WO2007062835A1

WO2007062835A1 - Schutzschalter

Info

Publication number: WO2007062835A1
Application number: PCT/EP2006/011479
Authority: WO
Inventors: Michael Naumann; Patric Gross
Original assignee: Ellenberger & Poensgen Gmbh
Priority date: 2005-12-02
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2007-06-07

Abstract

Bei einem zur Auslösung anhand einer einstellbaren Auslösekennlinie (K1…n) ausgebildeten Schutzschalter (1) mit einem Schaltergehäuse (2), das an einer Gehäuseseite (2b) eine von außen zugängliche Steckausnehmung (3) aufweist, die eine Codierungsschnittstelle bildet, sind eine Anzahl von jeweils einen bestimmten Nennstrom (In) repräsentierenden Codierelementen (Pn) vorgesehen, die gegeneinander austauschbar in die Steckausnehmung (3) einsetzbar sind, wobei jedem Codierelement (Pn) eine nennstromspezifische Kennlinie (K1…n) eines schalterintern hinterlegten Kennlinienfeldes (Kn) zugeordnet ist.

Description

Beschreibung Schutzschalter

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schutzschalter, insbesondere auf einen Geräte- 5 oder Leitungsschutzschalter, vorzugsweise zur Verwendung in der Luftfahrt, beispielsweise zum Einsatz in einem Hubschrauber, einem Flugzeug od. dgl.

Ein derartiger Schutzschalter ist üblicherweise hinsichtlich dessen Nennstrom bzw. Nennstromstärke fertigungstechnisch voreingestellt. Um bei einem Leistungsschalter, o der mit einem abnehmbaren Auslöser zusammenwirkt, einen standardisierten Auslöser einsetzten zu können, ist es aus der EP 0 493 272 B1 bekannt, während der Fertigung des Leistungsschalters in diesen eine Adapterkarte mit Mitteln zur Einstellung eines an die Bauart und die Nenngröße des Leistungsschalters angepassten Ansprechwertes für eine unverzögerte Auslösung fest einzubauen. Mittels der Adapterkarte wird einer Sig- 5 nalverarbeitungsschaltung des Auslösers eine die Bauart bzw. die Nenngröße des Leistungsschalters abbildende Information zugeführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schutzschalter anzugeben, der bei hohem Vorfertigungsgrad insbesondere hinsichtlich der Nennstromstärke auch nach- o träglich möglichst flexibel einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. 5

Dazu sind dem Schutzschalter eine Anzahl von jeweils einen bestimmten Nennstrom repräsentierende Codierelementen zugeordnet, die gegeneinander austauschbar in das Schaltergehäuse einsetzbar sind. Eine gehäusefeste und von außen zugängliche Steckausnehmung bildet hierbei die Codierungsschnittstelle, wobei jedem Codierele- o ment eine nennstromspezifische Kennlinie eines schalterintern hinterlegten Kennlinienfeldes zugeordnet ist. Aus diesem hinterlegten Kennlinienfeld ist infolge der Codierung eine bestimmte Kennlinie aktiviert, während die übrigen Kennlinien inaktiv sind. Der erfindungsgemäße Schutzschalter ist somit jederzeit hinsichtlich dessen Codierung änderbar und somit praktisch auch nachträglich umprogrammierbar bzw. auf einen anderen Nennstrom einstellbar. Vorzugsweise ist der Schutzschalter derart ausgebildet, dass dessen Abschalt- oder Auslösekennlinie mittels der Codierelemente einstellbar ist. Mit anderen Worten: Die Abschalt- bzw. Auslösekennlinie des Schutzschalters ist - bei ansonsten unveränderter Funktionalität oder gleichbleibenden Funktionselementen - durch den Austausch eines eingesetzten Codierelementes gegen ein anders bereitgestelltes Codierelement in handhabungsmäßig einfacher Art und Weise wahlweise veränderbar.

Die Codierelemente sind zweckmäßigerweise als Codierplättchen ausgeführt. Diese weisen in einem festen und mit der Codierschnittstelle bzw. der Steckausnehmung des Schaltergehäuses korrespondierenden Raster lediglich an den der jeweiligen Codierung entsprechenden Rasterpositionen beispielsweise stiftartige Codierkontakte auf. Durch Aufstecken des ausgewählten plättchenartigen Codierelementes auf den Schutzschalter bzw. auf dessen Schaltergehäuse erfolgt die Codierung, in Folge dessen kennlinienspezifisch der Nennstrom bzw. die Nennstromstärke des Schutzschalters eingestellt wird.

