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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter zum Schalten eines elektrischen Stromes zwischen einer Einspeisung und einem Abgang.
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Elektrischer Schalter, besonders Leistungsschalter, werden in Schaltanlagen als Einspeise- und Abgangsschalter eingesetzt. In Abhängigkeit des Installationsortes und des Aufbaus der verwendeten Schaltanlage erfolgt der Energiefluss durch einen elektrischen Schalter bzw. Leistungsschalter in Einbaulage von oben nach unten oder von unten nach oben.
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Zur Versorgung einer schalterinternen Elektronik können elektrische Schalter, insbesondere Leitungsschalter, einen internen Spannungsabgriff aufweisen. Der interne Spannungsabgriff muss die Spannung an der Einspeisung der Schaltanlage abgreifen. Diese befindet sich je nach Einbaulage des elektrischen Schalters am oberen oder unteren Hauptanschluss. Daher wird typischerweise bei der Kundenbestellung die Lage des Spannungsabgriffes festgelegt. Nachteilig ist dabei, dass sich die Richtung der Einspeisung in der Planungsphase ändern kann, so dass Leistungsschalter nachträglich umgebaut oder neu bestellt werden müssen. Dies erzeugt zusätzliche Kosten und Zeitverzögerung bei den Kunden.
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Die
DE 10 2009 040 692 A1 offenbart einen Schalter zur Energieverteilung, insbesondere einen Leistungsschalter oder einen Kompaktschalter, der die durch den Schalter fließenden elektrischen Ströme eines mehrphasigen elektrischen Stromnetzes bei Eintreten eines Auslösefalls selbsttätig unterbricht. Für jede Phase sind Schaltkontakte vorgesehen, die über eine Schaltwelle geöffnet werden können. Der Schalter ist mit einem elektronischen Auslöser ausgestattet, der das Öffnen der Schaltkontakte über die Schaltwelle selbsttätig auslöst, so mit elektrischen Energiewandlern, welche den Strömen der einzelnen Phasen jeweils die für die elektrische Energieversorgung des Auslösers erforderliche elektrische Energie entnehmen. Der Schalter umfasst weiter Messwandler, welche die Ströme der einzelnen Phasen jeweils in ein Messsignal umwandeln, und eine elektronische Schaltung zur Bewertung der den Messsignalen entsprechenden Stromwerte, wobei das Eintreten des Auslösefalls jeweils anhand der Bewertung erkannt wird. Um die Funktionssicherheit des Schalters zu verbessern, wird vorgeschlagen, dass die von den Energiewandlern abgegebenen Ströme zusätzlich erfasst werden und dass die elektronischen Schaltung anhand der erfassten Ströme der Energiewandler und der Messwandler einen Plausibilitätsvergleich durchführt und bei Nicht-Plausibilität ein Warnsignal generiert.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Schalter mit einem internen Spannungsabgriff zur Verfügung zu stellen, der variabel an die Einbaulage des elektrischen Schalters angepasst werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den elektrischen Schalter gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen elektrischen Schalters sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Der elektrische Schalter zum Schalten eines elektrischen Stromes zwischen einer Einspeisung und einem Abgang nach Anspruch 1 ist in einer Schaltanlage montierbar und dadurch elektrisch mit einer Einspeisung und einem Abgang der Schaltanlage kontaktierbar, wobei der elektrische Schalter einen internen Spannungsabgriff zur Versorgung einer schalterinternen Elektronik und einen Umschalter umfasst, wobei der Umschalter die elektrische Verbindung zwischen der Einspeisung oder dem Abgang und dem internen Spannungsabgriff einstellt. Vorteilhaft hierbei ist, dass der erfindungsgemäße elektrische Schalter variabel in einer Schaltanlage eingesetzt werden kann und es unerheblich ist, ob der Energiefluss durch den elektrischen Schalter von oben nach unten oder von unten nach oben ist. Anlagen mit einem erfindungsgemäßen elektrischen Schalter gemäß Anspruch 1 können einfach umgerüstet werden, da durch den Umschalter die elektrische Verbindung zwischen Einspeisung oder dem Abgang und dem internen Spannungsabgriff eingestellt werden kann. Dadurch können Umbauzeiten verkürzt und Umbaukosten verringert werden, da mittels des Umschalters der elektrische Schalter neu konfiguriert werden kann.
