Die Erfindung betrifft einen elektronischen Überstromauslöser für Schutzschalter, insbesondere für Motorschutzschalter, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Aus der Druckschrift DE 10 2006 011 713 AI ist ein gattungsgemäßer elektronischer Überstromauslöser für Motorschutzschalter bekannt. Der Überstromauslöser weist für jede der zu schaltenden und zu schützenden Stromphasen die Primärseite eines Stromwandlers auf, dessen Sekundärseite über eine Gleichrichteranordnung mit einem Bürdenwiderstand verbunden ist. Im ungesättigten Zustand der Stromwandler sind die Bürdenspannungen ein proportionales Abbild der Phasenströme. Über Glättungsschaltungen gelangen die

Bürdenspannungen zu einem Mikrocontroller. An dem Mikrocontroller liegen außerdem die Ausgänge von zwei mehrstufigen Einstellschaltern an. Mit dem ersten Einstellschalter ist ein geeigneter Nennstromwert für die mit dem Schutzschalter verbundene Last wählbar. Mit dem zweiten Einstellschalter wird der Trägheitsgrad für das Auslösen des

Schutzschalters gewählt, d.h. mit welchem Verzögerungsgrad eine mit dem Schutzschalter verbundene Last in Abhängigkeit von der Überschreitung des eingestellten

Nennstromwertes abgeschaltet werden soll, wenn wenigstens einer der Phasenströme den gewählten Nennstromwert dauernd überschreitet. Die Abschaltung erfolgt umso schneller, je größer die Überschreitung des eingestellten Nennstromwertes ist. In Abhängigkeit der gewählten Einstellungen wird im Mikrocontroller eine entsprechende Überstrom- Auslösekennlinie aktiviert. Beim Auftreten eines Überstromes, d.h. durch Überschreitung des eingestellten Nennstromwertes für eine dem gewählten Trägheitsgrad und dem gemessenen Überstrom entsprechende Verzögerungszeit, wird am Ausgang des

Mikrocontrollers ein Auslösesignal abgegeben, das nach Verstärkung einem

elektromagnetischen Aktor zugeführt wird, der seinerseits den Schaltmechanismus des Schutzschalters zum Abschalten auslöst. Bei kurzschlussartigen Überströmen wird durch die entsprechende Bürdenspannung über eine Schwellwertschaltung ein Signal an den Mikrocontroller geliefert, was eine Schnellauslösung bewirkt. Vom Ausgang der

Gleichrichterschaltungen erfolgt außerdem die Spannungsversorgung für die aktiven elektronischen Bauteile der Auslöseeinheit. Aus der Druckschrift DE 102 09 068 Cl ist eine Prüfanordnung für derartige elektronische Überstromauslöser eines Schutzschalters bekannt. Die Prüfanordnung enthält eine dem Schutzschalter entsprechende, auf Stromwerte kalibrierte und geprüfte sowie zugleich mit dem Schutzschalter durch die Prüfgröße beaufschlagte Prüfeinheit. Ferner ist eine

Überwachungseinheit zur Erfassung und Signalisierung des Auslösens des

Überstromauslösers vorgesehen. Hierzu muss die Last vom Schutzschalter getrennt, die Einspeisungs- und Lastanschlüsse aller Stromphasen des Schutzschalters in Reihe geschaltet und von einer Prüf Stromquelle beaufschlagt werden. Weiterhin müssen die Sekundärseiten der nun vom gleichen Prüfstrom beaufschlagten Stromwandler des Überstromauslösers zum Teil von den auswertenden Bauelementen des

Überstromauslösers getrennt und dagegen mit der Prüfeinheit der Prüfanordnung verbunden werden. Hiermit kann am Einsatzort des Schutzschalters geprüft werden, ob die Wirkungskette zur elektronischen Auslösung funktioniert und die Auslösung innerhalb der zulässigen Toleranzen erfolgt. Oftmals wird lediglich eine Aussage darüber verlangt, ob am Einsatzort eines

Schutzschalters der elektronische Überstromauslöser über die gesamte Wirkungskette funktioniert, ohne mit erheblichem Aufwand für Prüfmittel, Lastabklemmung und

Reihenschaltung der Phasenanschlüsse des Schutzschalters sowie Umleitungen der Stromwandlerausgänge quantitative Aussagen über die Einhaltung von Toleranzgrenzen zu gewinnen.

