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Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät, insbesondere einen Motorschalter bzw. Motorstarter, sowie ein Sicherheitsschaltsystem zum sicheren Abschalten eines elektrischen Verbrauchers von einem Energieversorgungsnetz.
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Bei Schaltgeräten, die neben elektromechanischen Schaltern auch Hybridschalter verwenden, besteht die Gefahr, dass bei Ausfall der Versorgungsspannung des Schaltgeräts die Ausgangsstufe nicht mehr kontrolliert abgeschaltet werden kann. Deshalb werden in solchen Schaltgeräten Speicherkondensatoren im Eingangskreis der Geräteversorgung implementiert, die bei Ausfall der Versorgungsspannung die notwendige Energie für ein sequentielles Abschalten der elektromechanischen Schalter und der Hybridschalter zur Verfügung stellen. In der Regel ist dieser Speicherkondensator so dimensioniert, dass bei Ausfall der Versorgungsspannung ein einmaliges sequentielles Abschalten der elektromechanischen Schalter und Hybridschalter möglich ist.
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Ein solches Schaltgerät ist beispielsweise aus der
EP 2 898 521 A1 und aus der
WO 2014/075742 A1 bekannt und dient zum Steuern der Energiezufuhr eines nachgeschalteten Elektromotors. Das bekannte Schaltgerät weist eine Steuereinheit, einen Versorgungsanschluss, ein Netzteil und eine mit einem Versorgungsnetz verbundene Strombahn auf, die einen ersten elektromechanischen Schalter und eine in Reihe zum ersten Schalter geschaltete Parallelschaltung eines zweiten elektromechanischen Schalters mit einem Halbleiterschalter aufweist. Die Steuereinheit liefert die Schaltsignale für die Schalter, wobei die Steuereinheit über das Netzteil die Energie für die Schaltsignale bezieht. Ferner weist das Schaltgerät einen Energiespeicher mit einem mit der Steuereinheit verbundene Messvorrichtung auf, wobei die Steuereinheit mittels der Messvorrichtung die über den Versorgungsanschluss erfolgende Energieversorgung des Schaltgeräts überwachen kann. Die Steuereinheit ist ferner derart ausgebildet, dass sie, wenn die mittels der Messvorrichtung überwachte Energieversorgung in einen kritischen Bereich fällt, mittels der Energie des Energiespeichers die Halbleiterschalter und elektromechanische Schalter und den Halbleiterschalter entsprechend ansteuern kann, um ein kontaktschonendes Abschalten eines elektrischen Verbrauchers vom Versorgungsnetz zu ermöglichen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schaltgerät sowie ein Sicherheitsschaltsystem zum sicheren Abschalten eines elektrischen Verbrauchers von einem Energieversorgungsnetz bereitzustellen, welche gegenüber den bekannten Schaltgeräten kostengünstiger hergestellt und energiesparender betrieben werden können.
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Ein Kerngedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, auf eine teure und aufwendige Messvorrichtung, deren Messergebnis von einer Steuereinheit kontinuierlich ausgewertet werden muss, zu verzichten, so dass insbesondere eine energiesparende Lösung realisiert werden kann.
