DE102010018058A1

DE102010018058A1 - Schalter, insbesondere Leistungsschalter für Niederspannungen

Info

Publication number: DE102010018058A1
Application number: DE201010018058
Authority: DE
Inventors: Martin Müllhofer; Stefan Widmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2010-04-22
Filing date: 2010-04-22
Publication date: 2011-10-27

Abstract

Schalter, insbesondere Leistungsschalter für Niederspannungen, zur Unterbrechung des durch einen Leiter fließenden Stroms bei Überschreitung eines vorgegebenen Grenzwerts, mit einem am Leiter (2) angeordneten Stromwandler (3), der den Strom in ein entsprechendes Messsignal umwandelt, mit einem Überstromauslöser (4), der einen softwaregesteuerten Haupt-Controller (5) umfasst, welcher das Messsignal auswertet und bei Überschreitung des Grenzwerts ein Schaltelement (S) betätigt, das den Strom mit Hilfe eines Auslösemagneten (M) unter Entladung eines Energiespeichers (E) unterbricht. Um einen sicheren Leistungsschalter zu erzielen, wird vorgeschlagen, dass der Haupt-Controller (5) ein Signal (6) abgibt, anhand dessen die Funktionsfähigkeit des Haupt-Controllers (5) feststellbar ist, und dass bei gestörter oder fehlender Funktionsfähigkeit der Stromfluss vom Überstromauslöser (4) unterbrochen wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalter, insbesondere einen Leistungsschalter für Niederspannungen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Mehrpolige Leistungsschalter für Niederspannungen sind allgemein bekannt und dienen zur Unterbrechung eines elektrischen Stroms bei Überschreitung eines vorgegebenen Grenzwertes. Die Leistungsschalter weisen für jede Phase Schaltkontakte auf, die bei eingeschaltetem Leistungsschalter geschlossen sind. Zum Ausschalten werden alle Schaltkontakte mit Hilfe eines Schaltschlosses geöffnet, um den Stromfluss (durch den Leistungsschalter) zu unterbrechen. Der Stromfluss wird mit Hilfe einer elektronischen Auslöseeinheit (ETU) überwacht, die bei Überschreitung des Grenzwertes die Auslösung des Schaltschlosses veranlasst. Eine typische Grenzwertüberschreitung tritt bei einem Kurzschluss auf. Die Auslöseeinheit ist mit Stromwandlern verbunden, die den Strom jeder Phase (jeder Leitung) in ein entsprechendes Messsignal umwandeln. Die Messsignale werden von einem softwaregesteuerten Haupt-Controller ausgewertet und mit dem Grenzwert verglichen. Die Auslösung der Schaltwelle erfolgt mittels eines Auslösemagneten, der dazu von einem Strom durchflossen wird, welcher von einem Energiespeicher bereitgestellt und von der Auslöseeinheit initiiert entladen wird.
Nachteilig ist dabei, dass der Leistungsschalter im Gefahrenfall bei defektem Haupt-Controller nicht mehr ausgeschaltet wird.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen sicheren Leistungsschalter vorzuschlagen.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst; die Unteransprüche stellen vorteilhafte Ausgestaltungen dar.
Die Erfindung sieht vor, dass der Haupt-Controller ein Signal abgibt, anhand dessen die Funktionsfähigkeit des Haupt-Controllers feststellbar ist, und dass bei gestörter oder fehlender Funktionsfähigkeit des Haupt-Controllers der Stromfluss durch den Schalter unterbrochen wird. Auf diese Weise können auch komplexe Ausfälle des Haupt-Controllers erkannt werden.
Im einfachsten Fall wird das Signal auf den Eingang einer Bewertungs-Schaltung gegeben, die das Schaltelement bei gestörter oder fehlender Funktionsfähigkeit des Haupt-Controllers betätigt.
Eine technische einfache Ausführung sieht vor, dass die Bewertungs-Schaltung als Watchdog-Schaltung oder als Überwachungs-Controller ausgebildet ist.
Eine automatisierbare Wiederherstellung der Schutzfunktion sieht vor, dass der Überwachungs-Controller bei gestörter oder fehlender Funktionsfähigkeit einen Neustart (Reset) des Haupt-Controllers auslöst.
Technisch einfach ist es, wenn die Bewertungs-Schaltung nach Anlegen der Versorgungsspannung an den Haupt-Controller nach einer vorgegebenen Verzögerungszeit anhand des Signals bei gestörter oder fehlender Funktionsfähigkeit das Schaltelement auslöst.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Überstromauslösers eines mehrpoligen Leistungsschalters,
2 den Überstromauslöser gemäß 1 mit einem Watchdog als Überwachungs-Controller und
3 einen Überstromauslöser gemäß 1 mit einem Zeitglied als Überwachungs-Controller.
1 zeigt schematisch einen dreipoligen Leistungsschalter für Niederspannungen, im Folgenden Schalter genannt, der durch drei Schalterelemente 1 dargestellt ist. Die drei Schalterelemente 1 sind in 1 geschlossen, d. h. der Strom fließt durch die Leiter 2 zu einer Last L, welche über den Schalter mit einem dreiphasigen Stromversorgungsnetz verbunden ist. Zur Überwachung des durch die Leiter 2 (und durch den Schalter) fließenden Stroms dienen Stromwandler 3, die hier schematisch als (Sekundär-)Wicklungen dargestellt sind. Die zugehörige Primär-Wicklung wird durch den jeweiligen Leiter 2 gebildet.
Die Stromwandler 3 (die Messwandler) sind mit einem Überstromauslöser 4 verbunden, der einen softwaregesteuerten Haupt-Controller 5 in Form eines Mikrocontrollers uC umfasst, der das von den Stromwandlern 3 abgegebene stromproportionale Messsignal auswertet und bei Überschreitung eines vorgegebenen Grenzwertes ein Schaltelement S betätigt. Das Schaltelement S wirkt zum Unterbrechen des Stromflusses durch die Leiter 2 auf einen Auslösemagneten M, in dem es einen elektrischen Energiespeicher über den Auslösemagneten M entlädt. Der Auslösemagnet M wirkt auf ein Schaltschloss (nicht gezeigt), welches – angedeutet durch die gestrichelte Linie – den Schalter öffnet. Wie 1 zeigt, wird der Energiespeicher E jeweils über die Stromwandler 3 (die Energiewandler) aufgeladen, d. h. mit elektrischer Energie versorgt.
Der Haupt-Controller 5 gibt ein Signal 6 auf eine Bewertungs-Schaltung 7 in Form eines Überwachungs-Controllers 7a. Der Überwachungs-Controller 7a wertet das Signal 6 aus und betätigt das Schaltelement S bei gestörter oder fehlender Funktionsfähigkeit des Haupt-Controllers 5. Der Überwachungs-Controller 7a kann zur Wiederherstellung der Funktionsfähigkeit des Haupt-Controllers 5 vorher jeweils ein Reset durchführen, was in 1 durch die gestrichelte Linie 8 dargestellt ist. Der Haupt-Controller 5 ist wie üblich an eine quarzgesteuerte Taktquelle 9 angeschlossen.
Eine alternative Ausführung des Schalters gemäß 1 ist in 2 dargestellt, in welcher die Bewertungsschaltung 7 als Watchdog-Schaltung 7b dargestellt ist.
3 zeigt eine technisch sehr einfache Ausführung des Haupt-Controllers 7, nämlich in Form eines Zeitglieds 7c. Das Zeitglied 7c überprüft, ob der Haupt-Controller 5 nach dem Einschalten und nach einer vorgegebenen Verzögerungszeit ein Disable-Signal abgibt. Ist dies der Fall, wird ein Auslösesignal generiert und auf das Schaltelement S gegeben. Das Zeitglied 7c lässt dazu nach Anlegen der Versorgungsspannung an den Haupt-Controller 5 eine Spannung ansteigen und wartet einen vorgegebenen Spannungswert ab, bevor es über eine Steuerschaltung (hier mit einem Transistors realisiert) prüft, ob der Haupt-Controller das Disable-Signal abgegeben hat, was die Funktionsfähigkeit des Haupt-Controllers 5 anzeigt.

