[go: up one dir, main page]

WO2018185051A1 - Elektrische schalteinrichtung - Google Patents

Elektrische schalteinrichtung Download PDF

Info

Publication number
WO2018185051A1
WO2018185051A1 PCT/EP2018/058392 EP2018058392W WO2018185051A1 WO 2018185051 A1 WO2018185051 A1 WO 2018185051A1 EP 2018058392 W EP2018058392 W EP 2018058392W WO 2018185051 A1 WO2018185051 A1 WO 2018185051A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
switching device
control device
data interface
electrical
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2018/058392
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dieter Heusgen
Peter REUMÜLLER
Herbert Rößler
Daniel Prostrednik
Werner SCHABBAUER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG Oesterreich
Original Assignee
Siemens AG Oesterreich
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG Oesterreich filed Critical Siemens AG Oesterreich
Priority to CN201880021523.0A priority Critical patent/CN110506376B/zh
Priority to EP18716962.8A priority patent/EP3566275A1/de
Publication of WO2018185051A1 publication Critical patent/WO2018185051A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
    • H02H3/10—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current additionally responsive to some other abnormal electrical conditions
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/006—Calibration or setting of parameters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02—Details
    • H02H3/021—Details concerning the disconnection itself, e.g. at a particular instant, particularly at zero value of current, disconnection in a predetermined order
    • H02H3/023—Details concerning the disconnection itself, e.g. at a particular instant, particularly at zero value of current, disconnection in a predetermined order by short-circuiting
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/08—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/20—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for electronic equipment
    • H02H7/205—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for electronic equipment for controlled semi-conductors which are not included in a specific circuit arrangement
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/001—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection limiting speed of change of electric quantities, e.g. soft switching on or off
    • H02H9/002—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection limiting speed of change of electric quantities, e.g. soft switching on or off limiting inrush current on switching on of inductive loads subjected to remanence, e.g. transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/0061—Details of emergency protective circuit arrangements concerning transmission of signals

Definitions

  • the invention relates to an electrical switching device
  • Three-phase three-phase system cause a shutdown, since the motor continues to run even after its start with the remaining phases, but would be thermally overloaded.
  • these and other protective devices are not suitable for frequent, operational switching, so that in series there is still a switching device,
  • an electromagnetically actuated relay is provided.
  • these switching devices are designed for a very high number of switching cycles, they can do not switch off any short-circuit currents. Thus, for everyone
  • Circuit at least one protective device and possibly also provide a switching device.
  • Sockets are typically not provided switching devices, in circuits for motors, however, almost always.
  • the operation of the protection and the switching systems can be done manually or remotely power-operated.
  • the invention is therefore based on the object, a
  • Embodiments are the subject of subordinate claims.
  • an electrical switching device comprising at least one semiconductor switch arranged in the current path, is electrical Measuring devices, one through the measuring devices
  • control device which is designed to control the semiconductor switch, the control device automatically causes certain actuations of the semiconductor switch upon detection of certain measured values, and wherein the conditions for driving the semiconductor switches by means of a
  • Initiation process via a data interface to the controller can be communicated.
  • the switching device comprises a control device and measuring devices for detecting electrical variables
  • Amperage based on different measuring principles.
  • Current transformers can be used or the current intensity can be determined by the voltage drop across a resistor (shunt).
  • the current measurement via the voltage drop across a resistor is very accurate and instantaneous but continuously loss heat. This high accuracy is not required, for example when the
  • shutdown criteria relate to electrical values, e.g. too high a current through the switching device, so that the function of a fuse or a
  • electromagnetic circuit breaker is mapped.
  • this function by means of a control logic, or a
  • Automatic circuit breakers can be simulated electronically.
  • a switching device in the context of an initiation process with a specific switching or
  • Switching device is determined only by the initiation process.
  • a switching device all conventional electrical protection functions
  • the functionalities can:
  • Switching device is that all common electrical switching functions can be realized.
  • the functionalities can:
  • Initiation process or this configuration data can be stored immutable in the control device.
