WO2008034467A1 - Schaltgeräteeinheit zum schalten von mindestens zwei betriebszuständen - Google Patents

Schaltgeräteeinheit zum schalten von mindestens zwei betriebszuständen Download PDF

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WO2008034467A1
WO2008034467A1 PCT/EP2006/066576 EP2006066576W WO2008034467A1 WO 2008034467 A1 WO2008034467 A1 WO 2008034467A1 EP 2006066576 W EP2006066576 W EP 2006066576W WO 2008034467 A1 WO2008034467 A1 WO 2008034467A1
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WO
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switching
schaltgeräteemheit
switching device
unit according
device unit
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PCT/EP2006/066576
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French (fr)
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Josef Graf
Norbert Zimmermann
Ludwig Niebler
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Siemens Aktiengesellschaft
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Priority to PCT/EP2006/066576 priority patent/WO2008034467A1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H51/00—Electromagnetic relays
    • H01H51/005—Inversing contactors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H89/00—Combinations of two or more different basic types of electric switches, relays, selectors and emergency protective devices, not covered by any single one of the other main groups of this subclass
    • H01H89/06—Combination of a manual reset circuit with a contactor, i.e. the same circuit controlled by both a protective and a remote control device
    • H01H89/08—Combination of a manual reset circuit with a contactor, i.e. the same circuit controlled by both a protective and a remote control device with both devices using the same contact pair

Definitions

  • Switchgear unit for switching at least two Be ⁇ drive states
  • the invention relates to a switching device unit for switching at least two operating states, at least one consumer at least a two-phase power supply network ⁇ means of switching elements.
  • a switchgear unit regardless of its function is generally referred to as a load feeder and is usually arranged in a cabinet on a standard top hat rail next to other load feeders. Arranged in a cabinet load feeders are shown in a modular design in order to meet the requirements jeweili ⁇ gen. Such load feeders are provided in particular in industrial plant ⁇ technology for controlling and switching high currents and voltages. In particular, a three-phase motor is driven with the switching device unit.
  • the switchgear unit is referred to in this case as a reversing starter or motor starter.
  • the switchgear unit of one or more consumers usually has three functions to protect the consumer or consumers.
  • the first function relates to the proper operation of the consumer, usually the engine, and is by its own standard unit, usually a so-called contactor, realized.
  • the contactor is adapted for operation as ⁇ peated proper switching on and off of high Strö ⁇ men.
  • the functions short-circuit protection and overload protection can be integrated in a standard module called trousersschal ⁇ ter.
  • the circuit-breaker disconnects the load from the mains in the event of a short-circuit and also in the event of a too high one Current.
  • the different functions are usually taken over by the state of the art of different Stan ⁇ dardbautechniken, which are arranged together on a support side by side.
  • a control and protection module for a multi-pole low-voltage switching device which consists of a mounting plate, a control electromagnet and a trigger, which are intended to act on movable Liehe contacts to open the power poles or close ,
  • the control and protection module uses the same number of switching elements or current releases, as well as power poles are present.
  • Object of the invention is to be a simple as possible réellebau ⁇ te, low cost, and compact switching device unit ⁇ give.
  • a switching device unit for switching at least two operating states of at least one
  • the switchgear ⁇ emheit current paths for connection to phases of Stromversor ⁇ supply network are assigned to an operating state and a switching element, the switching elements are triggered by triggers, and at least one trigger for Triggering of a group of at least two Druckele ⁇ ments is provided, and the belonging to the group switching elements are provided for switching of different operating states.
  • the invention is based on the recognition that in derzei ⁇ term switching devices, a potential for simplification exists.
  • Various elements of the control and protection module should be further integrated. In this way, a simpler and more cost-efficient manufacturing space ⁇ saving modules is possible.
  • the operation of the switchgear unit is based on the consumer-friendly switching of operating states, bezie ⁇ tion as the consumer-friendly switching of the phases by means of switching elements.
  • the phases, or also called poles are guided in current paths, and Ge to the consumer ⁇ switched by a switching element, an electrical contacting of the respective flow path induces mechanical.
  • a certain operating state of the consumer is established. For example, on a rotary engine as
  • Load applied phases are left-handed or right-handed switched to the necessary conditions for a reverse rotation or clockwise rotation of the rotary motor to betechnik ⁇ digit.
  • any connection of the consumer to the phases of the supply network can be achieved.
  • the ability to integrate the switchgear unit with this functionality is based on the fact that there are current paths that are switched complementary to other current paths.
  • groups of current paths can be summarized that are Denbar an operating state zuor- and other groups or other Radiozu ⁇ stands are complementary.
  • the switchgear unit sturbant betechnik- that a group of current paths is not switched to the consumer ⁇ cher the same time as the complementary current path group.
  • the switching mechanism is systematically simplified. This ⁇ be indicated, for example, that a current timer does not ever triggers as originally only one switching element, but it is inventively provided to switch with a single current release a plurality of current paths or current path groups simultaneously.
  • the protective function is mainly ga by the trigger ⁇ rantiert.
  • the triggers are, for example, current or short-circuit releases or have both functions integrated.
  • vor ⁇ geous is a spatially close arrangement of triggerable by the trigger switching elements, as this the mechanical active connection is kept simple, that is, for example, requires a few components.
  • other devices which are provided for short-circuit protection or power protection can advantageously be integrated or at least reduced in number.
  • An example of this type of device is an overload trip that protects against overload and / or short-circuiting as part of the electrical and / or thermal overload mechanism.
  • the short-circuit protection function and the power protection function are applied to the output to the load. Since the switchgear unit combines several functions and only one switchgear unit is available, the number of protective mechanisms for short-circuit protection and power protection is based on the number of outputs of a device.
