DE102006052039A1

DE102006052039A1 - Schaltschrank mit Temperaturüberwachung

Info

Publication number: DE102006052039A1
Application number: DE200610052039
Authority: DE
Inventors: Thomas Neumann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-10-30
Filing date: 2006-10-30
Publication date: 2008-05-08
Also published as: WO2008052813A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltanlage mit einer Leiteranordnung mit mehreren Leitern; mit einem oder mehreren mit der Leiteranordnung elektrisch verbundenen Modulen (7) und/oder einer oder mehreren mit der Leiteranordnung elektrisch verbundenen Modulschnittstellen (10) zum Anschließen von Modulen (7); mit mindestens einem jedem Modul (7) zugeordneten Temepratursensor (13) und/oder einem jeder Modulschnittstelle (10) zugeordneten Temperatursensor (13) und/oder einem über jede Modulschnittstelle (10) anschließbaren Temperatursensor zur Überwachung einer Temperatur an dem entsprechenden Modul (7) und mit einer Temperaturschnittstelle, die mit den Temperatursensoren (13) verbunden bzw. verbindbar ist, um eine von den Temperatursensoren (13) an den Modulen (7) bzw. über die Modulschnittstellen (10) detektierte Temperaturinformation bereitzustellen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schaltschrank zur Aufnahme von Modulen mit einer Temperaturüberwachung. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Temperaturüberwachungssystem für Schaltschränke.
Temperaturerhöhungen an Bauelementen in elektrotechnischen Anlagen, wie z.B. Schaltanlagen, sind häufig Ursache für Ausfälle und Störungen und können daher die Zuverlässigkeit der Anlagen vermindern.
Bei elektrischen Schaltungen wird ein Teil der übertragenen bzw. aufgenommenen elektrischen Leistung in Wärmeleistung umgewandelt. Dies trifft insbesondere für Schaltungen zu, bei denen hohe Betriebsströme geleitet, verarbeitet und/oder geschaltet werden. Dabei treten Temperaturerhöhungen auf, die im Allgemeinen Verluste darstellen, die beim Energietransport in Leitern erzeugt werden.
Weiterhin können insbesondere in Schaltschränken hohe Temperaturen an elektrischen Kontaktierungen, wie z.B. an Schutzkontakten, Gleitkontakten und dgl. auftreten, da sich häufig dort der geringste effektive Leiterquerschnitt ergibt, wenn der Kontakt nicht über die gesamte Fläche leitend ist oder aufgrund von Umwelteinflüssen bzw. Kontaktkorrosion korrodiert ist. So tritt insbesondere bei Schaltanlagen, bei denen herausnehmbare Module über lösbare Modulschnittstellen in Schaltschränke einsetzbar bzw. herausnehmbar sind, die Gefahr einer lokalen starken Erwärmung an der Kontaktierungsschnittstelle zwischen Schaltschrank und Modul aufgrund eines möglicherweise erhöhten Kontaktwiderstandes auf.
Daher ist es zweckmäßig, erhöhte Temperaturen in Schaltanlagen frühzeitig zu erkennen.
Anordnungen zum Überwachen der Temperatur von Sammelleitern, wie z.B. von Stromschienen in einer Schaltanlage sind aus den Druckschriften DE 692 12 594 T2 und US 5,319,356 bekannt. Dort wird mit Hilfe von Temperatursensoren die Temperatur direkt an dem gemeinsamen Sammelleiter einer Leiteranordnung im Schaltschrank angeordnet, um die Temperatur zu detektieren. Lokal auftretende Temperaturerhöhungen bzw. -abweichungen können damit allerdings nicht erkannt werden. Auch kann der an dem Sammelleiter angeordnete Temperatursensor unter Umständen von dem Ort der Temperaturerhöhung relativ weit entfernt sein, so dass eine Temperaturerhöhung durch den Temperatursensor überhaupt nicht oder u.U. erst zu spät erkannt werden kann.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltanlage zur Verfügung zu stellen, bei der das Auftreten einer unerwünschten Temperaturabweichung schnell und zuverlässig detektiert werden kann und die konstruktiv einfach aufgebaut ist.
Diese Aufgabe wird durch die Schaltanlage nach Anspruch 1 sowie die Temperaturüberwachungssysteme der Ansprüche 14 bis 17 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einem ersten Aspekt ist eine Schaltanlage vorgesehen, die eine Leiteranordnung mit mehreren Leitern sowie ein oder mehrere mit der Leiteranordnung elektrisch verbundene Module und/oder eine oder mehrere mit der Leiteranordnung elektrisch verbundene Modulschnittstellen zum Anschließen von Modulen umfasst. Weiterhin ist mindestens ein jedem Modul zugeordneter Temperatursensor und/oder ein jeder Modulschnittstelle zugeordneter Temperatursensor und/oder ein über jede Modulschnittstelle anschließbaren Temperatursensor zur Überwachung einer Temperatur an dem entsprechenden Modul vorgesehen. Mithilfe einer Temperaturschnittstelle, die mit den Temperatursensoren bzw. einer oder mehreren geeigneten in dem Modul o der der Anlage vorgesehenen Auswerteeinheiten verbunden bzw. verbindbar ist, wird eine von den Temperatursensoren an den Modulen bzw. über die Modulschnittstellen detektierte Temperaturinformation bereitgestellt. Die detektierte Temperaturinformation kann eine elektrische Größe oder ein Auswertesignal sein, das abhängig von der detektierten Temperatur generiert wird.
