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Elektromagnetische Schaltvorrichtung
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Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Schaltvorrichtung,
insbesondere Schütz, mit wenigstens einer I'a;netspule, welche Anschlußklemmen aufweist,
die an eine Wechselspannungsquelle anschließbar sind und durch welche ein Anker
betätigbar ist.
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Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Wechselspannungsschütz,
welches mit einer Arbeitaspannung oder Erregerspannung von 24 V oder höher-arbeitet.
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Aus der deutschen Patentschrift 1 286 099 ist bereits eine Anordnung
bekannt, bei welcher eine elektromagnetische Schaltvorrichtung, wie ein Schütz,
über zwei Außenleitungen mit einer elektronischen Meß- und Steuerschaltung verbunden
ist. Bei dieser bekannten Anordnung wird über die Außenleitungen die Steuerspannung,
d. h. die Netzspannung mit beispielsweise 220 V, vom Schütz zur Meßstelle geführt.
Dies hat den Nachteil, daß oft über verhältnismäßig große Entfernungen für relativ
hohe
Spannungen geeignete Kabel verlegt werden müssen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetische
Schaltvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche derart ausgebildet
ist, daß an der meßstelle eine eigensichere Neßfühlereinrichtung anschließbar ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß unterhalb der
aus der hagnetspule und dem Anker gebildeten Baugruppe der elektromagnetischen Schaltvorrichtung
eine zur Betätigung des Ankers dienende elektronische Steuereinrichtung angeordnet
ist, welche wenigstens zwei Eingangsklemmen aufweist, die von der hagnetspule galvanisch
getrennt angeordnet sind.
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Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausfuhrungfiformen des
Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Gemäß der Erfindung ist der wesentliche Vorteil erreichbar, daß eine
elektromagnetische Schaltvorrichtung wie ein Schütz, mit einer elektronischen Steuereinrichtung
zu einer kompakten Baueinheit zusammengefaßt ist, bei welcher einerseits ein in
praktisch sämtlichen Schaltschränken stets zur Verfügung stehender Raum vorteilhaft
ausgenutzt wird und andererseits zugleich eine Reihe von günstigen Betriebseigenschaften
gewährleistet sind. Die gemäB der Erfindung unterhalb einer elektromagnetischen
Schaltvorrichtung oder alternativ innerhalb desselben Gehäuses angeordnete elektronische
Schaltungseinrichtung benötigt nämlich einen verhältnismäßig geringen Raum, der
lediglich zu einer etwas größeren Bauhöhe eines Schützes führt. Da sich verschiedene
Fabrikate solcher Schalteinrichtungen ohnehin in ihrer Bauhöhe unterscheiden und
außerdem in allen Schaltschränken oberhalb eines Schützes stets ein ausreichender
Platz zur Verfügung steht, wird gemäß der Erfindung ein ohnehin vorhandener
Raum
besonders vorteilhaft ausgenutzt. Zugleich wird eine verhältnismäßig empfindliche
elektronische Einrichtung an einer außerordentlich gut geschützten Stelle untergebracht,
im Gegensatz zu einer bekannten Anordnun, bei welcher entsprechende elektronische
Bauteile an der Meßstelle angeordnet und damit vielfältigen Gefahren ausgesetzt
sind. Bei vielen Anwendungsfällen ist es nicht auszuschließen, daß an der Meßstelle
durch mechanische oder chemische tlnflüsse eine Beschädidung oder Zerstörung von
ileßfüiilern und anderen in diesem Bereich angeordneten Bauteilen vorkommt. Gemäß
der Erfindung ist es jedoch möglich, die an der Neßstelle benötigten Bauteile auf
ein Minimum zu beschränken, so daß bei einer Überbeanspruchung oder Zerstörung der
an der Meßstelle angeordneten Bauelemente keine hochwertigeren Teile verloren gehen,
die gegläß der Erfindung an sicherer Stelle im Schaltschrank untergebracht sind.
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Gemäß der Erfindung wir weiterhin di.e Betriebssicherheit der gessamten
Meßanordnung wesentlich erhöht. da beispielsweise bei einem Erdschluß der Steuerleitung
nur der tatsächlich betroffene Steuerkreis geerdet wird, jedoch keine Beschädigungen
oder Funktionsbeeinträchtigung der Elektronik auftreten können. AuRerdem wird gemäß
der Erfindung die Gefahr für gerätetechnische Einrichtungen ebenso wie für das Bedienungspersonal
erheblich vermindert, welche von langeren Leitungen ausgeht, die unter einer verhraltnismäßig
hohen Spannung stehen.
