DE10232375A1 - Mehrpoliger Schalter, Typ "Schaltschütz" - Google Patents

Abstract

Die gegenwärtige Erfindung bezieht sich auf einen mehrpoligen Schalter des Typs "Schaltschütz", der aus einem Gehäuse (1) besteht, in dem Trennpole (11) untergebracht sind, die von einem Steuermagneten (16) und einem Steuermechanismus mit Triggerschaltung (18, 14) aktiviert werden. Außerdem umfasst das Schaltschütz ein Schutzmodul (2), das mit Geräten (21) zum Messen der Polströme ausgestattet ist sowie mit Geräten (22) zum Steuern des Elektromagneten (16) und des Steuermechanismus mit Triggerschaltung (14), sobald ein Fehlerstrom auftritt. Dieses Schaltschütz ist dadurch gekennzeichnet, dass es ein Steuermodul und/oder Kommunikationsmodul (3) umfasst, das beweglich auf dem Gehäuse montiert wird, unterhalb des Schutzmoduls (2). Es kommuniziert mit Hilfe von Steckverbindern (23, 33) mit dem Verarbeitungskreis (22) des genannten Schutzmoduls (2).

Description

• Die gegenwärtige Erfindung bezieht sich auf einen mehrpoligen Schalter des Typs Schaltschütz, der aus einem Gehäuse besteht, in dem Trennpole untergebracht sind, die von einem Steuermagneten und einem Steuermechanismus mit Triggerschaltung aktiviert werden. Außerdem umfasst das Schaltschütz ein Schutzmodul, das mit Geräten zum Messen der Polströme ausgestattet ist sowie mit Geräten, die auf den Elektromagneten und den Steuermechanismus mit Triggerschaltung einwirken, sobald ein Fehlerstrom auftritt.
• Ein Schaltschütz kontrolliert mit Hilfe von Trennpolen, die von einem Elektromagneten aktiviert werden, den Stromdurchgang in den Stromleitungen (Funktion "Schütz") und garantiert einen Schutz (Funktion "Schalter"), sobald eine elektrische Störung in mindestens einer der Leitungen auftritt (zum Beispiel bei einem Kurzschluss). Bei Auftreten einer elektrischen Störung wirkt eine Schutzvorrichtung mit elektromagnetischem Auslöser auf die Pole. Diese Vorrichtung kann durch ein manuell gesteuertes Stellglied, das außerdem das Öffnen und Schließen der Kontakte gewährleistet, rückgestellt werden.
• Das Ziel der gegenwärtigen Erfindung ist, ein Gerät zur Verfügung zu stellen, bei dem die Schutzvorrichtung mit einem beweglichen Modul zusammenarbeitet, das eine Schnittstelle und Verbindung zu anderen Geräten herstellen kann.
• Gemäß der Erfindung umfasst das Gerät ein Steuermodul und/oder Kommunikationsmodul, das beweglich auf dem Gehäuse montiert wird, unterhalb des Schutzmoduls und über Steckverbinder mit der Verarbeitungseinheit dieses Schutzmoduls kommuniziert.
• Gemäß einem Merkmal, ist das Steuermodul und/oder das Kommunikationsmodul hinten mit Zustandsschaltern versehen, die mechanisch von diesem Steuermechanismus und/oder dem Steuermagneten der Pole aktiviert werden und zwar so, dass Zustandsinformationen der Pole und/oder des Auslösemechanismus geliefert werden.
• Im Folgenden wird nun, unter Bezugnahme der Ausführungsformen, die als Beispiele aufgeführt werden und in den beigefügten Figuren dargestellt werden, die Erfindung ausführlicher beschrieben. In den beigefügten Figuren wird Folgendes dargestellt:
• Fig. 1 ist die Seitenansicht eines Schaltplans für ein Schaltschütz gemäß der Erfindung.
• Fig. 2 ist eine perspektivische Zeichnung des Schaltschützes bei dem das Steuer- oder Kommunikationsmodul entfernt wurde.
• Fig. 3 ist eine perspektivische Zeichnung des Schaltschützes, bei dem das Steuer- oder Kommunikationsmodul eingebaut ist.
• Fig. 4 ist eine perspektivische Zeichnung eines Steuer- und Kommunikationsmoduls.
• Fig. 5 ist ein Blockschaltplan des Moduls, in dem die Kommunikationsfunktion und die Funktion des damit verbundenen Schutzmoduls dargestellt wird.
