DE10232375B4

DE10232375B4 - Mehrpoliges Schaltschütz

Info

Publication number: DE10232375B4
Application number: DE10232375.5A
Authority: DE
Inventors: Jean Haudry; Philippe Guibert
Original assignee: Schneider Electric Industries SAS
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 2001-07-18
Filing date: 2002-07-17
Publication date: 2018-06-07
Anticipated expiration: 2022-07-18
Also published as: FR2827703A1; CN1397972A; ITTO20020627A1; KR20030009157A; FR2827703B1; ITTO20020627A0; CN1248274C; US6879230B2; TWI220531B; DE10232375A1; KR100856607B1; US20030016103A1

Abstract

Mehrpoliges Schaltschütz, das aus einem Gehäuse (1) besteht, in dem Trennpole (11) untergebracht sind, die von einem Elektromagneten (16) und einem Steuermechanismus mit Triggerschaltung (18, 14) aktiviert werden, und ein Schutzmodul (2) umfasst, das mit Stromsensoren (21) zum Messen der Polströme ausgestattet ist sowie mit einem Verarbeitungskreis (22), zum Steuern des Elektromagneten (16) und des Steuermechanismus mit Triggerschaltung (18, 14) sobald ein Fehlerstrom auftritt, sowie ein Steuermodul und/oder Kommunikationsmodul (3) umfasst, das lösbar auf dem Gehäuse montiert wird, unterhalb des Schutzmoduls (2), wobei das Steuermodul und/oder Kommunikationsmodul (3) mit Hilfe von Steckverbindern (23, 33) mit dem Verarbeitungskreis (22) des genannten Schutzmoduls (2) kommuniziert, wobei das Steuermodul und/oder Kommunikationsmodul (3) hinten Zustandsschalter (31a, 31b) hat, die mechanisch von dem Steuermechanismus und/oder dem Elektromagneten (16) der Trennpole (11) aktiviert werden und zwar so, dass Zustandsinformationen der Trennpole (11) und/oder des Steuermechanismus mit Triggerschaltung (18, 14) geliefert werden.

Description

Die gegenwärtige Erfindung bezieht sich auf ein mehrpoliges Schaltschütz, das aus einem Gehäuse besteht, in dem Trennpole untergebracht sind, die von einem Elektromagneten und einem Steuermechanismus mit Triggerschaltung aktiviert werden. Außerdem umfasst das Schaltschütz ein Schutzmodul, das mit Stromsensoren zum Messen der Polströme ausgestattet ist sowie mit einem Verarbeitungskreis, der auf den Elektromagneten und den Steuermechanismus mit Triggerschaltung einwirkt, sobald ein Fehlerstrom auftritt.
Ein Schaltschütz kontrolliert mit Hilfe von Trennpolen, die von dem 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 Trennpole. Diese Vorrichtung kann durch ein manuell gesteuertes Stellglied, das außerdem das Öffnen und Schließen der Kontakte gewährleistet, rückgestellt werden.
Ein Schaltschütz mit einem Gehäuse, in dem Trennpole untergebracht sind, die von einem Elektromagneten und einem Steuermechanismus mit Triggerschaltung aktiviert werden, ist aus der US 5 894 395 A bekannt. Dabei umfasst das Schaltschütz ein Schutzmodul, das mit Stromsensoren zum Messen der Polströme ausgestattet ist, sowie mit einem Verarbeitungskreis zum Steuern des Elektromagneten und des Steuermechanismus mit Triggerschaltung, sobald ein Fehlerstrom auftritt.
Weiterhin ist aus der US 5 652 420 A ein Kommunikationsmodul bekannt, das lösbar an einem Schaltschütz angebracht werden kann und über Steckverbinder mit einem Verarbeitungskreis des Schaltschütz kommunizieren kann.
Die Aufgabe der Erfindung ist, ein mehrpoliges Schaltschütz zur Verfügung zu stellen, bei dem die Schutzvorrichtung mit einem lösbaren Modul zusammenarbeitet, das eine Schnittstelle und Verbindung zu anderen Geräten herstellen und Zustandsinformationen der Trennpole und/oder des Auslösemechanismus liefern kann.
Die Aufgabe wird durch ein mehrpoliges Schaltschütz mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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 der Erfindung, ist das Steuermodul und/oder das Kommunikationsmodul hinten mit Zustandsschaltern versehen, die mechanisch von diesem Steuermechanismus und/oder dem Steuermagneten der Trennpole aktiviert werden und zwar so, dass Zustandsinformationen der Trennpole 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:

1 ist die Seitenansicht eines Schaltplans für ein Schaltschütz gemäß der Erfindung.
2 ist eine perspektivische Zeichnung des Schaltschützes bei dem das Steuer- oder Kommunikationsmodul entfernt wurde.
3 ist eine perspektivische Zeichnung des Schaltschützes, bei dem das Steuer- oder Kommunikationsmodul eingebaut ist.
4 ist eine perspektivische Zeichnung eines Steuer- und Kommunikationsmoduls.
5 ist ein Blockschaltplan des Moduls, in dem die Kommunikationsfunktion und die Funktion des damit verbundenen Schutzmoduls dargestellt wird.
6 ist ein Blockschaltbild des Moduls, in dem eine Vorwarnung oder eine Funktion zur Fehlerverwaltung dargestellt wird.
7 ist ein Blockschaltbild des Moduls, in dem die Funktion von verzögerten Hilfskontakten dargestellt wird.
8 ist ein Blockschaltbild des Moduls, in dem eine Anzeigefunktion der Belastung des Motors dargestellt wird.

Das Schaltschütz, das, wie in 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 Trennpol 11 mit trennbaren Kontakten 12, der vorzugsweise eine doppelte Unterbrechung aufweist (in der Variante mit einfacher Unterbrechung). Ein einziger Trennpol ist in 1 dargestellt, wobei das Gerät jedoch mit mehreren Trennpolen 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 Trennpole 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 Baugruppe14 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 Kontakte der Trennpole 11 können von dem handbetätigten Knopf 17 gesteuert werden, der sich auf der vorderen Seite des Gerätes befindet. Er ermöglicht ein manuelles Öffnen der Trennpole 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 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 dem Verarbeitungskreis 22 des Schutzmoduls mit dem Elektromagneten 16 und dem Steuermechanismus mit Triggerschaltung 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 Trennpol 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 Trennpols 11 befinden. Die Stromlinie wird oberhalb des Trennpols durch einen Abschnitt 15A vervollständigt. Jeder Sensor 21 des Moduls 2 ist an seinen Ausgängen an einen Verarbeitungskreis 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 Verarbeitungskreis 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 Verarbeitungskreises 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 lösbaren 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 Verarbeitungskreis 22 des Schutzmoduls 2. Dieser Steckverbinder 23-33 hat sechs Steckstellen, die an die Pins Vcl, Vc2, Dsq, Rst, Set und Gnd des Verarbeitungskreises 22 angeschlossen sind.
Der Ausgangspin Vcl des Verarbeitungskreises 22, an den ein C-Glied geschaltet ist, liefert eine positive Spannung an die Spule des Elektromagneten 16.
Der Ausgangspin Vc2 des Verarbeitungskreises 22, an den ein C-Glied geschaltet ist, liefert eine positive Spannung, die für die Aktivierung der Triggerschaltung 18 genutzt wird.
Der Pin Dsq des Verarbeitungskreises 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 des Verarbeitungskreises 22 ermöglicht ein sogenanntes Wiedereinschalten.
Der Ausgangspin Set des Verarbeitungskreises 22 liefert mehrere Signale, die von dem Verarbeitungskreis 22 übertragen werden. Diese Signale geben Störungen, wie zum Beispiel Voralarm, magnetische Fehler, thermische Fehler, interne Fehler usw. an.
Der Pin Gnd des Verarbeitungskreises 22 ist die Masse, d. h. ein gemeinsamer Bezugspunkt des Schutzmoduls 2 und des Kommunikationsmoduls 3.
Das Kommunikationsmodul 3, dessen elektronisches Schaltbild in 5 dargestellt wird, erhält von dem Schutzmodul 2 die verschiedenen Signale Vcl, 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 6 dargestellt wird, hat eine Voralarm-Funktion oder eine Funktion zur Fehlerverwaltung. Es empfängt die Signale Vcl, Rst, Set und Gnd, die über eine Schnittstelle an einen Verarbeitungskreis 34 übertragen werden, der von Vcl und Gnd und einem Speisestromkreis 36 gespeist wird. Dieser Verarbeitungsstromkreis 34 steuert 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 7 dargestellt ist, erhält die Signale Vcl und Gnd, die über eine Schnittstelle an einen Verarbeitungskreis 34 übertragen werden, der von Vcl 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 Trennpole 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 Trennpole mit einer Verzögerung dar.
Das Modul 3 mit Darstellung der Belastung des Motors, dessen elektronisches Schaltbild in 8 dargestellt ist, empfängt die Signale Vcl, Dsq und Gnd, die über eine Schnittstelle an einen Verarbeitungskreis 34 übertragen werden, der von Vcl 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.

