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Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 und ein Verfahren für einen Leistungsschalter nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 17.
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Leistungsschalter sind Schutzgeräte, die ähnlich wie eine Sicherung funktionieren. Leistungsschalter überwachen den durch sie mittels eines Leiters hindurchfließenden Strom und unterbrechen den elektrischen Strom bzw. Energiefluss zu einer Energiesenke bzw. einem Verbraucher, was als Auslösung bezeichnet wird, wenn Schutzparameter, wie Stromgrenzwerte oder Strom-Zeitspannengrenzwerte, d.h. wenn ein Stromwert für eine gewisse Zeitspanne vorliegt, überschritten werden. Die Unterbrechung erfolgt beispielsweise durch Kontakte des Leistungsschalters, die geöffnet werden.
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Insbesondere für Niederspannungsstromkreise bzw. -netze gibt es abhängig von der Höhe des vorgesehenen elektrischen Stromes im elektrischen Stromkreis verschiedene Typen von Leistungsschaltern. Mit Leistungsschalter im Sinne der Erfindung sind insbesondere Schalter gemeint, wie sie in Niederspannungsanlagen für Ströme von 63 bis 6300 Ampere eingesetzt werden. Spezieller werden geschlossene Leistungsschalter für Ströme von 63 bis 1600 Ampere, insbesondere von 125 bis 630 oder 1200 Ampere eingesetzt. Offene Leistungsschalter werden insbesondere für Ströme von 630 bis 6300 Ampere, spezieller von 1200 bis 6300 Ampere verwendet.
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Offene Leistungsschalter werden auch als Air Circuit Breaker, kurz ACB, und geschlossene Leistungsschalter als Moulded Case Circuit Breaker oder Kompaktleistungsschalter, kurz MCCB, bezeichnet.
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Mit Niederspannung sind insbesondere Spannungen bis 1000 Volt Wechselspannung oder 1500 Volt Gleichspannung gemeint.
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Mit Leistungsschalter im Sinne der Erfindung sind insbesondere Leistungsschalter mit einer elektronischen Auslöseeinheit, auch als Electronic Trip Unit, kurz ETU, bezeichnet, gemeint.
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Bei zu „hohem“ Stromfluss unterbrechen Leistungsschalter den Stromkreis gemäß ihrer Schutzparameter bzw. Ansprechwerte. Die Schutzparameter bzw. Ansprechwerte sind im Wesentlichen die Höhe des Stromes und die Zeit nach der ein Unterbrechen des Stromkreises bei andauernd „hohem“ Stromfluss erfolgen soll. Im Unterschied zu einer Sicherung sind diese Schutzparameter bzw. Ansprechwerte bei einem Leistungsschalter einstellbar, beispielsweise mittels der elektronischen Auslöseeinheit. Diese ist üblicherweise über die Front des Leistungsschalters zugänglich angebracht. Die Schutzparameter sind hierüber einstellbar bzw. parametrierbar. Zur Einstellung der Schutzparameter bzw. Parametrierung werden oft Drehcodierschalter verwendet, die an der Front der elektronischen Auslöseeinheit angebracht sind.
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Über diese Drehcodierschalter sind die Schutzparameter einstellbar, die maßgeblich die Auslösezeiten oder/und die Auslöseströme bestimmen. Ein unbeabsichtigtes oder mutwilliges verändern dieser Einstellungen durch Unbefugte kann schwerwiegende Konsequenzen für den Schutz des elektrischen Stromkreises bzw. der betriebenen elektrischen Anlage zur Folge haben. Beispielsweise kann der nötige Schutz aufgehoben sein und damit zur Zerstörung von Anlagenteilen führen.
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Um ein Verändern der Schutzparameter zu verhindern ist eine Plombierscheibe vorgesehen, die mindestens einen Teil des Leistungsschalters verdeckt, und insbesondere die Drehcodierschalter vor unbefugten Zugriff schützt. Damit wird ein mechanischer Schutz vor Veränderung der Schutzparameter realisiert. Die Plombierscheibe wird durch eine Plombe bzw. Verplombung gesichert.