Claims

Schalter, insbesondere Leistungsschalter für Niederspannungen, zur Unterbrechung des durch einen Leiter fließenden Stroms bei Überschreitung eines vorgegebenen Grenzwerts, mit einem am Leiter (2) angeordneten Stromwandler (3), der den Strom in ein entsprechendes Messsignal umwandelt, mit einem Überstromauslöser (4), der einen softwaregesteuerten Haupt-Controller (5) umfasst, welcher das Messsignal auswertet und bei Überschreitung des Grenzwerts ein Schaltelement (S) betätigt, das den Strom mit Hilfe eines Auslösemagneten (M) unter Entladung eines Energiespeichers (E) unterbricht, dadurch gekennzeichnet, dass der Haupt-Controller (5) ein Signal (6) abgibt, anhand dessen die Funktionsfähigkeit des Haupt-Controllers (5) feststellbar ist, und dass bei gestörter oder fehlender Funktionsfähigkeit der Stromfluss vom Überstromauslöser (4) unterbrochen wird.
Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal (6) auf den Eingang einer Bewertungs-Schaltung (7) gegeben wird, die das Schaltelement (S) bei gestörter oder fehlender Funktionsfähigkeit des Haupt-Controllers (5) betätigt.
Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewertungs-Schaltung (7) eine Watchdog-Schaltung (7b) oder ein Überwachungs-Controller (7a) ist.
Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Überwachungs-Controller (5) bei gestörter oder fehlender Funktionsfähigkeit einen Neustart des Haupt-Controllers (5) auslöst.
Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewertungs-Schaltung (7) nach Anlegen der Versorgungsspannung an den Haupt-Controller (5) nach Ablauf einer vorgegebenen Verzögerungszeit anhand des Signals (6) bei gestörter oder fehlender Funktionsfähigkeit das Schaltelement (S) veranlasst, den Strom zu unterbrechen.