Der Erfindung liegt daher als Aufgabe eine Testanordnung zugrunde, die mit geringem Aufwand an Zeit und Material die Wirkungskette eines elektronischen Überstromauslösers zu testen erlaubt.

Ausgehend von einem elektronischen Überstromauslöser der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Anspruches gelöst, während den abhängigen Ansprüchen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind.

Mit dem erfindungsgemäßen Überstromauslöser wird in üblicher Weise sowohl durch das erste Einstellmittel für die Wahl des Nennstromwertes als auch durch das zweite

Einstellmittel für die Wahl des Trägheitsgrades eine softwaremäßig gebildete oder abgespeicherte entsprechende Überstrom- Auslösekennlinie im MikrocontroUer aktiviert. Bei größenmäßiger und zeitmäßige Überschreitung dieser Auslösekennlinie durch wenigstens einen der mittels der Stromwandler erfassten Phasenströme steht am

Auslöseausgang des Mikrocontrollers ein Auslösesignal an, wodurch der

elektromagnetische Aktor aktiviert ist. Erfindungsgemäß ist das zweite Einstellmittel zusätzlich mit einer Teststellung versehen. In der Teststellung sind im MikrocontroUer ein softwaremäßig gebildeter oder abgespeicherter Teststromwert und eine softwaremäßig gebildete oder abgespeicherte Testverzögerungszeit aktiv. Der Teststromwert ist unabhängig von dem mittels des ersten Einstellmittels gewählten Nennstromwertes unterhalb des minimalen Nennstromwertes festgelegt. Überschreitet wenigstens einer der Phasenströme diesen Teststromwert für mindestens die festgelegte Testverzögerungszeit, steht am Auslösesignalausgang das Auslösesignal an und der elektromagnetische Aktor ist aktiv.

Somit wird in der Teststellung die gesamte Wirkungskette von der Stromerfassung mittels der Stromwandler bis zur Aktivierung der Auslösung mittels des elektromagnetischen Aktors hinsichtlich ihrer Funktionsfähigkeit getestet. Zum Testen der Überstrom- Auslösefunktion des erfindungsgemäßen Überstromauslösers ist keine aufwändige Prüfanordnung erforderlich. Zum Testen sind auch keine vorbereitenden Anschluss- oder Verdrahtungsarbeiten an einem mit dem erfindungsgemäßen Überstromauslöser ausgestatteten Schutzschalter erforderlich, um dessen Phasenanschlüsse zuerst von der Stromeinspeisung und der Last zu trennen und danach seriell mit einer Prüf Stromquelle zu beaufschlagen. Ferner sind keine Maßnahmen erforderlich, um die Sekundärseiten der Stromwandler teilweise vom übrigen Überstromauslöser elektrisch zu trennen und mit einer Prüfeinheit zu verbinden. Das Testen erfolgt also ohne externe Prüfmittel und ohne zusätzliche Arbeitsmaßnahmen unmittelbar am Einsatzort und im Einsatzzustand eines mit dem erfindungsgemäßen Überstromauslöser ausgestatteten Schutzschalters. Es hat sich ein Teststromwert von etwa 80 % des minimalen Nennstromwertes als zweckmäßig herausgestellt. Vorteilhaft ist ein Wert für Testverzögerungszeit, der größer als diejenige Zeit ist, in der sich die durch die Stromwandler gelieferte Spannungsversorgung für die elektronischen Bauteile zum einwandfreien Funktionieren des elektronischen Überstromauslösers aufbaut. Hierfür hat sich ein Wert für die Testverzögerungszeit von etwa 500 ms als zweckmäßig erwiesen.

Zur Platzeinsparung ist es von Vorteil, wenn die ersten und zweiten Einstellmittel logisch miteinander verschaltet und wechselseitig abfragbar sind.

