DE102007041972B3 - Device for controlling a motor-driven switch drive for a switching device with integrated control unit - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steuereinheit und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Schalterantriebs für ein Schaltgerät, insbesondere für einen Dreistellungs-Trennschalter einer Hoch- oder Mittelspannungsschaltanlage, wobei eine Steuer- und/oder Meldeeinheit (1) mit mindestens einem universellen Adapterelement (3.1 bis 3.n) als eine integrierte Baueinheit ausgebildet ist. Dabei ist die Steuereinheit (4) als eine integrierte Schichtschaltung ausgebildet, die auf eine als Leiterplatte ausgebildete Trägereinheit (Adapterelement 3.1) aufgebracht ist.The invention relates to a control unit and a device for controlling a switch drive for a switching device, in particular for a three-position disconnector of a high or medium voltage switchgear, wherein a control and / or reporting unit (1) with at least one universal adapter element (3.1 to 3.n ) is formed as an integrated unit. In this case, the control unit (4) is designed as an integrated layer circuit, which is applied to a carrier unit designed as a printed circuit board (adapter element 3.1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinheit und eine Vorrichtung zur Steuerung eines motorisch angetriebenen Schalterantriebs für ein Schaltgerät einer Schaltanlage, insbesondere einen Dreistellungs-Trennschalter einer Hoch- oder Mittelspannungsschaltanlage.The The invention relates to a control unit and a device for controlling a motor-driven switch drive for a switching device of a Switchgear, in particular a three-position disconnector High or medium voltage switchgear.

Eine solche Vorrichtung ist z. B. zur elektrischen Steuerung eines motorgetriebenen Schalterantriebs, z. B. eines Sprung-, Sprungspeicher- oder Schleichantriebs, für einen Dreistellungs-Trennschalter bekannt. Die Vorrichtung zur Steuerung dient dabei sowohl der Änderung und somit des Steuern oder Schaltens des Schaltgerätes von einem Ist-Zustand in einen gewünschten Soll-Zustand als auch einem Verriegeln und Melden von Schaltvorgängen. Dabei umfasst die Vorrichtung zur elektrischen Steuerung üblicherweise eine Steuereinheit mit elektronischen, elektromechanischen und/oder elektromagnetischen Bauteilen wie z. B. Hilfsschütze, Zeitrelais, Brückengleichrichter und Endschalter. Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung eine elektrische Meldeeinheit, z. B. einen Hilfsschalter, über den Störungen, Betriebszustände, Schaltgerätestellungen, gemeldet werden. Sowohl die aus Steuereinheit und Hilfsschalter gebildete Vorrichtung als auch die separate Steuereinheit und der separate Hilfsschalter sind auf einer Hutschiene oder einem Einschubmodul montiert und werden üblicherweise getrennt voneinander einzeln verkabelt.A such device is z. B. for the electrical control of a motor-driven Switch drive, z. B. a jump, jump memory or crawl drive, for one Three-position disconnector known. The device for control serves both the change and thus the control or switching of the switching device of an actual state in a desired Target state as well as a locking and reporting of switching operations. Includes the device for electrical control usually a control unit with electronic, electromechanical and / or electromagnetic components such as B. auxiliary contactors, Timing relay, bridge rectifier and limit switches. About that In addition, the device comprises an electrical reporting unit, for. B. an auxiliary switch, via the disturbances, Operating conditions, Switchgear positions, be reported. Both the off control unit and auxiliary switch formed device as well as the separate control unit and the Separate auxiliary switches are on a DIN rail or a plug-in module mounted and usually cabled separately from each other.

Zum Anschluss der Bauteile und des Hilfsschalters sind im Allgemeinen Einzeladern vorgesehen, die gegebenenfalls über Flachstecker und Aderendhülsen an das jeweilige Bauteil bzw. den Hilfsschalter angeschlossen sind. Derartige Einzelanschlüsse für die Bauteile und den Hilfsschalter führen bei einem Schalterantrieb zu einer Vielzahl von unterschiedlichen Anschlüssen und Verdrahtungen.To the Connection of the components and the auxiliary switch are in general Single cores provided, if necessary, via tabs and wire end sleeves the respective component or the auxiliary switch are connected. Such individual connections for the Components and the auxiliary switch lead at one Switch drive to a variety of different terminals and Wirings.

Hierdurch kann die Funktionsprüfung der Vorrichtung zur Steuerung und der einzelnen Steuereinheit erst im Rahmen einer Endprüfung, d. h. im zusammengebauten Zustand der Vorrichtung, erfolgen, da sowohl der Schalterantrieb und die Steuerung als auch innerhalb der Steuerung die Steuereinheit und die Meldeeinheit elektrisch und gegebenenfalls räumlich voneinander getrennt sind und erst durch Verdrahtung elektrische Verbindungen hergestellt werden, welche eine Funktionsprüfung ermöglichen.hereby can the functional test the device for control and the individual control unit only in the context of a final examination, d. H. in the assembled state of the device, take place since both the switch drive and the controller as well as within the controller, the control unit and the reporting unit electrically and possibly spatially are separated from each other and only by wiring electrical Connections are made, which allow a functional test.

Aus der DE 10 2005 035 809 A1 ist ein elektronisches Bauteil bekannt, das wenigstens ein bedrahtetes elektronisches Bauelement und wenigstens eine Steuereinheit auf einem keramischen Schaltungsträger aufweist. Dabei ist die Steuereinheit auf dem Schaltungsträger als integrierte Schichtschaltung aufgebracht.From the DE 10 2005 035 809 A1 An electronic component is known which has at least one wired electronic component and at least one control unit on a ceramic circuit carrier. The control unit is applied to the circuit carrier as an integrated layer circuit.

Aus der DE 42 09 167 A1 ist darüber hinaus eine Schalt- und Überwachungseinheit für elektrische Antriebe bekannt, die Halbleiterschaltelemente vorgesehen sind, die direkt am elektrischen Antrieb angeordnet sind.From the DE 42 09 167 A1 In addition, a switching and monitoring unit for electric drives is known, the semiconductor switching elements are provided, which are arranged directly on the electric drive.

Aufgabe der vorliegenden Verbindung ist es, eine Vorrichtung zur Steuerung eines Schalterantriebs für ein Schaltgerät einer Schaltanlage anzugeben, welche einfach aufgebaut und bei welcher der Verdrahtungsaufwand deutlich reduziert ist.task The present invention is a device for controlling a switch drive for a switching device specify a switchgear, which is simple and in which the wiring effort is significantly reduced.

Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.Regarding The device according to the invention by the specified in claim 1 Characteristics solved.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.advantageous Further developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Steuereinheit zur Steuerung eines über einen Antriebsmotor betriebenen Schalterantriebs für ein Schaltgerät ist als eine integrierte Schichtschaltung ausgebildet, die auf eine als Leiterplatte ausgebildete Trägereinheit aufgebracht ist.The inventive control unit to control an over a drive motor operated switch drive for a switching device is as an integrated layer circuit formed on a as Printed circuit board formed carrier unit is applied.

Der Grundgedanke der Erfindung basiert auf der Überlegung, dass zur Reduzierung der Verdrahtung der Steuereinheit diese kompakt und universell ausgebildet sein sollte. Hierzu ist die Steuereinheit als eine vorfertigbare integrierte Schicht schaltung ausgebildet, die diskrete und passive Bauelemente, die als Schichtschaltung auf der Leiterplatte, welche ein- oder beidseitig bestückbar ist, aufgebracht sind. Durch den integrierten Aufbau der Steuereinheit ist diese sehr kompakt ausgebildet und weist kleine Abmessungen auf. Das Aufbringen auf einer Leiterplatte mit ein- oder beidseitig angeordneten Leiterbahnen ermöglicht in einfacher Art und Weise die interne Verdrahtung der Steuereinheit, so dass aufwändige Verdrahtungen beim Einbau der Steuereinheit vermieden sind. So müssen lediglich noch die externen elektrischen Anschlussverbindungen verdrahtet werden. Darüber hinaus kann die Steuereinheit separat vor einem Anschließen externer Verbindungen auf Funktionsfähigkeit, insbesondere auf Steuer- und Meldefunktionen, geprüft werden.Of the The basic idea of the invention is based on the consideration that for the reduction the wiring of the control unit this compact and universal should be. For this purpose, the control unit is as a vorfertigbare integrated layer circuit formed, the discrete and passive Components that act as a layer circuit on the circuit board, which one or both sides be equipped is, are upset. Due to the integrated structure of the control unit This is very compact and has small dimensions on. The application on a printed circuit board with one or both sides arranged conductor tracks allows in a simple way the internal wiring of the control unit, so that elaborate wiring are avoided during installation of the control unit. So just have to still wired the external electrical connection connections become. About that In addition, the control unit can be connected separately before connecting external Connections to functionality, in particular to control and reporting functions, checked become.