Die Codierung des Schutzschalters ist besonders bevorzugt in Verbindung mit einer thermischen Abschalt- oder Auslösekennlinie, nach der der beispielsweise auf einen maximalen Nennstrombereich ausgelegte Schutzschalter abschaltet bzw. auslöst. Die Auslösung erfolgt dabei nach einer Strom-/Zeit-Kennlinie, nach der die Abschaltzeit in Abhängigkeit vom Nennstrom bzw. von einem Vielfachen des Nennstroms vorgegeben oder festgelegt ist. Dieser maximale Nenn- oder Laststrombereich bzw. die entsprechende thermische Kennlinie spiegelt dabei insbesondere das Kurzschlussverhalten des Schutzschalters wider. Dies bedeutet, dass die thermische Kennlinie des Schutzschalters die jeweilige Abschaltzeit im Kurzschlussfall vorgibt.

Die Codierung der Abschalt- oder Auslösekennlinie dient insbesondere zur Einstellung des Schutzschalters für einen Überlastfall. Für den Überlastfall können somit mittels der Codierung vergleichsweise geringe Nennströme über die entsprechenden Kennlinien die jeweiligen Abschaltzeiten vorgegeben werden. Des weiteren können mittels der Co- dierung durch Auswahl oder Festlegung einer bestimmten Auslösekennlinie aus dem Kennlinienfeld auch spezielle Kennlinienformen eingestellt werden. So kann beispielsweise eine typische magnetische, thermisch-magnetische und/oder magnetischhydraulische Kennlinie eingestellt bzw. vorgegeben oder festgelegt werden.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 und 2 einen codierbaren Schutzschalter mit wahlweise einsetzbaren Co- dierelementen bzw. mit eingesetztem, plättchenartigem Codierelement (Codierplättchen),

Fig. 3 schematisch ein Blockschaltbild des Schutzschalters,

Fig. 4 ein Kennlinienfeld des Schutzschalters, und

Fig. 5 schematisch ein weiteres, insbesondere vergleichsweise detaillier- tes, Blockschaltbild des Schutzschalters mit Funktionselementen.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen codierbaren Schutzschalter 1 mit einem Schaltergehäuse 2. Eine einer Unter- oder Kontaktierungsseite 2b gegenüberliegende Ober- oder Bedienseite 2a des Schutzschalters 1 weist eine von außen zugängliche Steckausneh- mung 3 auf. Diese bildet eine Schnittstelle zur Codierung des Schutzschalters 1. Hierzu sind eine Anzahl von Ausnehmungen 4 im Bereich der Codierschnittstelle 3 vorgese- hen. Die Ausnehmungen 4 bilden ein Raster. Dieses Raster ist in Übereinstimmung mit einem Raster korrespondierender Stiftelemente, Codierstifte oder Codierkontakte 5 einer Anzahl von bereitgestellten und manuell gegeneinander austauschbaren, nachfolgend als Codierplättchen bezeichneten plättchenartigen Codierelementen Pi_...n.

In Fig. 1 sind vier gleichartige, jedoch unterschiedliche Nennströme IN repräsentierende oder Codierplättchen Pi_...n dargestellt, die wahlweise in die Steck-, Schnittstellen- oder Codierausnehmung 3 form- und/oder kraftschlüssig einsetzbar sind. Den Montage- - A -

bzw. Codierzustand eines bestimmten Codierelementes P_n für einen Nennstrom I_N = 3A zeigt beispielhaft Fig. 2.

Die Codierung erfolgt gehäuseintern durch eine von der Codierung des jeweiligen Co- dierelementes P_n abhängige Kontaktierung. Dazu sind gehäuseinnenseitig Kontaktie- rungsmittel zur Bereitstellung einer Anzahl von mittels des nennstromspezifischen Codierelementes P_n herstellbaren elektrischen Verbindungen vorgesehen. Die Schnittstelle 3 kann auch zur Programmierung des Schutzschalters 1 mittels eines externen Programmiergerätes, beispielsweise eines Computers, erfolgen.

Die Figuren 3 und 5 zeigen schematisch in einem Blockschaltbild den Schutzschalter 1 mit einem Schutzmodul SM in Form einer mechanischen, elektro-mechanischen oder thermischen Schutzeinrichtung, mit einem Sensormodul oder einer Sensoreinrichtung IS, mit Elektronikmodul oder elektrischen Steuereinrichtung E, mit einer Auslöseeinheit oder einem Aktuator A und mit einer Codierungs- oder Programmierungseinrichtung C, die gemäß Fig. 5 ein Konfigurationsmodul C und ein Indikationsmodul C aufweisen kann. Die Codierung entspricht den gehäuseinternen oder gehäuseinnenseitigen Kon- taktierungsmitteln, die ihrerseits mit den Codier- oder Kontaktierungselementen 5 des jeweiligen Codierelementes P_n korrespondieren, wenn dieses auf das Gehäuse 2 auf- gesetzt ist.

