Schaltgerät zum Steuern der Energiezufuhr eines nachgeschal ^¬ teten Elektromotors

Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät zum Steuern der Energiezufuhr eines nachgeschalteten Elektromotors sowie ein Verfahren des Schaltgeräts. Das erfindungsgemäße Schaltgerät ist insbesondere ein Motorstarter und wird insbesondere innerhalb der industriellen Automatisierungstechnik eingesetzt. Mittels des Schaltgeräts kann ein dem Schaltgerät nachgeschalteter Elektromotor gesteuert werden. Hierfür wird eine Energieversorgung des dem Schaltgerät nachgeschalteten Elektromotors über das Schaltgerät geführt, so dass der Elektromotor mit einem Versorgungsnetz verbunden ist. Das Versorgungsnetz ist insbesondere ein Niederspannungsnetz einer industriellen Anlage (z.B. drei Phasen, 400 Volt, 50 Hertz).

Zum Steuern der Energieversorgung des nachgeschalteten Elekt- romotors umfasst das Schaltgerät eine Steuereinheit und eine erste Strombahn. Über die erste Strombahn wird eine erste Phase des Versorgungsnetzes zum nachgeschalteten Elektromotor geführt. Die erste Strombahn umfasst einen ersten elektrome- chanischen Schalter und eine in Reihe zum ersten Schalter ge- schaltete Parallelschaltung eines zweiten elektromechanischen Schalters mit einem Halbleiterschalter. Die Steuereinheit kann ein Schaltsignal für den ersten Schalter, den zweiten Schalter und den Halbleiterschalter ausgeben und hierüber den erwünschten Schaltzustand der Schalter steuern. Der erste und zweite Schalter ist insbesondere ein Schließer, welcher bei Vorliegen eines Schaltsignals der Steuereinheit im geschlos ^¬ senen Schaltzustand gehalten wird. Wird das Schaltsignal vom ersten oder zweiten Schalter abgeschaltet, so nimmt der

Schalter automatisch aufgrund einer Rückstellkraft (z.B. eine Federkraft, welche auf einen Kontakt des jeweiligen Schalters wirkt) den geöffneten Zustand ein. Derartige Schalter sind insbesondere Relais. Der Halbleiterschalter nimmt bei Vorlie- gen des Schaltsignals der Steuereinheit vorzugsweise den elektrisch leitenden Zustand ein.

Das Schaltgerät umfasst einen Versorgungsanschluss, über wel- chen die Steuereinheit die Energie für die Schaltsignale be ^¬ ziehen kann. Üblicherweise wird eine dezentrale Versorgungs ^¬ quelle mittels einer Leitung mit dem Versorgungsanschluss des Schaltgeräts verbunden, so dass im aktiven Betrieb des

Schaltgeräts eine Versorgungsspannung über den Versorgungsan- schluss anliegt. Über den Versorgungsanschluss bezieht das

Schaltgerät die für die Schaltsignale erforderliche Energie. Vorzugsweise wird die gesamte geräteinterne Energieversorgung des Schaltgeräts über den Versorgungsanschluss des Schaltge ^¬ räts bezogen.

Das Schaltgerät wird vorzugsweise eingesetzt, um Drehstrommo ^¬ toren und auch Einphasenwechselstrommotoren ein- und auszuschalten. Die dem Schaltgerät nachgeschalteten Motoren werden vorzugsweise durch das Schaltgerät ferner gegen Überlast (Kurzschlussschutz und/oder thermische Überlast) geschützt.

Sofern das Schaltgerät in sicherheitskritischen Applikationen eingesetzt wird, muss ein sicheres Abschalten des dem Schalt ^¬ gerät nachgeschalteten Elektromotors durch das Schaltgerät sichergestellt werden.

