DE202020107235U1

DE202020107235U1 - Schützmodul und Schützmodulanordnung

Info

Publication number: DE202020107235U1
Application number: DE202020107235.8U
Authority: DE
Original assignee: ABB Schweiz AG
Current assignee: ABB Schweiz AG
Priority date: 2020-12-14
Filing date: 2020-12-14
Publication date: 2021-01-14
Anticipated expiration: 2030-12-15
Also published as: CN114628197A; US20220189711A1; US11848167B2; EP4012737A1

Abstract

Schützmodul (100), eingerichtet zum Erkennen eines Schaltzustandes eines Schützes (201), aufweisend
ein bewegliches Element (102), das eingerichtet ist, die Bewegung eines Schaltelements des Schützes (201) in das Schützmodul (100) zu übertragen;
einen Umlenkhebel (104), der an dem beweglichen Element (102) befestigt ist; wobei der Umlenkhebel (104) eingerichtet ist, den Schaltzustand anzugeben.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Schützmodul und eine Schützmodulanordnung.
Stand der Technik
In vielen Anwendungen ist es wichtig, den tatsächlichen Schaltzustand eines Schützes zu kennen. Weiterhin reagieren Schütze direkt auf beispielsweise Ströme oder Spannungen.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen, die die Zustandsdetektion und die Ansteuerung von Schützen verbessert.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der folgenden Beschreibung, sowie der Figuren.
Die beschriebenen Ausführungsformen betreffen in ähnlicher Weise das Schützmodul und die Schützmodulanordnung. Synergieeffekte können sich aus verschiedenen Kombinationen der Ausführungsformen ergeben, obwohl sie möglicherweise nicht im Detail beschrieben werden.
Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Schützmodul bereitgestellt, das zum Erkennen eines Schaltzustandes eines Schützes eingerichtet ist. Das Schützmodul weist ein bewegliches Element auf, das eingerichtet ist, die Bewegung des eines Schaltelements des Schützes in das Schützmodul zu übertragen, sowie einen Umlenkhebel, der an dem beweglichen Element befestigt ist, und eingerichtet ist, den Schaltzustand anzugeben.
Das Schützmodul ist ein von dem Schütz getrenntes Modul, das sozusagen an den Schütz angedockt werden kann. Das heißt, es kann z.B. an der Vorderseite des Schützes angebracht werden, beispielsweise eingeclippt oder durch eine andere mechanische Halterung befestigt werden. Der Schütz weist ein bewegliches Element auf, z.B. einen Stößel, aufgrund dessen Bewegung eine Leistungsschaltung geschaltet oder getrennt wird. Dieses bewegliche Element in dem Schütz wird in dieser Offenbarung als Schaltelement bezeichnet. Der Schütz kann an seiner Vorderseite eine Öffnung haben, die es erlaubt, auf das Schaltelement zuzugreifen. Beispielsweise weist das Schaltelement eine Kerbe oder eine Aussparung auf, in die von außen z.B. mittels eines weiteren beweglichen Elements eingegriffen werden kann. Somit kann die Bewegung des Stößels auf das weitere bewegliche Element übertragen werden, das beispielsweise Teil eines externen Moduls, hier das Schützmodul, ist, das an dem Schütz angebracht werden kann. Das Schützmodul kann die Bewegung seines beweglichen Elements analysieren und somit den Schaltzustand des Schützes detektieren. Für diese Detektion ist ein Umlenkhebel vorgesehen, der die mechanische Bewegung des beweglichen Elements aufnimmt und in eine weitere Bewegung umleitet, aufgrund derer dann der Schaltzustand des Schützes z.B. durch einen Sensor detektiert werden kann. Diese weitere Bewegung des Umlenkhebels ist beispielsweise eine Drehbewegung, die dadurch erreicht wird, dass ein erstes Ende des Umlenkhebels lose an dem beweglichen Element befestigt ist, sowie an einer festen Drehachse im mittleren Teil des Umlenkhebels. Somit bewegt sich das