DE60035185T2 - System zum automatischen Schliessen eines Schalters - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System für das automatische Schließen eines elektrischen Schalters.
• Bei elektrischen Systemen werden Schalter, die sich ansprechend auf eine Überlast oder andere potentiell gefährliche, unnormale Bedingungen öffnen können, oft verwendet. Ein typisches Beispiel für einen Schalter dieses Typs ist ein Differenzschalter, der sich ansprechend auf einen Leckstrom, der größer als eine vorbestimmte Sicherheitsgrenze ist, öffnet. Die Verwendung eines Differenzschalters gewährleistet einen effektiven Schutz gegen die Risiken von Verletzung durch Stromschlag und Feuer.
• Um Menschen während des direkten Kontakts zu schützen, ist es notwendig, Differenzschalter mit hoher Empfindlichkeit zu verwenden, das heißt solche, die eine Interventionsschwelle von nicht mehr als 30 mA besitzen. Leider wirken diese Vorrichtungen aufgrund ihrer Empfindlichkeit auch, wenn es zu Übergangsströmen zur Masse kommt, die auftreten können, wenn das elektrische System Spannungsstößen unterliegt, die im Netz in Flussrichtung vor dem Schalter erzeugt werden, z. B. infolge des Betriebs von Schaltern in der Mittlere-Spannung-Leitung oder infolge von direkten oder indirekten Blitzeinschlägen in die Versorgungsleitungen. In diesen Fällen ist die Versorgung daher von den Lasten des Systems genommen, ohne dass tatsächlich Risikobedingungen für Mensch oder Eigentum vorliegen. Dies führt zu mehr oder weniger schwerwiegenden Problemen, wie z. B. im industriellen Bereich zu unnötigen Produktionsstillständen und im häuslichen Bereich zu Problemen mit der Konservierung von Lebensmitteln aufgrund von Ausfällen von Kühlschränken und Tiefkühltruhen. Normalerweise muss zum Neustarten des Systems der Differenzschalter manuell geschlos sen werden. Wenn das System unbeaufsichtigt ist, wie dies z. B. bei einer Wohnung der Fall ist, die während eines Urlaubs zeitweise unbewohnt ist, sind die oben erwähnten Probleme unvermeidbar.
• Um diesen Problemen vorzubeugen, ist die Verwendung von verzögerten Differenzschaltern verbreitet, wobei es sich um Schalter handelt, die für einen verzögerten Betrieb sorgen, was dieselben unempfindlich gegenüber Übergangsstrom zur Masse macht. Die Verzögerung ist so eingestellt, dass sie den Grenzen, die durch die Sicherheitsstandards auferlegt werden, entspricht, das heißt, so dass dieselbe im Falle von Verletzungen durch Stromschlag zu keinen irreversiblen Schäden an Menschen führt. Nichtsdestotrotz ist die Belastung, der der menschliche Körper bei diesem Typ von Vorrichtung ausgesetzt ist, nach wie vor größer als die Belastung, die bei einer Vorrichtung vorliegt, die sofort arbeitet, wodurch diese Lösung daher bei vielen Anwendungen nicht geeignet ist.
• Eine andere bekannte Lösung stellt die kombinierte Verwendung von Differenzschaltern mit geringer Empfindlichkeit für einige Lasten, z. B. für Tiefkühltruhen, und Schalter mit hoher Empfindlichkeit für andere Lasten bereit. Dies führt jedoch zu einer Komplexität des Systems, die nicht immer annehmbar ist.
• Gemäß einer anderen Lösung werden automatische Wiederschließungssysteme verwendet. Ein System dieses Typs, wie es aus dem Dokument FR2696054 bekannt ist, umfasst einen Detektor zum Erfassen des offenen Zustands des Schalters, eine elektromechanische Vorrichtung zum Schließen des Schalters und eine elektronische Steuervorrichtung zum Erzeugen eines Aktivierungssignals für die elektromechanische Schließvorrichtung, ansprechend auf ein Schalter-Offen-Signal, das von dem Detektor kommt. Die Anzahl der automatischen Wiederschließungen kann normalerweise programmiert werden. Wenn die Ursache für den Betrieb des Schalters nach dem letzten Schließversuch anhält, wird das Schließsystem deaktiviert.
• Diese zuletzt genannte Lösung verhindert die permanente Deaktivierung eines Systems nur aufgrund eines Übergangsstroms. In der Praxis jedoch weist dieses System auch einen Schwachpunkt auf, nämlich den, das die komplette Sicherheit vor direkten Kontakten verloren geht, wenn das System nicht deaktiviert wird, sobald es nicht länger benötigt wird, z. B. bei der Heimkehr nach einem Urlaub. Dies kann leicht passieren aufgrund der Tatsache, dass der Aktivierungszustand des Systems normalerweise nur durch ein Anzeigelicht angezeigt wird, das nur schlecht erkennbar sein kann und daher leicht übersehen werden kann. Wenn eine Person unter diesen Umständen versehentlich mit stromführenden Drähten in Kontakt kommt, besteht für diese Person das Risiko, mehreren aufeinander folgenden Stößen ausgesetzt zu werden, da der Differenzschalter nach jedem Öffnen automatisch wieder geschlossen wird.
