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WO2017089549A1 - Schaltgerät und system zum ein- und ausschalten einer elektrischen last - Google Patents

Schaltgerät und system zum ein- und ausschalten einer elektrischen last Download PDF

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Publication number
WO2017089549A1
WO2017089549A1 PCT/EP2016/078826 EP2016078826W WO2017089549A1 WO 2017089549 A1 WO2017089549 A1 WO 2017089549A1 EP 2016078826 W EP2016078826 W EP 2016078826W WO 2017089549 A1 WO2017089549 A1 WO 2017089549A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
terminal
control unit
switching
supply voltage
energy
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/078826
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andre Korrek
Bernd Schulz
Original Assignee
Phoenix Contact Gmbh & Co.Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Phoenix Contact Gmbh & Co.Kg filed Critical Phoenix Contact Gmbh & Co.Kg
Priority to US15/779,261 priority Critical patent/US20190074146A1/en
Publication of WO2017089549A1 publication Critical patent/WO2017089549A1/de

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H01H9/541—Contacts shunted by semiconductor devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H02P29/025—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the fault being a power interruption
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
    • H02P3/02—Details of stopping control
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
    • H02P3/06—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
    • H02P3/18—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an AC motor
    • H02P3/22—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an AC motor by short-circuit or resistive braking

Definitions

  • the invention relates to a switching device for switching on or off an electrical load, in particular an electric motor, and a system with such
  • Switching device for switching on or off an electrical load. Switching devices that are used as motor starters, for example in automation technology, are known.
  • WO 2014/032718 A1 describes a switching device for controlling the energy supply of a downstream electric motor.
  • the switching device has a supply connection, to which a supply source can be connected via an emergency stop switch, which, for example, a
  • the known switching device has connections for switching on a supply network. Other connections are provided to turn on an electric motor can. In order to connect the electric motor to the mains or to disconnect from the power supply, several electronic mechanical switches and semiconductor switches are provided. Furthermore, a control unit is implemented in the switching device, which means of the above
  • Switching signals i. can output the required excitation energy to the respective switch. Furthermore, the switching device has an energy store, which, when the
  • Supply voltage at the supply terminal falls within a critical range, can supply electrical power to the control unit, so that the control unit can provide the required switching signals for the respective switch.
  • the control unit is supplied via the supply connection or by means of the energy storage, the amount of energy that it needs to one
  • a similar switching device is known from WO 2014/075742, which additionally has an internal power supply which supplies the control unit with the energy for the switching signals of the switches.
  • a disadvantage of the known switching devices can be seen in the fact that all the energy needed to switch the electromechanical switches and the semiconductor switches is supplied to the switches via the control unit.
  • the present invention is therefore based on the object to provide a switching device and a system which avoids this disadvantage.
  • a key idea of the invention can be seen to provide a switching device with an energy storage, which emits the energy that is necessary for driving at least one electromechanical switch, directly to the electromechanical switch.
  • Switching device only an energy is supplied to the operation, which is lower than the energy required to drive the electromechanical switch.
  • a switching device for switching on or off an electrical load wherein the electrical load may be, for example, an electric motor, in particular a three-phase motor.
  • the switching device has a first connection for applying a first
  • Safety switching device may be, for example, an emergency stop switch.
  • a second switch may be, for example, an emergency stop switch.
  • the first supply voltage may be provided by a supply source providing, for example, a DC voltage of 24V.
  • the second supply voltage can, for example, a supply network, in particular a three-phase Low voltage network, which provides, for example, a voltage of 400 volts at 50 heart, are provided.
  • a third connection for switching on an electrical load is provided.
  • the switching device further has a power output stage which is connected between the second and third terminals and has at least one electromechanical switch and at least one further switch for closing or interrupting a connection between the second and third terminals.
  • a device-internal energy store Connected to the first connection is a device-internal energy store, which can be charged via the first connection to a predetermined energy.
  • the power output stage can be designed, for example, as a multi-phase and / or multi-channel power output stage.
  • a control unit and at least two controllable by the control unit switching devices are implemented in the switching device, each of which can turn on the at least one electromechanical switch or the at least one other switch to the first terminal and the energy storage.