  • At least two current paths can each be assigned to a single switching element. In this way, the number and thus the costs of the switching elements can be kept to a minimum.
  • a further advantageous embodiment has identical or different Betbebszulindentn associated current paths, which are arranged side by side or one above the other or alternately. This results in a higher compactness he ⁇ aims.
  • a further advantageous embodiment has Druckelemen ⁇ te, wherein the switching elements of the same or under ⁇ different Bet ⁇ ebszulindentn associated current paths are arranged side by side or one above the other or alternately, which also a higher compactness, but also a structural simplification is achieved.
  • a further advantageous embodiment is for functional ones ⁇ short circuit and / or overload protection is provided, whereby more individual modules, which have one or both functions can be avoided for reasons of space in the cabinet.
  • the integration of the functions short-circuit protection and / or overload protection into the switchgear unit leads to a multifunctional compact unit.
  • a further advantageous embodiment is a GmbHge- device unit as a module for attachment to a top hat rail to ensure compatibility with the conventional installation of switching ⁇ devices in cabinets and also to keep the installation simple and efficient.
  • a further advantageous embodiment of the switchgear unit is a compact unit with a standardized grid width, so that the space on the DIN rail can be used optimally.
  • a further advantageous embodiment of the switchgear unit is a motor starter, in particular a compact reversing ⁇ starter which switches the necessary Bet ⁇ ebszuthe of the motor starter operatively ters.
  • a motor starter in particular a compact reversing ⁇ starter which switches the necessary Bet ⁇ ebszuthe of the motor starter operatively ters.
  • an operation state ⁇ "Motor-clockwise rotation” and a further operating state "motor reverse” provided.
  • a further advantageous embodiment has at least one fuel-side output, which can be protected by an electrical ⁇ -specific and / or thermal overload trip function against overload and / or short-circuit, thus with minimal Structural effort optimal protection is guaranteed.
  • a further advantageous embodiment has current paths which are at least partially integrated in a wiring of the switching device unit, wherein also the entire Ver ⁇ wiring, for example a reversing wiring can be integrated into the switching device unit.
  • the switchgear device on a elekt ⁇ generic and / or mechanical locking to protect against incorrect operation, which is ideally also integrated into the switching ⁇ ellaemheit.
  • a user-side Göprü ⁇ fung or illustration is omitted.
  • a turning lock prevents erroneous switching of a state not defined for a reversing starter.
  • 1 is a circuit diagram of a reversing starter circuit
  • FIG. 2 shows a circuit diagram of a compact circuit of a
  • the switchgear unit is the switchgear unit
  • FIG. 3 shows a three-dimensional view of an exemplary embodiment of a switchgear unit with two current ⁇ ground plane
  • 4 shows a three-dimensional view of a further embodiment of an executive from ⁇ switchgear unit with ei ⁇ ner current orbital plane.
  • FIG. 1 shows a circuit diagram of a reversing starter circuit 4, which corresponds to the prior art.
  • the reversing starter circuit 4 is provided for a three-phase supply network 7 with the phases L1, L2 and L3.
  • This reversing starter circuit 4 is generally carried out with two switching devices, each of which is capable of switching on and off exactly one phase combination, and of protecting against short-circuits and overloads. To simplify, it can be said that the switching devices can each switch or switch off an operating state Z1, Z2.
  • a mechanical fuse 8 is provided to prevent a simultaneous switching of the two Bet ⁇ ebszuterrorism Zl, Z2.
  • the current paths Bl, B2, B3, B4, B5, B6 within the switching devices are a switching element Sl, S2, S3, S4, S5, S6 associated ⁇ , with a switching mechanism Al, A2, A3, A4, A5, A6.
  • the current release 5 each serve a switching element Sl, S2, S3, S4, S5, S6 and communicate with the respective Druckmecha ⁇ nik Al, A2, A3, A4, A5, A6 in operative connection to the jeweili ⁇ ge switching element Sl, S2, S3, S4, S5, S6 forcibly open in the event of a protection trip.
  • the consumer 2 represents a rotary motor, wherein the first operating state Zl the clockwise rotation of the rotary motor relationship ⁇ the operating state Z2 corresponds to the left-hand rotation of the rotary motor.
  • the engine stall corresponding to a non-operation of the rotary motor can be defi ned as ⁇ third operating state.
  • This non-operation or third Radiozu ⁇ state for example, with two switching devices as well as the switchable Bet ⁇ ebszuterrorism Zl, Z2.
  • non-operation is not considered as operating condition.
  • Operating state Zl is switched when the switching elements Sl, S3, S5 are triggered. When switching to operating state Z2, the Switching elements Sl, S3, S5 again active to turn off first Be ⁇ operating state Zl. Then Heidelbergelemen ⁇ te S2, S4 and S6 are triggered to turn on the state Z2.
  • a reversing starter circuit is implemented with two sepa ⁇ advise switching devices wherein the switching elements Sl,
  • S6 belong to the other switching device.
  • the outputs AUl, AU2, AU3 the one switching device and the outputs AU4, AU5, AU6 are assigned to the other switching device and secured with egg ⁇ nem current release 5, for example, an overload trip 5.
  • the respective overload triggers 5 act on the respective switching element Sl, S2, S3, S4, S5, S6, in order to bring about a switching off of the currently active operating state Zl, Z2.
  • Conventional reversing starter with integrated circuit breaker protection function which the reversing starter circuit 4 or a similar circuit is based, are based on the current state of the art from at least two switching devices ⁇ , which are assembled together with connecting parts, such as cables.
  • the switching current of the reversing starter is for example at 32A, but may exceed this value.
  • FIG. 2 shows a circuit diagram of a compact circuit 1 a Wegzieremheit. The operation is similar to the embodiment described in Figure 1, but the structure is significantly different.