Bei Schaltgeräten mit Notabschaltung des dem Schaltgerät nachgeschalteten Motors ist ein mögliches Abschaltprinzip, die Versorgungsspannung des Schaltgeräts mittels eines in den Versorgungsstrang zwischen der Versorgungsquelle und dem Versorgungsanschluss zwischengeschalteten Schaltgeräts (z.B. ein Not-Aus-Schaltgerät) abzuschalten. Funktionsbedingt fallen durch das Abschalten der Versorgungsspannung die elektrome- chanischen Schalter des Schaltgerätes selbsttätig in den Aus- Zustand (d.h. die Schalter sind geöffnet) . Auf diese Weise wird bei einem Wegschalten der Versorgungsspannung die über das Schaltgerät zum Motor geführte Energiezufuhr abgeschal ^¬ tet, so dass der Motor sicher ausgeschaltet wird. Durch das Wegschalten der Versorgungsquelle und dem automatischen Öffnen der Schalter bildet sich an den Schaltern ein Abschaltlichtbogen, welcher einen starken Verschleiß an den Schaltern verursacht, so dass die Anzahl derartiger Schaltspiele bei den Schaltgeräten üblicherweise begrenzt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein verbessertes S- chaltgerät bereitzustellen. Vorzugsweise wird durch das Scha ^¬ ltgerät eine erhöhte Anzahl an Schaltspielen, insbesondere bezüglich eines Schaltvorgangs aufgrund eines Abschaltens der Versorgungsspannung am Versorgungsanschluss , ermöglicht. Das Schaltgerät soll insbesondere ein sicheres Abschalten eines dem Schaltgerät nachgeschalteten Elektromotors sicherstellen. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß An ^¬ spruch 1, d.h. durch ein Schaltgerät mit einer Steuereinheit, einem Versorgungsanschluss, einem Netzteil und einer ersten Strombahn, welche einen ersten elektromechanischen Schalter und eine in Reihe zum ersten Schalter geschaltete Parallel- Schaltung eines zweiten elektromechanischen Schalters mit einem Halbleiterschalter umfasst, wobei die Steuereinheit ein Schaltsignal für den ersten Schalter, den zweiten Schalter und den Halbleiterschalter ausgeben kann, wobei der Versorgungsanschluss mit dem Netzteil verbunden ist und die Steuer- einheit über das Netzteil die Energie für die Schaltsignale bezieht, wobei das Schaltgerät einen Energiespeicher und eine mit der Steuereinheit verbundene Messvorrichtung umfasst, wo ^¬ bei der Energiespeicher zwischen dem Versorgungsanschluss und dem Netzteil zwischengeschaltet ist, so dass mittels des Energiespeichers eine über den Versorgungsanschluss erfolgen ^¬ de Energieversorgung des Schaltgerätes geräteintern gepuffert wird, wobei die Steuereinheit mittels der Messvorrichtung die über den Versorgungsanschluss erfolgende Energieversorgung des Schaltgerätes im Bereich zwischen dem Versorgungsan- schluss und dem Netzteil überwachen kann, wobei die Steuer ^¬ einheit derart ausgebildet ist, dass sie, wenn die mittels der Messvorrichtung überwachte Energieversorgung in einen kritischen Bereich fällt, mittels der Energie des Energie ^¬ speichers

- in einem ersten Schritt den Halbleiterschalter elektrisch leitend schaltet und anschließend den zweiten Schalter öff- net ,

- nach dem ersten Schritt in einem zweiten Schritt den Halbleiterschalter elektrisch nichtleitend schaltet und anschließend den ersten Schalter öffnet,

und ein Verfahren gemäß Anspruch 8, d.h. durch ein Verfahren eines Schaltgeräts, welches eine Steuereinheit, einen Versor ^¬ gungsanschluss, ein Netzteil und eine erste Strombahn um- fasst, wobei die erste Strombahn einen ersten elektromechani- schen Schalter und eine in Reihe zum ersten Schalter geschaltete Parallelschaltung eines zweiten elektromechanischen Schalters mit einem Halbleiterschalter umfasst, wobei die

Steuereinheit ein Schaltsignal für den ersten Schalter, den zweiten Schalter und den Halbleiterschalter ausgeben kann, wobei der Versorgungsanschluss mit dem Netzteil verbunden ist und die Steuereinheit über das Netzteil die Energie für die Schaltsignale bezieht, wobei das Schaltgerät einen Energie ^¬ speicher und eine mit der Steuereinheit verbundene Messvor ^¬ richtung umfasst, wobei der Energiespeicher zwischen dem Versorgungsanschluss und dem Netzteil zwischengeschaltet ist, so dass mittels des Energiespeichers die über den Versorgungsan- schluss erfolgende Energieversorgung des Schaltgerätes gerä ^¬ teintern gepuffert wird, wobei die Steuereinheit mittels der Messvorrichtung die über den Versorgungsanschluss erfolgende Energieversorgung des Schaltgerätes im Bereich zwischen dem Versorgungsanschluss und dem Netzteil überwacht, wobei die Steuereinheit, wenn die mittels der Messvorrichtung überwachte Energieversorgung in einen kritischen Bereich fällt, mittels der Energie des Energiespeichers:

- in einem ersten Schritt den Halbleiterschalter elektrisch leitend schaltet und anschließend den zweiten Schalter öff- net,

- nach dem ersten Schritt in einem zweiten Schritt den Halbleiterschalter elektrisch nichtleitend schaltet und anschließend den ersten Schalter öffnet. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 7 sowie 9 angegeben.

Im aktiven Betrieb des dem Schaltgerät nachgeschalteten Elek- tromotors erfolgt über die erste Strombahn die Energiezufuhr für den Elektromotor.

Bei Vorliegen des Schaltsignals der Steuereinheit nimmt der erste und zweite Schalter den geschlossenen Schaltzustand ein. Wird das Schaltsignal am ersten und/oder zweiten Schal ^¬ ter abgeschaltet; d.h. am Schalter liegt kein Schaltsignal an, so nimmt der entsprechende Schalter automatisch den geöffneten Schaltzustand ein. Bei einem Schaltsignal liegt ins ^¬ besondere eine Spannung über dem Steuerstromkreis des Schal- ters an, insbesondere ca. 12 Volt. Bei keinem Schaltsignal liegt insbesondere keine Spannung über dem Steuerstromkreis des Schalters an.

