DE102008018257A1

DE102008018257A1 - Electronic switchgear e.g. compact starter for operation of engine, has break accelerator connected with micro controller for degradation of stored magnetic energy of electronically controlled magnetic drive

Info

Publication number: DE102008018257A1
Application number: DE200810018257
Authority: DE
Inventors: Christian Oppermann; Bernhard Streich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2009-10-08

Abstract

The switchgear (1) has a set of electronically controlled magnetic drives (10, 20) coupled with a micro controller (2), where the magnet drive (10) is protective drive and the magnetic drive (20) is a residual service life propel drive. An overload evaluation unit (3) is coupled with three current transformers (4) to evaluate and to process phase currents, where the current transformers are coupled with the microcontroller. A break accelerator (5) is connected with the micro controller for degradation of the stored magnetic energy of the magnetic drive (10).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Schaltgerät, insbesondere einen Kompaktstarter oder einen Kompaktwendestarter.The The present invention relates to an electronic switching device, in particular a compact starter or a compact starter.

Elektronische Schaltgeräte bzw. Schaltgeräteeinheiten, insbesondere Kompaktstarter oder Kompaktwendestarter, sollen nach Möglichkeit in nur einem kompakten Gehäuse alle aktuellen Anforderungen im Aufbau von Verbraucherabzweigen erfüllen. So sind beispielsweise Kompaktstarter mit einem Schütz und einem Leistungsschalter als homogene Baueinheit bekannt.electronic switchgear or switchgear units, In particular compact starter or Kompaktwendestarter should, after possibility in just a compact housing all current requirements in the construction of load feeders fulfill. So are, for example, compact starters with a contactor and a circuit breaker known as a homogeneous unit.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektronisches Schaltgerät, insbesondere einen Kompaktstarter oder einen Kompaktwendestarter, zu schaffen, das/der neben einer hohen Funktionalität sowie Flexibilität sehr klein dimensioniert ist und gleichzeitig die Verlustleistung maximal reduziert. Insbesondere soll das elektronische Schaltgerät eine hohe Anlagenverfügbarkeit sowie eine effiziente Energieverteilung ermöglichen.The The object of the invention is an electronic switching device, in particular a compact starter or a compact turn starter, to provide the / beside a high functionality as well as flexibility very small dimensioned while reducing the power loss maximum. In particular, the electronic switching device should have a high system availability as well as an efficient energy distribution.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch ein elektronisches Schaltgerät, insbesondere durch einen Kompaktstarter, mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen.These Tasks are performed according to the invention an electronic switching device, in particular by a compact starter, with the features according to the independent claim 1 solved. Further Features and details of the invention will become apparent from the dependent claims, the Description as well as the drawings.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein elektronisches Schaltgerät aufweisend folgende Komponenten gelöst:

– einen mit Steuerspeisespannungsanschlüssen des elektronischen Schaltgerätes verbundenen Mikrokontroller;
– wenigstens zwei elektronisch gesteuerte Magnetantriebe, wobei wenigstens ein Magnetantrieb ein Schützantrieb und wenigstens ein Magnetantrieb ein Restlebensdauerendeantrieb ist, und wobei die wenigstens zwei Magnetantriebe zur getakteten Ansteuerung mit dem Mikrokontroller gekoppelt sind;
– eine Überlastauswerteeinheit, die mit drei Stromwandlern gekoppelt ist, um die Phasenströme auszuwerten und zu verarbeiten, und die mit dem Mikrokontroller verbunden ist;
– einen mit dem Mikrokontroller verbundenen Ausschaltbeschleuniger zum Abbau der gespeicherten magnetischen Energie zumindest eines der Magnetantriebe.

The object of the invention is achieved by an electronic switching device having the following components:

A microcontroller connected to control supply voltage terminals of the electronic switching device;
At least two electronically controlled magnetic drives, wherein at least one magnetic drive is a contactor drive and at least one magnetic drive is a residual life end drive, and wherein the at least two clocked magnetic drives are coupled to the microcontroller;
- An overload evaluation unit, which is coupled to three current transformers to evaluate and process the phase currents, and which is connected to the microcontroller;
- An opening accelerator connected to the microcontroller for reducing the stored magnetic energy of at least one of the magnetic drives.

Zur Spannungsversorgung weist das elektronische Schaltgerät Steuerspeisespannungsanschlüsse auf. Diese können für Gleich- und/oder Wechselstrom ausgebildet sein. Über die Steuerspeisespannungsanschlüsse wird unter anderem der Mikrokontroller des elektronischen Schaltgerätes versorgt.to Power supply, the electronic switching device control supply voltage connections. these can for direct and / or alternating current be educated. about the control supply voltage connections Among other things, the microcontroller of the electronic switching device is supplied.

