Schutzschalter für Motorschutz und/oder Leitungsschutz

Beschreibung:

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft einen handbetätigten Schutzschalter für Motorschutz und/ oder Leitungsschutz. Solche Schutzschalter umfassen im wesentlichen eine Ba- sisbaugruppe, eine manuelle Betätigungsvorrichtung, eine elektronische Steuereinheit, eine Aktoreinheit und einen Auslöser. Mit einer manuellen Betätigungsvorrichtung wird über einen Drehknopf und über eine Betätigungswelle mindestens der Schaltmechanismus betätigt, wobei die Betätigungsvorrichtung in einem zur Bedienfront auskragenden Gehäuseteil untergebracht ist, und die Betätigungswelle senkrecht zur Bedienfront angeordnet ist. Der Drehknopf ragt auf der Bedienfront vor und kann vorzugsweise auch abschließbar gestaltet sein.

Stand der Technik

Als Motorschutzschalter sind derartige Schutzschalter bekannt, die in ihrem Auslöseverhalten (bis zum mehrfachen Anlaufstrom) auf den zu schützenden Elektromotor abgestimmt sind, oder als Leitungsschutzschalter zum Schutz von elektrischen Leitungen oder Anlagen gegen thermische überlastung oder Kurz- Schlussschäden dienen. Das Auslöseverhalten und damit der Einsatz derartiger Schutzschalter werden bestimmt von den thermischen und den Kurzschluss- Auslösewerten.

Beispiele für nach dem Baukastenprinzip aufgebaute modulare Schutzschalter sind in der DE 36 42 719 A1 oder in der WO 01-27958 A1 beschrieben. Ein anderer Motorsschutzschalter kann auch mit auswechselbarem überstrom- Auslöser-Modul ausgerüstet sein (CH-PS 319019). Dabei kann ein Bediener unterschiedliche Auslöser-Module aufsetzen, die sich durch unterschiedliche Strombereiche, bzw. unterschiedliche Trägheitsklassen unterscheiden.

Aus sicherheitstechnischen Gründen soll ein Auslöser-Modul nicht in der Stellung EIN des Schutzschalters gezogen werden können. Hierzu ist in der DE 36 42 719 A1 ein Sicherheitseinrichtung in Form einer Klappe vorgesehen. In der Klappe ist ein Fenster vorhanden, durch das der Betätigungsdrehknopf hindurch greift. Das Fenster ist derart ausgebildet, dass der Betätigungsdrehknopf in der EIN-Stellung die Ränder des Fensters sperrend übergreift, so dass das Auslöser-Modul aus der gesteckten Stellung nicht ziehbar ist. Die Sicherheits- einrichtung (die Klappe) ist ein sehr aufwändig gestaltetes Teil.

In der DE 195 15 923 A1 ist ein Schutzschalter beschrieben, welcher modular erweitert werden kann durch das Anstecken von austauschbaren Zusatzmodulen. Der Schutzschalter hat ein zur Bedienfront hin hervorstehendes prismati- sches Gehäuseteil, an dem senkrecht zur Bedienfront zwei Anschlussflächen und Kontaktflächen ausgebildet sind. Die Zusatzmodule können bei diesem Stand der Technik direkt an den Schutzschalter gesteckt werden oder sie werden getrennt vom Schutzschalter auf einer Unterlage (Tragschiene) befestigt.

Bei solchen und ähnlichen Schutzschalter ist von Nachteil, dass der modulare Zusammenbau unabhängig davon möglich ist, ob sich der Schutzschalter in der EIN-Stellung befindet oder nicht.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Schutzschalter einen mo- dularen Zusammenbau mit mindestens einer austauschbaren Steuereinheit zu ermöglichen, wobei einerseits unterschiedliche Funktionsmerkmal mit der

Steuereinheit einstellbar sind und andererseits eine Sicherungsfunktion vorhanden ist, wo nur unter bestimmten Bedingungen der Austausch möglich ist.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung im wesentlichen durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst, während in den Unteransprüchen besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gekennzeichnet sind.

Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die elektronische Steuereinheit als ein auf die Basisbaugruppe steckbares Modul ausgebildet ist, und die den Ver- braucher versorgende elektrische Versorgungsenergie durch die Steuereinheit hindurchgeschleift ist. Die Steuereinheit umfasst auch eine weitere Schutzfunktion für den Betrieb des vom Schutzschalter geschützten Verbrauchers. Weiterhin bezieht die Steuereinheit (insbesondere in Form ihrer Elektronikschaltung) ihre Spannungsversorgung und die Erfassungsdaten aus der Hauptstrombahn des Schutzschalters. Die Elektronikschaltung ist das Zentrum der Steuereinheit. Der Schaltung werden als Eingangs- und Messsignale über Stromwandler die Parameter des durch die Hauptstrombahnen fließenden Stroms zugeführt. Die Steuereinheit arbeitet somit immer, wenn der Schutzschalter mindestens einer der dahinterliegenden Verbraucher Strom führen. Zum Stecken der Steuerein- heit auf die Basisbaugruppe sind Kontaktmittel vorhanden.

