DE102014212132A1

DE102014212132A1 - Schaltanordnung

Info

Publication number: DE102014212132A1
Application number: DE102014212132.9A
Authority: DE
Inventors: Harry Koch; Christian Lindner; Matthias Kroeker
Original assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Current assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Priority date: 2014-06-25
Filing date: 2014-06-25
Publication date: 2015-12-31
Also published as: US10115512B2; JP2016027560A; CN105244204A; CN105244204B; KR20160000868A; CA2895560A1; JP6715576B2; US20150380145A1; EP2960923B1; EP2960923A1

Abstract

Die Erfindung betrifft Schaltanordnung (1), insbesondere für den Hochspannungs- und/oder Hochstrombereich, mit zwei Kontakten (3) und einer Schaltvorrichtung (5), die in eine Trennstellung (I), in der die Kontakte (3) elektrisch voneinander getrennt sind, bewegbar ist. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung bereit zu stellen, mit der einfach und sicher festgestellt werden kann, ob die Schaltanordnung (1) isoliert. Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, dass die Anwesenheit der Schaltvorrichtung (5) in der Trennstellung (I) durch eine berührungslose Messung der Position der Schaltvorrichtung (5) detektiert wird. Eine erfindungsgemäße Schaltanordnung (1) umfasst einen Detektor (8), mit dem die Anwesenheit der Schaltvorrichtung (5) in der Trennstellung (I) berührungslos detektierbar ist

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung, insbesondere für den Hochspannungs- und/oder Hochstrombereich, mit zwei Kontakten und einer Schaltvorrichtung, die in eine Trennstellung, in der die Kontakte elektrisch voneinander getrennt sind, bewegbar ist.
Solche Schaltanordnungen werden beispielsweise in elektrisch betriebenen Automobilen verwendet. Um sicher zu stellen, dass zum Beispiel bei Wartungsarbeiten keine gefährlichen Spannungen anliegen, ist es notwendig, detektieren zu können, dass die Schaltanordnung ausreichend isoliert.
Bei einem bisherigen Verfahren wird dabei direkt im elektrischen Schaltkreis gemessen. Dabei dienen Hilfsrelais dazu, Messvorrichtungen an den Schaltkreis anzukoppeln. Dies ist jedoch sehr aufwendig.
Bei einem anderen bisherigen Verfahren wird die Position der Schaltvorrichtung mit einem Mikroschalter abgetastet. Dies ist jedoch unsicher, da Teile des Mikroschalters kaputt gehen können und die Schaltanordnung dadurch beeinflusst werden kann, so dass sie nicht mehr sicher funktioniert. Ferner ist eine solche Lösung oft nicht zulässig, da unter Umständen Hochspannung an dem Mikroschalter anliegen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung bereit zu stellen, mit der einfach und sicher festgestellt werden kann, ob die Schaltanordnung isoliert.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, dass die Anwesenheit der Schaltvorrichtung in der Trennstellung durch eine berührungslose Messung der Position der Schaltvorrichtung detektiert wird. Eine erfindungsgemäße Schaltanordnung umfasst dazu einen Detektor, mit dem die Anwesenheit der Schaltvorrichtung in der Trennstellung berührungslos detektierbar ist.
Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, dass sie einfacher ist als die aus dem Stand der Technik bekannte Messung mit Hilfsrelais. Ferner wird durch die berührungslose Messung verhindert, dass hohe Spannungen oder Ströme auf den Detektor übertragen werden können. Des Weiteren führt ein Defekt am Detektor nicht zu Beeinträchtigungen des Schalters. Die erfindungsgemäße Lösung ist also auch sicherer.
Die erfindungsgemäße Lösung kann mit den folgenden, jeweils für sich vorteilhaften und beliebig miteinander kombinierbaren Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen weiter verbessert werden.
Die Schaltvorrichtung kann in eine Überbrückungsposition, in der die Kontakte durch die Schaltvorrichtung elektrisch leitend miteinander verbunden sind, bewegbar sein. Um auch feststellen zu können, ob sich die Schaltvorrichtung in der Überbrückungsposition befindet, kann der Detektor so ausgestaltet sein, dass mit ihm die Anwesenheit der Schaltvorrichtung in der Überbrückungsposition berührungslos detektierbar ist. In einem entsprechenden Verfahren wird die Anwesenheit der Schaltvorrichtung in der Überbrückungsposition durch eine berührungslose Messung der Position der Schaltvorrichtung detektiert.