Kern der Erfindung ist die Anordnung von wenigstens zwei elektronisch gesteuerten Magnetantrieben mit Ausschaltbeschleuniger und einer Überlastauswerteeinheit in einem kompakten elektronischen Schaltgerät mit Weitbereichsansteuerung. Um dies mit möglichst wenig Verlustleistung zu realisieren, wird dieses Problem elektronisch gelöst. Zur Ansteuerung der wenigstens zwei Magnetantriebe ist erfindungsgemäß nur ein einziger Mikrokontroller vorgesehen, der die Magnetantriebe getaktet ansteuert. Hierdurch kann die Verlustleistung reduziert werden.core The invention is the arrangement of at least two electronically controlled magnetic drives with switch-off accelerator and an overload evaluation unit in a compact electronic switching device with wide-range control. To do this with as possible To realize little power loss, this problem becomes electronic solved. To control the at least two magnetic drives is according to the invention only one only microcontroller provided, which clocked the solenoid drives controls. As a result, the power loss can be reduced.

Wenigstens einer der Magnetantriebe ist dabei als ein Schützantrieb und wenigstens ein zweiter Magnetantrieb ist als Restlebensdauerendeantrieb ausgebildet. Sind beispielsweise zwei Magnetantriebe vorgesehen, ist der eine Magnetantrieb ein Schützantrieb und der andere Magnetantrieb ein Restlebensdauerendeantrieb. Sind beispielsweise vier Magnetantriebe vorgesehen, sind zwei der Magnetantriebe als Schützantriebe und die beiden anderen Magnetantriebe als Restlebensdauerendeantriebe ausgebildet. Die wenigstens zwei Magnetantriebe sind zur getakteten Ansteuerung mit dem Mikrokontroller gekoppelt.At least one of the magnetic drives is doing as a contactor drive and at least one second magnetic drive is designed as residual life end drive. For example, if two magnetic drives are provided, one is Magnetic drive a contactor drive and the other magnetic drive has a residual life end drive. are For example, provided four magnetic drives are two of the magnetic drives as contactor drives and the other two magnetic drives as residual life end drives educated. The at least two magnetic drives are clocked Control coupled to the microcontroller.

Ferner weist das elektronische Schaltgerät eine Überlastauswerteeinheit und drei Stromwandlern auf. Die Überlastauswerteeinheit ist mit den drei Stromwandlern gekoppelt, um alle drei Phasenströme auszuwerten und zu verarbeiten. Bevorzugt sind die drei Stromwandler Teil des elektronischen Schaltgerätes. Zur Weiterleitung des Auswertungsergebnisses ist die Überlastauswerteeinheit mit dem Mikrokontroller verbunden. Die Überlastauswerteeinheit dient dem Schutz des elektronischen Schaltgerätes und der verbundenen Last.Further the electronic switching device has an overload evaluation unit and three current transformers. The overload evaluation unit is coupled to the three current transformers to evaluate all three phase currents and process. Preferably, the three current transformers are part of electronic switching device. The overload evaluation unit is used to forward the evaluation result connected to the microcontroller. The overload evaluation unit is used the protection of the electronic switching device and the connected load.

Das elektronische Schaltgerät weist des Weiteren einen mit dem Mikrokontroller verbundenen Ausschaltbeschleuniger auf. Durch den Ausschaltbeschleuniger kann die Ausschaltgeschwindigkeit hoch gehalten werden. Der Ausschaltbeschleuniger ist zum Abbau der gespeicherten magnetischen Energie der Magnetantriebe bzw. der Schützantriebe ausgebildet.The electronic switching device further includes a turn-off accelerator connected to the microcontroller on. The switch-off accelerator allows the switch-off speed be kept high. The switch-off accelerator is to reduce the stored magnetic energy of the magnetic drives or the contactor drives educated.

Durch die Ansteuerung der wenigstens zwei Magnetantriebe durch nur einen Mikrokontroller kann der Platzbedarf des elektronischen Schaltgerätes gering gehalten werden. Der eine Mikrokontroller ist ferner für die Strommessung der Magnetantriebe zuständig. Zusätzlich wird die Überlast mit ausgewertet. Ein derartiges elektronisches Schaltgerät bzw. ein derartiger Kompaktstarter/Kompaktwendestarter weist trotz kompakter Ausmaße eine hohe Funktionalität sowie eine hohe Flexibilität auf. Gleichzeitig kann die Verlustleistung des elektronischen Schaltgerätes maximal reduziert werden. Das elektronische Schaltgerät gewährleistet eine hohe Anlagenverfügbarkeit sowie eine effiziente Energieverteilung.By controlling the at least two magnetic drives by only one microcontroller, the space requirement of the electronic switching device can be kept low. The one microcontroller is also responsible for the current measurement of the magnetic drives. In addition, the overload is evaluated. Such an electronic switching device or such a compact starter / Kompaktwendestarter has a high functio despite compact dimensions quality and a high level of flexibility. At the same time, the power loss of the electronic switching device can be maximally reduced. The electronic switching device ensures high system availability and efficient energy distribution.