Claims

Mehrpoliges Schaltschütz, das aus einem Gehäuse (1) besteht, in dem Trennpole (11) untergebracht sind, die von einem Elektromagneten (16) und einem Steuermechanismus mit Triggerschaltung (18, 14) aktiviert werden, und ein Schutzmodul (2) umfasst, das mit Stromsensoren (21) zum Messen der Polströme ausgestattet ist sowie mit einem Verarbeitungskreis (22), zum Steuern des Elektromagneten (16) und des Steuermechanismus mit Triggerschaltung (18, 14) sobald ein Fehlerstrom auftritt, sowie ein Steuermodul und/oder Kommunikationsmodul (3) umfasst, das lösbar auf dem Gehäuse montiert wird, unterhalb des Schutzmoduls (2), wobei das Steuermodul und/oder Kommunikationsmodul (3) mit Hilfe von Steckverbindern (23, 33) mit dem Verarbeitungskreis (22) des genannten Schutzmoduls (2) kommuniziert, wobei das Steuermodul und/oder Kommunikationsmodul (3) hinten Zustandsschalter (31a, 31b) hat, die mechanisch von dem Steuermechanismus und/oder dem Elektromagneten (16) der Trennpole (11) aktiviert werden und zwar so, dass Zustandsinformationen der Trennpole (11) und/oder des Steuermechanismus mit Triggerschaltung (18, 14) geliefert werden.
Mehrpoliges Schaltschütz gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzmodul (2) eine L-Form hat, deren einer Schenkel die Stromsensoren (21) aufnimmt und der andere Schenkel den Verarbeitungskreis (22), wobei auf der Seite des Schutzmoduls, gegenüber der sichtbaren Seite, sich Steckverbinder (26) befinden, die eine Kommunikation des Verarbeitungskreises (22) mit dem Elektromagneten (16) und dem Steuermechanismus mit Triggerschaltung (18, 14) ermöglichen.
Mehrpoliges Schaltschütz gemäß einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet dass es Kontroll-Einspeiseklemmen (A1, A2) umfasst, die durch Leitungen verlängert werden, die in dem Gehäuse (1) untergebracht sind, wobei diese Leitungen mit Hilfe von Versorgungssteckern (24) an den Verarbeitungskreis (22) des Schutzmoduls (2) angeschlossen werden.
Mehrpoliges Schaltschütz gemäß Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsstecker (24) in der Nähe von Leistungssteckern (25) angeordnet sind, die einen Anschluss der Stromsensoren (21) an die Leistungsleitungen (15) ermöglichen.
Mehrpoliges Schaltschütz gemäß einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul und/oder Kommunikationsmodul (3) mit mindestens einem Ausgang (Vcl, Vc2) des Verarbeitungskreises (22) des Schutzmoduls (2) kommuniziert, an den ein C-Glied angeschlossen ist, das eine positive Spannung liefert.
Mehrpoliges Schaltschütz gemäß einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul und/oder Kommunikationsmodul (3) mit mindestens einem Ausgang (Dsq) des Verarbeitungskreises (22) des Schutzmoduls (2) kommuniziert, wobei eine Spannung geliefert wird, die ein Sofortbild des Verhältnisses Im/Ir, zwischen dem Strom, der in den Leistungsleitungen fließt und dem Nennbetriebsstrom, ist.
Mehrpoliges Schaltschütz gemäß einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul und/oder Kommunikationsmodul (3) mit mindestens einem Ausgang (Set) des Verarbeitungskreises (22) des Schutzmoduls (2) kommuniziert und mehrere Signale liefert, die Störungen angeben.
Mehrpoliges Schaltschütz gemäß einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul und/oder Kommunikationsmodul (3) mit mindestens einem Ausgang (Rst) des Verarbeitungskreises (22) des Schutzmoduls (2) kommuniziert und ein Wiedereinschalten und einen Ausgang (Gnd) desselben Verarbeitungskreises (22), der die Masse bildet, ermöglicht.
Mehrpoliges Schaltschütz gemäß einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul und/oder Kommunikationsmodul (3) einen Verarbeitungskreis (34) umfasst, der die Informationen des Verarbeitungskreises (22) des Schutzmoduls (2) empfängt und auf der Vorderseite mindestens einen Ausgang (39) oder ein Signalisierungsmittel steuert.
Mehrpoliges Schaltschütz gemäß Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verarbeitungskreis (34) des Steuermoduls und/oder Kommunikationsmoduls Informationen empfängt, die von den Zustandsschaltern stammen (31a, 31b).