andere, zweite Ende des Umlenkhebels in Abhängigkeit der Geometrie entsprechend dem am beweglichen Element lose befestigten Ende, welches die Bewegung des beweglichen Elementes verfolgt. Das bewegliche Element und/oder der Umlenkhebel weisen hierbei so viel Spiel auf oder sind aus genügend flexiblem Material, so dass die durch eine starre Drehachse bewirkte kreisförmige Bewegung des ersten Endes ermöglicht wird oder ausgeglichen wird. Die Bewegung oder Änderung des Ortes des zweiten Endes kann dann z.B. durch einen Sensor oder einen Schalter detektiert werden. Der Begriff „den Schaltzustand angeben“ bedeutet somit, dass der Zustand derart mechanisch aufbereitet wird, dass er durch einen Sensor erfasst werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform ist das bewegliche Element eingerichtet, den Schaltzustand optisch anzugeben. Somit ist der Schaltzustand zum Beispiel für einen Nutzer sichtbar und kann von diesem abgelesen werden. Im diesem Fall kann ein Nutzer z.B. eine Handlung vornehmen und den Schütz betätigen.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Schützmodul ferner einen Sensor auf, der eingerichtet ist, den durch den Umlenkhebel angegebenen Schaltzustand zu detektieren. Mit dem Sensor, insbesondere einem optischen bzw. Lichtsensor kann zum Beispiel eine Lichtschranke realisiert werden. Das durch den Sensor oder die Lichtschranke erzeugte Signal z.B. kann an ein Kommunikationsmodul weitergegeben werden.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Schützmodul eine Kommunikationsschnittstelle zu einem Sensormodul auf. Das Sensormodul ist z.B. ein eigenständiges Modul, das eingerichtet ist, Daten an das Schützmodul zu übertragen. Über die Kommunikationsschnittstelle kann das Sensormodul somit zum Beispiel technische und / oder physikalische Größen wie eine Temperatur, eine Spannung, einen Strom oder andere physikalische und/oder elektrische Daten übertragen.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Schützmodul eine elektrische Kommunikationsschnittstelle zu dem Schütz auf. Die Kommunikationsschnittstelle kann Beispielsweise zur Ansteuerung des Schützes verwendet werden.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Schützmodul eine Logik auf, die eingerichtet ist, die technischen und / oder physikalischen Größen zu erfassen und über die elektrische Kommunikationsschnittstelle zu dem Schütz unter Berücksichtigung des Schaltzustandes des Schützes und der Werte der technischen und / oder physikalischen Größen zu steuern. In anderen Worten, weist das Schützmodul eine Hardwarelogik und/oder eine Softwarelogik auf, die die vom Sensormodul empfangenen Daten auswertet und in Abhängigkeit des Ergebnisses der Auswertung Signale über die elektrische Kommunikationsschnittstelle an den Schütz sendet. Die Logik kann z.B. in einfachen Bausteinen wie CPLDs oder in einem FPGA, Prozessor, DSP oder weiteren dem Fachmann bekannten Logikbausteinen als Hardware und/oder Software implementiert sein.
Gemäß einer Ausführungsform ist die elektrische Kommunikationsschnittstelle durch einen Federkontakt realisiert. Weiterhin ist die Kommunikationsschnittstelle vorzugsweise zweipolig oder mehrpolig, so dass z.B. eine gemeinsame Referenzspannung, eine Differentialspannung und / oder verschiedene Kanäle realisiert werden können. Insbesondere kann der Schütz über den zwei- oder mehrpoligen Kontakt gesteuert werden.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Schützmodul weitere unabhängige elektrische Schnittstellen auf, die eingerichtet sind einen Datenaustausch mit weiteren externen Geräte zu ermöglichen. Somit kann die Auswertelogik des Schützmoduls auch weitere Eingaben verarbeiten und den Schütz entsprechend steuern.