Bevorzugt ist ein elektronisches Schaltgerät, bei dem der eine Mikrokontroller zur Ansteuerung der wenigstens zwei Magnetantriebe Mittel zur Pulsweitenmodulation oder zur Stromregelung aufweist. D. h., um Verluste in den Magnetantrieben zu reduzieren, müssen die Spulen der Magnetantriebe getaktet, mit einer Pulsweitenmodulation (PWM), oder stromgeregelt angesteuert werden.Prefers is an electronic switching device, at that of a microcontroller for controlling the at least two Magnetic drives means for pulse width modulation or current regulation having. That is, to reduce losses in the magnetic drives, have to the coils of the magnetic drives clocked, with a pulse width modulation (PWM), or controlled current-controlled.

Der Mikrokontroller steuert die wenigstens zwei Magnetantriebe bzw. Spulenantriebe mittels einer Pulsweitenmodulation und zweier Stromregelungen im Anzug an und realisiert die Ausschaltbeschleunigung des Magnetantriebes. Ist mehr als ein Schützantrieb vorgesehen, ist eine einzige Stromregelung für alle Schützantriebe erforderlich. Gleiches gilt für die Restlebensdauerendeantriebe. Ist mehr als ein Restlebensdauerendeantrieb vorgesehen, ist auch hier nur eine Stromregelung für alle Schützantriebe erforderlich.Of the Microcontroller controls the at least two magnetic drives or Coil drives by means of a pulse width modulation and two current controls in a suit and realizes the switch-off acceleration of the magnetic drive. Is more than a contactor drive provided, a single current control for all contactor drives is required. same for for the Remaining life end drives. Is more than a residual life end drive provided, here is only a current control for all contactor drives required.

Die Pulsweitenmodulation ermöglicht die Anpassung des Pulsweitenverhältnisses mit der Regelgröße „Eingangsspannung" bei den Schützantrieben. Der Mikrokontroller hat spezielle Pulsweitenmodulations-Ausgänge integriert. Bei der Pulsweitenmodulation werden Impulse mit voller Spannung, aber variabler Breite an die Last gesendet. Ein Rechtecksignal mit konstanter Frequenz wird also mit einem bestimmten Tastverhältnis moduliert. Eine Pulsweitenmodulation ist also charakterisiert durch ihre Frequenz und ihr Tastverhältnis. Der Vorteil der Ansteuerung der Magnetantriebe mittels Pulsweitenmodulation ist, dass weniger Leistung verbraucht wird, da nicht permanent eine Eingangsspannung anliegt, die von einer Elektronik auf die gewünschte Magnetantriebesspannung heruntergeregelt wird, sondern die Magnetantriebe durch die Breite der Schaltimpulse gesteuert werden können.The Pulse width modulation allows the adaptation of the pulse width ratio with the controlled variable "input voltage" for the contactor drives Microcontroller has integrated special pulse width modulation outputs. In pulse width modulation, pulses with full voltage, but variable width sent to the load. A square wave with constant frequency is thus modulated with a certain duty cycle. A pulse width modulation is thus characterized by its frequency and their duty cycle. The advantage of controlling the magnetic drives by means of pulse width modulation is that less power is consumed because not one permanently Input voltage is applied by an electronics to the desired magnetic drive voltage is down-regulated, but the magnetic drives through the width the switching pulses can be controlled.

Durch die Pulsweitenmodulation ist es möglich, dass auch Verbraucher mit niedrigeren Nennspannungen an weit höheren Spannungen betrieben werden können. Dadurch, dass man die Pulsweite reduziert, reduziert man die im Mittel am Verbraucher anliegende Spannung bzw. den durch den Verbraucher fließenden Strom bzw. die vom Verbraucher aufgenommene Leistung.By the pulse width modulation, it is possible that even consumers operated at lower rated voltages at much higher voltages can. By reducing the pulse width, you reduce the in the Mean voltage applied to the consumer or by the consumer flowing Electricity or the power consumed by the consumer.

Der große Vorteil der Pulsweitenmodulation ist der gute Wirkungsgrad. Bei der Verwendung eines Digital-Analog-Wandler mit einem nachgeschalteten analogen Verstärker zur Ansteuerung der Magnetantriebe, würde im Verstärker eine sehr hohe Verlustleistung in Wärme umgewandelt werden. Das Erzeugen hoher Verlustleistungen wird dagegen durch einen einzigen Mikrokontroller mit einer Pulsweitenmodulationsfunktionalität deutlich reduziert.Of the size Advantage of the pulse width modulation is the good efficiency. at the use of a digital-to-analog converter with a downstream analogue amplifier to control the magnetic drives, would in the amplifier a very high power dissipation in heat being transformed. The generation of high power losses is against by a single microcontroller with a pulse width modulation functionality clearly reduced.

Die Stromregelung des Mikrokontrollers misst den Ansteuerstrom der jeweiligen Magnetantriebe.The Current control of the microcontroller measures the drive current of the respective Magnetic drives.

