DE3513907A1 - Schaltfehlerschutzgeraet od. dgl. - Google Patents

Schaltfehlerschutzgeraet od. dgl.

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DE3513907A1
DE3513907A1 DE19853513907 DE3513907A DE3513907A1 DE 3513907 A1 DE3513907 A1 DE 3513907A1 DE 19853513907 DE19853513907 DE 19853513907 DE 3513907 A DE3513907 A DE 3513907A DE 3513907 A1 DE3513907 A1 DE 3513907A1
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DE
Germany
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switching
protection device
stepper motor
fault protection
run
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DE19853513907
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English (en)
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Günter 4300 Essen Kroepsch
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RUHRTAL GmbH
Ruhrtal Elektrizitatsgesellschaft Hartig GmbH and Co
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RUHRTAL GmbH
Ruhrtal Elektrizitatsgesellschaft Hartig GmbH and Co
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Priority to AT85105681T priority patent/ATE60162T1/de
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/16Indicators for switching condition, e.g. "on" or "off"
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H11/00Emergency protective circuit arrangements for preventing the switching-on in case an undesired electric working condition might result
    • H02H11/008Emergency protective circuit arrangements for preventing the switching-on in case an undesired electric working condition might result preventing unsafe switching operations in substations (Schaltfehlerschutz)

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  • Control Of Stepping Motors (AREA)

Description

  • "Schaltfehlerschutzgerät od. dgl."
  • Die Erfindung betrifft ein Schaltfehlerschutzgerät od. dgl. für ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere ein Hochspannungsschaltgerät, mit einem elektromagnetischen Nachbildungsantrieb für einen Stellungsmelder zur Anzeige der Schaltstellung des Schaltgeräts und mit einer elektrischen Steuerungsschaltung zur Steuerung des Nachbildungsantriebs entsprechend der Schaltstellung des Schaltgeräts, wobei der Nachbildungsantrieb vorzugsweise in die drei Stellungen "AUS", "LAUF" und "EIN" bringbar ist und vorzugsweise die "LAUF"-Stellung gleichzeitig zur Störungsanzeige dient.
  • Schaltfehlerschutzgeräte dienen dazu, unerwünschte und ggf. gefährliche Schaltvorgänge eines elektrischen Schaltgeräts, insbesondere eines mit einer Mehrzahl anderer Schaltgeräte in einer Schaltanlage zusammengefaßten Schaltgeräts, zu verhindern bzw. die jeweilige Schaltstellung eines Schaltgeräts in einer Schaltungsnachbildung erkennbar zu machen.
  • Als Schaltfehlerschutzgerät wird im Rahmen der Erfindung also auch ein Gerät angesehen, das nicht unmittelbar einen Schutz gegen Schaltfehler erbringt, sondern lediglich mittelbar über die Anzeige der Schaltstellung des entsprechenden Schaltgeräts.
  • Bei dem bekannten Schaltfehlerschutzgerät od. dgl., von dem die Erfindung ausgeht (vgl die DE-OS 28 33 973), dient als Stellungsmelder zur Anzeige der Schaltstellung des Schaltgeräts eine linear verschiebbare Lochrasterplatte, die mit optoelektronischen Elementen zusammenwirkt. Als Nachbildungsantrieb für diesen Stellungsmelder dienen zwei einander entgegengesetzt wirkende Tauchankerspulen. Zur Steuerung dieser Tauchankerspulen weist eine entsprechende Steuerungsschaltung entsprechend der Schaltstellung des Schaltgeräts betätigbare Kontakte auf. Der durch die beiden Tauchankerspulen gebildete Nachbildungsantrieb hat eine "AUS"-Stellung mit stromdurchflossener erster Tauchankerspule und stromloser zweiter Tauchankerspule, eine "EIN"-Stellung mit stromdurchflossener zweiter Tauchankerspule und stromloser erster Tauchankerspule und eine "LAUF"-Stellung mit stromloser erster und zweiter Tauchankerspule. Durch ein einen weiteren Teil des Nachbildungsantriebs bildendes Federelement wird der Stellungsmelder in die "LAUF"-Stellung vorgespannt, so daß die "LAUF"-Stellung gleichzeitig zur Störungsanzeige dient, nämlich von selbst eingenommen wird, wenn beide Tauchankerspulen stromdurchflossen oder beide Tauchankerspulen stromlos sind. Wie die voranstehenden Ausführungen deutlich machen, sind bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Schaltfehlerschutzgerät die Tauchankerspulen jeweils zusammen mit den entsprechenden, vom Schaltgerät her betätigbaren Kontakt zueinander parallelgeschaltet, und zwar an eine übliche Versorgungsspannung von beispielsweise 60 V, 110 V, 220 V, 250 V od. dgl..
