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Die
Erfindung betrifft elektromechanische Leistungsschalter mit einem Überstromauslöser, insbesondere
Niederspannungsleistungsschalter, die mit einem Display zur Anzeige
der Betriebsparameter, der Kennzahlen und Fehlermeldungen ausgestattet
sind, wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert.
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Die
Stromnetze bestehen aus Hochspannungsnetzen und den davon abzweigenden
Niederspannungsnetzen, die bei Wechselstrom bis etwa 1000 V und
bei Gleichstrom bis 1500 V Spannungshöhe reichen. Es sind Niederspannungsleistungsschalter
mit elektronischen Überstromschutzauslösern bekannt,
die unter dem englischsprachigen Kürzel ACB (Air Circuit Breaker)
als so genannte offene Leistungsschalter beschrieben sind. Ein anderes Analogon
ist ein geschlossener Leistungsschalter oder ein Kompaktschalter,
der unter dem englischsprachigen Kürzel MCCB (Molded Case Circuit
Breaker) bekannt ist. Niederspannungsleistungsschalter üben sowohl
eine Schalt- als auch eine Schutzfunktion in Niederspannungsschaltanlagen
aus. Mithilfe einer Elektronikschaltung wird der durch den Leistungsschalter
fließende
Strom gemessen und bewertet. Anhand dieser Werte können die
Stromnetze für Verbraucher
vor Kurzschlüssen
und Überlasten
geschützt
werden. Das Auslösen
des Leistungsschalters erfolgt beispielsweise durch einen elektromagnetischen
oder thermischen Auslöser,
der eine Anzahl von stromführenden
Schalterkontakten betätigt.
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Die
Niederspannungsleistungsschalter enthalten eine Abschalteinheit,
die einen elektromagnetischen Auslöser betätigen, der die stromführenden Leistungskontakte
des Leistungsschalters in einem festgestellten Störfall trennt.
In dieser Abschalteinheit (engl.: electronic trip unit, ETU) wird
unter anderem das Abschaltverhalten des Leistungsschalters beispielsweise
durch einen einstellbaren Widerstand eingestellt und vor allem ein
Störfall
anhand gemessener Strom- und Spannungsparameter, wie deren Betrag,
aber auch in manchen Anwendungen an dem Phasenwinkel zwischen ihnen
erkannt und die Betätigung
des Leistungsschalters zum Trennen seiner stromführenden Leistungskontakte ausgelöst.
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Die
auf vielfältige
Art und Weise erfassten elektrischen Parameterwerte werden häufig zur Überwachung
der Funktion eines Leistungsschalters auf einem Bildschirm, beispielsweise
einem LCD-Monitor, dargestellt. Hierbei ist es wichtig, dass die
Funktion des Überstromschalters
eines Leistungsschalters gerade dann, wenn es eine kritische Versorgungssituation
bei einem zu niedrigen fließenden
Betriebsstrom gibt, durch nichts Störendes verfälscht ist, das heißt beispielsweise,
dass die Energieversorgung jeglicher zusätzlicher Elektronikgeräte wie einer
LCD-Anzeige nicht aus dem zu messenden Signal entnommen sein darf.
Wenn bei einem relativ niedrigen Betriebsstrom plötzlich ein
hoher Kurzschlussstrom auftritt, erkennt es die Abschalteinheit des
Leistungsschalters und löst
einen Abschaltvorgang aus, der sofort mit der in dem Speicherkondensator
verfügbaren
Energie betätigt
werden muss, noch bevor der hohe Kurzschlussstrom den Speicherkondensator
auf einen höheren
Energiewert aufladen kann, was zu lange dauern würde, wenn man darauf warten
würde.