• Fig. 6 ist ein Blockschaltbild des Moduls, in dem eine Vorwarnung oder eine Funktion zur Fehlerverwaltung dargestellt wird.
• Fig. 7 ist ein Blockschaltbild des Moduls, in dem die Funktion von verzögerten Hilfskontakten dargestellt wird.
• Fig. 8 ist ein Blockschaltbild des Moduls, in dem eine Anzeigefunktion der Belastung des Motors dargestellt wird.
• Das Schaltschütz, das, wie in Fig. 1 dargestellt, mit CD gekennzeichnet ist, umfasst ein Gehäuse, in dem Kammern und Trennpole untergebracht sind sowie ein Teil der Steuerung im Schützmodus.
• Das Gehäuse 1 hat in jeder Stromlinie 15 einen Pol 11 mit trennbaren Kontakten 12, der vorzugsweise eine doppelte Unterbrechung aufweist (in der Variante mit einfacher Unterbrechung). Ein einziger Pol ist in Fig. 1 dargestellt, wobei das Gerät jedoch mit mehreren Polen versehen ist.
• Der obere Abschnitt jeder Stromlinie 15 ist für einen Anschluss an eine Einspeisung bestimmt und der untere Abschnitt für den Anschluss an eine Last. Die Leistungsklemmenleisten 13a und 13b sind für die Anschlüsse an Stromlinien im oberen und unteren Abschnitt des Gehäuses 1 angeordnet (gemäß den eingezeichneten Pfeilen).
• Die beweglichen Kontakte 12 der Pole 11 werden, in Abhängigkeit der Einspeisung eines Elektromagneten 16, von dem Steuerteil im Schützmodus aktiviert.
• Eine mechanische Baugruppe 14 wirkt auf die Kontakte 12 ein, um auf diese Weise das Öffnen und Schließen zu bewirken. Diese Baugruppe 14 ist in dem Gehäuse 1 untergebracht und umfasst einen Mechanismus 141, auf den der Elektromagnet 16 einwirkt sowie einen Mechanismus 142 mit dem ein handbetätigter Knopf 17 und ein Auslöser 18 zusammenarbeiten. Letzterer arbeitet wiederum mit dem Mechanismus 141 zusammen. Die Mechanismen 141 und 142 haben einige Teile gemeinsam.
• Die beweglichen Kotakte der Pole 11 können von dem handbetätigten Knopf 17 gesteuert werden, der sich auf der vorderen Seite des Gerätes befindet. Er ermöglicht ein manuelles Öffnen der Pole und ein Rückstellen des Gerätes nach einer Triggerung.
• Der Mechanismus 142 führt ein mobiles Teil 61 mit sich, das vorzugsweise aus einer Stange besteht und für die Aktivierung der ersten Hilfskontakte bestimmt ist. Die Stange 61 ist verschiebbar, um drei Positionen einzunehmen: Eine Einschaltstellung (on), eine Ausschaltstellung (off) und eine Triggerstellung (trip), in Abhängigkeit des Zustands des Mechanismus 14. Auf diese Weise soll entsprechend der Betriebszustand ("bereit") des Gerätes, sein "Ruhezustand" und sein "ausgelöster Zustand" dargestellt werden. Auf der Stange befinden sich Schalter, wie zum Beispiel 61A, deren Position den Zustand (Betrieb-Ruhestellung-Ausgelöst) des Steuermechanismus 14 darstellt.
• Der Elektromagnet 16 führt ein bewegliches Teil 62 mit, das vorzugsweise aus einer Stange besteht und für die Aktivierung von zweiten Hilfskontakten bestimmt ist. Die Stange 62 ist aus einer Arbeitsposition in eine Ruheposition und umgekehrt verschiebbar, je nach der Schaltung des Elektromagneten 16. Auf der Stange befinden sich Schalter, wie zum Beispiel 62A, die eine Steuerung der Kontakte ermöglichen.
• Diese Stangen 61 und 62 werden in dem Gehäuse 1 so geführt, dass sie sich ihrer Länge entsprechend hin- und herbewegen (parallel zu den Stromlinien, wie in Fig. 1 dargestellt).
• Der Steuerteil ist mit einem elektronischen Schutz- und Steuermodul 2 verbunden, das in einer Vorzugsausführungsform beweglich in das Gehäuse 1 eingesetzt wurde, in dem wiederum der Steuerteil untergebracht ist. Dieses Schutz- und Steuermodul 2 ist unterhalb des Abschnitts angeordnet, in dem der Elektromagnet, die Triggerschaltung und die mechanische Baugruppe untergebracht sind.