  • the compact circuit 1 of the switching device unit only three current triggers 5 are required instead of six current triggers 5, as in the exemplary embodiment of FIG. This is possible because complementary current paths Bl, B2; B3, B4; B5, B6 are combined in pairs, wherein a current path Bl, B3, B5 the operating state Zl and the complementary current path B2, B4, B6 the Radiozu ⁇ stand Z2 are assigned.
  • the current path Bl is complementary to B2, or the current path B3 complementary to B4 and the current path B5 complementary to B6.
  • a switching mechanism A12 thus causes the switching off of Bl at the same time switching off B2 or a switching mechanism A34 causes the simultaneous switching of B3 and switching off B4 and so on.
  • the switching mechanisms A12, A34, A56 can each be two mechanisms which function independently of one another, or advantageously at least partially integrated mechanisms.
  • the switching mechanisms A12, A34, A56 for example, with two switching bridges, each with a movable contact or a switching bridge with two movable contacts executable.
  • the switching device unit is in the operating state Z1. This process works accordingly in the reverse manner in order to switch back to the operating state Z2.
  • the number of overload release 5 has also sheet in comparison with the embodiment of Figure 1 by half redu ⁇ . This is possible because only the outputs AU12, AU34, AU56 of the switching device or the switching device unit must be protected. Due to the paired arrangement of the current paths Bl, B2; B3, B4; B5, B6 for the operating state Zl, further also referred to as left-hand rotation, and the operating state Z2, also also referred to as clockwise rotation, directly next to Other, it is possible with the three current triggers 5, the six current paths Bl, B2; B3, B4; B5, B6 of the compact circuit 1 of Weg GmbHemheit to use.
  • the Stromf ⁇ hrung is there ⁇ internally chosen so that the current is passed through the current release 5 and this in the current paths Bl, B2; B3, B4; B5, B6 branched for each of the left or right handed.
  • the current release 5 are associated current paths Bl, B2; B3, B4; B5, B6 assigned and can two switching elements Sl, S2; S3, S4; S5, S6 open simultaneously see by means of a mechanical operative connection, as shown by way of example ⁇ ge in FIG. 4 Specifically, this means that the switching element pairs S1 / S2, S3 / S4 and S5 / S6 can each be triggered by the current release 5.
  • This constructive expression is mög ⁇ Lich to equip a reversing starter circuit 10 of the switching device unit with only three current releases 5 and realize an overall width of the reversing starter circuit 10-containing switching device unit of only 90mm.
  • FIG. 3 shows a three-dimensional view of an embodiment of the switching device unit with two current path planes for use as a compact reversing starter.
  • the compact reversing starter stores the current paths Bl, B2; B3, B4; B5, B6 of Bet ⁇ ebszustan- Zl, Z2 in a plane, whereby two superimposed current path groups arise.
  • Three overload triggers 5 are mounted in the upper level ⁇ and act by means of the switching mechanisms A12, A34, A56 and the plunger 3 on the upper and lower switching elements Sl, S2, S3, S4, S5, S6, wherein the plunger 3 and part the switching mechanisms A12, A34, A56 can be.
  • the GmbHme ⁇ chanics A12, A34, A56 are not integrated into the Heidelbergmecha ⁇ nik the switching elements Sl, S2, S3, S4, S5, S6 for this purpose, but here have mainly a coupling function.
  • FIG. 4 shows a three-dimensional view of another example of the guide from ⁇ switching device unit with a known current path plane ⁇ an example for use as a compact reversing starter circuit even with the same structure as in FIG. 2
  • the current paths Bl, B2; B3, B4; B5, B6 are guided in a single plane.
  • the coupling of an overload ⁇ trigger 5 to two switching elements Sl, S2; S3, S4; S5; S6 is realized via a rocker 6.
  • the coupling is also of a mechanical nature in this exemplary embodiment and can also be used by a thermal release 9 to trigger the forced opening in the sense of a double protective function.
  • the invention relates to a Weg experts ⁇ unit for switching at least two operating states of at least one consumer to at least two-phase
  • Object of the ⁇ -making is to specify a simple as possible built, ponderegüns ⁇ term, and compact switching device unit. These ent ⁇ the switchgear unit holds circuits for operational switching of the consumer, to perform the Trip function to protect against overload and short circuit, this scarf ⁇ obligations are integrated so that the switching device unit, especially in the function as a compact reversing starter, a Standard width may have to be installed and operated on a top hat rail in a control cabinet to save space.

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Abstract

Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Schaltgeräteeinheit zum Schalten von mindestens zwei Betriebszuständen mindestens eines Verbrauchers an ein mindestens zweiphasiges Stromversorgungsnetz mittels Schaltelementen. Aufgabe der Erfindung ist es eine möglichst einfach aufgebaute, kostengünstige, und kompakte Schaltgeräteeinheit anzugeben. Dazu enthält die Schaltgeräteeinheit Schaltungen zum betriebsmäßigen Schalten des Verbrauchers, zum Ausführen der Auslösefunktion zum Schutz vor Überlast und Kurzschluss, wobei diese Schaltungen derart integriert sind, dass die Schaltgeräteeinheit, insbesondere in der Funktion als kompakter Wendestarter, eine genormte Breite aufweisen kann, um auf einer Hutschiene in einem Schaltschrank platzsparend installiert und betrieben zu werden.

Description

Beschreibung
Schaltgeräteeinheit zum Schalten von mindestens zwei Be¬ triebszuständen
Die Erfindung betrifft eine Schaltgeräteeinheit zum Schalten von mindestens zwei Betriebszuständen mindestens eines Verbrauchers an ein mindestens zweiphasiges Stromversorgungs¬ netz mittels Schaltelementen.