Deswegen bieten konventionelle Lösungen
eine Spannungsversorgung einer LCD-Anzeige samt ihrer zugehörigen Elektronikschaltung
zur Signalaufbereitung nur durch eine externe Hilfsspannungsquelle
an. Hierdurch entsteht jedoch ein zusätzlicher Aufwand, eine geeignete,
unabhängige
Spannungsquelle am Ort der Unterbringung eines Leistungsschalters
bereitzustellen, der zusätzliche
Kosten für
Investitionen und Wartung nach sich zieht und zusätzliche
technische Ausfallquellen bedeutet. Es müssen hierzu Batterien oder Generatoren,
zusätzliche
Elektronikschaltungen, Signalschnittstellen etc. bereitgestellt
werden.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, angesichts der
oben vorgetragenen Probleme eine Spannungsversor gung einer Bildschirmanzeige
für einen Überstromschutzauslöser eines
Leistungsschalters aus dem zu überwachenden
Stromnetz versorgen zu können,
ohne dass hierdurch die Funktion des Leistungsschalters, das heißt seines Überstromschutzauslösers und
vor allem der Abschalteinheit in kritischen, energiearmen Situationen beeinflusst
ist.
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Diese
Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird mit den Merkmalen des kennzeichnenden
Teils des Anspruchs 1 erreicht.
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In
einer bevorzugten Ausführung
der vorliegenden Erfindung umfasst ein Leistungsschalter einen elektronischen Überstromschutzauslöser, der seine
Energieversorgung aus dem durch den Leistungsschalter überwachten
Stromversorgungsnetz bezieht, und einen Stromsensor, einen Gleichrichter, einen
Speicherkondensator und einen Kurzschlussschalter, eine Abschalteinheit,
eine Messvorrichtung zum Messen der Betriebsparameter des zu überwachenden
Stromversorgungsnetzes, eine die erfassten Messwerte verarbeitende
elektronische Schaltung, zumindest einen durch die Abschalteinheit
gesteuerten elektromagnetischen Auslöser zum Auslösen der
stromführenden
Leistungskontakte des Leistungsschalters und eine elektronische
Anzeigevorrichtung zum Darstellen der erfassten und/oder verarbeiteten
Messwerte, derart weitergebildet, dass die Anzeigevorrichtung des
Leistungsschalters ihre Energieversorgung aus dem durch den Leistungsschalter überwachten
Stromversorgungsnetz bezieht und eine aus dem durch den Leistungsschalter überwachten
Stromversorgungsnetz mit Spannung versorgte elektronische Vorrichtung
das Ein- und Ausschalten der Hintergrundbeleuchtung der elektronischen
Anzeigevorrichtung, die ihre Spannungsversorgung aus dem durch den
Leistungsschalter überwachten
Stromversorgungsnetz bezieht, mithilfe eines elektronisch ansteuerbaren
Schalters in Abhängigkeit
von den in einer Messvorrichtung der elektronischen Vorrichtung
erfassten Messwerten steuert. Durch das Abschalten lediglich der
Hintergrundbeleuchtung der Anzeigevorrichtung wird der größte Energieverbraucher
dieser zusätzlichen
Anzeigevorrichtung vor Eintritt einer kritischen Situation abgeschaltet,
die Anzeigevorrichtung selbst jedoch bleibt in Betrieb und kann
unter Umständen
immer noch die wichtigen erfassten Parameterwerte anzeigen, wenn auch
ohne eine Hintergrundbeleuchtung, weil beispielsweise eine LCD-Anzeige eine zumindest
monochromatische Anzeige allein durch das Umgebungslicht ermöglichen
kann.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der
erfindungsgemäße Leistungsschalter
derart weitergebildet, dass in der Messvorrichtung des Leistungsschalters
der Spannungspegel an dem Speicherkondensator erfasst ist, dieser
zumindest eine erfasste Messwert in einer elektronischen Schaltung
der Messvorrichtung mit zumindest einem vorgegebenen Schwellenwert
verglichen und verarbeitet ist und ein Steuersignal für den elektronisch
ansteuerbaren Schalter zu seinem Ein- oder Ausschalten generiert
ist. Der Spannungspegel des Speicherkondensators spiegelt direkt
proportional den Energievorratsversorgungszustand des Speicherkondensators
des Leistungsschalters wieder und kann daher direkt als ein Vergleichswert
zum Vergleich mit einem vorgegebenen Schwellenwert dienen. Ein solcher
zu erfassender Spannungspegel kann sowohl direkt analog in einer
Vergleichsschaltung ausgewertet als auch durch einen D/A-Umsetzer
zuvor digitalisiert sein.