• Das Schutz- und Steuermodul 2 hat eine L-Form, bei der ein Schenkel Stromsensoren 21 aufnimmt und der andere eine Elektronik. Dieses Modul ist auf der Seite, die der sichtbaren Seite entgegengesetzt ist, mit Steckverbindern 26 versehen, die mit Steckverbindern 19 zusammenarbeiten, um eine Kommunikation zwischen der elektronischen Schaltung 22 des Schutzmoduls mit dem Elektromagneten 16 und dem Triggermechanismus 18 ermöglicht. Das Schutzmodul 2 hat eine Schutzfunktion und überträgt ein Fehlersignal an die Triggerschaltung 18, wenn ein Fehlerstrom (Kurzschluss) von diesem Sensor erfasst wird. Die Triggerschaltung 18 steuert dann das Öffnen der Kontakte 12.
• Das Schutz- und Steuermodul 2 nimmt Stromsensoren 21 auf, die den Strom erfassen können, der durch einen Pol fließt. Jeder der Sensoren 21 wird mit Hilfe von Steckverbindern 25 an Abschnitte der Stromlinie 15B und 15C angeschlossen, die sich im unteren Teil des Pols 11 befinden. Die Stromlinie wird oberhalb des Pols durch einen Abschnitt 15A vervollständigt. Jeder Sensor 21 des Moduls 2 ist an seinen Ausgängen an einen elektronischen Schutzkreis 22 angeschlossen, der wiederum mit Hilfe der Steckverbinder 26B-19B an die Spule des Elektromagneten 16 und mit Hilfe der Steckverbinder 26A-19A an den elektromagnetischen Schalter 18 angeschlossen ist.
• Der elektronische Schutzkreis 22 wird außerdem über die Einspeiseklemmen A1 und A2 mit einer Versorgungsspannung gespeist. Die Einspeiseklemmen sind sichtbar auf der Vorderseite und unterhalb des Gehäuses angeordnet. Diese Klemmen sind mit Leitern verbunden, die in dem Gehäuse untergebracht sind und mit Hilfe von Steckverbindern 24 über Pins des elektronischen Stromkreises 22 an Leiter des Schutzmoduls 2 angeschlossen sind. Diese Versorgungsspannung, mit der die Klemmen A1 und A2 gespeist werden, dient zur Versorgung des Schutzmoduls, der Triggerschaltung und der Spule. Die Stromversorgungsstecker 24 sind in der Nähe von Leistungssteckern 25 angeordnet, die den Anschluss der Stromsensoren 21 an die Leistungsleitungen 15 ermöglichen.
• Das Gerät hat unterhalb des Schutzmoduls 2 einen Steckplatz für die Aufnahme eines beweglichen Steuer- oder Kommunikationsmoduls 3, in Form einer Kassette. Einige der Module 3 haben auf der Rückseite Kontakte oder mechanische oder elektronische Schalter 31a und 31b, die von den Schaltern 61A und 62A aktiviert werden.
• Das Schutzmodul 2 trägt auf der an Modul 3 angrenzenden Seite einen Steckverbinder 23, der mehrere Steckstellen hat. Die Funktion dieser Steckstellen werden wir weiter unten erläutern. Dieser Steckverbinder passt mit einem Steckverbinder 33 des Moduls 3 zusammen, wenn letzteres unterhalb des Schutzmoduls 2 platziert wurde.
• Der Steckverbinder 23-33 ermöglicht einen Informationsaustausch zwischen dem Modul 3 und dem Schutzkreis 22 des Schutzmoduls 2. Dieser Steckverbinder 23-33 hat sechs Steckstellen, die an die Pins Vc1, Vc2, Dsq, Rst, Set und Gnd der elektronischen Schaltung 22 angeschlossen sind.
• Der Ausgangspin Vc1 der Schaltung 22, an die ein C-Glied geschaltet ist, liefert eine positive Spannung an die Spule des Steuermagneten 16.
• Der Ausgangspin Vc2 der Schaltung 22, an die ein C-Glied geschaltet ist, liefert eine positive Spannung, die für die Aktivierung der Triggerschaltung 18 genutzt wird.
• Der Pin Dsq der Schaltung 22 liefert eine Spannung, die ein Sofortbild des Verhältnisses Im/Ir ist. Dabei ist Im der Strom, der in den Leistungsleitungen 15 fließt und Ir ist der Nennstrom für den Einsatz des Gerätes. Letzter wird angezeigt und kann auf der Vorderseite des Schutzmoduls 2 vom Kunden eingestellt werden.
• Der Ausgangspin Rst der Schaltung 22 ermöglicht ein sogenanntes Wiedereinschalten.