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Weiterhin wird gemäß der Erfindung die Leitungsführung sowohl finanziell
als auch im Raumbedarf und hinsichtlich der Isolation wesentlich günstiger, da verhältnismäßig
dünne Steuerleitungen auf engerem Raum verlegt werden können, die preiswert sind.
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Weiterhin ist gemäß der Erfindung der außerordentlich große Vorteil
erreichbar, daß die Steuerleitungen in explosionsgeschütz, Räume hineingeführt werden
können, ohne daß irgendeine Explosionsgefahr besteht, da grundsätzlich eigensichere
Meßkreis anschließbar sind.
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Weiterhin wird gemäß der Erfindung auch jegliche Gefahr ausgeschaltet,
welche bei herkömmlichen Einrichtungen stets dadurch besteht, daß bei der Verdrahtung
oder bei der Fehlersuche, beispielsweise durch tberbrücken eines Schützes, die elektronische
Schaltungseinrichtung beschädigt oder zerstört wird.
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Im Gegensatz zu bekannten Einrichtungen kann auch bei unsachgemäßer
Behandlung oder durch Unachtsamkeit kein Kurzschluß erzeugt werden, durch welchen
die Elektronik beschädigt werden könnte, da keine Teile zugänglich sind, denen unbeabsichtigt
schädliche Spannungen zugeführt werden könnten.
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Es kann durch die erfindungsgemäße Anordnung praktisch kein schädlicher
Lastkurzschluß durch äußere Einflüsse herbeigeführt werden.
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Wenn gemäß der Erfindung vorzugsweise die Eingangsklemmen gegenüber
den Anschlußklemmen für die Arbeitaspannung unterschiedlich ausgebildet sind, besteht
auch keine Verwechslungsgefahr.
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Die erfindungsgemäße Anordnung ist auch außerordentlich vielseitig
verwendbar, da an die Eingangsklernnien praktisch alle üblichen Neßfühlereinrichtungen
anschließbar sind. Giundsätzlich ist die Anordnung derart ausgelegt, daß die Empfindlichkeit
ausreicht, um einen Schaltvorgang auszulösen, wenn an den Eingangaklemmen beispielsweise
eine Stromänderung von lnA auf 3 inA erfolgt. Nit anderen Worten, bei einem Strom
von gröBer oder gleich 3 mA befindet sich die Anordnung in einem bestimmten Schaltzustand,
während bei einem Strom von kleiner oder gleich 1 mh der entgegengesetzte Schaltzustand
vorhanden ist. An die Anschlußklemmen könnte beispielsweise ein einfacher mechanischer
Xontakt'
eiii Potentiometer1 ein Schalttransistor. ein lichtempfindliches Element, ein Oszillatorinitiator
oder ähnliche Schaltelemente angeschlossen werden Anstatt des in einer bevorzugten
Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes vorgesehenen Fotokopplers könnte im Rahmen
der Erfindung auch ein Reed-Relais verwendet werden, da es vor allem wesentlich
ist, die galvanische Trennung zu gewährleisten, während die hierzu verwendeten Bauelemente
den jeweiligen Anwendungserfordernissen angepaßt sein können. Gemäß der Erfindung
kommt es lediglich darauf an, daß die galvanische Trennung in zuverlässiger Weise
gewährleistet ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung
beschrieben, in welcher die einzige Figur ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgeniäßen
Schaltvorrichtung veranschaulicht.
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An einer mit 11 bezeichneten Spannungsquelle für 220 V Wechselspannung
beispielsweise an die ìietzversorgung, sind-hintereinander eine Schaltvorrichtung
14 wie ein Schütz und eine Gleichrichterschaltung in Form einer Graetz-Schaltung
16 angeschlossen.
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Parallel zu der Graetz-Schaltung 16 sind ein Kondensator 20 und ein
spannungsabhängiger Widerstand 21, z.B. ein Varistor angeordnet. Auf der Ausgangsseite
der Graetz-Schaltung ist ein gesteuerter Gleichrichter 15 angeordnet, welcher dann
sperrt, wenn ein lichtempfindliches Element 19 eines 'otokopplers 17 von einer lichtemittierenden
Diode (LED) 18 beleuchtet wird.
