DE10255168A1

DE10255168A1 - Schutzschalter

Info

Publication number: DE10255168A1
Application number: DE10255168A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Esser
Original assignee: Moeller GmbH
Current assignee: Eaton Industries GmbH
Priority date: 2002-11-27
Filing date: 2002-11-27
Publication date: 2004-06-09
Also published as: EP1573877A1; US20060146465A1; WO2004049535A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schutzschalter mit einem Betätigungsmechanismus (24), Hauptkontakten (22), Stromsensoren (26) zum Erfassen der Phasenströme und einer Auswerteeinheit (28), welche die erfassten Werte mit einstellbaren Fehlerkriterien vergleicht und beim Überschreiten der Fehlerkriterien den Betätigungsmechanismus (24) auslöst. Die Auswerteeinheit (28) umfasst Mittel zum Erfassen der Änderung einer Überwachungsgröße und zur Abgabe eines Auslösesignals beim Überschreiten einer kritischen Änderung der Überwachungsgröße, wobei die Überwachungsgröße von einem temperaturabhängigen Widerstand (34) geliefert wird, der mit einer von einem Motor (11) betriebenen und über den Schutzschalter (2) versorgten Anlage verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schutzschalter, insbesondere einen Motorschutzschalter, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Motorschutzschalter sind nach Druckschrift DE 35 45 930 A1 mehrpolig ausgebildet und besitzen eine entsprechende Anzahl von Hauptkontakten. Die Hauptkontakte werden über einen Betätigungsmechanismus entweder von Hand oder durch einen Motorantrieb geschlossen bzw. geöffnet. Bei einer andauernden Überlast bzw. bei einem kurzzeitigen Kurzschlussstrom sprechen Bimetallauslöser bzw. Magnetauslöser an, die ihrerseits die mit dem Betätigungsmechanismus verbundene Verklinkungseinrichtung lösen und damit den Betätigungsmechanismus auslösen, was zum Öffnen der Hauptkontakte führt.
Nach Druckschrift DE 43 23 356 C1 ist ein Niederspannungs-Leistungsschalter mit einer elektronischen Auswerteeinheit bekannt. Die Auswerteeinheit wertet die über elektromagnetische Stromsensoren erfassten Momentanwerte der über die Hauptkontakte fließenden Phasenströme aus. Beim Überschreiten einstellbarer Überlastwerte wird ein verzögertes und beim Auftreten einer Kurzschlusses wird ein im wesentlichen unverzögertes Auslösesignal an einen Auslösemagneten geliefert, dessen Anker dann über das Lösen der Verklinkungseinrichtung den Betätigungsmechanismus zum Auslösen bringt.
Es ist allgemein bekannt, beispielsweise nach Druckschrift DE 93 02 254 U1 , Motorschutzschalter mit Meldevorrichtungen zu verbinden, die über Hilfsschalter eine Kurzschluss- oder Überlastauslösung signalisieren.
Aus der Druckschrift DE 37 28 197 A1 ist ein elektronisches Motorschutzrelais bekannt, welches bei Überlastungen, die zur Gefährdung und Überhitzung des zu schützenden Motors führen können, ein Auslösesignal abgibt. Mit diesem Auslösesignal wird ein Schütz abgesteuert, welches den Motor abschaltet. Das Motorschutzrelais besitzt eine elektronische Auswerteeinheit, der einerseits über Stromwandler den Phasenströmen proportionale Messsignale zugeführt werden und die anderseits mit einem im Motor angeordneten Thermistor verbunden ist. Die Auswerteeinheit prüft die eingehenden Signale auf Kurzschluss, Überlastung, Asymmetrie, Phasenausfall und Temperaturüberschreitung. Werden durch die Signale festgelegte Kriterien überschritten, so wird ein Auslösesignal zum Abschalten des Schützes ausgegeben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Schutz für motorbetriebene Anlagen zu verbessern.
Ausgehend von einem Schutzschalter der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruches gelöst, während den abhängigen Ansprüchen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind.
Durch die Auswertung einer elektrischen Überwachungsgröße, die von einem mit der zu schaltenden und zu schützenden motorbetriebenen Anlage verbundenen temperaturabhängigen Widerstand geliefert wird, und durch Abschaltung des Motors, die durch Überschreiten einer kritischen Temperatur innerhalb der motorbetriebenen Anlage bewirkt wird, wird mit der erweiterten Auswerteeinheit eine Schutzfunktion bereitgestellt, die zusätzlich neben den üblichen, auf der Auswertung des Motorstroms beruhenden Schutzfunktionen besteht. Der temperaturabhängige Widerstand, beispielsweise ein Thermistor, ist entweder im Motor selbst oder innerhalb der angetriebenen Anlage, beispielsweise an einer temperaturkritischen Lagerstelle, angebracht. Der erfindungsgemäße Schutzschalter stellt eine komfortable Alternative zu der bekannten Kombination aus einem Schütz und einem elektronischem Motorschutzrelais mit Thermistorüberwachungsfunktion dar. Mit der Erfindung wird eine wirkungsvolle Vereinigung der direkten Temperaturüberwachungsfunktion mit den Trennen- und Hauptschaltereigenschaften, wie zum Beispiel die Abschließbarkeit der Handhabe des Schutzschalters, ermöglicht.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung bestehen darin, dass mit der Auswerteeinheit ein Hilfsrelais und bzw. oder ein Leuchtelement verbunden ist. Eine in der motorbetriebenen Anlage auftretende Übertemperatur wird im ersten Fall durch den Hilfsrelaiskontakt und über zugehörige Meldeklemmen als elektrische Meldung in die Ferne und im zweiten Fall als optische Meldung vor Ort signalisiert. Hilfsrelais und gegebenenfalls Leuchtelement können vorteilhaft in einem an den Schutzschalter anzubauenden Zusatzbaustein angeordnet sein.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispiel. Es zeigen