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In einer Ausgestaltung ist die schalterinterne Elektronik eine elektronische Auslöseeinheit (Electronic Trip Unit, ETU) oder eine Messeinheit (Beispiele sind Strom-, Spannungs-, Leistungsmessung), die vom Umschalter mit der Einspeisung oder dem Abgang elektrisch verbunden werden kann. Vorteilhaft hierbei ist, dass durch den Umschalter die Stromversorgung der elektronischen Einheit gewährleistet werden kann, auch bei Umbau einer Schaltanlage und einer Änderung der Energieflussrichtung durch den elektrischen Schalter.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist in Einbaulage des elektrischen Schalters in der Schaltanlage die Einspeisung oberhalb des Abganges räumlich angeordnet und der Umschalter kann den internen Spannungsabgriff zur Versorgung der schalterinternen Elektronik mit der oben angeordneten Einspeisung verbinden. Alternativ ist in Einbaulage des elektrischen Schalters in der Schaltanlage die Einspeisung unterhalb des Abgangs räumlich angeordnet und der Umschalter kann den internen Spannungsabgriff zur Versorgung der schalterinternen Elektronik mit der unten angeordneten Einspeisung verbinden. Typischerweise sind in einer Schaltanlage elektrische Schalter an senkrechten Wänden angeordnet und damit die Einspeisung und der Abgang oberhalb oder unterhalb zueinander, da die Pole des elektrischen Schalters typischerweise nebeneinander angeordnet sind. Somit ist die Energieflussrichtung je Pol durch den elektrischen Schalter klassischerweise von oben nach unten oder von unten nach oben.
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In einer Ausgestaltung weist der Umschalter zusätzlich eine Trennstellung auf. Diese Trennstellung kann vorteilhafterweise dazu verwendet werden, dass bei einer Isolationsprüfung der Schaltanlage die interne Spannungsversorgung der Elektronik des elektrischen Schalters von der Schaltanlage getrennt werden kann. Typischerweise wird bei Inbetriebnahme eine solche Isolationsprüfung durchgeführt.
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In weiteren Ausgestaltungen wird der Umschalter von einer Drahtbrücke, einem mechanischen Schalter oder einem automatischen Umschalter gebildet.
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In einer Ausgestaltung befindet sich der Umschalter hinter einem Frontcover des elektrischen Schalters.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist die schalterinterne Elektronik ein Messfühler oder ein Multifunktionsgerät.
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In einer Ausgestaltung ist der elektrische Schalter ein Leistungsschalter.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, sowie die Art und Weise, wie sie erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich in Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die in Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert werden. Dabei zeigen:
- 1 elektrische Schaltanlage mit Einspeise- und Abgangsschaltern;
- 2 Anordnung von Einspeise- und Abgangsschaltern;
- 3 elektrischer Schalter mit Umschalter und Einspeisung oberhalb des Abgangs; und
- 4 elektrischer Schalter mit Umschalter und Einspeisung unterhalb des Abgangs.
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In 1 ist ein elektrischer Schalter 100 dargestellt mit einer elektrischen Einspeisung 110 und einem elektrischen Abgang 120. Der elektrische Schalter 100 ist ein Einspeiseschalter und wird über den Trafo 500 elektrisch versorgt. Der Trafo 500 transformiert beispielsweise die eingehende Hochspannung zu einer ausgehenden Niederspannung an der Einspeisung 110. Der Pfeil der 1 zeigt die Einspeise- und Energieflussrichtung. Der elektrische Abgang 120 des elektrischen Schalters 100 ist mit weiteren Abgangschaltern verbunden. Diese Abgangschalter 100', 100'', 100'V , 100'V verfügen jeweils wieder über eine Einspeisung 110 und einen Abgang 120, der zu Verbrauchern führt.
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In 2 ist der Einspeiseschalter 100 und die Abgangschalter 100', 100''' , 100''' , 100'V , 100V dargestellt. Auch hier ist es so, dass der Abgang 120 des elektrischen Schalters 100 mit den Einspeisungen 110 der Abgangschalter 100', 100'', 100''' , 100'V , 100V elektrisch verbunden sind. In Einbaulage des elektrischen Schalters 100 ist der Energiefluss des Einspeiseschalters 100 von unten nach oben und in den Abgangsschaltern 100', 100''' , 100''' , 100'V , 100V von oben nach unten.
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In den 3 und 4 ist jeweils ein elektrischer Schalter 100 dargestellt, der beispielsweise ein Einspeiseschalter oder ein Abgangschalter einer Schaltanlage sein kann. Gemäß 3 umfasst der elektrische Schalter 100 eine Einspeisung 110 und einen Abgang 120. Die Einspeisung 110 und der Abgang 120 sind bei Montage des elektrischen Schalters 100 in einer Schaltanlage mit einer Einspeisung und einem Abgang der Schaltanlage kontaktierbar. Beispielsweise kann die Einspeisung 110 mit einer Stromschiene als Einspeisung der Schaltanlage und der Abgang 120 mit einer Stromschiene als Abgang der elektrischen Schaltanlage kontaktiert werden.