  • the switching device is provided with a
  • Measured values derived values such as the
  • a vehicle control or similar devices To transmit control device to the data interface, as a parent control, such as a higher-level diagnostic system, a vehicle control or similar devices detect the current status of the electrical systems and possibly present to the operator in a suitable form.
  • Output measured variable as a warning via the data interface. For example, a warning can be given if a
  • a preferred embodiment of the invention provides, the triggering condition, which to an automatic
  • a higher-level controller can further process, for example, the respective triggering reason (for example short-circuit) and perform targeted maintenance or
  • Reclosure should be done without the triggering error is resolved. For example, one is
  • At least one electromechanically operable switching element in the current path which can be controlled by the control device.
  • Such can be one of the
  • Switching device supplied consumers are galvanically isolated from the power supply, so that work on this circuit are safely possible.
  • This switching action can be via parameters in the control
  • Switching device to transmit the conditions for automatic disconnection via the data interface.
  • Manual disconnection can be done via the higher-level control via the
  • Data interface can be effected.
  • Control device is evaluated. Such as can
  • triggered switching operations for example, height of the temperature, current power at the switching time
  • the switching device according to the invention can with all
  • Switching device can be performed. Likewise, the switching device itself with display devices
  • Fig.2 control device block diagram.
  • Fig.l shows an example and schematically a block diagram of a switching device. It is a block diagram of a switching device 1 shown, which is designed bipolar. Such a configuration is typical of vehicle switchgear or guards that switch and protect both the supply and return lines, and phase and neutral. For this purpose, in the first current path 4 a
  • Semiconductor switch 2 is provided and in the second current path 5 another semiconductor switch 3.
  • the current flowing through the first current path 4 current is determined by means of a current measuring device 7
  • the current flowing through the second current path 5 is determined by means of a current measuring device 8.
  • Current path 5 is determined by means of a voltage measuring device 9.
  • An output voltage measuring device 24 is arranged to detect the voltage applied to the output of the current paths 4, 5 and transmits the value of the voltage to the control device 6.
  • a temperature measuring device 25 detects the temperature of the switching device 1 or
  • a control device 6 is adapted to receive the measurement signals of the measuring devices 7, 8, 9, 24, 25 and has Control outputs for driving the semiconductor switches 2, 3 on.
  • the control device 6 can, for example, as
  • the switching device comprises a power supply 12 for the control device and naturally terminals 11 for the electrical connection of the current paths 4, 5.
  • Data interface 10 is bidirectional
  • a two-pole electromechanical circuit breaker 13 is arranged, which is controlled by the control device 6 and its state switching to the control device.
  • Switching device can, as they are the currents in both
  • phase failure protection (motor protection switch)
  • the function of the phase failure protection is of course not possible with a two-pole version, whereas it is very easy to implement with a three-pole version.
  • the concrete values, for example tripping characteristics, tripping values and the Functionality itself, can be part of a
  • Initiation process are transmitted via the data interface 10 to the controller 6, so that a type of switching devices 1 can each perform different tasks.
  • FIG. 2 shows by way of example and schematically a block diagram of a control device. It is the block diagram of a control device 6 shown as in a
  • the control device 6 comprises a digital arithmetic unit 14, which is set up for processing instruction sequences, and a memory 15 for these instruction sequences and for fixed and variable values. Furthermore, the arithmetic unit 6 comprises an analog-to-digital converter 16 for the measured values 19 of FIG.
  • Measuring devices 7, 8, 9, 24, 25 The digital values determined by the analog-to-digital converter 16 can be read out by the arithmetic unit 14.
  • a driver circuit 17 can be controlled by the arithmetic unit 14 and outputs these signals to the connected to them
  • a communication section 18 is for bidirectional data transmission with the
  • Parameterization data 23 (such as tripping current, characteristic and the like) as well as the function of the switching device
  • Circuit breaker Circuit breaker, soft start, etc.
  • Communication interface 18 switching commands are further transmitted to the switching device 1 and outputs values to an external monitoring device, such as the current electrical power values of the connected loads.
  • an external monitoring device such as the current electrical power values of the connected loads.
  • Other assemblies such as a control of display devices for displaying the status of the switching device 1 or for detecting manual inputs are not shown in Figure 2.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