In einer möglichen Ausführungsform umfasst die integrierte Schichtschaltung als diskrete Bauelemente zumindest einen Mikroprozessor und Anzeigeelemente und als Halbleiterschaltungen ausgebildete Steuerungsmodule sowie eine als Halbleiterschaltung ausgebildete H-Brückenschaltung und als passive Bauelemente Leiterbahnen, Isolierungen, Anschlüsse, Schaltelemente (Relaiskontakte), Kondensatoren. Durch die Verwendung von diskreten Bauelementen ist ein einfacher und kompakter und programmierbarer Aufbau der Steuereinheit ermöglicht.In a possible embodiment includes the integrated layer circuit as discrete components at least one microprocessor and display elements and as semiconductor circuits trained control modules as well as a semiconductor circuit trained H-bridge circuit and as passive components printed conductors, insulations, connections, switching elements (Relay contacts), capacitors. Through the use of discrete components is a simple and compact and programmable construction of the Control unit allows.

Dabei bildet die H-Brückenschaltung zweckmäßigerweise ein internes Schaltteil, durch welche ein Lastkreis ein- und ausschaltbar ist und der Antriebsmotor als Last hinsichtlich der Drehrichtungsumkehr umpolbar ist. Das jeweilige Anzeigeelement ist beispielsweise als eine Leuchtdiode ausgebildet. Ist beispielsweise im Lastkreis ein Fehler aufgetreten, so kann mittels des ansteuerbaren Anzeigeelements dieser Fehler durch farbiges Dauerlicht oder Blinklicht erkennbar gemacht werden. Darüber hinaus sind mittels des oder der Anzeigeelemente eine falsche Drehrichtung des Antriebsmotors, eine fehlende Lastspannung und/oder eine fehlende Rückmeldung von einem Hilfsschalter anzeigbar.there forms the H-bridge circuit expediently an internal switching part, by which a load circuit on and off is and the drive motor as a load with respect to the reversal of direction is umpolbar. The respective display element is for example as formed a light emitting diode. Is for example in the load circuit Error occurred, so can by means of the controllable display element this error can be recognized by colored continuous light or flashing light be made. About that In addition, by means of the or the display elements an incorrect direction of rotation of the drive motor, a missing load voltage and / or a missing one feedback can be displayed by an auxiliary switch.

Je nach Funktion und Aufbau des Schaltgerätes können einer der Anschlüsse ein Versorgungsanschluss für einen Lastkreis und ein weiterer Anschluss ein Versorgungsanschluss für einen Steuerkreis sein. Dabei sind die Versorgungsanschlüsse galvanisch getrennt. Hierzu sind den Versorgungsanschlüssen jeweils ein als Relaiskontakt ausgebildetes Schaltelement und ein Spannungswandler, z. B. Wechselrichter, vorgeschaltet. Zur galvanischen Trennung der Kreise ist der jeweilige Spannungswandler (16, 17) vorzugsweise als ein AC/DC- und DC/DC-Wechselrichter für einen Weitspannungsbereich von 24 V DC bis 220 V DC und 110 V AC bis 230 V AC ausgelegt. Auch ist jede beliebige Zwischenspannung einstellbar.Depending on the function and design of the switching device, one of the connections may be a supply connection for one load circuit and another connection a supply connection for a control circuit. The supply connections are galvanically isolated. For this purpose, the supply terminals each designed as a relay contact switching element and a voltage converter, z. As inverter, upstream. For galvanic isolation of the circuits, the respective voltage transformer ( 16 . 17 ) is preferably designed as an AC / DC and DC / DC inverter for a wide voltage range of 24 V DC to 220 V DC and 110 V AC to 230 V AC. Also, any intermediate voltage is adjustable.

Das den Last- oder Steuerkreis schaltende Schaltelement ist vorzugsweise über mindestens einen der als binäre Eingänge ausgebildeten Anschlüsse schaltbar. Vorzugsweise ist das jeweilige Schaltelement nach Einschalten mittels einer Hilfswicklung des internen Schaltnetzteils selbst haltend ausgebildet.The the switching or switching circuit switching element is preferably at least over one of them as binary inputs trained connections switchable. Preferably, the respective switching element is after switching by means of an auxiliary winding of the internal switching power supply itself trained trained.

Zusätzlich kann die Steuereinheit ein als Halbleiterschaltung ausgebildetes Überwachungsmodul zur Selbstüberwachung aufweisen. Dabei schaltet das Überwachungsmodul im Fehlerfall die Versorgung der H-Brückenschaltung und das Schaltelement des Lastkreises ab.In addition, can the control unit designed as a semiconductor circuit monitoring module for self-monitoring exhibit. The monitoring module switches in the event of an error, the supply of the H-bridge circuit and the switching element of the load circuit.

Darüber hinaus sind mittels des Mikroprozessors und der Steuerungsmodule Rückmeldezeiten von Schaltvorgängen, z. B. der Versorgungskreise und/oder des Schaltgerätes, frei programmierbar. Die separate Überwachung von Rückmeldezeiten der Schaltvorgänge dient dem Schutz der Mechanik des Schalterantriebs und des Antriebsmotors. Darüber hinaus kann durch die programmierbare Steuerung der Motorstrom bei blockiertem Antriebsmotor zeitlich begrenzt werden. Somit können zusätzliche Motorschutzschalter oder Sicherungsautomaten zum Schutz des Antriebsmotors entfallen.Furthermore are feedback times by means of the microprocessor and the control modules of switching operations, z. As the supply circuits and / or the switching device, free programmable. The separate monitoring of the response times of the switching operations serves to protect the mechanics of the switch drive and the drive motor. About that In addition, by the programmable controller, the motor current at Blocked drive motor are limited in time. Thus, additional motor protection switch or circuit breakers to protect the drive motor omitted.

Die Erfindung ist insbesondere für eine Vorrichtung zur Steuerung des Schalterantriebs nützlich, welche als eine integrierte Steuer- und/oder Meldeeinheit mit mindestens einem universellen Adapterelement ausgebildet ist. Zur mechanischen und elektrischen Verbindung der Steuereinheit und/oder der Meldeeinheit dienen die Adapterelemente, welche als Leiterplatten ausgebildet sind und deren Leiterbahnen die interne Verdrahtung der integrierten Baueinheit bilden. Je nach Art und Aufbau des Schalterantriebs kann die Vorrichtung zur Steuerung bei einem Handantrieb lediglich eine integrierte Meldeeinheit mit an dieser befestigten Adapterelementen umfassen. Bei einem motorisch betriebenen Schalterantrieb umfasst die Vorrichtung die integrierte Steuer- und Meldeeinheit mit Adapterelementen. Dabei ist die Steuereinheit für alle Antriebsvarianten, Sprung-, Sprungspeicher- oder Schleichantrieb gleich.The Invention is particularly for a device for controlling the switch drive useful, which as an integrated control and / or reporting unit with at least a universal adapter element is formed. To the mechanical and electrical connection of the control unit and / or the reporting unit serve the adapter elements, which are designed as printed circuit boards are and their tracks the internal wiring of the integrated Form building unit. Depending on the type and structure of the switch drive can the device for controlling a manual drive only one integrated message unit with attached to this adapter elements include. In a motorized switch drive includes the device the integrated control and reporting unit with adapter elements. The control unit is for all drive variants, jump, jump memory or creep drive equal.

In einer möglichen Ausführungsform umfasst die integrierte Steuer- und/oder Meldeeinheit als Meldeeinheit oder Stellungsmelder eine Schaltereinheit, an der mindestens zwei Adapterelemente angeordnet sind. Somit ist die Schaltereinheit in die Baueinheit integriert. Einer der Adapterelemente ist bevorzugt zur Aufnahme der Steuereinheit ausgebildet. Das andere Adapterelement dient der Aufnahme mindestens eines Anschlusselements und ist je nach Art und Aufbau des Anschlusselements entsprechend ausgebildet. Das jeweilige Adapterelement trennt bevorzugt die Schaltereinheit und die Steuereinheit und/oder die Schaltereinheit und das Anschlusselement.In a possible embodiment includes the integrated control and / or reporting unit as a reporting unit or position indicator a switch unit, at least two Adapter elements are arranged. Thus, the switch unit is in the unit integrated. One of the adapter elements is preferred designed for receiving the control unit. The other adapter element serves to accommodate at least one connection element and is ever designed according to the type and structure of the connection element. The respective adapter element preferably separates the switch unit and the control unit and / or the switch unit and the connection element.

In einer besonders einfachen Ausführungsform ist das Adapterelement als eine elektrisch isolierende Trägereinheit, insbesondere als eine Leiterplatte, ausgebildet. Die Ausbildung des Adapterelements als Leiterplatte ermöglicht in besonders einfacher Art und Weise die Integration der Steuereinheit als elektronische Schaltung. Durch die Ausbildung der Trägereinheit als Leiterplatten können die internen Verdrahtungen der Steuer- und/oder Meldeeinheit vorgefertigt werden. Hierzu ist die Leiterplatte bevorzugt beidseitig mit Leiterbahnen versehen. Dabei sind die Leiterbahnen für die gleiche Stromtragfähigkeit wie die Kontakte der Schaltereinheit ausgebildet.In a particularly simple embodiment is the adapter element as an electrically insulating carrier unit, in particular as a printed circuit board formed. Training the adapter element as a printed circuit board allows in a particularly simple Way the integration of the control unit as electronic Circuit. By forming the carrier unit as printed circuit boards can prefabricated the internal wiring of the control and / or reporting unit become. For this purpose, the circuit board is preferably on both sides with conductor tracks Mistake. In this case, the tracks for the same current carrying capacity as formed the contacts of the switch unit.