Die Steuereinheit kann mittels der Messvorrichtung die über den Versorgungsanschluss erfolgende Energieversorgung für das Schaltsignal der Steuereinheit überwachen. Dadurch, dass mit ^¬ tels der Messvorrichtung der Energiefluss , insbesondere die Spannung, im Bereich der elektrischen Verbindung zwischen dem Versorgungsanschluss und dem Netzteil, vorzugsweise im Be- reich der elektrischen Verbindung zwischen dem Versorgungsanschluss und dem Energiespeicher, überwacht wird, kann die über den Versorgungsanschluss direkt am Schaltgerät einge ^¬ speiste Spannung der Versorgungsquelle überwacht werden. Auf diese Weise kann seitens der Steuereinheit unmittelbar auf einen Spannungsabfall am Versorgungsanschluss reagiert wer ^¬ den .

Durch die Überwachung der über den Versorgungsanschluss erfolgenden Energieversorgung mittels der Messvorrichtung kann bei einem Absinken der Versorgungsspannung in einen, vorzugsweise in der Steuereinheit oder Messvorrichtung hinterlegten, kritischen Bereich ein gesteuertes Abschalten der über die erste Strombahn erfolgenden Energieversorgung des nachgeschalteten Elektromotors erfolgen.

Der kritische Bereich wird vorzugsweise mittels eines Refe- renzwertes vom ordnungsgemäßen Bereich, in welchem eine ordnungsgemäße Energieversorgung des Schaltgerätes über den Ver- sorgungsanschluss vorliegt, getrennt. Der Referenzwert ist somit ein Schwellwert bzw. Schwellwertbereich. Der Referenzwert ist insbesondere derart bemessen, dass, sofern der Refe- renzwert überschritten wird eine ausreichende Energieversor ^¬ gung des Schaltgerätes über den Versorgungsanschluss erfolgt, so dass eine ordnungsgemäße Schaltsignalausgabe durch die Steuereinheit sichergestellt ist, und sofern der Referenzwert unterschritten wird eine Energieversorgung über den Versor- gungsanschluss erfolgt, welche eine ordnungsgemäße Schaltsig ^¬ nalausgabe durch die Steuereinheit gefährdet, insbesondere nicht ermöglicht.

Der kritische Bereich charakterisiert insbesondere einen Spannungsbereich am Versorgungsanschluss, welcher unterhalb von ca. 70%, vorzugsweise ca. 50%, der am Versorgungsan ^¬ schluss anzuschließenden maximal zulässigen Spannung liegt.

Die Messvorrichtung ist insbesondere eine Vorrichtung zum Messen der am Versorgungsanschluss anliegenden Versorgungs ^¬ spannung, so dass die Steuereinheit mittels der Messvorrich ^¬ tung die über den Versorgungsanschluss anliegende Versor ^¬ gungsspannung überwachen kann. Die Messung mittels der Messvorrichtung findet insbesondere im Bereich zwischen den An- Schlussstellen des Versorgungsanschlusses und dem Netzteil, vorzugsweise dem Energiespeicher, statt.

Die Steuereinheit selbst kann den Energiespeicher umfassen. Über den Versorgungsanschluss erfolgt vorzugsweise lediglich die geräteinterne Energieversorgung des Schaltgeräts. Vorzugsweise liegen am Versorgungsanschluss im ordnungsgemä ^¬ ßen Betrieb des Schaltgeräts ca. 24 Volt an.

Das Netzteil ist ein geräteinternes Netzteil des Schaltgerä- tes, welches insbesondere die am Versorgungsanschluss anlie ^¬ gende Spannung in eine andere Spannung umwandelt.

Der Halbleiterschalter ist vorzugsweise ein Triac oder zwei antiparallel geschaltete Thyristoren.

Wurde eine kritische Energieversorgung mittels der Messvorrichtung detektiert (die Energieversorgung über den Versorgungsanschluss liegt im kritischen Bereich) , so erfolgt die Ansteuerung mittels der Steuereinheit derart, dass im ersten Schritt der Halbleiterschalter elektrisch leitend geschaltet wird und der zweite Schalter nach dem Schließen des Halbleiterschalters geöffnet wird. Im ersten Schritt bleibt der ers ^¬ te Schalter geschlossen. Im zweiten Schritt wird zunächst der Halbleiterschalter elektrisch nichtleitend geschaltet und an- schließend der erste Schalter geöffnet. Die erforderliche Energie zur Ausgabe der notwendigen Schaltsignale für den ersten und zweiten Schritt bezieht die Steuereinheit vom Energiespeicher . Der Energiespeicher, welcher insbesondere durch mindestens einen Kondensator ausgebildet ist, ist zwischen dem Versorgungsanschluss und dem Netzteil zwischengeschaltet, so dass er die über den Versorgungsanschluss erfolgende Energiever ^¬ sorgung des Schaltgerätes geräteintern puffert. Der Energie- Speicher wird insbesondere über die am Versorgungsanschluss anliegende Spannung aufgeladen. Sinkt die am Versorgungsanschluss anliegende Spannung in den kritischen Bereich, so wird das Ausgeben der erforderlichen Schaltsignale für den ersten und zweiten Schritt durch die Steuereinheit durch die im Energiespeicher gepufferte Energie sichergestellt. Da ^¬ durch, dass der Energiespeicher direkt mittels der am Versorgungsanschluss anliegenden Spannung aufgeladen wird, kann bei einer entsprechenden Dimensionierung des Energiespeichers ei- ne gesteuerte Abschaltung des nachgeschalteten Elektromotors (Durchführen des ersten und zweiten Schritts) vorzugsweise bei einem konstanten Spannungsniveau erfolgen. Der Spannungs ^¬ einbruch auf der Sekundärseite des Netzteils tritt vorzugs- weise erst nach Durchführung des ersten und zweiten Schrittes ein .