Mit einem entsprechend ausgestalteten Detektor kann nicht nur die Anwesenheit in der Trennstellung und/oder der Überbrückungsposition, sondern auch in den dazwischen liegenden Positionen detektiert werden. Insbesondere kann der Detektor so ausgestaltet sein, dass er eine hohe oder unendliche Anzahl von Zwischenpositionen detektieren kann, so dass eine Bestimmung der Position der Schaltvorrichtung in einem kontinuierlichen oder quasi kontinuierlichen Bereich zwischen Überbrückungsposition und Trennstellung möglich ist.
Erlaubt der Detektor eine ausreichend hohe Auflösung der Position, so kann mit ihm auch eine über längere Zeiträume auftretende Abnutzung der Schaltvorrichtung oder der Kontakte detektiert werden. Dadurch kann etwa der Verschleiß ermittelt werden. Eine entsprechend hohe zeitliche Auflösung des Detektors vorausgesetzt, könnte eine solche Verschleißmessung auch durch Messung der Position der Schaltvorrichtung oder eines die Schaltvorrichtung antreibenden Elementes zu bestimmten Zeitpunkten erfolgen. Solche Zeitpunkte sind insbesondere die Kontaktherstellung zwischen den Kontakten durch die Schaltvorrichtung und die Einnahme der Endposition der Schaltvorrichtung und/oder eines die Schaltvorrichtung antreibenden Elementes.
Die Kontakte können in einer Kontaktschaltkammer angeordnet sein. Dadurch kann ein Schutz der Kontakte gegen Einflüsse von außerhalb und ein Schutz anderer Elemente vor den Kontakten erzielt sein. Bei der Schaltanordnung kann es sich um ein Relais oder um einen Schütz handeln.
Die Schaltanordnung kann einen signaldurchlässigen Wandbereich, der für die vom Detektor detektierbaren Signale durchlässig ist, aufweisen. Dieser kann etwa eine Ausnehmung oder Öffnung in einer Wand oder Teil einer Wand sein oder eine Wand bilden. Eine solche Wand kann eine Gehäusewand sein, etwa eine äußere oder innere Gehäusewand.
Die Schaltvorrichtung kann einen Antrieb für eine Kontaktbrücke umfassen. Der Detektor kann auf den Antrieb gerichtet sein. Eine Detektion des Trennzustandes kann dabei erfolgen, ohne die Kontaktbrücke selbst erfassen zu müssen. Insbesondere kann der Detektor auf der den Kontakten abgewandten Seite des Antriebs angeordnet sein. Zwischen dem Detektor und dem Antrieb kann ein Wandbereich vorhanden sein, der für die vom Detektor detektierbaren Signale durchlässig ist. Dies erlaubt eine einfache und kompakte Bauweise.
Der Antrieb kann zwischen der Kontaktbrücke und dem Wandbereich, der für die vom Detektor detektierbaren Signale durchlässig ist, angeordnet sein. Der Antrieb kann zwischen der Kontaktbrücke und dem Detektor angeordnet sein. Der Detektor kann auf der Seite der Schaltanordnung angeordnet sein, die der Kontaktbrücke bezüglich des Antriebs gegenüber liegt. Dadurch kann jeweils eine kompakte Ausgestaltung ermöglicht sein.
Die Schaltvorrichtung kann einen in einer Spule angeordneten Anker umfassen und die Position des Ankers kann mit dem Detektor berührungslos detektierbar sein. Der Anker kann formschlüssig, insbesondere starr mit dem Rest der Schaltvorrichtung verbunden sein, so dass aus der Position des Ankers auf die Position der Schaltvorrichtung geschlossen werden kann und insbesondere die Anwesenheit der Schaltvorrichtung in der Trennstellung ermittelt werden kann. Der Anker kann dazu dienen, die Schaltvorrichtung anzutreiben. Je nachdem, ob ein Strom durch die Spule fließt und welche Stärke und Orientierung der Strom hat, kann die Spule versuchen, die Schaltvorrichtung in die Trennstellung oder in die Überbrückungsposition hinein oder daraus hinaus zu bewegen. Der Anker erfüllt hier also nicht nur die Funktion, dass er die Kraft und/oder die Bewegung auf die Schaltvorrichtung überträgt, sondern dient gleichzeitig als Indikatorelement für die Position der Schaltvorrichtung.
