WO2014180499A1 - Schaltgerät mit einer energieversorgung der elektronischen spulenansteuerung aus dem hauptstromkreis - Google Patents

Schaltgerät mit einer energieversorgung der elektronischen spulenansteuerung aus dem hauptstromkreis Download PDF

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Christian Oppermann
Bernhard Streich
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    • H01H47/223—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for supplying energising current for relay coil adapted to be supplied by AC

Definitions

  • the invention relates to a switching device, in particular a Nie ⁇ dernapssschalt réelle, with an electronic coil drive, which is electrically connected to a control unit and a PLC input.
  • Switchgear in particular low-voltage switchgear, ⁇ increasingly equipped with electronic Spulenan Kunststoffungen to possible ⁇ optimized energy efficiency to reach it.
  • the power to turn on is provided through the control circuit. If switching devices are to be controlled via a programmable logic controller PLC, a coupling contactor must be used.
  • the coil control is designed as a wide-range control, which reduces the voltage variants.
  • the control networks having to be dimensioned for the starting power of the low-voltage switchgear di ⁇ .
  • a first embodiment of an electronic coil drive in which the PLC input and the control voltage for the coil, for example, operated with 230V and are identical. Between the combined unit of control voltage and PLC input, a control unit, for example in the form of a microcontroller or a logical link is connected. A galvanic isolation is not needed in this embodiment. If a voltage is applied to the input, the coil turns on. It is also possible that the coil is switched on or off by a PLC. To do this, the PLC must supply enough power to supply the contactor coil with energy. From the prior art, a second embodiment of an electronic coil drive is known in which the PLC voltage and the control voltage for the coil are separated. The control voltage is permanently applied, for example with 230V.
  • a galvanic isolation and a control unit are provided, which wait for a signal from the PLC input. If a voltage is applied to the PLC input, the coil will switch on. The energy for the coil comes from the control voltage.
  • the PLC input only needs the energy to control the galvanic isolation, for example in the form of an optocoupler or a transformer.
  • the disadvantage of the known from the prior art embodiments of an electronic coil controlling a switching device is that an additional control chip ⁇ voltage required for the electronic coil control, which leads to a need for additional wiring, thereby also additional clamps are required.
  • the object of the present invention is to provide a switching device with an electronic Spulenansteue ⁇ tion, which has an optimized and simplified energy supply for the electronic coil control.
  • this object is achieved by a switching device, in particular a low-voltage switching device, with an electronic coil drive, which is electrically connected to a control unit and a PLC input.
  • the invention is characterized in that the energy supply of the electronic coil control is provided from the main current paths of the switching device.
  • the electronic coil control according to the invention is supplied from the load network. Likewise, the energy is drawn to the switching ⁇ th of the switching device from the load network. Erfindungsge Gurss ⁇ takes place to turn on the switching device, in particular contactor, with a low-energy control input, such as a wide area PLC input, which can preferably handle both AC and DC currents.
  • Wide-voltage PLC input may have, for example, a voltage range of 20 to 300V.
  • This control must be galvanically isolated from the actual electronic coil control. This electrical isolation can be done via optocouplers or transformers.
  • the coil drive When the load voltage is applied, the coil drive is supplied via the main current paths. If voltage is now applied to the switching device via the wide-voltage PLC input, it will switch on. The switch-on load is thus taken from the load network.
  • a galvanic isolation is formed between the PLC input and the control unit.
  • This electrical isolation can preferably be formed via an optocoupler.
  • the galvanic isolation is formed via a transformer. It can be inventively further provided that the
  • PLC input for a wide voltage range in particular between 20 to 300V is formed.
  • the PLC input is designed for both AC and DC current.
  • the power supply is formed for the switching of the switching device from the main current paths.
  • the switching device according to the invention is preferably a contactor.
  • the switching device has an electronic coil drive, in which the control voltage is obtained from the main current paths of the switching device and thus permanently applied.
  • the electronic coil control includes a PLC input electrically connected through a galvanic separation, which may preferably be in the form of an optocoupler or a transgene ⁇ formators, with a control unit, which can be designed as a microcontroller or logic operation, and with a coil connected is.
  • the control unit is waiting for a signal from the PLC input. If a voltage is applied to the PLC input, the coil will switch on. The energy for the coil comes from the main current paths.
  • the PLC input only needs the energy to drive the optocoupler or the transformer.
  • the present invention is characterized in that no additional control voltage is needed, which is associated with a ge ⁇ ringerer wiring and no additional ⁇ terminals are required for the control voltage.
  • the main current paths are internally connected to the control electronics.
  • Another advantage is that the PLC performance is very low. The customer can use the smallest module here. According to the PLC input is designed with a wide voltage range, so that only a few variants are needed. Furthermore, no galvanic isolation between the coil and the main current paths is required.
  • Fig. 1 is a circuit diagram of a first embodiment of an electronic coil drive of the prior art
  • FIG. 2 shows a circuit diagram of a second exemplary embodiment of an electronic coil drive from the prior art
  • FIG. 3 shows a circuit diagram of the inventive electronic coil drive for a switching device.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of an electronic ⁇ rule coil control from the prior art in WEL rather the PLC input 1 and the control voltage for the coil 2, for example, operated at 230V and are identical.
  • a control unit 3 is connected, for example in the form of a microcontroller or a logical link. Galvanic isolation is not required in this exporting ⁇ approximate example.
  • a clamping ⁇ voltage applied to the input, the coil 2 is switched on. It is also possible that the coil 2 switched from a PLC or out is ⁇ on. To do this, the PLC must supply enough power to supply the contactor coil with energy.
  • Fig. 2 shows a second embodiment of an elec ⁇ tronic coil drive, in which the PLC control and the control voltage 4 for the coil 5 are separated.
  • the control voltage for example, with 230V permanently.
  • a galvanic Separation 7 Between PLC input 6, which is operated for example with 24V and the control voltage 4, is a galvanic Separation 7 and a control unit 8 is provided which waits for a signal from the PLC input 6. If a voltage is applied to the PLC input 6, then the coil 5 turns on. The energy for the coil 5 comes here from the control voltage 4.
  • the PLC input 6 requires only the energy to control the electrical isolation 7, for example in the form of an optocoupler or a transformer.
  • Fig. 3 shows an embodiment of a switching device with an inventive electronic coil drive.
  • the switching device according to the invention has an electronic coil ⁇ control, in which the control voltage from the
  • the electronic coil drive has a PLC input 11, which has a galvanic isolation
  • control unit 12 which may be preferably in the form of an opto-coupler or a transformer, with a control unit
  • the control unit 13 waits for a signal from the PLC input 11. If a voltage is applied to the PLC input 11, the coil 14 turns on. The energy for the coil 14 comes from the main current paths 10. The PLC input 11 only needs the energy to drive the optocoupler or the transformer.
  • the present invention is characterized in that no additional control voltage is required, which is connected to a ge ⁇ ringerer wiring and no additional terminals for the control voltage are needed.
  • the main current paths are internally connected to the control electronics. Another advantage is that the PLC performance is very low. The customer can use the smallest module here. According to the PLC input is designed with a wide voltage range, so that only a few variants are needed. Continue no galvanic separation between the coil and the main ⁇ current paths needed.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät, insbesondere ein Niederspannungsschaltgerät mit einer elektronischen Spulenansteuerung, welche mit einer Steuereinheit (13) und einem SPS-Eingang (11) elektrisch verbunden ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Energieversorgung der elektronischen Spulenansteuerung aus den Hauptstrombahnen (10) des Schaltgeräts vorgesehen ist.

Description

Beschreibung
Schaltgerät mit einer Energieversorgung der elektronischen Spulenansteuerung aus dem Hauptstromkreis
Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät, insbesondere ein Nie¬ derspannungsschaltgerät, mit einer elektronischen Spulenansteuerung, welche mit einer Steuereinheit und einem SPS- Eingang elektrisch verbunden ist.
Schaltgeräte, insbesondere Niederspannungsschaltgeräte, wer¬ den zunehmend mit elektronischen Spulenansteuerungen ausgerüstet, um möglichst eine optimierte Energieeffizienz zu er¬ reichen. Die Energie zum Einschalten wird über den Steuer- Stromkreis bereit gestellt. Sollen Schaltgeräte über eine speicherprogrammierbare Steuerung SPS angesteuert werden, muss ein Koppelschütz eingesetzt werden.
Es gibt heute bereits teilweise elektronische Spulenansteue- rungen mit einem SPS-Eingang. Die Spulenansteuerung ist dabei als Weitbereichsansteuerung ausgeführt, wodurch sich die Spannungsvarianten reduzieren. Die Steuernetze müssen dabei für die Einschaltleistung der Niederspannungsschaltgeräte di¬ mensioniert sein.
Aus dem Stand der Technik ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer elektronischen Spulenansteuerung bekannt, bei welcher der SPS-Eingang und die Steuerspannung für die Spule beispielsweise mit 230V betrieben werden und identisch sind. Zwischen der kombinierten Einheit aus Steuerspannung und SPS- Eingang ist eine Steuereinheit, beispielsweise in Form eines MikroControllers oder einer logischen Verknüpfung geschaltet. Eine galvanische Trennung wird in diesem Ausführungsbeispiel nicht benötigt. Wird an den Eingang eine Spannung angelegt, schaltet die Spule ein. Es ist auch möglich, dass die Spule von einer SPS ein- beziehungsweise ausgeschalten wird. Dazu muss die SPS genügend Strom liefern, um die Schützspule mit Energie zu versorgen. Aus dem Stand der Technik ist ein zweites Ausführungsbeispiel für eine elektronische Spulenansteuerung bekannt, bei welcher die SPS-Spannung und die Steuerspannung für die Spule getrennt sind. Dabei liegt die Steuerspannung beispielsweise mit 230V dauerhaft an. Zwischen SPS-Eingang, der beispielsweise mit 24V betrieben wird und der Steuerung, sind eine galvanische Trennung und eine Steuereinheit vorgesehen, die auf ein Signal vom SPS-Eingang warten. Wird an den SPS- Eingang eine Spannung angelegt, schaltet die Spule ein. Die Energie für die Spule kommt hier aus der Steuerspannung. Der SPS-Eingang benötigt nur die Energie, um die galvanische Trennung beispielsweise in Form eines Optokopplers oder eines Transformators anzusteuern. Der Nachteil, der aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsbeispiele für eine elektronische Spulenansteuerung eines Schaltgeräts besteht darin, dass eine zusätzliche Steuerspan¬ nung für die elektronische Spulenansteuerung benötigt wird, die zu einem zusätzlichen Verdrahtungsaufwand führt, wodurch auch zusätzliche Klemmen benötigt werden.
Demgemäß besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Schaltgerät mit einer elektronischen Spulenansteue¬ rung zu schaffen, das eine optimierte und vereinfachte Ener- gieversorgung für die elektronische Spulenansteuerung aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Schaltgerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausfüh- rungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie der Zeichnung.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Schaltgerät, insbesondere ein Niederspannungsschaltgerät gelöst, mit einer elektronischen Spulenansteuerung, welche mit einer Steuereinheit und einem SPS-Eingang elektrisch verbunden ist. Die Erfindung zeichnet sich dabei dadurch aus, dass die Energiever- sorgung der elektronischen Spulenansteuerung aus den Hauptstrombahnen des Schaltgeräts vorgesehen ist.
Die erfindungsgemäße elektronische Spulenansteuerung wird aus dem Lastnetz versorgt. Ebenso wird die Energie zum Einschal¬ ten des Schaltgeräts aus dem Lastnetz gezogen. Erfindungsge¬ mäß erfolgt das Einschalten des Schaltgeräts, insbesondere des Schütz, über einen energiearmen Steuereingang, wie zum Beispiel einem Weitbereich-SPS-Eingang, welcher vorzugsweise sowohl AC- als auch DC-Ströme verarbeiten kann. Dieser
Weitspannungs-SPS-Eingang kann beispielsweise ein Spannungsbereich von 20 bis 300V aufweisen. Diese Ansteuerung muss galvanisch von der eigentlichen elektronischen Spulenansteuerung getrennt sein. Diese galvanische Trennung kann über Op- tokoppler oder Transformatoren erfolgen.
Mit Anlegen der Lastspannung wird die Spulenansteuerng über die Hauptstrombahnen versorgt. Wird nun über den Weitspannungs-SPS-Eingang Spannung an das Schaltgerät angelegt, schaltet dieses ein. Die Einschaltbelastung wird damit dem Lastnetz entnommen.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zwischen SPS-Eingang und Steuereinheit eine galvanische Trennung ausgebildet ist. Diese galvanische Trennung kann vorzugsweise über einen Optokoppler ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die galvanische Trennung über einen Transformator ausgebildet ist. Es kann erfindungsgemäß weiterhin vorgesehen sein, dass der
SPS-Eingang für einen Weitspannungsbereich, insbesondere zwischen 20 bis 300V ausgebildet ist.
Erfindungsgemäß kann weiterhin vorgesehen sein, dass der SPS- Eingang sowohl für AC- als auch DC-Strom ausgebildet ist. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfin¬ dung kann vorgesehen sein, dass die Energieversorgung für den Einschaltvorgang des Schaltgeräts aus den Hauptstrombahnen ausgebildet ist.
Das erfindungsgemäße Schaltgerät ist vorzugsweise ein Schütz.
Das erfindungsgemäße Schaltgerät weist eine elektronische Spulenansteuerung auf, bei welcher die Steuerspannung aus den Hauptstrombahnen des Schaltgeräts gewonnen wird und somit dauerhaft anliegt. Die elektronische Spulenansteuerung weist einen SPS-Eingang auf, der über eine galvanische Trennung, die vorzugsweise in Form eines Optokopplers oder eines Trans¬ formators ausgebildet sein kann, mit einer Steuereinheit, die als MikroController oder logische Verknüpfung ausgebildet sein kann, und mit einer Spule elektrisch verbunden ist. Die Steuereinheit wartet auf ein Signal vom SPS-Eingang. Wird an den SPS-Eingang eine Spannung angelegt, dann schaltet die Spule ein. Die Energie für die Spule kommt dabei aus den Hauptstrombahnen. Der SPS-Eingang benötigt nur die Energie, um den Optokoppler beziehungsweise den Transformator anzusteuern .
Die vorliegende Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass keine zusätzliche Steuerspannung benötigt wird, womit ein ge¬ ringerer Verdrahtungsaufwand verbunden ist und auch keine zu¬ sätzlichen Klemmen für die Steuerspannung benötigt werden. Gemäß der Erfindung werden die Hauptstrombahnen intern an die Steuerelektronik angeschlossen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die SPS-Leistung sehr gering ist. Der Kunde kann hier das kleinste Modul verwenden. Erfindungsgemäß ist der SPS-Eingang mit einem breiten Spannungsbereich ausgeführt, so dass nur wenige Varianten benötigt werden. Weiterhin wird keine galvanische Trennung zwischen der Spule und den Haupt- strombahnen benötigt. Weitere Vorteile und Ausführungen der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung erläutert. Dabei zeigen schematisch:
Fig. 1 in einem Schaltbild ein erstes Ausführungsbeispiel für eine elektronische Spulenansteuerung aus dem Stand der Technik;
Fig. 2 in einem Schaltbild ein zweites Ausführungsbeispiel für eine elektronische Spulenansteuerung aus dem Stand der Technik und Fig. 3 in einem Schaltbild die erfindungsgemäße elektronische Spulenansteuerung für ein Schaltgerät.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer elektroni¬ schen Spulenansteuerung aus dem Stand der Technik, bei wel- eher der SPS-Eingang 1 und die Steuerspannung für die Spule 2 beispielsweise mit 230V betrieben werden und identisch sind. Zwischen der kombinierenden Einheit aus Steuerspannung uns SPS-Eingang 1 ist eine Steuereinheit 3, beispielsweise in Form eines MikroControllers oder einer logischen Verknüpfung geschaltet. Eine galvanische Trennung wird in diesem Ausfüh¬ rungsbeispiel nicht benötigt. Wird an den Eingang eine Span¬ nung angelegt, schaltet die Spule 2 ein. Es ist auch möglich, dass die Spule 2 von einer SPS ein- beziehungsweise ausge¬ schaltet wird. Dazu muss die SPS genügend Strom liefern, um die Schützspule mit Energie zu versorgen.
Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für einer elek¬ tronischen Spulenansteuerung, bei welcher die SPS-Steuerung und die Steuerspannung 4 für die Spule 5 getrennt sind. Dabei liegt die Steuerspannung 4 beispielsweise mit 230V dauerhaft an. Zwischen SPS-Eingang 6, der beispielsweise mit 24V betrieben wird und der Steuerspannung 4, ist eine galvanische Trennung 7 und eine Steuereinheit 8 vorgesehen, die auf ein Signal vom SPS-Eingang 6 wartet. Wird an den SPS-Eingang 6 eine Spannung angelegt, dann schaltet die Spule 5 ein. Die Energie für die Spule 5 kommt hier aus der Steuerspannung 4. Der SPS-Eingang 6 benötigt nur die Energie, um die galvanische Trennung 7, beispielsweise in Form eines Optokopplers oder eines Transformators anzusteuern.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Schaltgeräts mit einer erfindungsgemäßen elektronischen Spulenansteuerung. Das erfindungsgemäße Schaltgerät weist eine elektronische Spulen¬ ansteuerung auf, bei welcher die Steuerspannung aus den
Hauptstrombahnen 10 des Schaltgeräts gewonnen wird und somit dauerhaft anliegt. Die elektronische Spulenansteuerung weist einen SPS-Eingang 11 auf, der über eine galvanische Trennung
12, die vorzugsweise in Form eines Optokopplers oder eines Transformators ausgebildet sein kann, mit einer Steuereinheit
13, die als MikroController oder logische Verknüpfung ausgebildet sein kann, und mit der Spule 14 elektrisch verbunden ist. Die Steuereinheit 13 wartet auf ein Signal vom SPS- Eingang 11. Wird an den SPS-Eingang 11 eine Spannung angelegt, schaltet die Spule 14 ein. Die Energie für die Spule 14 kommt aus den Hauptstrombahnen 10. Der SPS-Eingang 11 benötigt nur die Energie, um den Optokoppler beziehungsweise den Transformator anzusteuern.
Die vorliegende Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass keine zusätzliche Steuerspannung benötigt wird, womit ein ge¬ ringerer Verdrahtungsaufwand verbunden ist und auch keine zu- sätzlichen Klemmen für die Steuerspannung benötigt werden.
Gemäß der Erfindung werden die Hauptstrombahnen intern an die Steuerelektronik angeschlossen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die SPS-Leistung sehr gering ist. Der Kunde kann hier das kleinste Modul verwenden. Erfindungsgemäß ist der SPS-Eingang mit einem breiten Spannungsbereich ausgeführt, so dass nur wenige Varianten benötigt werden. Weiterhin wird keine galvanische Trennung zwischen der Spule und den Haupt¬ strombahnen benötigt.

Claims

Patentansprüche
1. Schaltgerät, insbesondere ein Niederspannungsschaltgerät mit einer elektronischen Spulenansteuerung, welche mit einer Steuereinheit (13) und einem SPS-Eingang (11) elektrisch ver¬ bunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass
die Energieversorgung der elektronischen Spulenansteuerung aus den Hauptstrombahnen (10) des Schaltgeräts vorgesehen ist .
2. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen SPS-Eingang (11) und Steuereinheit (13) eine galva¬ nische Trennung (12) ausgebildet ist.
3. Schaltgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die galvanische Trennung (12) über einen Optokoppler ausgebildet ist.
4. Schaltgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die galvanische Trennung (12) über einen Transformator ausgebildet ist.
5. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass
der SPS-Eingang (11) für einen Weitspannungsbereich ausgebildet ist.
6. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass
der SPS-Eingang (11) sowohl für AC- als auch für DC-Strom ausgebildet ist.
7. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass
die Energieversorgung für den Einschaltvorgang des Schaltgeräts aus den Hauptstrombahnen (10) ausgebildet ist.
8. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch kennzeichnet, dass
das Schaltgerät ein Schütz ist.
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