Die Elektronik E steuert den Aktuator A an, der seinerseits - insbesondere über ein Schaltschloss SS - mit einem Schaltelement oder mit Schaltkontakten SK gekoppelt ist. Das Schaltelement SM liegt in einem Strompfad IP. Im vorliegenden Ausführungsbei- spiel ist in diesem Strompfad IP ein thermisches Schaltelement, beispielsweise in Form eines Bimetalls, geschaltet. Im Strompfad IP ist zudem eine Last L angedeutet (Fig. 3). Der Strompfad IP liegt zwischen einem LINE-Eingang und einem LOAD-Ausgang bzw. an einem Pluspol (+) und meinem Minuspol (-) bei einer AC- oder DC-Betriebs- oder - Netzspannung.

Gemäß Fig. 5 kann in den Strompfad IP ein zwischen den LINE-Eingang und den Schaltkontakt SK geschaltetes faile-safe-Element FE, beispielsweise eine Dehndrahtsicherung oder dergleichen, eingesetzt sein. Zudem kann das Elektronikmodul E über eine Schnittstelle (Interface) IF mittels eines Programmiergerätes oder Computers programmiert oder parametrisiert werden, insbesondere zur Hinterlegung eines in Fig. 4 veranschaulichten Kennlinienfeldes K_n.

Zur Erfassung des Laststroms IL ist der Stromsensor IS vorgesehen. Ein vom Stromsensor IS generiertes Messsignal MS wird der Elektronik E eingangsseitig zugeführt. Die Elektronik E selektiert die codierte oder spezifizierte Auslösekennlinie Ki..._n für jede konfigurierbare Stromrate bzw. für jeden konfigurierbaren Nennstrom I_N aus einem hinterlegten Kennlinienfeld K_n.

Fig. 4 zeigt ein solches Kennlinienfeld K_n. Dem Kennlinienfeld K_n ist eine Anzahl n von Abschalt- oder Auslösekennlinien K-ι..._n zugeordnet. Die Kennlinien K-ι..._n legen die Abschaltcharakteristik (thermisch, thermisch-magnetisch, magnetisch-hydraulisch oder magnetisch) des Schutzschalters 1 und dessen Nennstrom I_N (3A, 4A, 5A oder 7,5A) in Form einer Kurvenschar durch die Konfiguration C für die Elektronik E und durch die lndiktion C für den Anwender fest. Die Indikation kann dabei gemäß den Darstellungen nach den Figuren 1 und 2 passiv mittels des mit dem jeweiligen Nennstromwert, beispielsweise 3A, bedruckten Codierplättchens P_n oder aktiv über ein Display im Codier- plättchen P_n mit einer entsprechenden Rückmeldung von der Elektronik E erfolgen.

Hierbei repräsentieren die Kennlinien Ki bis K₅ eine Kurvenschar für eine thermische Abschalt- oder Auslösecharakteristik des Schutzschalters 1. Gemäß dem dargestellten Strom-Zeit-Diagramm ist eine dieser thermischen Kennlinien Ki als durchgezogene Linie dargestellt. Diese Kennlinien Ki repräsentiert den durch das Schutzmodul SM fest- gelegten maximalen Nennstrom I_N von im Ausführungsbeispiel IN = 7,5A. Die übrigen strichliniert dargestellten thermischen Kennlinien K2....₅ repräsentieren unterschiedliche Nennströme IN mit beispielsweise 5A, 4A bzw. 3A gemäß den Codierplättchen Pi..._n nach Fig. 1.

Die weiteren dargestellten Kennlinien K₆, K₇ und K₈ repräsentieren im vorliegenden Ausführungsbeispiel charakteristische Auslösekurven oder -kurvenscharen von thermisch-magnetischen, magnetisch-hydraulischen bzw. magnetischen Abschalt- oder Auslösekennlinien. Hierdurch soll veranschaulicht sein, dass die codierbaren Kennlinien Ki_...n des Kennlinienfeldes K_n unterschiedliche Nennströmen I_N thermischer Abschaltoder Auslösekennlinien und/oder bestimmte Kennlinienformen bzw. Auslösecharakteristiken repräsentieren können. Die jeweils codierte Kennlinie K-ι._..n wird demnach quasi bei dessen Aktivierung aus dem Kennlinienfeld K_n ausgewählt bzw. durch die Elektronik E simuliert. Demnach können die einzelnen Kennlinien K_1...n und/oder das Kennlinienfeld K_n in einem Speicher der Elektronik E hinterlegt sein. Hierzu können diese Kennlinien Ki_..._n bzw. Kennlinienformen in die Elektronik E einprogrammiert worden sein.