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In
einer weiteren, alternativen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung
ist der erfindungsgemäße Leistungsschalter
derart weiter ausgebildet, dass in der Messvorrichtung des Leistungsschalters
zumindest eines von beiden, die Schaltfrequenz und/oder die Schaltdauer
des Kurzschlussschalters, erfasst ist, die erfassten Messwerte in
einer elektronischen Schaltung der Messvorrichtung mit zumindest einem
vorgegebenen Schwellenwert verglichen und verarbeitet sind und ein
Steuersignal für
den elektronisch ansteuerbaren Schalter zu seinem Ein- oder Ausschalten
generiert ist. Das Schaltverhalten des Kurzschlusstransistors spiegelt
ebenso den Energievorratsversorgungszustand des Leistungsschalters wieder
und kann daher alternativ auch als ein Vergleichswert zum Vergleich
mit einem vorgegebenen Schwellenwert dienen, wobei jedoch hierzu
eine intelligentere elektronische Auswertung benötigt wird. Je häufiger und/oder
je länger
der Kurzschlussschalter auf Kurzschluss geschaltet wird, um so höher ist der
zu überwachende
Strom und dadurch ist der Speicherkondensator um so voller vorgeladen.
Bleibt der Kurzschlussschalter länger
oder andauernd offen, bedeutet es, dass der zu überwachende Strom im stromführenden
Netz geringer geworden ist und dementsprechend ist der Ladezustand
des Speicherkondensators auf einem geringeren Niveau. Das Erreichen
des kritischen Energievorratszustands des Speicherkondensators ist
somit berechenbar.
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In
noch einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist
der erfindungsgemäße Leistungsschalter
derart weitergebildet, dass der Pegel des vorgegebenen Schwellenwertes
zum Steuern des Ein- und Ausschaltens der Hintergrundbeleuchtung
der Anzeigevorrichtung einer minimalen, aber noch ausreichenden
Energievorratsversorgung des Speicherkondensators des Leistungsschalters durch
das durch den Leistungsschalter zu überwachende Stromversorgungsnetz
entspricht. Durch die Vorgabe dieses Pegelwertes wird ein Energievorrat in
Fällen
der Energieverknappung ausschließlich für den Bedarfsfall beim Eintritt
einer Störung
vor dem Verbrauch durch die Anzeigebeleuchtung geschützt.
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In
noch einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist
der erfindungsgemäße Leistungsschalter
derart weitergebildet, dass die elektronische Vorrichtung mithilfe
des elektronisch ansteuerbaren Schalters das Ein- und Ausschalten der
gesamten Anzeigevorrichtung einschließlich ihrer Bildsignalverarbeitungselektronik
in Abhängigkeit von
den erfassten Messwerten steuert. In einigen Anwendungen ist es
von Vorteil, nicht nur, wie zuvor die Hintergrundbeleuchtung der
Anzeigevorrichtung, sondern auch die zugehörige Bildverarbeitungselektronikschaltung
als einen Energieverbraucher abzuschalten, um noch weitere Reserven
des Leistungsschalters bei niedrigen Energievorratswerten des Speicherkondensators
zu erschließen.
Diese Abschaltung kann auch als eine zusätzliche, in einer zweiten Stufe
auszuführende
Abschaltung ausgeführt
sein.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der
erfindungsgemäße Leistungsschalter
derart weitergebildet, dass der elektronisch ansteuerbare Schalter
als ein elektronisches, auf Halbleitertechnologie basiertes Schaltelement ausgeführt ist.
Die Ausführung
dieses Schalters als Halbleiterelement ermöglicht es, den Schalter in
einer elektronischen Schaltungsumgebung einfach direkt ansteuern
zu können
und dabei keine verschleißenden
mechanischen Teile zu haben.