Gemäß einer Ausführungsform ist das bewegliche Element des Schützes formschlüssig mit dem beweglichen Element des Schützes verbunden. Hierdurch ergibt sich z.B. eine mechanische Stabilität.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Schützmodul ein Display und / oder Bedienelemente auf. Das Display kann z.B. den Schaltzustand des Schützes, die empfangenen Daten des Sensors, Ergebnisse der Auswertung anzeigen. Es kann weiterhin ein graphisches Nutzerinterface, eine GUI implementiert sein. Beispielweise kann das Display berührungsempfindlich sein und die GUI eine Menüführung aufweisen. Über die GUI könnte so z.B. die für die Auswertung, d.h. für die Steuerlogik zu verwendenden Datenquellen ausgewählt werden oder die Ansteuerung des Schützes beeinflusst werden, oder es kann zwischen verschiedenen Darstellungen umgeschaltet werden, so dass beispielsweise zwischen der Anzeige einer Temperatur und eines Stromes gewechselt werden kann. Die Bedienelemente können auch mechanische Bedienelemente wie Schalter, Knöpfe, Hebel, etc. sein.
Das Schützmodul kann ferner einen Speicher aufweisen, in welchem beispielsweise historische Werte oder Ereignisse abgespeichert werden können. Der Speicher kann z.B. ein ROM wie z.B. ein EEPROM, ein magnetischer, ein optischer oder ein elektrischer Speicher sein. Weiterhin können in dem Speicher z.B. Schwellwerte abgespeichert werden oder eine Konfiguration abgespeichert werden. Auf diese Werte bzw. Konfiguration könnte zum Beispiel über die Anzeige oder Bedienelemente zugegriffen werden und die Werte angepasst werden. Weiterhin könnten die Werte bzw. die Konfiguration über eine Kommunikationsschnittstelle verändert werden.
Dementsprechend weist, gemäß einer weiteren Ausführungsform, das Schützmodul eine Funkschnittstelle auf. Hierdurch kann das Schützmodul mit den Sensormodulen oder weiteren externen Modulen drahtlos kommunizieren. Somit ist auch eine Kommunikation mit einem Server oder in die Cloud möglich.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Schützmodul eingerichtet, gleichzeitig mit einem oder mehreren Sensormodulen und mit weiteren Schützmodulen Daten auszutauschen.
Hierdurch wird ein Netzwerk bereitgestellt, so dass das Schützmodul auf Auswertungen, Zuständen und Steuerungen wie Steuerbefehle weiterer Schützmodule reagieren kann, bzw. das Schützmodul seine eigenen entsprechenden Signale und Daten an die anderen Schützmodule senden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Schützmodulanordnung bereitgestellt, das ein Schützmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist, sowie ein Sensormodul, wobei das Sensormodul eingerichtet ist, Werte technischer und / oder physikalischer Größen an das Schützmodul zu senden.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Schützmodulanordnung weiterhin einen Schütz auf, wobei der Schütz eingerichtet ist, die mechanische Bewegung eines Schaltelementes an das Schützmodul zu übertragen und Steuerbefehle über eine elektrische Kommunikationsschnittstelle von dem Schützmodul zu empfangen. Insbesondere weist der Schütz ein bewegliches Element auf, das hierein auch als Schaltelement bezeichnet wird, das mit dem beweglichen Element des Schützmoduls formschlüssig verbunden ist.
In einem Verfahren überträgt ein wie in dieser Offenbarung definiertes Schaltelement eines Schützes die Bewegung auf ein z.B. formschlüssig angebrachtes bewegliches Element eines an dem Schütz angeordneten Schützmodul. Weiterhin wird die Bewegung des beweglichen Elements auf einen Umlenkhebel umgelenkt, und die Stellung des Umlenkhebels z.B. durch einen optischen Sensor detektiert.