• Der Ausgangspin Set der Schaltung 22 liefert mehrere Signale, die von dem Schutzkreis 22 übertragen werden. Diese Signale geben Störungen, wie zum Beispiel Voralarm, magnetische Fehler, thermische Fehler, interne Fehler usw. an.
• Der Pin Gnd der Schaltung 22 ist die Masse, d. h. ein gemeinsamer Bezugspunkt des Schutzmoduls 2 und des Kommunikationsmoduls 3.
• Das Kommunikationsmodul 3, dessen elektronisches Schaltbild in Fig. 5 dargestellt wird, erhält von dem Schutzmodul 2 die verschiedenen Signale Vc1, Vc2, Dsq, Rst, Set und Gnd. Diese Signale werden über eine Schnittstelle an einen Verarbeitungskreis 34 übertragen, der außerdem die Zustandsinformationen der Kontakte 31a und 31b erhält und über einen externen Steckverbinder 39A gespeist wird. Dieser Verarbeitungskreis 34 tauscht über den Steckverbinder 39B Informationen für den Kommunikationsbus (Feldbus) aus und steuert über einen Eingangs-/Ausgangsstromkreis 38E die Klemmen A1, A'1 und A2 des Steckverbinders 39C. Die Klemmen A1 und A2 werden über eine vorkonfektionierte Baugruppe direkt an die Klemmen A1 und A2 der Basiseinheit oder eines angeschlossenen Umkehrmoduls angeschlossen.
• Das Modul 3, dessen elektronisches Schaltbild in Fig. 6 dargestellt wird, hat eine Voralarm-Funktion oder eine Funktion zur Fehlerverwaltung. Es empfängt die Signale Vc1, Rst, Set und Gnd, die über eine Schnittstelle an einen Verarbeitungskreis 34 übertragen werden, der von Vc1 und Gnd und einem Speisestromkreis 36 gespeist wird. Dieser Verarbeitungsstromkreis 34steuert über einen Steuerkreis 35 und ein Relais 37 einen Relaisausgang 39C, der sich auf der Vorderseite des Moduls befindet. Der Relaisausgang zeigt das Überschreiten eines vorgegebenen thermischen Zustands oder eine Störung (Kurzschluss, thermische Störung, . . .) an.
• Das Modul 3 mit verzögerten Hilfskontakten zur Signalgebung, dessen elektronisches Schaltbild in Fig. 7 dargestellt ist, erhält die Signale Vc1 und Gnd, die über eine Schnittstelle an einen Verarbeitungskreis 34 übertragen werden, der von Vc1 und Gnd und einem Speisestromkreis 36 gespeist wird. Dieser Verarbeitungskreis 34 empfängt außerdem die Zustandsinformationen des Kontaktes 31b, der von einem Schalter aktiviert wird, der den Zustand der Pole darstellt. Dieser Verarbeitungskreis 34 steuert über einen Steuerkreis 35 und ein Relais 37 einen Relaisausgang 39D. Der Relaisausgang 39D stellt den Zustand für das Öffnen und Schließen des Elektromagneten und folglich der Pole mit einer Verzögerung dar.
• Das Modul 3 mit Darstellung der Belastung des Motors, dessen elektronisches Schaltbild in Fig. 8 dargestellt ist, empfängt die Signale Vc1, Dsq und Gnd, die über eine Schnittstelle an einen Verarbeitungskreis 34 übertragen werden, der von Vc1 und Gnd sowie einem Speisestromkreis 36 gespeist wird. Der Verarbeitungsstromkreis 34 liefert über einen Stromkreis 38A, einen Filter 38B und einen Stromkreis mit analogen Ausgängen 38C, analoge Informationen, die zum Beispiel zur Steuerung eines Anzeigegerätes genutzt werden oder, um Informationen zur Belastung des Motors eines Automaten zu geben, an einen Ausgang 39F. Ein Steckverbinder 39 E kann für eine Hilfsspeisung vorgesehen werden.
• Unterhalb des Moduls 3 ist ein Platz vorgesehen, der ein Modul 4 aufnehmen kann sowie ein zweiter Platz, der ein Modul 5 aufnehmen kann. Die Höhe des Moduls 3 kann so groß sein, dass das Modul den Modulplatz, der für Fehlfunktionen vorgesehen ist und sich unterhalb des Moduls befindet, verdeckt wird.
• Es versteht sich von selbst, dass auch anderen Varianten und Verbesserungen von Details möglich sind und dass sogar der Einsatz ähnlicher Mittel in Betracht gezogen werden kann, ohne dass dadurch die eigentliche Idee der Erfindung verletzt wird.