Die Schaltanlage hat den Vorteil, dass die Temperatur an jedem der darin befindlichen Module, d.h. an verschiedenen Orten innerhalb der Schaltanlage, insbesondere an Positionen, an denen eine Erwärmung mit erhöhter Wahrscheinlichkeit auftritt, überwacht werden kann und eine entsprechende Temperaturinformation zur weiteren Auswertung an einer Temperaturschnittstelle der Schaltanlage bereitgestellt wird, so dass diese z.B. von einer Zentraleinheit erfasst und ausgewertet werden kann.
Die Module sind entweder fest in der Schaltanlage angeordnet oder nach Bedarf in die Schaltanlage einsetzbar und/oder aus der Schaltanlage herausnehmbar ausgebildet.
Weiterhin kann der jeweilige Temperatursensor auf dem entsprechenden Modul angeordnet sein und elektrisch über eine Modulschnittstelle mit einem oder mehreren Leitern der Leiteranordnung verbunden sein. Auf diese Weise lässt sich eine Temperaturinformation aus den Temperatursensoren auf den in der Schaltanlage eingesetzten Modulen über die Leiter der Leiteranordnung erfassen.
Alternativ oder zusätzlich kann der jeweilige Temperatursensor an der Modulschnittstelle zwischen der Leiteranordnung und dem Modul angeordnet sein, um als Temperaturinformation die Temperatur an dem der Modulschnittstelle zugeordneten Modul zu detektieren. Hierdurch können insbesondere Temperaturerhöhungen aufgrund von erhöhten Kontaktierungswiderständen erfasst werden, insbesondere wenn es sich bei der Modul schnittstelle um eine lösbare Kontaktierungseinrichtung handelt.
Vorzugsweise umfasst die Modulschnittstelle ein Schaltanlagen-Kontaktelement und ein damit beim Einsetzen des Moduls elektrisch koppelbares Modul-Kontaktelement, wobei der zugeordnete Temperatursensor auch bei Herausnehmen des Moduls an dem Schaltanlagen-Kontaktelement bzw. zwischen dem Schaltanlagen-Kontaktelement und dem Modul-Kontaktelement verbleibt. Auf diese Weise kann vermieden werden, ein Temperatursensor auf dem Modul vorzusehen, wenn die Zuverlässigkeit der Kontaktierungen der Module sichergestellt werden soll.
Der Temperatursensor wird vorzugsweise mit dem direkt mit der Leiteranordnung verbundenen Schaltanlagen-Kontaktelement gekoppelt, so dass bei Herausnehmen des Moduls der Temperatursensor in der Schaltanlage verbleibt. Auf diese Weise kann eine derartige Temperaturüberwachung vorgesehen werden, ohne Änderungen an den Modulen vorsehen zu müssen.
Der Temperatursensor kann an das Schaltanlagen-Kontaktelement geklebt, mit Hilfe eines Schrumpfschlauches oder einer ähnlichen Befestigungsvorrichtung an dem Schaltanlagen-Kontaktelement befestigt sein oder in geeigneter Weise mit einem zwischen Schaltanlagen-Kontaktelement und Modul-Kontaktelement vorgesehenen Zwischenelement gekoppelt sein.
Insbesondere kann der Temperatursensor an einem Kabelsteckschuh oder einem Ringkabelschuh befestigt sein, wobei der Kabelsteckschuh bzw. der Ringkabelschuh mit dem Schaltanlagen-Kontaktelement fest verbunden, z.B. verschraubt, ist oder zwischen dem Schaltanlagen-Kontaktelement und dem Modul-Kontaktelement vorgesehenen Zwischenelement angeordnet sein, so dass eine an der jeweiligen Modulschnittstelle durch einen Stromfluss hervorgerufene außergewöhnliche Temperaturerhöhung durch den entsprechenden Temperatursensor detektierbar ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind mehrere Module vorgesehen, an denen die entsprechenden Temperatursensoren angeordnet sind, wobei die entsprechenden Temperatursensoren als Widerstands-Temperatursensoren, insbesondere als PTC-Sensoren ausgebildet sind und wobei über die Leiter der Leiteranordnung die Temperatursensoren seriell verschaltet sind und mit der Temperaturschnittstelle verbunden sind, um als Temperaturinformation einen Widerstandswert der seriell verschalteten Temperatursensoren bereitzustellen. Auf diese Weise ist es möglich, das Überschreiten einer durch den jeweiligen PTC-Sensor vorgegebenen Sprungtemperatur durch Erfassen des Widerstandswertes über die Temperaturschnittstelle zu detektieren.