Die gesteuerte Abschaltung des nachgeschalteten Elektromotors mittels des ersten und zweiten Schritts erfolgt insbesondere unmittelbar nachdem festgestellt wurde, dass die mittels der Messvorrichtung erfasste Spannung im kritischen Bereich liegt .

Ein mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht darin, dass mit geringem zusätzlichem Hardwareaufwand im Schaltgerät ein verbessertes Schaltverhalten erzielt werden kann. Insbesonde ^¬ re kann bezüglich einer Notabschaltung über den Versorgungs- anschluss eine erhöhte Anzahl an Schaltspielen für das

Schaltgerät erzielt werden. Der durch ein Abschalten der Ver- sorgungsspannung an den Schaltern üblicherweise erfolgende Verschleiß kann durch das gesteuerte Abschalten verhindert werden. Die hierzu erforderlich Energie für das Schaltsignal wird durch den Energiespeicher bereitgestellt. Dadurch, dass der Energiespeicher auf der Primärseite des Netzteils (zum Versorgungsanschluss gerichtete Seite des Netzteils) angeord ^¬ net ist, kann eine verbesserte geräteinterne Energiepufferung erfolgen .

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann der Energiespeicher über den Versorgungsanschluss aufgeladen werden. Der Energiespeicher umfasst vorzugsweise mindestens ei ^¬ nen Kondensator, welcher mit dem Versorgungsanschluss elekt ^¬ risch leitend verbunden ist. Es ist ebenso denkbar, dass als Energiespeicher mehrere Kondensatoren eingesetzt werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Energiespeicher derart ausgebildet, dass er die Aus ^¬ gabe der erforderlichen Schaltsignale mittels der Steuerein- heit für die ersten und zweiten Schritte sicherstellt. Die Ausgabe der ersten und zweiten Schaltsignale über die Steuereinheit ist somit lediglich mittels der im Energiespeicher gepufferten Energie möglich.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das Schaltgerät eine weitere Messvorrichtung, welche mit der Steuereinheit verbunden ist, wobei die Steuereinheit mittels der weiteren Messvorrichtung die über den Versor- gungsanschluss erfolgende Energieversorgung im Bereich zwischen dem Netzteil und der Steuereinheit überwachen kann. Mittels der weiteren Messvorrichtung kann somit die Energieversorgung auf der Sekundärseite des Netzteils überwacht wer ^¬ den .

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das Schaltgerät eine zweite Strombahn, welche einen ersten elektromechanischen Schalter und eine in Reihe zum ersten Schalter geschaltete Parallelschaltung eines zweiten elektromechanischen Schalters mit einem Halbleiterschalter umfasst, wobei die Steuereinheit ein Schaltsignal für den ersten Schalter, den zweiten Schalter und den Halbleiterschalter der zweiten Strombahn ausgeben kann, wobei die Steuereinheit derart ausgebildet ist, dass sie, sofern die mit- tels der Messvorrichtung überwachte Energieversorgung in einen kritischen Bereich fällt, mittels der Energie des Energiespeichers :

- in einem ersten Schritt den Halbleiterschalter der zweiten Strombahn elektrisch leitend schaltet und anschließend den zweiten Schalter der zweiten Strombahn öffnet,

- nach dem ersten Schritt in einem zweiten Schritt den Halbleiterschalter der zweiten Strombahn elektrisch nichtleitend schaltet und anschließend den ersten Schalter der zweiten Strombahn öffnet.

Die Ansteuerung der zweiten Strombahn mittels der Steuereinheit erfolgt vorzugsweise analog zur ersten Strombahn. Die zweite Strombahn ist vorzugsweise analog zur ersten Strombahn ausgebildet .

Das Schaltgerät kann ferner eine dritte Strombahn umfassen. Die dritte Strombahn kann hierbei analog zur ersten oder zweiten Strombahn ausgebildet sein. Die Ansteuerung der