Der signaldurchlässige Wandbereich kann im Bereich des Antriebs, insbesondere im Bereich der Spule angeordnet sein. Beispielsweise kann er im Bereich einer Rückseite einer Spule angeordnet sein. Ein mit der Schaltvorrichtung, insbesondere mit der Kontaktbrücke gekoppeltes Element des Antriebs kann durch den signaldurchlässigen Wandbereich erfassbar sein. Das Element kann insbesondere unmittelbar, d.h. ohne zwischengeschaltete Elemente erfasst werden. Dies erlaubt eine einfache Konstruktion.
Der Detektor kann außerhalb und die Kontakte innerhalb eines Gehäuses angeordnet sein. Insbesondere kann das Gehäuse eine Kontaktschaltkammer umfassen. Ist der Detektor nicht im gleichen Gehäuse, insbesondere nicht in oder nahe einer Kontaktschaltkammer, angeordnet, so ist er nicht den durch die Schaltung auftretenden Belastungen, etwa Lichtbogenbildung ausgesetzt. Dadurch wird der Detektor geschont und kann länger verwendet werden. Der Detektor kann ohne Gehäuse ausgeführt sein. Der Detektor kann außerhalb eines Gehäuses, in dem die Kontakte angeordnet sind, angeordnet sein. Er kann etwa in einem separaten Gehäuse untergebracht sein oder ein eigenes Gehäuse aufweisen. Dies kann eine einfache Trennung der Kontakte von dem Detektor ermöglichen.
Die Position der Schaltvorrichtung kann permanent überwacht werden. Ein spezieller Messschritt kann entfallen, wodurch der Betrieb vereinfacht ist.
Die Schaltanordnung kann ein Gehäuse umfassen. Das Gehäuse wiederum kann einen Hochspannungsbereich und einen Niederspannungsbereich umfassen, wobei die Kontakte in dem Hochspannungsbereich und der Detektor in dem Niederspannungsbereich angeordnet sind. Dadurch kann eine Trennung von Hochspannung und Niederspannung erzielt werden. Das Gehäuse kann insgesamt gas- und/oder flüssigkeitsdicht sein und das Eindringen von Staub verhindern. Ferner kann das Gehäuse hochspannungsdicht sein, so dass keine gefährlichen Hochspannungen aus dem Gehäuse austreten können.
In einer ersten Ausgestaltung können der Hochspannungsbereich und der Niederspannungsbereich miteinander verbunden sein. Beispielsweise können beide Bereiche in einer einzigen Kammer liegen. So können etwa die Kontakte auf einer Seite des Gehäuses und der Detektor auf einer gegenüberliegenden Seite des Gehäuses jeweils innen im Gehäuse angeordnet sein, so dass der Detektor die Position der Schaltvorrichtung detektieren kann, ohne jedoch einen direkten Kontakt mit der Schaltvorrichtung zu haben.
In einer weiteren Ausgestaltung können der Hochspannungsbereich und der Niederspannungsbereich durch einen gas- und/oder flüssigkeitsdichten, signaldurchlässigen Wandbereich voneinander getrennt sein. Insbesondere kann ein solcher Wandbereich das Durchtreten von Hochspannung in den Niederspannungsbereich verhindern. Gleichzeitig ist der Wandbereich für die bei der berührungslosen Messung mit dem Detektor verwendeten Signale durchlässig. Bei einer Messung mit elektromagnetischen Wellen kann der Wandbereich durchlässig für die elektromagnetischen Wellen sein. Er kann aus einem Dielektrikum oder aus einem magnetisch permeablen Material gefertigt sein. Beispielsweise kann es sich um ein transparentes Fenster oder eine transparente Abtrennung handeln, wenn die Messung optisch erfolgt. Bei einer magnetischen Messung kann der Wandbereich magnetisch durchlässig oder leitend sein.