Diesbezüglich ist gemäß einem weiteren Aspekt ein Temperaturüberwachungssystem mit einer Zentraleinheit und mit einer oder mehreren derartigen Schaltanlagen vorgesehen, wobei die Schaltanlagen mehrere Module aufweisen, an denen die entsprechenden Temperatursensoren angeordnet sind, wobei die entsprechenden Temperatursensoren als PTC-Sensoren ausgebildet sind, wobei über die Leiter der Leiteranordnung die Temperatursensoren seriell verschaltet sind und mit der Temperaturschnittstelle verbunden sind, um als Temperaturinformation einen Widerstandswert der seriell verschalteten Temperatursensoren bereitzustellen. Die Zentraleinheit ist ausgebildet, um den Widerstandswert über die Temperaturschnittstelle zu ermitteln und um den ermittelten Widerstandswert mit einem Schwellwert zu vergleichen, wobei ein Temperaturalarm ausgelöst wird, wenn der Widerstandswert eine Temperaturüberschreitung signalisiert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Schaltanlage können zwei Temperatursensoren auf zwei zugeordneten Modulen mit verschiedenen Sprungtemperaturen versehen sein. Dies ermöglicht es, verschiedene kritische Temperaturen für verschiedene Module zu definieren, bei der ein Überschreiten einer Temperaturgrenze über die Temperaturschnittstelle erfasst werden kann. Bei Vorsehen der Temperatursensoren darüber hinaus mit verschiedenen Sprungwiderständen kann eine Unterscheidung vorgenommen werden, auf welchem der Module die Temperaturerhöhung aufgetreten ist.
Basierend auf einer derartigen Schaltanlage kann gemäß einem weiteren Aspekt ein Temperaturüberwachungssystem vorgesehen sein, bei dem die Zentraleinheit ausgebildet ist, um den Widerstandswert über die Temperaturschnittstelle zu ermitteln und um den ermittelten Widerstandswert mit einem ersten Schwellwert und mit einem zweiten höheren Schwellwert zu vergleichen, wobei ein Temperaturalarm ausgelöst wird, wenn der Widerstandswert den ersten Schwellwert aber nicht den zweiten Schwellwert überschreitet, wobei anhand eines Überschreitens des zweiten Schwellwertes eine Temperaturüberschreitung an einem bestimmten Modul detektierbar ist. Die Zentraleinheit kann entweder außerhalb der Anlage, in der Anlage oder auf einem Modul in der Anlage vorgesehen sein.
Weiterhin kann eine Auswerteeinheit in der Schaltanlage außerhalb des Moduls vorgesehen sein und mit den Temperatursensoren verbunden sein, um eine Temperaturabweichung zu detektieren und über ein dem entsprechenden Modul zugeordnetes Ausgabeelement, das entweder auf dem Modul oder in der übrigen Anlage angeordnet ist, eine Temperaturwarnung auszugeben.
Alternativ kann auf jedem Modul eine Auswerteeinheit vorgesehen sein, die mit dem entsprechenden Temperatursensor verbunden ist, um eine Temperaturabweichung zu detektieren und um über ein dem entsprechenden Modul zugeordnetes Ausgabeelement, das entweder auf dem Modul oder in der übrigen Anlage angeordnet ist, eine Temperaturwarnung auszugeben. Auf diese Weise kann, wenn z.B. über die Zentralstelle, die über die Temperaturschnittstelle eine Temperaturabweichung, z.B. entweder in Form eines Temperatursignals oder in Form eines bereits vorverarbeiteten Auswertesignals, das eine bestimmte aufgetretenen Temperaturabweichung signalisiert, erkannt hat, ein Servicetechniker vor Ort an der Schaltanlage über die Ausgabe des Ausgabeelementes sofort erkennen, an welchem der Module die Temperaturerhöhung aufgetreten ist, so dass die Suche nach der Ursache für die Temperaturerhöhung vereinfacht werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Temperaturüberwachungssystem in einer Zentraleinheit mit einer oder mehreren Schaltanlagen vorgesehen.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Temperaturüberwachungssystem mit einer Zentraleinheit und mit einer ersten und einer zweiten Schaltanlage vorgesehen, wobei in der ersten Schaltanlage erste PTC-Sensoren mit einer ersten Sprungtemperatur und einem ersten Sprungwiderstand und in der zweiten Schaltanlage zweite PTC-Sensoren mit einer zweiten von der ersten verschiedenen Sprungtemperatur und mit einem zweiten, von dem ersten verschiedenen Sprungwiderstand jeweils in Reihe geschaltet sind und mit der entsprechenden Temperaturschnittstelle verbunden sind. Die erste und zweite Schaltanlage sind weiterhin so miteinander verschaltet, dass die ersten und die zweiten PTC-Sensoren zueinander in Reihe geschaltet sind. Die Zentraleinheit ist ausgebildet, um eine gesamte Widerstandswertinformation über die Temperaturschnittstellen zu ermitteln, die sich aus der Reihenschaltung der ersten und der zweiten PTC-Widerstände ergibt, und um die ermittelte gesamte Widerstandswertinformation mit einem ersten Schwellwert und mit einem zweiten Schwellwert zu vergleichen. Durch die Zentraleinheit ist ein Temperaturalarm für die erste Schaltanlage auslösbar, wenn die gesamte Widerstandswertinformation den ersten Schwellwert aber nicht den zweiten Schwellwert überschreitet und ein Temperaturalarm für die zweite Schaltanlage auslösbar, wenn die gesamte Widerstandswertinformation den zweiten Schwellwert überschreitet.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
1 zeigt ein Temperaturüberwachungssystem mit einer Schaltanlage gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
2 zeigt ein Temperaturüberwachungssystem gemäß einer weiteren Ausführungsform;
3 zeigt ein Temperaturüberwachungssystem gemäß einer weiteren Ausführungsform;
4 zeigt eine Kennlinie eines PTC-Sensors;
5A und 5B zeigen Varianten des Anbringens des Temperatursensors an der Modulschnittstelle zwischen Modul und Leiteranordnung;
6 zeigt das Befestigen des Temperatursensors an einem Kabelsteckschuh;
7 zeigt ein Temperaturüberwachungssystem mit zwei Schaltanlagen gemäß einer weiteren Ausführungsform;
8 zeigt ein Temperaturüberwachungssystem gemäß einer weiteren Ausführungsform;
9 zeigt mögliche Anordnungen von Temperatursensoren bei einem Modul mit mehreren Baugruppen; und
10 zeigt ein Temperaturüberwachungssystem gemäß einer weiteren Ausführungsform..
