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Dokumentenidentifikation DE102006031408A1 10.01.2008
Titel Schaltgerät mit Anzeige eines verschweißten Hauptkontakts
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Gogeissl, Christian, 93444 Bad Kötzting, DE;
Lüftl, Manuela, 92224 Amberg, DE;
Thomas, Andreas, 91056 Erlangen, DE
DE-Anmeldedatum 05.07.2006
DE-Aktenzeichen 102006031408
Offenlegungstag 10.01.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.01.2008
IPC-Hauptklasse H02H 3/04(2006.01)A, F, I, 20060705, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H01H 71/04(2006.01)A, L, I, 20060705, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät mit zumindest einem ein- und ausschaltbaren Hauptkontakt, der Kontaktstücke und eine bewegliche Kontaktbrücke aufweist, wobei das Schaltgerät eine Überwachungseinheit zur Überwachung eines Ausschaltvorgangs des zumindest einen Hauptkontakts, eine Auslösemechanik zur Unterbrechung einer zu einem verschweißten Hauptkontakt gehörenden Strombahn sowie eine Vorrichtung zur Anzeige eines verschweißten Hauptkontakts aufweist. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem derartigen Schaltgerät einen aufgetretenen Störfall einem Bediener zur Anzeige zu bringen. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Vorrichtung mittels der Auslösemechanik betätigbar ist, die von der Überwachungeinheit bei Meldung eines verschweißten Hauptkontakts über eine Steuereinheit aktivierbar ist. Hierdurch ist sichergestellt, dass bei Auftreten eines verschweißten Hauptkontakts dieser Ausfall und damit der Ausfallgrund "Lebensdauer-Ende" eindeutig angezeigt wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät mit zumindest einem ein- und ausschaltbaren Hauptkontakt, der Kontaktstücke und eine bewegliche Kontaktbrücke aufweist, wobei das Schaltgerät eine Überwachungseinheit zur Überwachung eines Ausschaltvorgangs des zumindest einen Hauptkontakts, eine Auslösemechanik zur Unterbrechung einer zu einem verschweißten Hauptkontakt gehörenden Strombahn sowie eine Vorrichtung zur Anzeige eines verschweißten Hauptkontakts aufweist.

Mit Schaltgeräten, insbesondere Niederspannungsschaltgeräten, lassen sich die Strombahnen zwischen einer elektrischen Versorgungseinrichtung und Verbrauchern und damit deren Betriebsströme schalten. Das heißt, indem vom Schaltgerät Strombahnen geöffnet und geschlossen werden, lassen sich die angeschlossenen Verbraucher sicher ein- und ausschalten.

Ein elektrisches Niederspannungsschaltgerät, wie beispielsweise ein Schütz, ein Leistungsschalter oder ein Kompaktstarter, weist zum Schalten der Strombahnen einen oder mehrere so genannte Hauptkontakte auf, die von einem oder auch mehreren Steuermagneten gesteuert werden können. Prinzipiell bestehen die Hauptkontakte dabei aus einer beweglichen Kontaktbrücke und festen Kontaktstücken, an die der Verbraucher und die Versorgungseinrichtung angeschlossen sind. Zum Schließen und öffnen der Hauptkontakte wird ein entsprechendes Ein- oder Ausschaltsignal an die Steuermagnete gegeben, woraufhin diese mit ihrem Anker so auf die beweglichen Kontaktbrücken einwirken, dass die Kontaktbrücken eine Relativbewegung in Bezug auf die festen Kontaktstücke vollziehen und entweder die zu schaltende Strombahnen schließen oder öffnen.

Zur besseren Kontaktierung zwischen den Kontaktstücken und den Kontaktbrücken sind an Stellen, an denen beide aufeinander treffen, entsprechend ausgebildete Kontaktflächen vorgesehen. Diese Kontaktflächen bestehen aus Materialien, wie beispielsweise Silberlegierungen, die an diesen Stellen sowohl auf die Kontaktbrücke als auch die Kontaktstücke aufgebracht sind und eine bestimmte Dicke aufweisen.

Die Materialien der Kontaktflächen sind bei jedem der Schaltvorgänge einem Verschleiß unterworfen. Faktoren, die diesen Verschleiß beeinflussen können, sind: der mit steigender Anzahl von Ein- und Ausschaltvorgängen zunehmende Kontaktabbrand oder Kontaktabrieb, zunehmende Verformungen, zunehmende Kontaktkorrosion durch Lichtbogeneinwirkung oder Umwelteinflüsse, wie beispielsweise Dämpfe oder Schwebstoffe, usw. Als Folge davon werden die Betriebsströme nicht mehr sicher geschaltet, was zu Stromunterbrechungen, Kontaktaufheizungen und damit letztendlich zu Kontaktverschweißungen führen kann.

