DE202004015511U1 - Self operated switch with electronic overload function for an electrical unit especially a motor starter uses values of operating current and permitted overload time - Google Patents

Self operated switch with electronic overload function for an electrical unit especially a motor starter uses values of operating current and permitted overload time Download PDF

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Abstract

A self-operated switch (1) with an electronic overload function for an electronic unit comprises means for giving a value for the measured operating current (4) and for the maximum allowed time (3) for a given multiple overload. A reliability test is obtained from a combination of these values and non-permitted values are shown by an indicator (2). Independent claims are also included for the following: (A) an electrical motor starter comprising the above; (B) an overload relay as above; and (C) a soft starter as above.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät, insbesondere einen elektronischen Motorstarter, mit integrierter elektronischer Überlastvorrichtung.The Invention relates to a switching device, in particular an electronic motor starter, with integrated electronic overload device.

Elektronische Schaltgeräte werden heute vermehrt mit einer integrierten Überlastfunktion ausgeführt, die einen Schutz angeschlossener Betriebsmittel erlaubt. Insbesondere bei elektronischen Motorstartern wird eine solche Funktionalität mit integriert.electronic switchgear are now increasingly carried out with an integrated overload function, the allows protection of connected equipment. Especially with electronic motor starters such functionality is integrated.

Für die Realisierung der elektronischen Überlastfunktion werden in der Regel die beiden Parameter Bemessungsbetriebsstrom Ie (Einstellbereich z.B. 87 – 162 A) und Abschaltklasse (Einstellbereich z.B. 10/15/20/30) benötigt, Die Zeitvorgabe für die Abschaltklasse, die im englischen auch als Trip class bezeichnet wird, ist in der Norm für Niederspannungsschalt- und Steuergeräte, Teil 4–1, IEC 60947-4-1 Kap. 5.7.3 definiert. Die Abschaltklasse gibt an, für welche Zeit der x-fache Bemessungsbetriebsstrom Ie (x = 0,5 – 8) im Abzweig fließen darf, ohne das angeschlossene Betriebsmittel zu überlasten. Mit zunehmender Abschaltklasse verlängert sich die Zeit, für die das Betriebsmittel den eingestellten Ie führen darf.For the realization the electronic overload function are usually the two parameters rated operational current Ie (setting range, for example, 87 - 162 A) and shutdown class (setting range, for example, 10/15/20/30), The Timing for the Shutdown class, also referred to in English as Trip class is is in the norm for Low Voltage Switching and Control Devices, Part 4-1, IEC 60947-4-1 chap. 5.7.3 Are defined. The shutdown class indicates for which time the x-fold rated operational current Ie (x = 0.5 - 8) flow in the branch is allowed to overload without the connected equipment. With increasing Shutdown class extended the time, for which the equipment may carry the set Ie.

Elektronische Motorstarter, insbesondere Sanftstarter, werden verwendet, um Drehstromasynchronmotoren auf Nenndrehzahl zu beschleunigen. Die Leistungsteile elektronischer Motorstarter wie z. B. Schütze oder speziell bei Sanftstartern Thyristoren oder Triacs werden im Allgemeinen in Hinblick auf das geforderte Anlaufstromprofil optimiert, da die Leistungsteile einen signifikanten Anteil der Herstellungskosten des Gerätes ausmachen. Für den Begriff Leistungsteil wird im Folgenden auch gleichbedeutend der Begriff Schaltelement verwendet.electronic Motor starters, in particular soft starters, are used to drive three-phase asynchronous motors to accelerate to rated speed. The power parts of electronic Motor starters such. B. Sagittarius or especially in soft starters thyristors or triacs are used in the Generally optimized with regard to the required starting current profile, because the power parts account for a significant proportion of the manufacturing costs of the device turn off. For The term power unit is also synonymous in the following the term switching element used.

Bei der Kombination der Überlastfunktion und der Sanftstarterfunktion in einem Gerät kann es nun aufgrund der unterschiedlichen Anforderungen bezogen auf die Ie-Belastbarkeit der Leistungsteile zu nicht zulässigen bzw. erlaubten Ie/Class-Einstellungen kommen. Dies ist immer dann der Fall, wenn die Leistungsteildimensionierung des elektronischen Motorstarters es nicht zulässt, einen Ie solange zu führen, wie es für die Überlastfunktion z.B. bei Trip Class 15 oder höher notwendig wäre.at the combination of the overload function and The soft starter function in a device can now be due to the different requirements related to the Ie-load capacity of the power units not permitted or allowed Ie / Class settings come. This is always then the case when the power dimensioning of the electronic engine starter it does not allow to lead an Ie, as is for the overload function e.g. at Trip Class 15 or higher would be necessary.