Vorzugsweise ist die Steuereinheit als eine integrierte Schaltung und/oder elektronische und/oder elektromechanische Schaltung auf die Trägereinheit aufgebracht. Hierdurch ist eine besonders kompakte Baueinheit ermöglicht, bei der durch auf die Trägereinheit aufgebrachte Verbindungsleitungen für Verbindungen der Bauelemente der Steuereinheit herkömmliche Einzeladern und ein daraus resultierender hoher Verdrahtungsaufwand für die Steuereinheit sicher vermieden sind.Preferably is the control unit as an integrated circuit and / or electronic and / or electromechanical circuit applied to the carrier unit. hereby is a particularly compact unit that allows through on the support unit applied connection lines for connections of the components the control unit conventional Single cores and a resulting high wiring effort for the control unit safely avoided.

Je nach Aufbau und Funktion des Schaltgerätes kann die Steuereinheit verschieden aufgebaut sein. Zweckmäßigerweise umfasst die Steuereinheit zwei getrennte Versorgungsanschlüsse zur Versorgung von im Lastkreis angeordneten Einheiten und im Steuerkreis angeordneten Einheiten. Für die Versorgung des Lastkreises kann auf ein Schaltnetzteil verzichtet werden, wenn z. B. eine H-Brückenschaltung zur Steuerung der Motordrehrichtung derart mittels entsprechender Schalttransistoren dimensioniert ist, dass das Schaltnetzteil nicht mehr erforderlich ist. Dabei bleibt die Spannungsvarianz der Nennspannung für verschiedene Antriebsmotoren des Schalterantriebs erhalten. Die beiden Versorgungsanschlüsse und die zugehörigen Spannungsversorgungen sind in der Steuereinheit voneinander getrennt und beispielsweise getrennt extern abgesichert. Die Spannungsversorgung für den Steuerkreis und den Lastkreis erfolgt in einem Weitspannungsbereich mit Steuerspannungen für Gleichspannungen von 24 V, 48 V, 60 V, 110 V, 220 V oder Wechselspannungen von 110 V, 230 V. Die interne Spannungsversorgung der Steuereinheit beispielsweise mit 12 V Gleichspannung wird aus der Steuerspannung des Schaltgerätes über ein internes Schaltnetzteil generiert.Depending on the structure and function of the switching device, the control unit can be constructed differently be. The control unit expediently comprises two separate supply connections for supplying units arranged in the load circuit and units arranged in the control circuit. For the supply of the load circuit can be dispensed with a switching power supply, if z. B. an H-bridge circuit for controlling the motor rotation direction is dimensioned by means of corresponding switching transistors, that the switching power supply is no longer required. In this case, the voltage variance of the rated voltage for different drive motors of the switch drive is maintained. The two supply connections and the associated power supplies are separated in the control unit and, for example, separately protected externally. The power supply for the control circuit and the load circuit is in a wide voltage range with control voltages for DC voltages of 24 V, 48 V, 60 V, 110 V, 220 V or AC voltages of 110 V, 230 V. The internal power supply of the control unit, for example with 12 V DC is generated from the control voltage of the switching device via an internal switching power supply.

Bei Ausfall einer der Versorgungsanschlüsse ist mittels der Steuereinheit der Antriebsmotor des Schalterantriebs ausschaltbar und das zugehörige Schaltgerät, z. B. der Drei stellungs-Trennschalter oder Leistungsschalter, verriegelbar. Bei z. B. wiederkehrender Spannung darf der Antriebsmotor nicht selbsttätig ohne Befehlseingabe wieder anlaufen. Erfolgt je nach Art des Antriebsmotors keine interne Rückmeldung von der Schaltereinheit – dem Hilfsschalter – innerhalb einer vorgegebenen Zeit, so wird eine Störungsmeldung ausgegeben. Dabei wird für einen Schleichantrieb der Antriebsmotor nach ca. 8 s und für einen Sprung- oder Sprungspeicherantrieb ebenfalls nach ca. 8 s eine Störungsmeldung ausgegeben.at Failure of one of the supply connections is by means of the control unit the drive motor of the switch drive can be switched off and the associated switching device, eg. B. the three-position disconnector or circuit breaker, lockable. At z. B. recurring tension of the drive motor may not automatically without Restart command input. Occurs depending on the type of drive motor no internal feedback from the switch unit - the Auxiliary switch - within a predetermined time, a fault message is issued. there will be for one Creep drive of the drive motor after approx. 8 s and for one Jump or jump memory drive also after about 8 s a fault message output.

In einer weiteren Ausführungsform verriegelt oder sperrt die Steuereinheit bei vorgebbaren Informationen das zugehörige Schaltgerät, z. B. einen Dreistellungs-Trennschalter, einen Leistungsschalter, einen Erder.In a further embodiment locks or locks the control unit for specifiable information the associated Switchgear, z. B. a three-position disconnector, a circuit breaker, an earth electrode.

Vorzugsweise ist das Anschlusselement als ein Steckverbinder ausgebildet. Der Anschluss an die Steuer- und/oder Meldeeinheit kann hierdurch über vorgefertigte steckbare Kabelbäume erfolgen, so dass keine weiteren Verdrahtungsarbeiten erforderlich sind, da die internen Verdrahtungen der Steuer- und/oder Meldeeinheit über die vorgefertigten, als Leiterplatten ausgebildeten Trägereinheiten der Adapterelemente erfolgt.Preferably the connection element is designed as a connector. Of the Connection to the control and / or reporting unit can thereby be prefabricated pluggable harnesses done so no further wiring required are because the internal wiring of the control and / or reporting unit on the prefabricated, designed as PCB carrier units the adapter elements takes place.

Die Schaltereinheit ist zweckmäßigerweise als ein Hilfsschalter mit einer vorgegebenen Anzahl von Stellungsebenen ausgebildet. Je nach Aufbau des zugehörigen Schaltgerätes kann es sich bei dem Hilfsschalter um einen 8-Ebenen- oder 14-Ebenen-Hilfsschalter mit 6 bzw. 12 frei verfügbaren Kontaktebenen für Öffner- und Schließerfunktionen handeln. Je nach Aufbau des Hilfsschalters ist der zugehörige Steckverbinder oder Anschlussstecker bei einem 8-Ebenen-Hilfsschalter als ein 2 × 22-poliger Steckverbinder und bei einem 14-Ebenen-Hilfsschalter beispielsweise als ein 2 × 22-poliger und ein 2 × 10-poliger Steckverbinder ausgeführt.The Switch unit is expediently as an auxiliary switch with a predetermined number of levels of position educated. Depending on the structure of the associated switching device can the auxiliary switch is an 8-level or 14-level auxiliary switch 6 or 12 freely available Contact levels for normally closed and NO functions act. Depending on the structure of the auxiliary switch is the associated connector or connector on an 8-level auxiliary switch as a 2 × 22-pin connector and in a 14-level auxiliary switch, for example, as a 2 × 22-pole and a 2 × 10 pin Plug connector executed.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die integrierte Ausbildung der Steuer einheit an sich als integrierte Schichtschaltung und der kombinierten Steuer- und/oder Meldeeinheit als integrierte Baueinheit mit vorgefertigten und die interne Verdrahtung realisierenden Adapterelementen eine einfache vorgefertigte und als Modul prüfbare Motorsteuerung in gleichzeitig kompakter Bauform gegeben ist. Aufwändige Einzelverdrahtungen sind sicher vermieden. Dabei ist die Steuereinheit durch die Adapterelemente von der Meldeeinheit mit dem Hilfsschalter trennbar. Hierdurch kann die Steuereinheit ohne Verdrahtungsaufwand und unabhängig vom Schaltgerätetyp ausgetauscht werden. Darüber hinaus ist der Prüf- und Verdrahtungsaufwand sowohl der Steuereinheit als auch der kombinierten Steuer- und/oder Meldeeinheit deutlich reduziert, da interne Verdrahtungen vorgefertigt und nur noch externe Anschlussverdrahtungen, z. B. über einen steckbaren, maschinell vorgefertigten Kabelbaum, vorgenommen werden müssen. Darüber hinaus wird die Lebensdauer der Baueinheit durch automatische Abschaltung deutlich erhöht. Dabei kann im Eingangsfilterkreis ein Kondensator zur Ladungserhaltung bei ausgeschalteter Steuereinheit ständig an einer Versorgungsspannung anliegen. Durch die Ausbildung der Steuereinheit als integrierte Schichtschaltung verbraucht diese im ausgeschalteten Zustand keine Energie, so dass im ausgeschalteten Zustand keine Leistung bereitgestellt werden muss. Somit ist die Verlustleistung weitgehend vollständig reduziert.The particular advantages of the invention are that by the integrated training of the control unit in itself as an integrated layer circuit and the combined control and / or Message unit as an integrated unit with prefabricated and the internal wiring realizing adapter elements a simple prefabricated and testable as a module Motor control is given in a compact design at the same time. Elaborate single wiring are safely avoided. In this case, the control unit is through the adapter elements separable from the message unit with the auxiliary switch. This can the control unit without wiring and regardless of Switches type be replaced. About that addition, the test and wiring costs of both the control unit and the combined Control and / or reporting unit significantly reduced because internal wiring prefabricated and only external connection wiring, z. B. over a plug-in, mechanically prefabricated harness, made have to. Furthermore The life of the unit is due to automatic shutdown clearly increased. In this case, in the input filter circuit, a capacitor for charge retention with the control unit switched off, constantly on a supply voltage issue. By training the control unit as an integrated Shift switching does not consume these in the switched-off state Energy, so no power provided in the off state must become. Thus, the power loss is largely completely reduced.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:embodiments The invention will be explained in more detail with reference to drawings. Showing:

1 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer als eine integrierte Baueinheit ausgebildeten Steuer- und/oder Meldeeinheit mit Adapterelementen im zusammengebauten Zustand in Seitenansicht, 1 1 is a schematic side view of an exemplary embodiment of a control and / or reporting unit designed as an integrated structural unit with adapter elements in the assembled state;

2 schematisch ein Ausführungsbeispiel für eine Steuereinheit mit zugehörigen Anschlüssen, 2 schematically an embodiment of a control unit with associated terminals,

3 schematisch ein Ausführungsbeispiel für einen Schaltungsaufbau der Steuereinheit zum zugehörigen Anschlüssen, 3 schematically an embodiment of a circuit configuration of the control unit to the associated terminals,

4 schematisch in Explosionsdarstellung ein Ausführungsbeispiel für eine integrierte Baueinheit mit einer auf einen zentral angeordneten 8-Ebenen-Hilfsschalter kopfseitig aufsetzbaren Steuereinheit im Längsschnitt, 4 schematically in exploded view an embodiment of an integrated unit with a head-mounted on a centrally located 8-level auxiliary switch head unit in longitudinal section,

5 schematisch die integrierte Baueinheit gemäß 4 in Draufsicht auf die kopfseitig auf den Hilfsschalter aufsetzten Steuereinheit, 5 schematically the integrated unit according to 4 in a plan view of the head-mounted on the auxiliary switch control unit,

6 schematisch im Längsschnitt ein Ausführungsbeispiel für eine integrierte Baueinheit mit einer auf einen zentral angeordneten 14-Ebenen-Hilfsschalter kopfseitig aufgesetzten Steuereinheit, und 6 schematically in longitudinal section an embodiment of an integrated unit with a head-mounted on a centrally arranged 14-level auxiliary switch control unit, and

7 schematisch die integrierte Baueinheit gemäß 6 in Draufsicht auf die kopfseitig auf den Hilfsschalter aufgesetzten Steuereinheit. 7 schematically the integrated unit according to 6 in plan view of the head side placed on the auxiliary switch control unit.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.each other corresponding parts are in all figures with the same reference numerals Mistake.

1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer als eine integrierte Baueinheit ausgebildeten Steuer- und/oder Meldeeinheit 1. Die Steuer- und/oder Meldeeinheit 1 dient der Steuerung eines Schalterantriebs für ein Schaltgerät, das hier eine Hoch- oder Mittelspannungsschaltanlage mit drei Schaltpolen, z. B. ein Dreistellungs-Trennschalter, ist. 1 shows schematically an embodiment of a trained as an integrated unit control and / or reporting unit 1 , The control and / or reporting unit 1 is used to control a switch drive for a switching device, here a high or medium voltage switchgear with three switching poles, z. B. a three-position disconnector, is.

Die Steuer- und/oder Meldeeinheit 1 umfasst als zentrales Bauelement eine als Hilfsschalter ausgebildete Schaltereinheit 2. Die Schaltereinheit 2 dient dabei der Rückmeldung von Betriebsstellungen des Schaltgerätes. Dabei kann die Schaltereinheit 2 mehrere Stellungsebenen umfassen und ent sprechend der Anzahl der Stellungsebenen eine Vielzahl von Betriebsstellungsmeldungen generieren.The control and / or reporting unit 1 comprises as a central component designed as an auxiliary switch switch unit 2. The switch unit 2 serves the feedback of operating positions of the switching device. In this case, the switch unit 2 include multiple levels of responsibility and accordingly generate the number of levels of position a variety of operating position messages.

Auf die Schaltereinheit 2 ist je nach Funktion und Aufbau des über die Steuer- und/oder Meldeeinheit 1 und den Schalterantrieb schaltbaren Schaltgerätes eine entsprechende Anzahl von universellen Adapterelementen 3.1 bis 3.n aufsetzbar, insbesondere aufsteckbar. Die Adapterelemente 3.1 bis 3.n sind zweckmäßigerweise als eine elektrisch isolierende Trägereinheit ausgebildet, die bevorzugt zur Vorfertigung der internen Verdrahtung der Steuer- und/oder Meldeeinheit 1 als eine ein- oder beidseitig mit Leiterbahnen versehene Leiterplatte ausgeführt ist. Dabei sind die Adapterelemente 3.1 bis 3.n derart auf die Schaltereinheit 2 aufsetzbar, dass deren Kontakte mit Leiterbahnen der Adapterelemente 3.1 bis 3.n elektrisch kontaktieren. Beispielsweise sind die Adapterelemente 3.1 bis 3.n jeweils mit Buchsenleisten versehen, in welche Stifte oder Stiftleisten der Schaltereinheit 2 eingreifen.On the switch unit 2 is depending on the function and structure of the control and / or reporting unit 1 and the switch drive switchable switching device a corresponding number of universal adapter elements 3.1 to 3.n attachable, in particular attachable. The adapter elements 3.1 to 3.n are expediently designed as an electrically insulating carrier unit, which is preferably for prefabrication of the internal wiring of the control and / or reporting unit 1 is designed as a one or both sides provided with conductor tracks printed circuit board. Here are the adapter elements 3.1 to 3.n such on the switch unit 2 be placed, that their contacts with traces of the adapter elements 3.1 to 3.n contact electrically. For example, the adapter elements 3.1 to 3.n each provided with female headers, in which pins or pin headers of the switch unit 2 intervention.

Zur Steuerung bzw. Abfrage der Kontakte der Schaltereinheit 2 sind die Adapterelemente 3.1 bis 3.n entsprechend ausgebildet. Beispielsweise ist eines der Adapterelemente 3.1 bis 3.n, das kopfseitig auf die Schaltereinheit 2 aufgesetzte Adapterelement 3.1, mit einer Steuereinheit 4 versehen, die als integrierte Schaltung und/oder elektronische Schaltung mit elektromechanischen, elektromagnetischen und elektronischen Bauelementen auf dem Adapterelement 3.1 aufgebracht ist. Dabei sind die Bauelemente der Steuereinheit 4 über die Leiterbahnen der Leiterplatte miteinander verbunden, so dass auch die Steuereinheit 4 für den Schalterantrieb und das Schaltgerät vorgefertigt werden kann. Hierdurch kann die vorgefertigte Steuereinheit 4 vor Endmontage auf ihre Funktionsfähigkeit in einfacher Art und Weise geprüft werden. Auch kann die Steuereinheit 4 in einem alternativen Ausführungsbeispiel auf einer separaten Leiterplatte angeordnet sein, die dann über eine Buchse-Stecker-Verbindung auf das zugehörige Adapterelement 3.1 aufsteckbar ist.To control or query the contacts of the switch unit 2 are the adapter elements 3.1 to 3.n trained accordingly. For example, one of the adapter elements 3.1 to 3.n , the head side on the switch unit 2 attached adapter element 3.1 , with a control unit 4 provided as an integrated circuit and / or electronic circuit with electromechanical, electromagnetic and electronic components on the adapter element 3.1 is applied. The components of the control unit 4 connected via the conductor tracks of the circuit board, so that the control unit 4 can be prefabricated for the switch drive and the switching device. This allows the prefabricated control unit 4 be tested for their functionality in a simple manner before final assembly. Also, the control unit 4 be arranged in an alternative embodiment on a separate circuit board, which then via a female-to-male connection to the associated adapter element 3.1 is pluggable.

Die weiteren Adapterelemente 3.2 und 3.3 dienen im Ausführungsbeispiel der Aufnahme von Anschlusselementen 5, die beispielsweise als Steckverbinder oder Anschlussstecker zur Aufnahme von vorgefertigten Kabelbäumen, die einfach in die Anschlusselemente 5 steckbar sind, ausgebildet sind. Je nach Art und Aufbau sowie Funktion des Schalterantriebs und des zugehörigen Schaltgerätes kann das jeweilige Anschlusselement 5 hinsichtlich der Anzahl der Anschlusspole variieren.The other adapter elements 3.2 and 3.3 serve in the embodiment of the inclusion of connection elements 5 For example, as a connector or connector for receiving prefabricated wiring harnesses that are easy in the connection elements 5 are pluggable, are formed. Depending on the nature and structure and function of the switch drive and the associated switching device, the respective connection element 5 vary in number of connection poles.

2 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel für eine Steuereinheit 4 mit zugehörigen Anschlüssen A1 bis Am. Die Steuereinheit 4 ist dabei wie in 3 im Detail gezeigt als eine integrierte Schichtschaltung ausgebildet. 2 schematically shows an embodiment of a control unit 4 with associated connections A1 to Am. The control unit 4 is there like in 3 shown in detail as an integrated layer circuit.