Somit ist insgesamt ein quasi standardisierter Schutzschalter 1 bereitgestellt, dessen Abschalt- oder Auslösekennlinie Ki_...n anwenderspezifisch codierbar ist, wobei die Codierung jederzeit geändert werden kann. Hierzu wird durch entsprechende manuelle Codierung mittels des jeweiligen Codierplättchens P_1...n eine bestimmte oder gewünschte Kennlinie K₁ .._n aus dem Kennlinienfeld K_n aktiviert. Gegebenenfalls sind dann die übrigen Kennlinien des Kennlinienfeldes K_n inaktiv. Dabei ist zweckmäßigerweise stets zumindest eine thermische Kennlinie K_1..₅ aktiviert. Nach dieser löst dann der Schutzschalter 1 vorzugsweise im Kurzschlussfall aus.

Bezugszeichenliste

1 Schutzschalter

2 Schaltergehäuse 2a Ober-/Bedienseite

2b Unter-/Kontaktierungsseite

3 Steckausnehmung/Codierschnittstelle

4 Ausnehmung

5 Codierkontakt

A Aktuator

C Codierungseinrichtung/Konfigurationsmodul σ Indikationsmodul

E Elektronik/-modul

FE faile-safe-Element

FM Schutzmodul

IF Schnittstelle

IP Strompfad

IS Sensormodul

K_n Kennlinienfeld

MS Messsignal

Pn Codierelement/-plättchen

SS Schaltschloss

SK Schaltkontakt

Claims

Ansprüche

1. Schutzschalter (1 ), der zur Auslösung anhand einer einstellbaren Auslösekennli- nie (K-i...n) ausgebildet ist,

- mit einem Schaltergehäuse (2), das an einer Gehäuseseite (2b) eine von außen zugängliche Steckausnehmung (3) aufweist, die eine Codierungsschnittstelle bildet, und

- mit einer Anzahl von jeweils einen bestimmten Nennstrom (I_n) repräsentie- renden Codierelementen (P_n), die gegeneinander austauschbar in die Steckausnehmung (3) einsetzbar sind, - wobei jedem Codierelement (P_n) eine nennstromspezifische Kennlinie

(Ki_...n) eines schalterintern hinterlegten Kennlinienfeldes (K_n) zugeordnet ist.

2. Schutzschalter (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass dem Codierelement (P_n) eine abschaltcharakteristische Kennlinie (P_n) zugeordnet ist.

3. Schutzschalter (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschaltzeit in Abhängigkeit vom mittels des jeweiligen Codierelementes (Pi...n) vorgegebenen Nennstroms (li..._n) eingestellt ist.

4. Schutzschalter (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschaltzeit in Abhängigkeit vom Nennstrom anhand einer thermischen Kennlinie (K_n) vorgegeben ist.

5. Schutzschalter (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kennlinienfeld (K_n) in einem Elektronikmodul (E) hinterlegt ist, das mit einem Codierungsmodul (C) mit gehäuseinnenseitigen Kontaktierungsmitteln zur s Bereitstellung einer Anzahl von elektrischen Verbindungen verbunden ist, die mit

Kontaktierungselementen (5) des jeweils eingesetzten Codierelementes (P-ι..._n) hergestellt sind.

6. Schutzschalter (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, o dadurch gekennzeichnet, dass eine Auslösung im Kurzschlussfall anhand einer thermischen Abschaltkennlinie (K_n) und im Überlastfall anhand einer codierten Kennlinie (K_n) auslöst.

7. Schutzschalter (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Steckausnehmung (3) an einer einer Kontaktierungsseite (2b) gegenü- berliegeden Bedienseite (2b) des Schaltergehäuse (2) vorgesehen ist.

8. Schutzschalter (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 0 dadurch gekennzeichnet, dass die Codierelemente (P_n) in einem mit der Steckausnehmung (3) des Schaltergehäuses (2) korrespondierenden Raster an den der jeweiligen Codierung entsprechenden Rasterpositionen, insbesondere stiftartige, Codierkontakte (5) aufweisen. 5

9. Schutzschalter (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Codierelemente (P_n) als Codierplättchen ausgebildet sind.

o 10. Schutzschalter (1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Steckausnehmung (3) eingesetzten Codierplättchen (P_n) mit der entsprechenden Gehäuseseite (2b) fluchten.