Der signaldurchlässige Wandbereich kann eine Abtrennung sein, die eine ansonsten offene Kammer in zwei Teile aufteilt. In einer anderen Ausgestaltung ist der signaldurchlässige Wandbereich ein Fenster einer Wand, die den Hochspannungs- von dem Niederspannungsbereich voneinander trennt. Bei beiden Ausgestaltungen sind der Hochspannungsbereich und der Niederspannungsbereich sicher voneinander getrennt, so dass die Hochspannungen nicht in den Niederspannungsbereich eindringen können. Die Gefahr von Beschädigungen von elektrischen Elementen oder Schädigungen von Nutzern ist daher verringert.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Kontakte in einem Hochspannungsgehäuse und/oder der Detektor in einem Niederspannungsgehäuse angeordnet, wobei das Hochspannungsgehäuse und/oder das Niederspannungsgehäuse jeweils gas- und/oder flüssigkeitsdicht sind. Es kann sich also um separate Gehäuse handeln, die jeweils für sich eine Gefährdung von Nutzern durch austretende Spannungen verringern. Um die berührungslose Messung zu ermöglichen, können Wandbereiche am Hochspannungsgehäuse und/oder am Niederspannungsgehäuse vorhanden sein, die das Durchtreten des Messsignals erlauben. Beispielsweise können Fenster in Wänden vorhanden sein oder ganze Wände oder das gesamte Gehäuse für das das Signal durchlässig ausgestaltet sein.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung können die Kontakte in einem Hochspannungsgehäuse und der Detektor in einem mit dem Hochspannungsgehäuse zusammenfügbaren Niederspannungsgehäuse angeordnet sein. In einer ersten Ausführungsform ist das Hochspannungsgehäuse im zusammengefügten Zustand gas- und/oder flüssigkeitsdicht. Insbesondere muss das Hochspannungsgehäuse im nicht zusammengefügten Zustand nicht gas- oder flüssigkeitsdicht sein, sondern kann erst durch das Zusammenfügen mit dem Niederspannungsgehäuse gas- und/oder flüssigkeitsdicht werden. Bei einer solchen Ausgestaltung ist die Herstellung und Wartung vereinfacht.
Eine gas- und/oder flüssigkeitsdichte Ausgestaltung des oder der Gehäuse oder der Kontaktschaltkammer ist nicht immer notwendig. Vorteilhaft ist vor allem eine spannungs-, insbesondere hochspannungsdichte Ausgestaltung. Ferner ist eine staubdichte Ausgestaltung von Vorteil.
In einer zweiten Ausführungsform bildet das Hochspannungsgehäuse zusammen mit dem Niederspannungsgehäuse im zusammengefügten Zustand ein gas- und/oder flüssigkeitsdichtes Gesamtgehäuse. Auch hier müssen das Hochspannungsgehäuse und/oder das Niederspannungsgehäuse im noch nicht zusammengefügten Zustand nicht gas- und/oder flüssigkeitsdicht sein. Eine solche Abdichtung kann erst durch das Zusammenfügen der beiden Gehäuse entstehen. Auch bei einer solchen Ausgestaltung ist das Herstellungsverfahren vereinfacht.
In einer einfachen Ausgestaltung wird das Gehäuse zumindest teilweise von Wänden der Kontaktschaltkammer und zumindest teilweise von Wänden einer Detektorkammer gebildet. Dadurch ist die Anzahl der notwendigen Bauteile reduziert.
Um ein einfaches Justieren der Position des Detektors relativ zu dem zu messenden Element zu erbringen, kann die Schaltanordnung Justiermittel aufweisen. Diese können beispielsweise die Position des Detektors in allen drei Raumrichtungen und entlang verschiedener Winkel ermöglichen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der berührungslos messende Detektor ein optischer Sensor sein. Beispielsweise kann es sich um eine Lichtschranke, insbesondere eine Reflexionslichtschranke handeln, die die Anwesenheit des Schaltelements in der Trennstellung detektiert. Ein solcher Detektor kann insbesondere einen Sender und einen Empfänger umfassen.
Alternativ sind auch andere Sensoren möglich, beispielsweise Ultraschallsensoren oder ein Sensor, der die Anwesenheit eines magnetisch leitenden Teiles des Schaltelements detektiert.
Der berührungslos messende Detektor kann ein Magnetfeldsensor sein. Ein solcher Magnetfeldsensor kann die Stärke oder die Änderung der Stärke eines Magnetfeldes detektieren. Das Magnetfeld kann etwa durch einen angebrachten Magneten, insbesondere einen Permanentmagneten erzeugt sein. Insbesondere kann es sich um einen Hall-Sensor handeln. Wenn weitere magnetfelderzeugende Elemente, wie etwa eine Spule, vorhanden sind, so kann dies dazu führen, dass der Magnetfeldsensor nur zur Detektion genutzt werden kann, wenn diese Elemente nicht aktiviert sind, beispielsweise wenn die Spule stromfrei ist. Dies kann etwa in einer Trennstellung sein.