In 1 ist ein Temperaturüberwachungssystem 1 mit einer Schaltanlage 2 und mit einer Zentraleinheit 3 dargestellt. Zur Kommunikation mit der Zentraleinheit 2 weist die Schaltanlage 2 eine Schnittstelle 4 auf, die mit der Zentraleinheit 3 über einen Datenbus, der ein geeignetes Protokoll verwendet, bzw. über einfache Signalleitungen 5, die für eine nicht Protokoll gebundene Signalübertragung benutzt werden können, in Verbindung steht.
Die Schaltanlage 2 weist ein Gehäuse 17 und eine Anzahl von Modulen 7 auf. Die Schaltanlage 2 versorgt im gezeigten Ausführungsbeispiel die Module 7 mit elektrischer Leistung. Die Module 7 können beliebige elektrische und elektronische Funktionen beinhalten und daher sowohl Schaltfunktionen für Ströme und Signale, Leistungsverteilungsfunktionen, Signalverarbeitungsfunktionen und dergleichen wahrnehmen.
In dem Gehäuse 17 ist eine Leiteranordnung 6 vorgesehen, in der Stromleiterschienen 8 zur Versorgung der Module 7 mit einer oder mehreren Versorgungsspannungen bzw. für das Führen von geschalteten Strömen (wenn eines der Module 7 eine Schaltfunktion wahrnimmt) vorgesehen sind. Die Stromleiterschienen 8 können hohe Stromstärken tragen und können im Fall, dass sie eine Versorgungsspannung tragen, mit einzelnen oder allen der in der Schaltanlage 2 befindlichen Module 7 elektrisch verbunden sein, um eine Spannungsversorgung für die entsprechenden Module 7 bereitzustellen. Weiterhin kann die Leiteranordnung 6 Signalleitungen und/oder Messleitungen 14 enthalten.
Die Module 7 können elektrisch mit den Leitern in der Leiteranordnung 6, den Stromleiterschienen 8 und den Signalleitungen 14, entweder fest verdrahtet oder über Modulschnittstellen 10, d.h. z.B. eine lösbare Kontaktierungseinrichtung, lösbar mit der Schaltanlage 2 verbunden sein. Die Modulschnittstelle 10 kann neben Versorgungsleiter-Verbindungen 11 zum Führen der Spannungsversorgung und zum Tragen der geschalteten Ströme auch Signalleiter-Verbindungen 12 aufweisen. Über die Signalleiter-Verbindungen 12 kann eine Kommunikation der Module 7 über einen in der Leiteranordnung 6 befindlichen Datenbus oder Datensignalleitungen und dgl. erfolgen.
Weiterhin können über die Signalleiter-Verbindungen 12 direkt Messungen von elektrischen Größen, wie z.B. Widerständen, von auf dem Modul 7 befindlichen elektrischen Bauelementen vorgenommen werden. Der Datenbus bzw. die Datensignalleitungen in der Leiteranordnung 6 sind über die Schnittstelle 4 mit der Zentraleinheit 3 verbunden.
Bei der Ausführungsform der 1 ist in den Modulen 7 jeweils ein Temperatursensor 13 vorgesehen, der eine Temperatur an dem entsprechenden Modul 7, vorzugsweise an einer Position, an der eine Wärmeentwicklung zu erwarten ist, erfasst, und eine entsprechende Temperaturinformation, z.B. in Form einer elektrischen Größe, wie einen ohmschen Widerstand, über die Modulschnittstelle 10, über die Signal- und Messleitungen 14 der Leiteranordnung 6, über die Schnittstelle 4 der Zentralstelle 3 zur Verfügung stellt. Auf diese Weise ist es möglich, aus einer Schaltanlage 2 eine detaillierte Temperaturinformation zu erhalten, die angibt, ob eine Temperaturerhöhung an einem der darin befindlichen Module 7 aufgetreten ist und je nach Breite und Ausführung des in der Leiteranordnung vorgesehenen Datenbusses bzw. der Datensignalleitungen auch darüber hinaus eine Information, an welchem der Module 7 die Temperaturabweichung aufgetreten ist. Selbstverständlich ist es möglich, mehr als einen Temperatursensor 13 auf dem Modul 7 vorzusehen, die jeweils über die Modulschnittstelle 10 einzeln oder in einer geeigneten Verschaltung, z.B. als elektrische Größe, auslesbar sind.
In 2 ist ein Temperaturüberwachungssystem gemäß einer weiteren Ausführungsform dargestellt. Für diese und nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen entsprechen Elemente mit gleichen Bezugszeichen Elementen gleicher oder vergleichbarer Funktion.
Die Ausführungsform der 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform der 1 dadurch, dass die in den Modulen 7 vorgesehenen Temperatursensoren 13 als PTC-Sensoren 13 ausgebildet sind. Die PTC-Sensoren 13 sind über die entsprechende Modulschnittstelle 10 mit dafür vorgesehenen Signalleitern in der Leiteranordnung 6 verbunden, die dafür sorgen, dass die PTC-Sensoren der Module 7 miteinander in Reihe geschaltet werden und die Anordnung der miteinander in Reihe geschalteten Temperatursensoren 11 der Module 7 über die eine dafür vorgesehene Temperaturschnittstelle 19, die in der Schnittstelle 4 vorgesehen ist, mit der Zentraleinheit 3 verbindbar ist. Die Zentraleinheit 3 kann nun eine Widerstandsinformation über den Gesamtwiderstand der in Reihe geschalteten Temperatursensoren 11 über die Temperaturschnittstelle 19 erfassen.
Um die Serienschaltung bei den einsetzbaren bzw. herausnehmbaren Modulen 7 sicherzustellen, können die Modulsschnittstellen 10 insbesondere die Kontaktierungselemente, die mit dem Temperatursensor 11 in dem Modul 7 verbunden sind, bei herausgenommenem Modul kurzgeschlossen werden, wobei bei Einsetzen des Moduls 7 dieser Kurzschluss wieder geöffnet wird und stattdessen über die beiden Kontaktierungselemente der PTC-Sensor 13 angelegt werden.
Der PTC-Sensor ist ein Widerstandstemperatursensor in Form eines so genannten Kaltleiters, dessen Kennlinie beispielhaft in 4 dargestellt ist. Ein PTC-Sensor weist allgemein eine Sprungtemperatur auf, bei der der ohmsche Widerstand des PTC-Sensors um Größenordnungen ansteigt. Die Größe des Anstiegs des ohmschen Widerstandes wird hierin Sprungwiderstand genannt. Bei der Anordnung der in Reihe geschalteten PTC-Sensoren ist also eine Überschreitung eines Temperaturschwellwertes an einem der PTC-Sensoren dadurch erfassbar, dass der Gesamtwiderstand der in Reihe geschalteten PTC-Sensoren entsprechend ansteigt. Bei mehreren Temperatursensoren 13 auf einem Modul 7 können diese mit verschiedenen Sprungtemperaturen vorgesehen sein, um so der unterschiedlichen Erwärmung einzelner Baugruppen auf dem Modul und deren Temperaturtoleranz Rechnung zu tragen.
In 3 ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Ausführungsform der 3 unterscheidet sich von der Ausführungsform der 2 dadurch, dass der Temperatursensor nicht an dem Modul 7, sondern an der Modulschnittsstelle 10 angeordnet ist. Die Modulschnittsstelle 10 umfasst ein Schaltanlagen-Kontaktelement 15 und ein Modul-Kontaktelement 16, die bei Einsetzen des Moduls miteinander gekoppelt werden. Um zu vermeiden, dass ein Temperatursensor in dem Modul 7 und entsprechende Verbindungsleitungen zwischen dem Modul 7 und Leiteranordnung 6 für den Temperatursensor vorgesehen werden müssen, ist der Temperatursensor 13 an dem Schaltanlagen-Kontaktelement 15 angeordnet. Auf diese Weise können Temperaturerhöhungen aufgrund eines sich verschlechternden Kontaktwiderstandes an der Modulschnittstelle 10 erfasst werden, und zwar an jedem der Module 7, die mit einer Modulschnittstelle 10 in der Schaltanlage 2 eingesetzt sind. Bei fest in der Schaltanlage 2 installierten Modulen 7 ist eine Verschlechterung von Kontakten bzw. der Verbindungsleitungen zwischen Leiteranordnung und Modul 7 nicht zu erwarten, so dass der Temperatursensor 13 dort wie gehabt auf dem Modul 7 selbst vorgesehen sein kann.
Auch in der Ausführungsform der 3 sind die Temperatursensoren für die verschiedenen lösbaren Modulschnittstellen miteinander in Reihe geschaltet, so dass die entsprechende Zentraleinheit 3 über eine Messung des Widerstandswerts der Reihenschaltung eine eventuelle Temperaturabweichung ermitteln kann. Insbesondere bei den einsteckbaren bzw. herausnehmbaren Modulen ist eine solche Ausführungsform vorteilhaft, da sie eine feste Verdrahtung der Temperatursensoren 13 ermöglichen.
In 5A und 5B sind mögliche Verbindungsarten des Temperatursensors an der Modulschnittstelle 10 dargestellt, wobei als Modul 7 ein Schütz 30 verwendet wird bzw. ein Schütz 30 auf einem Modul 7 neben weiteren Baugruppen angeordnet ist. Z.B. kann, wie in 5A gezeigt ist, der Temperatursensor 13 an einem Kabelsteckschuh 25 (bzw. einem Ringkabelschuh) angeklemmt sein, und mit einem Schrumpfschlauch 26 umgeben sein.
Wenn die Verbindung zwischen dem Leiteranordnung 6 und dem entsprechenden Modul 7 über ein Anschlussklemmelement 27 (z.B. eine Käfiganschlussklemme) vorgenommen wird, kann der Kabelsteckschuh (Ringkabelschuh) 25 zwischen dem mit dem Leiteranordnung 6 verbundenen Draht und dem Anschlussklemmelement 27 eingesetzt werden, so dass eine dort auftretende Kontaktierungsverschlechterung in Form einer Temperaturerhöhung detektiert werden kann.
Alternativ kann der Temperatursensor 13, wie in 5B gezeigt, auch an die Verbindungsleitung zwischen der Leiteranordnung 6 und der Modulschnittstelle 10 angebracht werden, so dass die in der Modulschnittstelle 10 entstehende Wärme über Wärmeleitung der Verbindungsleitung zu dem Temperatursensor 13 geführt wird.
