DE102010036207A1

DE102010036207A1 - Schalter, insbesondere Leistungsschalter für Niederspannungen

Info

Publication number: DE102010036207A1
Application number: DE201010036207
Authority: DE
Inventors: Andreas Fischer; Markus Gross
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2010-08-31
Filing date: 2010-08-31
Publication date: 2012-03-01

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schalter, insbesondere Leistungsschalter für Niederspannungen, der für einen Nennstrom ausgelegt ist und der zur Unterbrechung eines durch einen Leiter fließenden Stroms dient, mit einem Wandler zur Erfassung des Stroms, mit einer elektronischen Auslöseeinheit, die eine Eingangsbeschaltung und einen Mikrocontroller aufweist, der den erfassten Strom mit einem Nennstrom abhängigen Stromgrenzwert vergleicht, wobei die Eingangsbeschaltung der Auslöseeinheit über einen vorgegebenen Bereich von Nennströmen ausgelegt ist und über eine Widerstandseinstellung jeweils auf den Nennstrom des Schalters eingestellt ist und wobei eine Einrichtung zur Parametrierung der Auslöseeinheit anschließbar ist. Um die Anpassung der Auslöseeinheiten an den jeweiligen Schalternennstrom zu vereinfachen, wird vorgeschlagen, dass in der Eingangsbeschaltung ein digitales Widerstandspotentiometer vorgesehen ist und dass die angeschlossene Einrichtung das Widerstandspotentiometer auf den digitalen Widerstandswert einstellt, der dem Nennstrom des Schalters entspricht.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalter, insbesondere Leistungsschalter für Niederspannungen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Leistungsschalter für Niederspannungen sind bekannt und jeweils für einen Nennstrom ausgelegt. Sie dienen dazu, bei Überschreitung eines Stromgrenzwerts im Über- und Kurzschlussstromfall selbsttätig abzuschalten und den Strom zu unterbrechen. Zur Erfassung des Stroms dient ein Wandler, der am stromführenden Leiter angeordnet ist. Der Schalter ist jeweils für einen vorgegebenen Nennstrom dimensioniert. Eine elektronische Auslöseeinheit vergleicht den erfassten Strom mit einem Nennstrom abhängigen Stromgrenzwert. Die Auslöseeinheit ist mit einem Mikrocontroller und einer elektronischen Eingangsbeschaltung ausgestattet, welche über einen vorgegebenen Bereich von Nennströmen einsetzbar ist. Eine und dieselbe Auslöseeinheit ist also für unterschiedliche Schalter verwendbar, für Schalter mit unterschiedlichen Nennströmen. Die Anpassung an den jeweiligen Nennstrom des Schalters erfolgt über eine Widerstandseinstellung, wozu eine entsprechende Einrichtung angeschlossen wird.
Bei Auslöseeinheiten, die speziell mit einem Rogowskiwandler (d. h. mit einer Luftspule) zur Stromerfassung arbeiten, besteht das Problem der Anpassung an den Nennstrom des Schalters. Erfolgt keine Anpassung, ist der Dynamikbereich für die Auswerteelektronik, also der Eingangsbeschaltung und des Mikrocontrollers der Auslöseeinheit, so groß, dass deren Realisierung technisch sehr aufwendig ist. Bei Auslöseeinheiten, die mit einem Eisenkernwandler arbeiten, besteht das Problem darin, dass sie bei Nennstrom jeweils einen fest vorgegebenen Sekundärstrom abgeben (treiben).
Folgende Lösungsvarianten sind bekannt:

Variante 1: Die Auswerteelektronik ist für den gesamten Dynamikbereich ausgelegt (z. B. von 0 A bis 30 kA). Die Auswertelektronik ist in diesem Fall relativ kompliziert und teuer, da spezielle programmierbare Verstärker (PGA) bzw. hochauflösende AD-Wandler notwendig sind.
Variante 2: Die Auswerteelektronik ist mittels eines von außen aufsteckbaren „rating plug” an den jeweiligen Schalternennstrom angepasst. Ein solcher „rating plug” besteht aus einer Leiterplatte, die mit einem Widerstand bestückt ist. Alternativ kann von vornherein eine Widerstandsbestückung realisiert sein. Letzteres erfordert aber das Vorhalten einer großen Anzahl entsprechend bestückter Auswerteelektronik.
Variante 3: Die Auswerteelektronik ist fest ausgelegt. Das erfordert für jeden einzelnen Strombereich einen speziell ausgelegten Rogowskiwandler. Da es sich bei Rogowskiwandlern um ein analoges Drahtwickelgut handelt, ist der Fertigungsaufwand sehr hoch, da jeweils speziell angepasste Kerne, unterschiedliche Lagen und Windungszahlen für jeden einzelnen Strombereich benötigt werden. Dies stellt ein aufwendiges Wickelverfahren für jeden einzelnen Rogowskiwandlertypen dar.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Anpassung der Auslöseeinheiten an den Schalternennstrom zu vereinfachen.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst; die Unteransprüche stellen vorteilhafte Ausgestaltungen dar.
Die Lösung sieht vor, dass in der Eingangsbeschaltung ein digitales Widerstandspotentiometer vorgesehen ist und dass die angeschlossene Einrichtung das Widerstandspotentiometer auf den digitalen Widerstandswert einstellt, der dem Nennstrom des Schalters entspricht. Die Lösung wird also mit einem digital programmierbaren Potentiometer erreicht, welches den Nennstrom eines Leistungsschalters an die Auswerteelektronik der Auslöseeinheit anpasst. Durch diese Anpassung (in Form einer Anpassungsschaltung), lassen sich die Elektronikvarianten der Auslöseeinheiten wesentlich verringern.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels eines Leistungsschalters für Niederspannungen, der für einen Nennstrom ausgelegt ist. Der Strom fließt durch einen Leiter, der durch den Schalter verläuft und bei Überschreitung eines Stromgrenzwerts unterbrochen wird. Der Stromgrenzwert ist jeweils vom Nennstrom des Schalters abhängig.
Der Strom wird von einem Wandler erfasst und einer elektronischen Auslöseeinheit zugeführt, die eine Eingangsbeschaltung und einen Mikrocontroller aufweist, welche allgemein gesagt die Auswerteelektronik der Auslöseeinheit bilden. Die Auswerteelektronik vergleicht den Strom mit dem Stromgrenzwert.
Die Auslöseeinheit kann für alle Schalter eingesetzt werden, deren Nennströme im vorgegebenen Arbeitsbereich der Auslöseeinheit liegen.
Zur Anpassung ist die Eingangsbeschaltung mit einem digitalen Widerstandspotentiometer versehen, das durch Anlegen einer Digitalzahl auf einen digitalen Widerstandswert einstellbar ist bzw. eingestellt wird. Der Widerstandswert wird jeweils entsprechend dem Nennstrom des Schalters eingestellt, d. h. die Auswerteelektronik wird an den Schalter angepasst.
Zur Parametrierung ist ein Prüf- und Inbetriebnahmegerät über eine Schnittstelle an die Auslöseeinheit anschließbar, über welche während der Parametrierung auch der digitale Widerstandswert eingestellt wird.
Durch diese Möglichkeit der Anpassung lassen sich die Elektronikvarianten der Auslöseeinheit wesentlich verringern.
Die Auswerteelektronik der Auslöseeinheit kann mittels eines externen Prüf- und Inbetriebnahmegeräts beliebig oft neu normiert werden. Somit ist eine Anpassung des Schalters an die Auswerteelektronik jederzeit möglich. Dies gewährleistet quasi eine gewisse Modularität der Auswerteelektronik des Schalters. Durch das digitale Potentiometer sind keine weiteren Bestückungsvarianten notwendig.
Mit dem digitalen Widerstandswert wird insbesondere die Verstärkung der Eingangsbeschaltung (Auswerteelektronik) eingestellt, die zur Anpassung einen entsprechenden Verstärker umfasst.

Claims

Schalter, insbesondere Leistungsschalter für Niederspannungen, der für einen Nennstrom ausgelegt ist und der zur Unterbrechung eines durch einen Leiter fließenden Stroms dient, mit einem Wandler zur Erfassung des Stroms, mit einer elektronischen Auslöseeinheit, die eine Eingangsbeschaltung und einen Mikrocontroller aufweist, der den erfassten Strom mit einem Nennstrom abhängigen Stromgrenzwert vergleicht, wobei die Eingangsbeschaltung der Auslöseeinheit über einen vorgegebenen Bereich von Nennströmen ausgelegt ist und über eine Widerstandseinstellung jeweils auf den Nennstrom des Schalters eingestellt ist und wobei eine Einrichtung zur Parametrierung der Auslöseeinheit anschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Eingangsbeschaltung ein digitales Widerstandspotentiometer vorgesehen ist und dass die angeschlossene Einrichtung das Widerstandspotentiometer auf den digitalen Widerstandswert einstellt, der dem Nennstrom des Schalters entspricht.
Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung über eine Kommunikationsschnittstelle des Schalters anschließbar ist.
Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung den digitalen Widerstandswert selbsttätig einstellt.