Gemäß einem Aspekt wird ein Programmelement bereitgestellt, das eingerichtet ist den Schütz zu steuern, wenn es auf einem Prozessor oder einer Hardwarelogik ausgeführt wird. Das Programmelement kann Teil eines Computerprogramms sein, es kann jedoch auch ein ganzes Programm für sich sein. Beispielsweise kann das Computerprogrammelement verwendet werden, um ein bereits vorhandenes Computerprogramm zu aktualisieren, um zur vorliegenden Erfindung zu gelangen. Das Programmelement kann auf einem computerlesbaren Medium gespeichert sein, das als ein Speichermedium angesehen werden kann, wie beispielsweise ein USB-Stick, eine CD, eine DVD, ein Datenspeichergerät, eine Festplatte oder ein beliebiges anderes Medium, auf dem sich ein Programmelement befinden kann.
Andere Variationen der offenbarten Ausführungsformen können vom Fachmann bei der Durchführung der beanspruchten Erfindung durch das Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche verstanden und ausgeführt werden. In den Ansprüchen schließt das Wort „umfassend“ andere Elemente oder Schritte nicht aus, und der unbestimmte Artikel „ein“ oder „eine“ schließt eine Vielzahl nicht aus. Ein einzelner Prozessor oder eine andere Einheit kann die Funktionen mehrerer Gegenstände oder Schritte erfüllen, die in den Ansprüchen aufgeführt sind. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Maßnahmen in voneinander abhängigen Ansprüchen angegeben sind, bedeutet nicht, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht vorteilhaft genutzt werden kann. Bezugszeichen in den Ansprüchen sollten nicht so ausgelegt werden, dass sie den Umfang der Ansprüche begrenzen.
Figurenliste
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt

1 eine schematische Zeichnung eines Schützmodul gemäß einem Ausführungsbeispiel,
2 ein Blockdiagramm einer Schützmodulanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Ausführungsformen
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine schematische Zeichnung eines Schützmoduls 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Schützmodul 100 ein Gehäuse 108 auf, in welchem sich ein bewegliches Element 102 befindet. Das bewegliche Element 102 ist so gestaltet, dass es mit dem beweglichen Element, zum Beispiel ein Stößel des Schützes formschlüssig verbunden ist. Dieses bewegliche Element 102 mit dem damit verbundenen Umlenkhebel 104 ist so angeordnet und geführt, dass in einer Endlage eine Lichtschranke 106 unterbrochen wird. Das heißt, dass sich mit der Bewegung des Stößels über das bewegliche Element 102 auch das erste Ende des Umlenkhebels bewegt, und damit auch aufgrund der Drehbewegung um die Drehachse 108 das zweite Ende des Umlenkhebels. Das zweite Ende durchbricht in einer ersten Endstellung z.B. eine Lichtschranke, so dass das Licht nicht auf den Sensor 106 trifft, und lässt in einer zweiten Endstellung das Licht der Lichtschranke passieren, so dass das Licht auf den Sensor 106 trifft. Der Sensor kann somit die Endstellung des Umlenkhebels und damit den Schaltzustand des Schützes detektieren. Das bewegliche Element 102 ist vorzugsweise ferner so gestaltet, dass die Schaltstellung des Schützes auf der Front des Schützmoduls 100 sichtbar ist und der Schütz betätigt werden kann.
2 zeigt ein Blockdiagramm einer Schützmodulanordnung 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Schützmodul 100 ist mit der Front eines Schützes 201 elektrisch und mechanisch und über eine Kommunikationsschnittstelle 204 mit einem Sensormodul 203 verbunden. Die elektrische Kopplung ist federnd und mindestens zweipolig und ermöglicht so die Ansteuerung des Schützes 201.
Das Sensormodul 203 und das Schützmodul 100 haben somit eine mehrpolige Schnittstelle 204, über welche die beiden Geräte 203, 100 elektrisch miteinander verbunden werden und Daten austauschen können. Die Geräte 203, 100 bilden hierbei eine gemeinsame Funktionseinheit.