Das Einsetzen des Temperatursensors 13 in den Kabelsteckschuh (Ringkabelschuh) ist in 6 schematisch dargestellt. Dazu wird der Temperatursensor in einen Klemmabschnitt des Kabelsteckschuhs (Ringkabelschuh) 25 eingeführt und dort verklemmt, so dass diese eine möglichst innige Verbindung mit dem Kabelsteckschuh (Ringkabelschuh) 25 erhält, bei der der Wärmeübergangswiderstand möglichst gering ist. Um Einflüsse von außen zu minimieren, ist der Klemmabschnitt des Kabelsteckschuhs (Ringkabelschuh) 25, in dem sich der Temperatursensor befindet, mit einem Schrumpfschlauch 26 umgeben. Es ist auch möglich, dass der Sensor mit dem Ringkabelschuh vergossen ist, beispielsweise unter Verwendung eines Epoxydharzes.
In den zuvor beschriebenen Ausführungsformen können die Temperatursensoren in den entsprechenden Modulen als PTC-Sensoren mit verschiedenen Sprungtemperaturen vorgesehen sein, je nachdem, bei welcher Temperatur eine kritische Grenze für den jeweiligen Modul 7 überschritten wird.
In 7 ist ein Temperaturüberwachungssystem gemäß einer weiteren Ausführungsform dargestellt. Dabei ist die Zentral einheit 3 mit einer ersten und einer zweiten Schaltanlage 21, 22 verbunden, in denen jeweils Module 7 vorgesehen sind. Die Temperatursensoren 13 sind entweder auf den Modulen 7 in den Schaltanlagen 21, 22 und/oder an deren Modulschnittstellen 10 in den zuvor beschriebenen Weisen oder auch in sonstiger verteilter Weise angeordnet.
Die Temperatursensoren 13 jeder Schaltanlage sind jeweils in Reihe geschaltet und über eine Temperaturschnittstelle in der Schnittstelle 4 ist der Gesamtwiderstand der Anordnung über zwei Messleitungen abgreifbar. Die Zentralstelle 3 ist mit den beiden Schaltanlagen 21, 22 so verbunden, dass die Temperatursensoren 13 der ersten und der zweiten Schaltanlage 21, 22 über die entsprechenden Temperaturschnittstellen miteinander in Reihe geschaltet sind, so dass alle Temperatursensoren 13 beider Schaltanlagen 21, 22 zueinander in Reihe geschaltet sind. Dadurch ist von der Zentraleinheit 3 der Gesamtwiderstand der Anordnung erfassbar. Wenn nun die PTC-Sensoren 13 in der ersten Schaltanlage 21 mit einer ersten Sprungtemperatur und mit einem ersten Sprungwiderstand und die PTC-Sensoren 13 der zweiten Schaltanlage 22 mit einer zweiten von der ersten verschiedenen Sprungtemperatur und mit einem zweiten von dem ersten verschiedenen Sprungwiderstand versehen sind, so kann durch Auftreten einer Widerstandsänderung erkannt werden, dass ein Fehler in einer der Schaltanlagen 21, 22 aufgetreten ist. Weiterhin kann über das Maß der Widerstandsänderung festgestellt werden, in welcher der Schaltanlagen 21, 22 die Temperaturänderung aufgetreten ist. Für mehr als zwei Schaltanlagen, die in der o.a. Weise mit der Zentralstelle 3 verbunden sind, gilt allgemein, dass die PCT-Sensoren mit verschiedenen Widerstandsänderungen vorgesehen werden, die bei verschiedenen Sprungtemperaturen auftreten.
Zur Erkennung der Schaltanlage 21, 22, in der die Temperaturerhöhung aufgetreten ist, muss die Zentralstelle den elektrischen Widerstand der Gesamtanordnung kontinuierlich oder zu vorgegebenen Zeitpunkten bzw. Intervallen abfragen und bei einer Änderung die Widerstandsänderung detektieren, z.B. durch eine Differenzbildung des gemessenen Widerstandes vor und nach dem Auftreten der Widerstandsänderung.
Bei allen Ausführungsformen können in den Schaltanlagen Auswerteeinheiten 19 vorgesehen sein, die entweder auf den Modulen 7 oder außerhalb der Module 7 in der Schaltanlage 2 vorgesehen sind und die mit einem dem jeweiligen Modul 7 zugeordneten Ausgabeelement 18, wie z.B. eine Leuchtanzeige, gekoppelt sind, so dass der Temperatursensor 13 zusätzlich zu dem Auslesen durch die Zentraleinheit 3 auch von der Auswerteeinheit 19 ausgelesen werden kann und eine Temperaturerhöhung bzw. eine Überschreitung einer Maximaltemperatur mit Hilfe des Ausgabeelements 18 ausgegeben werden kann. Dadurch wird es ermöglicht, dass ein Servicetechniker, der aufgrund einer in der Zentraleinheit 3 detektierten Temperaturüberschreitung eine betreffende Schaltanlage untersucht, sofort den Ort der Temperaturüberschreitung anhand der Ausgabe des Ausgabeelementes erkennt, d.h. an welchem Modul 7 die Temperaturüberschreitung aufgetreten ist.
