DE102011089211A1

DE102011089211A1 - Schalter, insbesondere Leistungsschalter für Niederspannungen

Info

Publication number: DE102011089211A1
Application number: DE201110089211
Authority: DE
Inventors: Josef Götz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2011-12-20
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2013-01-31

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schalter (1), insbesondere Leistungsschalter für Niederspannungen, mit Schaltkontakten (S) zum Öffnen des Schalters (1), mit einem Stromwandler (W), der an einem Leiter (L) angeordnet ist und eine analoge Wandlerspannung (Uw) erzeugt, die zum Leiterstrom (I) korrespondiert, mit einer elektronischen Auslöseeinheit (ETU), die mit der Wandlerspannung (Uw) beaufschlagt ist, diese jeweils mit einer Strombedingung vergleicht und bei Erfüllung der Strombedingung die Trennung der Schaltkontakte (S) auslöst, mit einer Unterspannungseinheit (UE), welche die Leiterspannung mit einem Schwellwert vergleicht und bei dessen Unterschreitung ein Signal an die Auslöseeinheit (ETU) gibt, und mit einer Schnittstelle (IS). Um eine kompakte Bauweise zu ermöglichen und trotzdem ohne externe Spannungsversorgung auszukommen, wird vorgeschlagen, dass die Unterspannungseinheit (UE) als externes Modul (M) ausgebildet ist, das die Leiterspannung mittels eines Spannungsabgriffs am Leiter (L) erfasst und das Unterspannungssignal über die Schnittstelle (IS) an die Auslöseeinheit (ETU) überträgt, wobei das Modul (M) über den Spannungsabgriff mit elektrischer Energie versorgt wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalter, insbesondere einen Leistungsschalter für Niederspannungen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Als Leistungsschalter für Niederspannungen ausgebildete Schalter sind bekannt und dienen zum Schutz von Schaltanlagen und Verbrauchern. Sie unterbrechen den Strom, wenn eine Strombedingung erfüllt ist, indem sie die durch den Schalter geführten Stromleitungen und damit den Strom unterbrechen. Dazu werden Schaltkontakte mittels eines Schaltmechanismus voneinander getrennt, der von einem Aktuator betätigt wird. Zum Prüfen der Strombedingung wird der Strom von einem Stromwandler einer Wandlereinheit in eine analoge Wandlerspannung umgewandelt, wobei der Stromwandler am Leiter angeordnet ist und der Leiter die Primärwicklung des Stromwandlers bildet. Eine elektronische Auslöseeinheit wird mit der Wandlerspannung beaufschlagt und zur Prüfung der Strombedingung verwendet. Ist die Strombedingung erfüllt, also beispielsweise ein vorgegebener Stromschwellwert überschritten, wird der Aktuator ausgelöst, der den Schaltmechanismus betätigt.
Weiter verfügt der Schalter oft auch über eine Unterspannungseinheit, welche die Leiterspannung mit einem vorgegebenen Schwellwert vergleicht. Wird der Schwellwert unterschritten, generiert die Unterspannungseinheit ein Signal, das der Auslöseeinheit zugeführt wird, welche daraufhin die Aktorik auslöst.
Insbesondere verhindert das Unterspannungssignal, dass der Schalter überhaupt eingeschaltet wird; das Unterspannungssignal verhindert also ein Einschalten des Schalters.
Zur Übertragung von Daten ist die Auslöseeinheit mit einer Schnittstelle versehen, über welche die Auslöseeinheit zur Datenübertragung mit einem Bus verbunden ist.
Nachteilig ist dabei, dass die Unterspannungseinheit bei einem Schalter, insbesondere einem Schalter in Kompaktbauweise, in eine Seitentasche eingebaut werden muss, was entsprechenden Platz beansprucht.
Alternativ könnte eine integrierte Messeinheit eine Unterspannung ebenfalls erkennen. Allerdings benötigt man dann eine externe Spannungsversorgung.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Unterspannungseinheit vorzuschlagen, welche im Schalter selbst keinen Platz beansprucht und ohne externe Spannungsversorgung auskommt.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst; die Unteransprüche stellen vorteilhafte Ausgestaltungen dar.
Die Lösung sieht vor, dass die Unterspannungseinheit als externes Modul (also als eine externe modulare Einheit) ausgebildet ist, das die Leiterspannung mittels eines Spannungsabgriffs am Leiter erfasst und über ein Signal eine Unterspannung über den Bus oder die Schnittstelle an die Auslöseeinheit meldet, wobei das Modul über den Spannungsabgriff mit elektrischer Energie versorgt ist.
Vorteilhafterweise sorgt die Unterspannungseinheit dafür, dass das Vorliegen eines Unterspannungssignals jeweils ein Einschalten des Schalters verhindert.
Zweckmäßigerweise verarbeitet die Auslöseeinheit das Unterspannungssignal weiter.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Schalters ist es vorgesehen, dass das Modul bereits bei Erreichen einer Warnschwelle aber vor Vorliegen einer Unterspannung ein Warnsignal an die Auslöseeinheit sendet, welche das Warnsignal anzeigt und/oder über einen an die Schnittstelle angeschlossenen Bus weiterleitet.
Zweckmäßigerweise umfasst das Modul Messfunktionen, insbesondere die Phasenfolge (links/rechts) sowie die Phasenasymmetrie.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher beschrieben, deren einzige Figur einen mehrpoligen Schalter 1 zeigt, der als Leistungsschalter für Niederspannungen ausgebildet ist. Von dem Schalter sind in der Figur nur ein Stromleiter L, also nur ein Pol, und der Neutralleiter N gezeigt. Der Leiter L wird von einem Strom I (Phasenstrom) durchflossen, wobei Schaltkontakte S wie in der Figur gezeigt aneinander anliegen. Am Leiter L ist ein Wandler W einer Wandlereinheit 2 angeordnet, welche eine zum Strom I korrespondierende Wandlerspannung Uw abgibt. Die Wanderspannung Uw ist proportional zum Strom I. Sie liegt an einer elektronischen Auslöseeinheit ETU an, welche die Wandlerspannung Uw bzw. den von der Wandlerspannung abgeleiteten Strom I mit einem Stromschwellwert als Strombedingung vergleicht und bei dessen Überschreitung ein Auslösesignal an einen Aktuator A gibt. Der Aktuator A löst einen Schaltmechanismus M in Form eines Schaltschlosses aus, welcher die Schaltkontakte S voneinander trennt und so den Strom I durch den Leiter L unterbricht. Dies ist in der Figur durch die gestrichelte Linie 3 dargestellt.
Die Auslöseeinheit ETU weist eine Schnittstelle IS auf, über welche sie Daten mit externen Einheiten aus, insbesondere mit einer Unterspannungseinheit UE in Form eines Moduls UM. Das Modul UM ist mit den beiden Leitern L, N über einen Spannungsabgriff UA verbunden, über den das Modul UM mit elektrischer Energie versorgt wird. Mittels des Spannungsabgriff UA erfasst das Modul UM außerdem die Leiterspannung U und vergleicht diese mit einem Schwellwert. Ist der Schwellwert unterschritten, überträgt das Modul UM ein Signal über die Schnittstelle IS an die Auslöseeinheit ETU. Bei Empfang des Signals unterbricht die Auslöseeinheit ETU über den Aktuator A und den Schaltmechanismus M den Strom I.
Beim Einschalten sorgt das Modul UM mit Hilfe des Signals dafür, dass die Schaltkontakte S solange getrennt bleiben, bis die Spannung den Schwellwert überschritten hat. Erst dann kann der Schalter 1 eingeschaltet werden.
Bei Bedarf kann die Auslöseeinheit ETU das Unterspannungssignal auch weiter verarbeiten.
Außerdem gibt das Modul UM bei jedem unterschreiten eines Alarmwerts ein Warnsignal an die Auslöseeinheit ETU, welche dieses auf einem Display LCD anzeigt und/oder über einen angeschlossenen Feldbus PB, also einem speziellen Datenbus B, an den Betreiber der Schaltanlage weiterleitet.

