
Schaltgerätes 2, 4 initiierbar ist. Zum Beispiel wird ein Schaltvorgang in einen
definiert sicheren Zustand durch das Koppelmodul initiiert, sobald das
Koppelmodul eine Störung innerhalb der Datenübertragung zwischen
Koppelmodul und erstem bzw. zweitem Schaltgerät 2, 4 oder zwischen erstem
und zweiten Schaltgerät 2, 4 über das dann als "Datendurchreiche"
fungierende Koppelmodul erkennt. Für einen solchen Schaltvorgang wird mit
Vorteil für beide Schaltgeräte 2, 4 ein Auslöse- beziehungsweise
Abschaltsignal generiert und an diese weitergeleitet.
Die erfindungsgemäße Anordnung dient der Abschaltung einer elektrischen
Überlast, wobei ein erstes elektrisches Schaltgerät 2, insbesondere
Leistungsschalter, mit einer elektronischen Auslöseeinheit 2a zur Erzeugung
von Überlastauslösesignalen und Kurzschlußauslösesignalen und ein zweites
elektrisches Schaltgerät 4, insbesondere Schütz in Serie geschaltet sind zur
Verbindung beziehungsweise Trennung einer mindestens einphasigen Last M
mit beziehungsweise von einer Stromquelle. Der erfindungsgemäße
Funktionsablauf wird wie folgt realisiert:
Das erste Schaltgerät 2 erzeugt bei auftretender Überlast ein Überlastauslösesignal, wobei der aufgrund des generierten Überlastauslösesignals initiierte Auslösevorgang des ersten Schaltgerätes verzögert und innerhalb dieser Verzögerungszeit der Auslösevorgang des zweiten Schaltgerätes 4 initiiert wird. Schließlich überwachen die Mittel 6 zur bidirektionalen Kommunikation den Auslöse- beziehungsweise Abschaltvorgang des zweiten Schaltgerätes, so dass im Fall der Nichtauslösung durch das zweite Schaltgerät 4 der Auslösevorgang des ersten Schaltgerätes 2 durch die Mittel 6 initiiert wird.
Das erste Schaltgerät 2 erzeugt bei auftretender Überlast ein Überlastauslösesignal, wobei der aufgrund des generierten Überlastauslösesignals initiierte Auslösevorgang des ersten Schaltgerätes verzögert und innerhalb dieser Verzögerungszeit der Auslösevorgang des zweiten Schaltgerätes 4 initiiert wird. Schließlich überwachen die Mittel 6 zur bidirektionalen Kommunikation den Auslöse- beziehungsweise Abschaltvorgang des zweiten Schaltgerätes, so dass im Fall der Nichtauslösung durch das zweite Schaltgerät 4 der Auslösevorgang des ersten Schaltgerätes 2 durch die Mittel 6 initiiert wird.
Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Motorstarteranordnung in detaillierterer
Darstellung umfassend einen Leistungsschalter, ein Schütz und das
Koppelmodul. Dabei umfasst der Leistungsschalter eine elektronische
Auslöseeinheit 2a, Stromsensoren 2b, Unterbrecherkontakte 2c, einen
Magnetauslöser 2d sowie eine Schnittstelle 8. Die Schnittstelle 8 dient zur
Anbindung an das Koppelmodul. Das Schütz umfasst standardmäßig
Unterbrecherkontakte sowie einen Magnetauslöser. 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 veränderbar.
Des Weiteren weist das Koppelmodul 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 Motorstarteranordnung 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 des Koppelmoduls an eines der
Schaltgeräte 2 oder 4 gesendet werden und das Schaltgerät diesen Befehl
nicht ausführen können, wird die Durchführung wie oben beschrieben über das
andere Schaltgerät eingeleitet.
Bei einer Steuerung der Motorstarteranordnung mittels Datenfernübertragung
(DFÜ; Schnittstelle 14) sind die Grenzwerte mit Vorteil nur in einer Richtung
veränderbar. Die Grenzwerte dürfen dann über das Koppelmodul nur so
verändert werden, dass ein empfindlicheres Auslöseverhalten der
Motorstarteranordnung gewährleistet ist. Vorzugsweise wird hierfür bei einer
ersten oder bei jeder Inbetriebnahme der Motorstarteranordnung 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 Motorstarteranordnung 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. Zum Beispiel 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.