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

Figur 1: die Frontalansicht eines erfindungsgemäßen elektronischen

Über stromauslö ser s ;

Figur 2: das vereinfachte Blockschaltbild des Überstromauslösers nach Fig. 1;

Figur 3: eine Detailanordnung des Überstromauslösers nach Fig. 2.

Der elektronische Überstromauslöser 1 nach Fig. 1 ist zum Anbau an einen nicht dargestellten Motor schütz Schalter vorgesehen. Das Gehäuse 3 des Überstromauslösers 1 ist in bekannter Weise mit Befestigungs- und Arretierungsmitteln zum Anbau an den

Motorschutzschalter ausgestattet. Mit den Bezugszeichen 5 und 6 sind zwei elektrische Kontakte angedeutet, über die ein elektromagnetischer Aktor durch das Gehäuse 3 elektrisch von einem Motor schütz Schalter versorgt werden kann. Am Gehäuse 3 ist frontseitig ein erstes Einstellmittel Sl und ein zweites Einstellmittel S2 zugängig. Von den Einstellmitteln Sl und S2 sind jeweils ein mittels eines schraubendreherartigen Hilfsmittels betätigbares Drehelement 7 bzw. 8 in Verbindung mit einer zugehörigen Skala zu erkennen. Mit dem ersten Einstellmittel Sl ist der Wert des Nennstromes in sechzehn Stufen wählbar, in diesem Beispiel von einem minimalen Nennstromwert in Höhe von 8 A bis zu einem maximalen Nennstromwert von 32 A. Mit dem zweiten Ein- Stellmittel S2 ist der Trägheitsgrad in mehreren Stufen oder eine Teststellung (TEST TRIP) wählbar. Die Wahl des Nennstromwertes und des Trägheitsgrades bestimmen zusammen die

Auslösecharakteristik des Überstromauslösers 1. Fig. 2 zeigt die prinzipielle Schaltungsanordnung des Überstromauslösers 1. Die

Darstellung in Fig. 2 wurde dahingehend vereinfacht, dass für die Erfindung

unwesentliche, im Übrigen bekannte Schaltungsteile, wie zum Beispiel zur

Schnellabschaltung bei kurzschlussartigen Phasenströmen oder zur Erzeugung eines sogenannten thermischen Gedächtnisses, nicht dargestellt sind. Mit den von einem

Motorschutzschalter geführten drei Phasenströmen II, 12 und 13 sind die Primärseiten von jeweils einem Stromwandler 11 verkettet. Die sekundärseitigen Ströme der Stromwandler 11 gelangen über jeweils eine Gleichrichteranordnung 12 zu jeweils einem

Bürden widerstand 13. Im ungesättigten Zustand der Stromwandler 11 sind die Spannungen über die Bürden widerstände 13 ein proportionales Abbild der Phasenströme II, 12, 13. Über Glättungsschaltungen 14 gelangen die Bürdenspannungen an Messeingänge 41 bis 43 eines MikrocontroUers 15. Zu dem MikrocontroUer 15 werden außerdem die Ausgänge der Einstellmittel S 1 und S2 geführt. Entsprechend den gewählten Einstellungen für den Nennstromwert mittels des ersten Einstellmittels S 1 sowie für den Trägheitsgrad für die Auslösung mittels des zweiten Einstellmittels S2 wird in dem MikrocontroUer 15 eine bestimmte Überstrom- Auslösekennlinie wirksam. Überschreitet wenigstens einer der Phasenströme II, 12, 13 in seiner Größe und Dauer diese Auslösekennlinie, entsteht an einem Signalausgang 60 des MikrocontroUers 15 ein Auslösesignal SA. Das Auslösesignal SA bewirkt über einen Transistorschalter VI die Aktivierung des elektromagnetischen Aktors 16. Der Aktor 16 betätigt über eine durch das Gehäuse 3 (Fig. 1) reichende

Schnittstelle den Schaltmechanismus eines mit dem Auslöser 1 verbundenen

Motorschutzschalters in der Weise, dass die Phasenströme II, 12, 13 unterbrochen werden. Die Versorgung des Aktors 16 erfolgt wie bereits zu Fig. 1 erläutert, über die Kontakte 5 und 6. Mit den Gleichrichteranordnungen 12 ist außerdem ein Netzteil 17 verbunden, das die Elektronik des Überstromauslösers 1 mit der Versorgungsspannung Vcc versorgt.