Schalter der dritten Strombahn kann ebenso in analoger Weise zur ersten Strombahn erfolgen. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit derart ausgebildet, dass sie im zweiten Schritt den Halbleiterschalter im Stromnulldurchgang, der über ihn erfolgenden Energiezufuhr, in den elektrisch nichtleitenden Zustand schaltet. Hierdurch wird die Energieversor- gung zum Elektromotor unterbrochen, so dass anschließend der erste Schalter der jeweiligen Strombahn stromlos geöffnet werden kann. Das Abschalten der Energieversorgung zum nachgeschalteten Elektromotor kann somit ohne Lichtbogenbildung an den jeweiligen elektromechanischen Schaltern erfolgen. Der ansonsten erfolgende Verschleiß der Schalter wird vermieden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst ein System, zum sicheren Betreiben eines Elektromotors, das beschriebene Schaltgerät, eine Versorgungsquelle und eine Schaltvorrichtung, wobei die Schaltvorrichtung in den Versorgungsstrang der Versorgungsquelle zum Versorgungs- anschluss des Schaltgeräts derart zwischengeschaltet ist, dass durch eine Betätigung der Schaltvorrichtung eine durch die Versorgungsquelle erfolgende Energieversorgung zum

Schaltgerät unterbrochen wird. Die Schaltvorrichtung ist beispielsweise ein Not-Aus-Schaltgerät.

Im Folgenden werden die Erfindung und Ausgestaltungen der Erfindung anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbei- spiels näher beschrieben und erläutert.

Die Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Systems zum sicheren Betreiben eines Elektromotors 5. Das System um- fasst ein Versorgungsnetz 9, den Elektromotor 5, ein Schaltgerät 1, eine Versorgungsquelle 50 und ein Not-Aus-Schaltge ^¬ rät 40. Das Schaltgerät 1 ist mit seinen drei eingangsseitigen An ^¬ schlussstellen 3 mit dem Versorgungsnetz 9 und mit seinen drei ausgangsseitigen Anschlussstellen 4 mit dem Elektromotor 5 verbunden. Der Elektromotor 5 ist ein Asynchronmotor. Das Versorgungsnetz 9 ist ein Dreiphasenwechselstromnetz einer industriellen Niederspannungsschaltanlage. Das Schaltgerät 1 ist ein Motorstarter 1, mittels welchem die Energiezufuhr des nachgeschalteten Elektromotors 5 gesteuert werden kann.

Eine erste Phase 10 des Versorgungsnetzes 9 ist mittels einer Leitung mit der eingangsseitigen Anschlussstelle 3 verbunden und wird über eine erste Strombahn 15 des Motorstarters 1 ge ^¬ räteintern zur ausgangsseitigen Anschlussstelle 4 geführt und anschließend mittels einer weiteren Leitung zum Elektromotor 5 geführt. Die erste Strombahn 15 des Motorstarters 1 verbin- det geräteintern die eingangsseitige Anschlussstelle 3 des Motorstarters 1 mit der ausgangsseitigen Anschlussstelle 4 des Motorstarters 1. Die erste Strombahn 15 umfasst einen ersten elektromechanischen Schalter 11, einen Halbleiterschalter 12, hier ein Triac, und einen zweiten elektromecha- nischen Schalter 13. Der erste Schalter 11 ist in Serie zu der Parallelschaltung des Halbleiterschalters 12 mit dem zweiten Schalter 13 geschaltet. Über die erste Strombahn 15 wird folglich die erste Phase 10 des Versorgungsnetzes 9 zum Elektromotor 5 geführt.

Eine zweite Phase 20 des Versorgungsnetzes 9 ist mittels ei ^¬ ner Leitung mit der eingangsseitigen Anschlussstelle 3 verbunden und wird über eine zweite Strombahn 25 des Motorstarters 1 geräteintern zur ausgangsseitigen Anschlussstelle 4 geführt und anschließend mittels einer weiteren Leitung zum Elektromotor 5 geführt. Die zweite Strombahn 25 des Motorstarters 1 verbindet geräteintern die eingangsseitige An ^¬ schlussstelle 3 des Motorstarters 1 mit der ausgangsseitigen Anschlussstelle 4 des Motorstarters 1. Die zweite Strombahn 25 umfasst einen ersten elektromechanischen Schalter 21, einen Halbleiterschalter 22, hier ein Triac, und einen zweiten elektromechanischen Schalter 23. Der erste Schalter 21 ist in Serie zu der Parallelschaltung des Halbleiterschalters 22 mit dem zweiten Schalter 23 geschaltet. Über die zweite Strombahn 25 wird folglich die zweite Phase 20 des Versorgungsnetzes 9 zum Elektromotor 5 geführt. Eine dritte Phase 30 des Versorgungsnetzes 9 ist mittels ei ^¬ ner Leitung mit der eingangsseitigen Anschlussstelle 3 verbunden und wird über eine dritte Strombahn 35 des Motorstarters 1 geräteintern zur ausgangsseitigen Anschlussstelle 4 geführt und anschließend mittels einer weiteren Leitung zum Elektromotor 5 geführt. Die dritte Strombahn 35 des Motorstarters 1 verbindet geräteintern die eingangsseitige An ^¬ schlussstelle 3 des Motorstarters 1 mit der ausgangsseitigen Anschlussstelle 4 des Motorstarters 1. Der abgebildete Motor ^¬ starter 1 ist ein 2-phasig gesteuerter Motorstarter 1, so dass die dritte Strombahn eine beständige geräteinterne elektrische Kontaktierung zwischen der eingangsseitigen und ausgangsseitigen Anschlussstelle 3,4 bildet. Es ist jedoch ebenso denkbar, dass die dritte Strombahn 35 ebenso mindes ^¬ tens einen Schalter umfasst oder analog zur ersten und/oder zweiten Strombahn 15,25 des Motorstarters 1 ausgebildet ist.