Elektronische Schaltgeräte lassen sich einteilen in eine Gruppe kommunikationsfähiger Geräte und eine Gruppe nicht kommunikationsfähiger oder auch Stand-Alone Geräte. Stand-Alone Geräte, im folgenden auch als autarke Schaltgeräte bezeichnet, verfügen in der Regel über zwei Einstellelemente, mit denen die beiden Parameter Bemessungsbetriebsstrom Ie und Class vorgegeben werden können. Die Parameter werden physikalisch am Gerät z. B. mit einem Drehpotentiometer, Drehkodierschalter oder DIP-Schalter eingestellt und können somit nicht mechanisch bzw. physikalisch gegeneinander verriegelt werden.electronic switchgear can be divided into a group of communication-capable devices and a Group not communicative or stand-alone devices. Stand-alone devices, below also as self-sufficient switchgear designated, dispose usually over Two setting elements, with which the two parameters Rated operational current Ie and Class can be specified. The parameters are physically on the device z. B. with a rotary potentiometer, Rotary encoder or DIP switches are set and can thus not mechanically or physically locked against each other.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Betriebssicherheit eines autarken Schaltgerätes mit elektronischer Überlastfunktion zu erhöhen.Of the Invention is based on the object, the reliability of a self-sufficient switching device with electronic overload function to increase.

Diese Aufgabe wird durch ein autarkes Schaltgerät mit elektronischer Überlastvorrichtung für ein elektrisches Betriebsmittel gelöst mit

  • • Mitteln zur Vorgabe eines ersten Einstellwertes für den Bemessungsbetriebsstrom des elektrischen Betriebsmittels,
  • • Mitteln zur Vorgabe eines zweiten Einstellwertes, der ein Maß für einen maximal zulässigen Zeitraum ist, innerhalb dem ein vorgebbares Vielfaches des eingestellten Bemessungsbetriebsstromes durch das elektrische Betriebsmittel fließen darf,
  • • einer Verarbeitungseinheit, die zur Zulässigkeitsüberprüfung einer vorgegebenen Kombination des ersten und zweiten Einstellwertes dient, und mit
  • • einem Indikationsmittel für eine unzulässige Kombination des ersten und zweiten Einstellwertes.
This object is achieved by a self-contained switching device with electronic overload device for an electrical equipment with
  • Means for specifying a first setting value for the rated operating current of the electrical equipment,
  • Means for specifying a second setting value, which is a measure for a maximum permissible period of time within which a specifiable multiple of the set rated operating current may flow through the electrical equipment,
  • A processing unit which serves to check the admissibility of a predetermined combination of the first and second setting values, and with
  • • an indication means for an impermissible combination of the first and second setting values.

Von einem Anwender können der Bemessungsbetriebstrom und die Zeitdauer, die das vorgegebene Vielfache dieses Stromes durch das elektrische Betriebsmittel und damit auch durch die Leistungsteile fließen darf, in Form des ersten und zweiten Einstellwertes vorgegeben werden. Wird hierbei eine unzulässige Kombination gewählt, die insbesondere zu einer Schädigung der Leistungsteile bzw. Leistungshalbleiter führen würde, wird dies erfindungsgemäß von der Verarbeitungseinheit erkannt und über das Indikationsmittel signalisiert. Eine unzulässige Kombination des ersten und zweiten Einstellwertes liegt dann vor, wenn durch den ersten Einstellwert ein Bemessungsbetriebsstrom vorgeben wird, dessen vorgebbares Vielfaches von den Leistungsteilen nicht für die durch den zweiten Einstellwert zumindest implizit vorgegebene Zeitdauer geführt werden kann.From a user can the rated operational current and the time duration that the preset Multiples of this current by the electrical equipment and so that it also flows through the power units, in the form of the first and second set value. Will this one unacceptable Combination chosen, in particular to injury the power parts or power semiconductor would lead, this is inventively from the Processing unit detected and signaled by the indication means. An invalid Combination of the first and second setting value is then if a rated operating current is specified by the first setting value is, whose specifiable multiple of the power parts not for the at least implicitly predetermined time duration by the second setting value guided can be.

Bei dem erfindungsgemäßen autarken Schaltgerät, das auch als Stand-Alone Schaltgerät bezeichnet werden kann, erhält der Anwender eine Rückmeldung, wenn er beispielsweise eine für das Betriebsmittel prinzipiell geeignete Kombination des ersten und zweiten Einstellwertes vorgibt, die jedoch eine Zerstörung des autarken Schaltgerätes bzw. dessen Leistungshalbleiter zur Folge hätte.at the autarkic switching device according to the invention, which also referred to as a stand-alone switching device can be got the user a feedback, For example, if he has a for the resource in principle suitable combination of the first and second set value, which, however, a destruction of the self-sufficient switching device or whose power semiconductor would result.