Eine Schaltgeräteeinheit wird unabhängig von ihrer Funktion im Allgemeinen auch als Verbraucherabzweig bezeichnet und ist üblicherweise in einem Schaltschrank auf einer genormten Hutschiene neben weiteren Verbraucherabzweigen angeordnet. Die in einem Schaltschrank angeordneten Verbraucherabzweige sind in einer modularen Bauweise zusammengestellt, um den jeweili¬ gen Anforderungen entsprechen zu können. Derartige Verbraucherabzweige sind insbesondere in der industriellen Anlagen¬ technik zum Steuern und Schalten von hohen Strömen und Span- nungen vorgesehen. Insbesondere wird mit der Schaltgeräteeinheit ein Drehstrommotor angesteuert. Die Schaltgeräteeinheit wird in diesem Fall auch als Wendestarter oder Motorstarter bezeichnet .
Die Schaltgeräteeinheit eines oder mehrerer Verbraucher weist zum Schutz des oder der Verbraucher in der Regel drei Funktionen auf. Die erste Funktion betrifft das betriebsgemäße Schalten des Verbrauchers, in der Regel des Motors, und ist durch eine eigene Standardbaueinheit, üblicherweise ein so genanntes Schütz, verwirklicht. Das Schütz ist für das wie¬ derholte betriebsgemäße Ein- und Ausschalten von hohen Strö¬ men ausgebildet.
Weiterhin können in einem Schaltgerät die Funktionen Kurz- schlussschutz und Überlastschutz in einer als Leistungsschal¬ ter bezeichneten Standardbaueinheit integriert sein. Der Leistungsschalter trennt den Verbraucher vom Netz bei Auftreten eines Kurzschlusses und auch bei Auftreten eines zu hohen Stromes. Die unterschiedlichen Funktionen werden dabei in der Regel nach dem Stand der Technik von unterschiedlichen Stan¬ dardbaueinheiten, die gemeinsam auf einem Träger nebeneinander angeordnet sind, übernommen.
Aus WO 03/043156 Al ist ein Steuerungs- und Schutzmodul für eine mehrpolige Niederspannungsschaltvorrichtung bekannt, das aus einer Montageplatte, einem Steuerungselektromagneten und einem Auslöser besteht, die dazu vorgesehen sind, auf beweg- liehe Kontakte einzuwirken, um die Leistungspole zu öffnen oder zu schließen. Das Steuerungs- und Schutzmodul verwendet hierbei die gleiche Anzahl von Schaltelementen bzw. Stromauslösern, wie auch Leistungspole vorhanden sind.
Aufgabe der Erfindung ist es eine möglichst einfach aufgebau¬ te, kostengünstige, und kompakte Schaltgeräteemheit anzu¬ geben .
Diese Aufgabe wird durch eine Schaltgeräteemheit zum Schal- ten von mindestens zwei Betπebszuständen mindestens eines
Verbrauchers an ein mindestens zweiphasiges Stromversorgungs¬ netz mittels Schaltelementen gelöst, wobei die Schaltgeräte¬ emheit Strombahnen zum Anschluss an Phasen des Stromversor¬ gungsnetzes aufweist, die Strombahnen einem Betriebszustand und einem Schaltelement zuordenbar sind, die Schaltelemente durch Auslöser auslösbar sind, und mindestens ein Auslöser zum Auslösen von einer Gruppe von mindestens zwei Schaltele¬ menten vorgesehen ist, und die zur Gruppe gehörenden Schaltelemente zum Schalten von unterschiedlichen Betriebszuständen vorgesehen sind.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei derzei¬ tigen Schaltgeräten ein Potential zur Vereinfachung vorhanden ist. Verschiedene Elemente des Steuerungs- und Schutzmoduls sollten weiter ineinander integriert werden. Auf diese Weise ist eine einfachere und kosteneffizientere Herstellung platz¬ sparender Module möglich. Die Funktionsweise der Schaltgeräteeinheit beruht auf dem verbrauchergerechten Schalten von Betriebszuständen, bezie¬ hungsweise dem verbrauchergerechten Schalten der Phasen mittels Schaltelementen. Die Phasen, oder auch Pole genannt, werden in Strombahnen geführt und auf den Verbraucher ge¬ schaltet, indem ein Schaltelement eine elektrische Kontaktie- rung für die jeweilige Strombahn mechanisch herbeiführt. In Abhängigkeit davon welche Strombahnen kontaktiert werden, wird ein bestimmter Betriebszustand des Verbrauchers herge- stellt. So können beispielsweise an einem Drehmotor als
Verbraucher anliegenden Phasen linksdrehend oder rechtsdrehend geschaltet werden, um die notwendigen Voraussetzungen für einen Linkslauf oder Rechtslauf des Drehmotors zu bewerk¬ stelligen. Im Allgemeinen kann eine beliebige Beschaltung des Verbrauchers mit den Phasen des Versorgungsnetzes erreicht werden.
Die Möglichkeit zur Integration der Schaltgeräteemheit mit dieser Funktionsweise, basiert auf der Tatsache, dass es Strombahnen gibt, die komplementär zu anderen Strombahnen geschaltet werden. Auf diese Weise lassen sich Gruppen von Strombahnen zusammenfassen, die einem Betriebszustand zuor- denbar sind und zu anderen Gruppen bzw. anderen Betriebszu¬ ständen komplementär sind. Die Schaltgeräteeinheit bewerk- steiligt, dass eine Gruppe von Strombahnen nicht zur gleichen Zeit wie die komplementäre Strombahngruppe auf den Verbrau¬ cher geschaltet wird. Durch die Zusammenfassung in Gruppen ist der Schaltmechanismus systematisch vereinfacht. Dies be¬ deutet zum Beispiel, dass ein Stromauslöser nicht wie ur- sprünglich je nur ein Schaltelement triggert, sondern es ist erfindungsgemäß vorgesehen, mit einem einzigen Stromauslöser mehrere Strombahnen bzw. Strombahngruppen gleichzeitig zu schalten .