Die Anschlüsse A1 und A2 sind Versorgungsanschlüsse und werden im Weiteren als Versorgungsanschlüsse A1 und A2 bezeichnet. Dabei dient der Versorgungsanschluss A1 der Versorgung von in einem Steuerkreis SK angeordneten nicht näher dargestellten Einheiten und der Versorgungsanschluss A2 der Versorgung von im Lastkreis LK angeordneten Einheiten. Die Anschlüsse A3 dienen der Steuerung der Motordrehrichtung eines Antriebsmotors M für den Schalterantrieb. Die Anschlüsse A4 sind binäre Eingänge, z. B. Verriegelungsanschlüsse, insbesondere potentialfreie Relaisein-/-ausgänge zu übergeordneten Betriebsmitteln, wie "Rückverriegelung Leistungsschalter", "Eingang sonstige Verriegelungen", oder Freigaben zur Schalthandlung, wie "Trennerfreigabe", "Erderfreigabe" oder "Freigabe für Dreistellungs-Trennschalter, wenn Leistungsschalter aus ist". Die Anschlüsse A4 sind mit unterschiedlichen Spannungen von 24 V DC bis 220 V DC (z. B. 48 V DC, 60 V DC, 110 V DC, 220 V DC) oder 110 V AC, 230 V AC schaltbar. Die Anschlüsse A5 sind potentialfreie Ausgänge, wie binäre Meldeausgänge z. B. "Störungsmeldung", "Verriegelung zu übergeordneten Betriebsmitteln, z. B. Leistungsschalter", "Service- und Programmierschnittstelle", "Selbstüberwachung" (= Watchdog). Die Anschlüsse A6 sind weitere binäre Eingänge mit Spannungen von 24 V DC bis 220 V DC und 110 V AC bis 230 V AC, beispielsweise binäre Befehlseingänge, wie "Trenner Ein", "Trenner Aus", "Erder Ein", "Erder Aus" und interne Rückmeldungen von Betriebsmitteln, wie Rückmeldungen von den Kontaktebenen des Hilfsschalters und Rückmeldungen "Trenner ist ein", "Trenner und Erder sind aus", "Erder ist ein".The terminals A1 and A2 are supply terminals and are hereinafter referred to as supply terminals A1 and A2. In this case, the supply connection A1 serves for the supply of units arranged in a control circuit SK, and the supply connection A2 for the supply of units arranged in the load circuit LK. The terminals A3 serve to control the direction of motor rotation of a drive motor M for the switch drive. The ports A4 are binary inputs, z. B. Locking connections, in particular potential-free Relaisein- / - outputs to higher-level equipment, such as "reverse lock circuit breaker", "input other locks", or releases to the switching action, such as "disconnector release", "earthing enable" or "release for three-position disconnector, if circuit breaker is over". The A4 connections can be switched with different voltages from 24 V DC to 220 V DC (eg 48 V DC, 60 V DC, 110 V DC, 220 V DC) or 110 V AC, 230 V AC. The connections A5 are potential-free outputs, such as binary signal outputs z. B. "fault message", "lock too high Neten resources, eg. "Circuit breaker", "service and programming interface", "self-monitoring" (= watchdog), the terminals A6 are further binary inputs with voltages from 24 V DC to 220 V DC and 110 V AC to 230 V AC, such as binary command inputs, such as "disconnector on", "disconnector off", "earthing on", "earthing off" and internal feedback of operating equipment, such as feedback from the contact levels of the auxiliary switch and feedback "disconnector is on", "isolator and earth electrode are off", " Erder is a ".

Die Steuerung der Steuereinheit 4 ist dabei derart ausgelegt, dass bei Ausfall einer der Versorgungsanschlüsse A1 oder A2 während des Betriebs des Antriebsmotors M dieser stehen bleibt und über die Anschlüsse A5 Verriegelungen zu den übergeordneten Betriebsmitteln, wie Leistungsschalter, schaltbar sind und somit aufrecht erhalten werden. Läuft der Antriebsmotor M bei einer Befehlseingabe über einen der Anschlüsse A6 nicht an, so wird der betreffende Befehl nicht gespeichert, da er nicht ausgeführt wurde. Bei wiederkehrender Versorgungsspannung für einen der zu versorgenden Kreise LK, SK läuft der Antriebsmotor M nicht selbsttätig ohne Befehlseingabe wieder an. Darüber hinaus wird, wenn vom Hilfsschalter nach einer Befehlseingabe zum Schalten einer der Betriebsmittel nicht innerhalb einer vorgebbaren Zeit eine Rückmeldung über einen der Anschlüsse A6 erfolgt, eine Störungs- oder Fehlermeldung ausgegeben. So beträgt beispielsweise für einen als Schleichantrieb ausgebildeten Antriebsmotor M die vorgebbare Rückmeldezeit ca. 8 s und für einen Sprung-/Sprungspeicherantrieb ca. 8 s.The control of the control unit 4 is designed such that in case of failure of one of the supply connections A1 or A2 during operation of the drive motor M this stops and via the terminals A5 latches to the higher-level equipment, such as circuit breaker, are switchable and thus maintained. If the drive motor M does not start at a command input via one of the connections A6, the relevant command is not stored since it was not executed. With recurring supply voltage for one of the circuits LK, SK to be supplied, the drive motor M does not automatically restart without command input. In addition, if the auxiliary switch fails to respond to a command input for switching one of the operating means within a predefinable time via one of the terminals A6, a fault or error message is output. For example, for a drive motor M configured as a crawler drive, the predefinable response time is approximately 8 s and for a jump / jump memory drive approximately 8 s.

Des Weiteren wird, wenn ein Befehl abgearbeitet worden ist und eine Rückmeldung nach ca. 1.5 s sowie keine neue Befehlseingabe erfolgt sind, die Steuereinheit 4 automatisch abgeschaltet, wodurch keine Verlustleistung auftritt. Wird hingegen über einen der Anschlüsse A6 ein Befehl eingegeben, so läuft der Antriebsmotor M wieder an, wenn alle Voraussetzungen erfüllt sind. Hierzu wird der Wiederanlauf des Antriebsmotors M mittels des Überwachungsmoduls 16 (Selbstüberprüfung) durch Abfrage aller Befehls- und Meldeeingänge (= Anschlüsse A4 und A6) überwacht. Sind die Voraussetzungen erfüllt, wird der an einem der Anschlüsse A6 anliegende Befehl ausgeführt.Furthermore, when a command has been executed and feedback has been received after about 1.5 seconds and no new command has been input, the control unit will 4 automatically switched off, whereby no power loss occurs. If, on the other hand, a command is input via one of the connections A6, then the drive motor M starts again when all prerequisites have been met. For this purpose, the restart of the drive motor M by means of the monitoring module 16 (Self-check) monitored by interrogation of all command and message inputs (= ports A4 and A6). If the requirements are fulfilled, the command applied to one of the terminals A6 is executed.

Ferner können die Rückmelde-Überwachungszeiten frei programmiert werden. Für den Hilfsschalter, die Abschaltung der Steuereinheit 4 und die Störmeldung sind keine Rückmeldungen vorgesehen. Darüber hinaus sind mindestens vier Motor-Bremsfunktionen mittels eines im Mikroprozessor 10 implementierten Steuerungsprogramms frei programmierbar, z. B. automatische Aufhebung der Bremsfunktion, frei programmierbare Zeit, frei programmierbarer Handbetrieb.Furthermore, the feedback monitoring times can be freely programmed. For the auxiliary switch, shutdown of the block of management 4 and the fault message no feedback is provided. In addition, there are at least four engine brake functions by means of one in the microprocessor 10 implemented control program freely programmable, z. B. automatic cancellation of the brake function, freely programmable time, freely programmable manual operation.

In einer möglichen Ausführung umfasst die Steuereinheit 4 zur hardwareseitigen Steuerung, d. h. zur Ansteuerung von Betriebsmitteln, wie Leistungsschalter oder Dreistellungs-Trennschalter, mindestens vier Befehlseingänge über externe Taster, mindestens drei Rückmeldeeingänge vom internen Hilfsschalter der Schaltereinheit 2, einen Steuereingang für den Leistungsschalter (Steuerung aktiv bei Hoch-Signal, Steuereinheit 4 gibt Freigabe zum Schalten, wenn Leistungsschalter aus ist), einen Steuerausgang für den Leistungsschalter, mindestens einen Verriegelungsausgang, mindestens einen Reserveanschluss, einen Drehrichtungsumkehranschluss sowie zwei potentialfreie Relaisausgänge.In one possible embodiment, the control unit comprises 4 For hardware-based control, ie for controlling equipment, such as circuit breakers or three-position disconnectors, at least four command inputs via external buttons, at least three feedback inputs from the internal auxiliary switch of the switch unit 2 , a control input for the circuit breaker (control active at high signal, control unit 4 gives enable for switching when the circuit breaker is off), a circuit breaker control output, at least one interlocking output, at least one spare connection, one reversing connection and two potential-free relay outputs.

