DE69732171T2

DE69732171T2 - Lastschalter mit einem Leistungsschalterblock mit Bearbeitungs-Modul, Kalibrierungs-Modul und Anzeige-Modul

Info

Publication number: DE69732171T2
Application number: DE69732171T
Authority: DE
Inventors: Eric Suptitz; Henri Bellotto; Luc Weynachter; Patrice Allin
Original assignee: Schneider Electric Industries SAS
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 1996-11-15
Filing date: 1997-11-06
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2017-11-07
Also published as: TR199701361A2; HK1008270A1; NO974987L; US5877691A; CN1182968A; MY117008A; EP0843332B1; MX9708521A; ES2236787T3; HUP9702033A3; EP0843332A1; PL188958B1; PL323092A1; JPH113647A; ATE286621T1; KR19980042332A; BR9705721B1; NO974987D0; FR2756095A1; CA2217835C

Description

Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter, umfassend einen Leistungsschalterblock, ein mechanisch und elektrisch mit dem Leistungsschalterblock verbundenes abnehmbares Verarbeitungsmodul mit einer elektronischen Verarbeitungseinheit, ein mechanisch am Leistungsschalterblock befestigtes und elektrisch mit der Verarbeitungseinheit verbundenes abnehmbares Nennstrom-Anpaßmodul mit Nennstrom-Anpaßmitteln und an einen externen Kommunikationsbus angeschlossene Kommunikationsmittel.
Es ist bekannt, Leistungsschalter mit verschiedenen Arten von elektronischen Auslösern zu kombinieren. Diese Auslöser sind in der Regel abnehmbar und werden erst bei Installation des Leistungsschalters mit diesem verbunden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Austauschbarkeit der Auslöser zu verbessern, um so die unterschiedlichsten Verwendungsanforderungen, vom Basisschutz bis zur Meßzentrale, zu erfüllen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Leistungsschalter mindestens ein abnehmbares Kommunikationsmodul umfaßt, das sich vom Verarbeitungsmodul und vom Nennstrom-Anpaßmodul unterscheidet, die genannten Kommunikationsmittel umfaßt, mechanisch am Leistungsschalterblock befestigt ist und über, vorzugsweise optisch ausgeführte, Verbindungsmittel mit galvanischer Trennung mit der Verarbeitungseinheit, über mechanische Verbindungsmittel mit die Schaltstellung des Leistungsschalters abbildenden Teilen des Leistungsschalterblocks und über elektrische Ein-/Ausgangsverbindungen mit dem externen Kommunikationsbus verbunden ist.
Das Kommunikationsmodul kann über die mechanischen Verbindungsmittel mit dem Leistungsschalterblock verbundene Anzeigemittel sowie über die optischen Verbindungsmittel mit der Verarbeitungseinheit verbundene Fernmeßmittel und/oder Fernregelmittel umfassen, welche Anzeige-, Fernmeß- und/oder Fernregelmittel über die elektrischen Ein-/Ausgangsverbindungen mit dem externen Kommunikationsbus verbunden sind.
Außerdem kann das Kommunikationsmodul mit Hilfsschaltorganen des Leistungsschalters elektrisch verbundene Steuermittel umfassen, welche Steuermittel über die elektrischen Ein-/Ausgangsverbindungen mit dem externen Kommunikationsbus verbunden sind.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung umfassen die im Kommunikationsmodul ausgebildeten elektrischen Ein-/Ausgangsverbindungen an einen Kommunikationsbus eines bestimmten Typs angepaßte Mittel.
Nach einer anderen Weiterbildung umfassen die mechanischen Verbindungsmittel zur Verbindung des Kommunikationsmoduls mit den die Schaltstellung des Leistungsschalters abbildenden Teilen des Leistungsschalterblocks im Kommunikationsmodul angeordnete Mikrokontakte mit Ansteuermitteln, die aus einer, dem Leistungsschalterblock gegenüberliegenden Seite des Kommunikationsmoduls herausstehen, sowie im Leistungsschalterblock angeordnete mechanische Betätigungsmittel zur Betätigung der genannten Ansteuermittel, wobei das Kommunikationsmodul Mittel zur Umwandlung der mechanischen Signale der Mikrokontakte in elektrische Signale sowie Mittel zur Anzeige der Schaltstellung des Leistungsschalters umfaßt. Die Ansteuermittel der Mikrokontakte umfassen vorzugsweise jeweils eine, gasdichte, biegsame Membran, die über den zugehörigen Mikrokontakt gestülpt ist.
Die Anordnung der Kommunikationsfunktionen in einem Kommunikationsmodul, das sich vom Verarbeitungsmodul und vom Nennstrom-Anpaßmodul unterscheidet, erlaubt die Anpassung des Leistungsschalters an verschiedene Kommunikationsprotokolle, ohne mehrere verschiedene Verarbeitungsmodule bereithalten zu müssen. Des weiteren kann das Kommunikationsmodul aufgrund seiner Unabhängigkeit und seiner direkten Kopplung über eine mechanische Verbindung mit die Schaltstellung des Leistungsschalters abbildenden Teilen des Leistungsschalterblocks bestimmte Funktionen, insbesondere Anzeigefunktionen auch ohne Vorhandensein eines Verarbeitungsmoduls eigenständig ausführen, sobald es physikalisch mit dem Leistungsschalterblock verbunden ist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung umfaßt der Leistungsschalterblock als Wandler mit Rogowskispulen ausgebildete Strommeßmittel, deren Ausgang mit dem Verarbeitungsmodul verbunden ist, und umfaßt das abnehmbar auf dem Leistungsschalterblock montierte Nennstrom-Anpaßmodul eine Vorderseite mit Anzeigen, die den Nennstrom des Leistungsschalters abbilden.