Die Schutzfunktion wird hauptsächlich durch die Auslöser ga¬ rantiert. Die Auslöser sind beispielsweise Strom- oder Kurz- schlussauslόser oder haben beide Funktionen integriert. Mit dem Ziel die Anzahl der Auslöser zu reduzieren, werden, die durch einen Auslöser auslösbaren Schaltelemente über eine me¬ chanische Wirkverbindung mit diesem verbunden. Besonders vor¬ teilhaft ist eine räumlich nahe Anordnung der durch den Auslöser auslösbaren Schaltelemente, da hierdurch die mechani- sehe Wirkverbindung einfach gehalten wird, das heißt, zum Beispiel wenige Bauteile erfordert.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind andere Vorrichtungen, die zum Kurzschlussschutz oder Leistungsschutz vorge- sehen sind, vorteilhafterweise integrierbar oder zumindest in der Zahl reduzierbar. Ein Beispiel dieser Art von Vorrichtung ist ein Überlastauslöser, der als Teil des elektrischen und/oder thermischen Überlastmechanismus vor Überlast und/oder vor Kurzschluss schützt. In der Regel wird die Kurz- schlussschutzfunktion und Leistungsschutzfunktion auf den Ausgang zum Verbraucher angewendet. Da die Schaltgeräte- einheit mehrere Funktionen in sich vereint und nur noch eine Schaltgeräteinheit vorliegt, orientiert sich die Anzahl der Schutzmechanismen für Kurzschlussschutz und Leistungsschutz an der Anzahl der Ausgänge eines Gerätes. Durch diese kon¬ struktive Ausprägung ist es möglich, beispielsweise eine Wen¬ destarterschaltung für ein dreiphasiges Versorgungsnetz mit nur drei Überlastauslösern und drei Stromauswerteeinheiten aufzubauen anstatt mit sechs Überlastauslösern bzw. sechs Stromauswerteinheiten (Stromwandlern) .
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind mindestens zwei Strombahnen jeweils einem einzigen Schaltelement zuordenbar. Hierdurch kann die Anzahl und somit die Kosten der Schaltele- mente minimal gehalten werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform weist gleichen oder unterschiedlichen Betπebszuständen zugeordneten Strombahnen auf, die nebeneinander oder übereinander oder alternierend angeordnet sind. Hierdurch wird eine höhere Kompaktheit er¬ zielt . Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform weist Schaltelemen¬ te auf, wobei die Schaltelemente der den gleichen oder unter¬ schiedlichen Betπebszuständen zugeordneten Strombahnen nebeneinander oder übereinander oder alternierend angeordnet sind, womit ebenfalls eine höhere Kompaktheit, aber auch eine strukturelle Vereinfachung erzielt wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ist für die Funkti¬ onen Kurzschlussschutz und/oder Überlastschutz vorgesehen, wodurch weitere Einzelmodule, die eine oder beide Funktionen aufweisen, im Schaltschrank aus Platzgründen vermieden werden. Die Integration der Funktionen Kurzschlussschutz und/oder Überlastschutz in die Schaltgeräteeinheit führt zu einer multifunktionalen Kompaktgeräteeinheit .
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ist eine Schaltge- räteemheit als Modul zur Befestigung an einer Hutschiene, um die Kompatibilität zur herkömmlichen Installation von Schalt¬ geräten in Schaltschränken sicherzustellen und darüber hinaus die Installation einfach und effizient zu halten.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Schaltgeräte- einheit ist eine Kompaktgeräteeinheit mit einer genormten Rasterbreite, sodass der Platz auf der Hutschiene optimal ge- nutzt werden kann.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Schaltgeräte- einheit ist ein Motorstarter, insbesondere ein Kompaktwende¬ starter, der die notwendigen Betπebszustände des Motorstar- ters betriebsgemäß schaltet. Insbesondere sind ein Betriebs¬ zustand „Motor-Rechtslauf" und einen weiterer Betriebszustand „Motor-Linkslauf" vorgesehen.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform weist mindestens einen verbrauchsseitigen Ausgang auf, der durch eine elektri¬ sche und/oder thermische Überlastauslösefunktion vor Überlast und/oder vor Kurzschluss schützbar ist, womit bei minimalem strukturellem Aufwand ein optimaler Schutz gewährleistet wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform weist Strombahnen auf, die zumindest teilweise in eine Verdrahtung der Schalt- geräteemheit integriert sind, wobei auch die gesamte Ver¬ drahtung, beispielsweise eine Wendeverdrahtung, in die Schaltgeräteemheit integriert sein kann.
Vorteilhafterweise weist die Schaltgeräteeinheit eine elekt¬ rische und/oder mechanische Verriegelung zum Schutz gegen Fehlbedienung auf, die idealerweise ebenfalls in die Schalt¬ geräteemheit integriert ist. Eine anwenderseitige Überprü¬ fung oder Abbildung entfällt. Beispielsweise verhindert eine Wendeverriegelung eine irrtümliche Schaltung eines für einen Wendestarter nicht definierten Zustand.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen und bevorzugte Weiterbil¬ dungen der Erfindung sind der Figurenbeschreibung und/oder den Unteransprüchen zu entnehmen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und er¬ läutert .
Es zeigen:
FIG 1 ein Schaltbild einer Wendestarterschaltung, die dem
Stand der Technik entspricht,
FIG 2 ein Schaltbild einer kompakten Schaltung einer
Schaltgeräteeinheit,
FIG 3 eine dreidimensionale Ansicht eines Ausführungsbei- spiels einer Schaltgeräteeinheit mit zwei Strom¬ bahnebenen, und FIG 4 eine dreidimensionale Ansicht eines weiteren Aus¬ führungsbeispiels einer Schaltgeräteeinheit mit ei¬ ner Strombahnebene.