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Eine elektronische Auslöseeinheit kann ferner über ein Display und Kommunikationsanschlüsse, wie CAN, verfügen. Ferner ist beispielsweise ein Testgerät anschließbar. Mittlerweile kann auch über diese Schnittstellen eine Änderung der Schutzparameter vorgenommen werden. Gemäß dem Stand der Technik wird hierbei die Änderung der Schutzparameter durch ein Passwort gesichert.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Leistungsschalter der eingangs genannten Art zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird für einen Leistungsschalter ausgehendend vom Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst; sowie durch ein Verfahren für einen Leistungsschalter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 17.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Leistungsschalter einen Sensor aufweist, mit der ein erster Zustand der Plombierscheibe ermittelbar ist. Ferner ist die elektronische Auslöseeinheit derart ausgestaltet, dass Änderungen der Schutzparameter nur im ersten Zustand der Plombierscheibe von der elektronischen Auslöseeinheit übernommen werden.
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Dies hat den besonderen Vorteil, dass Änderungen der Schutzparameter, insbesondere durch an den Leistungsschalter angeschlossene externe Geräte, wie Testgeräte, nur im ersten Zustand der Plombierscheibe vorgenommen werden können. Somit kann eine Änderung der Schutzparameter nur durch zugelassene Personen, die eine Erlaubnis zur Plombierung haben, vorgenommen werden.
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Ein erster Zustand der Plombierscheibe kann dabei ein geöffneter Zustand der Plombierscheibe sein. Ein zweiter Zustand ein geschlossener Zustand der Plombierscheibe, in dem diese üblicherweise plombiert bzw. versiegelt wird.
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Ist keine Plombe an der Plombierscheibe angebracht, muss von einer Manipulation der Schutzparameter ausgegangen werden, da die Plombierscheibe zur Änderung der Schutzparameter geöffnete worden sein kann. Ein entsprechender Zustand kann schnell erkannt und Maßnahmen (z.B. Überprüfung der Schutzparameter, Verplombung der Plombierscheibe) ergriffen werden.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die elektronische Auslöseeinheit einen Speicher und eine Steuereinheit auf, die mit dem Sensor verbunden ist und die derart ausgestaltet ist, dass eine Änderung der Schutzparameter im Speicher durch die Steuereinheit nur im ersten Zustand der Plombierscheibe zugelassen wird.
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Dies hat den besonderen Vorteil, dass die erfindungsgemäße Funktion durch die Steuereinheit in der elektronischen Auslöseeinheit realisiert wird, wodurch vorhandene Einheiten verwendet werden können.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bedeckt die Plombierscheibe mindestens einen Teil der elektronischen Auslöseeinheit bedeckt.
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Dies hat den besonderen Vorteil, dass beispielsweise nur eine Art von Schnittstellenelementen, wie Drehkodierschalter zur Einstellung der Schutzparameter, verdeckt wird und eine andere Art von Schnittstellenelementen frei zugänglich ist.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens ein Teil der Plombierscheibe transparent oder weist ein transparentes Material auf.
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Dies hat den besonderen Vorteil, dass beispielsweise eingstellte Werte der Schutzparameter durch die Plombierscheibe hindurch sichtbar sind.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Sensor in der elektronischen Auslöseeinheit (ETU) angeordnet. Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine besonders kompakte Realisierung ermöglicht wird.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Sensoreinheit vorgesehen ist, die Parameter des elektrischen Stromkreises ermittelt und mit der elektronischen Auslöseeinheit (ETU) verbunden ist,
dass eine Kontakteinheit vorgesehen ist, die mit der elektronischen Auslöseeinheit (ETU) verbunden ist und den elektrischen Stromkreis mittels elektrischer Kontakte unterbrechen kann.
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Dies hat den besonderen Vorteil, dass alle Einheiten eines Leistungsschalters in einem Gerät realisiert sind.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Sensor einen elektrischen Schalter oder Taster auf.
