DE4445060C1 - Leistungsschalter mit einem elektronischen Auslöser und mit einer Umgehungsschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter mit einem elektronischen Auslöser zur Verarbeitung einstellbarer Parameter, insbesondere Auslösestrom und Verzögerungszeit, sowie mit einer Umgehungsschaltung zur Herbeiführung einer zwangsläufigen Auslösung des Leistungsschalters bei einer ohne Auslösung erfolgenden Überschreitung des eingestellten Auslösestromes.

Ein elektronischer Auslöser dieser Art ist durch die DE-C 31 14 547 bekannt geworden. Hierbei wird eine anomale Erwärmung innerhalb eines Gehäuses des Leistungsschalters erfaßt. Anlaß einer solchen unzulässigen Erwärmung kann ein Versagen des elektronischen Auslösers aufgrund massiver physikalischer Einflüsse sein. Hierzu zählen insbesondere magnetische Gleich- und Wechselfelder, elektrische Felder, hohe Temperaturen und Erschütterungen.

Die Erfassung einer hohen Temperatur kann jedoch unzureichend zum Schutz eines Leistungsschalters beim Versagen des elektronischen Auslösers sein. Dieses Problem wird bei einem weiteren bekannten elektronischen Auslöser nach der EP 0 279 689 A2 dadurch teilweise behoben, daß eine elektronische Umgehungsschaltung vorgesehen ist, deren Ansprechwert durch eine passend ausgewählte ZENER-Diode bestimmt wird. Jedoch vermag auch eine solche Einrichtung nicht die Tatsache zu berücksichtigen, daß die Zerstörung eines Leistungsschalters von der Höhe des durch ihn fließenden Stromes und von der Einwirkzeit dieses Stromes abhängt und daher jeder Leistungsschalter eine Zerstörungskennlinie aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Schutz eines Leistungsschalters gegen Zerstörung bei einem Versagen des elektronischen Auslösers zu verbessern.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Umgehungsschaltung Schaltungsmittel zur Bildung einer zeit- und stromabhängigen Ansprechkennlinie aufweist. Durch eine Auslösung nach einer solchen Kennlinie wird eine Über­ schneidung mit der Zerstörungskennlinie des Leistungs­ schalters entweder vollständig vermieden oder auf kleine Bereiche des Stromes und der Einwirkzeit beschränkt.

Ein noch weitergehender Schutz des Leistungsschalters ist dadurch zu erreichen, daß die Kennlinie der Umgehungs­ schaltung in Abhängigkeit von für die normale Auslösung eingestellten Parametern durch eine Steuereinheit des elektronischen Auslösers selbsttätig veränderbar ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Diagrammen und einem Blockschaltbild näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt in einem Koordinatensystem, in welchem eine Verzögerungszeit über dem relativen Wert des Stromes auf­ getragen ist, eine Auslösekennlinie sowie die Zerstörungs­ kennlinie eines Leistungsschalters und die Ansprechkennlinie einer Umgehungsschaltung.

Die Fig. 2 zeigt in einer der Fig. 1 entsprechenden Dar­ stellung zusätzlich zu der Auslösekennlinie eine Ansprech­ kennlinie einer Umgehungsschaltung mit stromabhängiger Charakteristik.

In der Fig. 3 ist eine selbsttätige Anpassung der Ansprech­ kennlinie einer Umgehungsschaltung an Veränderungen der Auslösekennlinie veranschaulicht.

Die Fig. 4 zeigt schematisch in einem Blockschaltbild einen Leistungsschalter mit einem elektronischen Auslöser und mit einer Umgehungsschaltung.

In dem Diagramm gemäß der Fig. 1 ist die Auslösezeit eines elektronischen Überstromauslösers über dem relativen Strom I/I_n aufgetragen. Eine Auslösekennlinie 1 ist durch einen Kurvenzug mit den Abschnitten 2, 3 und 4 dargestellt. Hierbei erfolgt die stromabhängig langzeitverzögerte Auslösung gemäß dem Abschnitt 2, die stromunabhängige kurzzeitverzögerte Auslösung gemäß dem Abschnitt 3 und die unverzögerte Auslösung gemäß dem Abschnitt 4. Ein weiterer Kurvenzug veranschaulicht die die Zerstörungskennlinie 5 des Leistungsschalters. Ferner ist das Verhalten einer bisher üblichen Umgehungsschaltung, die einen festgelegten Ansprech­ wert besitzt, mittels des Kurvenzuges 6 dargestellt. Wie man erkennt, überschneiden sich die Zerstörungskennlinie 5 und der Kurvenzug 6 in der Weise, daß die schraffiert gezeigten Bereiche existieren, in denen der Leistungsschalter durch die Umgehungsschaltung nicht ausreichend geschützt ist.