Die in Form eines Algorithmus implementierte Steuerung umfasst zumindest folgende Verriegelungsbedingungen:The Control implemented in the form of an algorithm comprises at least the following locking conditions:

  • – Steuerung "Dreistellungs-Trennschalter" inaktiv, wenn der Leistungsschalter eingeschaltet und die interne Spannungsversorgung ausgeschaltet ist;- "Three-position disconnector" control inactive when the Circuit breaker switched on and the internal power supply is off;
  • – Steuerung "Dreistellungs-Trennschalter" inaktiv, wenn der "Dreistellungs-Trennschalter" auf Handbetrieb gestellt ist;- "Three-position disconnector" control inactive if the "Three-position disconnector" is set to manual mode is placed;
  • – Steuerung der Rückverriegelung des Leistungsschalters, wenn:- Control the reverse lock of the circuit breaker, if:
  • • ein Befehl zur Änderung des Betriebszustandes des Dreistellungs-Trennschalters vorgegeben ist.• one Command to change the operating state of the three-position disconnector specified is.
  • • der Dreistellungs-Trennschalter in Betrieb ist und die Endstellung noch nicht erreicht ist.• of the Three-position disconnector is in operation and the end position is still is not reached.
  • • die Steuerung "Dreistellungs-Trennschalter" infolge beispielsweise externer Verriegelungsbedingungen, wie Sicherung angesprochen, Gasverlust, inaktiv ist.• the Control "three-position disconnector" due, for example external locking conditions, such as fuse addressed, gas loss, is inactive.

3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Schaltungsaufbau der Steuereinheit 4 mit zugehörigen Anschlüssen A1 bis A6 als integrierte Schichtschaltung im Detail. Dabei umfasst die Steuereinheit 4 die als Halbleiterschaltung ausgebildete H-Brückenschaltung 9 und einen Mikroprozessor 10 sowie verschiedene als Halbleiterschaltungen ausgebildete Steuerungsmodule 11 bis 13 zur Ansteuerung und Abfrage von analogen Verriegelungen, binären Rückmeldungen bzw. binären Ein- und Ausgängen. 3 shows an embodiment of a circuit construction of the control unit 4 with associated terminals A1 to A6 as an integrated layer circuit in detail. In this case, the control unit comprises 4 the H-bridge circuit formed as a semiconductor circuit 9 and a microprocessor 10 as well as various control modules designed as semiconductor circuits 11 to 13 For controlling and interrogating analog interlocks, binary acknowledgments or binary inputs and outputs.

Zum Ein- und Ausschalten der Versorgungsspannung für den Steuerkreis SK und den Lastkreis LK sind Schaltelemente 14 bzw. 15 vorgesehen. Die Schaltelemente 14, 15 sind Relaiskontakte, die über einen der binären Eingänge der Anschlüsse A6 durch Befehlseingabe schaltbar sind. Dabei wird die Leistung zur Einschaltung über den binären Eingang erbracht, wodurch eine hohe Störimmunität des Einschaltvorgangs gegeben ist. Nach dem Einschalten des oder der Schaltelemente 14, 15 wird das zugehörige Schaltrelais beispielsweise über eine Hilfswicklung gehalten (= Selbsthaltung). Die Abschaltung erfolgt dann über den Mikroprozessor 10 anhand eines von einer Steuerung generierten Steuersignals. Beispielsweise schaltet sich die Steuereinheit 4 ca. 1,5 s nach Abarbeitung des letzten Befehls und Rückmeldung durch den Hilfsschalter automatisch ab, wenn kein neuer Befehl ansteht.For switching on and off the supply voltage for the control circuit SK and the load circuit LK are switching elements 14 respectively. 15 intended. The switching elements 14 . 15 are relay contacts, which are switchable via one of the binary inputs of the terminals A6 by command input. The power is supplied to the connection via the binary input, whereby a high interference immunity of the switch-on is given. After switching on the one or more switching elements 14 . 15 the associated switching relay is held for example via an auxiliary winding (= self-holding). The shutdown he then follows via the microprocessor 10 based on a control signal generated by a controller. For example, the control unit turns off 4 Approx. 1.5 s after processing the last command and feedback by the auxiliary switch, if no new command is pending.

Die Steuereinheit 4 wird über den Steuerkreis SK versorgt und weist eine geringe Stromaufnahme beispielsweise von ca. 60 mA bei 24 V DC Steuerspannung auf.The control unit 4 is supplied via the control circuit SK and has a low power consumption, for example, of about 60 mA at 24 V DC control voltage.

Die Anschlüsse A4 der analogen Verriegelungen zu übergeordneten Betriebsmitteln, z. B. den Leistungsschalter, sind als potentialfreie Kontakte ausgebildet. Rückverriegelungen erfolgen über die binären Eingänge der Anschlüsse A6.The connections A4 of the analog locks to higher-level resources, z. As the power switch, are designed as potential-free contacts. rear locks done over the binary ones inputs the connections A6.

Zur Überwachung der Spannungsversorgung der H-Brückenschaltung 9 und der Schaltelemente 14, 15 sowie der Anschlüsse A6 für die Befehlseingabe ist ein Überwachungsmodul 16 vorgesehen, das mit dem Mikroprozessor 10 verbunden ist. Darüber hinaus kann das Überwachungsmodul 16 mit einem Anzeigeelement, z. B. einer Leuchtdiode, oder einem potentialfreien Anschluss A5 zur Ausgabe einer Meldung verbunden sein. Dabei kann über die Verbindung des Überwachungsmoduls 16 mit dem Mikroprozessor 10 in diesem implementierte Sicherheitsfunktionen verwendet und mit den in Schaltungstechnik realisierten Sicherheitsfunktionen des Überwachungsmoduls 16 verknüpft und kombiniert werden. In Abhängigkeit vom Ergebnis der Sicherheitsfunktion des Überwachungsmoduls 16 und/oder des Mikroprozessors 10 kann bei Vorliegen eines Funktionsausfalls oder einer Fehlfunktion die Versorgung der H-Brückenschaltung 9, insbesondere der Ansteuerelemente 19, und das Schaltelement 14 für den Lastschaltkreis LK abgeschaltet werden.For monitoring the power supply of the H-bridge circuit 9 and the switching elements 14 . 15 and the command input terminals A6 is a monitoring module 16 provided with the microprocessor 10 connected is. In addition, the monitoring module 16 with a display element, for. B. a light emitting diode, or a potential-free terminal A5 to output a message. It can be connected via the connection of the monitoring module 16 with the microprocessor 10 used in this implemented safety functions and with the implemented in circuit technology safety functions of the monitoring module 16 linked and combined. Depending on the result of the safety function of the monitoring module 16 and / or the microprocessor 10 can supply the H-bridge circuit in the event of a malfunction or malfunction 9 , in particular the control elements 19 , and the switching element 14 be switched off for the load circuit LK.

Darüber hinaus können mittels des Mikroprozessors 10 weitere Betriebs- und/oder Sicherheitsfunktionen realisiert und zur Ansteuerung bzw. Schalten des Schaltgeräts, des Antriebsmotors oder von anderen Elementen, wie Anzeigeelemente 20 oder Ansteuerelemente 19 genutzt werden. Nachfolgend werden einige Beispiele für frei programmierbare Betriebs- und/oder Sicherheitsfunktionen beschrieben.In addition, by means of the microprocessor 10 implemented further operating and / or safety functions and for controlling or switching the switching device, the drive motor or other elements, such as display elements 20 or actuators 19 be used. Some examples of freely programmable operating and / or safety functions are described below.

So kann beispielsweise der Antriebsmotor M bei Erreichen einer Endstellung einer der Betriebsmittel, z. B. des Dreistellungs-Trennschalters mit den Endstellungen "Trenner ein", "AUS", "Erder ein", gebremst werden. Dabei sind die Nachlaufzeit des Antriebsmotors M und die Bremszeiten frei programmierbar. Nach Ablauf der vorgegebenen Bremszeit und Freigabe für den Handbetrieb wird der Motorkreis automatisch geöffnet und für den Handbetrieb freigegeben. Darüber hinaus wird die elektronische Steuerung und somit die Steuereinheit 4 mit dem Mikroprozessor 10 und den Steuerungsmodulen 11 bis 13 bei Umschaltung des Schaltantriebs auf Handbetrieb verriegelt.For example, the drive motor M upon reaching an end position of one of the resources, eg. B. the three-position disconnector with the end positions "disconnector on", "OFF", "earthing on" braked. The follow-up time of the drive motor M and the braking times are freely programmable. After expiry of the specified braking time and release for manual operation, the motor circuit is automatically opened and released for manual operation. In addition, the electronic control and thus the control unit 4 with the microprocessor 10 and the control modules 11 to 13 when switching the switching drive to manual mode locked.