Elektrische Schalteinrichtung (1), umfassend mindestens einen im Stromweg (4, 5) angeordneten Halbleiterschalter (2, 3), elektrische Meßeinrichtungen (7, 8, 9, 24), eine die durch die Meßeinrichtungen (7, 8, 9, 24) ermittelten Meßwerte auswertende Steuereinrichtung (6), welche zur Ansteuerung der Halbleiterschalter (2, 3) ausgebildet ist, wobei die Steuereinrichtung (6) bei Erfassung bestimmter Meßwerte selbsttätig bestimmte Ansteuerungen der Halbleiterschalter (2, 3) bewirkt, wobei die Bedingungen zur Ansteuerung der Halbleiterschalter (2, 3) mittels eines Initiierungsvorgangs über eine Datenschnittstelle (10) an die Steuereinrichtung (6) übermittelbar sind.

Description

Beschreibung
Elektrische Schalteinrichtung.
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine elektrische Schalteinrichtung,
Stand der Technik
In elektrischen Anlagen sind Schutzeinrichtungen vorgesehen, welche die Einrichtungen, wie Leitungen oder elektrische Verbraucher vor unzulässigen und gefährlichen
Betriebsbedingungen schützen. Beispielsweise werden
Leitungsschutzschalter eingesetzt um Leitungen vor
Kurzschlußströmen oder länger andauernden Überströmen zu schützen. Mittels Fehlerstromschaltern werden Personen vor gefährlichen Berührspannungen durch fehlerhafte elektrische Einrichtungen geschützt, wobei ein durch die Person
fließender elektrischer Strom bereits bei sehr geringen
Werten erkannt wird und eine Abschaltung erfolgt. Für
elektrische Motoren werden häufig Motorschutzschalter
eingesetzt, welche bei einem Ausfall einer Phase eines
Dreiphasen Drehstromsystems eine Abschaltung bewirken, da der Motor selbst nach seinem Anlauf auch mit den verbleibenden Phasen weiterläuft, jedoch thermisch überlastet werden würde. Die genannten und weitere Schutzeinrichtungen sind jedoch nicht für das betriebsmäßige, häufige Schalten geeignet, sodass zu ihnen in Reihe noch eine Schalteinrichtung,
beispielsweise ein elektromagnetisch betätigtes Relais vorzusehen ist. Diese Schalteinrichtungen sind zwar auf eine sehr hohe Anzahl an Schaltzyklen ausgelegt, können jedoch keine Kurzschlußströme abschalten. Somit ist für jeden
Stromkreis mindestens eine Schutzeinrichtung und ggf. auch eine Schalteinrichtung vorzusehen. Bei Stromkreisen für
Steckdosen sind typischerweise keine Schalteinrichtungen vorgesehen, bei Stromkreisen für Motoren hingegen praktisch immer. Die Betätigung der Schutz- als auch der Schaltsysteme kann manuell oder ferngesteuert kraftbetätigt erfolgen.
Insbesondere in Fahrzeugen, beispielsweise in
Schienenfahrzeugen, ist der Platzbedarf für die elektrischen Schutz- und Schaltsysteme aufgrund der stetig gestiegenen Anforderungen an die Fahrzeugelektrik inzwischen so
beträchtlich, dass eine Verlegung der Schaltschränke in nur schwer zugängliche Bereiche gewünscht wird. Dadurch wäre eine Bedienung so erschwert, dass sie praktisch nur mehr in einer Werkstatt erfolgen könnte. Gebräuchliche fernbedienbare
Schutz- und Schalteinrichtungen weisen jedoch Nachteile, wie großen Platzbedarf auf, die sie für den Einsatz in Fahrzeugen ungeeignet machen. Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine
elektrische Schalteinrichtung anzugeben, welche fernbetätigte Schalthandlungen ermöglicht sowie Schutzfunktionen für an sie angeschlossene elektrische Einrichtungen ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch eine elektrische Schalteinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche.
Dem Grundgedanken der Erfindung nach wird eine elektrische Schalteinrichtung, umfassend mindestens einen im Stromweg angeordneten Halbleiterschalter, elektrische Meßeinrichtungen, eine die durch die Meßeinrichtungen
ermittelten Meßwerte auswertende Steuereinrichtung, welche zur Ansteuerung der Halbleiterschalter ausgebildet ist, beschrieben, wobei die Steuereinrichtung bei Erfassung bestimmter Meßwerte selbsttätig bestimmte Ansteuerungen der Halbleiterschalter bewirkt, und wobei die Bedingungen zur Ansteuerung der Halbleiterschalter mittels eines
Initiierungsvorgangs über eine Datenschnittstelle an die Steuereinrichtung übermittelbar sind.
Dadurch ist der Vorteil erzielbar, eine elektrische
Schalteinrichtung schaffen zu können, welche sowohl
betriebliche Schalthandlungen ausführen kann als auch einen Schutz für an sie angeschlossene elektrische Einrichtungen bietet und welche dabei einen geringen Bauraumbedarf aufweist und fernbedienbar ist.
Erfindungsgemäß ist eine Schalteinrichtung mittels
Halbleiterschalter aufgebaut, welche verschleißfrei arbeiten und dabei auch hohe Ströme ein- und ausschalten können. Eine solche Schalteinrichtung ist, ähnlich wie elektromechanische Schütze für das betriebsmäßige Schalten geeignet, unterliegt dabei jedoch keinem Verschleiß. Zusätzlich umfasst die erfindungsgemäße Schalteinrichtung eine Steuereinrichtung und Meßeinrichtungen zur Erfassung elektrischer Größen,