Bevorzugt ist ferner ein elektronisches Schaltgerät, bei dem zwischen den Steuerspeisespannungsanschlüssen und dem Mikrokontroller ein Netzteil vorgesehen ist. Über das Netzteil können die einzelnen Verbraucher, d. h. der Mikrokontroller, die Pulsweitenmodulation, die Magnetantriebe und die Überlastauswerteeinheit innerhalb des elektronischen Schaltgeräts mit den entsprechenden Spannungen gezielt versorgt werden.Prefers is also an electronic switching device in which between the control supply voltage terminals and the microcontroller is provided a power supply. About the Power supply can the individual consumers, d. H. the microcontroller, the pulse width modulation, the magnetic drives and the overload evaluation unit within the electronic switching device with the appropriate voltages be supplied specifically.

Das elektronische Schaltgerät weist bevorzugt zwischen dem Netzteil und den Steuerspeisespannungsanschlüssen ein Schaltschloss auf. Das Schaltschloss dient zu Auslösen eines Leistungsschalters und somit dem Trennen des elektronischen Schaltgerätes und der angeschlossenen Verbraucher von der Versorgungsspannung. Das Schaltschloss dient zur zusätzlichen Sicherheit des elektronischen Schaltgerätes.The electronic switching device preferably, between the power supply and the control supply voltage terminals Switch lock on. The switch lock is used to trigger a Circuit breaker and thus the separation of the electronic switching device and the connected load from the supply voltage. The Switch lock serves as additional Safety of the electronic switching device.

Ferner ist ein elektronisches Schaltgerät bevorzugt, bei dem der Ausschaltbeschleuniger einen Schalter, insbesondere einen Transistor, und ein parallel zum Schalter angeordnetes Überspannungsschutzbauteil aufweist und über einen Optokoppler mit dem Mikrokontroller verbunden ist. Der Ausschaltbeschleuniger stellt einen Freilaufkreis dar. Durch den Optokoppler wird der Ausschaltbeschleuniger von dem Mikrokontroller galvanisch voneinander getrennt, d. h. elektrisch isoliert. Ein Optokoppler besteht aus einem Lichtsender und einem Lichtempfänger. Als Lichtsender werden in der Regel Leuchtdioden verwendet, die Infrarot-Licht oder rotes Licht abstrahlen. Als Lichtempfänger können beispielsweise Fotodioden, Fototransis toren oder Fotothyristoren verwendet werden. Sender und Empfänger sind in einem kleinen Tunnel gegenüberliegend angeordnet, das übertragende Medium ist Licht. Mittels des Optokopplers kann der Ausschaltbeschleuniger bzw. der Freilaufkreis des Schützantriebs, d. h. der Schalter und das parallel zum Schalter angeordnete Überspannungsschutzbauteil potentialfrei angesteuert werden. Das Überspannungsschutzbauteil kann beispielsweise als Varistor oder Z-Diode ausgebildet sein.Further is an electronic switching device preferred in which the Ausschaltbeschleuniger a switch, in particular a transistor, and an overvoltage protection device arranged parallel to the switch and over an optocoupler is connected to the microcontroller. The switch-off accelerator represents a freewheeling circuit. The optocoupler becomes the switch-off accelerator electrically isolated from each other by the microcontroller, d. H. electrical isolated. An optocoupler consists of a light transmitter and a Light receiver. As a light emitter LEDs are usually used, the Emit infrared light or red light. As a light receiver, for example Photodiodes, Fototransis gates or photothyristors are used. Sender and receiver are arranged opposite each other in a small tunnel, the transmitting one Medium is light. By means of the opto-coupler can the Ausschaltbeschleuniger or the freewheeling circuit of the contactor drive, d. H. the switch and arranged parallel to the switch overvoltage protection component be controlled potential-free. The overvoltage protection component can be formed for example as a varistor or Zener diode.

Der Ausschaltbeschleuniger bzw. der Freilaufkreis ist parallel zur dem wenigstens einen Schützantrieb geschaltet. Der Ausschaltbeschleuniger sorgt für den Abbau der in der induktiven Komponente gespeicherten magnetischen Energie nach dem Abschalten. Der Ausschaltbeschleuniger kann als Schalter auch einen MOSFET aufweisen. Der Transistor bzw. der MOSFET und das parallel zum Schalter angeordnete Überspannungsschutzbauteil werden unmittelbar nach dem Abschalten des Magnetantriebes eingeschaltet. Der Vorteil des Einsatzes eines Transistors bzw. eines MOSFET's im Freilauf liegt in der geringeren Verlustleistung, die während des Stromflusses im Freilaufkreis auftritt.The Ausschaltbeschleuniger or freewheeling circuit is connected in parallel to the at least one contactor drive. The switch-off accelerator reduces the amount of magnetic energy stored in the inductive component the shutdown. The switch-off accelerator can also have a MOSFET as a switch. The transistor or the MOSFET and the overvoltage protection component arranged parallel to the switch are switched on immediately after the switching off of the magnetic drive. The advantage of using a transistor or a MOSFET in the freewheel is the lower power loss that occurs during the current flow in the freewheeling circuit.