Mittels der elektronischen Steuerung können identifizierte Fehler, wie beispielsweise falsche Drehrichtung des Antriebsmotors M, Fehlfunktion der Mechanik des Schaltantriebs, Lastspannung fehlt oder keine Rückmeldung vom Hilfsschalter, visualisiert werden. Hierzu werden mittels des Mikroprozessors 10 Anzeigeelemente 20 angesteuert. Je nach Art der Ansteuerung können die Anzeigeelemente 20 dauerhaft oder blinkend leuchten. Dabei können zur Anzeige von verschiedenen Störungsgraden die Anzeigeelemente 20 mit verschieden getaktetem Blinklicht, z. B. mit Tf = 0.5 s oder Tf = 2 s angesteuert werden.By means of the electronic control identified errors, such as incorrect direction of rotation of the drive motor M, malfunction of the mechanism of the switching drive, load voltage is missing or no feedback from the auxiliary switch, visualized. For this purpose, by means of the microprocessor 10 indicators 20 driven. Depending on the type of control, the display elements 20 permanently or flashing. It can be used to display different levels of interference, the display elements 20 with different clocked flashing light, z. B. with Tf = 0.5 s or Tf = 2 s are controlled.

Des Weiteren können die Rückmelde- und Überwachungszeiten von Schaltvorgängen frei programmiert werden. Ferner kann bei blockiertem Antriebsmotor M der Motorstrom zeitlich begrenzt werden. Darüber hinaus können weitere geeignete Steuerungs- und/oder Meldungsfunktionen für den Betrieb und die Sicherheit des Schalterantriebs mittels des Mikroprozessors 10 realisiert werden.Furthermore, the feedback and monitoring times of switching operations can be freely programmed. Furthermore, when the drive motor M is blocked, the motor current can be limited in time. In addition, other suitable control and / or message functions for the operation and safety of the switch drive by means of the microprocessor 10 will be realized.

Je nach Art der Spannungsversorgung, Gleich- oder Wechselspannung, sind zwischen der H-Brückenschaltung 9 und dem jeweiligen zu versorgenden Kreis – Steuerkreis SK und Lastkreis LK – zugehörige Spannungswandler 17, 18, insbesondere AC/DC- oder DC/DC-Wandler, vorgesehen. Zur galvanischen Trennung des Steuerkreises SK und des Lastkreises LK und der internen Spannungskreise der Steuereinheit 4 für die Steuerspannung bzw. die Lastspannung sind die Spannungswandler 17, 18 als Wechselrichter bzw. Gleichrichter ausgebildet.Depending on the type of power supply, DC or AC, are between the H-bridge circuit 9 and the respective circuit to be supplied - control circuit SK and load circuit LK - associated voltage converter 17 . 18 , in particular AC / DC or DC / DC converter provided. For galvanic isolation of the control circuit SK and the load circuit LK and the internal voltage circuits of the control unit 4 for the control voltage or the load voltage are the voltage transformers 17 . 18 designed as an inverter or rectifier.

4 zeigt schematisch in Explosionsdarstellung und Längs schnitt die integrierte Baueinheit gemäß 1 mit dem auf die zentral angeordnete Schaltereinheit 2 kopfseitig aufsetz baren Adapterelement 3.1 mit der Steuereinheit 4. Die Schaltereinheit 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel als ein 8-Ebenen-Hilfsschalter ausgeführt. Die Steuereinheit 4, d. h. deren Komponenten, wie beispielsweise aktive und passive elektronische Bauelemente, die H-Brückenschaltung 9, Relais, sind auf dem zugehörigen Adapterelement 3.1 beidseitig des Adapterelements 3.1 aufgebracht. Dabei werden insbesondere hohe Bauelemente, wie beispielsweise ein Kondensator 6 auf der in Richtung der Schaltereinheit 2 weisenden Seite der Leiterplatte angeordnet. Je nach Aufbau der Schaltereinheit 2 kann dabei der Kondensator 6 in eine Aussparung 7 der Schaltereinheit 2 steckbar sein. Darüber hinaus ist das Adapterelement 3.1 an der Schaltereinheit 2 in geeigneter Art und Weise lösbar befestigt, beispielsweise gesteckt, geclipst oder geschraubt. 4 shows schematically in exploded view and longitudinal section of the integrated assembly according to 1 with the on the centrally arranged switch unit 2 on the head-mounted ble adapter element 3.1 with the control unit 4 , The switch unit 2 is executed in this embodiment as an 8-level auxiliary switch. The control unit 4 , ie their components, such as active and passive electronic components, the H-bridge circuit 9 , Relays, are on the associated adapter element 3.1 on both sides of the adapter element 3.1 applied. In this case, in particular high components, such as a capacitor 6 on the in the direction of the switch unit 2 arranged facing side of the circuit board. Depending on the structure of the switch unit 2 can be the capacitor 6 in a recess 7 the switch unit 2 be pluggable. In addition, the adapter element 3.1 at the switch unit 2 releasably secured in a suitable manner, for example, plugged, clipped or screwed.

5 zeigt schematisch die integrierte Baueinheit gemäß 4 in Draufsicht auf das kopfseitig auf den Hilfsschalter aufgesetzte Adapterelement 3.1 mit der Steuereinheit 4. Das Adapterelement 3.1 ist dabei als Leiterplatte ausgeführt, die im Bereich der Schaltereinheit 2 eine Ausnehmung 8 aufweist, so dass die Schaltereinheit 2 kopfseitig frei zugänglich ist und zumindest teilweise in die Ausnehmung 8 hineinragt und formschlüssig an das Adapterelement 3.1 anliegt. Hierdurch ist das Adapterelement 3.1 in einfacher Art und Weise an der Schaltereinheit 2 gehalten. 5 schematically shows the integrated unit according to 4 in plan view of the head side on the auxiliary switch patch adapter element 3.1 with the control unit 4 , The adapter element 3.1 is designed as a printed circuit board in the area of the switch unit 2 a recess 8th has, so that the switch unit 2 freely accessible at the head end and at least partially into the recess 8th protrudes and form-fitting to the adapter element 3.1 is applied. This is the adapter element 3.1 in a simple manner on the switch unit 2 held.

Auf der von der Schaltereinheit 2 abgewandten Seite der Leiterplatte und somit des Adapterelements 3.1 ist die Steuereinheit 4 beispielsweise als integrierte Schaltung, insbesondere als eine integrierte Schichtschaltung, aufgebracht. Je nach Vorgabe ist dabei die Steuereinheit 4 seitlich von der Schaltereinheit 2 auf dem Adapterelement 3.1 angeordnet. Um die Gesamtlänge der integrierten Baueinheit kompakt auszuführen, können die Bauelemente der Steuereinheit 4 in einer alternativen und nicht näher dargestellten Ausführungsform auch seitlich der Schaltereinheit 2 auf der zur Schaltereinheit 2 gerichteten Seite des Adapterelements 3.1 aufgebracht sein. Auch können insbesondere hohe Bauelemente der Steuereinheit 4 wie der Kondensator 6 auf der in Richtung der Schaltereinheit 2 gerichteten Seite des Adapterelements 3.1 derart angeordnet sein, dass diese seitlich neben der Schaltereinheit 2 angeordnet sind oder in vorgesehene Aussparungen 7 der Schaltereinheit 2 hineinragen.On the from the switch unit 2 opposite side of the circuit board and thus the adapter element 3.1 is the control unit 4 For example, as an integrated circuit, in particular as an integrated layer circuit applied. Depending on the specification is the control unit 4 laterally from the switch unit 2 on the adapter element 3.1 arranged. To make the overall length of the integrated package compact, the components of the control unit can 4 in an alternative embodiment, not shown, also laterally of the switch unit 2 on the switch unit 2 directed side of the adapter element 3.1 be upset. Also, in particular, high components of the control unit 4 like the capacitor 6 on the in the direction of the switch unit 2 directed side of the adapter element 3.1 be arranged such that these laterally next to the switch unit 2 are arranged or in intended recesses 7 the switch unit 2 protrude.

6 zeigt schematisch im Längsschnitt ein Ausführungsbeispiel für eine integrierte Baueinheit mit einem zentral angeordneten 14-Ebenen-Hilfsschalter als Schaltereinheit 2, auf den kopfseitig das Adapterelement 3.1 mit der Steuereinheit 4 aufgesetzt ist. Bei der Ausbildung der Schaltereinheit 2 als 14-Ebenen-Hilfsschalter sind seitlich auf das jeweilige Adapterelement 3.2 und 3.3 mehrere Anschlusselemente 5 unterschiedlicher Polanzahlen angeordnet. So sind beispielsweise je Anschlusselement 5 ein 2 × 22-poliger Anschlussstecker und ein 2 × 10-poliger Anschlussstecker vorgesehen. 6 shows schematically in longitudinal section an embodiment of an integrated unit with a centrally arranged 14-level auxiliary switch as a switch unit 2 , on the head side, the adapter element 3.1 with the control unit 4 is attached. In the formation of the switch unit 2 as a 14-level auxiliary switch are laterally on the respective adapter element 3.2 and 3.3 several connection elements 5 arranged different numbers of poles. For example, each connection element 5 a 2 × 22-pin connector and a 2 × 10-pin connector provided.

In 7 ist die integrierte Baueinheit gemäß 6 in Draufsicht auf das kopfseitig auf den Hilfsschalter aufgesetzte Adapterelement 3.1 mit der Steuereinheit 4 dargestellt. Dabei kann die Steuereinheit 4 je nach Art und Aufbau und Funktion der Schaltereinheit 2 verschieden oder gleich aufgebaut sein. Das Adapterelement 3.1 umschließt hierbei die Schaltereinheit 2 u-förmig, so dass diese auch seitlich anstelle eines kopfseitigen Aufsteckens nach 4 auf die Schaltereinheit 2 aufschiebbar oder -setzbar ist.In 7 is the integrated unit according to 6 in plan view of the head side on the auxiliary switch patch adapter element 3.1 with the control unit 4 shown. In this case, the control unit 4 depending on the type and structure and function of the switch unit 2 be different or the same. The adapter element 3.1 encloses the switch unit 2 U-shaped, so that these laterally instead of a head-side Aufsteckens 4 on the switch unit 2 deferrable or enforceable.

