DE102010036210A1

DE102010036210A1 - Schalter, insbesondere Leitungsschalter für Niederspannungen

Info

Publication number: DE102010036210A1
Application number: DE201010036210
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Kopaczewski Peter; Dipl.-Ing. Krauss Andreas; Dipl.-Ing. Musiol Aron-Ernst
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 (1), insbesondere einen Leistungsschalter für Niederspannungen, zur Unterbrechung eines durch einen Leiter (L) fließenden Stroms, mit einem Wandler (W) zur Erfassung des Stroms, mit einer Auslöseeinheit (ETU), die einen Mikrocontroller (MC) aufweist, der den erfassten Strom mit einem von außen vorgebbaren ersten Strom-Grenzwert vergleicht, und wobei die Auslöseeinheit (ETU) eine Unterbrechung des Stroms bei Überschreitung des ersten Strom-Grenzwerts auslöst, mit einem Bypass (B), der parallel zum Mikrocontroller (MC) geschaltet ist, jeweils unabhängig vom Mikrocontroller (MC) den erfassten Strom mit einem zweiten Strom-Grenzwert vergleicht und bei Überschreitung des zweiten Strom-Grenzwerts jeweils unabhängig davon, ob eine Auslösung durch die Auslöseeinheit (ETU) erfolgt, eine Unterbrechung des Stroms auslöst. Um die Schutzfunktion des Schalters jeweils sicher zu stellen, wird vorgeschlagen, dass der zweite Strom-Grenzwert von außen vorgebbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalter, insbesondere einen Leistungsschalter für Niederspannungen, zur Unterbrechung eines durch einen Leiter fließenden Stroms gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Leistungsschalter für Niederspannungen sind bekannt und werden zum Schutz von Verbrauchern in Stromverteilungsanlagen eingesetzt. Sie unterbrechen den Stromfluss, wenn ein vorgegebener Stromgrenzwert überschritten wird, was insbesondere bei einem Kurzschluss der Fall ist. Der Leiter, durch den der Strom fließt, verläuft durch den Schalter. Ein Stromwandler ist am Leiter zur Erfassung des Stroms angeordnet, der von einer Auslöseeinheit mit Hilfe eines Mikrocontrollers mit einem Strom-Grenzwert verglichen wird. Wird eine Überschreitung des Strom-Grenzwerts festgestellt, löst die Auslöseeinheit den Schalter aus.
Moderne Leistungsschalter verfügen also über eine elektronische Auslöseeinheit, die Mikrocontroller gesteuert mit Hilfe von Messsensoren in Form von Stromwandlern den Strom überwachen. Aus Sicherheitsgründen ist neben der Auslöseeinheit oft ein Bypass (eine redundante Bypass-Schaltung) implementiert. Dieser hat die Aufgabe, im Fall eines gravierenden Fehlers, z. B. bei einem Totalausfall des Mikrocontrollers, die Schutzfunktion des Schalters weiter zu gewährleisten. Der Bypass umfasst im Wesentlichen einen Vergleicher (z. B. in Form einer Komparator-Schaltung), der ein zum Strom proportionales Signal mit einem dem Bypass zugeordneten festen Strom-Grenzwert vergleicht, der sich von dem der Auslöseeinheit unterscheiden kann. Die Auslösung durch den Bypass bei Überschreitung dieses Strom-Grenzwerts erfolgt unabhängig von der Auslöseeinheit. Grundsätzlich hat ein Anwender die Möglichkeit, den Leistungsschalter entsprechend den Gegebenheiten seiner Anlage zu konfigurieren, oder besser gesagt, die Vor- bzw. Werkseinstellungen zu rekonfigurieren, um auf diese Weise einen optimalen Schutz seiner speziellen Anlage zur Stromverteilung sicher zu stellen. Dafür kann der Leistungsschalter in einem gewissen Bereich gelabelt werden, d. h. der Bemessungsstrom, auf den alle Schutzfunktionen referenziert sind, kann geändert werden. Dies erfolgt im einfachsten Fall durch Austauschen eines Rating-Plugs (einer Steckbrücke).
Von einer solchen Anpassung des Bemessungsstroms wird der dem Bypass zugeordnete Strom-Grenzwert nicht beeinflusst, d. h. der Bypass arbeitet mit einem unveränderlichen Strom-Grenzwert und damit jeweils mit dem gleichen Referenziert bzw. der gleichen Referenzschwelle. Dies kann zu Fehlern bei der Auslösung führen.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Schutzfunktion des Schalters jeweils sicher zu stellen.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst; die Unteransprüche stellen vorteilhafte Ausgestaltungen dar.
Die Lösung sieht vor, dass der zweite Strom-Grenzwert von außen vorgebbar ist. Der Erfindung liegt die Idee zu Grunde, den Bypass in Bezug auf seinen Strom-Grenzwert konfigurierbar zu gestalten, ihn also in einem gewissen Bereich anpassen zu können. Auf diese Weise ist es möglich, den Schalter in Bezug auf den Bypass ebenfalls an die jeweilige Anlage optimal anzupassen. Dies gewährleistet, dass auch im Falle eines nahezu totalen Ausfalls der digitalen elektronischen Auslöseeinheit immer noch ein optimaler Schutz durch den Bypass sichergestellt ist.
Die besonders einfache technische Ausgestaltung sieht vor, dass der zweite Strom-Grenzwert mittels eines von außen aufsteckbaren Plugs vorgebbar ist.
Alternativ dazu kann auch mittels eines von außen zugänglichen Drehcodierschalters der zweite Strom-Grenzwert vorgebbar sein.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Die einzige Figur zeigt einen Motor M, der über einen Schalter S an ein Drehstromnetz L1, L2, L3 angeschlossen ist. Bei dem Schalter handelt es sich um einen Leistungsschalter für Niederspannungen. Die drei Phasen des Drehstromnetzes L1, L2, L3 sind über elektrische Leiter L mit dem Motor M verbunden, die durch den Schalter S geführt sind. Der Strom fließt dabei über Kontaktelemente K in Form von Kontaktstücken, die bei geschlossenem Schalter S aneinander anliegen und beim Öffnen des Schalters S von einander getrennt werden. Die Trennung der Kontaktelemente K erfolgt mittels eines Auslösemagneten AM. Zur Auslösung des Auslösemagneten AM ist dieser mit einer Auslöseeinheit ETU verbunden, die von einem Mikrocontroller MC gesteuert wird. Die Auslöseeinheit ETU ist an Stromwandler W1, W2, W3 angeschlossen, deren Ausgang an einem Filter F (Integrator) der Auslöseeinheit ETU anliegt.
Das analoge Filterausgangssignal wird mit Hilfe eines Analog-Digital-Wandlers ADC digitalisiert und dem Mikrocontroller MC zugeführt. Beide zusammen bilden die digitale Signalverarbeitung DSV der Auslöseeinheit ETU. Der Mikrocontroller MC vergleicht den mit Hilfe der Wandler W1, W2, W3 erfassten Strom mit jeweils einem von außen vorgebbaren ersten Strom-Grenzwert, bei dessen Überschreitung ein Auslösesignal über eine Verbindungsleitung VL auf eine Und-Schaltung & und von dieser auf den Auslösemagnet AM gegeben wird. Dieser unterbricht daraufhin den Strom durch die Leiter L durch Öffnen des Schalters S. Zur Einstellung des ersten Strom-Grenzwerts dient eine Vorgabeeinheit HMI zur Parametrierung der Schutzkennlinien und/oder alternativ dazu ein Rating-Plug zum Derating eines Defaultwerts; beide sind von außen für eine Bedienperson zugänglich, der Rating-Plug ist insbesondere von außen aufsteckbar.
Die drei analogen Ausgangssignale des Filters F gehen gleichzeitig an einen Bypass B, der parallel zur digitalen Signalverarbeitung DSV und damit zum Mikrocontroller MC geschaltet ist. Der Bypass B umfasst drei Komparatoren K, die hier auf einen gemeinsamen Addierer A geschaltet sind, der den erfassten Strom mit einem zweiten Strom-Grenzwert vergleicht. Der Ausgang des Addierers A bzw. des Bypasses B geht ebenfalls auf die UND-Schaltung & und über diese auf den Auslösemagneten AM.
Die Einstellung des zweiten Strom-Grenzwerts erfolgt von außen über eine Anpassung der Referenzspannung Uref oder alternativ durch Änderung der Verstärkung des Addierers A, d. h. durch Änderung seines Rückkopplungswiderstands Ra, der einstellbar ausgeführt ist. Andere Möglichkeiten zur Einstellung des zweiten Strom-Grenzwerts sind ein von außen steckbares Plug (eine Steckbrücke) oder aber ein Drehcodierschalter, der von außen zugänglich ist.