So wird sich insbesondere mit zunehmendem Kontaktabbrand die Dicke der an den Kontaktflächen aufgebrachten Materialien verringern. Damit wird der Schaltweg zwischen den Kontaktflächen der Kontaktbrücke und der Kontaktstücke länger, was letztendlich die Kontaktkraft beim Schließen verringert. Als Folge davon werden mit zunehmender Anzahl von Schaltvorgängen die Kontakte nicht mehr richtig schließen. Durch die daraus resultierenden Stromunterbrechungen oder aber auch durch ein verstärktes Einschaltgrellen kann es dann zu einer Kontaktaufheizung und damit zu einem zunehmenden Aufschmelzen des Kontaktmaterials kommen, was dann wiederum zu einem Verschweißen der Kontaktflächen der Hauptkontakte führen kann.

Ist ein Hauptkontakt des Schaltgerätes verschlissen oder sogar verschweißt, kann das Schaltgerät den Verbraucher nicht mehr sicher ausschalten. So wird gerade bei einem verschweißten Kontakt trotz des Ausschaltsignals zumindest die Strombahn mit dem verschweißten Hauptkontakt weiter strom- beziehungsweise spannungsführend bleiben und damit der Verbraucher nicht vollständig von der Versorgungseinrichtung getrennt. Da somit der Verbraucher in einem nicht sicheren Zustand verbleibt, stellt das Schaltgerät eine potentielle Fehlerquelle dar.

Dadurch kann beispielsweise bei Kompaktstartern nach der IEC 60 947-6-2, bei denen ein zusätzlicher Schutzmechanismus auf die selben Hauptkontakte wirkt wie der Steuermagnet beim betriebsmäßigen Schalten, die Schutzfunktion blockiert werden.

Zum sicheren Betrieb von Schaltgeräten und damit zum Schutz des Verbrauchers und der elektrischen Anlage sind deshalb solche Fehlerquellen zu vermeiden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem Schaltgerät, das eine solche potentielle Fehlerquelle erkennen und entsprechend darauf reagieren kann, einen aufgetretenen Störfall einem Bediener zur Anzeige zu bringen.

Diese Aufgabe wird durch ein Schaltgerät mit zumindest einem ein- und ausschaltbaren Hauptkontakt, der Kontaktstücke und eine bewegliche Kontaktbrücke aufweist, wobei das Schaltgerät eine Überwachungseinheit zur Überwachung eines Ausschaltvorgangs des zumindest einen Hauptkontakts, eine Auslösemechanik zur Unterbrechung einer zu einem verschweißten Hauptkontakt gehörenden Strombahn sowie eine Vorrichtung zur Anzeige eines verschweißten Hauptkontakts aufweist, wobei die Vorrichtung mittels der Auslösemechanik betätigbar ist, die von der Überwachungseinheit bei Meldung eines verschweißten Hauptkontakts über eine Steuereinheit aktivierbar ist.

Durch die Betätigung der Vorrichtung mittels der Auslösemechanik ist sichergestellt, dass bei Auftreten eines verschweißten Hauptkontakts dieser Ausfall und damit der Ausfallgrund „Lebensdauer-Ende" eindeutig angezeigt wird. Da das Zurücksetzen der Auslösemechanik typischerweise manuell erfolgt, wird ein Bediener auf den Störfall aufmerksam gemacht und kann einen Austausch einplanen bzw. mittelfristig veranlassen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist zur Anzeige eine mechanische Anzeige vorgesehen, die über einen Umlenkhebel betätigbar ist. Hiermit kann die Anzeige auf einfache Weise realisiert werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die mechanische Anzeige eine Verrastung auf, mittels derer die Anzeige nach Betätigung durch die Auslösemechanik nur manuell zurücksetzbar ist. Damit wird der Störfall bleibend angezeigt, bis ein bewusstes Eingreifen eines Bedieners erfolgt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist zur Anzeige ein Meldekontakt für eine elektronische Ausgabe der Anzeige vorgesehen. Dabei kann der Meldekontakt vorteilhaft als bistabiles Relais ausgeführt sein.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:

1 schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltgerätes im nicht-betätigten Zustand der Anzeigevorrichtung,

2 die erste Ausführungsform im betätigten Zustand der Anzeigevorrichtung,

3 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaltgerätes im nicht-betätigten Zustand der Anzeigevorrichtung,

4 die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung im betätigten Zustand der Anzeigevorrichtung.

1 zeigt schematisch den Aufbau einer ersten Ausführungsform eines Schaltgerätes, bei dem die Anzeigevorrichtung im nicht-betätigten Zustand dargestellt ist. Ein- und Ausschaltsteuersignale zum Ein- und Ausschalten der Hauptkontakte 1 werden über Klemmen A1 und A2 und eine Steuereinheit 6 an den Steuermagneten 2 angelegt. Beim Ausschalten wird der Steuermagnet 2, der als elektromagnetischer Antrieb 2 für die Hauptkontakte 1 dient, über die Steuereinrichtung 6 entregt (z.B. bei monostabilem Antriebssystem) oder umgeschaltet (z.B. bei bistabilem Antrieb). Durch die von der nicht näher bezeichneten Feder des elektromagnetischen Antriebs 2 auf die Kontaktbrücken einwirkende Kraft werden die Hauptkontakte 1 geöffnet und damit der Verbraucher M von der Versorgungseinrichtung, hier durch die drei Leitungen L1–L3 gekennzeichnet, getrennt. Nach dem Entregen bzw. Umschalten des Antriebes 2 wird von der Überwachungseinheit 5 mittels Stromsensoren 11 (z.B. Stromwandler) der Stromfluss in den Leistungspolbahnen L1–L3 gemessen. Ist nach einer bestimmten Zeit (z.B. 100 Millisekunden) immer noch ein Stromfluss vorhanden, so wird über die Steuereinheit 6 die Auslösemechanik 4 aktiviert. Der Federkraftspeicher 3 (z.B. das Schaltschloss eines Leistungsschalters/Kompaktstarters) wird entklinkt und schlägt mit einer hohen Kraft auf die nicht geöffneten Schaltstellen 1. Die Kraft des Federspeichers 3 ist dabei so dimensioniert, dass Kontaktverschweißungen aufgebrochen werden können. Um eine eindeutige Anzeige über einen Störfall zu geben, ist eine mechanische Anzeige 7 vorgesehen, die über die Auslösemechanik 4 und einen Umlenkhebel 8 betätigt werden kann.