11
Steuer- und/oder MeldeeinheitTax- and / or reporting unit
22
Schaltereinheitswitch unit
3.1 bis 3.n3.1 to 3.n
Adapterelementeadapter elements
44
Steuereinheitcontrol unit
55
Anschlusselementeconnection elements
66
Kondensatorcapacitor
77
Aussparungrecess
88th
Ausnehmungrecess
99
H-BrückenschaltungH-bridge circuit
1010
Mikroprozessormicroprocessor
11 bis 1311 to 13
Steuerungsmodulecontrol modules
14, 1514 15
Schaltelementeswitching elements
1616
Überwachungsmodulmonitoring module
17, 1817 18
SpannungswandlerDC converter
1919
AnsteuerelementeActuation
2020
Anzeigeelementeindicators
A1, A2A1, A2
Versorgungsanschlüssesupply connections
A3 bis A6A3 to A6
Anschlüsseconnections
LKLK
Lastkreisload circuit
MM
Antriebsmotordrive motor
SKSK
Steuerkreiscontrol circuit

Claims (19)

Vorrichtung zur Steuerung eines Schalterantriebs für ein Schaltgerät, gekennzeichnet durch eine als integrierte Baueinheit ausgebildete Steuer- und/oder Meldeeinheit (1) mit einer Steuereinheit (4) zur Steuerung des über einen Antriebsmotor (M) betriebenen Schalterantriebs, wobei die Steuereinheit (4) als eine integrierte Schichtschaltung ausgebildet ist, die auf eine als Leiterplatte ausgebildete Trägereinheit aufgebracht ist, wobei die Trägereinheit als ein universelles Adapterelement (3.1) ausgebildet ist.Device for controlling a switch drive for a switching device, characterized by a control and / or signaling unit designed as an integrated unit ( 1 ) with a control unit ( 4 ) for controlling the drive operated by a drive motor (M) switch drive, wherein the control unit ( 4 ) is formed as an integrated layer circuit, which is applied to a carrier unit designed as a printed circuit board, wherein the carrier unit as a universal adapter element ( 3.1 ) is trained. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die integrierte Schichtschaltung als diskrete Bauelemente zumindest einen Mikroprozessor (10) und Anzeigeelemente (20) und als Halbleiterschaltungen ausgebildete Steuerungsmodule (11 bis 13) sowie eine als Halbleiterschaltung ausgebildete H-Brückenschaltung (9) und als passive Bauelemente Leiterbahnen, Isolierungen, Anschlüsse (A1 bis Am), Schaltelemente (14, 15), Kondensatoren umfasst.Apparatus according to claim 1, wherein the integrated layer circuit as discrete components at least one microprocessor ( 10 ) and display elements ( 20 ) and control modules designed as semiconductor circuits ( 11 to 13 ) as well as a semiconductor circuit designed H-bridge circuit ( 9 ) and as passive components printed conductors, insulations, connections (A1 to Am), switching elements ( 14 . 15 ), Capacitors. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die H-Brückenschaltung (9) ein internes Schaltteil bildet und im Weitspannungsbereich von 24 V DC bis 220 V DC und 110 V AC bis 230 V AC arbeitet.Apparatus according to claim 2, wherein the H-bridge circuit ( 9 ) forms an internal switching part and operates in the wide voltage range from 24 V DC to 220 V DC and 110 V AC to 230 V AC. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei das jeweilige Anzeigeelement (20) als eine Leuchtdiode ausgebildet ist.Apparatus according to claim 2 or 3, wherein the respective display element ( 20 ) is formed as a light emitting diode. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei mittels des oder der Anzeigeelemente (20) eine falsche Drehrichtung des Antriebsmotors (M), eine fehlende Lastspannung und/oder eine fehlende Rückmeldung von einem Hilfsschalter anzeigbar sind bzw. ist.Device according to one of claims 2 to 4, wherein by means of the or the display elements ( 20 ) an incorrect direction of rotation of the drive motor (M), a missing load voltage and / or a missing one Feedback from an auxiliary switch can be displayed or is. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei einer der Anschlüsse (A2) ein Versorgungsanschluss für einen Lastkreis (LK) und ein weiterer Anschluss (A1) ein Versorgungsanschluss für einen Steuerkreis (SK) ist.Device according to one of claims 2 to 5, wherein one of the connections (A2) a supply connection for a load circuit (LK) and a further connection (A1) a supply connection for a control circuit (SK) is. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Versorgungsanschlüsse galvanisch getrennt sind.Apparatus according to claim 6, wherein the supply terminals are galvanic are separated. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei den Versorgungsanschlüssen jeweils ein Schaltelement (14, 15) und ein Spannungswandler (16, 17) vorgeschaltet ist.Apparatus according to claim 6 or 7, wherein the supply terminals each have a switching element ( 14 . 15 ) and a voltage converter ( 16 . 17 ) is connected upstream. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das jeweilige Schaltelement (14, 15) als ein Relaiskontakt ausgebildet ist.Apparatus according to claim 8, wherein the respective switching element ( 14 . 15 ) is formed as a relay contact. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei das jeweilige Schaltelement (14, 15) über mindestens einen der als binäre Eingänge ausgebildeten Anschlüsse (A6) schaltbar ist.Apparatus according to claim 8 or 9, wherein the respective switching element ( 14 . 15 ) via at least one of the terminals formed as binary inputs (A6) is switchable. Vorrichtung nach einem der Anschlüsse 8 bis 10, wobei das jeweilige Schaltelement (14, 15) nach Einschalten mittels einer Hilfswicklung selbst haltend ausgebildet ist.Device according to one of the connections 8 to 10, wherein the respective switching element ( 14 . 15 ) is designed to be self-holding after switching on by means of an auxiliary winding. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei der jeweilige Spannungswandler (16, 17) als ein AC/DC- und DC/DC-Wechsel- bzw. Gleichrichter für einen Weitspannungsbereich von 24 V DC bis 220 V DC und 110 V AC bis 230 V AC ausgelegt ist.Device according to one of claims 8 to 11, wherein the respective voltage transformer ( 16 . 17 ) is designed as an AC / DC and DC / DC converter or rectifier for a wide voltage range of 24 V DC to 220 V DC and 110 V AC to 230 V AC. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei ein als Halbleiterschaltung ausgebildetes Überwachungsmodul (16) zur Selbstüberwachung vorgesehen ist.Device according to one of claims 1 to 12, wherein a trained as a semiconductor circuit monitoring module ( 16 ) is provided for self-monitoring. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei das Überwachungsmodul (16) im Fehlerfall die Versorgung der H-Brückenschaltung (9) und das Schaltelement (14) des Lastkreises (LK) abschaltet.Apparatus according to claim 13, wherein the monitoring module ( 16 ) in the event of an error, the supply of the H-bridge circuit ( 9 ) and the switching element ( 14 ) of the load circuit (LK) switches off. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 14, wobei mittels des Mikroprozessors (10) Rückmeldezeiten von Schaltvorgängen frei programmierbar sind.Device according to one of claims 2 to 14, wherein by means of the microprocessor ( 10 ) Response times of switching operations are freely programmable. Vorrichtung nach Anspruch 15 gekennzeichnet durch eine als Stellungsmelder ausgebildete Schaltereinheit (2), an der mindestens zwei Adapterelemente (3.1 bis 3.n) angeordnet sind, von denen das eine zur Aufnahme der Steuereinheit (4) ausgebildet ist und von denen das andere zur Aufnahme mindestens eines Anschlusselements (5) ausgebildet ist.Apparatus according to claim 15, characterized by a switch unit designed as a position indicator ( 2 ), at least two adapter elements ( 3.1 to 3.n ) are arranged, one of which for receiving the control unit ( 4 ) is formed and of which the other for receiving at least one connection element ( 5 ) is trained. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Trägereinheit der Steuereinheit (4) eines der Adapterelemente (3.1 bis 3.n) bildet.Apparatus according to claim 16, wherein the carrier unit of the control unit ( 4 ) one of the adapter elements ( 3.1 to 3.n ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 oder 17, wobei die Steuereinheit (4) als eine integrierte Schaltung und/oder elektromechanische Schaltung auf das Adapterelement (3.1) aufgebracht ist.Device according to one of claims 16 or 17, wherein the control unit ( 4 ) as an integrated circuit and / or electromechanical circuit on the adapter element ( 3.1 ) is applied. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei das mit der Steuereinheit (4) versehene Adapterelement (3.1) auf die Schaltereinheit (2) aufsetzbar, insbesondere aufsteckbar ist.Device according to one of claims 16 to 18, wherein the control unit ( 4 ) provided adapter element ( 3.1 ) on the switch unit ( 2 ), in particular attachable is.
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