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Der elektrische Schalter 100 umfasst einen internen Spannungsabgriff 250 zur Versorgung einer schalterinternen Elektronik 300 und einen Umschalter 200. Beispielsweise kann die schalterinterne Elektronik 300 eine elektronische Auslöseeinheit (Electronic Trip Unit, ETU) sein. Die elektronische Auslöseeinheit dient beispielsweise dazu, den elektrischen Strom unter speziellen Bedingungen zu schalten. Beispielsweise sind Schutzfunktionen des Stromkreises in der elektronischen Auslöseeinheit implementiert.
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Der Umschalter 200 ist so ausgebildet, dass er die elektrische Verbindung zwischen der Einspeisung 110 bzw. dem Abgang 120 und dem internen Spannungsabgriff 250 einstellen kann. Somit kann der Umschalter 200 dafür sorgen, dass der interne Spannungsabgriff 250 mit der Spannung der Einspeisung 110 versorgt werden kann.
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Gemäß der 3 ist in Einbaulage des elektrischen Schalters 100 in der Schaltanlage die Einspeisung 110 oberhalb des Abganges 120 räumlich angeordnet. Damit die schaltinterne Elektronik 300 mit Spannung versorgt werden kann, muss der Umschalter 200 die Einspeisung 110 mit dem internen Spannungsabgriff 250 verbinden. Entsprechend der 3 bedeutet dies, dass der Umschalter 220 elektrisch den oberen Strompfad 210 mit dem internen Spannungsabgriff 250 verbindet. Somit ist eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen der schalterinternen Elektronik 300 und der Einspeisung 110 sichergestellt.
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In 4 ist dargestellt, dass in Einbaulage des elektrischen Schalters 100 in der Schaltanlage die Einspeisung 110 unterhalb des Abganges 120 räumlich angeordnet ist. Der Umschalter 200 verbindet elektrisch die schalterinterne Elektronik 300 mit der Einspeisung 110 über den internen Spannungsabgriff 250 und den ersten Strompfad 210. Der zweite Strompfad 220, der zum Abgang 120 führt, wird nicht elektrisch mit der schalterinternen Elektronik verbunden.
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Der Umschalter 200 kann zusätzlich zu den beiden Schalterstellungen des ersten Strompfads 210 und des zweiten Strompfads 220 eine Trennstellung aufweisen. In dieser Trennstellung kann beispielsweise eine Isolationsprüfung der Schaltanlage durchgeführt werden.
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Der elektrische Umschalter 200 kann von einer Drahtbrücke, einem mechanischen Umschalter 200 oder einem automatischen Umschalter 200 gebildet werden. Die elektrische Drahtbrücke wird bei Installation des elektrischen Schalters 100 in der Schaltanlage im elektrischen Schalter 100 vom Installateur gesetzt. Ebenso kann ein mechanischer Umschalter 200 die Verbindung der schalterinternen Elektronik 300 mit der Einspeisung 110 sicherstellen. Ebenso ist denkbar, dass der Umschalter 200 automatisch ist und erkennt, ob am ersten Strompfad 210 oder am zweiten Strompfad 220 die Einspeisung bzw. der Abgang der elektrischen Schaltanlage angeschlossen ist.
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Der Umschalter 200 kann räumlich hinter einem Frontcover des elektrischen Schalters 100 angeordnet sein. Beispielsweise in den 3 und 4 ist dargestellt, dass das Frontcover sich in Pfeilrichtung befindet und der Umschalter 200 sich innerhalb des elektrischen Schalters 100 befindet. Ebenso ist denkbar, dass der Umschalter 200 beispielsweise in der schalterinternen Elektronik 300 integriert ist und sich somit an der Oberfläche des elektrischen Schalters 100 befindet.
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Die schalterinterne Elektronik 300 kann nicht nur eine elektronische Auslöseeinheit (Electronic Trip Unit, ETU) sein, sondern ebenfalls ein Messfühler oder ein Multifunktionsgerät. Jedes Gerät, welches eine Spannungsversorgung benötigt, kann die schalterinterne Elektronik 300 sein. Der Umschalter 200 stellt sicher, dass je nach Montage des elektrischen Schalters 100 in der Schaltanlage die schalterinterne Elektronik 300 mit Spannung versorgt wird.
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Der elektrische Schalter 100 kann beispielsweise ein Leistungsschalter sein, der mittels einer elektronischen Auslöseeinheit (Elektronic Trip Unit, ETU) einen elektrischen Stromkreis schützt.
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Vorteilhaft am erfindungsgemäßen elektrischen Schalter 100 ist, dass der Kunde erst bei der Installation oder Inbetriebnahme bestimmen kann, wo sich der Spannungsabgriff befinden soll. Zusätzliche Kosten und eine Zeitverzögerung werden vermieden. Ebenso wird die Varianz der Leistungsschalter reduziert und Fehlbestellungen werden verhindert.