Die Steuereinheit ist auf bestimmte Steuergrößen für einen Fehlerfall, in denen der Schutzschalter abzuschalten hat, eingestellt. Die Einstellungen können vorzugsweise auch von einer Bedienperson auf unterschiedliche Steuergrößen an von außen zugänglichen Drehknöpfen verändert werden. Als Steuergrößen sind vorrangig die Trägheit der Abschaltung und ein einen bestimmten Nennstrom übersteigender Fehlerstrom vorgegeben und/oder einstellbar. Solche Fehlerstromkriterien sind auch von internationalen Normen (EN 60947) erfasst, wo beispielsweise Auslösezeiten verschiedenen Gruppen von Nennströmen zuge- ordneten sind. Bei Auftreten des Fehlers steuert die Steuereinheit über die Aktoreinheit den Schaltmechanismus an, wodurch es zum öffnen der Kontakte der Hauptstrombahnen kommt. Der Kern der Aktoreinheit ist ein Kraftspeicher, welcher die beschleunigte Beaufschlagung des Schaltschlosses bewirkt. Zum Schutzschalter kann ein Kurzschluss-Schnellauslöser gehören, der über eine

- A - mechanische Wirkverbindung ebenfalls auf den Schaltapparat einwirkt. Der Schutzschalter mit der beschriebenen Basisbaugruppe bildet ein Grundgerät, bei dem der Kunde/Bediener durch Auswechseln der Steuereinheit und/oder des Auslöser-Moduls individuelle Funktionsmerkmale vorbestimmen und/oder ändern kann.

Es können auch weitere Einzelkomponenten in oder auf die Basisbaugruppe steckbar sein, oder auf andere Weise mit dem Schutzschalter zusammengebaut sein. Mit dem erfindungsgemäßen Schutzschalter ergibt sich der Vorteil eines Grundgeräts, bei dem auf einfache und sichere Weise Funktionen für den Einsatz eingestellt oder, falls erforderlich, in seinen Werten verändert werden können. Gleichzeitig kann vor Arbeiten an der elektrischen Anlage oder an einem zu schützenden Elektromotor die Steuereinheit gezogen werden, wobei eine sichtbare Trennstelle entsteht und der Leitungszug sicher unterbrochen ist.

Zweckmäßig erfolgt die Spannungsversorgung über Stromwandler. Es ist es von wesentlichem Vorteil, wenn die öffnungen für die Steckkontakte fingersicher ausgeführt und damit gegen unbeabsichtigtes Berühren gesichert sind. Vorzugsweise kann zusätzlich der Auslöser mit einer Funktion Auslösung bei Unterspannung ausgestattet sein.

Weiterhin kann in einer Ausführungsform eine von der Betätigungsvorrichtung zu betätigende Sperrvorrichtung vorhanden sein, die an der Betätigungswelle ausgebildet und durch Drehung der Betätigungswelle aktivierbar ist. Die Sperrvorrichtung blockiert bei EIN-Schaltstellung des Schutzschalters das Ziehen der Steuereinheit. Die Sperrvorrichtung besteht aus einem von der Betätigungswelle beaufschlagbaren und betätigbaren mechanischen Sperrmittel, das die Steckbewegung der Steuereinheit blockiert oder freigibt. Ein Vorteil liegt darin, dass eine sichere Verriegelung gegen unzulässiges oder unbefugtes Wechseln der Steuereinheit vorhanden ist. Die Sperrvorrichtung tritt in den Weg der zu steckenden Steuereinheit und blockiert die Bewegung der Steuereinheit. Die Verriegelung erfolgt autonom ohne zusätzliche Betätigung von außen durch die Drehung der Betätigungswelle. Durch die Verriegelung ist eine sichere Fixie-

rung der Steuereinheit bei eingeschaltetem Schutzschalter gewährleistet. Im eingeschalteten Zustand ist das Ziehen der Steuereinheit durch die mit dem Betätigungsdrehknopf aktivierte Sperrvorrichtung blockiert. Die Steuereinheit kann nur bei ausgeschaltetem Schutzschalter abgezogen und gewechselt wer- den.

Vorzugsweise kann bei einer Ausführungsform des Schutzschalters eine Vorrichtung zur Plombierung einer auf der Basisbaugruppe gesteckten Steuereinheit vorhanden sein. Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit kann die manuelle Betätigungsvorrichtung anschließbar gestaltet sein. Das bedeutet, dass der Drehknopf in der Stellung EIN des Schalters mit einem Schloss verriegelt werden kann. In einer solchen Anordnung ist es nicht möglich, weder den Drehknopf in der Stellung EIN zu betätigen noch abzuziehen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispiel. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische, als Blockbild gezeichnete Darstellung eines Schutzschalters.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

Die Figur bezieht sich auf einen Schutzschalter, der Bestandteil einer zusammensteckbaren Schalterkombination ist, deren Komponenten nach dem Baukastensystem ausgebildet sind. Die Bestandteile des Baukastens sind - soweit dies für die vorliegende Anmeldung relevant ist: die Basisbaugruppe 100, welche im wesentlichen den Kontaktapparat 107 und das Schaltschloss 140 um- fasst; das Auslöser-Modul 120; die Aktoreinheit (Spanneinheit) 110; die steckbare Steuereinheit 130 und die manuelle Betätigungseinrichtung. Die Steuereinheit 130 ist an dem Schaltergehäuse neben dem auskragenden Gehäuseteil parallel zur Achse des Betätigungsdrehknopfs einschiebbar. Die mechanische

Steck- und Trennbarkeit ist in der Figur durch die gestrichelte Linie 20 angedeutet.