Zur Messung der Ansteuerströme der Magnetantriebe kann bevorzugt jeweils ein Shunt vorgesehen sein. Ein Shunt ist ein niederohmiger elektrischer Widerstand. Dieser dient zur Messung von Strömen bzw. zur Messbereichserweiterung bei Strommessungen. Sind zwei Magnetantriebe, d. h. ein Schützantrieb und ein Restlebensdauerendeantrieb, vorgesehen, ist jedem Magnetantrieb ein Shunt zugeordnet. Sind mehr als ein Schützantrieb und mehr als ein Restlebensdauerendeantrieb vorgesehen, kann allen Schützantrieben ein Shunt und allen Restlebensdauerendeantrieben ebenfalls ein Shunt zugeordnet werden.to Measurement of the drive currents The magnet drives may preferably be provided in each case a shunt. A shunt is a low-resistance electrical resistance. This is used to measure currents or for measuring range extension for current measurements. Are two magnetic drives, d. H. a contactor drive and a residual life end drive provided is each magnetic drive assigned a shunt. Are more than one contactor drive and more than one Residual life end drive provided, can all contactor drives a shunt and all residual life end drives are also assigned a shunt become.

Bevorzugt ist des Weiteren ein elektronisches Schaltgerät, bei dem die Magnetantriebe jeweils über eine Leistungsstufe mit integriertem Schalttransistor angesteuert werden. Zur An steuerung der jeweiligen Schalttransistoren der Leistungsstufen sind Pegelwandler/-umsetzer vorgesehen.Prefers is further an electronic switching device, in which the magnetic drives each over a power stage with integrated switching transistor driven become. To control the respective switching transistors of the power levels level converters / converters are provided.

Die Steuerspeisespannungsanschlüsse des elektronischen Schaltgerätes sind vorzugsweise mit einer Anzeigeeinrichtung zur Anzeige der an dem elektronischen Schaltgerät angelegten Spannung gekoppelt. Dies ermöglicht es einem Nutzer den Spannungsverlauf der Versorgungsspannung zu betrachten. Ferner kann eine Anzeigeeinheit mit dem Mikrokontroller verbunden sein. Hierdurch kann beispielsweise angezeigt werden, ob die Magnetantriebe an oder aus sind. Die Anzeigeeinrichtung zur Spannungsanzeige und die Anzeigeeinheit des Mikrokontrollers können als ein Gerät ausgebildet sein.The Control supply voltage connections of the electronic switching device are preferably with a display device for displaying the the electronic switching device coupled voltage applied. This allows a user the voltage curve to look at the supply voltage. Furthermore, a display unit be connected to the microcontroller. This can, for example are displayed, whether the magnetic drives are on or off. The display device to the voltage display and the display unit of the microcontroller can as a device be educated.

Besonders bevorzugt ist ein elektronisches Schaltgerät bei dem zwei Schützantriebe und zwei Restlebensdauerendeantriebe vorgesehen sind. Hierbei steuert ein einziger Mikrokontroller vier Spulenantriebe mittels Pulsweitenmodulation und zweier Stromregelungen im Anzug an und realisiert die Ausschaltbeschleunigung des Magnetantriebes. Zusätzlich wertet dieser eine Mikrokontroller die Überlastmeldung aus. Ein derartig aufgebautes elektronisches Schaltgerät ermöglicht eine deutliche Miniaturisierung der Flachbaugruppe bei gleichzeitiger Verlustleistungsreduzierung. Mittels eines Mikrokontrollers werden vier Magnetantriebe getaktet angesteuert damit verbunden die Strommessung für alle vier Magnetantriebe. Zusätzlich wird die Überlast mit ausgewertet. Alle Komponenten sind dabei auf einer Leiterplatte angeordnet.Especially preferred is an electronic switching device in the two contactor drives and two remaining life end drives are provided. This controls a single microcontroller four coil drives by means of pulse width modulation and two current controls in the suit and realizes the Ausschaltbeschleunigung of the magnetic drive. additionally this one microcontroller evaluates the overload message. Such a thing constructed electronic switching device allows a significant miniaturization the printed circuit board with simultaneous loss of power. By means of a microcontroller four magnetic drives are clocked Connected with this, the current measurement for all four magnetic drives. additionally will the overload with evaluated. All components are on a printed circuit board arranged.

Das elektronische Schaltgerät ist bevorzugt ein Kompaktstarter oder ein Kompaktwendestarter.The electronic switching device is preferably a compact starter or a compact starter.