Wie in 8 anhand der gestrichelten Blöcken dargestellt, können die Auswerteeinheiten 19, 19' entweder auf den Modulen 7 oder außerhalb der Module 7 in der Schaltanlage 2 angeordnet sein. Auch die Ausgabeelemente 18, 18' können entweder auf den Modulen 7 oder außerhalb der Module 7 angeordnet sein. Insbesondere können, wenn die Temperatursensoren 13 auf den Modulen 7 angeordnet sind, Auswerteeinheiten 19 und Ausgabeeinheiten 18 auf den entsprechenden Modulen 7 und wenn der Temperatursensor 13 an der Modulschnittstelle 10 angeordnet ist, können die Auswerteeinheit 19' und die Ausgabeeinheiten 18' außerhalb der Module 7 vorgesehen sein. Ist die Auswerteeinheit 19 auf dem entsprechenden Modul 7 vorgesehen, kann diese auch eine Auslösevorrichtung (nicht gezeigt) umfassen, mit der ein Stromkreis unterbrochen werden kann, wenn die Auswerteinheit 19 eine nicht zulässige Temperaturerhöhung an der dem (einem der) Temperatursensor 13 zugeordneten Position detektiert hat.
9 zeigt ein Modul 7 mit mehreren Baugruppen 40. Die einzelnen Baugruppen sind mit einander über Leitungen verbunden. An den Kontaktierungspositionen der Baugruppen 40 mit den einzelnen Leitungen sind entsprechende Temperatursensoren 13 vorgesehen, so dass dort auftretende Temperaturerhöhungen detektiert werden können. Die Verbindung der einzelnen Temperatursensoren mit der Modulschnittstelle 10 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
In 10 ist die Anordnung des Gesamtsystems gemäß einer weiteren Ausführungsform dargestellt. Dabei sind mehrere Temperatursensoren 13 und die Auswerteeinheit 19 auf den jeweiligen Modulen 7 fest montiert. Bei einer Entnahme des Moduls 7 werden diese daher auch entnommen. Die Temperatursensoren 13 (drei pro Modul sind dargestellt) befinden sich zum einen an den Baugruppen 40 im Modul 7 selber und an der Modul-Schnittstelle 10. Die Schnittstelle 4 ist dabei mit den Auswerteeinheiten 19 verbunden und übermittelt lediglich eine Information über das Schalten bzw. das Auslösen der entsprechenden Auswerteeinheiten 19, wobei die Zentraleinheit 3 abhängig von dieser Information ein geeignetes Alarmsignal generiert.

1: Temperaturüberwachungssystem
2: Schaltanlage
3: Zentraleinheit
4: Schnittstelle
6: Leiteranordnung
7: Modul
8: Stromleiterschienen
10: Modulschnittstelle
11: Versorgungsleiter-Verbindungen
12: Signalleiter-Verbindungen
13: Temperatursensor
14: Messleitungen
15: Schaltanlagen-Kontaktelement
16: Modul-Kontaktelement
17: Gehäuse
18: Ausgabeelement
19: Auswerteeinheit
25: Kabelsteckschuh
26: Schrumpfschlauch
27: Schützelement
30: Schütz
40: Baugruppe

Claims

Schaltanlage umfassend: – eine Leiteranordnung mit mehreren Leitern; – ein oder mehrere mit der Leiteranordnung elektrisch verbundene Module (7) und/oder eine oder mehrere mit der Leiteranordnung elektrisch verbundene Modulschnittstellen (10) zum Anschließen von Modulen (7); – mindestens einen jedem Modul (7) zugeordneten Temperatursensor (13) und/oder einen jeder Modulschnittstelle (10) zugeordneten Temperatursensor (13) und/oder einen über jede Modulschnittstelle (10) anschließbaren Temperatursensor zur Überwachung einer Temperatur an dem entsprechenden Modul (7); – eine Temperaturschnittstelle, die mit den Temperatursensoren (13) verbunden bzw. verbindbar ist, um eine von den Temperatursensoren (13) an den Modulen (7) bzw. über die Modulschnittstellen (10) detektierte Temperaturinformation bereitzustellen.
Anlage nach Anspruch 1, wobei die Modulschnittstelle ausgebildet ist, um ein Module (7) nach Bedarf in die Schaltanlage (2) einzusetzen und/oder aus der Schaltanlage (2) herauszunehmen.
Anlage nach Anspruch 1 oder 2, wobei der jeweilige Temperatursensor (13) auf dem entsprechenden Modul (7) angeordnet ist und elektrisch über eine feste Kontaktierungseinrichtung bzw. über die Modulschnittstelle (10) mit einem oder mehreren Leitern (8, 14) der Leiteranordnung (6) verbunden ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei mehrere Temperatursensoren (13) jeweils auf dem entsprechenden Modul (7) angeordnet ist und elektrisch über eine feste Kontaktierungseinrichtung bzw. über die Modulschnittstelle (10) mit einem oder mehreren Leitern (8, 14) der Leiteranordnung (6) verbunden sind.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der jeweilige Temperatursensor (13) an der Modulschnittstelle (10) angeordnet ist, um als Temperaturinformation die Temperatur an der Modulschnittstelle (10) des zugeordneten Moduls (7) zu detektieren.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Modulschnittstelle (10) ein Schaltanlagen-Kontaktelement und ein damit beim Einsetzen des Moduls (7) elektrisch koppelbares Modul-Kontaktelement (16) aufweist, wobei der zugeordnete Temperatursensor (13) so an dem Schaltanlagen-Kontaktelement (15) angeordnet ist, dass das entsprechende Modul (7) mit dem Modul-Kontaktelement (16) nach Bedarf in die Schaltanlage (2) einsetzbar und/oder aus der Schaltanlage (2) herausnehmbar ist.