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In
noch einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist
der erfindungsgemäße Leistungsschalter
derart weitergebildet, dass der Leistungsschalter ein Niederspannungsleistungsschalter
ist. Die Merkmale der Erfindung sind selbstverständlich auch in anderen Spannungsbereichen als
dem Niederspannungsbereich anwendbar, dennoch sind bestimmte begleitende
technische Gegebenheiten so, dass insbesondere für die Anwendung im Niederspannungsbereich
die Vorteile der Erfindung besonders gut zur Geltung kommen.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der
erfindungsgemäße Leistungsschalter
derart weitergebildet, dass die Anzeigevorrichtung ein LCD-Bildschirm
ist. Die Verwendung eines Flüssigkristallbildschirms
bringt den wesentlichen Vorteil mit sich, dass die Anzeige auch
mit abgeschalteter Hintergrundbeleuchtung noch ablesbar ist, sofern
genügend
Umgebungslicht vorhanden ist, das heißt beispielsweise, dass bei
Dunkelheit selbst das Leuchten mit einer Taschenlampe ausreichen
wird, um die Anzeige ablesen zu können.
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Bei
noch einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist
der erfindungsgemäße Leistungsschalter
derart weitergebildet, dass die Anzeigevorrichtung ein elektroni scher
Bildschirm beliebiger Bauart ist. Dies ist vor allem dann von Vorteil, wenn
ohnehin wie oben ausgeführt
in einer Ausgestaltung der Erfindung neben der Hintergrundbeleuchtung
des Bildschirms auch die bildverarbeitende Elektronikschaltung abgeschaltet
wird.
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Bei
noch einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist
der erfindungsgemäße Leistungsschalter
derart weiterausgebildet, dass neben der mit dem Schalter abzuschaltenden
Hintergrundbeleuchtung einer Anzeigevorrichtung weitere zusätzliche
elektrische Verbraucher abschaltbar angeschlossen sind. Die Erfindung
macht es möglich, weitere
elektrische Verbraucher an einen Leistungsschalter anzuschließen und
aus dem zu überwachenden
Stromnetz mit Energie zu versorgen, ohne den Betrieb des Leistungsschalters
bei einem energiearmen Betriebszustand zu gefährden, da diese zusammen mit
der Hintergrundbeleuchtung des Leistungsschalters rechtzeitig abgeschaltet
werden.
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Mit
den vorgenannten erfindungsgemäßen Merkmalen
ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zum
Steuern des Ein- und Ausschaltens der Hintergrundbeleuchtung einer
Anzeigevorrichtung eines Leistungsschalters nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele
vorgelegt, so dass in einer elektronischen Vorrichtung zumindest
ein, zu der aus dem zu überwachenden
Stromnetz entnommenen Energieversorgung zugehöriger Parameterkennwert erfasst,
mit zumindest einem vorgegebenen Schwellenwert vergleichend verarbeitet
und ein Ausgangssignal generiert wird, mit welchem ein elektronisch
ansteuerbarer Schalter in Abhängigkeit
von den erfassten Messwerten und durch ihn die mit ihm in Reihe geschaltete
Hintergrundbeleuchtung der Anzeigevorrichtung derart ein- oder ausgeschaltet
wird, dass wenn als Vergleichsergebnis eine zu niedrige Energievorratsversorgung
des Speicherkondensators des Leistungsschalters festgestellt wird,
die Hintergrundbeleuchtung der Anzeigevorrichtung ausgeschaltet wird,
und wenn dagegen als Vergleichsergebnis eine ausreichende Energieversorgung
des Leistungsschalters festgestellt wird, die Hintergrundbeleuchtung
der Anzeigevorrichtung eingeschaltet wird. In einer bevorzugten
Weiterbildung des Verfahrens ist der Schritt der Erfassung des zumindest
einen Parameterwertes in der elektronischen Vorrichtung eine Erfassung
des Spannungspegels des Speicherkondensators. In noch einer bevorzugten
Weiterbildung des Verfahrens ist der Schritt der Erfassung des zumindest
einen Parameterwertes in der elektronischen Vorrichtung eine Erfassung
von zumindest einem von beiden, der Schaltfrequenz und/oder die
Schaltdauer des Kurzschlussschalters.