insbesondere für den aktuell durch die Schalteinrichtung fließenden Strom und die aktuelle Spannung.
Dabei können die Meßeinrichtungen für die elektrische
Stromstärke auf unterschiedlichen Meßprinzipien beruhen. Es können Stromwandler eingesetzt werden oder die Stromstärke über den Spannungsabfall an einem Widerstand (Shunt) bestimmt werden. Dabei ist die Strommessung über den Spannungsabfall an einem Widerstand sehr genau und verzögerungsfrei, erzeugt jedoch kontinuierlich Verlustwärme. Ist diese hohe Genauigkeit nicht erforderlich, beispielsweise wenn der
Stromwert nur für Schutzzwecke herangezogen wird, so kann ein Halbleiterschalter selbst als Stromsensor genutzt werden. Mittels einer sogenannten VCE (sat) -Überwachung bzw. einer Überwachung der Durchlaßspannung VDS (on) gelingt es dabei, ohne zusätzliche Meßwiderstände die Stromstärke zu ermitteln. Die so ermittelten Meßgrößen werden der Steuereinrichtung übermittelt, sodass diese daraus beispielsweise
Abschaltkriterien ermitteln kann.
Diese Abschaltkriterien betreffen elektrische Werte, z.B. einen zu hohen Strom durch die Schalteinrichtung, sodass die Funktion einer Schmelzsicherung oder eines
elektromagnetischen Sicherungsautomaten abbildbar ist. Dabei wird diese Funktion mittels einer Steuerlogik, bzw. einer
Programmsteuerung in der Steuereinrichtung abgebildet, sodass beispielsweise Auslösekennlinen von elektromagnetischen
Sicherungsautomaten elektronisch nachgebildet werden können. Erfindungsgemäß kann eine Schalteinrichtung im Rahmen eines Initiierungsvorgangs mit einer bestimmten Schalt- oder
Schutzfunktion ausgestattet werden, wobei über eine
Datenschnittstelle eine entsprechende Konfiguration in einen Speicher der Steuerlogik übertragen wird. Somit können an sich baugleiche Schalteinrichtungen mit jeweils
unterschiedlichen Funktionen eingesetzt werden, da die
Festlegung der konkreten Funktionalität einer
Schalteinrichtung erst durch den Initiierungsvorgang bestimmt wird .
Dadurch kann eine Schalteinrichtung mit unterschiedlichsten Schalt- bzw. Schutzeigenschaften realisiert werden, wobei alleine die Grenzwerte der eingesetzten Halbleiterschalter limitierend wirken.
Beispielsweise kann eine erfindungsgemäße Schalteinrichtung alle gebräuchlichen elektrischen Schutzfunktionen
realisieren. Insbesondere können die Funktionalitäten:
• Schnellabschaltung bei einem Kurzschluß,
• Abschaltung bei andauernder Überlast,
• Abschaltung bei unzulässigem Verlauf des Laststroms
(Erkennung eines Lichtbogens im Stromweg auch ohne
Überschreitung des maximal zulässigen Stromes) ,
• Fehlerstromschutz,
• Schutz vor Über- oder Unterspannung,
• Abschaltung bei Ausfall einer einzelnen Phase
(Motorschutz) ,
umgesetzt sein, wobei alle Auslösekennlinien realisierbar sind .
Ein weiterer Vorteil einer erfindungsgemäßen
Schalteinrichtung besteht darin, dass alle gebräuchlichen elektrischen Schaltfunktionen realisierbar sind. Insbesondere können die Funktionalitäten:
• Verschleißfreies betriebliches Ein- und Ausschalten
• Sanftstart (z.B. für Motore oder Lampen)
• Einschalten großer Kapazitäten
umgesetzt sein, wobei bestimmte Parameter (z.B. Hochlaufzeit, Strombegrenzung) einstellbar sind. Dabei erfolgt die
Einstellung dieser Parameter durch Übermittlung von
Konfigurationsdaten an die Steuereinrichtung bei dem
Initiierungsvorgang oder diese Konfigurationsdaten können unveränderbar in der Steuereinrichtung abgelegt sein.
Erfindungsgemäß ist die Schalteinrichtung mit einer
Datenschnittstelle ausgestattet, sodass über diese Schnittstelle neben den für den Initiierungsvorgang
erforderlichen Daten an die Steuereinrichtung auch Daten von der Steuereinrichtung an angeschlossene Datenempfänger, beispielsweise ein übergeordnetes Diagnosesystem
übermittelbar sind. Dabei ist es empfehlenswert, aktuelle Meßwerte, beispielsweise den durch eine Schalteinrichtung fließenden Strom als Datenwert zu übermitteln.
In weiterer Fortbildung der Erfindung können von den
Meßwerten abgeleitete Werte wie beispielsweise die
elektrische Leistung oder die elektrische Arbeit (Energie) durch die Steuereinrichtung ermittelt und über die
Datenschnittstelle an angeschlossene Datenempfänger
übermittelt werden.
Insbesondere ist es vorteilhaft, den aktuellen
Schaltzustandes der Halbleiterschalter durch die
Steuereinrichtung an die Datenschnittstelle zu übertragen, da dadurch eine übergeordnete Steuerung, beispielsweise ein übergeordnetes Diagnosesystem, eine Fahrzeugsteuerung oder ähnliche Einrichtungen den aktuellen Status der elektrischen Anlagen erfassen und ggf. dem Bedienpersonal in geeigneter Form darbieten kann.
In weiterer Fortbildung der Erfindung ist es empfehlenswert, bereits die Annäherung an Grenzwerte einer elektrischen
Meßgröße als Warnung über die Datenschnittstelle auszugeben. Beispielsweise kann eine Warnung erfolgen, wenn ein