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Im nicht beleuchteten Zustand des lichtempfindlichen Elementes 19
wird über den Widerstand 24 der gesteuerte Gleichrichter 15 durchgeschaltet. Die
lichtemittierende Diode 18 wird durch einen Schaltverstärker 13 angesteuert, dessen
Singangsklemmen mit 12a, b, c bezeichnet sind. An diese ingangsklemmen wird die
Steuerleitung angeschlossen. Grundsätzlich würden zwei Eingangsklemmen am Schaltverstärker
13 ausreichen, um jedoch die Möglichkeit zu haben,die Schaltungsanordnung wahlweise
mit Arbeitskontakten oder mit Ruhekontakten zu betreiben sind vorteilhsfterweise
drei Eingangaklemmen vorgesehen, die entsprechend paarweise mit einem Arbeits- bzw.
Ruhekontakt verwendbar sind.
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Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
stellt der Totokoppler 17 die eine der beiden Stellen dar, an welchen eine galvanische
Trennung zwischen den Eingangsklemmen 12a, b c und den Anschlußklemmen 14a und 14b
der Schaltvorrichtung 14 gebildet ist. Die zweite Stelle der galvanischen Trennung
bildet der Transformator 10, dessen Primärwicklung 10a parallel zu der Wechsel spannungsquelle
angeordnet ist und dessen Sekundärwicklung 10b am Eingang einer Gleichrichterbrücke
wie einer Graetz-Schaltung liegt.
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Die Ausgangsseite der Gleichrichterbrücke 23 ist an Speiseanschliisse
des Schaltverstärkers 1v angeschlossen, wobei parallel zu diesen Anschlüssen des
Schaltverstärkers 13 ein Kondensator 22 angeordnet ist. Der eine Pol des Ausgangs
der Gleichrichterbrücke 13 ist fest mit einem Anschlußpunkt der LED 18 verbunden.
Der andere Pol der LED 18 wird über den Ausgang 25 des Schaltverstärkers 13 abhängig
von dessen Schaltzustand zum anderen Pol der Ausgangsspannung der Gleichrichterbrücke
durchgeschaltet bzw. nicht durchgeschaltet.
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Anstatt des Fotokopplers 17 könnte auch ein Reed-Relais verwendet
werden oder es könnte die Scha Itung sanordnung derart modifiziert sein, daß auf
der Primärseite des Transformators 10, beispielsweise an einem Reihenwiderstand
zur Primärwicklung 10a, ein Spannungsabfall zur Ansteuerung des gesteuerten Gleichrichters
15 gebildet wird. Zweckmfißigerweise sind die Eingangaklemmen 12a, b, c als kleine
Trichterklemmen ausgebildet, um eine Verwechslung mit den Anschlußklemmen für die
Steuerspannung zu vermeiden.
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Es sei darauf hingewiesen, daß im ohigen Ausführungsbeispiel nur eine
Prinzipdarstellung gegeben ist, um die flbersicht nicht zu stören, die in Einzelheiten
abgewandelt oder ergänzt werden kann. was für den Fachmann ohne Schwierigkeit gemäß
den äeweiligen Erfordernissen durchführbar ist. Die gemäß d.er Erfindung erreichbaren
Vorteile und Fortschritte, wie sie in der Beschreibungseinleitung näher erläutert
sind, ergeben sich im wesentlichen aus der galvanischen Trennung im Fotokoppler
17 und im Transformator 10 in Verbindung mit der Tatsache, daß von den Eingangsklemmen
12a, b, c zur Meßstelle lViederspannungs-SWtqrkabel
verlegt werden
können, die sogar ohne Gefahr in explosionsgeschützte Räume hineingeführt werden
können. Außerdem ist die gesamte Anordnung, wie sie in der Zeichnung dargestellt
ist, unter einem herkömmlichen Schütz oder alternativ im selben Gehäuse mit der
Spule und dem Anker unterzubringen, so daß die elektronische Schaltungseinrichtung
unter optimaler Raumausnutzung an einer geschützten Stelle untergebracht ist, während
vor Ort lediglich ein Fiinimue an gerätetechnischem Aufwand erforderlich ist.
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- Patentansprüche -