FIG 1 zeigt ein Schaltbild einer Wendestarterschaltung 4, die dem Stand der Technik entspricht. Die Wendestarterschaltung 4 ist für ein dreiphasiges Versorgungsnetz 7 mit den Phasen Ll, L2 und L3 vorgesehen. Diese Wendestarterschaltung 4 wird in der Regel mit zwei Schaltgeräten ausgeführt, die jeweils bei- de in der Lage sind, genau eine Phasenkombination ein- und abzuschalten, und vor Kurzschluss und Überlast zu schützen. Vereinfachend kann man sagen, dass die Schaltgeräte jeweils einen Betriebszustand Zl, Z2 schalten bzw. abschalten können. Eine mechanische Sicherung 8 ist dafür vorgesehen, ein gleichzeitiges Schalten der beiden Betπebszustände Zl, Z2 zu verhindern. Die Strombahnen Bl, B2, B3, B4, B5, B6 innerhalb der Schaltgeräte werden einem Schaltelement Sl, S2, S3, S4, S5, S6 mit einer Schaltmechanik Al, A2, A3, A4, A5, A6 zuge¬ ordnet .
Die Stromauslöser 5 bedienen jeweils ein Schaltelement Sl, S2, S3, S4, S5, S6 und stehen mit der jeweiligen Schaltmecha¬ nik Al, A2, A3, A4, A5, A6 in Wirkverbindung, um das jeweili¬ ge Schaltelement Sl, S2, S3, S4, S5, S6 bei einer Schutzaus- lösung zwangszuöffnen .
Der Verbraucher 2 stellt einen Drehmotor dar, wobei der erste Betriebszustand Zl dem Rechtslauf des Drehmotors beziehungs¬ weise der Betriebszustand Z2 dem Linkslauf des Drehmotors entspricht. Der Motorstillstand, der einem Nicht-Betrieb des Drehmotors entspricht, kann als dritter Betriebszustand defi¬ niert werden. Dieser Nicht-Betrieb oder dritte Betriebszu¬ stand ist beispielsweise mit zwei Schaltgeräten ebenso schaltbar wie die beiden Betπebszustände Zl, Z2. Allerdings wird der Eindeutigkeit halber des Weiteren der Nicht-Betrieb nicht als Betriebszustand angesehen. Betriebszustand Zl ist geschaltet, wenn die Schaltelemente Sl, S3, S5 ausgelöst sind. Beim Umschalten in den Betriebszustand Z2 werden die Schaltelemente Sl, S3, S5 nochmals aktiv, um zuerst den Be¬ triebszustand Zl abzuschalten. Daraufhin werden Schaltelemen¬ te S2, S4 und S6 ausgelöst, um den Zustand Z2 einzuschalten.
Standardmäßig wird eine Wendestarterschaltung mit zwei sepa¬ raten Schaltgeräten realisiert, wobei die Schaltelemente Sl,
53, S5 zu dem einen Schaltgerät und die Schaltelemente S2,
54, S6 zu dem anderen Schaltgerät gehören. So sind auch die Ausgänge AUl, AU2, AU3 dem einen Schaltgerät und die Ausgänge AU4, AU5, AU6 dem anderen Schaltgerät zugeordnet und mit ei¬ nem Stromauslöser 5, beispielsweise einen Überlastauslöser 5 gesichert. Beim Auslösen wegen Überlast wirken die jeweiligen Überlastauslöser 5 auf das jeweilige Schaltelement Sl, S2, S3, S4, S5, S6 ein, um ein Ausschalten des derzeit aktiven Betriebszustandes Zl, Z2 herbeizuführen.
Herkömmliche Wendestarter mit integrierter Leistungsschalter- Schutzfunktion, denen die Wendestarterschaltung 4 oder eine ähnliche Schaltung zu Grunde liegt, sind nach dem heutigem Stand der Technik aus mindestens zwei Schaltgeräten aufge¬ baut, welche mit Verbindungsteilen, wie z.B. Kabeln, zusammenmontiert werden. Die Schaltgeräte sind dabei in der Regel in einer Baubreite von 45mm mit „unten" montiertem Wendeblock bzw. in 98mm Baubreite mit „seitlich" montierter Wendefunkti- on ausgeführt, welches das eigentliche Rastermaß der Einzel¬ geräte von 2*45mm = 90mm überschreitet.
Nachteilhafterweise sind bei Wendestartern mit internen Stromauslösern mit Schlagankerfunktion nach dem heutigen Stand der Technik je Schaltstelle ein Stromauslöser bzw.
Schlaganker erforderlich, in Summe 6 Stück pro Wendestarter, wodurch zusätzliche Herstell- und Montagekosten entstehen. Der Schaltstrom der Wendestarter liegt dabei beispielsweise bei 32A, kann diesen Wert aber auch überschreiten.