  • Beim Nachbildungsantrieb des bekannten, zuvor erläuterten Schaltfehlerschutzgeräts od. dgl. sind nur die "AUS"-Stellung und die "EIN"-Stellung elektrisch bzw. elektromagnetisch aktiv vorgegeben, die "LAUF"-Stellung hingegen ist lediglich durch ein mechanisches Federelement vorgegeben.
  • Daher ist die "LAUF"-Stellung von der Zuverlässigkeit und Störanfälligkeit des mechanischen Federelements abhängig, bricht beispielsweise das Federelement, so ist die "LAUF"-Stellung nicht mehr definiert. Das ist sehr problematisch, da dann die sichere Information über die Schaltstellung des Schaltgeräts verlorengeht. Im übrigen ist es bei dem bekannten Schaltfehlerschutzgerät od. dgl. von Nachteil, daß die gesamte Steuerungsschaltung für den Nachbildungsantrieb dieselbe Versorgungsspannung wie die Steuerungsschaltung des Schaltgeräts selbst hat. Dadurch ist dieses Schaltfehlerschutzgerät od. dgl. gegen Störspannungen relativ empfindlich und damit störanfällig.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Schaltfehlerschutzgerät od. dgl. anzugeben, das möglichst störunanfällig ist.
  • Das erfindungsgemäße Schaltfehlerschutzgerät od. dgl., bei dem die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Nachbildungsantrieb als elektrischer Schrittmotor, insbesondere Dreh-Schrittmotor, mit einem elektromagnetisch verstellbaren, vorzugsweise aus ferromagnetischem material bestehenden Anker, insbesondere Dreh anker, ausgeführt ist. Erfindungsgemäß wird der Nachbildungsantrieb als elektrischer Schrittmotor, und zwar insbesondere als Dreh-Schrittmotor ausgeführt, so daß jede der vorgesehenen Stellungen des Nachbildungsantriebs des Stellungsmelders, insbesondere die "LAUF"-Stellung, aktiv durch einen Schritt des elektrischen Schrittmotors vorgegeben ist. Die Funktion des erfindungsgemäßen Schaltfehlerschutzgeräts od. dgl. ist also nicht mehr von einem mechanischen Federelement im Nachbildungsantrieb abhängig, sondern alle Stellungen des Nachbildungsantriebs sind "aktiv" durch den elektrischen Schrittmotor vorgegeben. Der Einfachheit halber wird hier und im folgenden beispielhaft davon ausgegangen, daß der Nachbildungsantrieb die drei Stellungen "AUS", "LAUF" und "EIN" einnehmen kann. Grundsätzlich ist die Lehre der Erfindung aber auf diese drei Stellungen nicht beschränkt.
  • Wie sich aus den voranstehenden Ausführungen ergibt, ist der elektrische Schrittmotor in besonders zweckmäßiger Weise als Dreh-Schrittmotor mit einem elektromagnetisch verstellbaren Drehanker ausgeführt. Gleichwohl ist es grundsätzlich auch möglich, den Schrittmotor als Linear-Schrittmotor mit einem entsprechend linear verstellbaren Anker auszubilden.
  • Insbesondere empfiehlt sich die Ausgestaltung des Schrittmotors als Gleichstrommotor. In jedem Fall empfiehlt es sich, den Anker aus ferromagnetischem Material auszuführen. Grundsätzlich kommt natürlich auch ein Anker aus permanentmagnetischem Material oder anderen passenden Materialien in Frage.