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Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine besonders einfache Realisierung ermöglicht wird.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Sensor einen Reedkontakt auf.
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Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine kontaktlose und besonders sichere Realisierung durch Vermeidung offener mechanischer Schaltelemente realisierbar ist.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Sensor einen Kapazitätssensor auf.
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Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine berührungslose und rein elektronische Realisierung für einen Sensor, unter Vermeidung jeglicher mechanischer Kontakte, ermöglicht wird.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Sensor eine Lichtschranke auf.
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Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine weitere Art einer berührungslosen und elektronischen Realisierung für einen Sensor, unter Vermeidung jeglicher mechanischer Kontakte, ermöglicht wird.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wirkt der Sensor mit einem Aktor zusammen, der an der Plombierscheibe angeordnet ist.
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Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine definierte Aktor-Sensor-Kombination gegeben ist, um Manipulationen zu vermeiden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Aktor ein Stößel.
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Dies hat den besonderen Vorteil, dass ein besonders einfacher Aktor gegeben ist.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Aktor ein Magnet.
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Dies hat den besonderen Vorteil, dass ein einfacher und berührungsloser Aktor gegeben ist.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Aktor ein feldbeeinflussendes Element.
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Dies hat den besonderen Vorteil, dass ein berührungsloser Aktor gegeben ist.
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Alle Ausgestaltungen, sowohl in abhängiger Form rückbezogen auf den Patentanspruch 1, als auch rückbezogen lediglich auf einzelne Merkmale oder Merkmalskombinationen von Patentansprüchen, bewirken eine Verbesserung eines Leistungsschalters.
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Die beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden.
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Dabei zeigt die Zeichnung:
- 1 eine Funktionsblock-Darstellung eines Leistungsschalters,
- 2 eine erste Darstellung einer elektronischen Auslöseeinheit,
- 3 eine erste Detaildarstellung gemäß 2,
- 4 eine zweite Detaildarstellung gemäß 2 und 3,
- 5 eine weitere Detaildarstellung gemäß 2
- 6 eine dritte Detaildarstellung gemäß 5
- 7 eine vierte Detaildarstellung gemäß 6 und 4
- 8 ein Ablaufdiagram des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt eine Funktionsblock-Darstellung eines Leistungsschalters LS für einen elektrischen Stromkreis respektive ein Stromkreissystem, im Beispiel für ein 3-Phasen-System mit den Leitern L1, L2, L3 und N, die an den Leistungsschalter LS angeschlossen sind und deren Strom durch den Leistungsschalter LS hindurchfließt. Im Leistungsschalter LS ist eine Sensoreinheit IM vorgesehen, die Parameter des elektrischen Stromkreises ermittelt, wie den elektrischen Strom oder/und die Spannung oder/und Frequenz usw.
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Die Sensoreinheit IM ist mit einer elektronischen Auslöseeinheit ETU verbunden, die eine Überschreitung von Schutzparametern ermittelt. Schutzparameter können Strom- oder/und Strom-Zeit-Grenzwerte oder/und Spannungsgrenzwerte oder/und deren mathematische Verknüpfungen sein.
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Die elektronische Auslöseeinheit ETU ist mit einer Kontakteinheit SCH zur Unterbrechung des elektrischen Stromes des elektrischen Stromkreises bzw. Stromkreissystems verbunden.
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Erkennt die elektronische Auslöseeinheit ETU eine Überschreitung von Parametern, wie Messwerten der Sensoreinheit IM, d.h. die Parameter bzw. abgeleitete Größen aus den Messwerten überschreiten Schutzparameter respektive Grenzwerte, wird ein Signal an die Schalteinheit SCH gesendet, die daraufhin den elektrischen Stromkreis unterbricht, beispielsweise durch Öffnen von Schaltkontakten des elektrischen Stromkreises.
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Die elektronische Auslöseeinheit ETU kann mit anderen Einheiten verbunden sein, wie beispielsweise einer Einheit SKM.