Der Detektor kann einen Signalausgang aufweisen, an dem ein erstes Signal ausgegeben wird, wenn sich die Schaltvorrichtung in der Trennstellung befindet und an dem mindestens ein weiteres, vom ersten Signal unterschiedliches Signal ausgegeben wird, wenn sich die Schaltvorrichtung nicht in der Trennstellung befindet. Eine solche Ausgestaltung erlaubt eine einfache Signalauswertung. Am Signalausgang kann ein zweites, vom ersten und von weiteren Signalen unterschiedliches Signal ausgegeben werden, wenn sich die Schaltvorrichtung in einer Überbrückungsposition, in der die Kontakte durch die Schaltvorrichtung miteinander verbunden sind, befindet. Dadurch ist ein positives Feedback, dass sich die Schaltvorrichtung in der Überbrückungsposition befindet, erzeugbar. Am Signalausgang können weitere Signale anliegen, insbesondere kann ein kontinuierlicher oder quasi kontinuierlicher Signalbereich zwischen dem ersten Signal und dem zweiten Signal vorhanden sein, so dass beispielsweise eine Position der Schaltvorrichtung genauer ermittelt werden kann. Dies erlaubt eine genauere Überwachung der Bewegung der Schaltvorrichtung.
Die erfindungsgemäße Lösung umfasst auch einen Schalter für eine erfindungsgemäße Schaltanordnung. Ein solcher Schalter ist dazu ausgestaltet, eine Messung mit einem berührungslos messenden Detektor zu ermöglichen. Dazu kann ein signaldurchlässiger Wandbereich vorhanden sein, der ein Durchtreten eines Messsignals ermöglicht. Beispielsweise kann ein solcher Wandbereich eine Öffnung oder ein Fenster sein.
Insbesondere kann der Wandbereich gas- und/oder flüssigkeitsdicht sein und/oder hochspannungsdicht sein, so dass keine Hochspannung austreten kann. Beispielsweise kann ein Fenster in einer Öffnung einer Wand angebracht sein.
In einem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Detektion durch eine Gehäusewand hindurch erfolgen.
Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Die darin gezeigten vorteilhaften Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen sind jeweils für sich vorteilhaft und beliebig miteinander kombinierbar.
Es zeigen.
1 eine schematische Ansicht eines Querschnittes durch eine erfindungsgemäße Schaltanordnung;
2 eine schematische, geschnittene Perspektivansicht eines Schalters;
3A, 3B Details einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltanordnung.
In 1 ist eine Schaltanordnung 1 dargestellt. Die Schaltanordnung 1 umfasst einen Schalter 2 mit zwei Kontakten 3, die in einer Kontaktschaltkammer 4 angeordnet sind. Eine Schaltvorrichtung 5 dient dazu, eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Kontakten 3 herzustellen oder zu unterbrechen. Dazu ist die Schaltvorrichtung 5 zwischen der in 1 dargestellten Trennstellung I, in der die Kontakte 3 elektrisch voneinander getrennt sind, und einer Überbrückungsposition, in der die Kontakte 3 durch die Schaltvorrichtung 5 elektrisch leitend miteinander verbunden sind, bewegbar.
Die Schaltvorrichtung 5 umfasst eine Kontaktbrücke 18 und einen Anker 6. Der Anker 6 ist in einer Spule 7 angeordnet, die in 1 teilweise weggeschnitten dargestellt ist, um einen Blick auf weitere Elemente zu ermöglichen. Je nachdem, ob und in welcher Stärke und Richtung ein Strom in der Spule fließt, wird der Anker 6 und damit die Schaltvorrichtung 5 in oder entgegen der Schaltrichtung S bewegt und damit der Schalter 2 elektrisch leitend oder elektrisch isolierend zwischen den Kontakten 3. Der Anker 6 stellt einen Teil eines Antriebs 20 für die Kontaktbrücke 20 dar.
An den Kontakten 3 können insbesondere hohe Ströme oder hohe Spannungen anliegen, wie sie beispielsweise in elektrischen angetriebenen Automobilen benutzt werden. Bei der Benutzung können die elektrischen Kontakte 3 mit der Schaltvorrichtung 5 verschweißen. Dies kann dazu führen, dass der Schalter 2 nicht mehr geöffnet werden kann, d.h. dass keine ausreichend gute Isolation mehr erzielt werden kann. Dies verursacht eine Gefährdung, beispielsweise wenn Wartungspersonal Arbeiten vornimmt. Um sicherstellen zu können, dass der Schalter 2 ausreichend isoliert, verfügt die Schaltanordnung 1 über einen Detektor 8, der die Position der Schaltvorrichtung 5 detektiert. Insbesondere detektiert er, ob die Schaltvorrichtung 5 in der Trennstellung I ist. Dazu ist der Detektor 8 auf den Bereich einer Rückseite 61 des Ankers 6 ausgerichtet.