Fehlerstrom erfasst wurde, der Wert des Fehlerstroms jedoch nicht den zu einer Abschaltung führenden Grenzwert erreicht hat . Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, die auslösende Bedingung, welche zu einer automatischen
Schalthandlung geführt hat, über die Datenschnittstelle auszugeben. Solcherart kann eine übergeordnete Steuerung beispielsweise den jeweiligen Auslösegrund (z.B. Kurzschluß) weiterverarbeiten und eine zielgerichtete Wartung bzw.
Reparatur vereinfachen. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass bei bestimmen Bedingungen keine unmittelbare
Wiedereinschaltung erfolgen soll, ohne dass der auslösende Fehler behoben ist. Beispielsweise ist eine
Wiedereinschaltung (manuell oder automatisch) eines
Stromkreises eines Motors nach einer Auslösung aufgrund eines Kurzschlusses oder eines Fehlerstroms ungünstig.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Steuereinrichtung nach einem selbsttätig bestimmten
Abschaltvorgang der Halbleiterschalter eine automatische Wiedereinschaltung vornimmt. Dazu sind bei dem
Initiierungsvorgang der Schalteinrichtung jene Bedingungen über die Datenschnittstelle zu übertragen, bei welchen eine automatische Wiedereinschaltung zulässig ist.
In weiterer Fortbildung der Erfindung ist es empfehlenswert, im Stromweg mindestens ein elektromechanisch betätigbares Schaltelement vorzusehen, welches durch die Steuereinrichtung ansteuerbar ist. Solcherart kann eine von der
Schalteinrichtung versorgter Verbraucher galvanisch von der Energieversorgung getrennt werden, sodass Arbeiten an diesem Stromkreis gefahrlos möglich sind.
Dabei kann ein von der Schalteinrichtung versorgter
Verbraucher im Falle eines Fehlers (z.B. Erdschluß)
galvanisch von der Energieversorgung getrennt werden. Diese Schalthandlung kann über Parameter in der Steuerung
konfiguriert werden, sodaß sowohl automatisches (bei Vorliegen bestimmter Bedingungen) als auch manuelles Trennen möglich ist. Dazu sind bei dem Initiierungsvorgang der
Schalteinrichtung die Bedingungen für automatisches Trennen über die Datenschnittstelle zu übertragen. Manuelles Trennen kann über die übergeordnete Steuerung über die
Datenschnittstelle bewirkt werden.
In weiterer Fortbildung der Erfindung ist es empfehlenswert, mindestens eine Temperaturerfassung an Bauteilen der
Schalteinrichtung vorzusehen, welche durch die
Steuereinrichtung auswertbar ist. Solcherart können
automatische Schalthandlungen bei Vorliegen unzulässiger Temperaturwerte ausgeführt werden und es können über die Datenschnittstelle Informationen betreffend dieser so
ausgelösten Schalthandlungen (z.B. Höhe der Temperatur, aktuelle Leistung zum Schaltzeitpunkt) an angeschlossene Datenempfänger übermittelt werden.
Die erfindungsgemäße Schalteinrichtung kann mit allen
gebräuchlichen Polzahlen und sowohl für Wechselspannungs- als auch für Gleichspannungsanlagen eingesetzt werden.
Weiters ist es empfehlenswert, die Schalteinrichtung mit Bedienelementen auszustatten, mittels welcher
Schalthandlungen auch unmittelbar manuell an der
Schalteinrichtung durchgeführt werden können. Ebenso kann die Schalteinrichtung selbst mit Anzeigeeinrichtungen
ausgestattet werden, welche den Status der Schalteinrichtung (z.B. Versorgungsspannung anliegend / nicht anliegend,
Halbleiterschalter geschlossen / geöffnet, etc.) unmittelbar an der Schalteinrichtung anzeigen und somit eine Wartung oder Fehlersuche vereinfachen. Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Es zeigen beispielhaft:
Fig.l Schalteinrichtung, Blockschaltbild .
Fig.2 Steuereinrichtung, Blockschaltbild .
Ausführung der Erfindung
Fig.l zeigt beispielhaft und schematisch ein Blockschaltbild einer Schalteinrichtung. Es ist ein Blockschaltbild einer Schalteinrichtung 1 dargestellt, welche zweipolig ausgeführt ist. Eine solche Konfiguration ist typisch für Schalt- oder Schutzeinrichtungen in Fahrzeugen, welche sowohl die Zu- als auch die Rückleitung, bzw. Phase und Neutralleiter schalten und schützen. Dazu ist im ersten Stromweg 4 ein
Halbleiterschalter 2 vorgesehen und im zweiten Stromweg 5 ein weiterer Halbleiterschalter 3. Der durch den ersten Stromweg 4 fließende Strom wird mittels einer Strommesseinrichtung 7 bestimmt, der durch den zweiten Stromweg 5 fließende Strom wird durch mittels einer Strommesseinrichtung 8 bestimmt. Die Spannung zwischen dem ersten Stromweg 4 und dem zweiten
Stromweg 5 wird mittels einer Spannungsmeßeinrichtung 9 bestimmt. Eine Ausgangsspannungsmeßeinrichtung 24 ist zur Ermittlung der an dem Ausgang der Stromwege 4, 5 anliegenden Spannung eingerichtet und übermittelt den Wert der Spannung an die Steuereinrichtung 6. Eine Temperaturmeßeinrichtung 25 erfasst die Temperatur der Schalteinrichtung 1 oder
bestimmter Baugruppen in der Schalteinrichtung 1 und
übermittelt den Wert der Temperatur an die Steuereinrichtung 6. Eine Steuereinrichtung 6 ist zum Empfang der Meßsignale der Meßeinrichtungen 7, 8, 9, 24, 25 eingerichtet und weist Steuerausgänge zur Ansteuerung der Halbleiterschalter 2, 3 auf. Die Steuereinrichtung 6 kann beispielsweise als