Die Funktionen der Schaltgeräte wurden bis dato durch eine Mehrzahl von Geräteeinheiten übernommen, so dass die Ausgänge dieser Geräteeinheiten stets separat geschützt werden mußten. FIG 2 zeigt ein Schaltbild einer kompakten Schaltung 1 einer Schaltgeräteemheit . Die Funktionsweise ist ähnlich des in Figur 1 beschriebenen Ausführungsbeispiels, aber der Aufbau unterscheidet sich signifikant. Bei der kompakten Schaltung 1 der Schaltgeräteemheit sind nur drei Stromauslöser 5 statt wie im Ausführungsbeispiel der Figur 1 sechs Stromauslöser 5 notwendig. Dies wird dadurch möglich, dass komplementäre Strombahnen Bl, B2; B3, B4; B5, B6 paarweise zusammengefasst sind, wobei eine Strombahn Bl, B3, B5 dem Betriebszustand Zl und die komplementäre Strombahn B2, B4, B6 dem Betriebszu¬ stand Z2 zugeordnet sind. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Strombahn Bl komplementär zu B2, bzw. die Strombahn B3 komplementär zu B4 bzw. die Strombahn B5 komplementär zu B6. Eine Schaltmechanik A12 bewirkt somit beim Schalten von Bl gleichzeitig das Abschalten von B2 bzw. eine Schaltmechanik A34 bewirkt das gleichzeitige Schalten von B3 und Abschalten von B4 und so weiter. Hierbei können die Schaltmechaniken A12, A34, A56 jeweils zwei unabhängig voneinander funktionie- rende Mechanismen sein, oder vorteilhaft zumindest teilweise integrierte Mechanismen. So sind die Schaltmechaniken A12, A34, A56 beispielsweise mit zwei Schaltbrücken mit jeweils einem beweglichen Kontakt oder einer Schaltbrücke mit zwei beweglichen Kontakten ausführbar.
Nach diesem Vorgang befindet sich die Schaltgeräteemheit im Betriebszustand Zl. Dieser Vorgang funktioniert entsprechend in umgekehrter Weise um wieder in den Betriebszustand Z2 umzuschalten.
Die Anzahl der Überlastauslöser 5 hat sich im Vergleich zum Ausführungsbeispiel aus Figur 1 ebenfalls um die Hälfte redu¬ ziert. Dies ist möglich, da nur die Ausgänge AU12, AU34, AU56 des Schaltgerätes bzw. der Schaltgeräteeinheit geschützt wer- den müssen. Durch die paarweise Anordnung der Strombahnen Bl, B2; B3, B4; B5, B6 für den Betriebszustand Zl, des Weiteren auch als Linkslauf bezeichnet, und den Betriebszustand Z2, des Weiteren auch als Rechtslauf bezeichnet, direkt nebenein- ander ist es möglich mit den drei Stromauslösern 5 die sechs Strombahnen Bl, B2; B3, B4; B5, B6 der kompakten Schaltung 1 der Schaltgeräteemheit zu bedienen. Die Stromfϋhrung ist da¬ bei intern so gewählt, dass der Strom über den Stromauslöser 5 geführt wird und hierzu in die Strombahnen Bl, B2; B3, B4; B5, B6 für jeweils den Links- oder Rechtslauf verzweigt. Die Stromauslöser 5 sind dabei zusammengehörigen Strombahnen Bl, B2; B3, B4; B5, B6 zugeordnet und können zwei Schaltelemente Sl, S2; S3, S4; S5, S6 gleichzeitig mittels einer mechani- sehen Wirkverbindung öffnen, wie in Figur 4 beispielhaft ge¬ zeigt. Konkret bedeutet dies, dass die Schaltelementpaare S1/S2, S3/S4 und S5/S6 jeweils durch die Stromauslöser 5 auslösbar sind. Durch diese konstruktive Ausprägung ist es mög¬ lich, eine Wendestarterschaltung 10 der Schaltgeräteemheit mit nur drei Stromauslösern 5 auszustatten und eine Baubreite der Wendestarterschaltung 10 beinhaltenden Schaltgeräteemheit von nur 90mm zu realisieren.
FIG 3 zeigt eine dreidimensionale Ansicht eines Ausführungs- beispiels der Schaltgeräteemheit mit zwei Strombahnebenen zur Verwendung als kompakter Wendestarter. Schaltungsmäßig ist der Aufbau der gleiche wie der im Ausführungsbeispiel der Figur 2 beschriebene Aufbau. Der kompakte Wendestarter lagert die Strombahnen Bl, B2; B3, B4; B5, B6 eines Betπebszustan- des Zl, Z2 in einer Ebene an, wodurch zwei übereinander liegende Strombahngruppen entstehen.
In diesem Ausführungsbeispiel werden, wie im Ausführungsbei¬ spiel der Figur 2 beschrieben, sechs Schaltelemente Sl, S2, S3, S4, S5, S6 benötigt, wobei nur drei Überlastauslöser 5 notwendig sind diese zu schützen. Da der kompakte Wendestar¬ ter für zwei dreipolige, beziehungsweise dreiphasige Be- tπebszustände Zl, Z2 ausgelegt ist, werden zunächst durch Schaltmechaniken A12, A34, A56 die Schaltelemente Sl, S3, S5 mit den Überlastauslösern 5 gekoppelt. Weiter werden mittels Stößel 3, die ebenfalls als mechanische Kopplungen fungieren, Wirkverbindungen von den Schaltelementen Sl, S3, S5 jeweils auf die Schaltelemente S2, S4, S6 in der unteren Ebene über- tragen. Drei Überlastauslöser 5 sind in der oberen Ebene an¬ gelagert und wirken mittels der Schaltmechaniken A12, A34, A56 und der Stößel 3 auf die oberen und unteren Schaltelemente Sl, S2, S3, S4, S5, S6 ein, wobei die Stößel 3 auch Teil der Schaltmechaniken A12, A34, A56 sein können. Die Schaltme¬ chaniken A12, A34, A56 sind hierfür nicht in die Schaltmecha¬ nik der Schaltelemente Sl, S2, S3, S4, S5, S6 integriert, sondern haben hier hauptsächlich eine Kopplungsfunktion.