Der Motorstarter 1 umfasst eine Steuereinheit 2 mittels wel ^¬ cher die Schaltstellung der elektromechanischen Schalter 11,13,21,23 und der Halbleiterschalter 12,22 gesteuert wird. Hierfür kann die Steuereinheit 2 Schaltsignale an die Schal ^¬ ter 11,12,13,21,22,23 ausgeben. Durch das Schaltsignal wird eine Spannung am Schalter 11,12,13,21,22,23 angelegt. Die elektromechanischen Schalter 11,13,21,23 sind mit einer Federkraft beaufschlagt, so dass sie zum Halten der geschlosse- nen Stellung mit dem Schaltsignal angesteuert werden müssen, da sie ansonsten selbständig den geöffneten Schaltzustand einnehmen. D.h. sobald das Schaltsignal am elektromechanischen Schalter 11,13,21,23 entfernt wird, nimmt dieser auto- matisch die geöffnete Schaltstellung ein. Mittels der Steuereinheit 2 kann der jeweilige Halbleiterschalter 12,22 in einen elektrisch leitenden Zustand und einen elektrisch nicht leitenden Zustand (gesperrten Zustand) geschaltet werden. Im elektrisch nicht leitenden Zustand des Halbleiterschalters

12,22 wird die Energieübertragung über den Halbleiterschalter 12,22 gesperrt .

Die ersten elektromechanischen Schalter 13,23 sind Schließer eines ersten Relais. Die zweiten elektromechanischen Schalter 11,21 sind Schließer eines zweiten Relais. Es ist jedoch ebenso denkbar, dass die einzelnen Schalter oder lediglich die ersten oder zweiten Schalter 11,13,21,23 mittels eines separaten Relais angesteuert werden.

Der Motorstarter 1 bezieht über seinen Versorgungsanschluss 7 die geräteinterne Energieversorgung. Hierfür ist der Versorgungsanschluss 7 mittels zweier Leiter mit einer Versorgungs ^¬ quelle 50, welche z.B. ca. 24 Volt bereitstellt, verbunden. Am Versorgungsanschluss 7 liegt somit bei einer bestehenden elektrisch leitenden Verbindung zur Versorgungsquelle 7 eine Versorgungsspannung von ca. 24 Volt an. Mittels der über den Versorgungsanschluss 7 bezogenen elektrischen Energie kann die Steuereinheit 2 die erforderlichen Schaltsignale an die jeweiligen Schalter 11,12,13,21,22,23 ausgegeben.

Innerhalb des Motorstarters 1 ist der Versorgungsanschluss 7 mit einem Netzteil 19 des Schaltgerätes 1 elektrisch leitend verbunden. Das Netzteil 19 passt die über den Versorgungsan- schluss 7 bezogene Spannung der Spannungsquelle 50 derart an, dass die Steuereinheit 2 über das Netzteil 19 die passende elektrische Spannung für die Schaltsignale beziehen kann.

Der Motorstarter 1 umfasst ferner einen Energiespeicher 6, welcher in der elektrisch leitenden Verbindung des Versorgungsanschlusses 7 zum Netzteil 19 integriert ist. Der Ener ^¬ giespeicher 6 ist ein Kondensator, welcher über den Versorgungsanschluss 7 aufgeladen wird. Der Energiespeicher 6 kann die Energieversorgung des Netzteils 19 puffern. Sofern die Energieversorgung des Schaltgerätes über die Versorgungsquel ^¬ le 50 entfällt, wird mittels des Energiespeichers 6 die Ener ^¬ gieversorgung des Netzteils 19 entsprechend der Kapazität des Energiespeichers 6 gepuffert; d.h. kurzzeitig aufrechterhal ^¬ ten. Die Kapazität des Energiespeichers 6 ist derart ausge ^¬ legt, dass eine Energieversorgung des Netzteils 19 lediglich mittels der Energie des Energiespeichers 6 solange sicherge ^¬ stellt ist, dass die Steuereinheit 2 ein gesteuertes Abschal- ten des nachgeschalteten Verbrauchers 5 durchführen kann (Durchführen des ersten und zweiten Schrittes) .