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2 zeigt eine elektronische Auslöseeinheit ETU für einen Leistungsschalter LS. Diese kann beispielsweise in das Gehäuse eines Leistungsschalters LS einführbar sein, so dass die Front der elektronischen Auslöseeinheit ETU von der Front eines Leistungsschalters zugänglich ist bzw. einen Teil dessen Front bildet.
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Die elektronische Auslöseeinheit ETU weist beispielsweise mindestens ein Display 2, z.B. zur Anzeige oder/und Eingabe von Informationen; mindestens einen Drehkodierschalter 1, zur Einstellung von Schutzparametern; und mindestens eine Plombierscheibe 3 auf, die mindestens einen Teil des Leistungsschalters oder/und der elektronischen Auslöseeinheit ETU bedeckt, und zumindest teilweise transparent ausgeführt sein kann.
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Erfindungsgemäß weist die Plombierscheibe 3 einen Aktor 4 auf. Gemäß 2 kann dieser als Stößel ausgeführt sein.
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Eine Plombiereinrichtung zur Plombierung bzw. Versiegelung der Plombierscheibe 3 ist in den Figuren nicht dargestellt. Derartige Plombiereinrichtungen sind dem Fachmann allerdings bekannt.
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3 zeigt eine erste Detaildarstellung gemäß 2, wobei die Plombierscheibe bzw. Plombiertür 3 und der Aktor 4, der als Stößel ausgeführt sind, genauer dargestellt sind.
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4 zeigt eine zweite Detaildarstellung gemäß 2 und 3, mit dem Unterschied, dass die elektronische Auslöseeinheit ETU einen Sensor 5 aufweist.
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Dieser kann beispielsweise als Taster bzw. Schaltkontakt ausgeführt sein, der mit dem Aktor 4, beispielsweise dem Stößel, zusammenwirkt. Ebenso kann der Sensor 5 als Kapazitätssensor ausgeführt sein, der auf die erhöhte Kapazität durch den Aktor 4 reagiert.
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5 zeigt eine weitere Darstellung gemäß 2, wobei der Aktor 4 an der Plombierscheibe, die als transparente Plombiertür ausgeführt ist, als Magnet 6 ausgeführt ist.
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6 zeigt eine dritte Detaildarstellung gemäß 5, mit einem Magneten 6 als Aktor 4. Der Magnet 6 ist in einer Ecke der Plombierscheibe 7 angeordnet, insbesondere in der unteren, scharnierabgewandten Ecke der Plombierscheibe 3.
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7 zeigt eine vierte Detaildarstellung gemäß 6 bzw. 4, mit dem Unterschied, dass der Sensor 5 als Reedrelais 7 ausgeführt ist. Ebenso könnte der Sensor 5 als Hall-Effekt-Sensor ausgeführt sein, der auf ein Magnetfeld reagiert. Das Reedrelais 7 bzw. ein Hall-Effekt-Sensor wirkt mit dem als Magneten ausgeführten Aktor 6 zusammen.
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Ist die Plombierscheibe geöffnet, wird dieser erste Zustand der Plombierscheibe mit Hilfe des Sensors ermittelt. Ist die Plombierscheibe geschlossen, ein zweiter Zustand, bei dem keine Änderungen der Schutzparameter möglich sind bzw. abgewiesen werden. Dies kann durch weitere Signale, wie beispielsweise akustische oder optische Informationen, erfolgen, die von der elektronischen Auslöseeinheit bzw. dem Leistungsschalter abgegeben werden.
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8 zeigt ein Ablaufdiagram des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In einem Schritt 100 erfolgt der Start des erfindungsgemäßen Verfahrens. Wenn eine Schutzparameteränderung in einem Schritt 200 angestoßen wird, erfolgt in einem Schritt 300 die Abfrage des Sensor, ob ein erster Zustand der Plombierscheibe, wie beispielsweise geöffnet, vorliegt.
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Im Schritt 400 wird geprüft, ob der erste Zustand der Plombierscheibe vorliegt. Ist dies der Fall, Schritt 500, erfolgt in einem Schritt 600 die Übernahme der neuen Schutzparameter, beispielsweise in der elektronischen Auslöseeinheit ETU bzw. dem Leistungsschalter LS.