Das Schützmodul 100 kann weitere unabhängige elektrische Schnittstellen 205 aufweisen, die einen Datenaustausch mit anderen externen Geräten als die hier beschriebenen erlauben. Das Schützmodul 100 kann weiterhin ein Display und Bedienelemente aufweisen, sowie eine Funkschnittstelle. Das Schützmodul 100 kann z.B. über diese Funkschnittstelle gleichzeitig mit einem oder mehreren Sensormodulen 203 und mit weiteren Schützmodulen 100 Daten austauschen.
Das Sensormodul 203 weist Sensoren oder Schaltkreise z.B. zum Messen von Strömen und Spannungen auf. In einer anderen Ausprägung weist das Sensormodul 203 Sensoren zum Erfassen von Temperaturen oder weiteren elektrischen Größen auf.

Claims

Schützmodul (100), eingerichtet zum Erkennen eines Schaltzustandes eines Schützes (201), aufweisend ein bewegliches Element (102), das eingerichtet ist, die Bewegung eines Schaltelements des Schützes (201) in das Schützmodul (100) zu übertragen; einen Umlenkhebel (104), der an dem beweglichen Element (102) befestigt ist; wobei der Umlenkhebel (104) eingerichtet ist, den Schaltzustand anzugeben.
Schützmodul (100) nach Anspruch 1, wobei das bewegliche Element (102) eingerichtet ist, den Schaltzustand optisch anzugeben.
Schützmodul (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Schützmodul (100) ferner einen Sensor aufweist, der eingerichtet ist, den durch den Umlenkhebel (104) angegebenen Schaltzustand zu detektieren.
Schützmodul (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sensor ein optischer Sensor (106) ist.
Schützmodul (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schützmodul (100) eine Kommunikationsschnittstelle zu einem Sensormodul (203) aufweist.
Schützmodul (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schützmodul (100) ferner eingerichtet ist, durch die Kommunikationsschnittstelle zu dem Sensormodul (203) technische und / oder physikalische Größen zu erfassen.
Schützmodul (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die technischen und / oder physikalischen Größen eine Temperatur, eine Spannung oder einen Strom sind.
Schützmodul (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schützmodul (104) eine elektrische Kommunikationsschnittstelle zu dem Schütz aufweist.
Schützmodul (100) nach Anspruch 8, wobei das Schützmodul (100) eine Logik aufweist, die eingerichtet ist, die technischen und / oder physikalischen Größen zu erfassen und über die elektrische Kommunikationsschnittstelle zu dem Schütz unter Berücksichtigung des Schaltzustandes des Schützes (201) und der Werte der technischen und / oder physikalischen Größen zu steuern.
Schützmodul (100) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei die elektrische Kommunikationsschnittstelle durch einen Federkontakt realisiert ist.
Schützmodul (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schützmodul (100) weitere unabhängige elektrische Schnittstellen (205) aufweist, die eingerichtet sind, einen Datenaustausch mit weiteren externen Geräte zu ermöglichen.
Schützmodul (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das bewegliche Element des Schützes (201) formschlüssig mit dem beweglichen Element des Schützes verbunden ist.
Schützmodul (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schützmodul (100) ein Display und / oder Bedienelemente aufweist.
Schützmodul (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schützmodul (100) eine Funkschnittstelle aufweist.
Schützmodul (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schützmodul (100) eingerichtet ist, gleichzeitig mit einem oder mehreren Sensormodulen (203) und mit weiteren Schützmodulen (100) Daten auszutauschen.
Schützmodulanordnung (200) aufweisend ein Schützmodul (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und ein Sensormodul (203), wobei das Sensormodul (203) eingerichtet ist, Werte technischer und / oder physikalischer Größen an das Schützmodul (100) zu senden.
Schützmodulanordnung (200) nach Anspruch 16, weiterhin aufweisend einen Schütz (201), wobei der Schütz (102) eingerichtet ist, die mechanische Bewegung eines Schaltelementes an das Schützmodul (100) zu übertragen und Steuerbefehle über eine elektrische Kommunikationsschnittstelle von dem Schützmodul (100) zu empfangen.