Zwischen dem Versorgungsanschluss 7 und dem Energiespeicher 6 ist eine Messvorrichtung 8 des Motorstarters 1 angeordnet. Die Steuereinheit 2 kann mittels der Messvorrichtung 8 die über den Versorgungsanschluss 7 erfolgende Energieversorgung des Netzteils 19 überwachen. Hierbei wird die mittels der Messvorrichtung 8 ermittelte Spannung mit einem im Schaltgerät 1 hinterlegten Referenzwert verglichen. Liegt die ermit- telte Spannung oberhalb des Referenzwertes, so erfolgt über den Versorgungsanschluss 7 für das Schaltgerät 1 eine ausrei ^¬ chende Energieversorgung, welche eine ordnungsgemäße Schalt ^¬ signalausgabe durch die Steuereinheit 2 sichergestellt. Wird durch die ermittelte Spannung jedoch der Referenzwert unter- schritten, so erfolgt über den Versorgungsanschluss 7 eine Energieversorgung, welche eine ordnungsgemäße Schaltsignal ^¬ ausgabe durch die Steuereinheit 2 gefährdet. Die über den Versorgungsanschluss 7 erfolgende Energieversorgung befindet sich somit im kritischen Bereich. Der durch den Referenzwert gebildete Schwellwert bezüglich der überwachten Versorgungs ^¬ spannung liegt bei 50% der am Versorgungsanschluss 7 anzu ^¬ schließenden maximal zulässigen Spannung. Ergibt die Überwachung der Versorgungsspannung mittels der Messvorrichtung 8, dass am Versorgungsanschluss 7 eine Spannung unterhalb von 50% der am Versorgungsanschluss 7 anzuschließenden maximal zulässigen Spannung anliegt, so befindet sich die Energieversorgung im kritischen Bereich. Wird ein derartiger Zustand detektiert, so wird durch die Steuereinheit 2 unmittelbar ein gesteuertes Abschalten mittels der vom Energiespeicher 6 gepufferten Energie durchgeführt.

Zwischen der Versorgungsquelle 50 und dem Motorstarter 1 ist das Not-Aus-Schaltgerät 40 derart angeordnet, dass es die über die beiden Leiter erfolgende Energieversorgung des Motorstarters 1 unterbrechen kann. Das Not-Aus-Schaltgerät 40 umfasst hierfür jeweils zwei Schaltelemente, welche jeweils eine Leitung unterbrechen können.

Sofern am Versorgungsanschluss 7 eine ordnungsgemäße Versor ^¬ gungsspannung anliegt kann der Motorstarter 1 für den nachgeschalteten Elektromotor 5 eine Energieversorgung herstellen. Die mittels der Messvorrichtung 8 ermittelte Versorgungsspan- nung liegt folglich nicht im kritischen Bereich.

Liegt ein laufender Elektromotor 5 im Nennbetrieb vor, so sind innerhalb des Motorstarters 1 die ersten Schalter 11,21 geschlossen, die Halbleiterschalter 12,22 elektrisch nicht leitend geschaltet und die zweiten Schalter 13,23 geschlos ^¬ sen. Ein mögliches Abschaltprinzip des dem Motorstarter 1 nachgeschalteten Elektromotors 5 ist es, die Versorgungsspannung des Motorstarters 1 mittels des in den Versorgungsstrang zwischen der Versorgungsquelle 50 und dem Versorgungsan- schluss 7 zwischengeschalteten Not-Aus-Schaltgeräts 40 abzu ^¬ schalten. Hierfür wird das Not-Aus-Schaltgerät 40 betätigt, so dass es mindestens eines seiner Schaltelemente öffnet.

Erfolgt eine derartige Betätigung des Not-Aus-Schaltgeräts 40, so liegt über den Versorgungsanschluss 7 keine Spannung an. Die Versorgungsspannung am Versorgungsanschluss 7 fällt somit in den kritischen Bereich. Da die Steuereinheit 2 mit ^¬ tels der Messvorrichtung 8 die über den Versorgungsanschluss 7 erfolgende Energieversorgung überwacht, wird ein derartiger Zustandswechsel bezüglich der über den Versorgungsanschluss 7 erfolgenden Energieversorgung erkannt. Die Steuereinheit 2 führt daraufhin selbständig ein gesteuertes Abschalten des nachgeschalteten Elektromotors 5 durch. Die Energie zur Aus- 1 b

gäbe der notwendigen Schaltsignale wird hierbei durch den Energiespeicher 6 sichergestellt. Mittels der im Energiespei ^¬ cher 6 gepufferten Energie wird folglich weiterhin das Netzteil 19 und hierüber die Steuereinheit 2 mit Energie ver- sorgt.

Bei dem gesteuerten Abschalten des nachgeschalteten Motors 5 werden durch die Steuereinheit 2 in einem ersten Schritt die Halbleiterschalter 12,22 in den elektrisch leitenden Zustand geschaltet. Die ersten Schalter 11,21 werden weiterhin mittels eines Schaltsignals der Steuereinheit 2 angesteuert, so dass sie in der geschlossenen Stellung verweilen. Funktionsbedingt fallen durch das Wegschalten der Schaltsignale am ersten Relais die zweiten Schalter 13,23 selbsttätig in den geöffneten Zustand. Die Energieversorgung des Elektromotors 5 erfolgt somit weiterhin über den Motorstarter 1. Die notwendige Energie für die auszugebenden Schaltsignale (Halbleiterschalter 12,22 und ersten Schalter 11,21) während des ersten Schritts durch die Steuereinheit 2 wird durch den Energie ^¬ speicher 6 bereitgestellt.