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Damit wäre für diesen Fall 500/600 das Ende des Verfahrens im Schritt 1000 erreicht.
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Liegt im Schritt 400 der erste Zustand nicht vor, Schritt 700, wird im Schritt 800 die Änderung der Schutzparameter verworfen. In Schritt 900 kann eine Meldung ausgegeben werden, beispielsweise akustisch oder optisch, dass die Schutzparameteränderung nicht erfolgreich war. Danach ist mit dem Schritt 100 das Ende des Verfahrens erreicht, welches ggfs. erneut durchgeführt wird.
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Die Erfindung soll im Folgenden nochmals mit anderen Worten erläutert werden.
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Wenn im Leistungsschalter bzw. dessen elektronischer Auslöseeinheit ETU bzw. dessen elektronischer Steuereinheit eine Änderung der Schutzparameter des Leistungsschalters angestoßen wird, was beispielsweise durch über eine Eingabe am Display 2 oder über ein angeschlossenes Testgerät erfolgen kann, wird vor Übernahme der geänderten Parameter geprüft, ob die Plombierscheibe 3 geöffnet oder geschlossen ist, also sich im ersten Zustand befindet. Dies erfolgt über einen Sensor 5, der beispielsweise von einem Aktor 4 z.B. im geschlossenen Zustand der Plombierscheibe 3 angeregt wird. D.h. ist der Sensor 5 angeregt, befindet sich die Plombierscheibe 3 im zweiten Zustand. Ist der Sensor 5 nicht angeregt, befindet sich die Plombierscheibe 3 im ersten Zustand.
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Dabei kann der Aktor 4 ein „Stößel“ an der Plombierscheibe sein, der z.B. in das Gehäuse der elektronischen Auslöseeinheit ETU eintaucht und im geschlossenen Zustand der Plombierscheibe den Sensor 5 anregt.
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Bei diesem Sensor könnte es sich beispielsweise um einen Schalter oder Drucktaster handeln, welcher betätigt wird. Alternativ um eine Lichtschranke, die unterbrochen wird.
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Eine weitere Möglichkeit wäre ein berührungsloses Verfahren, bei dem der Aktor 4, 6 beispielsweise aus einem Magneten oder einem anderen feldbeeinflussenden Element besteht, welcher in/an der Plombierscheibe befestigt ist und im geschlossenen Zustand der Plombierscheibe den z.B. unter dem Gehäuse liegenden Sensor 5, 7 - beispielsweise ein Reedrelais oder einen Kapazitätssensor - anregt.
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Wenn der Sensor 5, 7 ein Signal abgibt, dass die Plombierscheibe geschlossen ist, sich also nicht im ersten Zustand befindet, wird eine Änderung der Schutzparameter nicht zugelassen. Damit wird ein Verändern der Schutzparameter bzw. Schutzeinstellungen durch Unbefugte verhindert.
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Die Parametrierung eines Leistungsschalters wird somit in hohem Maße vor Manipulation geschützt.
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Ferner können z.B. optisch, akustisch, drahtgebunden oder/und drahtlos Meldungen abgeben werden, wenn die Plombierscheibe sich im ersten Zustand befindet, beispielsweise geöffnet wird, um damit Zugriffe zu signalisieren.
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Ferner kann bei geöffneter Plombierscheibe beispielsweise die Hintergrundbeleuchtung eines Displays des Leistungsschalters bzw. der elektronischen Auslöseeinheit eingeschaltet werden.
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Bei einer berührungslosen Einstellung der Schutzparameter an der elektronischen Auslöseeinheit bzw. dem Leistungsschalter ist das Gehäuse des Leistungsschalters weitestgehend geschlossen und vor Einflüssen von außen (ESD, Flüssigkeiten, Schmutz,...) geschützt. Probleme mit mechanischen Drehcodierschaltern können so verhindert werden und trotzdem ein Schutz vor unberechtigten Zugriffen gewährleistet sein.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch das Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