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Mit
den verwirklichten Merkmalen der vorliegenden Erfindung ist ein
Niederspannungsleistungsschalter realisierbar, der ohne eine externe
Hilfsspannungsversorgung auskommt, um eine an seine Energieversorgung
angeschlossene Anzeigevorrichtung mit Energie zu versorgen, ohne
dass in Fällen der
niedrigen Energievorratsversorgung die Ausführung eines Abschaltvorgangs
in einem Störfall
durch Energieentnahme für
untergeordnete Geräte
gefährdet
wäre. Dies
erhöht
die Zuverlässigkeit
und die Wirtschaftlichkeit eingesetzter Niederspannungsleistungsschalter.
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Im
Weiteren ist die vorliegende Erfindung anhand zweier bevorzugter
Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen detaillierter beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Niederspannungsleistungsschalters
mit einer Anzeigevorrichtung nach dem Stand der Technik;
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2 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Niederspannungsleistungsschalters
mit einer Erfassung des Spannungspegels des Speicherkondensators
und
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3 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Niederspannungsleistungsschalters
mit einer Erfassung des Schaltzustands des Kurzschlusstransistors.
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In 1 ist
eine schematische Darstellung eines konventionellen Niederspannungsleistungsschalters 8 mit
einer Anzeigevorrichtung 6, 6' nach dem Stand der Technik zu
sehen.
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Ein
als ein Stromsensor dienender Stromwandler 1 ist mit seiner
primären
Wicklung beispielsweise in das zu überwachende Stromnetz (nicht
dargestellt) eingebunden und liefert durch die vorzugsweise mit
einem Eisenkern vermittelte elektromagnetische Kopplung einen in
Stromstärke
herabgesetzten Strom in seiner sekundären Wicklung, der dem primären Netzstrom
direkt proportional ist. Im Weiteren wird der betragsmäßig herabgesetzte
Sekundärstrom
in einer Gleichrichtereinheit 2 in einen proportionalen,
gleichgerichteten Gleichstrom umgesetzt und in dieser Form den weiteren
Schaltungsteilen des Leistungsschalters 8 als deren Energieversorgung
und als Messsignal zugleich zur Verfügung gestellt. Ein angeschlossener
Speicherkondensator 3 nimmt eine seiner Kapazität und der
angelegten Spannung proportionale Ladung auf und hält diese Ladung
als einen Energievorrat aufrecht. Da der Strom in dem zu überwachenden
Stromnetz sehr großen
Schwankungen unterliegt, würde
auch der gleichgerichtete Sekundärstrom
und mit ihm die an den Verbrauchern des Leistungsschalters angelegte Spannung
proportional großen
Schwankungen unterliegen, was jedoch die Funktion der elektronischen Bauteile
beeinträchtigen
würde.
Deswegen besitzt die vorliegende Ausführung des Leistungsschalters regelnde
Elemente, welche die Rolle eines Netzteils ausführen und den fließenden Gleichstrom
begrenzen. Das wird durch eine elektronische Schaltung 7 bewirkt,
die eine Messvorrichtung zum Messen der Betriebsparameter des zu überwachenden
Stromversorgungsnetzes aufweist. Beispielsweise erfasst die Messvorrichtung 7 die
an dem Speicherkondensator 3 anliegende Spannung, vergleicht
diese mit einem intern vorgegebenen Schwellenwert und schaltet beim Überschreiten
des Schwellenwertes einen Schalter 4 für eine dem Signal proportional
berechnete Zeitdauer kurz, über
den dann ein aus leichender Überstrom
abfließen
kann. Je mehr Energie in Form von fließendem Gleichstrom aus dem
zu überwachenden
Stromnetz über
den Stromwandler 1 am Speicherkondensator 3 ankommt,
um so öfter
und für um
so längere
Schaltzeiten schaltet die elektronische Schaltung 7 den
Kurzschlussschalter 4 auf Kurzschluss und regelt somit
den Spannungspegel des Speicherkondensators auf einem (schwankenden) maximalen
Niveau. Der Kurzschlussschalter 4 ist in bevorzugten Ausführungen
als ein Schalttransistor oder Kurzschlusstransistor genannt ausgeführt und die über ihn
abgeführte überflüssige Energie
wird beispielsweise über
einen nicht dargestellten Widerstand in Wärme umgesetzt und abgeführt.