Claims

Schalter (1), insbesondere Leistungsschalter für Niederspannungen, mit Schaltkontakten (S), die zum Öffnen des Schalters (1) durch einen Schaltmechanismus (M) voneinander getrennt werden, der von einer Aktorik (A) betätigt wird, mit einer Wandlereinheit (2), die einen Stromwandler (W) aufweist, der an einem Leiter (L) angeordnet ist und eine analoge Wandlerspannung (Uw) erzeugt, die zum Leiterstrom (I) korrespondiert, mit einer elektronischen Auslöseeinheit (ETU), die mit der Wandlerspannung (Uw) beaufschlagt ist, jeweils einen von der Wandlerspannung (Uw) abgeleiteten Strom (I) mit einer Strombedingung vergleicht und bei Erfüllung der Strombedingung, insbesondere bei Überschreitung eines Stromschwellwerts, die Trennung der Schaltkontakte (S) durch Betätigen des Schaltmechanismus (M) selbsttätig auslöst, mit einer Unterspannungseinheit (UE), welche die Leiterspannung mit einem Schwellwert vergleicht und bei dessen Unterschreitung ein Unterspannungssignal an die Auslöseeinheit (ETU) gibt, welche die Aktorik (A) auslöst, und mit einer Schnittstelle (IS), über welche die Auslöseeinheit (ETU) Daten überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterspannungseinheit (UE) als externes Modul (M) ausgebildet ist, das die Leiterspannung mittels eines Spannungsabgriffs am Leiter (L) erfasst und ein Signal über die Schnittstelle (IS) an die Auslöseeinheit (ETU) überträgt, wobei das Modul (M) über den Spannungsabgriff mit elektrischer Energie versorgt ist.
Schalter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterspannungssignal jeweils ein Einschalten verhindert.
Schalter (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslöseeinheit (ETU) das Unterspannungssignal weiterverarbeitet
Schalter (1) nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (M) bei Unterschreiten eines Alarmwertes ein Warnsignal an die Auslöseeinheit (ETU) sendet, welche das Warnsignal anzeigt und/oder über einen an die Schnittstelle (IS) angeschlossenen Bus (B) weiterleitet.
Schalter (1) nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (M) Messfunktionen, insbesondere die Phasenfolge (links/rechts) sowie die Phasenasymmetrie, umfasst.