Darüber hinaus umfaßt das Verarbeitungsmodul Mittel zum unverzögerten Analog-Grenzwert-Schutz, die an Stromwandler des Leistungsschalterblocks angeschlossen sind und dazu dienen, einen Wert, der den von den Stromwandlern gelieferten Strom abbildet, mit einem maximalen analogen unverzögerten Ansprechwert zu vergleichen, wobei der Leistungsschalter ein Zusatzmodul mit Einstellmitteln zur Einstellung des genannten Ansprechwerts in Abhängigkeit vom Leistungsschaltertyp umfassen kann, welches Zusatzmodul nichtabnehmbar mechanisch am Leistungsschalter befestigt und elektrisch mit dem Verarbeitungsmodul verbunden ist sowie eine Seite mit Anzeigen umfaßt, die das Ausschaltvermögen des Leistungsschalters abbilden.
Nach anderer Ausgestaltung umfaßt der Leistungsschalter Montagemittel zum Anbau des Nennstrom-Anpaßmoduls und des Zusatzmoduls, welche Montagemittel ein Verbindungselement umfassen, das fest mit dem Leistungsschalterblock verbunden ist und Führungsmittel sowie Befestigungsmittel umfaßt, die entsprechenden Führungsmitteln und Befestigungsmitteln des Nennstrom-Anpaßmoduls bzw. des Zusatzmoduls zugeordnet sind.
Zum besseren Verständnis sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung unter Angabe weiterer Vorteile und Merkmale näher erläutert. Dabei zeigen
1 in schematischer Darstellung die Anordnung der verschiedenen Module zur Bildung eines erfindungsgemäßen Leistungsschalters;
2 die elektrischen und optischen Verbindungen zwischen den einzelnen Modulen des Leistungsschalters aus 1;
3 eine explodierte Darstellung der Anordnung der verschiedenen Module gemäß einer besonderen Ausgestaltung;
4 ein Blockschaltbild einer besonderen Ausgestaltung des Kommunikationsmoduls des Leistungsschalters aus 1 bis 3;
5 und 6 eine Variante eines Ausführungsdetails der mechanischen Verbindung zwischen dem Leistungsschalterblock und dem Kommunikationsmodul mit Darstellung der Ausschaltstellung bzw. der Einschaltstellung des Leistungsschalters;
7 und 8 eine perspektivische Ansicht bzw. eine explodierte Draufsicht einer besonderen Ausgestaltung eines Verbindungselements, eines Nennstrom-Anpaßmoduls und eines Zusatzmoduls eines erfindungsgemäßen Leistungsschalters;
9 ein Blockschaltbild zur Darstellung der Zusammenwirkung zwischen Verarbeitungsmodul, Nennstrom-Anpaßmodul und Zusatzmodul einer besonderen Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Leistungsschalters.
Der erfindungsgemäße Leistungsschalter in 1 und 2 umfaßt einen Leistungsschalterblock 1, ein Verarbeitungsmodul 2 ein Nennstrom-Anpaßmodul 3 und ein Kommunikationsmodul 4.
In 2 sind nur die zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Teile des Leistungsschalterblocks dargestellt. Die zu schützenden Leiter L1, L2, L3 sind auf bekannte Weise durch den Leistungsschalterblock geführt und können durch Schaltkontakte 5 unterbrochen werden. Um jeden Leiter ist ein Stromwandler 6 geführt. Eine Auslösespule 7 steuert die Abschaltung der Kontakte 5. Das Verarbeitungsmodul 2 ist elektrisch mit dem Leistungsschalterblock 1 verbunden, der ihm über die Ausgänge der Stromwandler 6 Signale zuführt, welche die über die Leiter L1, L2 und L3 fließenden Ströme abbilden. Der Leistungsschalterblock kann darüber hinaus Spannungswandler 8 umfassen, um die Spannungswerte zwischen den Leitern L1, L2 und L3 an das Modul 2 zu liefern. Die Auslösespule 7 bewirkt die Abschaltung der Kontakte 5, wenn sie vom Verarbeitungsmodul 2 mit Auslösesignalen beaufschlagt wird. Einander zugeordnete, in 2 mit den Bezugszeichen 9 und 10 bezeichnete und am Leistungsschalterblock bzw. am Verarbeitungsmodul angeordnete elektrische Steckverbinder gewährleisten die entsprechenden elektrischen Verbindungen, wenn das Verarbeitungsmodul mechanisch mit dem Leistungsschalter verbunden wird.