In einem auf den ersten Schritt folgenden zweiten Schritt werden durch die Steuereinheit 2 die Halbleiterschalter 12,22 im Stromnulldurchgang in den elektrisch nichtleitenden Zu- stand geschaltet. Es erfolgt somit ein lichtbogenfreies Un ^¬ terbrechen der Energieversorgung über der ersten und zweiten Strombahn 15,25. Dieser Schaltvorgang erfolgt unmittelbar nachdem sichergestellt ist, dass die zweiten Schalter 13,23 geöffnet sind. Sobald die Energieversorgung über die Halblei- terschalter 12,22 unterbrochen ist, ist die Energieversorgung zum nachgeschalteten Elektromotor 5 unterbrochen. Nachdem sichergestellt ist, dass die Energieversorgung über die Halb ^¬ leiterschalter 12,22 unterbrochen ist, wird das Schaltsignal vom zweiten Relais und somit von den ersten Schaltern 11,21 weggeschaltet. Funktionsbedingt fallen durch das Wegschalten des Schaltsignals am zweiten Relais die ersten Schalter 11,21 selbsttätig in den geöffneten Zustand. Die ersten Schalter 11,21 werden somit stromlos geöffnet. Die Energie für die auszugebenden Schaltsignale während des zweiten Schritts durch die Steuereinheit 2 wird durch den Energiespeicher 6 bereitgestellt . Durch eine ausreichend bemessene Pufferung der Versorgungs ^¬ spannung im Energiespeicher 6 und die interne Überwachung der am Versorgungsanschluss 7 anliegenden Versorgungsspannung mittels der Messvorrichtung 8, kann bei dem Abschalten der Versorgungsspannung ein gesteuertes Unterbrechen der Energie- Versorgung zum nachgeschalteten Elektromotor 5 erfolgen, ohne dass es zu einer Lichtbogenbildung an den Schaltern 11,13,21, 23 kommt. Der Verschleiß des Schaltgeräts 1 kann somit mini ^¬ miert werden. Sinkt durch Ausfall oder Abschalten der Versorgungsspannung die von der Messvorrichtung 8 erfasste Versorgungsspannung unter eine vorgegebene Schwelle (Referenzwert) , so wird durch die Steuereinheit 2 unverzüglich das gesteuerte Abschalten des Elektromotors 5 eingeleitet (Durchführen des ersten und zweiten Schritts) . Das gesteuerte Abschalten entspricht vor ^¬ zugsweise dem Abschaltvorgang, welchen das Schaltgerät 1 bei einem normalen Abschaltvorgang (betriebsmäßiges Abschalten des Elektromotors 5 über Steuereingang) über die Steuereinheit 2 durchführt.

Die Pufferung des Energiespeichers 6 ist derart ausgelegt, dass ausreichend Energie zum Ansteuern der Schalter 11,12,13, 21,22,23 bis zum Ende des gesteuerten Abschaltvorgangs zur Verfügung steht. Auf diese Weise kann auch bei einer Notab- Schaltung ein regulärer Abschaltvorgang durchgeführt werden, ohne die mechanischen Schalter 11,13,21,23 zusätzlich zu belasten. Es erfolgt somit ein verschleißfreies Abschalten bei einem Nothalt, der durch Abschalten der Versorgungsspannung realisiert ist. Durch den gesteuerten Abschaltvorgang über verschleißfreie Halbleiterschalter 12,22 und die Pufferung der Versorgungsspannung für die Dauer des gesteuerten Abschaltvorganges kann eine deutlich erhöhte Lebensdauer der mechanischen Schalter 11,13,21,23 und damit des gesamten Schaltgerätes 1 erreicht werden.

Dadurch, dass mittels des Energiespeichers 6 die Energiepuf- ferung auf der Primärseite des Netzteils 19 (zum Versorgungs ^¬ anschluss 7 gerichtet) erfolgt, kann bei einem Spannungsein ^¬ bruch am Versorgungsanschluss 7 die Sekundärseite des Netz ^¬ teils 19 ihren Spannungspegel bis zu einem gewissen Zeitpunkt konstant halten. Auf diese Weise kann die Abschaltung dauer- haft auf einem konstanten Spannungsniveau durchgeführt wer ^¬ den. Der Spannungseinbruch auf der Sekundärseite tritt vorzugsweise erst nach der Beendigung der gesteuerten Abschaltsequenz (erster und zweiter Schritt) auf. Dadurch, dass der Energiespeicher 6 auf der Primärseite angeordnet ist, kann im Vergleich zu einer Anordnung des Energiespeichers 6 auf der

Sekundärseite des Netzteils 19 ein Spannungsabfall am Versor ^¬ gungsanschluss 7 und somit der kritische Bereich schneller detektiert werden, so dass die gesteuerte Abschaltsequenz früher eingeleitet werden kann. Die Notabschaltung wird somit frühzeitiger eingeleitet. Die Zuverlässigkeit des Systems wird hierdurch verbessert.

Vorzugsweise wird bei einem Eintritt in den kritischen Be ^¬ reich mittels der gepufferten Energie des Energiespeichers 6 ferner eine Diagnosemeldung (z.B. Meldung der regulären Abschaltung) über ein Kommunikationsmittel des Schaltgerätes 1 an ein mit dem Schaltgerät verbundene Geräteeinheit (z.B. ei ^¬ ne übergeordnete Steuerung) abgesetzt.