Wird mit dem zweiten Einstellmittel S2 die Teststellung gewählt, dann wird im

MikrocontroUer 15 ein Teststromwert in Höhe von 80 % des minimalen Nennstromwertes wirksam. Im Beispiel ist der Teststromwert 0,8 x 8 A = 6,4 A, und zwar unabhängig von der Stellung des ersten Einstellmittels S 1. Weiterhin wird durch die Teststellung im Mikrocontroller 15 eine Testverzögerungszeit von 0,5 s wirksam. Werden in der

Teststellung durch Einschalten des mit dem Auslöser verbundenen Motorschutzschalters die Phasenströme II, 12, 13 aufgeschaltet, werden diese über die Wirkungskette

Stromwandler 11, Gleichrichteranordnungen 12, Bürden widerstände 13,

Glättungsschaltungen 14 und Mikrocontroller 15 erfasst und gemessen. In der Regel betragen die erfassten und gemessenen Phasenströme II, 12, 13 wenigstens 80 % (im Beispiel 6,4 A oder mehr) des minimalen Nennstromwertes. Nach Ablauf der

Testverzögerungszeit von 0,5 s ab Aufschaltung der Phasenströme II, 12 und 13 wird vom Mikrocontroller 15 ein Auslösesignal SA am Signalausgang 60 ausgegeben, in dessen Folge der Aktor 16 aktiviert und der Motorschutzschalter abgeschaltet wird. Der

Funktionstest der gesamtem Wirkungskette von den Stromwandlern 11 bis zum Aktor 16 wäre damit erfolgreich verlaufen. Durch die auslöseverzögernde Testverzögerungszeit von 0,5 s wird sichergestellt, dass sich bis dahin die Versorgungsspannung Vcc soweit aufgebaut hat, dass in dieser Hinsicht eine sichere Funktion des elektronischen

Über Stromauslösers 1 gewährleistet ist.

In Fig. 3 ist eine platzsparende Ausgestaltung des ersten und des zweiten Einstellmittel Sl bzw. S2 dargestellt. Das ersten Einstellmittel Sl besteht aus einem dualen 16-stelligen Schalter (Hexadezimalschalter) und das zweite Einstellmittel S2 aus einem 10- stelligen dualen Schalter (Dezimalschalter). Beide Einstellmittel Sl, S2 haben jeweils einen

Eingang und jeweils vier dual gestufte Ausgänge. Die jeweils gleichwertigen Ausgänge beider Einstellmittel Sl, S2 sind über Diodenpaare VI, V2, V4 und V8 und jeweils einen gegen die Versorgungsspannung Vcc liegenden Verknüpfung swiderstand Rl, R2, R4 und R8 logisch ODER- verknüpft und an Stelleingänge 50 bis 53 des Mikrocontrollers 15 geführt. Der Mikrocontroller 15 gibt ein ständig zwischen HIGH und LOW wechselndes Abfragesignal SHL direkt an den Eingang des ersten Einstellmittels S 1 und mittelbar über eine einen Schalttransistor V2 enthaltende Negationsstufe an das zweite Einstellmittel S2 aus. Damit werden alternierend im Wechsel des Abfragesignals SHL die Dualausgänge des ersten und des zweiten Einstellmittels Sl bzw. S2 aktiv und vom Mikrocomputer 16 über die Stelleingänge 50 bis 53 abgefragt. Bezug szeichenliste :

1 Überstromauslöser 3 Gehäuse

5, < Kontakte für Aktor

11 Stromwandler

12 Gleichrichteranordnung

13 Bürdenwiderstand

14 Glättungsschaltung

15 MikroController

16 Aktor

17 Netzteil

41 Messeingänge

50 Stelleingänge

60 Signalausgang

II, 12, 13 Phasenströme

R1, R2, R4, R8 Verknüpfung s widerstände SA Auslösesignal

Sl, S2 Einstellmittel

Vcc Versorgungsspannung

VI, V2, V4, V8 Diodenpaare

VI Transistorschalter

V2 Schalttransistor