EP0951728B1 - Kommunikationsfähiges schütz mit elektronisch gesteuertem antrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät, insbesondere Relais und/oder Schütze, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 (siehe z.B. WO-A-82 02115).

Schaltgeräte mit Magnetsystem, z. B. Schütze, werden in der Antriebs- und Automatisierungstechnik eingesetzt und dienen im Verbund mit anderen Komponenten zur Sicherung und Steuerung elektrischer Verbraucher.

Um solche Schaltgeräte optimal an ihre Schaltaufgabe unter Berücksichtigung unterschiedlicher Betriebsbedingungen und spezifischer Geräteeigenschaften anzupassen, wurden Prinzipien geregelter Schaltantriebe entwickelt, die die Typenvielfalt der Spulen, die aufgrund unterschiedlicher Erregerspannung bisher notwendig waren, reduziert. Sie sind sowohl für Wechsel- als auch Gleichstrom einsetzbar und führen durch Verringerung des Kontaktprellens zu einer Reduzierung des Abbrandes der Kontaktstellen und damit zu einer Erhöhung der Kontaktlebensdauer. Gleichzeitig wird die Leistungsaufnahme des Erregerkreises während der Haltephase reduziert.

So ist durch die EP 0 376 493 A1 eine Steuerschaltung bekannt, die bei elektromagnetischen Ventilen Prellerscheinungen vermindert. In der ersten Bewegungsphase wird für eine hohe Anzugsgeschwindigkeit ein hoher Strom zugelassen, der noch vor dem Schließen des Ventils auf einen relativ kleinen Wert reduziert wird. Die DE-OS 30 47 488 A1 beschreibt neben einer Spulenstromregelung eine Induktionsregelung mit einer im Joch angeordneten Hallsonde, die ebenfalls am Anfang der Bewegungsphase einen erhöhten Spulenstrom, der nach einer vorgegebenen Zeit auf einen Wert reduziert wird, der gerade noch die zum Halten des angezogenen Ankers notwendige Kraft erzeugt. Die DE-OS 44 30 867 A1 beschreibt die Regelung eines Schaltgeräteantriebs, der die Einhaltung optimaler Kontaktgeschwindigkeiten und die Begrenzung der Ankerkernstoßgeschwindigkeit über die gesamte Lebensdauer unter Berücksichtigung der Störgrößen wie Abbrand und Toleranzen gewährleistet.

Durch die bekannten Schaltungsanordnungen für Schaltgeräteantriebe werden zwar die Lösungen der obengenannten Probleme angestrebt, es wird aber dabei nicht auf anwenderspezifische Probleme eingegangen, wie z. B. Wartungsfreundlichkeit, EMV-Sicherheit und Bedienungsfreundlichkeit im Alltagseinsatz der Schaltgeräte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung für Schaltgeräteantriebe zu schaffen, die die eingangs erwähnten Vorteile als auch eine Wartungs- und Bedienungsfreundlichkeit und gleichzeitige EMV-Sicherheit in der täglichen Praxis beinhaltet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Schaltgerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Durch den kompakten Aufbau des Spulenkörpers, der sämtliche Sensoren, Regel- und/oder Steuereinrichtungen und Anschlüsse enthält, sind herkömmliche Spulenkörper einfach zu ersetzen. Datenbusverbindungen zur Leitstelle vereinfachen durch Rückmeldungen des Schaltgerätes die Prozeßüberwachung (Meldung "Ein-Aus", Steuerspannung steht an, Meldung des Zustandes eines anderen Gerätes, Restlebensdauer der Hauptkontakte). Außerdem ist eine Parametrierung des Schaltgerätes von der Leitstelle aus möglich.

Zusätzliche vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt eine prinzipielle Darstellung des Magnetsystems als U-Kern ausgeführt, mit Joch 1, Anker 2 und Spulenkörper 3 in einer Explosionsdarstellung. Dabei sind Joch 1 und Anker 2 baugleich mit bisherigen Ausführungsformen. Der Spulenkörper 3 setzt sich zusammen aus einer Spule 4, einem Magnetfeldsensor 5, der sich an einem Steg 6 über den mit dem Zwangsluftspalt 7 ausgeführten Schenkel 8 des Jochs 1 vorgesehenen Durchstecköffnung 9 des Spulenkörpers 3 befindet, einer Schützansteuerelektronik 10 und einer darauf gesteckten Kommunikationselektronik 11 mit einem Busanschluß 12, Anschlüssen für die Steuerspannung 13, Hilfsschalter 14 für Schaltstellungsanzeigen des Schützes, Temperatursensoren 15 in der Elektronik 10, 11 ,der Spule 4 und einen digitalen Eingang 16 für Meldungen von anderen Schaltgeräten.

Über das Bussystem 12 können von einer Leitstelle Zustandsabfragen hinsichtlich Restlebensdauer, Temperatur der Elektronik und der Spule, Steuerspannung und Schaltstellung erfolgen. Außerdem kann von der Leitstelle das Schütz parametriert werden, z. B. können Totzeitkonstanten des Regelkreises der Schützansteuerelektronik und Schwellwerte geändert werden. Dieser modulare und kompakte Aufbau des Spulenkörpers 3 vereinigt die Vorteile des geregelten Schützantriebes mit dem des kompakten Aufbaus, der EMV-Sicherheit und der Bedienungsfreundlichkeit.

Auch für anders gestaltete Magnetsysteme z.B. E-Kerne läßt sich ein dementsprechend gestalteter Spulenkörper, in diesem Fall dann mit 3 Durchstecköffnungen einsetzen.

Claims (2)

1. Schaltgerät, insbesondere Relais und/oder Schütz, mit einem Magnetsystem, das einen Anker (2), ein Joch (1), einen Spulenkörper (3) mit einer Spule (4) und eine Ansteuerelektronik (10) mit Sensoren (5) zur Ist-Wert-Erfassung antriebsspezifischer Schaltparameter umfasst, wobei zwischen Anker (2) und Joch (1) ein Zwangsluftspalt (7) vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schaltgerät eine mit der Ansteuerelektronik (10) elektrisch verbundene Kommunikationselektronik (11) vorgesehen ist, und dass zur Ist-Wert-Erfassung eines durch die Spule (4) erzeugbaren magnetischen Flusses mindestens einer der Sensoren (5) im Zwangsluftspalt (7) auf dem Spulenkörper (3) gelagert ist, wobei sich Ansteuerelektronik und Kommunikationselektronik in und/oder an dem Spulenkörper befinden.
2. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lagerung des zur Ist-Wert-Erfassung des magnetischen Flusses vorgesehenen Sensors (5) der Spulenkörper (3) im Bereich des Zwangsluftspaltes (7) mit einem Steg (6) ausgebildet ist.

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