• Die Aufgabe der Erfindung ist es, diesem Risiko vorzubeugen, indem sie ein System zum automatischen Schließen des Schalters vorschlägt, wodurch eine maximale Sicherheit in jeder Situation sichergestellt wird.
• Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass das automatische Schließsystem als Vorrichtung zum Anzeigen des Aktivierungszustands des Systems ein Anti-Aufschalt-System verwendet.
• Die Erfindung wird besser verstanden werden durch die folgende detaillierte Beschreibung eines nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels derselben, das mit Bezug auf die angehängte Zeichnung angegeben ist, in der die einzige Figur ein Blockdiagramm gemäß der Erfindung ist.
• Der Block 10 stellt einen Differenzschalter dar, der möglicherweise einem thermomagnetischen Schalter zugeordnet ist, wobei derselbe an dem Eingang eines elektrischen Systems angeordnet ist, das verschiedene Lasten, die durch einen einzigen Block 11 dargestellt sind, aufweist und wobei derselbe an eine elektrische Versorgungsleitung L angeschlossen werden soll.
• Dem Schalter 10 sind zugeordnet eine elektromechanische Betätigungsvorrichtung 12, z. B. eine Motorschließvorrichtung, und ein leistungsarmer Schalter 13, d. h. ein sogenannter Hilfskontakt, der geöffnet oder geschlossen wird, wenn der Schalter 10 jeweils geöffnet oder geschlossen wird. Der Hilfskontakt 13 bildet einen Detektor für den Zustand des Schalters 10 und ist mit einem Steuermodul 14, vorzugsweise einer elektronischen Mikrosteuerungsvorrichtung, verbunden, um im Fall der Betätigung des Differenzschalters ein „Öffnungs"-Signal an das- bzw. dieselbe zu liefern. Ein Ausgang des Steuermoduls 14 ist mit der Betriebsvorrichtung 12 verbunden.
• Das Steuermodul 14 ist mit einem Datenübermittlungsbus 15 eines Anti-Aufschalt-Systems verbunden. Verschiedene Vorrichtungen des Anti-Aufschalt-Systems, einschließlich einer zentralen Steuereinheit 16 des Systems, eines Alarms 17 und einer Einführungsvorrichtung 18, d. h. einer Vorrichtung zum Aktivieren des Systems, sind mit dem Bus 15 verbunden. Wie bekannt ist, weist ein Bus dieses Typs eine doppeladrige Leitung auf, zu der die unterschiedlichen Vorrichtungen parallel geschaltet sind, wobei jede Vorrichtung eine zugeordnete Konfigurierungsvorrichtung aufweist, die die Adresse und Funktion derselben identifiziert.
• Wenn sich der Differenzschalter 10 öffnet, schließt sich der Hilfskontakt 13, wodurch er ein Schließanforderungssignal an das Steuermodul 14 liefert. Ansprechend auf dieses Signal sendet das Steuermodul 14 ein Schließsignal an die Motorbetätigungsvorrichtung 12. Dieses hat zur Folge, dass der Differenzschalter 10 zurückgesetzt wird und seine Kontakte geschlossen werden. Wenn das Öffnen des Differenz schalters durch einen Übergangsstrom bewirkt wurde, bleibt der Schalter 10 geschlossen; wenn die Betätigung jedoch durch einen permanenten Fehler bewirkt wurde, versetzt das Steuermodul 14 das System in einen Sperrzustand, d. h. in einen Zustand, in dem der Differenzschalter permanent offen bleibt. Dieser Zustand kann möglicherweise nach mehreren Schließversuchen erreicht werden, die in vorbestimmten Abständen durchgeführt wurden. Sowohl die Anzahl der Betätigungen als auch die Dauer der Intervalle können durch eine geeignete Konfigurierungsvorrichtung programmiert werden, die dem Steuermodul zugeordnet ist.
• Das Aktivieren und Deaktivieren des Steuermoduls 14 sind derart eingestellt, dass dieselben von dem Aktivieren und Deaktivieren des Anti-Aufschalt-Systems abhängig sind. In der Praxis kann die Einführungsvorrichtung 18 so eingestellt sein, dass dieselbe das automatische Schließsystem und das Anti-Aufschalt-System gleichzeitig aktiviert. Es ist daher unmöglich, dass es zu der oben beschriebenen gefährlichen Situation kommt, da, um wieder in den Bereich einzutreten, in dem das automatische Schließsystem aktiviert wurde, es notwendig ist, das Anti-Aufschalt-System zu deaktivieren. Wenn diese Deaktivierung versehentlich nicht durchgeführt wurde, zeigt der Alarm des Anti-Aufschalt-Systems den Aktivierungszustand des automatischen Schließsystems effektiv an.