Das Nennstrom-Anpaßmodul 3 ist mit Hilfe eines geeigneten Mittels jeder Art, in 1 schematisch durch eine Befestigungsachse A1 dargestellt, mechanisch mit dem Leistungs schalterblock verbunden. Das Nennstrom-Anpaßmodul umfaßt keine elektrische Verbindung mit dem Leistungsschalterblock 1. Es ist vielmehr mit dem Verarbeitungsmodul 2 elektrisch so verbunden (siehe 2), daß es Informationen an dieses Modul liefert, welche die Nenngröße des Leistungsschalters abbilden.
Das Kommunikationsmodul 4 ist mit Hilfe eines geeigneten Mittels jeder Art, in 1 schematisch durch eine Befestigungsachse A2 dargestellt, mechanisch mit dem Leistungsschalterblock 1 verbunden. Es ist physikalisch vollkommen unabhängig von den übrigen Modulen ausgeführt und lediglich über eine optische Kopplung mit dem Verarbeitungsmodul 2 verbunden. Diese Kopplung ist bidirektional und umfaßt in jedem der Module 2 und 4 einander zugeordnete optische Sende-/Empfangselemente 11. Das Kommunikationsmodul 4 ist mit einem bidirektionalen externen Kommunikationsbus 12 verbunden. Darüber hinaus kann es über eine elektrische Verbindung 13 mit Hilfsschaltorganen 14 des Leistungsschalters elektrisch verbunden sein. Solche z. B. als Ausschalt- und/oder Einschaltspulen des Leistungsschalters ausgebildete Hilfsschaltorgane sind normalerweise auf dem Leistungsschalterblock 1 angeordnet. Diese direkte elektrische Verbindung zwischen dem Kommunikationsmodul und den Hilfsschaltorganen erlaubt es, die Ansteuerung des Leistungsschalters über den Bus 12, das Kommunikationsmodul 4, die elektrische Verbindung 13 und die Hilfsschaltorgane 14 selbst bei fehlendem Verarbeitungsmodul 2 zu gewährleisten.
Außerdem ist das Kommunikationsmodul 4 mit Hilfe von mechanischen Verbindungen, die mit Bezug auf 5 und 6 näher beschrieben werden, mit Teilen des Leistungsschalterblocks 1 verbunden, welche die Schaltstellung des Leistungsschalters abbilden. Auf diese Weise kann das Kommunikationsmodul 4 Funktionen zur Anzeige der Schaltstellung des Leistungsschalters unabhängig, d. h. auch bei nicht vorhandenem Verarbeitungsmodul gewährleisten.
Ein physikalisch mit dem Leistungsschalterblock 1 verbundenes Zusatzmodul 15 ist in 2 dargestellt. Art und Funktion dieses Moduls sind mit Bezug auf 7 bis 9 näher beschrieben.
Die relative Einbaulage der einzelnen Module ist schematisch in 1 sowie in explodierter Ansicht in der besonderen Ausgestaltung in 3 dargestellt. Das Kommunikationsmodul 4 ist zwischen einer Seite 16 des Leistungsschalterblocks und der Rückseite 17 eines Teilabschnitts 18 mit geringerer Dicke des Verarbeitungsmoduls 2 angeordnet. Die Positionierung der optischen Verbindung zwischen den einander zugeordneten Sende- und Empfangselementen 11 des Kommunikationsmoduls 4 und des Verarbeitungsmoduls 2 wird durch einander zugeordnete Führungselemente 19 und 20 gewährleistet, die jeweils am Verarbeitungsmodul bzw. am Kommunikationsmodul ausgebildet sind.
Die Vorderseite 21 des Verarbeitungsmoduls 2 bildet die sichtbare Seite des Auslösers nach dessen Anbau an den Leistungsschalterblock. Mit seiner breiteren Unterseite 22 liegt das Verarbeitungsmodul auf einem Grundkörper auf. Nach einer vorzugsweisen Ausgestaltung (siehe 3 und 7) wird dieser Grundkörper durch ein Verbindungselement 23 gebildet, an dem das Nennstrom-Anpaßmodul 3 und das Zusatzmodul 15 befestigt sind. Der im wesentlichen in Form eines Winkels ausgebildete Grundkörper umfaßt einen ersten, annähernd ebenen Teilabschnitt, auf dem die Unterseite 24 des Verarbeitungsmoduls aufliegt, sowie einen zum ersten Abschnitt rechtwinklig angeordneten zweiten Teilabschnitt, der dazu dient, auf der Seite 16 des Leistungsschalterblocks befestigt zu werden (Befestigungslaschen 26). Am zweiten Teilabschnitt des Grundkörpers sind Steckverbinder 25 und 9 ausgebildet, die dazu dienen, mit am Verarbeitungsmodul 2 ausgebildeten, zugeordneten Steckverbindern zusammenzuwirken, um die erforderlichen elektrischen Verbindungen zwischen dem Verarbeitungsmodul 2 einerseits und dem Nennstrom-Anpaßmodul 3, dem Zusatzmodul 15 und – über das Verbindungselement 23 – dem Leistungsschalterblock 1 andererseits zu bilden.
Die das Verarbeitungsmodul 2 mit dem Grundkörper verbindenden elektrischen Steckverbinder (9, 25) sowie die Führungselemente 19, 20 bilden zugleich Mittel zur mechanischen Befestigung des Verarbeitungsmoduls 2 auf dem Leistungsschalterblock, wenn das Verbindungselement 23 und das Kommunikationsmodul 4 an diesem befestigt werden. Zur Gewährleistung einer hohen mechanischen Stabilität können zusätzliche Befestigungsmittel vorgesehen werden. 3 zeigt solche, schematisch als Befestigungslasche 27 dargestellten Mittel.