Claims (9)
1. Motorstarteranordnung umfassend
ein erstes elektrisches Schaltgerät (2), insbesondere Leistungsschalter, mit einer elektronischen Auslöseeinheit (2a) zur Erzeugung von Überlastauslösesignalen und
ein zweites elektrisches Schaltgerät (4), insbesondere Schütz,
wobei die Schaltgeräte (2, 4) in Serie geschaltet sind zur Verbindung beziehungsweise Trennung einer mindestens einphasigen Last (M) mit beziehungsweise von einer Stromquelle, gekennzeichnet durch
Mittel (6) zur bidirektionalen Kommunikation zwischen erstem und zweitem Schaltgerät (2, 4) und wobei
das erste Schaltgerät (2) und die Mittel (6) zur Kommunikation derart ausgebildet sind, dass ein Auslösevorgang des ersten Schaltgerätes (2) bei Auftreten einer Überlast zeitlich verzögert wird, innerhalb dieser Zeit das zweite Schaltgerät (4) durch die Mittel (6) zur Kommunikation zur Trennung veranlasst wird und im Fall der Nichttrennung durch das zweite Schaltgerät (4) die Auslösung durch das erste Schaltgerät (2) erfolgt.
ein erstes elektrisches Schaltgerät (2), insbesondere Leistungsschalter, mit einer elektronischen Auslöseeinheit (2a) zur Erzeugung von Überlastauslösesignalen und
ein zweites elektrisches Schaltgerät (4), insbesondere Schütz,
wobei die Schaltgeräte (2, 4) in Serie geschaltet sind zur Verbindung beziehungsweise Trennung einer mindestens einphasigen Last (M) mit beziehungsweise von einer Stromquelle, gekennzeichnet durch
Mittel (6) zur bidirektionalen Kommunikation zwischen erstem und zweitem Schaltgerät (2, 4) und wobei
das erste Schaltgerät (2) und die Mittel (6) zur Kommunikation derart ausgebildet sind, dass ein Auslösevorgang des ersten Schaltgerätes (2) bei Auftreten einer Überlast zeitlich verzögert wird, innerhalb dieser Zeit das zweite Schaltgerät (4) durch die Mittel (6) zur Kommunikation zur Trennung veranlasst wird und im Fall der Nichttrennung durch das zweite Schaltgerät (4) die Auslösung durch das erste Schaltgerät (2) erfolgt.
2. Motorstarteranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (6) zur Kommunikation
zumindest teilweise programmtechnisch ausgebildet sind.
3. Motorstarteranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (6) zur Kommunikation derart
ausgebildet sind, dass sowohl der Auslösevorgang als auch ein gezielter
Schaltvorgang initüerbar ist.
4. Motorstarteranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (6) zur Kommunikation derart
ausgebildet sind, dass bei Störung der Kommunikation zwischen dem
Mittel (6) zur Kommunikation und zumindest einem der beiden
Schaltgeräte (2; 4) gewährleistet ist, das beide Schaltgeräte (2; 4) in einen
definiert sicheren Zustand überführt werden.
5. Motorstarteranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (6) zur Kommunikation derart
ausgebildet sind, 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) initüerbar ist.
6. Motorstarteranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstellen (8, 12) zwischen dem
ersten Schaltgerät (2) und dem Mittel (6) zur Kommunikation sowie
zwischen dem zweiten Schaltgerät (4) und dem Mittel (6) zur
Kommunikation seriell ausgebildet sind.
7. Motorstarteranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (6) zur Kommunikation
programmierbar ausgebildet ist und vorzugsweise eine integrierte
Bedieneinheit (6b) und eine integrierte Anzeigeeinheit (6a) aufweist.
8. Motorstarteranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (6) zur Kommunikation derart
ausgebildet ist, dass es eine Schnittstelle (14) zur Datenfernübertragung
aufweist.
9. Motorstarteranordnung nach vorstehendem Anspruch, dadurch
gekennzeichnet, dass das Mittel (6) zur Kommunikation derart
ausgebildet ist, dass bei einer Einstellung der Parameterwerte für eines
der Schaltgeräte (2, 4) insbesondere bei Einstellung über
Datenfernübertragung (DFÜ), nur Werte einstellbar sind, die die
Empfindlichkeit des Auslösers des jeweiligen Schaltgerätes (2, 4) erhöhen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE10102316A DE10102316A1 (de) | 2001-01-19 | 2001-01-19 | Motorstarteranordnung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE10102316A DE10102316A1 (de) | 2001-01-19 | 2001-01-19 | Motorstarteranordnung |
Publications (1)
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DE10102316A1 true DE10102316A1 (de) | 2002-07-25 |
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ID=7671093
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE10102316A Withdrawn DE10102316A1 (de) | 2001-01-19 | 2001-01-19 | Motorstarteranordnung |
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