speicherprogrammierbare Steuerung oder als Mikrokontroller mit einem Programm- und einem Datenspeicher ausgeführt sein. Weiters umfasst die Schalteinrichtung eine Energieversorgung 12 für die Steuereinrichtung und naturgemäß Klemmen 11 für den elektrischen Anschluß der Stromwege 4, 5. Eine
Datenschnittstelle 10 ist zur bidirektionalen
Datenübermittlung mit der Steuereinrichtung 6 ausgelegt und kann von außen an die Schalteinrichtung 1 zugeführte
Steuersignale an die Steuereinrichtung übermitteln und von der Steuereinrichtung 6 erzeugte Signale an weitere
Einrichtungen übermitteln. In den Stromwegen 4, 5 ist ein zweipoliger elektromechanischer Trennschalter 13 angeordnet, welcher durch die Steuereinrichtung 6 angesteuert wird und dabei seinen Schalt zustand an die Steuereinrichtung 6
rückmeldet. Die beispielhaft in Fig.l gezeigte
Schalteinrichtung kann, da sie die Ströme in beiden
Stromwegen 4, 5 und die Spannung zu ermitteln imstande ist, eine Vielzahl an Funktionen erfüllen, insbesondere:
- Verschleißfreies Ein/Ausschalten
- Sanftstart (z.B. für Motoren oder Lampen)
- Einschalten großer Kapazitäten
- Galvanisches Abtrennen der Last
- Überstromschut z
- Kurzschlußschutz
- Über/Unterspannungsschutz
- Fehlerstromschutz
- Lichtbogenschutz.
Die Funktion des Phasenausfallsschutzes (Motorschutzschalter) ist bei zweipoliger Ausführung naturgemäß nicht möglich, bei dreipoliger hingegen sehr einfach umsetzbar. Die konkreten Werte, beispielsweise Auslösekennlinien, Auslösewerte und die Funktionalität selbst, können im Rahmen eines
Initiierungsvorgangs über die Datenschnittstelle 10 an die Steuereinrichtung 6 übermittelt werden, sodass ein Typ von Schalteinrichtungen 1 jeweils unterschiedliche Aufgaben ausführen kann.
Fig.2 zeigt beispielhaft und schematisch ein Blockschaltbild einer Steuereinrichtung. Es ist das Blockschaltbild einer Steuereinrichtung 6 dargestellt, wie sie in einer
Schalteinrichtung 1 aus Fig.l zum Einsatz kommen kann. Die Steuereinrichtung 6 umfasst eine digitale Recheneinheit 14, welche zur Abarbeitung von Befehlsfolgen eingerichtet ist und einen Speicher 15 für diese Befehlsfolgen und für feste und variable Werte. Weiters umfasst die Recheneinheit 6 einen Analog-Digitalwandler 16 für die Meßwerte 19 der
Meßeinrichtungen 7, 8, 9, 24, 25. Die durch den Analog- Digitalwandler 16 ermittelten digitalen Werte können durch die Recheneinheit 14 ausgelesen werden. Eine Treiberschaltung 17 kann durch die Recheneinheit 14 angesteuert werden und gibt diese Signale an die an sie angeschlossenen
Halbleiterschalter 2, 3 sowie den Trennschalter 13 in einer für diese Bauteile geeigneten Form weiter. Ebenso erfolgen eine Erkennung der Rückmeldung des Trennschalters 13 und eine geeignete Aufbereitung dieses Signals für die
Weiterverarbeitung durch die Recheneinheit 14. Zusätzlich kann dabei eine Potentialtrennung zwischen den
Halbleiterschaltern 2, 3 und der Steuereinrichtung 6, beispielsweise mittels Optokopplern oder induktiven
Übertragern vorgesehen werden. Eine Kommunikationsschnittelle 18 ist zur bidirektionalen Datenübertragung mit der
Recheneinheit 14 ausgestattet und wandelt die Datenworte der Recheneinheit 14 in jenes Datenprotokoll (z.B. TCP/IP), welches über die Datenschnittstelle 10 übertragen wird. Über diese Datenschnittstelle 10, in Fig.2 nicht dargestellt, werden im Rahmen eine Initiierungsvorgangs jene
Konfigurationsdaten an die Recheneinheit 14 übertragen, welche die jeweilig erwünschte Funktion der Schalteinrichtung 1 definieren, wobei die Recheneinheit 14 dabei die
Parametrierungsdaten 23 (wie Auslösestrom, Kennlinie und ähnliche) , sowie die Funktion der Schalteinrichtung
(Schutzschalter, Sanftanlauf, etc.) beschreibende
Konfigurationsdaten in den Speicher 15 ablegt. Über die
Kommunikationsschnittelle 18 werden weiters Schaltbefehle an die Schalteinrichtung 1 übertragen und Werte an eine externe Überwachungseinrichtung ausgegeben, beispielsweise die aktuellen elektrischen Leistungswerte der angeschlossenen Verbraucher. Weitere Baugruppen, wie beispielsweise eine Ansteuerung von Anzeigeeinrichtungen zur Anzeige des Status der Schalteinrichtung 1 oder zur Erfassung manueller Eingaben sind in Fig.2 nicht dargestellt.
Liste der Bezeichnungen
1 Elektrische Schalteinrichtung
2 Halbleiterschalter erster Stromweg
3 Halbleiterschalter zweiter Stromweg
4 Erster Stromweg
5 Zweiter Stromweg
6 Steuereinrichtung
7 Strommesseinrichtung erster Stromweg 8 Strommesseinrichtung zweiter Stromweg
9 Spannungsmeßeinrichtung
10 Datenschnittstelle
11 Klemmen
12 Energieversorgung
13 Trennschalter
14 Recheneinheit
15 Speicher
16 Analog-Digitalwandler
17 Treiberschaltung
18 Kommunikationsschnittstelle
19 Meßwerte
20 Steuersignale
21 Daten
22 Schaltbefehle
23 Parametrierungsdaten
24 Ausgangs spannungsmeßeinrichtung
25 Temperaturmeßeinrichtung