Bei der in 3 gezeigten besonderen Ausgestaltung ist die elektrische Verbindung des Kommunikationsmoduls 4 mit dem Bus 12 und dem Hilfsschaltorganen 14 über den Leiter 13 als an der Oberseite des Moduls 4 angeordneter Steckverbinder 28 ausgebildet.
Das Kommunikationsmodul 4 aus 4 ist an einen bestimmten Bustyp 12 angepaßt. Es umfaßt eine an den Bus 12 angeschlossene Leitungsschnittstelle 29 sowie eine, über eine Zweirichtungsverbindung mit der Leitungsschnittstelle 29 verbundene 29 Steuerschaltung 30, wobei sowohl die Schnittstelle als auch die Steuerschaltung an einen bestimmten Bustyp angepaßt sind. Die übrigen Komponenten des Kommunikationsmoduls sind standardmäßig ausgeführt, und lediglich die Schaltung 30 und die Schnittstelle 29 müssen an den jeweils vorhandenen Bus angepaßt werden. Der Bus kann beispielsweise als BatiBUS, FIP, JBUS o. ä. ausgeführt sein.
Darüber hinaus umfaßt das Modul 4 eine Steuerschaltung 31, die über die optische Zweirichtungsverbindung mit dem Verarbeitungsmodul verbunden ist und eine Kommunikationsschnittstelle mit der Verarbeitungseinheit bildet. Das optische Sende-/Empfangselement 11 des Moduls 4 ist Bestandteil der Steuerschaltung 31. Die Steuerschaltungen 30 und 31 sind über Zweirichtungsverbindungen mit einem Schreib-Lese-Speicher 32 (RAM) verbunden, der so vom Kommunikationsmodul und vom Verarbeitungsmodul gemeinsam genutzt wird. Auf diese Weise läßt sich über die Schnittstelle des Kommunikationsmoduls 4 und die optische Verbindung eine Kommunikation zwischen dem Bus 12 und dem Verarbeitungsmodul 2 erzielen. Dadurch können Daten in das Verarbeitungsmodul eingelesen und aus dem Modul ausgelesen sowie Fernmeßfunktionen (vom Verarbeitungsmodul zum Bus), Fernregelfunktionen (vom Bus zum Verarbeitungsmodul), Funktionen zur Anzeige von Auslöseursachen (vom Verarbeitungsmodul zum Bus) usw. ausgeführt werden.
Das Kommunikationsmodul 4 ist darüber hinaus mit Teilen des Leistungsschalterblocks 1 verbunden, die die Schaltstellung des Leistungsschalters abbilden. Diese mechanisch ausgelegte Verbindung (siehe 5 und 6) ist mit dem Bezugszeichen 33 in 4 dargestellt. Sie erlaubt die Ansteuerung einer die Schaltstellung des Leistungsschalters anzeigenden Anzeigeschaltung 34 sowie eines Schaltspielzählers 35. Diese beiden Schaltungen 34 und 35 sind mit der Steuerschaltung 30 verbunden und erlauben so die Übertragung dieser Meldesignale über den Bus 12.
Das Kommunikationsmodul 4 umfaßt darüber hinaus eine Schaltung 36 zur Ansteuerung des Leistungsschalters, die einen mit dem Ausgang der Steuerschaltung 30 verbundenen Eingang sowie einen über den Leiter 13 mit den Hilfsschaltorganen 14 verbundenen Ausgang umfaßt und die Fernbetätigung des Leistungsschalters ermöglicht.
Auf diese Weise kann das Kommunikationsmodul 4 drei voneinander unabhängige Funktionen erfüllen, und zwar Anzeigefunktionen (33, 34, 35, 30, 29, 12), Funktionen zur Fernbetätigung des Leistungsschalters (12, 29, 30, 36, 13) sowie Fernmeß- und Fernregelfunktionen (11, 31, 32, 30, 29, 12). Der beschriebene Aufbau des Kommunikationsmoduls gewährleistet die Unabhängigkeit der einzelnen Funktionen voneinander. Dadurch werden die Anzeigefunktion und die Ansteuerfunktion des Leistungsschalters selbst bei nicht vorhandener Verarbeitungseinheit durch das Kommunikationsmodul gewährleistet. Das Kommunikationsmodul ist bezüglich der wesentlichen Komponenten standardmäßig ausgeführt, jedoch über die Schaltungen 29 und 30 an den jeweiligen Bustyp 12 angepaßt, an den der Leistungsschalter vom Betreiber angeschlossen werden soll. Die Umwandlung des an den jeweiligen Bus 12 angepaßten Protokolls in ein Standardprotokoll bzw. umgekehrt durch die Schaltungen 29 und 30 des Kommunikationsmoduls 4 erlaubt die Anpassung des Leistungsschalters an verschiedene Bustypen, ohne mehrere verschiedene Verarbeitungsmodule bereithalten zu müssen. Diese Anpassung kann vom Endanwender vorgenommen werden, der das Kommunikationsmodul selbst auf dem Leistungsschalterblock montieren kann.