1: in räumlicher Darstellung eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schutzschalters;
2: eine Prinzipdarstellung des Schutzschalters aus 1.
In 1 ist ein dreipoliger Motorschutzschalter als Schutzschalter 2 mit einem Schaltergehäuse 4, einer frontseitig angebrachten drehbaren Handhabe 6 zum Ein- und Ausschalten, zugangsseitigen Hauptanschlüssen 8 für Einspeiseleitungen und abgangsseitigen Hauptanschlüssen 10 für Versorgungsleitungen zu einem Motor als Verbraucher dargestellt. Frontseitig ist ein Einstellregler 12 angeordnet. Von der Frontseite ist auf das Schaltergehäuse 4 ein Zusatzbaustein 14 aufgerastet. Der Zusatzbaustein 14 weist zwei Messklemmen 16 und zwei Meldeklemmen 18 sowie ein LED-Leuchtelement 20 auf.
Nach 2 besteht innerhalb des Schaltergehäuses 4 für alle drei Pole von den einspeiseseitigen Hauptanschlüssen 8 eine trennbare Verbindung über Hauptkontakte 22 zu den verbraucherseitigen Hauptanschlüssen 10. Die verbraucherseitigen Anschlüsse 10 sind mit einem Motor 11 einer nicht weiter dargestellten motorbetriebenen Anlage, beispielsweise einer Arbeitsmaschine, verbunden. Die Hauptkontakte 22 werden über einen Betätigungsmechanismus 24 (auch Schaltschloss genannt) entweder mittels der Handhabe 6 geöffnet und geschlossen oder automatisch geöffnet, wenn die über die Hauptkontakte 22 fließenden Phasenströme einstellbare Fehlerkriterien überschreiten. Die Momentanwerte der Phasenströme werden durch je einen Stromsensor 26, beispielsweise einen elektromagnetischen Stromwandler, gemessen und einer elektronischen Auswerteeinheit 28 zugeführt. Die Auswerteinheit 28 wandelt die gemessenen Stromwerte in digitale Daten um und vergleicht sie mit einem einstellbaren Fehlerkriterium, beispielsweise einem Grenzwert für die für den Motor 11 zulässige Überlast. Das maßgebliche Fehlerkriterium wird mit dem Einstellregler 12 eingestellt, indem er beispielsweise auf einen Einstellwiderstand der Auswerteeinheit 28 zugreift. Die Auswerteeinheit 28 gibt beim Überschreiten des eingestellten Fehlerkriteriums ein Auslösesignal zur Erregung eines Auslösemagneten 30 aus, dessen Anker dann den Betätigungsmechanismus 24 zum Auslösen bringt, worauf die Öffnung der Hauptkontakte 22 und damit die automatische Abschaltung des Motors 11 erfolgt.
Der mit dem Schaltergehäuse 4 verbundene Zusatzbaustein 14 steht über einen Steckverbinder 32 in elektrischer Verbindung mit der Auswerteeinheit 28. In dem Ständer des Motors 11 ist ein temperaturabhängiger Widerstand in Form eines Thermistors 34 als thermischer Fühler eingebettet. Die von dem Thermistor 34 gelieferte elektrische Überwachungsgröße (Strom, Spannung oder Widerstand) wird über die Messklemmen 16 zu der Auswerteeinheit 28 geführt. Über die Auswerteeinheit 28 wird die Überwachungsgröße, beispielsweise der Widerstandswert, ständig erfasst. Zeigt die Überwachungsgröße infolge einer unzulässigen Erwärmung des Motors 11 eine deutliche Veränderung, gibt die Auswerteeinheit 28 auch in diesem Falle ein den Auslösemagneten 30 erregendes Auslösesignal ab. Damit wird ein Auslösen des Betätigungsmechanismus 24 und über die nachfolgende Öffnung der Hauptkontakte 22 das Abschalten des thermisch gefährdeten Motors 11 bewirkt.
Der erfindungsgemäße Schutzschalter 2 weist die üblichen Schutzmöglichkeiten gegen Überlastung und gegebenenfalls gegen Kurzschluss auf und bietet einen zusätzlichen Schutz durch Auswertung der unmittelbar von dem Thermistor 34 erfassten Motortemperatur. Nach Überschreiten des Grenzwertes durch die vom Thermistor 34 gelieferte Überwachungsgröße wird das Leuchtelement 20 über aktivierte Ausgänge 36 der Auswerteeinheit 28 aufgesteuert, so dass am Schutzschalter 2 die Überschreitung der zulässigen Temperatur im Motor 11 optisch signalisiert wird. Gleichzeitig wird über die aktivierten Ausgänge 36 die Relaisspule 38 eines im Zusatzbaustein 14 angeordneten Hilfsrelais 40 erregt, wodurch der zugehörige Relaiskontakt 42 betätigt wird. Mit der Abschaltung des Motors 11 kann damit über Signalleitungen, die an die mit dem Relaiskontakt 42 verbundenen Meldeklemmen 18 angeschlossen sind, die Überschreitung der zulässigen Motortemperatur in die Ferne gemeldet werden.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Anwendung beschränkt. So kann die von der Auswerteeinheit 28 erfasste Überwachungsgröße beispielsweise von einem temperaturabhängigen Widerstand abgenommen werden, der an einer kritischen Stelle innerhalb der vom Motor 11 betriebenen Maschine oder Anlage, insbesondere an einem durch Heißlaufen bedrohten Lager, angebracht ist.
Die vorliegende Erfindung ist auch nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt. So müssen die Messklemmen 16, die Meldeklemmen 18, das Leuchtelement 20 und das Hilfsrelais 40 nicht notwendigerweise Bestandteil eines
Zusatzbausteins sein, sondern können einzeln, in Kombination oder insgesamt mit dem Schaltergehäuse 4 verbunden sein. Bei preiswerteren Ausführungen des Schutzschalters 2 kann auf das Leuchtelement 20 oder auf das Hilfsrelais 40 und die Meldeklemmen 18 verzichtet werden.