  • Bei der Ausgestaltung des Nachbildungsantriebs als elektrischer Schrittmotor mit den Stellungen "AUS", "LAUF" und "EIN" ergibt sich beispielsweise bei einem als Dreh-Schrittmotor ausgeführten Schrittmotor bei einer Volldrehung des Drehankers die Schrittfolge "AUS", "LAUF", "EIN", "LAUF", "AUS", "LAUF", .... Befindet sich der Anker also beispielsweise in der Stellung "AUS", so muß zwingend zunächst die Stellung "LAUF" angesteuert werden, selbst wenn eigentlich sofort die Stellung "EIN" angesteuert werden sollte. Bei unmittelbarer Ansteuerung der Stellung "EIN" aus der Stellung "AUS" bliebe nämlich der Anker in Ruhe, da die auf ihn wirkenden Magnetkräfte der beiden benachbarten "EIN"-Stellungen sich kompensierten.
  • Dieses Problem ist erfindungsgemäß erkannt worden und es wird bei dem erfindungsgemäßen Schaltfehlerschutzgerät od. dgl. nach weiterer Lehre der Erfindung dadurch gelöst, daß der Anker des elektrischen Schrittmotors in der "LAUF"-Stellung des Nachbildungsantriebs eine durch eine Schrittraste od. dgl. definierte Sollstellung einnimmt, jedoch in der "AUS"-Stellung und/oder in der "EIN"-Stellung des Nachbildungsantriebs an einem der entsprechenden Schrittraste od. dgl. vorgelagerten Blockieranschlag zur Anlage kommt. Erfindungsgemäß wird also nur die "LAUF"-Stellung als Sollstellung des Schrittmotors zugelassen, wohingegen der Anker des Schrittmotors sowohl in der "AUS"-Stellung als auch in der "EIN"-Stellung die entsprechende Sollstellung des Schrittmotors nicht ganz erreicht. Dadurch ist sowohl in der "AUS"-Stellung als auch in der "EIN"-Stellung des Schrittmotors vorgegeben, in welcher Richtung sich der Anker bei einer unmittelbaren Ansteuerung der "EIN"-Stellung bzw. der "AUS"-Stellung bewegt. Damit erlaubt das erfindungsgemäße Schaltfehlerschutzgerät od. dgl. in der zuvor beschriebenen Ausgestaltung die unmittelbare Ansteuerung der "EIN"-Stellung aus der "AUS"-Stellung und umgekehrt. Eine solche Ansteuerung ist beispielsweise dann notwendig, wenn sich das elektrische Schaltgerät und mit ihm der Nachbildungsantrieb in der "AUS"-Stellung befindet, dann die Versorgungsspannung ausfällt und während des Ausfalls der Versorgungsspannung das elektrische Schaltgerät von Hand in seine "EIN"-Stellung gebracht wird. Dann nämlich muß bei Wiederkehr der Versorgungsspannung der Nachbildungsantrieb sofort in die vom elektrischen Schaltgerät vorgegebene "EIN"-Stellung folgen. Das ist hier ohne weiteres möglich, ohne daß durch komplizierte Schaltungstechnik zwischendurch künstlich eine "LAUF"-Stellung eingeschaltet werden müßte.
  • Besonders zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung werden nachfolgend im Zusammenhang mit der Erläuterung bevorzugter Pusführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 schematisch die schaltungstechnische Verbindung eines elektrischen Schaltgeräts mit einer elektrischen Steuerungsschaltung zur Steuerung eines Nachbildungsantriebs bei einem erfindungsgemäßen Schaltfehlerschutzgerät, Fig. 2 ein Schaltbild einer elektrischen Steuerungsschaltung zur Steuerung des Nachbildungsantriebs bei einem ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schaltfehlerschutzgeräts, Fig. 3 in schematischer, das Funktionsprinzip verdeutlichender Darstellung einen als Nachbildungsantrieb dienenden elektrischen Dreh-Schrittmotor für ein erfindungsgemäßes Schaltfehlerschutzgerät und Fig. 4 in Fig. 2 entsprechender Darstellung ein Schaltbild einer elektrischen Steuerungsschaltung zur Steuerung des Nachbildungsantriebs bei einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schaltfehlerschutzgeräts.