Claims

Patentansprüche
Elektrische Schalteinrichtung (1), umfassend mindestens einen im Stromweg (4, 5) angeordneten
Halbleiterschalter (2, 3), elektrische Meßeinrichtungen (7, 8, 9, 24), eine die durch die Meßeinrichtungen (7, 8, 9, 24) ermittelten Meßwerte auswertende
Steuereinrichtung (6), welche zur Ansteuerung der
Halbleiterschalter (2, 3) ausgebildet ist, wobei die Steuereinrichtung (6) bei Erfassung bestimmter Meßwerte selbsttätig bestimmte Ansteuerungen der
Halbleiterschalter (2, 3) bewirkt,
dadurch gekennzeichnet, dass die Bedingungen zur
Ansteuerung der Halbleiterschalter (2, 3) mittels eines Initiierungsvorgangs über eine Datenschnittstelle (10) an die Steuereinrichtung (6) übermittelbar sind und wobei die Datenschnittstelle (10) zum Empfang von
Schaltbefehlen für die Halbleiterschalter (2, 3) eingerichtet ist.
Elektrische Schalteinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6) zur Übermittlung des jeweils aktuellen Schaltzustandes der Halbleiterschalter (2, 3) an die Datenschnittstelle (6) eingerichtet ist.
Elektrische Schalteinrichtung (1) nach einem der
Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6) zur Übermittlung der die durch die elektrischen
Meßeinrichtungen (7, 8, 9, 24) erfassten Meßwerte an die Datenschnittstelle (10) eingerichtet ist. Elektrische Schalteinrichtung (1) nach einem der
Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Bedingungen zur Ansteuerung der Halbleiterschalter (2, 3) auf einen Überstrom oder einem Kurzschluß oder einem Phasenausfall oder einem Fehlerstrom oder eine Überspannung oder einer Unterspannung oder einem bestimmten Verlauf eines Laststroms beruhen.
Elektrische Schalteinrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer selbsttätig bestimmten Ansteuerung der Halbleiterschalter (2, 3) aufgrund einer Bedingung ein diese Bedingung
anzeigendes Signal an der Datenschnittstelle (10) anliegt .
Elektrische Schalteinrichtung (1) nach einem der
Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
bei dem Initiierungsvorgang über die Datenschnittstelle (10) eine automatische Wiedereinschaltung nach einem selbsttätig bestimmte Abschaltungvorgang der
Halbleiterschalter (2, 3) vorgebbar ist.
Elektrische Schalteinrichtung (1) nach einem der
Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuereinrichtung (6) die durch die elektrischen Meßeinrichtungen (7, 8, 9, 24) erfassten Meßwerte an die Datenschnittstelle (10) übermittelt, sobald diese in einem Bereich um jenen Wert liegen, welcher einen selbsttätig bestimmten Abschaltvorgang der Halbleiterschalter (2, 3) bewirkt.
Elektrische Schalteinrichtung (1) nach einem der
Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Stromweg mindestens ein elektromechanisch
betätigbares Schaltelement (13) vorgesehen ist, welches durch die Steuereinrichtung (6) ansteuerbar ist.
PCT/EP2018/058392 2017-04-06 2018-04-03 Elektrische schalteinrichtung Ceased WO2018185051A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201880021523.0A CN110506376B (zh) 2017-04-06 2018-04-03 电切换装置
EP18716962.8A EP3566275A1 (de) 2017-04-06 2018-04-03 Elektrische schalteinrichtung

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA50282/2017A AT519847B1 (de) 2017-04-06 2017-04-06 Elektrische Schalteinrichtung
ATA50282/2017 2017-04-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018185051A1 true WO2018185051A1 (de) 2018-10-11

Family

ID=61952668

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2018/058392 Ceased WO2018185051A1 (de) 2017-04-06 2018-04-03 Elektrische schalteinrichtung

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP3566275A1 (de)
CN (1) CN110506376B (de)
AT (1) AT519847B1 (de)
WO (1) WO2018185051A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022128219A1 (de) 2020-12-18 2022-06-23 Sma Solar Technology Ag Verfahren zur absicherung einer elektrischen anlage gegen einen kurzschluss sowie messsystem zur durchführung des verfahrens
WO2025104142A1 (de) 2023-11-17 2025-05-22 Turck Holding Gmbh Elektrische sicherungsvorrichtung und verfahren zum betrieb einer elektrischen sicherungsvorrichtung