Die Betriebssicherheit eines autarken Schaltgerätes lässt sich noch weiter erhöhen, wenn die Verarbeitungseinheit Steuerungsmittel zur Sperre einer unzulässigen Kombination des ersten und zweiten Einstellwertes aufweist. In dieser vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden unzulässige Kombinationen des ersten und zweiten Einstellwertes nicht als aktive Geräteparameter für das autarke Schaltgerät übernom men, so dass eine Zerstörung der Leistungsteile auch dann vermieden wird, wenn der Anwender die Indikationsmittel ignoriert.The operational safety of a self-sufficient switching device can be further increased if the processing unit comprises control means for inhibiting an improper combination of the first and second set values. In this advantageous embodiment of the invention, impermissible combinations of the first and second setting values are not taken over as active device parameters for the autonomous switching device, so that destruction of the power parts is also avoided if the user ignores the indication means.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das autarke Schaltgerät mit einem Mikrocontroller als Verarbeitungseinheit ausgeführt.In an advantageous embodiment is the self-sufficient switching device executed with a microcontroller as a processing unit.

Zweckmäßigerweise ist das autarke Schaltgerät mit einem Speicher für zulässige Kombinationen des ersten und zweiten Einstellwertes ausgeführt, der von der Verarbeitungseinheit zur Zulässigkeitsüberprüfung vorgegebener Kombinationen des ersten und zweiten Einstellwertes zugreifbar ist. Beispielsweise wird in der Firmware des autarken Schaltgerätes eine Look-Up-Table abgelegt, die von der Verarbeitungseinheit lesbar ist. In der Look-Up-Table können zulässige Wertepaare für Bemessungsbetriebsströme und die Zeit, die das Vielfache dieser Ströme zulässig ist, abgelegt werden.Conveniently, is the self-sufficient switching device with a memory for allowed Combinations of the first and second set value executed, the from the processing unit to the admissibility check given combinations the first and second set value is accessible. For example is stored in the firmware of the self-sufficient switching device, a look-up table, the is readable by the processing unit. In the look-up table, allowed value pairs for rated operating currents and the Time, the multiple of these currents is allowed to be stored.

Vorteilhafterweise sind die Mittel zur Einstellung des zweiten Einstellwertes derart ausgeführt, dass der zweite Einstellwert in Form einer Abschaltklasse vorgebbar ist.advantageously, the means for setting the second setting value are such executed that the second setting value can be specified in the form of a shutdown class.

Die durch die Abschaltklasse vorgegebene Zeitdauer ist in der Norm für Niederspannungsschalt- und Steuergeräte, Teil 4–1, IEC 60947-4-1, Kap. 5.7.3 definiert. Die Abschaltklasse gibt an, für welchen Zeitraum der x-fache Bemessungsbetriebsstrom Ie (x = 0,5 – 8) im Abzweig fließen darf, ohne das angeschlossene Betriebsmittel zu überlasten. Mit zunehmender Trip Class verlängert sich die Zeit, für die das Betriebsmittel den eingestellten Ie führen darf.The The period specified by the shutdown class is in the standard for low-voltage switching and Control devices, Part 4-1, IEC 60947-4-1, chap. 5.7.3 defined. The shutdown class indicates for which Period of x times the rated operational current Ie (x = 0.5 - 8) in Flow branch is allowed to overload without the connected equipment. With increasing Extended trip class the time, for which the equipment may carry the set Ie.

Es kann z. B. zweckmäßig sein, im Speicher des autarken Gerätes für jede Abschaltklasse einen maximal zulässigen Bemessungsbetriebsstrom zu definieren.It can z. B. be appropriate, in the memory of the self-sufficient device for every Shutdown class a maximum allowable To define the rated operational current.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das autarke Schaltgerät mit einer LED als Indikationsmittel ausgeführt.In an advantageous embodiment is the self-sufficient switching device implemented with an LED as an indication.

Z. B. durch Blinken der LED wird signalisiert, dass eine unzulässige Kombination des ersten und zweiten Einstellwertes am autarken Schaltgerät vorgegeben ist.Z. B. by flashing the LED is signaled that an improper combination of the first and second set value given on the autarkic switching device is.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das autarke Schaltgerät mit einem Display als Indikationsmittel ausgeführt.In a further advantageous embodiment is the self-sufficient switchgear executed with a display as an indication.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das autarke Schaltgerät mit einem akustischen Indikationsmittel ausgeführt.In a further advantageous embodiment is the self-sufficient switchgear executed with an acoustic indication.