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Das oben genannte technische Problem wird zum einen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Demgemäß ist ein Schaltgerät zum sicheren Abschalten eines elektrischen Verbrauchers von einem Energieversorgungsnetz vorgesehen, welches folgende Merkmale aufweist: eine erste Anschlusseinrichtung, an welche ein Energieversorgungsnetz zur Bereitstellung einer Versorgungspannung für einen elektrischen Verbraucher anschließbar ist,
eine zweiten Anschlusseinrichtung, an welche ein elektrischer Verbraucher anschließbar ist,
eine dritte Anschlusseinrichtung, an die eine Energieversorgungsquelle zum Bereitstellen einer Versorgungsspannung für das Schaltgerät anschließbar ist, wenigstens einen Strompfad, der an der ersten und zweiten Anschlusseinrichtung angeschlossen ist, wobei der wenigstens eine Strompfad einen ersten elektromechanischen Schalter und eine in Reihe zum ersten elektromechanischen Schalter geschaltete Parallelschaltung eines zweiten elektromechanischen Schalters mit einem Halbleiterschalter aufweist,
ein Netzteil, welches elektrisch mit der dritten Anschlusseinrichtung verbunden ist, einen Energiespeicher, welcher elektrisch an der dritten Anschlusseinrichtung derart angeschlossen ist, dass der Energiespeicher mittels einer an die dritte Anschlusseinrichtung anlegbaren Versorgungsspannung aufladbar ist,
eine Steuereinheit, die mit dem Netzteil elektrisch verbunden ist, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, jeweils ein Schaltsignal für den ersten elektromechanischen Schalter, den zweiten elektromechanischen Schalter und den Halbleiterschalter auszugeben, wobei die Steuereinheit die Energie zur Erzeugung der Schaltsignale über das Netzteil bezieht,
eine Detektor- und Meldeeinrichtung, die dazu ausgebildet ist, das Entladen des Energiespeichers zu detektieren und ein binäres Meldesignal der Steuereinheit zuzuführen, welches der Steuereinheit das Entladen des Energiespeichers signalisiert, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, unter Ansprechen auf das Meldesignal mittels der im Energiespeicher gespeicherten Energie zuerst den Halbleiterschalter elektrisch leitend zu schalten, anschließend den zweiten elektromechanischen Schalter zu öffnen, danach
den Halbleiterschalter elektrisch nicht leitend zu schalten und anschließend den ersten elektromechanischen Schalter zu öffnen.
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Ein derartiges Schaltgerät kann energiesparender als das in der
EP 2 898 521 A1 beschriebene Schaltgerät betrieben werden:
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Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass die Steuereinheit von der Detektor-Meldeeinrichtung ein binäres Meldesignal erhält, welches anzeigt, dass der Energiespeicher entladen wird oder eben nicht entladen wird. Ein kontinuierliches Überwachen einer Versorgungsspannung des Schaltgeräts durch die Steuereinheit ist nicht mehr erforderlich.
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Zweckmäßigerweise ist mit dem Energiespeicher eine Spannungsbegrenzungseinrichtung verbunden, die dazu ausgebildet ist, die am elektromechanischen Schalter und eine in Reihe zum ersten elektromechanischen Schalter geschaltete Parallelschaltung eines zweiten elektromechanischen Schalters mit einem Halbleiterschalter aufweist,
ein Netzteil, welches elektrisch mit der dritten Anschlusseinrichtung verbunden ist, einen Energiespeicher, welcher elektrisch an der dritten Anschlusseinrichtung derart angeschlossen ist, dass der Energiespeicher mittels einer an die dritte Anschlusseinrichtung anlegbaren Versorgungsspannung aufladbar ist,
eine Steuereinheit, die mit dem Netzteil elektrisch verbunden ist, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, jeweils ein Schaltsignal für den ersten elektromechanischen Schalter, den zweiten elektromechanischen Schalter und den Halbleiterschalter auszugeben, wobei die Steuereinheit die Energie zur Erzeugung der Schaltsignale über das Netzteil bezieht,
eine Detektor- und Meldeeinrichtung, die dazu ausgebildet ist, das Entladen des Energiespeichers zu detektieren und ein Meldesignal der Steuereinheit zuzuführen, welches der Steuereinheit das Entladen des Energiespeichers signalisiert, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, unter Ansprechen auf das Meldesignal mittels der im Energiespeicher gespeicherten Energie zuerst den Halbleiterschalter elektrisch leitend zu schalten, anschließend den zweiten elektromechanischen Schalter zu öffnen, danach den Halbleiterschalter elektrisch nicht leitend zu schalten und anschließend den ersten elektromechanischen Schalter zu öffnen.
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Ein derartiges Schaltgerät kann energiesparender als das in der
EP 2 898 521 A1 beschriebene Schaltgerät betrieben werden.
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Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass die Steuereinheit von der Detektor-Meldeeinrichtung ein binäres Meldesignal erhält, welches anzeigt, dass der Energiespeicher entladen wird oder eben nicht entladen wird. Ein kontinuierliches Überwachen einer Versorgungsspannung des Schaltgeräts durch die Steuereinheit ist nicht mehr erforderlich.
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Zweckmäßigerweise ist mit dem Energiespeicher eine Spannungsbegrenzungseinrichtung verbunden, die dazu ausgebildet ist, die am Energiespeicher anliegende Spannung auf einen vorbestimmten Spannungswert zu begrenzen, wobei eine Entladung des Energiespeichers erfolgt, wenn eine an der dritten Anschlusseinrichtung anliegende Versorgungsspannung den am Energiespeicher anliegenden vorbestimmten Spannungswert unterschreitet.
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Angemerkt sei an dieser Stelle, dass im normalen Betriebsfall des Schaltgeräts die am Energiespeicher anliegende vorbestimmte Spannung immer kleiner ist als die an der dritten Anschlusseinrichtung angelegte Versorgungsspannung des Schaltgeräts.
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Zweckmäßigerweise weist die erste Anschlusseinrichtung einen Masseanschluss und einen Betriebspotential-Anschluss auf. Ferner weist die Spannungsbegrenzungseinrichtung eine Zener-Diode und einen elektrischen Widerstand auf, wobei die Zener-Diode parallel zum Energiespeicher geschaltet ist. Der Anodenanschluss der Zener-Diode ist mit dem Masseanschluss und der Kathodenanschluss der Zener-Diode ist mit einem Anschluss des elektrischen Widerstands verbunden, während der andere Anschluss des elektrischen Widerstands dem Betriebspotential-Anschluss zugeordnet ist.
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Eine kostengünstige Lösung sieht vor, dass die Detektor- und Meldeeinrichtung ein Koppelelement aufweist, welches mit dem Energiespeicher, einem Eingang der Steuereinheit und einem Eingang des Netzteils verbunden ist, wobei die Detektor- und Meldeeinrichtung ein binäres Meldesignal liefert.,
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Zweckmäßigerweise ist das Koppelelement ein Optokoppler, der einen zwischen den Energiespeicher und den Eingang des Netzteils geschalteten optischen Sender und einen mit dem Eingang der Steuereinheit verbundenen optischen Empfänger aufweist.
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Um das Abschalten eines elektrischen Verbrauchers von dem Energieversorgungsnetz zuverlässiger gestalten zu können, kann das Schaltgerät einen weiteren, mit der ersten und zweiten Anschlusseinrichtung verbundenen Strompfad aufweisen, welcher wiederum einen ersten elektromechanischen Schalter und einen in Reihe zum ersten elektromechanischen Schalter geschaltete Parallelschaltung eines zweiten elektromechanischen Schalters mit einem Halbleiterschalter aufweist. In diesem Fall ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, ein Schaltsignal für den ersten elektromechanischen Schalter, den zweiten elektromechanischen Schalter und den Halbleiterschalter des weiteren Strompfads auszugeben, wobei die Steuereinheit ferner dazu ausgebildet ist unter Ansprechen auf das Meldesignal der Detektor- und Meldeeinrichtung mittels der im Energiespeicher gespeicherten Energie hinsichtlich des weiteren Strompfades zuerst den Halbleiterschalter elektrisch leitend zu schalten, anschließend den zweiten elektromechanischen Schalter zu öffnen, danach den Halbleiterschalter elektrisch nicht gleitend zu schalten und anschließend den ersten elektromechanischen Schalter zu öffnen.
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Das oben genannte technische Problem wird zum anderen mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.
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Demgemäß ist ein Sicherheitsschaltsystem zum sicheren Abschalten eines elektrischen Verbrauchers von einem Energieversorgungsnetz vorgesehen, welches wenigstens ein Schaltgerät, wie oben umschrieben, eine externe Versorgungsquelle, die über eine externe Schalteinrichtung an die dritte Anschlusseinrichtung des Schaltgeräts anschaltbar oder von der dritten Anschlusseinrichtung des Schaltgeräts trennbar ist, aufweist.
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Eine zweckmäßige und flexible Weiterbildung sieht vor, mehrere Schaltgerät, wie zuvor beschrieben, über die externe Schalteinrichtung parallel an die Versorgungsquelle anzuschalten, wobei jedes Schaltgerät eine Entkopplungsdiode aufweist, deren Anodenanschluss mit der dritten Anschlusseinrichtung und deren Kathodenanschluss mit dem Netzteil des jeweiligen Schaltgeräts verbunden ist. Hierdurch wird verhindert, dass der Energiespeicher eines jeden Schaltgeräts in Richtung Versorgungsquelle entladen werden kann.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 ein beispielhaftes Sicherheitsschaltsystem mit einem erfindungsgemäßen Schaltgerät, und
- 2 ein weiteres beispielhaftes Sicherheitsschaltsystem, welches zwei erfindungsgemäße Schaltgeräte aufweist.
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In 1 ist ein beispielhaftes Schaltgerät 20 zum sicheren Abschalten eines elektrischen Verbrauchers 150 von einem Energieversorgungsnetz 140 dargestellt. Das Schaltgerät 20 ist insbesondere als Motorschalter ausgebildet. Bei dem elektrischen Verbraucher 150 kann es sich um einen elektrischen Motor, insbesondere einen Drehstrommotor handeln. Bei dem Energieversorgungsnetz 140 kann es sich beispielsweise um ein dreiphasiges Stromversorgungsnetz handeln.
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Das Schaltgerät 20 ist vorzugsweise in einem Gehäuse 30 untergebracht und weist eine erste Anschlusseinrichtung 200 auf, an welche das Energieversorgungsnetz 140 zum Bereitstellen einer Versorgungsspannung für den elektrischen Verbraucher 150 anschließbar ist. Handelt es sich um dreiphasiges Stromversorgungsnetz, weist die erste Anschlusseinrichtung 200 dementsprechend drei Anschlüsse auf. Weiterhin weist das Schaltgerät 20 eine zweite Anschlusseinrichtung 201 auf, an welche der elektrische Verbraucher 150 anschließbar ist. Handelt es sich um einen Drehstromverbraucher, so weist die zweite Anschlusseinrichtung drei Anschlüsse auf. Zudem weist das Schaltgerät 20 eine dritte Anschlusseinrichtung mit einem Betriebspotential-Anschluss 60 und einem Masse-Anschluss 61 auf, an die eine Energieversorgungsquelle 50 zum Bereitstellen einer Versorgungsspannung UB für das Schaltgerät 20 anschließbar ist.
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Wie in 1 gezeigt, kann die Energieversorgungsquelle 50 über eine Schalteinrichtung 40 an die dritte Anschlusseinrichtung 60, 61 an- oder von dieser getrennt werden. Die Schalteinrichtung 40 kann eine zweikanalige Schalteinrichtung sein, bei der ein Schalter 41 dem Betriebspotential-Anschluss 60 und ein weiterer Schalter 42 dem Masseanschluss 40 zugeordnet ist. Die Schalteinrichtung 40 kann beispielsweise über einen Not-Aus-Schalter 45 betätigt werden, um ein sicheres Abschalten des elektrischen Verbrauchers 150 zu ermöglichen. Die Energieversorgungsquelle 50 liefert beispielsweise eine Versorgungsgleichspannung UB von beispielsweise 24 V.
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An der ersten Anschlusseinrichtung 200 und an der zweiten Anschlusseinrichtung 201 ist wenigstens ein Strompfad 160 angeschlossen, der einen ersten elektromechanischen Schalter 170 und eine in Reihe zum ersten elektromechanischen Schalter 170 geschaltete Parallel- oder Hybridschaltung 180 aufweist, welche einen zweiten elektromechanischen Schalter 182 und einen Halbleiterschalter 181 aufweist. Im dargestellten Beispiel ist ein zweiter Strompfad 161 zwischen der ersten Anschlusseinrichtung 200 und der zweiten Anschlusseinrichtung 201 angeordnet, der als durchgehende Leitung realisiert ist. Zusätzlich kann ein dritter Strompfad 162 vorgesehen sein, der ähnlich dem ersten Strompfad einen ersten elektromechanischen Schalter 171 aufweist, der in Reihe mit einer Parallel- oder Hybridschaltung 190 geschaltet ist, welche einen zweiten elektromechanischen Schalter 192 und einen Halbleiterschalter 191 aufweist.
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Ferner weist das Schaltgerät 20 ein Netzteil 120 auf, welches elektrisch mit der dritten Anschlusseinrichtung verbunden und im Gehäuse 30 untergebracht ist. Zwischen dem Betriebspotential-Anschluss 60 der dritten Anschlusseinrichtung und einem Eingang des Netzteils 120 kann eine Entkopplungsdiode 70 geschaltet sein, deren Anodenanschluss mit dem Betriebspotential-Anschluss 60 verbunden ist, während der Anodenanschluss mit dem Eingang des Netzteils 120 verbunden ist. Bei dem Netzteil 120 kann es sich um ein Schaltnetzteil handeln, welches dazu ausgebildet ist, die an der dritten Anschlusseinrichtung 60, 61 anliegende Versorgungsspannung UB auf eine geräteinterne Gleichspannung von beispielsweise 5 V umzuwandeln. Das Netzteil 120 ist elektrisch mit einer Steuereinheit 130 verbunden, die als Mikrocontroller ausgebildet sein kann.
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Die Steuereinheit 130 ist dazu ausgebildet ist, jeweils ein Schaltsignal für den ersten elektromechanischen Schalter 170, den zweiten elektromechanischen Schalter 182 und den Halbleiterschalter 181 auszugeben. Ist auch der dritte Strompfad 162 vorhanden, so ist die Steuereinheit 130 ferner dazu ausgebildet, jeweils ein Schaltsignal für den ersten elektromechanischen Schalter 171, den zweiten elektromechanischen Schalter 192 und den Halbleiterschalter 191 auszugeben. Die Energie zur Erzeugung der Schaltsignale bezieht die Steuereinheit 130 über das Netzteil 120. Wie in 1 schematisch darstellt ist der Ausgang des Netzteils 120 über die Steuereinheit 130 mit dem Masseanschluss 61 der dritten Anschlusseinrichtung verbunden.
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Um insbesondere bei Ausfall oder Abschalten der an der dritten Anschlusseinrichtung 60, 61 anliegenden Versorgungsspannung UB Schaltsignale für die elektromechanischen Schalter und die Halbleiterschalter liefern zu können, ist ein Energiespeicher 80 geräteintern vorgesehen, welcher an der dritten Anschlusseinrichtung 60, 61 derart angeschlossen ist, dass der Energiespeicher 80 mittels der an der dritten Anschlusseinrichtung 60, 61 anlegbaren Versorgungsspannung UB aufladbar ist. Auf diese wird sichergestellt, dass geräteintern auch bei Ausfall oder Abschalten der Versorgungsspannung UB noch ausreichend Energie zum Betreiben der Steuereinheit 130 über das Netzteil 120 zur Verfügung steht. Der Energiespeicher 80 ist vorzugsweise als Kondensator ausgebildet, der insbesondere derart dimensioniert ist, dass, wie später noch erläutert wird, die elektromechanischen Schalter 170, 171, 182, 192 und die Halbleiterschalter 181 und 191 sequentiell in definierter Weise abgeschaltet werden können, um ein kontaktschonendes, das heißt lichtbogenfreies Abschalten des elektrischen Verbrauchers 150 vom Energieversorgungsnetz 140 zu ermöglichen.
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Das Schaltgerät 20 weist ferner eine Detektor- und Meldeeinrichtung 90 auf, die dazu ausgebildet ist, dass Entladen des Energiespeichers 80 zu detektieren und ein Meldesignal der Steuereinheit 130 zuzuführen, welches der Steuereinheit 130 das Entladen des Energiespeichers 80 signalisiert. Um ein sicheres und lichtbogenfreies Abschalten des elektrischen Verbrauchers 150 zu ermöglichen, ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, unter Ansprechen auf das Meldesignal mittels der im Energiespeicher 80 gespeicherten Energie zuerst die Halbleiterschalter 181 und 191 in den Strompfaden 160 und 162 elektrisch leitend zu schalten, anschließend den jeweiligen zweiten elektromechanischen Schalter 182 beziehungsweise 192 zu öffnen, danach die Halbleiterschalter 181 und 191 elektrisch nicht leitend zu schalten und anschließend den jeweiligen ersten elektromechanischen Schalter 170 beziehungsweise 171 zu öffnen.
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In Reihe mit dem Energiespeicher 80 kann ein Strombegrenzungswiderstand 110 geschaltet sein, der mit einem Anschluss mit dem Kathodenanschluss der Entkopplungsdiode 70 und mit seinem zweiten Anschluss mit dem Energiespeicher 80 verbunden ist. Über die Entkopplungsdiode 70 und den Strombegrenzungswiderstand 110 erfolgt die Aufladung des Energiespeichers 80.