Bei dem Detektor handelt es sich um einen optisch messenden Detektor 8. Der Detektor 8 ist als eine Reflexionslichtschranke ausgeführt. Der Detektor 8 umfasst einen Sender 81, der einen Lichtstrahl 82 aussendet. Der Lichtstrahl 82 wird im Bereich der Rückseite 61 des Ankers 6 je nach Position des Ankers 6 und der Rückseite 61 anders reflektiert, so dass abhängig von der Position der Rückseite 61 mehr oder weniger Licht des Lichtstrahls 82 in einen Empfänger 83 reflektiert wird. Der Empfänger 83 wandelt das Licht in ein elektrisches Signal um, so dass nachgeschaltete Elektronik (nicht dargestellt) auswerten kann, ob sich die Schaltvorrichtung 5 in der Trennstellung I befindet oder nicht.
Der Detektor 8 kann auch so ausgestaltet sein, dass die Anwesenheit der Schaltvorrichtung 5 in der Überbrückungsposition detektiert wird.
Bei einer ausreichend hohen zeitlichen und/oder räumlichen Auflösung kann die Bewegung der Schaltvorrichtung 5 und/oder die Bewegung des Ankers 6 über den gesamten Ankerhub zeit- und/oder raumaufgelöst gemessen werden. Eine solche Messung kann etwa dazu genutzt werden, einen Verschleiß der Schaltvorrichtung zu ermitteln. Ein solcher Verschleiß kann sich etwa dadurch zeigen, dass der Hub des Ankers 6 und/oder der Schaltvorrichtung 5 länger wird und/oder sich entlang der Schaltrichtung S verschiebt. Auch ein veränderter Bewegungsablauf kann auf Verschleiß hindeuten. Ein solcher veränderter Bewegungsablauf kann etwa durch Gegenüberstellung von einer früheren und einer jetzigen Ort-Zeit-Charakteristik ermittelt werden. Insbesondere kann etwa die Position des Ankers 6 zum Zeitpunkt des Schließens der Kontakte 3 und die Endlage des Ankers 6 gemessen werden. Aus diesen Daten kann dann einen Verschleiß geschlossen werden, da sich diese Länge mit zunehmender Lebensdauer vergrößert.
Um zu ermöglichen, dass der Lichtstrahl 82 auf die Rückseite 61 des Ankers 6 trifft, verfügt das Gehäuse 9 des Schalters 2 über einen signaldurchlässigen Wandbereich 10, der in der Ausgestaltung gemäß 1 als Öffnung oder Aussparung ausgestaltet ist. In anderen Ausgestaltungen kann ein signaldurchlässiger Wandbereich 10 beispielsweise auch aus einem transparenten Fenster bestehen. Bei einer solchen Ausgestaltung lässt der Wandbereich 10 die zur Messung notwendigen Signale durch, ermöglicht jedoch eine Abdichtung des Gehäuses 9, insbesondere eine gas- und/oder flüssigkeitsdichte Abdichtung und eine hochspannungsdichte Abdichtung. Der signaldurchlässige Wandbereich 10 ist auf einer Rückseite des Gehäuses 9 angeordnet. Der Antrieb 20 liegt zwischen der Kontaktbrücke 18 und dem Wandbereich 10. Ferner liegt der Antrieb zwischen der Kontaktbrücke 18 und dem Detektor 8. Der Antrieb 20 liegt außerhalb des Gehäuses 9. Eine gas- und flüssigkeitsdichte Abdichtung ist nicht zwingend notwendig. Eine spannungsdichte, insbesondere hochspannungsdichte Abdichtung reicht meistens aus. Auch eine staubdichte Abdichtung ist vorteilhaft.
Der Wandbereich 10 liegt im Bereich der Spule 7, also im Bereich des Antriebs 20. Er erlaubt eine unmittelbare Abtastung eines Elementes des Antriebs 20, nämlich des Ankers 6, ohne weitere Zwischenelemente.
Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform sind der Detektor 8 und der Schalter 2 voneinander getrennt. Beide befinden sich jeweils in eigenen Gehäusen. In alternativen Ausgestaltungen können der Detektor 8 und der Schalter 2 in einem einzigen Gehäuse 9 vereint sein. Ein solches Gehäuse kann als Ganzes gas- und/oder flüssigkeits- und/oder hochspannungsdicht sein. In einem solchen Gehäuse 9 kann ein Hochspannungsbereich vorhanden sein, in dem die Kontakte 3 angeordnet sind und ein Niederspannungsbereich vorhanden sein, in dem niederspannungsbetriebene Elemente, etwa der Detektor 8, angeordnet sind, Die beiden Bereiche können durch einen signaldurchlässigen Wandbereich 10 voneinander getrennt sein, insbesondere gas- und/oder flüssigkeits- und/oder hochspannungsdicht voneinander getrennt sein.
In einer Ausgestaltung, die der Ausgestaltung der 1 ähnlich ist, können die Kontakte in einem ersten Gehäuse und der Detektor 8 in einem zweiten Gehäuse 9 angeordnet sein. Das Gehäuse mit den Kontakten 3 ist dabei ein Hochspannungsgehäuse, das Gehäuse mit dem Detektor 8 ein Niederspannungsgehäuse. Die beiden Gehäuse können so zusammenfügbar sein, dass erst im zusammengefügten Zustand das Hochspannungsgehäuse hochspannungsfest abgedichtet ist, beispielsweise weil durch das Niederspannungsgehäuse auch offene Stellen, etwa ein Wandbereich 10, abgedichtet werden. Insbesondere können das Hochspannungsgehäuse und das Niederspannungsgehäuse im zusammengefügten Zustand ein Gesamtgehäuse ergeben, das gas- und/oder flüssigkeits- und/oder hochspannungsdicht ist, während im nicht zusammengefügten Zustand mindestens ein Gehäuse nicht gas- und/oder flüssigkeits- und/oder spannungsdicht ist.
Der Detektor ist auf den Antrieb 20 gerichtet. Eine direkte Detektion der Position der Kontaktbrücke 18 ist nicht notwendig. Der Detektor 8 ist auf der den Kontakten 3 abgewandten Seite des Antriebs 20 angeordnet. Zwischen dem Detektor 8 und dem Antrieb 20 ist ein für die Signale der Messung mit dem Detektor 8 durchlässiger Wandbereich 10 angeordnet. Diese Anordnung, insbesondere die Tatsache, dass der Detektor 8 nicht in der Nähe der Kontakte 3, insbesondere nicht in der Kontaktschaltkammer 4 oder im Gehäuse 9 angeordnet ist, führt dazu, dass der Detektor 8 geschont wird, da er insbesondere nicht den Belastungen beziehungsweise den Verschmutzungen beim Schaltvorgang ausgesetzt ist. Insbesondere ist er nicht dem beim Öffnen auftretenden Lichtbogenplasma ausgesetzt.
In 2 ist eine teilweise geschnittene Ansicht eines Schalters 2 perspektivisch dargestellt. Die Schaltvorrichtung 5 verbindet wieder die Kontakte 3 elektrisch leitend, wenn es sich in einer nicht dargestellten Überbrückungsposition befindet. Dazu umfasst das Schaltelement 5 einen Anker 6 und eine damit verbundene Kontaktbrücke 18. Die Verbindung ist dabei mittelbar über ein Verbindungselement 11. Eine Feder 12 drückt die Kontaktbrücke gegen eine Oberseite des Verbindungselements 11 bzw. im Überbrückungszustand gegen die Kontakte 3. Der Anker 6 ist in Gleitlagern 13 angeordnet, die in einer Spule 7 angeordnet sind. Dabei spannt eine Feder 14 den Anker in Richtung Trennstellung I vor. Die Spule 7 umfasst einen Spulenkörper 15 und Wicklungen 16, die nur schematisch dargestellt sind.
Zu erkennen ist insbesondere der signaldurchlässige Wandbereich 10, der hier als Öffnung im Gehäuse 9 ausgestaltet ist. Durch den Wandbereich 10 hindurch kann berührungslos die Position des Ankers 6 und damit der Schaltvorrichtung 5 detektiert werden. Durch die berührungslose Abtastung ist dabei sichergestellt, dass keine Hochspannung auf den Detektor übertragen wird.
In den 3A und 3B sind schematisch Details einer anderen Ausgestaltung einer Schaltanordnung 1 dargestellt, bei der auch eine berührungslose Messung der Position des Ankers 6 erfolgt. Der hier eingesetzte Detektor 8 umfasst einen Sensor, der ein Magnetfeld messen kann.