FIG 4 zeigt eine dreidimensionale Ansicht eines weiteren Aus¬ führungsbeispiels der Schaltgeräteemheit mit einer Strom¬ bahnebene zur beispielhaften Verwendung als kompakter Wendestarter mit dem gleichen schaltungsmäßigen Aufbau wie aus Figur 2 bekannt. Die Strombahnen Bl, B2; B3, B4; B5, B6 werden in einer einzigen Ebene geführt. Die Kopplung eines Überlast¬ auslösers 5 an zwei Schaltelemente Sl, S2; S3, S4; S5; S6 ist über eine Wippe 6 realisiert. Die Kopplung ist in diesem Aus¬ führungsbeispiel ebenfalls mechanischer Natur und kann von einem thermischen Auslöser 9 ebenso zur Auslösung der Zwangs- Öffnung im Sinne einer doppelten Schutzfunktion verwendet werden.
Mit den Ausführungsbeispielen in Figur 3 und 4 bzw. mit Kom¬ binationen derselben ist es möglich, kompakte Wendestartermo- dule zu realisieren, die den Platzanforderungen in einem Schaltschrank genügen.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Schaltgeräteem¬ heit zum Schalten von mindestens zwei Betriebszuständen min- destens eines Verbrauchers an ein mindestens zweiphasiges
Stromversorgungsnetz mittels Schaltelementen. Aufgabe der Er¬ findung ist es eine möglichst einfach aufgebaute, kostengüns¬ tige, und kompakte Schaltgeräteemheit anzugeben. Dazu ent¬ hält die Schaltgeräteeinheit Schaltungen zum betriebsmäßigen Schalten des Verbrauchers, zum Ausführen der Auslösefunktion zum Schutz vor Überlast und Kurzschluss, wobei diese Schal¬ tungen derart integriert sind, dass die Schaltgeräteemheit, insbesondere in der Funktion als kompakter Wendestarter, eine genormte Breite aufweisen kann, um auf einer Hutschiene in einem Schaltschrank platzsparend installiert und betrieben zu werden.

Claims

Patentansprüche
1. Schaltgeräteemheit zum Schalten von mindestens zwei Be- triebszuständen (Zl, Z2) mindestens eines Verbrauchers (2) an ein mindestens zweiphasiges Stromversorgungsnetz (7) mittels Schaltelementen (Sl, S2, S3, S4, S5, S6), wobei
- die Schaltgeräteemheit Strombahnen (Bl, B2; B3, B4; B5, B6) zum Anschluss an Phasen (Ll, L2, L3) des Stromversorgungsnetzes (7) aufweist, - die Strombahnen (Bl, B2; B3, B4; B5, B6) einem Betπebszu- stand (Zl, Z2) und einem Schaltelement (Sl, S2, S3, S4, S5, S6) zuordenbar sind,
- die Schaltelemente (Sl, S2, S3, S4, S5, S6) durch Auslöser
(5) auslösbar sind, und - mindestens ein Auslöser (5) zum Auslösen von einer Gruppe von mindestens zwei Schaltelementen (Sl, S2, S3, S4, S5, S6) vorgesehen ist, und
- die zur Gruppe gehörenden Schaltelemente (Sl, S2, S3, S4, S5, S6) zum Schalten von unterschiedlichen Betπebszustän- den (Zl, Z2) vorgesehen sind.
2. Schaltgeräteeinheit nach Anspruch 1, wobei der Auslöser ein Stromauslöser, insbesondere ein thermischer Stromauslö¬ ser, ein Kurzschlussauslöser, insbesondere ein elektromagne- tischer Kurzschlussauslöser, oder eine Kombination aus beiden ist.
3. Schaltgeräteemheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei mindes¬ tens zwei Strombahnen (Bl, B2; B3, B4; B5, B6) jeweils einem einzigen Schaltelement (Sl, S2, S3, S4, S5, S6) zuordenbar sind.
4. Schaltgeräteemheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die den gleichen oder unterschiedlichen Betπebs- zuständen (Zl, Z2) zugeordneten Strombahnen (Bl, B2; B3, B4; B5, B6) nebeneinander oder übereinander oder alternierend angeordnet sind.
5. Schaltgeräteeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, wobei die Schaltelemente (Sl, S2, S3, S4, S5, S6) der den gleichen oder unterschiedlichen Betπebszuständen (Zl, Z2) zugeordneten Strombahnen (Bl, B2; B3, B4; B5, B6) neben- einander oder übereinander oder alternierend angeordnet sind.
6. Schaltgeräteemheit nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, wobei die Schaltgeräteeinheit für die Funktionen Kurz¬ schlussschutz und/oder Überlastschutz vorgesehen ist.
7. Schaltgeräteeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schaltgeräteeinheit als Modul zur Befestigung an eine Hutschiene vorgesehen ist.
8. Schaltgeräteeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, wobei die Schaltgeräteemheit als Kompaktgeräteemheit mit einer genormten Rasterbreite ausgebildet ist.
9. Schaltgeräteeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, wobei die Schaltgeräteemheit als Motorstarter, insbe¬ sondere als Kompaktwendestarter, ausgebildet ist.
10. Schaltgeräteemheit nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, wobei die Schaltgeräteemheit, die für einen Betπebszu- stand (Zl) „Motor-Rechtslauf" und einen weiteren Betriebszu¬ stand (Z2) „Motor-Lmkslauf" ausgebildet ist.
11. Schaltgeräteemheit nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, wobei mindestens ein verbrauchsseitiger Ausgang (AUl, AU2, AU3) der Schaltgeräteemheit durch eine elektrische und/oder thermische Überlastauslösefunktion vor Überlast und/oder vor Kurzschluss schützbar ist.
12. Schaltgeräteemheit nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, wobei die Strombahnen (Bl, B2; B3, B4; B5, B6) zumindest teilweise in die Schaltgeräteeinheit integriert sind.
13. Schaltgeräteeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, wobei die elektrische und/oder mechanische Verriegelung (8) zum Schutz gegen Fehlbedienung in der Schaltgeräteemheit integriert ist.
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