Ein derartiges kompakt aufgebautes elektronisches Schaltgerät ermöglicht eine Platzersparnis in einem Schaltschrank. Ferner ermöglicht ein derartiges kompakt aufgebautes elektronisches Schaltgerät einen geringen Planungs- und Montageaufwand sowie eine Verdrahtungsreduzierung dank eines einzigen Komplettgerätes. Des Weiteren wird eine hohe Anlagenverfügbarkeit durch integrierte Funktionalitäten, wie z. B. die Abschaltung bei Lebensdauerende, erhalten.One Such a compact electronic switching device allows a Space savings in a control cabinet. Furthermore, a Such a compact electronic switching device low planning and assembly costs as well as a wiring reduction thanks to a single complete device. Furthermore, a high system availability is integrated functionalities such as B. the shutdown at the end of life, received.

Die Erfindung wird nun anhand von nicht ausschließlichen Ausführungsbeispielen, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, näher erläutert. Es zeigen:The Invention will now be described by way of non-exclusive embodiments, with reference to the accompanying drawings, explained in more detail. It demonstrate:

1 Kompaktstarter mit zwei elektronisch gesteuerten Magnetantrieben und Überlastauswertung auf einer Flachbaugruppe; 1 Compact starter with two electronically controlled magnetic drives and overload evaluation on a printed circuit board;

2 Kompaktwendestarter mit vier elektronisch gesteuerten Magnetantrieben und Überlastauswertung auf einer Flachbaugruppe. 2 Compact reversing starter with four electronically controlled magnetic drives and overload evaluation on a printed circuit board.

1 zeigt ein elektronisches Schaltgerät 1 in Form eines Kompaktstarters mit zwei elektronisch gesteuerten Magnetantrieben 10, 20 mit Weitbereichsansteuerung und einer Überlastauswertung 3, 3a auf einer Flachbaugruppe. Ein Magnetantrieb 10 ist ein Schützantrieb, der andere Magnetantrieb 20 ist ein Restlebensdauerendeantrieb. Beide Magnetantriebe 10, 20 werden über einen einzigen Mikrokontroller 2 getaktet angesteuert. Der Mikrokontroller 2 ist daher zur getakteten Ansteuerung der Magnetantriebe 10, 20 ausgebildet. 1 shows an electronic switching device 1 in the form of a compact starter with two electronically controlled magnetic drives 10 . 20 with wide-range control and overload evaluation 3 . 3a on a printed circuit board. A magnetic drive 10 is a contactor drive, the other magnetic drive 20 is a residual life end drive. Both magnetic drives 10 . 20 be through a single microcontroller 2 controlled clocked. The microcontroller 2 is therefore for clocked control of the magnetic drives 10 . 20 educated.

Um Verluste in den Magnetantrieben 10, 20 zu reduzieren, werden die Spulen der Magnetantriebe 10, 20 getaktet, mit einer Pulsweitenmodulation (PWM), oder stromgeregelt angesteuert. Damit die Ausschaltgeschwindigkeit des Schützantriebs 10 hoch gehalten wird, kommt ein Ausschaltbeschleuniger 5 zum Einsatz. Dies alles erledigt der Mikrokontroller 2. D. h., der Mikrokontroller 2 steuert beide Magnetantriebe 10, 20 mittels PWM und einer Stromregelungen im Anzug an und realisiert die Ausschaltbeschleunigung des Schützantriebs 10. Zusätzlich wertet dieser Mikrokontroller 2 die Überlastmeldung die die Überlastauswerteeinheit 3 an den Mikrokontroller 2 sendet, aus. Ein Überlastmelderelais 3a gibt eine Fehlermeldung nach Außen weiter. Die Überlastauswerteeinheit 3 ist mit drei Stromwandlern 4 gekoppelt und dient zur Auswertung der drei Lastphasen und zur Verarbeitung der Auswertung. D. h., bei Überlast gibt die Überlastauswerteeinheit 3 eine Überlastmeldung an den Mikrokontroller 2 weiter. Der Mikrokontroller 2 wertet die Überlastmeldung entsprechend aus. Die Überlastauswertung 3, 3a dient dem Schutz der Magnetantriebe 10, 20 und der angeschlossenen Last.To losses in the magnetic drives 10 . 20 reduce the coils of the magnetic drives 10 . 20 clocked, with a pulse width modulation (PWM), or controlled current-controlled. Thus the breaking speed of the contactor drive 10 held high, comes a Ausschaltbeschleuniger 5 for use. All this is done by the microcontroller 2 , That is, the microcontroller 2 controls both magnetic drives 10 . 20 using PWM and a current regulation in the suit and realizes the Ausschaltbeschleunigung the contactor drive 10 , In addition, this microcontroller evaluates 2 the overload message is the overload evaluation unit 3 to the microcontroller 2 sends out. An overload relay 3a gives an error message to the outside. The overload evaluation unit 3 is with three current transformers 4 coupled and used to evaluate the three load phases and for processing the evaluation. In other words, in case of overload, the overload evaluation unit gives 3 an overload mel to the microcontroller 2 further. The microcontroller 2 evaluates the overload message accordingly. The overload evaluation 3 . 3a serves to protect the magnetic drives 10 . 20 and the connected load.