2: Schutzschalter
4: Schaltergehäuse
6: Handhabe
8; 10: Hauptanschlüsse
11: Motor
12: Einstellregler
14: Zusatzbaustein
16: Messklemmen
18: Meldeklemmen
20: Leuchtelement
22: Hauptkontakte
24: Betätigungsmechanismus
26: Stromsensoren
28: Auswerteeinheit
30: Auslösemagnet
32: Steckverbinder
34: Thermistor
36: Ausgänge
38: Relaisspule
40: Hilfsrelais
42: Relaiskontakt

Claims

Schutzschalter mit einem Betätigungsmechanismus (24) zum Schließen und Öffnen von Hauptkontakten (22), mit Stromsensoren (26) zum Erfassen der Phasenströme und mit einer Auswerteeinheit (28), welche die erfassten Werte der Phasenströme verarbeitet, mit einstellbaren Fehlerkriterien vergleicht und beim Überschreiten der Fehlerkriterien durch Ausgabe eines Auslösesignals den Betätigungsmechanismus (24) über einen Auslösemagneten (30) auslöst, dadurch gekennzeichnet, dass – eingangsseitig mit der Auswerteeinheit (28) verbundene Messklemmen (16) zum Anlegen einer elektrischen Überwachungsgröße vorgesehen sind und – die Auswerteeinheit (28) Mittel zum Erfassen einer Änderung der Überwachungsgröße und zur Abgabe eines Auslösesignals beim Überschreiten einer kritischen Änderung der Überwachungsgröße aufweist, – wobei die Überwachungsgröße von einem temperaturabhängigen Widerstand (34) geliefert wird, der mit einer motorbetriebenen und über den Schutzschalter (2) versorgten Anlage verbunden ist.
Schutzschalter nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Auswerteeinheit (28) ein Hilfsrelais (40) beim Überschreiten der kritischen Änderung der Überwachungsgröße erregt wird.
Schutzschalter nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfsrelais (40) und mit diesem ausgangsseitig verbundene Meldeklemmen (18) in einem mit dem Schaltergehäuse (4) des Schutzschalters (2) verbindbaren Zusatzbaustein (14) angeordnet sind.
Schutzschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (28) ein Leuchtelement (20) beim Überschreiten der kritischen Änderung der Überwachungsgröße ansteuert.