Eine besonders vorteilhafte Verwendung des autarken Schaltgerätes ergibt sich, wenn dieses als elektronischer Motorstarter mit integrierter elektronischer Überlastfunktion eingesetzt wird. Elektronische Motorstarter werden in der Regel so eingestellt, dass sie ein gewünschtes Anlaufprofil erfüllen können. Durch die erfindungsgemäße Zulässigkeitsüberprüfung des ersten und zweiten Einstellwertes wird hierbei vermieden, dass eine in Hinblick auf die Leistungsteile des Motorstarters unzulässige Vorgabe dieser Einstellwerte gewählt wird.A Particularly advantageous use of autarkic switching device results itself, if this as an electronic motor starter with integrated electronic overload function is used. Electronic motor starters are usually set to be a desired one Fulfill start-up profile can. By the admissibility check of the invention first and second set value is thereby avoided that a with regard to the power units of the motor starter impermissible specification of this Setting values selected becomes.

Ähnliche Vorteile ergeben sich bei einer Verwendung des autarken Schaltgerätes als Sanftstarter mit integrierter elektronischer Überlastfunktion.Similar Advantages arise when using the autarkic switching device as Soft starter with integrated electronic overload function.

Auch bei einer Verwendung des autarken Schaltgerätes als Überlastrelais wird eine hohe Betriebssicherheit ermöglicht.Also when using the self-sufficient switching device as an overload relay is a high Operational safety allows.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert.in the The invention will be described below with reference to the FIG embodiment described in more detail and explained.

Die Figur zeigt die Bedienoberfläche eines autarken Schaltgerätes mit integrierter Überlastfunktion.The Figure shows the user interface a self-sufficient switching device with integrated overload function.

Das autarke Schaltgerät 1 ist beispielsweise als Sanftstarter für Drehstromasynchronmotoren ausgeführt. Die Schaltelemente bzw. Leistungsteile wie Thyristoren oder Triacs derartiger Sanftstarter sind in der Regel so ausgelegt und dimensioniert, dass sie bei einer Abschaltklasse Trip Class 10 nach der Norm für Niederspannungsschalt- und Steuergeräte, Teil 4-1, IEC 60947-4-1, Kap. 5.7.3 und maximal einstellbarem Bemessungsbetriebsstrom ein vorgegebenes Anlaufstromprofil (z.B 3,5*Ie für 20s) erfüllen können.The self-sufficient switching device 1 is designed, for example, as a soft starter for three-phase asynchronous motors. The switching elements or power parts such as thyristors or triacs of such soft starters are usually designed and dimensioned so that they are in a shutdown class Trip Class 10 according to the standard for low-voltage switchgear and control devices, Part 4-1, IEC 60947-4-1, Chap , 5.7.3 and the maximum adjustable rated operating current can meet a specified starting current profile (eg 3.5 * Ie for 20 s).

Auch für die Realisierung der elektronischen Überlastfunktion werden die beiden Parameter Bemessungsbetriebsstrom (Einstellbereich z.B. 87 – 162 A) und Abschaltklasse Trip Class (Einstellbereich z.B. 10/15/20/30) benötigt.Also for the Realization of the electronic overload function the two parameters rated operational current (setting range e.g. 87 - 162 A) and shutdown class Trip Class (setting range eg 10/15/20/30) needed.

Über ein Mittel zur Vorgabe eines ersten Einstellwertes 4 wird der Bemessungsbetriebsstrom vorgegeben, über ein Mittel zur Vorgabe eines zweiten Einstellwertes 3 die Abschaltklasse. Das erste Einstellmittel 4 ist als Drehcodierschalter und das zweite Einstellmittel 3 als Drehpotentiometer ausgeführt. Eine von einem Anwender vorgegebene Kombination des ersten und zweiten Einstellwertes, die zur Zerstörung der Leistungshalbleiter im Sanftstarters führen kann, wird durch Blinken eines als LED ausgeführten Indikationsmittels 2 signalisiert.Via a means for specifying a first setting value 4 the rated operating current is specified, via a means for specifying a second set value 3 the shutdown class. The first adjustment means 4 is as Drehcodierschalter and the second adjusting means 3 designed as a rotary potentiometer. A predetermined by a user combination of the first and second set value, which can lead to the destruction of the power semiconductors in the soft starter, is flashing out as a LED led indication means 2 signaled.