  • a device-internal input stage is also connected to the first connection, which can provide a digital control signal for the control unit, which signals the concern or the non-concern of the first supply voltage.
  • the control unit is designed to control the at least two switching devices in dependence on the digital control signal in such a way that, when the first supply voltage is present at the first terminal, the at least one
  • electromechanical switch and the at least one other switch close, and that, as soon as the first supply voltage has been disconnected from the first terminal, the energy storage the stored energy to the at least one
  • control unit requires a lower operating voltage than the at least one electromechanical switch, it is expedient to connect a device-internal power supply to the first connection and the energy store predetermined period, the control unit with an operating voltage can supply, even if the first supply voltage has been switched off.
  • the switching devices can expediently each be part of an energy flow limiting device, in particular an opto-coupler. Also the
  • Input stage may be coupled via an energy limiting device, in particular an optocoupler, with the control device.
  • the switching device has a first terminal for applying a first supply voltage via a safety switching device, a second terminal for applying the first supply voltage or a second
  • the switching device has a power output stage, which is connected between the third and fourth connection and has at least one electromechanical switch and at least one further switch for closing or interrupting a connection between the third and fourth connection.
  • a device-internal energy store Connected to the first connection is a device-internal energy store, which can be charged via the first connection to a predetermined energy.
  • a device-internal power supply is connected, which the control unit with a
  • the operating voltage may be lower than the voltage required to operate the at least one electromechanical switch.
  • the switching device are also a control unit and at least two by the
  • Control unit arranged controllable switching devices, which can turn on the at least one electromechanical switch or the at least one other switch to the first terminal and the energy storage, wherein the
  • Switching devices each part of a first energy flow limiting device are. Furthermore, a first device-internal input stage is connected to the first terminal, which can provide a digital control signal for the control unit, which signals the concern or non-concern of the first supply voltage, wherein the first input stage is coupled via a second energy flow limiting device to the control unit.
  • the control unit is designed to control, in dependence on the digital control signal, the at least two switching devices such that, when the first supply voltage is present at the first terminal, the at least one electromechanical switch and the at least one further switch close, and that as soon as the first
  • the energy storage can supply the stored energy to the at least one electromechanical switch for a predetermined period, so that the at least one
  • electromechanical switch remains closed during the predetermined period of time.
  • the energy flow limiting devices have primarily the task of ensuring that substantially no or only low energy from the second terminal to the first terminal, so as to ensure that the at least one electromechanical switch and the at least one other switch only on the on first connection adjacent supply voltage or stored in the energy storage energy can be operated. A faulty control of the at least one electromechanical switch and the at least one further switch is thus caused by a sufficiently high energy flux barrier between the first
  • each of the first energy flow limiting devices and the second energy flow limiting device is an optocoupler. As a result, even a galvanic isolation between the first and second connection is achieved.
  • a second input stage associated with the fifth terminal is provided, which can provide a digital control signal to the control unit, which provides the Request or non-concern of the first supply voltage signals.
  • the energy flow limiting devices ensure that essentially no or only little energy can pass from the fifth connection to the first connection.
  • a monitoring device may optionally be provided which is connected to the power supply and the control unit.
  • Such monitoring devices are known.
  • they may contain a motor model with which, for example, the operating temperature or the cooling time of the electrical load over a longer period, for example 20 minutes, monitored.
  • Excitation energy to which the energy storage is rechargeable can be connected.
  • the at least one further switch is an electromechanical switch or a semiconductor switch.
  • Connection connectable first power source and a connectable to the second or third terminal second power source and an engageable at the third and fourth connection electrical load.
  • Fig. 1 shows an exemplary system for switching on or off an electrical
  • Fig. 2 shows another exemplary system for switching on or off a
  • FIG. 1 shows an exemplary switching device 10 for switching on or off an electrical load 80, which in the present example is a three-phase motor.
  • the switching device 10 has a first connection with, for example, two
  • the terminal 22 is
  • the first supply voltage may be supplied by a supply source 50, which may provide, for example, a DC voltage of 24V.