Es sind nicht näher dargestellte Führ- und Verbinderelemente vorhanden, ins- besondere Kontaktmittel (Steckkontakte zu 102,104) zur Basisbaugruppe und Kontaktmittel (134) zur Aktoreinheit 110. Die Führ- und Verbinderelemente wirken mit korrespondierenden Elementen (Aufnahmeelemente oder Kontaktbuchsen) zusammen. Zwischen der Steuereinheit und der Basisbaugruppe des Schutzschalters befindet sich eine Trennstrecke zwischen Steckkontakten und Kontaktbuchsen. Es ist von Vorteil, wenn diese Trennstrecke bei nicht gesteckter Steuereinheit sichtbar ist. In der Basisbaugruppe 100 sind Eingangs- und Ausgangskontakte, Hauptstrombahnen, die insbesondere dreiphasig sein können, und der Kontaktapparat 107 angedeutet. In der Mitte der Baugruppenanordnung befindet sich auskragend ein prismatisches Gehäuseteil mit einer Be- dienfront, die der Befestigungsfläche gegenüber liegt. Die Befestigungsfläche liegt auf der Rückseite des Schutzschalters und dient dort vornehmlich zur Befestigung auf einer Tragschiene.

Das vorgenannte Gehäuseteil umfasst im wesentlichen eine mit einer Betäti- gungswelle 45 über einen Betätigungsdrehknopf 150 manuell zu betätigende Einrichtung für die Betätigung mindestens eines Schaltmechanismus (107) des Schutzschalters zum öffnen und Schließen von Leitungsbahnen (102, 104).

Die Betätigungswelle 45 ist senkrecht zur Bedienfront und zur Befestigungsflä- che (auf der Rückseite des Schutzschalters) angeordnet ist. An dem Gehäuseteil ist senkrecht zur Bedienfront eine Anschlussfläche für die steckbare Steuereinheit ausgebildet. Die Anschlussfläche hat - nicht näher dargestellte - lineare Führelementen und Verbinder- oder Kontaktmittel. Insbesondere ist ein aus mindestens einem Kontaktpaar bestehender Kontakt 134 zur Aktoreinheit 110 vorhanden.

Der Schutzschalter wird am Betätigungsdrehknopf 150 betätigt, mit dem eine AUS- und eine EIN-Stellung mit einer Drehung von 90° schaltbar ist. In der EIN- Stellung sind die Schaltkontakte 107 geschlossen. Aus dieser Stellung können

die Schaltkontakte des Schutzschalters manuell durch eine erste Drehung der Antriebswelle über den Betätigungsdrehknopf geöffnet werden. Die Antriebswelle löst im Schalterantriebsmechanismus das Schaltschloss und öffnet die Schaltkontakte. Zur manuellen Ausschaltung reicht eine kurze Drehung in Ge- genrichtung, um das Schaltschloss zu betätigen. Eine volle Drehung um 90° ist hierzu nicht erforderlich. Beim automatischen Ausschalten im Fehlerfall und öffnen der Schaltkontakte wird zwangsweise die Antriebswelle mitbewegt. Im ausgeschalteten Zustand des Schutzschalters, dort sind Schaltschloss und Schaltkontakte offen, ist es nicht möglich, unmittelbar den Schutzschalter in den eingeschalteten Zustand zu versetzen. Der mechanische Kraftspeicher des Auslöser-Moduls muss vorerst gespannt werden. Hierzu wird mit einer Linksdrehung des Betätigungsdrehknopfs (und der Antriebswelle) aus der AUS- Position um etwa 20° bis 30° (also in Gegenrichtung zur EIN-Schaltbewegung) das Auslöser-Modul aktiviert.

Die Einzelkomponenten können in oder auf die Basisbaugruppe gesteckt werden, oder auf andere Weise zusammengebaut sein. Wesentlich ist jedoch im Zusammenhang mit dem beanspruchten Gegenstand, dass die Steuereinheit 130 und die Baugruppe manueller Drehantrieb 150 steckbar sind. Das Auslö- ser-Modul 120 ist vorzugsweise ebenfalls austauschbar ausgebildet, wobei es neben dem prismatischen Gehäuseteil parallel zur Achse des Betätigungsdrehknopfs einschiebbar ist.

Das Auslöser-Modul hat Steckkontakte, die in entsprechende Kontaktbuchsen an der Basisbaugruppe steckbar sind. Wesentlich ist noch, dass das Auslöser- Modul im sperrenden Zustand der Sperrvorrichtung nur soweit eingesteckt werden kann, dass noch eine Trennstrecke zwischen Steckkontakten und Kontaktbuchsen vorhanden, bzw. insbesondere sichtbar ist.