Der Sanftstarter weist einen Mikrocontroller und einen von diesem zugreifbaren Speicher auf. Innerhalb des Speichers ist die nachstehende Tabelle abgelegt, die die für den Sanftstarter zulässigen Wertepaare Abschaltklasse/Bemessungsbetriebsstrom enthält. Bei einer Abschaltklasse Class20 ist die Dauer, innerhalb der das x-fache des Bemessungsbetriebsstromes fließen kann definitionsgemäß länger als bei einer Class10. Daher ist gemäß der Tabelle bei Class20 ein niedriger Bemessungsbetriebsstromes (142A) zulässig als bei Class10 (162A)

Figure 00060001
The soft starter has a microcontroller and a memory accessible by it. The following table is stored within the memory, which contains the value classes shutdown class / rated operating current permissible for the soft starter. With a Class20 shutdown class, the duration within which x times the rated operational current can flow is by definition longer than with a Class10. Therefore, a lower rated operating current (142A) is allowed for the Class20 class than Class10 (162A)
Figure 00060001

Claims (11)

Autarkes Schaltgerät (1) mit elektronischer Überlastvorrichtung für ein elektrisches Betriebsmittel mit • Mitteln zur Vorgabe eines ersten Einstellwertes (4) für den Bemessungsbetriebsstrom des elektrischen Betriebsmittels, • Mitteln zur Vorgabe eines zweiten Einstellwertes (3), der ein Maß für einen maximal zulässigen Zeitraum ist, innerhalb dem ein vorgebbares Vielfaches des eingestellten Bemessungsbetriebsstromes durch das elektrische Betriebsmittel fließen darf, • einer Verarbeitungseinheit, die zur Zulässigkeitsüberprüfung einer vorgegebenen Kombination des ersten und zweiten Einstellwertes dient, und mit • einem Indikationsmittel (2) für eine unzulässige Kombination des ersten und zweiten Einstellwertes.Self-sufficient switching device ( 1 ) with electronic overload device for an electrical equipment with • means for setting a first setting value ( 4 ) for the rated operational current of the electrical equipment, • means for specifying a second setting value ( 3 ), which is a measure for a maximum permissible period of time within which a predefinable multiple of the set rated operating current may flow through the electrical equipment, • a processing unit which serves to check the admissibility of a predetermined combination of the first and second setting values, and with an indication means ( 2 ) for an impermissible combination of the first and second setting values. Autarkes Schaltgerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit Steuerungsmittel zur Sperre einer unzulässigen Kombination des ersten und zweiten Einstellwertes aufweist.Self-sufficient switching device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the processing unit comprises control means for inhibiting an improper combination of the first and second set values. Autarkes Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2 mit einem Mikrocontroller als Verarbeitungseinheit.Self-sufficient switching device ( 1 ) according to one of claims 1 or 2 with a microcontroller as a processing unit. Autarkes Schaltgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Speicher für zulässige Kombinationen des ersten und zweiten Einstellwertes, der von der Verarbeitungseinheit zur Zulässigkeitsüberprüfung vorgegebener Kombinationen des ersten und zweiten Einstellwertes zugreifbar ist.Self-sufficient switching device ( 1 ) according to one of the preceding claims, having a memory for permissible combinations of the first and second set values, which is accessible to the admissibility check processing unit of predetermined combinations of the first and second set values. Autarkes Schaltgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Einstellung des zweiten Einstellwertes (3) derart ausgeführt sind, dass der zweite Einstellwert in Form einer Abschaltklasse vorgebbar ist.Self-sufficient switching device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the means for setting the second setting value ( 3 ) are designed such that the second set value can be specified in the form of a shutdown class. Autarkes Schaltgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer LED als Indikationsmittel (2).Self-sufficient switching device ( 1 ) according to one of the preceding claims with an LED as an indication ( 2 ). Autarkes Schaltgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Display als Indikationsmittel (2).Self-sufficient switching device ( 1 ) according to one of the preceding claims with a display as indication means ( 2 ). Autarkes Schaltgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem akustischen Indikationsmittel (2).Self-sufficient switching device ( 1 ) according to one of the preceding claims with an acoustic indication means ( 2 ). Elektronischer Motorstarter mit integrierter elektronischer Überlastfunktion als ein autarkes Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.Electronic motor starter with integrated electronic overload function as a self-sufficient switching device ( 1 ) according to one of claims 1 to 8. Sanftstarter mit integrierter elektronischer Überlastfunktion als ein autarkes Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.Soft starter with integrated electronic overload function as a self-sufficient switching device ( 1 ) according to one of claims 1 to 8. Überlastrelais als ein autarkes Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.Overload relay as a self-sufficient switching device ( 1 ) according to one of claims 1 to 8.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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