Sämtliche Komponenten sind auf einer Leiterplatte angeordnet.All Components are arranged on a printed circuit board.

Die Pulsweitenmodulation des Mikrokontrollers 2 bewirkt die Anpassung von Pulsweitenverhältnis mit der Regelgröße Eingangsspannung, d. h. bei dem Schützantrieb die Eingangsspannung an den Steuerspeisespannungsanschlüssen A1, A2. Die Stromregelung des Mikrokontrollers 2 erfolgt durch die Messung des Ansteuerstromes für die Magnetantriebe 10, 20 über einen Shunt, der den Strom in Spannung wandelt, für eine bestimmte Zeit. Die Strommessung der Magnetantriebe 10, 20 erfolgt mit Ansteuerung via Leistungsstufe 11 bzw. 21 mit integriertem Schalttransistor sowie einem Pegelwandler/-umsetzer 12 bzw. 22, der zur Ansteuerung der jeweiligen Schalttransistoren dient. Der Ausschaltbeschleuniger 5 weist einen im Freilaufkreis platzierten Transistor und parallel dazu ein Überspannungsschutzbauteil, beispielsweise einen Varistor oder eine Z-Diode, auf. Dabei wird der Ausschaltbeschleuniger 5 mittels eines Optokontrollers 8 potentialfrei von dem Mikrokontroller 2 angesteuert.The pulse width modulation of the microcontroller 2 causes the adaptation of the pulse width ratio with the control variable input voltage, ie in the contactor drive, the input voltage to the control supply voltage terminals A1, A2. The current control of the microcontroller 2 takes place by measuring the drive current for the magnetic drives 10 . 20 via a shunt that transforms the current into voltage for a certain time. The current measurement of the magnetic drives 10 . 20 occurs with control via power level 11 respectively. 21 with integrated switching transistor and a level converter / converter 12 respectively. 22 , which serves to drive the respective switching transistors. The switch-off accelerator 5 has a transistor placed in the freewheeling circuit and, in parallel thereto, an overvoltage protection component, for example a varistor or a Zener diode. This is the Ausschaltbeschleuniger 5 by means of an opto-controller 8th floating from the microcontroller 2 driven.

Dieser Kompaktstarter 1 weist eine deutliche Miniaturisierung der Flachbaugruppe bei gleichzeitiger Verlustleistungsreduzierung auf. Mittels des Mikrokontrollers 2 werden zwei Magnetantriebe 10, 20 getaktet angesteuert und damit verbunden die Strommessung für beiden Magnetantriebe 10, 20. Zusätzlich wird die Überlast mit ausgewertet. Dies alles ist auf einer Leiterplatte angeordnet.This compact starter 1 has a significant miniaturization of the printed circuit board with simultaneous power loss reduction. By means of the microcontroller 2 become two magnetic drives 10 . 20 controlled clocked and connected to the current measurement for both magnetic drives 10 . 20 , In addition, the overload is evaluated. All this is arranged on a circuit board.

Das Schaltschloss 7 dient zur Auslösung eines Leistungsschalters und damit der Elektronik vom Netz. Zwischen den Steuer speisespannungsanschlüssen A1, A2 und dem Mikrokontroller 2 ist ferner ein Netzteil 6 vorgesehen.The switch lock 7 is used to trip a circuit breaker and thus the electronics from the mains. Between the control supply voltage terminals A1, A2 and the microcontroller 2 is also a power supply 6 intended.

2 zeigt ein elektronisches Schaltgerät 1 in Form eines Kompaktwendestarters mit vier elektronisch gesteuerten Magnetantrieben 10, 30, 20, 40 mit Weitbereichsansteuerung und einer Überlastauswertung 3, 3a auf einer Flachbaugruppe. Zwei Magnetantriebe 10, 30 sind als Schützantrieb, die andere beiden Magnetantriebe 20, 40 sind als Restlebensdauerendeantriebe ausgebildet. Alle vier Magnetantriebe 10, 30, 20, 40 werden über einen einzigen Mikrokontroller 2 getaktet angesteuert. Soll ein Motor in zwei Richtungen (links/rechts) betrieben werden können, dann ist ein derartiger Kompaktwendestarter 1 vorteilhaft einsetzbar. Der Schützantrieb 10 stellt den so genannten Rechtsantrieb dar, der Schützantrieb 30 stellt den so genannten Linksantrieb dar. Der Restlebensdauerendeantrieb 20 stellt den so genannten Rechtsantrieb dar, der Restlebensdauerendeantrieb 40 stellt den so genannten Linksantrieb dar. 2 shows an electronic switching device 1 in the form of a compact inverter with four electronically controlled magnetic drives 10 . 30 . 20 . 40 with wide-range control and overload evaluation 3 . 3a on a printed circuit board. Two magnetic drives 10 . 30 are as contactor drive, the other two magnetic drives 20 . 40 are designed as residual life end drives. All four magnetic drives 10 . 30 . 20 . 40 be through a single microcontroller 2 controlled clocked. If an engine in two directions (left / right) can be operated, then such a Kompaktwendestarter 1 can be used advantageously. The contactor drive 10 represents the so-called right-hand drive, the contactor drive 30 represents the so-called left drive. The remaining life end drive 20 represents the so-called right-hand drive, the remaining end-of-life drive 40 represents the so-called left drive.