• Wie anhand der vorausgehenden Erklärung bestätigt werden kann, ermöglicht das automatische Schließsystem gemäß der Erfindung die Verwendung eines schnellen Differenzschalters mit hoher Empfindlichkeit ohne die oben beschriebenen Probleme des Stands der Technik, wodurch eine maximale Sicherheit vor Verletzungen durch Stromschlag sichergestellt wird.
• Des Weiteren kann das erfindungsgemäße System aufgrund der speziellen Integration mit einem Anti-Aufschalt-System einige weitere Funktionen aufweisen, die bei konventionel len automatischen Schließsystemen nicht vorliegen. Zu diesen gehören:
  eine Fernsteuerfähigkeit zum Schließen und Öffnen des Differenzschalters mittels der Verbindung einer geeignet konfigurierten Fernsteuervorrichtung 20 mit dem Bus 15 (selbstverständlich ist es in diesem Fall wesentlich, dass die Motorbetätigungsvorrichtung 12 außerdem angeordnet ist, um den Differenzschalter 10 zu öffnen),
  die Möglichkeit zum Anschließen einer Anzeige an den Bus 15, die möglicherweise in das Steuermodul 14 integriert ist, zum Bereitstellen einer visuellen Anzeige des Zustands des Differenzschalters 10,
  die Möglichkeit zum Anschließen einer Telekommunikationsvorrichtung an den Bus 15, z. B. einer Telefon-Wählvorrichtung, die einen Technischer-Alarm-Anruf an eine vorbestimmte Telefonnummer sendet, wenn das automatische Schließsystem in einem Sperrzustand ist; in diesem Fall wird der Benutzer, der den Anruf erhält, dazu in der Lage sein, einen Befehl an die Telefon-Wählvorrichtung zu senden, welche im Gegenzug dazu mittels des Buses 15 ein entsprechendes Signal an das Steuermodul 14 gibt, den Differenzschalter wieder zu schließen, falls die Fehlerbedingungen nicht mehr vorliegen, und
  schließlich die Möglichkeit zum Anschließen eines Erdschluss-Simulationsmoduls an den Bus, um die Betätigung des Differenzschalters zu bewirken, wenn es gewünscht ist, die Effektivität des Systems zu überprüfen.

Claims (9)

1. Ein System für das automatische Schließen eines elektrischen Schutzschalters (10), wobei das System folgende Merkmale aufweist: einen Detektor (13) zum Erfassen des offenen Zustands des Schalters aufgrund eines Fehlers, eine elektromechanische Vorrichtung (12) zum Schließen des Schalters, eine elektronische Steuervorrichtung (14) zum Erzeugen eines Aktivierungssignals für die elektromechanische Vorrichtung (12) ansprechend auf ein Schalter-Offen-Signal, das durch den Detektor (13) emittiert wird, eine Vorrichtung zum Anzeigen des Aktivierungszustands des Systems, um Risiken von Verletzungen durch Stromschlag vorzubeugen, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigevorrichtung ein Anti-Aufschalt-System (15–18) umfasst, das gleichzeitig mit dem automatischen Schließsystem aktiviert wird.
2. Ein System gemäß Anspruch 1, bei dem das Anti-Aufschalt-System einen Datenübertragungsbus (15) aufweist und bei dem die elektronische Steuervorrichtung (14) mit dem Datenübertragungsbus (15) verbunden ist.
3. Ein System gemäß Anspruch 2, das eine Fernsteuervorrichtung (20) aufweist, die mit dem Datenübertragungsbus (15) verbunden ist, zum Senden von Signalen zum Schließen und Öffnen des Schalters (10) an die elektronische Steuervorrichtung (14).
4. Ein System gemäß Anspruch 2 oder Anspruch 3, das eine Anzeigevorrichtung aufweist, die mit dem Datenübertragungsbus (15) verbunden ist, zum Bereitstellen einer visuellen Anzeige des Zustands des Schalters (10).
5. Ein System gemäß einem der Ansprüche 2, 3 und 4, das eine Telekommunikationsvorrichtung (21) aufweist, die mit dem Datenübertragungsbus (15) verbunden ist, zum Übertragen von Signalen zwischen der elektromechanischen Steuervorrichtung (14) und einem entfernten Ort.
6. Ein System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 5, das ein Erdschluss-Simulatormodul aufweist, das mit dem Datenübertragungsbus (15) verbunden ist.
7. Ein System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der elektrische Schutzschalter ein Differenzschalter (10) ist.
8. Ein System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die elektromechanische Schließvorrichtung eine Elektromotorvorrichtung (12) ist.
9. Ein System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Detektor ein Hilfskontakt (13) ist, der dem Schalter (10) zugeordnet ist.