  • Zum Verständnis der Lehre der Erfindung werden zweckmäßigerweise die Fig. 1, 2 und 3 der Zeichnung gemeinsam herangezogen. Diese Figuren stellen schematisch die Schaltungsanordnung bzw. das Funktionsprinzip eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schaltfehlerschutzgerätes od. dgl. dar, das für ein elektrisches Schaltgerät 1, insbesondere ein Fbchspannungsschaltgerät, bestimmt ist. In Fig. 1 ist dieses elektrische Schaltgerät 1 durch einen Schalter symbolisiert. Zu dem Schaltfehlerschutzgerät gehört ein Stellungsmelder zur Anzeige der Schaltstellung des elektrischen Schaltgeräts 1, der in den Figuren nicht dargestellt ist. Zum Antrieb dieses Stellungsmelders dient ein elektromagnetischer Nachbildungsantrieb 2, der in Fig. 3 schematisch dargestellt ist. Zur Steuerung des Nachbildungsantriebs 2 dient eine Steuerungsschaltung 3, deren wesentliche Bestandteile in einem ersten Ausführungsbeispiel in Fig. 2 (und in einem zweiten Ausführungsbeispiel in Fig. 4) dargestellt sind. Mittels der Steuerungsschaltung 3 wird der Nachbildungsantrieb 2 entsprechend der Schaltstellung des Schaltgeräts 1 gesteuert, und zwar vorzugsweise und insoweit in der Zeichnung dargestellt in die drei Stellungen "AUS", "LAUF" und "EIN" gebracht. Dabei dient die "LAUF"-Stellung vorzugsweise gleichzeitig zur Störungsanzeige, was später noch genauer erläutert werden wird.
  • Fig. 1 zeigt schematisch die schaltungstechnische Verbindung des elektrischen Schaltgeräts 1 mit der elektrischen Steuerungsschaltung 3 für den Nachbildungsantrieb 2. Im einzelnen wird Fig. 1 später noch genauer erläutert. Entsprechendes gilt für die in Fig. 2 im ersten Ausführungsbeispiel dargestellte Steuerungsschaltung 3.
  • Zunächst soll anhand von Fig. 3, die das Funktionsprinzip sehr deutlich erkennen läßt, die grundsätzliche Lehre der Erfindung erläutert werden.
  • Danach ist nämlich der Nachbildungsantrieb als elektrischer Schrittmotor 2, im hier dargestellten Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Lehre der Erfindung als Dreh-Schrittmotor, mit einem elektromagnetisch verstellbaren, vorzugsweise aus ferromagnetischem Material bestehenden Anker 4, hier einem Drehanker, ausgeführt. Der elektrische Schrittmotor 2 wird im dargestellten Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Lehre der Erfindung mit Gleichstrom gespeist. Wesentlich ist, daß durch die Ausgestaltung des Nachbildungsantriebs als elektrischer Schrittmotor 2 nicht nur, wie bislang bekannt, die "AUS"-Stellung und die "EIN"-Stellung des Nachbildungsantriebs aktiv vorgegeben ist, sondern auch die dazwischen liegende "LAUF"-Stellung. Fig. 3 zeigt den Anker 4 in der "LAUF"-Stellung.
  • Fig. 3 zeigt, daß im dargestellten Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Lehre der Erfindung der Anker 4 des elektrischen Schrittmotors 2 in der "LAUF"-Stellung des Nachbildungsantriebs eine durch eine Schrittraste 5 od. dgl definierte Sollstellung einnimmt. Die Schrittraste 5 ist hier durch Pfeile angedeutet. Wie sie im einzelnen ausgestaltet ist, ob beispielsweise rein mechanisch, mechanisch und magnetisch oder nur magnetisch vermag ein Durchschnittsfachmann auszuwählen.
  • Fig. 3 läßt nun erkennen, daß der Anker 4 in der "AUS"-Stellung und hier auch in der "EIN"-Stellung des Nachbildungsantriebs an einem der entsprechenden Schrittraste od. dgl. vorgelagerten Blockieranschlag 6 (AUS) bzw. 7 (EIN) zur Anlage kommt. Die Zeichnung macht deutlich, daß im hier dargestellten Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Lehre der Erfindung der jeweilige Blockieranschlag 6, 7 bei 50 % bis 80 %, vorzugsweise bei etwa 65 % der Schrittweite des Schrittmotors 2, im hier dargestellten Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Lehre des Schrittwinkels des Dreh-Schrittmotors, angeordnet ist. Nicht zu erkennen ist dabei, daß nach bevorzugter Lehre der Erfindung der Anker 4 am jeweiligen Blockieranschlag 6, 7 durch eine Halteraste od. dgl. lösbar gehalten ist. Dadurch werden definierte Zustände erzielt, die unerwünschte Fehlfunktionen aufgrund von Stromschwankungen oder auch von Stromausfällen verhindern.