Eine besondere Ausgestaltung der mechanischen Verbindung 33 ist in 5 und 6 dargestellt. Die mechanische Verbindung wird mit Hilfe von Mikrokontakten 37 ausgeführt, von denen in den Zeichnungen nur einer in Form eines auf einer gedruckten Schaltung 38 montierten Drucktasters – im Schnitt – dargestellt ist. Im gezeigten Kommunikationsmodul 4 bildet die nicht-eingedrückte Stellung des Mikrokontakts 37 (5) die Ausschaltstellung der Leistungsschalterkontakte ab, während die eingedrückte Stellung (6) die Einschaltstellung der Kontakte abbildet. Die mit den Abschaltkontakten 5 verbundene Schaltwelle 39 des Leistungsschalters betätigt die Mikrokontakte 37 über eine Rückholfeder umfassende Hebel 40. Über den Mikrokontakt 37 ist eine biegsame Membran 41 gestülpt. Die biegsame Membran umfaßt einen Teilabschnitt 42, der im Inneren des Gehäuses des Moduls 4 ein dauerhaftes gasdichtes Dichtungselement bildet, welches um die zur Durchführung der Membran 41 im Gehäuse des Moduls 4 ausgebildete Öffnung geführt ist. Die biegsame Membran überträgt die Bewegung der Hebel 40 auf den Mikrokontakt 37, ohne die Dichtigkeit im Inneren des Kommunikationsmoduls zu beeinträchtigen, so daß ein Eindringen verunreinigender Schaltgase vom Leistungsschalterblock 1 in das Kommunikationsmodul 4 verhindert wird.
Die vom Hebelsystem auf die Membran wirkende Kraft ist einstellbar. Weitere auf analoge Weise über eine Hebelsystem mit Rückholfedern vom Leistungsschalterblock aus angesteuerte Mikrokontakte erlauben die Anzeige verschiedener mechanischer Schaltstellungen des Leistungsschalters. Auf diese Weise können nicht nur die Einschalt- und Ausschaltstellung des Leistungsschalters, sondern auch die Gespannt-/Entspanntstellung des Leistungsschalters, die Tatsache, die Abschaltung aufgrund eines vom Verarbeitungsmodul erfaßten Fehlers oder die Stellung einer Verriegelungseinrichtung angezeigt werden. So werden all diese mechanischen Betriebszustände des Leistungsschalters unabhängig voneinander an das Kommunikationsmodul 4 übertragen, wo sie in elektrische Signale umgewandelt werden und anschließend lokal oder durch Übertragung über den Bus 12 dezentral angezeigt werden können.
Durch die Verwendung einer mechanischen Verbindung 33 zwischen dem Leistungsschalterblock und dem Kommunikationsmodul zur Realisierung der Anzeigefunktionen kann darüber hinaus der vom Verarbeitungsmodul unabhängige Verdrahtungsaufwand begrenzt werden.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung des das Verbindungselement 23, das Nennstrom-Anpaßmodul 3 und das Zusatzmodul 15 umfassenden Grundkörpers ist in 7 und 8 dargestellt. Das Nennstrom-Anpaßmodul 3 ist abnehmbar auf dem Grundkörper montiert. Zur Erleichterung der Montage umfassen das Modul 3 und das Verbindungselement 23 einander zugeordnete Führungselemente. Außerdem umfassen sie vorzugsweise Verwechslungsschutzmittel. Die in 8 gezeigten Führungselemente bestehen aus einem fest mit dem Nennstrom-Anpaßmodul verbundenen Führungsstift 43 sowie einer zugeordneten, im Verbindungselement 23 ausgebildeten Führungsöffnung 44. Die Befestigung des Nennstrom-Anpaßmoduls kann mit jedem geeigneten Hilfsmittel erfolgen, das dem Anwender nach Ausbau des Verarbeitungsmoduls einen einfachen Ein- und Ausbau sowie eine gute Zugänglichkeit ermöglicht. Solche Befestigungsmittel können als Schrauben ausgebildet sein und sind in 7 und 8 durch die Befestigungsachse A1 schematisch dargestellt. Das Zusatzmodul 15 umfaßt darüber hinaus Führungselemente, die entsprechenden, am Verbindungselement ausgebildeten Führungselementen zugeordnet und in 8 als Führungsstift 45 ausgebildet sind, welcher einer Führungsöffnung 46 im Verbindungselement zugeordnet ist. Die Montage des Zusatzmoduls 15 auf dem Verbindungselement 23 erfolgt werksseitig. Das Zusatzmodul darf nicht durch den Anwender ausgebaut werden können, so daß die Befestigungsmittel entsprechend zu wählen sind. Beispielsweise ist das Zusatzmodul am Verbindungselement und somit auch am Leistungsschalterblock durch Schnappmittel befestigt. Eine solche Befestigung erlaubt im Bedarfsfall einen werksseitigen Ausbau.
Die Funktionen des Nennstrom-Anpaßmoduls und des Zusatzmoduls werden mit Bezug auf 9 näher beschrieben, in der das Zusammenwirken dieser Module mit dem Verarbeitungsmodul 2 dargestellt ist. In 9 sind nur die zum Verständnis dieses Zusammenwirkens erforderlichen Elemente des Verarbeitungsmoduls 2 dargestellt. Bei der beschriebenen Ausgestaltung sind die in 2 dargestellten Stromwandler 6 als Wandler mit Rogowskispulen ausgebildet, die Signale liefern, welche die Stromänderung in Abhängigkeit von der Zeit abbilden. Diese Signale werden in das Modul 2 durch eine Integrierschaltung 47 integriert, die als RC-Schaltung ausgebildet sein kann, deren Ausgangssignale die Ströme in den zu schützenden Leitern abbilden. Der Ausgang der Integrierschaltung ist in Reihe zu einem Multiplexer 48, einem Verstärker 49, einem Analog-Digital-Umsetzer 50 und einer Mikroprozessor-Verarbeitungsschaltung 51 geschaltet. Bei Ausbildung der Stromwandler 6 als Rogowskispulen ist die gelieferte Leistung im allgemeinen zu gering, um die Stromversorgung des Verarbeitungsmoduls zu gewährleisten. In diesem Fall werden zusätzlich Stromwandler 52 mit Eisenkern in den Leistungsschalterblock geschaltet und an eine Stromversorgungsschaltung 53 des Verarbeitungsmoduls 2 angeschlossen, die insbesondere die Spannungen V1 und V2 mit Masse als Bezugspotential liefert. Die Spannung V1 dient zur Versorgung der elektronischen Schaltungen des Moduls 2, während die höher bemessene Spannung V2 dazu dient, die Stromversorgung der Auslösespule im Auslösefall zu gewährleisten.
Bei Verwendung von Rogowskispulen als Stromwandler sind diese unabhängig vom Nennstrom des Leistungsschalters immer gleich. Bei bekannten Leistungsschaltern mit Stromwandlern dieses Typs wird der Nennstrom durch den Auslöser festgelegt. Es ist daher erforderlich, unterschiedliche Auslöser für verschiedene Leistungsschalter-Nennströme vorzusehen. Durch das Nennstrom-Anpaßmodul 3 kann die Verwendung unterschiedlicher Verarbeitungsmodule 2 in Abhängigkeit vom Nennstrom des Leistungsschalters vermieden werden. Das Nennstrom-Anpaßmodul 3 erlaubt die Veränderung des Verstärkungsfaktors des Verstärkers 49 in Abhängigkeit vom anwenderseitig gewählten Nennstrom. Auf diese Weise berücksichtigt das Verarbeitungsmodul automatisch den bei Festlegung der Schutz- und/oder Meßfunktionen gewählten Nennstrom. Bei der in 9 gezeigten Ausgestaltung umfaßt das Nennstrom-Anpaßmodul 3 einen Widerstand R1, der zwischen Masse und einen Eingang G zur Steuerung des Verstärkungsfaktors des Verstärkers 49 geschaltet ist. Der Eingang G liegt über einen Widerstand R2 an der Spannung V1. Auf diese Weise bilden die Widerstände R1 und R2 einen Spannungsteiler, und der Wert des Widerstands R1 des Nennstrom-Anpaßmoduls bestimmt den Wert des die Nenngröße des Leistungsschalters abbildenden Verstärkungsfaktors G des Verstärkers. Entsprechend der Darstellung in 7 umfaßt das Nennstrom-Anpaßmodul 3 eine Vorderseite 54 mit Anzeigen, die den Nennstrom (In) des Leistungsschalters abbilden. Diese Anzeigen bleiben nach Montage des Verarbeitungsmoduls auf dem Verbindungselement 23 an der Vorderseite sichtbar. Eine Änderung des Nennstroms kann anschließend durch den Anwender vorgenommen werden. Hierzu muß lediglich das Verarbeitungsmodul 2 ausgebaut und das vorhandene Nennstrom-Anpaßmodul durch ein neues mit dem entsprechenden Nennstrom ausgetauscht werden. Dieser neue, an der Vorderseite angezeigte Nennstrom wird vom Verarbeitungsmodul nach dessen Wiedereinbau automatisch berücksichtigt.
Das Zusatzmodul 15 dient dazu, den maximalen analogen unverzögerten Ansprechwert bzw. den Wert des unverzögerten Grenz-Ausschaltvermögens an das Verarbeitungsmodul zu liefern. Dieser Wert ist vom Typ des Verarbeitungsmoduls und vom Nennstrom des Leistungsschalters unabhängig. Er richtet sich ausschließlich nach dem Leistungsschaltertyp, d. h. nach der elektrodynamischen Festigkeit des Leistungsschalters. Dieser vom Leistungsschalter abhängige Wert wird beispielsweise über die Widerstände R3, R4 im Zusatzmodul festgelegt.
9 erlaubt ein besseres Verständnis der Funktion des Zusatzmoduls 15. Innerhalb des Verarbeitungsmoduls 2 sind die Ausgänge der Integrierschaltung 47 an eine Gleichrichterschaltung 55 angeschlossen. Eine Analogschaltung, die die unverzögerte Auslösefunktion gewährleistet umfaßt im wesentlichen eine Komparatorschaltung 56. Diese Schaltung vergleicht einen Schwellwert S mit einem von der Gleichrichterschaltung 55 gelieferten Signal I, das den über die zu schützenden Leiter fließenden Maximalstrom abbildet.