Die Strommessung der Schützantriebe 10, 30 erfolgt mit Ansteuerung via Leistungsstufe 11 bzw. 31 mit integriertem Schalttransistor sowie den jeweiligen Pegelwandler/-umsetzern 12 bzw. 32, die zur Ansteuerung der jeweiligen Schalttransistoren der Leistungsstufen 11 bzw. 31 dienen. Die Strommessung der Restlebensdauerendeantriebe 20, 40 erfolgt mit Ansteuerung via Leistungsstufe 21 bzw. 41 mit integriertem Schalttransistor sowie den jeweiligen Pegelwandler/-umsetzern 22 bzw. 42, die zur Ansteuerung der jeweiligen Schalttransistoren der Leistungsstufen 21 bzw. 41 dienen. Der Ausschaltbeschleuniger 5 ist mit den Schützantrieben 10, 30 parallel geschaltet. Pro Schützantrieb 10, 30 kann eine Anzeigeeinrichtung 9a vorgesehen sein.The current measurement of the contactor drives 10 . 30 occurs with control via power level 11 respectively. 31 with integrated switching transistor and the respective level converter / converter 12 respectively. 32 , which are used to drive the respective switching transistors of the power stages 11 respectively. 31 serve. The current measurement of residual life end drives 20 . 40 occurs with control via power level 21 respectively. 41 with integrated switching transistor and the respective level converter / converter 22 respectively. 42 , which are used to drive the respective switching transistors of the power stages 21 respectively. 41 serve. The switch-off accelerator 5 is with the contactor drives 10 . 30 connected in parallel. Per contactor drive 10 . 30 can be a display device 9a be provided.

Claims

Electronic switching device ( 1 ) comprising the following components: - one with control supply voltage connections (A1, A2) of the electronic switching device ( 1 ) connected microcontroller ( 2 ); At least two electronically controlled magnetic drives ( 10 . 20 ), wherein at least one magnetic drive ( 10 ) a contactor drive and at least one magnetic drive ( 20 ) is a residual life end drive, and wherein the at least two magnetic drives ( 10 . 20 ) for clocked control with the microcontroller ( 2 ) are coupled; - an overload evaluation unit ( 3 ) with three current transformers ( 4 ) is evaluated to evaluate and process the phase currents, and the microcontroller ( 2 ) connected is; and - one with the microcontroller ( 2 ) connected shutdown accelerator ( 5 ) for reducing the stored magnetic energy of at least one of the magnetic drives ( 10 ).

Electronic switching device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the microcontroller ( 2 ) for controlling the at least two magnetic drives ( 10 . 20 ) Has means for pulse width modulation or current control.

Electronic switching device ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that between the control supply voltage terminals (A1, A2) and the microcontroller ( 2 ) a power supply ( 6 ) is provided.

Electronic switching device ( 1 ) according to claim 3, characterized in that between the power supply ( 6 ) and the control supply voltage terminals (A1, A2) a switching lock ( 7 ) intended is.

Electronic switching device ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the Ausschaltbeschleuni ger ( 5 ) has a switch and an overvoltage protection component arranged parallel to the switch and via an optocoupler ( 8th ) with the microcontroller ( 2 ) connected is.

Electronic switching device ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that for measuring the drive current of the magnetic drives ( 10 . 20 ) is provided in each case a shunt.

Electronic switching device ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the magnetic drives ( 10 . 20 ) each have a power stage with an integrated switching transistor ( 11 . 21 ) and a level converter / converter ( 12 . 22 ) for driving the switching transistor of the respective power stage ( 11 . 21 ).

Electronic switching device ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the control supply voltage terminals (A1, A2) with a display device ( 9a ) for displaying the on the electronic switching device ( 1 ) voltage are coupled.

Electronic switching device ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that a display unit ( 9b ) with the microcontroller ( 2 ) connected is.

Electronic switching device ( 1 ) according to one of claims 1 to 9, characterized in that two contactor drives ( 10 . 30 ) and two residual life end drives ( 20 . 40 ) are provided.

Electronic switching device ( 1 ) according to one of claims 1 to 10, characterized in that the electronic switching device ( 1 ) Power converter ( 4 ) having.

Electronic switching device ( 1 ) according to one of claims 1 to 11, characterized in that it is arranged on a printed circuit board.

Electronic switching device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the electronic switching device ( 1 ) is a compact starter or a Kompaktwendestarter.