  • Fig. 3 läßt in Verbindung mit den weiter oben gegebenen generellen Hinweisen erkennen, daß es für die bevorzugte Lehre der Erfindung wesentlich ist, daß der Anker 4 bezüglich der Sollstellungen des elektrischen Schrittmotors 2 für die "AUS"-Stellung und/oder die "EIN"-Stellung des Nachbildungsantriebs immer etwas in Richtung der dazwischenliegenden "LAUF"-Stellung angeordnet ist. Dadurch kann ein direktes Umschalten aus der durch den Blockieranschlag 6 definierten "AUS"-Stellung in die durch den Blockieranschlag 7 definierte "EIN"-Stellung und umgekehrt ohne "Zwischenhalt" in der "LAUF"-Stellung erfolgen. Die zuvor angegebenen Prozentwerte haben sich in durchgeführten Versuchen als besonders zweckmäßig herausgestellt.
  • übliche Dreh-Schrittmotoren haben Drehwinkel von 50, 100, 150 od. dgl..
  • Derartige Schrittmotoren sind im Rahmen der Lehre der Erfindung ohne weiteres verwendbar. Fig. 3 zeigt demgegenüber einen speziell aef die Lehre der vcrliegenden Erfindung ausgerichteten Schrittmotor 2, bei dem der Schrittwinkel 900 beträgt. An dieser Darstellung läßt sich das grundsätzliche Funktionsprinzip der Erfindung besonders leicht verdeutlichen.
  • Fig. 3 läßt erkennen, daß im dargestellten Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Lehre der Erfindung der als Dreh-Schrittmotor ausgeführte Schrittmotor 2 zwei vorzugsweise im 900-Winkel zueinander angeordnete, U-förmige Magnetkerne 8, 9 mit je mindestens einer Steuerwicklung 10, 11; 12, 13 aufweist. Der als Drehanker ausgeführte Anker 4 ist zwischen den Polflächen der U-förmigen Magnetkerne 8, 9 drehbar gelagert.
  • Weist jeder Magnetkern 8, 9 genau eine Steuerwicklung auf, so ist das Magnetfeld des jeweiligen Magnetkerns 8, 9 nur dadurch umpolbar, daß die Stromflußrichtung durch die Steuerwicklung umgekehrt wird. Dies ist schaltungstechnisch mitunter etwas schwierig zu verwirklichen. Deshalb.
  • zeigt Fig. 3 eine weiter bevorzugte Lehre der Erfindung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß jeder Magnetkern 8, 9 genau zwei Steuerwicklungen 10, 11 bzw. 12, 13 aufweist und daß mittels der Steuerungsschaltung 3 das Magnetfeld des jeweiligen Magnetkerns 8, 9 durch Umschaltung von einer Steuerwicklung 10 bzw. 12 auf die andere Steuerwicklung 11 bzw. 13 und umgekehrt umpolbar ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Steuerwicklungen 10, 11 bzw. 12, 13 auf einen Magnetkern 8 bzw. 9 jeweils gleichsinnig gewickelt. Deshalb müssen sie in der Steuerungsschaltung 3 so angeschlossen sein, daß sie in unterschiedlichen Richtungen von Strom durchflossen werden. Selbstverständlich wäre es auch möglich, die Steuerwicklungen eines Magnetkerns gegensinnig zu wickeln, dann müßte das bei der Beschaltung entsprechend berücksichtigt werden.
  • Fig. 2 läßt die zuvor erläuterten Zusammenhänge, insbesondere hinsichtlich des Anschlusses der Steuerwicklungen 10, 11, 12, 13 im Rahmen der Steuerungsschaltung 3 dieses Ausführungsbeispiels deutlich erkennen. Entsprechendes gilt für das weitere Ausführungsbeispiel der Steuerungsschaltung 3, das in Fig. 4 dargestellt ist.