Anhand der Fig. 2 wird nun erläutert, wie der Schutz eines Leistungsschalters gegen Zerstörung bei Versagen seines elektronischen Auslösers durch eine Umgehungsschaltung verhindert werden kann, die eine zeit- und stromabhängige Kennlinie aufweist. In der Fig. 2 entsprechen die Auslöse­ kennlinie 1 und die Zerstörungskennlinie 5 der Fig. 1. Die Umgehungsschaltung besitzt eine Ansprechkennlinie 7, die etwa parallel zu der Zerstörungskennlinie 5 innerhalb derselben verläuft und daher im gesamten Verlauf einen Sicherheits­ abstand zu der Zerstörungskennlinie 5 aufweist. Daher gibt es keine Überschneidung zwischen diesen beiden Kennlinien und demzufolge auch keinen ungeschützten Bereich.

Bei den Darstellungen gemäß den Fig. 1 und 2 wird davon ausgegangen, daß eine Auslösekennlinie 1 mit festgelegten Parametern vorliegt. Jedoch sind diese Parameter durch den Benutzer veränderbar, so daß die Form und Lage der Auslöse­ kennlinie 1 in dem Diagramm bei gleicher Skalierung des Koordinatensystems verändert werden kann. Offensichtlich ist hierdurch eine Annäherung oder Entfernung von der Zer­ störungskennlinie 5 möglich. In der Fig. 3 ist hierzu durch einen Pfeil veranschaulicht, daß die Auslösekennlinie 1 in Richtung auf geringere Werte des relativen Stromes verschoben ist. Durch eine geeignete Ausbildung der Umgehungsschaltung ist dafür gesorgt, daß die Ansprechkennlinie 7 der Umgehungs­ schaltung der Verschiebung der Auslösekennlinie 1 folgt und somit ein größerer Abstand zu der Zerstörungskennlinie 5 erreicht wird. Hierdurch wird nicht nur der Schutz des Leistungsschalters, sondern auch der Verbraucher oder Anlagen verbesser, in deren Stromkreis sich der Leistungsschalter befindet.

Ein Blockschaltbild eines Leistungsschalters mit elektro­ nischem Auslöser und einer Umgehungsschaltung ist in der Fig. 4 gezeigt. Der Leistungsschalter ist als Ganzes mit 10 bezeichnet. Seine Schaltkontakte 11 werden durch eine mechanische Antriebsvorrichtung 12 in bekannter Weise zum Ein- und Ausschalten betätigt. Stromwandler 13 oder andere geeignete Sensoren stellen ein dem jeweils fließenden Strom proportionales Signal bereit, das sowohl einem elektronischen Auslöser 14 als auch einer Umgehungsschaltung 15 zugeführt wird. Dabei betätigt der elektronische Auslöser 14 die mechanische Antriebsvorrichtung 12 nach Maßgabe der Auslösekennlinie 1 in den Fig. 1, 2 und 3, während die Umgehungsschaltung 15 auf die Antriebsvorrichtung 12 gemäß der Ansprechkennlinie 7 einwirkt.

In der Fig. 4 sind als Bestandteile des elektronischen Auslösers 14 eine Prozessoreinheit 16 und eine Steuereinheit 17 gezeigt. Zu der Steuereinheit gehören insbesondere die vom Benutzer einzustellenden Schalter, Kodierelemente, Potentiometer oder ähnliche Elemente. Durch eine gestrichelte Verbindung zwischen der Steuereinheit 17 des elektronischen Auslösers 14 und der Umgehungsschaltung 15 ist dargestellt, daß die Ansprechkennlinie 7 der Umgehungsschaltung 15 durch von dem Benutzer eingestellte Parameter veränderbar ist. Auf diese Weise kommt die in der Fig. 3 angedeutete Verschiebung der Ansprechkennlinie 7 im gleichen Sinn wie die Verschiebung der Auslösekennlinie 1 zustande.

Claims (2)

1. Leistungsschalter (10) mit einem elektronischen Auslöser (14) zur Verarbeitung einstellbarer Parameter, insbesondere Auslösestrom und Verzögerungszeit, sowie mit einer Umgehungsschaltung (15) zur Herbeiführung einer zwangs­ läufigen Auslösung des Leistungsschalters (10) bei einer ohne Auslösung erfolgenden Überschreitung des eingestellten Auslösestromes, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgehungsschaltung (15) Schaltungsmittel zur Bildung einer zeit- und stromabhängigen Ansprechkennlinie (7) aufweist.

2. Elektronischer Auslöser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprechkennlinie (7) der Umgehungsschaltung (15) in Abhängigkeit von für die normale Auslösung eingestellten Parametern durch eine Steuereinheit (17) des elektronischen Auslösers (14) selbsttätig veränderbar ist.