Claims

Schalter (1), insbesondere Leistungsschalter für Niederspannungen, zur Unterbrechung eines durch einen Leiter (L) fließenden Stroms, mit einem Wandler (W) zur Erfassung des Stroms, mit einer Auslöseeinheit (ETU), die einen Mikrocontroller (MC) aufweist, der den erfassten Strom mit einem von außen vorgebbaren ersten Strom-Grenzwert vergleicht, und wobei die Auslöseeinheit (ETU) eine Unterbrechung des Stroms bei Überschreitung des ersten Strom-Grenzwerts auslöst, mit einem Bypass (B), der parallel zum Mikrocontroller (MC) geschaltet ist, jeweils unabhängig vom Mikrocontroller (MC) den erfassten Strom mit einem zweiten (SdT: festen) Strom-Grenzwert vergleicht und bei Überschreitung des zweiten Strom-Grenzwerts jeweils unabhängig davon, ob eine Auslösung durch die Auslöseeinheit (ETU) erfolgt, eine Unterbrechung des Stroms auslöst, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Strom-Grenzwert von außen vorgebbar/vorgegeben ist.
Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Strom-Grenzwert mittels eines von außen steckbaren Plugs vorgebbar ist.
Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass der zweite Strom-Grenzwert mittels eines von außen zugänglichen Drehkodierschalters vorgebbar ist.