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020216409B4 (de) 2020-12-21 2022-08-25 Siemens Aktiengesellschaft Schutzschaltgerät und Verfahren

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006025605A1 (de) * 2006-05-24 2007-11-29 Friedrich Lütze Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zum selbsttätigen Abschalten oder Schalten eines elektrischen Verbrauchers
US20160301200A1 (en) * 2013-12-04 2016-10-13 Eaton Industries (Netherlands) B.V. Automatic reclosing alternating current circuit breaker

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013091092A1 (en) * 2011-12-19 2013-06-27 Husky Injection Molding Systems Ltd. System for disconnecting electrical power upon regulation failure
WO2015028634A1 (en) * 2013-08-30 2015-03-05 Eaton Industries (Netherlands) B.V. Circuit breaker with hybrid switch
DE102015105426B4 (de) * 2015-04-09 2022-06-02 Intilion Gmbh Sicherheitsvorrichtung für einen wiederaufladbaren elektrischen Energiespeicher, Verfahren zur Unterbindung eines elektrischen Stromflusses eines wiederaufladbaren elektrischen Energiespeichers und Batteriesystem mit dieser Sicherheitsvorrichtung

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006025605A1 (de) * 2006-05-24 2007-11-29 Friedrich Lütze Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zum selbsttätigen Abschalten oder Schalten eines elektrischen Verbrauchers
US20160301200A1 (en) * 2013-12-04 2016-10-13 Eaton Industries (Netherlands) B.V. Automatic reclosing alternating current circuit breaker

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022128219A1 (de) 2020-12-18 2022-06-23 Sma Solar Technology Ag Verfahren zur absicherung einer elektrischen anlage gegen einen kurzschluss sowie messsystem zur durchführung des verfahrens
DE102020134291A1 (de) 2020-12-18 2022-06-23 Sma Solar Technology Ag Verfahren zur Absicherung einer elektrischen Anlage gegen einen Kurzschluss sowie Messsystem zur Durchführung des Verfahrens
WO2025104142A1 (de) 2023-11-17 2025-05-22 Turck Holding Gmbh Elektrische sicherungsvorrichtung und verfahren zum betrieb einer elektrischen sicherungsvorrichtung
DE102023132145A1 (de) * 2023-11-17 2025-05-22 Turck Holding Gmbh Elektrische Sicherungsvorrichtung und Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Sicherungsvorrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
AT519847A1 (de) 2018-10-15
AT519847B1 (de) 2021-08-15
CN110506376B (zh) 2022-05-24
EP3566275A1 (de) 2019-11-13
CN110506376A (zh) 2019-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19739780B4 (de) Drehstrommotor
DE102014115601B3 (de) Combinerbox mit motorischer Überstromsicherung
EP3158573A1 (de) Schutzschaltgerät
DE2538705A1 (de) Stromempfindliches schutzschaltsystem
EP2375526B1 (de) Elektrische Niederspannungsgebäudeinstallation
EP3574515A1 (de) Niederspannungs-schutzschaltgerät
DE102017215820A1 (de) Leistungsschalter und Verfahren
WO2018185051A1 (de) Elektrische schalteinrichtung
DE102011075353A1 (de) Fehlerüberwachungssystem für eine Verteilnetzstation eines Energieversorgungsnetzes
EP2500208B2 (de) Schutzschaltungsanordnung
DE102015115284B3 (de) Schutzvorrichtung für eine elektrische Energieversorgungseinrichtung und elektrische Energieversorgungseinrichtung mit einer derartigen Schutzvorrichtung
WO1997026695A2 (de) Verbindungsanordnung für verbrauchernetze
EP2672595B1 (de) Schaltungsanordnung und Verfahren zur Gleichstromunterbrechung
EP3262664B1 (de) Verfahren zum ändern der aktiven windungszahl einer regelwicklung in einer elektrischen anlage und elektrische anlage mit einer regelwicklung
DE10133881A1 (de) Schutzanordnung und Schutzverfahren für eine Strombahn
DE102019220444B4 (de) Fernantrieb und Parametrier-Verfahren
DE102017102807B9 (de) Windenergieanlage aufweisend eine elektrische Schaltanlage
EP0508177B1 (de) Digitales Schutzrelais
DE102016116093A1 (de) Schaltungsanordnung zum Schutz von an einem mehrphasigen Netz angeschlossenen Verbrauchern mit Unter- und Überspannungsabschaltfunktion
EP1988626A1 (de) Überlastschutzschaltung
DE102014222311B4 (de) Fehlerstromschutzvorrichtung mit Selbstüberwachung
DE10041633A1 (de) Schaltgeräteanordnung
DE102019103278B3 (de) Fernantrieb für einen Leitungsschutzschalter auf Basis eines FI-Schutzschalters
AT409052B (de) Schaltungsanordnung zur fernprüfung eines schutzschalters
DE102009059884A1 (de) Netztrennung mit Halbleiterschaltern für Elektrowerkzeuge

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18716962

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018716962

Country of ref document: EP

Effective date: 20190808

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE