DE19700521A1 - Kommunikationsfähiges Schütz mit elektronisch gesteuertem Antrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Schaltgeräte, insbesondere Relais und/oder Schütze mit einem Magnetsystem, das Anker und Joch, eine Spule mit Spulenkörper und eine Regel- und/oder Steuer­ einrichtung umfaßt, bei der eine Istwerterfassung antriebs­ spezifischer Schaltparameter durch Sensoren erfolgt.

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

Um solche Schaltgeräte optimal an ihre Schaltaufgabe unter Berücksichtigung unterschiedlicher Betriebsbedingungen und spezifischer Geräteeigenschaften anzupassen, wurden Prinzi­ pien geregelter Schaltantriebe entwickelt, die die Typenviel­ falt der Spulen, die aufgrund unterschiedlicher Erregerspan­ nung bisher notwendig waren, reduziert. Sie sind sowohl für Wechsel- als auch Gleichstrom einsetzbar und führen durch Verringerung des Kontaktprellens zu einer Reduzierung des Ab­ brandes 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 be­ kannt, die bei elektromagnetischen Ventilen Prellerscheinun­ gen 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 Al beschreibt die Regelung eines Schaltgeräteantriebs, der die Einhaltung optimaler Kon­ taktgeschwindigkeiten und die Begrenzung der Ankerkernstoß­ geschwindigkeit über die gesamte Lebensdauer unter Berück­ sichtigung der Störgrößen wie Abbrand und Toleranzen gewähr­ leistet.

Durch die bekannten Schaltungsanordnungen für Schaltgerätean­ triebe 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 Schaltungsan­ ordnung für Schaltgeräteantriebe zu schaffen, die die ein­ gangs erwähnten Vorteile als auch eine Wartungs- und Bedie­ nungsfreundlichkeit und gleichzeitige EMV-Sicherheit in der täglichen Praxis beinhaltet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Regel- und/oder Steuereinrichtung und Sensoren sich in und/oder an dem Spulenkörper befinden. Unter Regel- und/oder Steuerein­ richtung wird im weiteren Verlauf der Beschreibung die Schaltgeräteansteuerelektronik und/oder die Kommunikationse­ lektronik verstanden. Durch den kompakten Aufbau des Spulen­ körpers, der sämtliche Sensoren, Regel- und/oder Steuerein­ richtungen und Anschlüsse enthält, sind herkömmliche Spulen­ körper einfach zu ersetzen. Datenbusverbindungen zur Leit­ stelle vereinfachen durch Rückmeldungen des Schaltgerätes die Prozeßüberwachung (Meldung "Ein-Aus", Steuerspannung steht an, Meldung des Zustandes eines anderen Gerätes, Restlebens­ dauer der Hauptkontakte). Außerdem ist eine Parametrierung des Schaltgerätes von der Leitstelle aus möglich.

Zusätzliche vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsge­ genstandes sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an­ hand einer Zeichnung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt eine prinzipielle Darstellung des Ma­ gnetsystems 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 Ausführungsfor­ men. 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 Zustandsab­ fragen hinsichtlich Restlebensdauer, Temperatur der Elektro­ nik und der Spule, Steuerspannung und Schaltstellung erfol­ gen. 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 ver­ einigt die Vorteile des geregelten Schützantriebes mit dem des kompakten Aufbaus, der EMV-Sicherheit und der Bedienungs­ freundlichkeit.

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

Claims (10)

1. Schaltgeräte, insbesondere Relais und/oder Schütze mit ei­ nem Magnetsystem, das das Anker (2) und Joch (1), eine Spule mit Spulenkörper (3) und eine Regel- und/oder Steuereinrich­ tung (10, 11) für Schaltgeräteantrieb umfaßt, bei der eine Istwerterfassung antriebsspezifischer Schaltparameter durch Sensoren (5) erfolgt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Regel- und/oder Steuereinrichtung (10, 11) und Sensoren (5) sich in und/oder an dem Spulenkör­ per (3) befinden.

2. Schaltgeräte nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Sensoren (5) zusätz­ liche Schaltparameter erfassen.

3. Schaltgeräte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (5) die Temperatur (15) der Spule (4) und/oder der Kontakte und/oder der Regel- und/oder Steuereinrichtung (10, 11) und/oder den Schaltzustand (14) des Schaltgerätes erfassen.

4. Schaltgeräte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regel- und/oder Steuereinrichtung (10, 11) aus einer Schaltgeräteansteuer­ elektronik (10) und/oder einer Kommunikationselektronik (11) besteht.

5. Schaltgeräte nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Schaltgeräteansteuer­ elektronik (10) und/oder Kommunikationselektronik (11) anein­ ander und/oder an den Spulenkörper (3) fügbar sind/ist.

6. Schaltgeräte nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kommunikationselek­ tronik (11) mit mindestens einem Kommunikationsbaustein ande­ rer Schaltgeräte in Verbindung steht und/oder über mindestens einen Datenbus (12) Verbindung zu mindestens einer Leitstelle aufweist.

7. Ansteuergerät für Schaltgeräte nach Anspruch 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der Datenbus (12) Datenfluß in mindestens eine Richtung gestat­ tet.

8. Schaltgeräte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Istwerterfassung des magnetischen Flusses der Regel- und/oder Steuereinrichtung (10, 11) über mindestens einen Sensor (5) erfolgt, der sich auf einem speziell ausgebildeten Element (6) des Spulenkörpers befindet.

9. Schaltgeräte nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich das Element (6) im Zwangsluftspalt (7) des Magnetsystems befindet.

10. Schaltgeräte nach Anspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich das Element als Steg (6) über einer für einen mit dem Zwangsluftspalt (7) ausge­ führten Schenkel (8) des Joches (1) vorgesehenen Durchsteck­ öffnung (9) des Spulenkörpers (3) befindet.