Claims (11)

1. Mehrpoliger Schalter des Typs Schaltschütz, der aus einem Gehäuse (1) besteht, in dem Trennpole (11) untergebracht sind, die von einem Steuermagneten (16) und einem Steuermechanismus mit Triggerschaltung (18, 14) aktiviert werden. Außerdem umfasst das Schaltschütz ein Schutzmodul (2), das mit Geräten (21) zum Messen der Polströme ausgestattet ist sowie mit Geräten (22), zum Steuern des Elektromagneten (16) und des Steuermechanismus mit Triggerschaltung (14) sobald ein Fehlerstrom auftritt. Dieses Schütz ist dadurch gekennzeichnet, das es ein Steuermodul und/oder Kommunikationsmodul (3) umfasst, das beweglich auf dem Gehäuse montiert wird, unterhalb des Schutzmoduls (2). Es kommuniziert mit Hilfe von Steckverbindern (23, 33) mit dem Verarbeitungskreis (22) des genannten Schutzmoduls (2).

2. Gerät gemäß dem Patentanspruch 1, das durch die Tatsache gekennzeichnet ist, dass das Steuermodul und/oder Kommunikationsmodul. (3) hinten Zustandsschalter (31a, 31b) hat, die mechanisch von diesem Steuermechanismus und/oder dem Steuermagneten der Pole aktiviert werden und zwar so, dass Zustandsinformationen der Pole und/oder des Triggermechanismus geliefert werden.

3. Gerät gemäß dem Patentanspruch 1 oder 2, das durch die Tatsache gekennzeichnet ist, dass das Schutzmodul (2) eine L-Form hat, deren einer Schenkel Stromsensoren (21) aufnimmt und der andere Schenkel eine elektronische Schaltung (22). Auf der Seite des Schutzmoduls, gegenüber der sichtbaren Seite, befinden sich Steckverbinder (26), die eine Kommunikation dieser elektronischen Schaltung (22) mit dem Elektromagneten (16) und dem Triggermechanismus (18) ermöglichen.

4. Gerät gemäß einem der gegenwärtigen Patentansprüche, der beliebig gewählt werden kann. Es ist durch die Tatsache gekennzeichnet, dass es Kontroll-Einspeiseklemmen (A1, A2) umfasst, die durch Leitungen verlängert werden, die in dem Gehäuse untergebracht sind. Diese Leitungen werden mit Hilfe von Versorgungssteckern (24) an die elektronische Schaltung (22) des Schutzmoduls angeschlossen.

5. Gerät gemäß einem der gegenwärtigen Patentansprüche, der beliebig gewählt werden kann. Es ist durch die Tatsache gekennzeichnet, dass die Versorgungsstecker (24) in der Nähe von Leistungssteckern (25) angeordnet sind, die einen Anschluss der Stromsensoren (21) an die Leistungsleitungen (15) ermöglichen.

6. Gerät gemäß einem der gegenwärtigen Patentansprüche, der beliebig gewählt werden kann. Es ist durch die Tatsache gekennzeichnet, dass das Steuermodul und/oder Kommunikationsmodul (3) mit mindestens einem Ausgang (Vc1, Vc2) der elektronischen Schaltung (22) des Schutzmoduls kommuniziert, an den ein C-Glied angeschlossen ist, das eine positive Spannung liefert.

7. Gerät gemäß einem der gegenwärtigen Patentansprüche, der beliebig gewählt werden kann. Es ist durch die Tatsache gekennzeichnet, dass das Steuermodul und/oder Kommunikationsmodul (3) mit mindestens einem Ausgang (Dsq) der elektronischen Schaltung (22) des Schutzmoduls kommuniziert. Dabei wird eine Spannung geliefert, die ein Sofortbild des Verhältnisses Im/Ir, zwischen dem Strom, der in den Leistungsleitungen fließt und dem Nennbetriebsstrom ist.

8. Gerät gemäß einem der vorherigen Patentansprüche, das durch die Tatsache gekennzeichnet ist, dass das Steuermodul und/oder Kommunikationsmodul (3) mit mindestens einem Ausgang (Set) der elektronischen Schaltung (22) des Schutzmoduls kommuniziert und mehrere Signale liefert, die Störungen angeben.

9. Gerät gemäß einem der vorherigen Patentansprüche, das durch die Tatsache gekennzeichnet ist, dass das Steuermodul und/oder Kommunikationsmodul (3) mit mindestens einem Ausgang (Rst) der elektronischen Schaltung (22) des Schutzmoduls kommuniziert und ein Wiedereinschalten und einen Ausgang (Gnd) derselben Schaltung (22), die die Masse bildet ermöglicht.

10. Gerät gemäß einem der vorherigen Patentansprüche, das durch die Tatsache gekennzeichnet ist, dass das Steuermodul und/oder Kommunikationsmodul (3) einen Verarbeitungskreis (34) umfasst, der die Informationen der elektronischen Schaltung (22) des Schutzmoduls empfängt und auf der Vorderseite mindestens einen Ausgang (39) oder Signalisierungsmittel steuert.

11. Gerät gemäß dem Patentanspruch 10, das durch die Tatsache gekennzeichnet ist, dass der Verarbeitungskreis (34) Informationen empfängt, die von Zustandsschaltern stammen (31a, 31b).