  • Setzt man nach bevorzugter Lehre der Erfindung voraus, daß die Steuerwicklungen 10, 11, 12, 13 alle einen im wesentlichen gleichen ohmschen Widerstand aufweisen, so läßt sich die Steuerungsschaltung 3 des erfindungsgemäßen Schaltfehlerschutzgerätes ohne weiteres so ausgestalten, daß zum Betrieb des Schrittmotors 2 mit einer ersten Versorgungsspannung die Steuerwicklungen 10, 11, 12, 13 jeweils für sich unmittelbar an die Versorgungsspannung schaltbar sind und daß zum Betrieb des Schrittmotors 2 mit einer zweiten, etwa doppelt so großen Versorgungsspannung jeweils die Reihenschaltung einer Steuerwicklung 10 bzw. 11 des ersten Magnetkerns 8 und einer Steuerwicklung 12 bzw. 13 des zweiten Magnetkerns 9 an die Versorgungsspannung schaltbar ist. Die Versorgungsspannung der Steuerungsschaltung 3 im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist also etwa doppelt so groß wie die Versorgungsspannung der Steuerungsschaltung 3 im Ausführungsbeispiel in Fig. 2. Beispielsweise beträgt die Versorgungsspannung in Fig. 2 etwa 24 V Gleichspannung, in Fig. 4 etwa 48 V Gleichspannung.
  • Weiter oben ist darauf hingewiesen worden, daß Fig. 1 der Zeichnung später noch genauer erläutert werden soll. Hierzu ist nun zu bemerken, daß nach bevorzugter Lehre der Erfindung, die in Fig. 1 dargestellt worden ist, die Steuerungsschaltung 3 zur Steuerung des als elektrischer Schrittmotor 2 ausgeführten Nachbildungsantriebs zwei Relais od. dgl.
  • aufweist, daß die Erregerwicklungen 14, 15 der Relais od. dgl. jeweils zusammen mit entsprechenden, vom Schaltgerät 1 her betätigbaren Kontakten 16, 17 zueinander parallelgeschaltet sind und daß in der "AUS"-Stellung und in der "EIN"-Stellung des Nachbildungsantriebs jeweils nur die Erregerwicklung 14 bzw. 15 eines Relais od. dgl. stromdurchflossen ist. Fig. 1 läßt dabei deutlich erkennen, daß vom elektrischen Schaltgerät 1 neben den Kontakten 16, 17 noch ein Anzeigeelement 18 zur unmittelbaren Anzeige der jeweiligen Schaltstellung am Schaltgerät 1 selbst betätigbar ist. Anstelle von Relais oder Schützen kommen auch elektronische oder optoelektronische Schalter moderner Bauart in Frage. In der in Fig. 1 dargestellten "AUS"-Stellung ist die Erregerwicklung 15 des zweiten Relais stromdurchflossen, die Erregerwicklung 14 des ersten Relais ist stromlos. In der "LAUF"-Stellung sind beide Erregerwicklungen 14, 15 stromlos, während in der "EIN"-Stellung die Erregerwicklung 14 des ersten Relais stromdurchflossen ist, die Erregerwicklung 15 des zweiten Relais jedoch stromlos bleibt.
  • Fig. 1 läßt erkennen, daß die Erregerwicklungen 14, 15 der Relais od.
  • dgl. an eine eigene Versorgungsgleichspannung angeschlossen sind, die nicht mit der Versorgungsgleichspannung der in Fig. 2 und Fig. 4 dargestellten Steuerungsschaltung 3 identisch sein muß. Diese Konstruktion entspricht einer bevorzugten Lehre der Erfindung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Erregerwicklungen 14, 15 der Relais od. dgl. schaltungstechnisch in einem ersten elektrischen Funktionsbereich mit einer Versorgungsspannung von beispielsweise 60 V, 110 V, 220 V, 250 V od.
  • dgl. und die Kontakte 14.1, 14.2, 14.3, 15.1, 15.2, 15.3 der Relais od.