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An
die auf diese Art schwankend, aber auf einen maximalen Wert begrenzend
geregelte Energiequelle 3 ist eine elektronische Abschaltschaltung 5 angeschlossen,
in der je nach Ausführung
des Leistungsschalters eine mehr oder weniger komplexe Auswertung
des ankommenden Signals stattfindet. Zum Beispiel können Anstiegsflanken
der Spannung und der Phasenwinkel zwischen Strom und Spannung gemessen
sein und daraus Schlüsse
darauf gezogen werden, ob ein Störfall
durch einen Kurzschluss in dem zu überwachenden Stromnetz vorliegt.
Wird ein Störfall
festgestellt, dann löst
die Abschaltschaltung 5 einen sofortigen Ausschaltvorgang des
Leistungsschalters aus. In diesem Augenblick wird der Energievorrat
aus dem Speicherkondensator 3 abgerufen und einem elektromagnetischen
Auslöser
(nicht dargestellt) des Leistungsschalters zugeführt, der eine relativ große mechanische
Arbeit ausführen
muss, um seine stromführenden
Leistungskontakte (nicht dargestellt) schnellstens auseinander zu
bringen. Die Erkennung des Störfalls
durch die Abschaltschaltung 5 ist derart effektiv, dass
das Ergebnis früher
vorliegt, als der Energieschub durch den großen fließenden Kurzschlussstrom im
Störfall den
Speicherkondensator 3 aufladen könnte, wenn er zuvor nicht ganz
vollgeladen war. Deswegen ist der Energievorrat des Speicherkondensators
genau dann sehr kostbar, wenn ein relativ niedriger Betriebsstrom
fließt
und plötzlich
ein Störfall
auftritt. Bei einem niedrigen Betriebsstrom wird der Speicherkondensator 3 trotz
eines ständig
geöffneten
Kurzschlussschalters 4 auf einem niedrigeren Spannungsniveau
aufgeladen und enthält
daher weniger gespeicherte Energie. Diese verknappte gespeicherte
Energie muss aber im Störfall
ausreichen, die Abschaltschaltung 5 zu versorgen und dem
elektromagnetischen Auslöser
des Leistungsschalters über
einen ausreichenden Zeitraum genügend
Energie zuführen
zu können,
damit dieser Auslöser
zuverlässig seine
wichtige Schutzleistung ausführen
kann und das zu überwachende
Stromnetz durch das Öffnen seiner
Leistungskontakte schnell und vollständig unterbricht.
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Aus
diesem Grund und für
solche Art des Störfalls
werden konventionell alle zusätzlichen
Geräte
wie eine zu Überwachungszwecken
angeschlossene Anzeigevorrichtung 6, 6' nur durch eine
unabhängige
zusätzliche
Energiequelle wie eine Batterie, ein Generator (nicht dargestellt)
und so weiter betrieben. Deswegen ist die Anzeigevorrichtung mit
einem Bildschirm 6 und einer Bildverarbeitungselektronikschaltung 6' nicht an der
Spannungsversorgung des Leistungsschalters angeschlossen. Das bedeutet
außerdem,
dass auch die Signalübertragung
zwischen der Abschaltschaltung 5 und der Bildverarbeitungselektronikschaltung 6' der Anzeigevorrichtung
eine die beiden Stromkreise elektrisch entkoppelnde Schnittstelle
sein muss. Insgesamt ergeben sich die Nachteile der hohen Kosten
und des Wartungsaufwands für
die zusätzliche
unabhängige
Energieversorgung der Anzeigevorrichtung 6, 6'.