Anlage nach Anspruch 6, wobei der Temperatursensor (13) an das Schaltanlagen-Kontaktelement (15) geklebt, gesteckt oder geschraubt ist.
Anlage nach Anspruch 6, wobei der Temperatursensor (13) an dem Schaltanlagen-Kontaktelement (15) mit Hilfe eines Schrumpfschlauches befestigt ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Temperatursensor (13) an einem Kabelsteckschuh befestigt ist, wobei der Kabelsteckschuh mit dem Schaltanlagen-Kontaktelement (15) verbunden ist, so dass eine an der Modulschnittstelle (10) durch einen Stromfluss hervorgerufene Temperaturabweichung durch den entsprechenden Temperatursensor (13) detektierbar ist.
Anlage (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei mehrere Module (7) vorgesehen sind, an denen die entsprechenden Temperatursensoren (13) angeordnet sind, wobei die entsprechenden Temperatursensoren (13) als Widerstandstemperatursensoren, insbesondere als PTC-Sensoren ausgebildet sind, wobei über die Leiter der Leiteranordnung die Temperatursensoren (13) seriell verschaltet sind und mit der Temperaturschnittstelle (4) verbunden sind, um als Temperaturinformation einen Widerstandswert der seriell verschalteten Temperatursensoren (13) bereitzustellen.
Anlage nach Anspruch 10, wobei mindestens zwei Temperatursensoren auf zwei entsprechenden Modulen (7) mit verschiedenen Sprungtemperaturen versehen sind.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei auf jedem Modul (7) eine Auswerteeinheit (18) vorgesehen ist, die mit dem jeweiligen Temperatursensor des entsprechenden Moduls (7) verbunden ist, um eine Temperaturabweichung zu detektieren und über ein dem entsprechenden Modul (7) zugeordnetes Ausgabeelement, das entweder auf dem Modul (7) oder in der Anlage angeordnet ist, eine Temperaturwarnung auszugeben.
Anlage nach Anspruch 1 bis 11, wobei eine Auswerteeinheit (19) in der Schaltanlage außerhalb des Moduls (7) vorgesehen ist und mit den Temperatursensoren verbunden ist, um eine Temperaturabweichung zu detektieren und über eine dem entsprechenden Modul (7) zugeordnete Ausgabeeinheit (18), die entweder auf dem Modul (7) oder in der übrigen Anlage (2) angeordnet ist, eine Temperaturwarnung auszugeben.
Temperaturüberwachungssystem mit einer Zentraleinheit (3) und mit einer oder mehreren Schaltanlagen (2, 21, 22) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
Temperaturüberwachungssystem mit einer Zentraleinheit (3) und mit einer oder mehreren Schaltanlagen (2, 21, 22) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Zentraleinheit (3) ausgebildet ist, um den Widerstandswert über die Temperaturschnittstelle (4) zu ermitteln und um den ermittelten Widerstandswert mit einem Schwellwert zu vergleichen, wobei ein Temperaturalarm ausgelöst wird, wenn der Widerstandswert eine Temperaturüberschreitung signalisiert.
Temperaturüberwachungssystem mit einer Zentraleinheit (3) und mit einer oder mehreren Schaltanlagen (21, 22) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Zentraleinheit (3) ausgebildet ist, um den Widerstandswert über die Temperaturschnittstelle zu ermitteln und um den ermittelten Widerstandswert mit einem ersten Schwellwert und mit einem zweiten Schwellwert zu vergleichen, wobei ein Temperaturalarm ausgelöst wird, wenn der Widerstandswert den ersten Schwellwert überschreitet, wobei anhand eines Überschreitens des zweiten Schwellwertes eine Temperaturüberschreitung an einem bestimmten Modul (7) detektierbar ist.
Temperaturüberwachungssystem mit einer Zentraleinheit (3) und mit einer ersten und einer zweiten Schaltanlage (21, 22) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die PTC-Sensoren (13) der ersten Schaltanlage (21) eine erste Sprungtemperatur und einen ersten Sprungwiderstand und die PTC-Sensoren (13) der zweite Schaltanlage (22) eine zweite, von der ersten verschiedenen Sprungtemperatur und einen zweiten, von dem ersten verschiedenen Sprungwiderstand aufweisen, wobei die erste und die zweite Schaltanlage (21, 22) so verschaltet sind, dass die PTC-Sensoren (13) der ersten und der zweiten Schaltanlage (21, 22) zueinander in Reihe geschaltet sind, wobei die Zentraleinheit (3) ausgebildet ist, um eine gesamte Widerstandswert-Information über die Temperaturschnittstellen (4) zu ermitteln und um die ermittelte Widerstandswert-Information mit einem ersten Schwellwert und mit einem zweiten Schwellwert zu vergleichen, wobei durch die Zentraleinheit (3) ein Temperaturalarm für die erste Schaltanlage (21) auslösbar ist, wenn die gesamte Widerstandswert-Information den ersten Schwellwert überschreitet und ein Temperaturalarm für die zweite Schaltanlage (22) auslösbar ist, wenn die gesamte Widerstandswert-Information den zweiten Schwellwert überschreitet.