2 zeigt die erste Ausführungsform aus 1 im betätigten Zustand der Anzeigevorrichtung. Der Federspeicher 3 bleibt entweder in der ausgeklinkten Stelle und kann nicht mehr zurückgesetzt werden, oder der Federspeicher 3 (z.B. Schaltschloss) hat eine Mechanik, mittels der die Feder wieder gespannt und die Auslösemechanik 4 wieder verklinkt werden kann. Da das Zurücksetzen der Mechanik 3, 4 manuell erfolgt, wird der Bediener auf den Störfall aufmerksam gemacht und wird einen Austausch einplanen bzw. mittelfristig veranlassen. Die mechanische Anzeige 7 weist eine Verrastung auf und kann ebenfalls nur durch bewusstes Eingreifen zurückgesetzt werden.

3 zeigt eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaltgerätes im nicht-betätigten Zustand der Anzeigevorrichtung. Hier wird anstelle des mechanischen Anzeigegliedes ein Meldekontakt 9, bei dem es sich auch um ein bistabiles Relais handeln kann, angesteuert. Für eine Erläuterung der weiteren Bezugszeichen wird auf die Ausführungen zu 1 verwiesen.

4 zeigt die zweite Ausführungsform aus 3 im betätigten Zustand der Anzeigevorrichtung. Auch hier liegt die Meldung solange vor, bis die Mechanik 3, 4 manuell wieder zurückgesetzt wurde, so dass ein Bediener auf den Störfall aufmerksam gemacht wird.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Schaltgerät mit zumindest einem ein- und ausschaltbaren Hauptkontakt, der Kontaktstücke und eine bewegliche Kontaktbrücke aufweist, wobei das Schaltgerät eine Überwachungseinheit zur Überwachung eines Ausschaltvorgangs des zumindest einen Hauptkontakts, eine Auslösemechanik zur Unterbrechung einer zu einem verschweißten Hauptkontakt gehörenden Strombahn sowie eine Vorrichtung zur Anzeige eines verschweißten Hauptkontakts aufweist. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem derartigen Schaltgerät einen aufgetretenen Störfall einem Bediener zur Anzeige zu bringen. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Vorrichtung mittels der Auslösemechanik betätigbar ist, die von der Überwachungseinheit bei Meldung eines verschweißten Hauptkontakts über eine Steuereinheit aktivierbar ist. Hierdurch ist sichergestellt, dass bei Auftreten eines verschweißten Hauptkontakts dieser Ausfall und damit der Ausfallgrund „Lebensdauer-Ende" eindeutig angezeigt wird.


Anspruch[de]
Schaltgerät mit zumindest einem ein- und ausschaltbaren Hauptkontakt (1), der Kontaktstücke und eine bewegliche Kontaktbrücke aufweist, wobei das Schaltgerät eine Überwachungseinheit (5) zur Überwachung eines Ausschaltvorgangs des zumindest einen Hauptkontakts (1), eine Auslösemechanik (4) zur Unterbrechung einer zu einem verschweißten Hauptkontakt (1) gehörenden Strombahn (L1–L3) sowie eine Vorrichtung zur Anzeige eines verschweißten Hauptkontakts (1) aufweist, wobei die Vorrichtung mittels der Auslösemechanik (4) betätigbar ist, die von der Überwachungseinheit (5) bei Meldung eines verschweißten Hauptkontakts (1) über eine Steuereinheit (6) aktivierbar ist. Schaltgerät nach Anspruch 1, wobei zur Anzeige eine mechanische Anzeige (7), die über einen Umlenkhebel (8) betätigbar ist, vorgesehen ist. Schaltgerät nach Anspruch 2, wobei die mechanische Anzeige (7) eine Verrastung aufweist, mittels derer die Anzeige (7) nach Betätigung durch die Auslösemechanik (4) nur manuell zurücksetzbar ist. Schaltgerät nach Anspruch 1, wobei zur Anzeige ein Meldekontakt (9) für eine elektronische Ausgabe der Anzeige vorgesehen ist. Schaltgerät nach Anspruch 4, wobei als Meldekontakt (9) ein bistabiles Relais vorgesehen ist.






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