Beispielsweise kann es sich um einen Hall-Sensor handeln. Je nach Position des Ankers 6 ist dabei ein magnetischer Kreis 17 geschlossen oder offen, so dass der Hall-Sensor eine andere Richtung und/oder Intensität des Magnetfeldes M misst. So können auch die Position des Ankers und des damit verbundenen Schaltelements 5 geschlossen werden. Die Messung erfolgt wieder berührungslos.
Bezugszeichenliste

1: Schaltanordnung
2: Schalter
3: Kontakt
4: Kontaktschaltkammer
5: Schaltvorrichtung
6: Anker
7: Spule
8: Detektor
9: Gehäuse
10: Wandbereich
11: Feder
12: Verbindungselement
13: Gleitlager
14: Feder
15: Spulenkörper
16: Wicklung
17: magnetischer Kreis
18: Kontaktbrücke
20: Antrieb
61: Rückseite des Ankers
81: Sender
82: Lichtstrahl
83: Empfänger
I: Trennstellung
S: Schaltrichtung

Claims

Schaltanordnung (1), insbesondere für den Hochspannungs- und/oder Hochstrombereich, mit zwei Kontakten (3) und einer Schaltvorrichtung (5), die in eine Trennstellung (I), in der die Kontakte (3) elektrisch voneinander getrennt sind, bewegbar ist, wobei die Schaltanordnung (1) einen Detektor (8) umfasst, mit dem die Anwesenheit der Schaltvorrichtung (5) in der Trennstellung (I) berührungslos detektierbar ist.
Schaltanordnung (1) nach Anspruch 1, wobei die Schaltvorrichtung (5) einen Antrieb (20) für eine Kontaktbrücke (18) umfasst, und der Detektor auf den Antrieb (20) gerichtet ist.
Schaltanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Schaltvorrichtung (5) einen in einer Spule (7) angeordneten Anker (6) umfasst und die Position des Ankers (6) mit dem Detektor (8) berührungslos detektierbar ist.
Schaltanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei mit dem Detektor (8) die Anwesenheit der Schaltvorrichtung (5) in einer Überbrückungsposition, in der die Kontakte (3) durch die Schaltvorrichtung (5) miteinander verbunden sind, berührungslos detektierbar ist.
Schaltanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Kontakte (3) innerhalb (9) und der Detektor (8) außerhalb eines Gehäuses (9) angeordnet sind.
Schaltanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Kontakte (3) in einem Hochspannungsgehäuse und/oder der Detektor (8) in einem Niederspannungsgehäuse angeordnet sind und das Hochspannungsgehäuse und/oder das Niederspannungsgehäuse gas- und/oder flüssigkeitsdicht sind.
Schaltanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Schaltanordnung (1) ein Gehäuse (9) umfasst, das einen Hochspannungsbereich und einen Niederspannungsbereich umfasst, wobei die Kontakte (3) in dem Hochspannungsbereich und der Detektor (8) in dem Niederspannungsbereich angeordnet sind.
Schaltanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der berührungslos messende Detektor (8) ein Magnetfeldsensor, insbesondere ein Hall-Sensor ist.
Schaltanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der berührungslos messende Detektor (8) ein optischer Sensor ist.
Schaltanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Detektor (8) einen Signalausgang aufweist, an dem ein erstes Signal ausgegeben wird, wenn sich die Schaltvorrichtung (5) in der Trennstellung (I) befindet und an dem mindestens ein weiteres, vom ersten Signal unterschiedliches Signal ausgegeben wird, wenn sich die Schaltvorrichtung (5) nicht in der Trennstellung (I) befindet.
Schalter (2) für eine Schaltanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei eine Wand eines Gehäuses (9) des Schalters (2) einen signaldurchlässigen Wandbereich (10) aufweist.
Verfahren zum Messen des Schaltzustandes einer Schaltanordnung (1) mit zwei Kontakten (3) und einer Schaltvorrichtung (5), die in eine Trennstellung (I), in der die Kontakte (3) elektrisch voneinander getrennt sind, bewegbar ist, wobei die Anwesenheit der Schaltvorrichtung (5) in der Trennstellung (I) durch eine berührungslose Messung der Position der Schaltvorrichtung (5) detektiert wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Schaltvorrichtung (5) einen in einer Spule (7) angeordneten Anker (6) umfasst und die Position des Ankers (6) berührungslos detektiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei die Detektion durch eine Gehäusewand hindurch erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei ein Verschleiß der Schaltanordnung 1 und/oder der Schaltvorrichtung 5 durch eine Auswertung von Signalen des berührungslos messenden Detektors 8 ermittelt wird.