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In 2 ist
eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführung eines
erfindungsgemäßen Niederspannungsleistungsschalters
dargestellt, die weitgehend bauartgleiche Bestandteile wie die unter 1 beschriebene
konventionelle Ausführung
eines Leistungsschalters aufweist, weshalb im Folgenden hierbei
auf eine erneute Beschreibung der Funktion dieser gleichartigen
Bestandteile zugunsten der erfindungsgemäßen Merkmale verzichtet wird.
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Erfindungsgemäß ist die
Anzeigevorrichtung 6, 6' an der Energiequelle des Leistungsschalters 8, das
heißt
an dem Speicherkondensator 3 zu den anderen elektrischen
Verbrauchern des Leistungsschalters parallel angeschlossen, wobei
die Bildverarbeitungselektronikschaltung 6' in der 2 nicht abgebildet
ist, aber als permanent zu dem Speicherkondensator 3 parallel
angeschlossen zu verstehen ist.
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Entsprechend
einer bevorzugten Ausführung der
vorliegenden Erfindung ist lediglich die Hintergrundbeleuchtung 6 der
Anzeigevorrichtung über
einen mit ihr in Reihe geschalteten Schalter 9 abschaltbar
an die Spannungsversorgung durch den Speicherkondensator 3 angeschlossen.
Eine zusätzliche elektronische
Schaltung 10 ist parallel an dem Speicherkondensator 3 angeschlossen
und erfasst mit einer in ihr implementierten Messvorrichtung den Spannungspegel
des Speicherkondensators 3. Der Spannungspegel des Speicherkondensators 3 ist eine
seinem Energievorratszustand direkt proportionale Parametergröße, wodurch
es durch das Vergleichen dieses Spannungspegels mit einem vorgegebenen
Schwellenwert möglich
ist, einen minimalen Energievorrat des Speicherkondensators 3 festzulegen, der
allein dem Leistungsschalter zum Auslösen eines Ausschaltvorgangs
in einem Störfall
vorbehalten bleiben muss. Fällt
der Energievorrat des Speicherkondensators 3 unter den
vorgegebenen Schwellenwert ab, erzeugt die elektronische Schaltung 10 ein
Steuersignal zum Ausschalten des Schalters 9, wodurch die
mit ihm an der Spannungsversorgung durch den Speicherkondensator 3 angeschlossene
Hintergrundbeleuchtung 6 der Anzeigevorrichtung abgeschaltet
wird. Die Hintergrundbeleuchtung verbraucht relativ viel Energie
und ist deshalb der größte zusätzliche
Energieverbraucher, wogegen die Bildverarbeitungselektronikschaltung 6' relativ wenig
Energie benötigt
und deswegen weiter mit Energie versorgt bleiben darf. Beim bevorzugten
Verwenden einer LCD-Anzeige
als Anzeigevorrichtung ist diese sogar ohne Hintergrundbeleuchtung
noch ablesbar, sofern es die Lichtverhältnisse der Umgebung zulassen.
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Der
Schalter 9 ist in einer bevorzugten Ausführung als
ein Halbleiterschalter realisiert, um ihn besonders einfach elek tronisch
steuern zu können und
verschleißfrei
zu sein, kann aber selbstverständlich
auch eine andere Bauform aufweisen, wie etwa ein Relais.
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Die
Erfassung und Verarbeitung des Spannungspegels des Speicherkondensators 3 in
der elektronischen Schaltung 10 kann sowohl in analoger als
auch in digitaler Technik ausgeführt
sein.
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Auf
die beschriebene Art und Weise schaltet die elektronische Schaltung 10 bei
Unterschreiten eines voreingestellten minimalen Energievorratszustandes
des Speicherkondensators 3 die energieversorgungsintensive
Hintergrundbeleuchtung 6 einer angeschlossenen, aus dem
zu überwachenden Stromnetz
mit Energie versorgten Anzeigevorrichtung ab, so dass danach der
gesamte verbleibende Energievorrat des Speicherkondensators 3 allein dem
in einem Störfall
sicher auszuführenden
Abschaltvorgang zur Verfügung
steht.