  • dgl. mit den darüber angesteuerten Steuerwicklungen 10, 11, 12, 13 des Schrittmotors 2 in einem galvanisch vom ersten elektrischen Funktionsbereich getrennten zweiten elektrischen Funktionsbereich mit einer anderen Versorgungsspannung von beispielsweise 12 V, 24 V, 48 V od. dgl. angeordnet sind. Die Kontakte 14.1, 14.2 und 14.3 in Fig. 2 werden von der Erregerwicklung 14 des ersten Relais betätigt und sind in Fig. 2, der üblichen Konvention entsprechend, in der Lage dargestellt, in der sie sich bei stromloser Erregerwicklung 14 befinden. Entsprechendes gilt für die Kontakte 15.1, 15.2 und 15.3, die von der Erregerwicklung 15 des zweiten Relais betätigt werden. Fig. 2 zeigt also praktisch die "LAUF"-Stellung der Steuerungsschaltung 3 bzw. eine in gleicher Weise identifizierte Störungsstellung. Dabei sind die Steuerwicklungen 10 und 13 stromdurchflossen, was zu der in Fig. 3 dargestellten "LAUF"-Stellung des als Schrittmotor 2 ausgeführten Nachbildungsantriebs führt.
  • Die nachfolgend wiedergegebene Tabelle gibt die Zustände der Erregerwicklungen 14, 15 (A = abgefallen, E = erregt) und der Steuerwicklungen 10, 11, 12, 13 (die Pfeilrichtung gibt die Richtung des Stromflusses in Fig. 3 an) für das Ausführungsbeispiel aus Fig. 2 an:
    14 15 1 1O 11 12 ! 13
    AUS
    LAUF A A
    EIN E A s 4
    GESTÖRT A
    GESTÖRT E E J!~
    v
    ~ ~.~~~ .. ~~ - J~~. ~
    Für das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel in Verbindung mit dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Schrittmotors 2 wird nachfolgend eine entsprechende Tabelle wiedergegeben:
    14 ~~~~5~~~15 110 11 12
    o - w -.--
    AUS I A E ; P F i |
    ~~~ --
    LAUF A A
    F ~ . . ~ . . .~ w . ~ ~
    ; E A+------
    GESTÖRT A A ~~~
    t~~ . .. ~ ., ~ .~ ~ ~ ~ . . . . .
    GESTÖRT
    ...~~~ . .
  • Durch die galvanische Trennung der elektrischen Funktionsbereiche wird eine weiter verbesserte Störfestigkeit des erfindungsgemäßen Schaltfehlerschutzgeräts erreicht.
  • Betrachtet man die Fig. 2 und 4 und die zugehörigen, zuvor wiedergegebenen Tabellen, so erkennt man, daß in den dargestellten Ausführungsbeispielen und nach bevorzugter Lehre der Erfindung sowohl in der "LAUF"-Stellung des Nachbildungsantriebs als auch bei Stromlosigkeit beider Erregerwicklungen 14, 15 der Relais od. dgl. als auch bei Stromführung beider Erregerwicklungen 14, 15 der Relais od. dgl. stets dieselben Steuerwicklungen 10, 13 bzw. 11, 13 des Schrittmotors 2 stromdurchflossen sind.

Claims (12)

  1. Patentansprüche: 1. Schaltfehlerschutzgerät od. dgl. für ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere ein Hochspannungsschaltgerät, mit einem elektromagnetischen Nachbildungsantrieb für einen Stellungsmelder zur Anzeige der Schaltstellung des Schaltgeräts und mit einer elektrischen Steuerungsschaltunc zur Steuerung des Nachbildungsantriebs entsprechend der Schaltstellung des Schaltgeräts, wobei der Nachbildungsantrieb vorzugsweise in die drei Stellungen "AUS", "LAUF" und "EIN" bringbar ist und vorzugsweise die "LAUF"-Stellung gleichzeitig zur Störungsanzeige dient, d a -durch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Nachbildungsantrieb als elektrischer Schrittmotor (2), insbesondere Dreh-Schrittmotor, mit einem elektromagnetisch verstellbaren, vorzugsweise aus ferromagnetischem Material bestehenden Anker (4), insbesondere Drehanker, ausgeführt ist.
  2. 2. Schaltfehlerschutzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (4) des elektrischen Schrittmotors (2) in der "LAUF"-Stellung des Nachbildungsantriebs eine durch eine Schrittraste (5) od. dgl. definierte Sollstellung einnimmt, jedoch in der "AUS"-Stellung und/oder in der "EIN"-Stellung des Nachbildungsantriebs an einem der entsprechenden Schrittraste od. dgl. vorgelagerten Blockieranschlag (6 bzw. 7) zur Anlage kommt.
  3. 3. Schaltfehlerschutzgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Blockieranschlag (6, 7) bei 50 % bis 80 %, vorzugsweise bei etwa 65 % der Schrittweite des Schrittmotors (2), insbesondere des Schrittwinkels des Dreh-Schrittmotors, angeordnet ist.
  4. 4. Schaltfehlerschutzgerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (4) am Blockieranschlag (6 bzw. 7) durch eine Halteraste od. dgl. lösbar gehalten ist.
  5. 5. Schaltfehlerschutzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrittwinkel des als Dreh-Schrittmotor ausgeführten Schrittmotors (2) 900 beträgt.
  6. 6. Schaltfehlerschutzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der als Dreh-Schrittmotor ausgeführte Schrittmotor (2) minbestens zwei, vorzugsweise im 90°-Winkel zueinander angeordnete und U-förrnig ausgebildete Magnetkerne (d, 9) mit je mindestens einer Steuerwicklung (10, 11; 12, 13) aufweist und der als Drehanker ausgeführte Anker (4) zwischen den Polflächen der Magnetkerne (8, 9) drehbar gelagert ist.
  7. 7. Schaltfehlerschutzgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Magnetkern (8, 9) zwei Steuerwicklungen (10, 11 bzw. 12, 13) aufweist und mittels der Steuerungsschaltung (3) das Magnetfeld des jeweiligen Magnetkerns (8, 9) durch Umschaltung von einer Steuerwicklung (10 bzw. 12) auf die andere Steuerwicklung (11 bzw. 13) und umgekehrt umpolbar ist.
  8. 8. Schaltfehlerschutzgerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwicklungen (10, 11, 12, 13) alle einen im wesentlichen gleichen ohmschen Widerstand aufweisen.
  9. 9. Schaltfehlerschutzgerät nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Betrieb des Schrittmotors (2) mit einer ersten Versorgungsspannung die Steuerwicklungen (10, 11, 12, 13) jeweils für sich unmittelbar an die Versorgungsspannung schaltbar sind und daß zum Betrieb des Schrittmotors (2) mit einer zweiten, etwa doppelt so großen Versorgungsspannung jeweils die Reihenschaltung einer Steuerwicklung (10 bzw. 11) des ersten Magnetkerns (8) und einer Steuerwicklung (12 bzw. 13) des zweiten Magnetkerns (9) an die Versorgungsspannung schaltbar ist.
  10. 10. Schaltfehlerschutzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungsschaltung (3) zur Steuerung des als elektrischer Schrittmotor (2) ausgeführten Nachbildungsantriebs zwei Relais od. dgl. aufweist, daß die Erregerwicklungen (14, 15) der Relais od. dgl.
    jeweils zusammen mit entsprechenden, vom Schaltgerät (1) her betätigbaren Kontakten (16, 17) zueinander parallelgeschaltet sind und daß in der "AUS"-Stellung und in der "EIN"-Stellung des Nachbildungsantriebs jeweils nur die Erregerwicklung (14 bzw. 15) eines Relais od. dgl. stromdurchflossen ist.
  11. 11. Schaltfehlerschutzgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklungen (14, 15) der Relais od. dgl. schaltungstechnisch in einem ersten elektrischen Funktionsbereich mit einer Versorgungsspannung von beispielsweise 60 V, 110 V, 220 V, 250 V od. dgl. und die Kontakte (14.1, 14.2, 14.3, 15.1, 15.2, 15.3) der Relais od. dgl.
    mit den darüber angesteuerten Steuerwicklungen (10, 11, 12, 13) des Schrittmotors (2) in einem galvanisch vom ersten elektrischen Funktionsbereich getrennten zweiten elektrischen Funktionsbereich mit einer anderen Versorgungsspannung von beispielsweise 12 V, 24 V, 48 V od. dgl. angeordnet sind.
  12. 12. Schaltfehlerschutzgerät nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl in der "LAUF-Stellung des Nachbildungsantriebs als auch bei Stromlosigkeit beider Erregerwicklungen (14, 15) der Relais od.
    dgl. als auch bei Stromführung beider Erregerwicklungen (14, 15) der Relais od. dgl. stets dieselben Steuerwicklungen (10, 13 bzw. 11, 13) des Schrittmotors (2) stromdurchflossen sind.
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