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Zweckmäßigerweise kann eine Spannungsbegrenzungseinrichtung 100 mit dem Energiespeicher 80 verbunden sein, die dazu ausgebildet ist, die am Energiespeicher 80 anliegende Spannung auf einen vorbestimmten Spannungswert zu begrenzen. Eine Entladung des Energiespeichers 80 erfolgt dann, wenn die an der dritten Anschlusseinrichtung 60, 61 anliegende Versorgungsspannung UB einen Spannungswert hat, der den am Energiespeicher 80 anliegenden vorbestimmten Spannungswert unterschreitet.
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Vorzugsweise ist die Spannungsbegrenzungseinrichtung eine Zener-Diode 100, die parallel zum Energiespeicher 80 angeschlossen ist, wobei der Anodenanschluss der Zener-Diode 100 mit dem Massepotential 61 und der Kathodenanschluss der Zener-Diode 100 mit dem gemeinsamen Anschlusspunkt des Energiespeichers 80 und des Strombegrenzungswiderstandes 110 verbunden ist. Die Zener-Diode 100 begrenzt die Spannung am Energiespeicher 80 auf einen vorbestimmten Wert, beispielsweise auf 19V. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass auch bei Spannungsschwankungen der an der dritten Anschlusseinrichtung 60, 61 anliegenden Versorgungsspannung UG zwischen der Energiespeicher 80 noch nicht entladen wird. Eine Entladung des Energiespeichers 80 erfolgt in diesem Fall erst dann, wenn die Versorgungsspannung UB an der dritten Anschlusseinrichtung den vorbestimmten Spannungswert von beispielsweise 19V unterschreitet. Das geschieht insbesondere bei einem Ausfall oder Abschaltung der Versorgungsspannung UB.
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Die Detektor- und Meldeeinrichtung 90 kann als Koppelelement ausgebildet sein, welches mit dem Energiespeicher 80, dem Eingang des Netzteils 120 und einem Eingang 131 der Steuereinheit 130 verbunden ist. Als Ausgangssignal liefert die Detektor- und Meldeeinrichtung 90 vorzugsweise ein binäres Meldesignal, welches signalisiert, dass der Energiespeicher 80 entweder entladen oder nicht entladen wird. Das Koppelelement 90 kann ein induktives oder auch kapazitives Koppelelement sein. Im vorliegenden Beispiel handelt es sich bei dem Koppelelement 90 um einen Optokoppler, der einen zwischen den Energiespeicher 80 und den Eingang des Netzteils 120 geschalteten optischen Sender 91 aufweist, der beispielsweise als Laser- oder Leuchtdiode ausgebildet sein kann. Der Anodenanschluss des optischen Senders 91 ist mit einem Anschluss des Energiespeichers 80 verbunden, während der Kathodenanschluss mit dem Eingang des Netzteils 120 verbunden und somit dem Betriebspotential-Anschluss 60 zugeordnet ist. Der Optokoppler 90 weist ferner einen optischen Empfänger 92 auf, der mit dem Eingang 131 der Steuereinheit 130 verbunden ist. Der optische Empfänger 92 ist insbesondere als Fototransistor ausgebildet, dessen Emitter- und Kollektoranschluss mit dem Eingang 131 der Steuereinrichtung 130 verbunden ist. Bereits an dieser Stelle sei erwähnt, dass das Schaltgerät 20, die Energieversorgungsquelle 50, die Schaltereinrichtung 40 und gegebenenfalls auch der Not-Aus-Taster 45 als Bestandteile eines Sicherheitsschaltsystems 10 betrachtet werden können. Gegebenenfalls kann auch das Energieversorgungsnetz 140 und der Motor 150 noch dazu gezählt werden.
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Die Funktionsweise des in 1 gezeigten Schaltgeräts 20 wird nunmehr näher erläutert.