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In 3 ist
eine schematische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführung eines
erfindungsgemäßen Niederspannungsleistungsschalters dargestellt,
die weitestgehend bauartgleiche Bestandteile wie die unter 1 beschriebene
konventionelle Ausführung
eines Leistungsschalters aufweist, weshalb im Folgenden hierbei
auf eine erneute Beschreibung der Funktion dieser Bestandteile zugunsten
der erfindungsgemäßen Merkmale
verzichtet wird.
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Diese
weitere bevorzugte Ausführung
der vorliegenden Erfindung weist ebenso wie die zuvor unter 2 beschriebene
Ausführung
eine elektronische Schaltung 10, die einen Schalter 9 steuert,
und mit ihm in Reihe geschaltete Hintergrundbeleuchtung 6 einer
Anzeigevorrichtung auf, die auch aus dem zu überwachenden Stromnetz mit
Betriebsenergie versorgt sind.
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Der
Unterschied zur Ausführung
in 2 besteht lediglich darin, wie das Steuersignal
zum Ein- und Ausschalten der Hintergrundbeleuchtung 6 der Anzeigevorrichtung
in der elektronischen Schaltung 10 gewonnen wird.
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Die
Schaltung 10 erhält
an ihrem Eingang das Schaltsignal des Kurzschlusstransistors 4,
welches in der elektronischen Schaltung 7 erzeugt wird. Dieses
Signal führt
die Information darüber,
wie oft und für
welche Zeitdauer der Überstromschutz
eingeschaltet wird, das heißt,
je öfter
und länger
anhaltend der Schalter 4 kurzgeschlossen wird, um so höher ist der
Energieüberschuss,
der aus dem zu überwachenden
Stromnetz über
den Stromsensor 1 in den Leistungsschalter 8 eingespeist
wird. Anhand einer Auswertung der Schaltfrequenz und der Schaltdauer des
Schalters 4, gegebenenfalls unter Berücksichtigung der Kenntnis der
Kennlinie des aus der Schaltung 7 und dem Kurzschlusstransistor 4 bestehenden Netzteils,
kann in der Schaltung 10 auf den Energievorratszustand
des Speicherkondensators 3 geschlossen werden. Liegt der
so ermittelte Energievorrat als Vergleichwert vor, geschieht alles
Weitere wie in der unter 2 beschriebenen Ausführung, das heißt, der
ermittelte Energievorratswert wird mit einem vorgegebenen Schwellenwert
verglichen und aus dem Vergleich ein auszugebendes Steuersignal zur
Steuerung des Schalters 9 erzeugt. Fällt der Energievorrat des Speicherkondensators 3 unter
den vorgegebenen Schwellenwert ab, erzeugt die elektronische Schaltung 10 ein
Steuersignal zum Ausschalten des Schalters 9, wodurch die
mit ihm an der Spannungsversorgung durch den Speicherkondensator 3 in
Reihe angeschlossene Hintergrundbeleuchtung 6 der Anzeigevorrichtung
abgeschaltet wird.
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Diese
alternative Ausführungsform
der Ermittlung des Energievorratszustandes des Speicherkondensators 3 ist
für manche
Anwendungen der Niederspannungsleistungsschalter gegenüber der einfacheren
Variante nach 2 von Vorteil.
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Auf
die beschriebene Art und Weise schaltet die elektronische Schaltung 10 bei
Unterschreiten eines voreingestellten minimalen Energievorratszustandes
des Speicherkondensators 3 die energieversorgungsintensive
Hintergrundbeleuchtung 6 einer angeschlossenen, aus dem
zu überwachenden Stromnetz
mit Betriebsenergie versorgten Anzeigevorrichtung ab, so dass danach
der gesamte verbleibende Energievorrat des Speicherkondensators 3 allein
dem in einem Störfall
sicher auszuführenden
Abschaltvorgang zur Verfügung
steht.
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Die
Genauigkeit der Darstellung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung soll nicht als einschränkend
interpretiert werden und es sind Modifikationen und Varianten vorliegender
Erfindung durch einen durchschnittlichen Fachmann möglich, ohne
dass er hierfür
den in den anhängigen
Ansprüchen
definierten Schutzumfang der Erfindung verlassen müsste.