Erfaßt der Mikroprozessor 51 einen Fehler in den zu schützenden Leitern, liefert er ein Auslösesignal. Liegt ein Fehler zur Abschaltung durch die unverzögerte Schutzfunktion vor, wird dieser von der Komparatorschaltung 56 der Analogschaltung erfaßt, die daraufhin ein Auslösesignal erzeugt. Die Auslösesignale werden unabhängig davon, ob sie vom Mikroprozessor 51 oder von der Schaltung 56 stammen, über ein ODER-Glied 57 der Steuerelektrode eines elektronischen Schalters zugeführt. In 9 ist dieser Schalter als Thyristor T ausgebildet, dessen Gateanschluß mit dem Ausgang des ODER-Glieds 57 verbunden ist. Der Sourceanschluß des Thyristors ist mit Masse verbunden, und der Drainanschluß liegt in Reihe mit einer in Sperrichtung geschalteten Diode D an der Spannung V2. Der Drainanschluß des Thyristors T und die Spannung V2 sind mit Ausgangsklemmen 58 des Verarbeitungsmoduls verbunden, das seinerseits zur Ansteuerung der Auslösespule 7 mit dem Leistungsschalterblock verbunden ist.
Der Schwellwert S wird über einen Spannungsteiler gewonnen, der in 9 durch zwei, in Reihe zwischen die Spannung V1 und Masse geschaltete Widerstände R5 und R6 gebildet wird. Die Widerstände R3 und R4 des Zusatzmoduls 15 sind parallel zum Widerstand R5 geschaltet und bestimmen so den Schwellwert S. Dieser Schwellwert kann auf einfache Weise verändert werden. Durch Entfernen eines der Widerstände R3 oder R4 sinkt der Schwellwert. Mit zwei Widerständen in einem Zusatzmodul können auf einfache Weise vier verschiedene Schwellwerte eingestellt werden.
Selbstverständlich sind das Nennstrom-Anpaßmodul und das Zusatzmodul nicht auf die besonderen Ausgestaltungen gemäß 9 beschränkt. Es ist insbesondere möglich, eine größere Anzahl von Widerständen vorzusehen, so daß die Anzahl von Zwischen-Schwellwerten bzw. von möglichen Werten des Verstärkungsfaktors erhöht werden kann. Außerdem ist es möglich, in einem Modul zwei oder mehr Widerstände in Reihe anstatt parallel zu schalten und die jeweils gewünschten Widerstände kurzzuschließen.
Entsprechend der Darstellung in 7 umfaßt das Zusatzmodul 15 eine Vorderseite 59 mit Anzeigen, die das Ausschaltvermögen des Leistungsschalters abbilden. Dieses, den unverzögerten Grenz-Ansprechwert abbildende Ausschaltvermögen wird normalerweise in Form eines Kennbuchstabens angegeben. In 7 ist beispielsweise das normale Ausschaltvermögen mit dem Kennbuchstaben N bezeichnet. Ein hohes Ausschaltvermögen kann mit dem Kennbuchstaben H und ein sehr hohes Ausschaltvermögen mit dem Kennbuchstaben L bezeichnet werden.
In 7 und 8 sind das Nennstrom-Anpaßmodul 3 und das Zusatzmodul 15 in Bezug zum Verbindungselement 23 symmetrisch angeordnet.
Die Verwendung eines mit dem Leistungsschalterblock verbundenen Verbindungselements 23, auf dem das Zusatzmodul 15 sowie das Nennstrom-Anpaßmodul 3 montiert sind, ermöglicht die Austauschbarkeit der Verarbeitungsmodule. Die Verwendung der Module erlaubt eine spätere Differenzierung der Varianten eines bestimmten Leistungsschalters sowie eine einfache Anpassung an die Bedürfnisse des Anwenders.
Die oben beschriebene Verbindung zwischen dem Kommunikationsmodul 4 und dem Verarbeitungsmodul 2 ist als optische Verbindung ausgebildet. Allerdings ist die Erfindung nicht auf diese Art der Verbindung beschränkt sondern umfaßt alle Verbindungsarten mit galvanischer Trennung, insbesondere eine induktive Verbindung.

Claims

Leistungsschalter umfassend einen Leistungsschalterblock 1, ein mechanisch und elektrisch mit dem Leistungsschalterblock verbundenes abnehmbares Verarbeitungsmodul (2) mit einer elektronischen Verarbeitungseinheit (2), ein mechanisch am Leistungsschalterblock befestigtes (A1) und elektrisch mit der Verarbeitungseinheit (2) verbundenes abnehmbares Nennstrom-Anpaßmodul (3) mit Nennstrom-Anpaßmitteln und an einen externen Kommunikationsbus (12) angeschlossene Kommunikationsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungsschalter mindestens ein abnehmbares Kommunikationsmodul (4) umfaßt, das sich vom Verarbeitungsmodul (2) und vom Nennstrom-Anpaßmodul (3) unterscheidet, die genannten Kommunikationsmittel umfaßt, mechanisch am Leistungsschalterblock (1) befestigt ist (A2) und über Verbindungsmittel mit galvanischer Trennung (11) mit der Verarbeitungseinheit (2), über mechanische Verbindungsmittel (33) mit die Schaltstellung des Leistungsschalters abbildenden Teilen des Leistungsschalterblocks sowie über elektrische Ein-/Ausgangsverbindungen (28) mit dem externen Kommunikationsbus (12) verbunden ist.
Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel mit galvanischer Trennung als optische Verbindungsmittel (11) ausgebildet sind.
Leistungsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kommunikationsmodul (4) über die mechanischen Verbindungsmittel (33) mit dem Leistungsschalterblock verbundene Anzeigemittel (34, 55) sowie über die optischen Verbindungsmittel (11) mit der Verarbeitungseinheit (2) verbundene Fernmeßmittel und/oder Fernregelmittel (29 bis 32) umfaßt, welche Anzeige-, Fernmeß- und/oder Fernregelmittel über die elektrischen Ein-/Ausgangsverbindungen (28) mit dem externen Kommunikationsbus (12) verbunden sind.
Leistungsschalter nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kommunikationsmodul (4) mit Hilfsschaltorganen (14) des Leistungsschalters elektrisch verbundene Steuermittel (26) umfaßt, welche Steuermittel (36) über die elektrischen Ein-/Ausgangsverbindungen mit dem externen Kommunikationsbus (12) verbunden sind.
Leistungsschalter nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die im Kommunikationsmodul ausgebildeten elektrischen Ein-/Ausgangsverbindungen (28) an einen Kommunikationsbus (12) eines bestimmten Typs angepaßte Mittel (29, 30) umfassen.
Leistungsschalter nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanischen Verbindungsmittel (33) zur Verbindung des Kommunikationsmoduls mit den die Schaltstellung des Leistungsschalters abbildenden Teilen des Leistungsschalterblocks im Kommunikationsmodul angeordnete Mikrokontakte (37) mit Ansteuermitteln (41, 42) umfassen, die aus einer, dem Leistungsschalterblock (1) gegenüberliegenden Seite des Kommunikationsmoduls (4) herausstehen, sowie im Leistungsschalterblock angeordnete mechanische Betätigungsmittel (40) zur Betätigung der genannten Ansteuermittel umfassen, wobei das Kommunikationsmodul (4) Mittel zur Umwandlung der mechanischen Signale der Mikrokontakte in elektrische Signale sowie Mittel (34, 35) zur Anzeige der Schaltstellung des Leistungsschalters umfaßt.
Leistungsschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuermittel (41, 42) der Mikrokontakte (37) jeweils eine gasdichte, biegsame Membran umfassen, die über den zugehörigen Mikrokontakt gestülpt ist.
Leistungsschalter nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungsschalterblock (1) als Wandler mit Rogowskispulen ausgebildete Strommeßmittel (6) umfaßt, deren Ausgang mit dem Verarbeitungsmodul (2) verbunden ist, und das abnehmbar auf dem Leistungsschalterblock (1) montierte Nennstrom-Anpaßmodul (3) eine Vorderseite mit Anzeigen umfaßt, die den Nennstrom (In) des Leistungsschalters abbilden.
Leistungsschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verarbeitungsmodul (2) einen Verstärker mit veränderbarem Verstärkungsfaktor (43) umfaßt, der mit dem Ausgang der Strommeßmittel (6) verbunden ist und einen mit den Nennstrom-Anpaßmitteln (R1) des Nennstrom-Anpaßmoduls (3) verbundenen Eingang (G) zur Steuerung des Verstärkungsfaktors umfaßt.
Leistungsschalter nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verarbeitungsmodul (2) Mittel zum unverzögerten Analog-Grenzwert-Schutz (55, 56, 57) umfaßt, die an Stromwandler (6) des Leistungsschalterblocks (1) angeschlossen sind und dazu dienen, einen Wert (I), der den von den Stromwandlern (6) gelieferten Strom abbildet, mit einem maximalen analogen unverzögerten Ansprechwert (S) zu vergleichen, wobei der Leistungsschalter ein Zusatzmodul (15) mit Einstellmitteln (R3, R4) zur Einstellung des genannten Ansprechwerts (S) in Abhängigkeit vom Leistungsschaltertyp umfaßt, welches Zusatzmodul (15) nichtabnehmbar mechanisch am Leistungsschalterblock (1) befestigt und elektrisch mit dem Verarbeitungsmodul (2) verbunden ist sowie eine Seite (59) mit Anzeigen (N, H oder L) umfaßt, die das Ausschaltvermögen des Leistungsschalters abbilden.
Leistungsschalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß er Montagemittel zum Anbau des Nennstrom-Anpaßmoduls (3) und des Zusatzmoduls (15) umfaßt, welche Montagemittel ein Verbindungselement (23) umfassen, das fest mit dem Leistungsschalterblock (1) verbunden ist und Führungsmittel (44, 46) sowie Befestigungsmittel umfaßt, die entsprechenden Führungsmitteln (43, 45) und Befestigungsmitteln des Nennstrom-Anpaßmoduls (3) bzw. des Zusatzmoduls (15) zugeordnet sind.
Leistungsschalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Nennstrom-Anpaßmodul (3) und das Zusatzmodul (15) in Bezug zum Verbindungselement (23) symmetrisch angeordnet sind.