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Zunächst sei angenommen, dass die Schalter 41 und 42 bis zu einem Zeitpunkt t1 geschlossen sind und somit das Schaltgerät 20 ordnungsgemäß mit einer Versorgungsspannung UB versorgt wird. Demzufolge sorgt die Steuereinheit 130 dafür, dass die elektromechanischen Schalter 170, 171, 182 und 192 elektrisch leitend geschaltet sind, während die Halbleiterschalter 181 und 191 elektrisch nichtleitend sind. In diesem Zustand ist der Motor 150 an das Energieversorgungsnetz 140 angeschaltet. Wie bereits zuvor erläutert, wird im normalen Betrieb der Energiespeicher 80 über die Entkopplungsdiode 70 und den Strombegrenzungswiderstand R1 in Verbindung mit der Zener-Diode 100 soweit aufgeladen, dass an dem Energiespeicher 80 eine vorbestimmte Spannung, beispielsweise von 19 V anliegt. Da die Versorgungsspannung UB an der dritten Anschlusseinrichtung 60, 61 im ordnungsgemäßen Betrieb größer als die am aufgeladenen Energiespeicher 80 anliegende vorbestimmte Spannung von beispielsweise 19V ist, sperrt der optische Sender 91, so dass der Energiespeicher 80 nicht entladen wird. Demzufolge ist auch der optische Empfänger 92 nichtleitend. Dieser Zustand entspricht einer logischen Null, welche der Steuereinheit 130 signalisiert, dass der Energiespeicher nicht entladen wird.
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Nunmehr sei angenommen, dass zum Zeitpunkt tl der Not-Aus-Schalter 45 betätigt wird und die Schalter 41 und 42 geöffnet werden. Als Reaktion hierauf wird die Versorgungsspannung UB von den Anschlüssen 60 und 61 des Schaltgerät getrennt, der zum Beispiel als Leuchtdiode ausgebildete optische Sender 91 leitend und der Energiespeicher 80 entladen. Denn das Potential an der Kathode der Leuchtdiode fällt nunmehr schlagartig unter das Potential am Anodenanschluss der Leuchtdiode. Ab diesem Moment speist der Energiespeicher 80 die Leuchtdiode 91, das Netzteil 120 und hierüber die Steuereinheit 130. Das von der Leuchtdiode 91 ausgestrahlte Licht aktiviert den optischen Empfänger 92, der nunmehr leitend wird. Dieser Zustand wird als logische 1 der Steuereinheit gemeldet. Unter Ansprechen auf die vom optischen Empfänger 92 der Detektor- und Meldeeinrichtung 90 erzeugte logische 1 weiß die Steuereinheit 130, dass der Energiespeicher 80 nunmehr entladen wird. Diesen Zustand interpretiert die Steuereinheit 130 dahingehend, dass der Motor 150 abgeschaltet werden muss. Demzufolge veranlasst die Steuereinheit 130, dass mittels der vom Energiespeicher 80 gelieferten Energie zunächst die Halbleiterschalter 181 und 191 elektrisch leitend geschaltet, anschließend die elektromechanischen Schalter 182 und 192 geöffnet, danach die Halbleiterschalter 181 und 191 elektrisch nichtleitend geschaltet und anschließend die elektromechanischen Schalter 170 und 171 geöffnet werden. Auf diese Weise kann der Motor 150 auch bei Ausfall der Versorgungsspannung UB kontaktschonend und sicher vom Energieversorgungsnetz 140 abgeschaltet werden.
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2 zeigt ein weiteres beispielhaftes Sicherheitsschaltsystem 220, welches neben der Energieversorgungsquelle 50, den Sicherheitsschalter 40 und dem Not-Aus-Schalter 45 beispielsweise mehrere Schaltgeräte, beispielsweise das Schaltgerät 20 und ein weiteres Schaltgerät 20' aufweisen kann. Das weitre Schaltgerät 20' kann vorzugsweise im Wesentlichen identisch zum Schaltgerät 20 aufgebaut und mit dem Energieversorgungsnetz 140 und einem elektrischen Verbraucher verbunden sein. Die Schaltgeräte 20 und 20' sind über die Schalteinrichtung 40 parallel an die Energieversorgungsquelle 50 angeschlossen.
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Um zu verhindern, dass in diesem Fall der Energiespeicher 80, der in den Schaltgeräten vorhanden ist, sich in unerwünschter Weise in eine parallele Last, sprich in das jeweils andere Schaltgerät entladen kann, weist jedes Schaltgerät 20 und 20' die in 1 und in 2 dargestellte Entkopplungsdiode 70 bzw. 70' auf. Die Entkopplungsdiode 70 bzw. 70' ist, wie in 1 und 2 dargestellt, zweckmäßigerweise unmittelbar mit dem Betriebspotential-Anschluss 60 bzw. 60' der dritten Anschlusseinrichtung des jeweiligen Schaltgeräts verbunden.