  • the supply source 50 is, for example, an external power supply 50, which can be connected to, for example, two phases of a three-phase low-voltage network 180.
  • the external power supply 50 may be connected to the terminals 20 and 22 via a main switch 60 and the safety switch 70 connected to the terminals 20 and 22.
  • the safety switch 70 is realized in the example shown as an emergency off switch.
  • the switching device 10 has a second terminal for applying a second
  • the second supply voltage which can feed the electrical load 80 on.
  • the second supply voltage is, for example, the illustrated three-phase
  • Low voltage network 180 is provided, the three conductors on the three
  • Terminals 31, 32 and 33 of the second terminal can be connected.
  • the electrical load 80 may be connected to a third terminal having, for example, three terminals 171, 172 and 173.
  • the switching device has a power output stage which is connected between the second terminal, i. the
  • the power output stage has at least one
  • an electromechanical switch 120 and as another switch also an electromechanical switch 130 is implemented in the switching device 10, for example, each have two positively driven switching contacts 121 a, 121 b and 131 a, 131 b.
  • another switch can also be a
  • the power output stage is designed as a multi-channel and multi-phase power output stage.
  • the power output stage is formed in the present example two channels, since two independently controllable switches 120 and 130 are used. It is also three-phase, since it is connected to the three-phase supply network 180.
  • connection 140 is formed in the illustrated example by three current paths 141, 142 and 143.
  • the current path 141 extends between the connection terminals 31 and 171
  • the current path 142 extends between the connection terminals 32 and 172
  • the current path 143 extends between the connection terminals 33 and 173.
  • the two electromechanical switches 120 and 130 may each be designed as a relay, which symbolically by an excitation coil 122 and 132 and the switching contacts 121 a and 121 b and 131 a and 131 b are shown.
  • the switching device 10 has a control unit 150, whose operation will be explained in more detail below.
  • a device-internal energy storage 1 10 is connected, which can be applied by the voltage applied to the terminals 20 and 22 first supply voltage to a predetermined excitation or
  • Driving energy for example 12V
  • Driving energy for example 12V
  • Terminal 20 and a connection of the energy storage device 1 10 be connected.
  • the device 40 may comprise at least one ohmic resistor 41 and a plurality of diodes 42 and 43, which are preferably all connected in series.
  • the energy store 1 10 may be a capacitor. By means of the device 40, the energy store 1 10 can thus be charged to an energy of 12V, for example, as soon as the external power supply 50 and thus the first supply voltage to the
  • Terminals 20, 22 is connected.
  • control unit 150 In the event that the control unit 150 requires an operating voltage which is lower than the voltage provided by the energy storage device 1 10, can
  • Terminals 20, 22 of the first terminal and the energy storage 150 a device-internal power supply 100 may be connected, which can supply the control unit 150 with an operating voltage of, for example 3.3V. If the first
  • control unit 150 can be fed temporarily from the energy storage 1 10.
  • the internal power supply 100 of the switching device 10 may be constructed in a conventional manner and include, for example, a voltage regulator.
  • the at least one electromechanical switch 120, the at least one further switch 130 and the control unit 150 need substantially the same
  • Operating voltage of e.g. 5V can be dispensed with the power supply 100, wherein the energy storage device 1 10 may be dimensioned so that it can provide a voltage of about 5V for a predetermined time. Furthermore, at least two are controllable by the control unit 150
  • Switching devices 151 and 152 are provided, which at least one
  • electromechanical switch 120 and the at least one other switch 130 to the terminals 20, 22 and the energy storage device 1 10 can turn on.
  • the switching devices 151 and 152 are designed as semiconductor switches, for example as npn transistors.
  • the base of the transistor 151 is connected to an output of the control unit 150, the collector to one terminal of the excitation coil 122 and the emitter to the ground terminal 22, while the base of the transistor 151 to another output of the control unit 150, the collector with a terminal of the exciting coil 132 and the emitter are connected to the ground terminal 22.
  • the energy store 1 10 can thus be connected in parallel to the excitation coils 122 and 132. In other words, the energy storage device 1 10 can be switched under the control of the control unit 150 via the transistors 151 and 152 in the control circuit of the respective electromechanical switches 120 and 130, respectively.
  • an input stage 90 Connected to the terminals 20 and 22 of the first terminal is an input stage 90 which can provide a digital control signal to the control unit 150 which indicates the presence or absence of the first
  • the input stage 90 may be constructed of a voltage divider comprising, for example, two ohmic resistors 91 and 92. One Terminal of the resistor 91 is connected to the terminal 20 while one terminal of the resistor 92 is connected to the ground terminal 22. The common connection point of the resistors 91 and 92 is connected to an input of the control unit 150, via which the digital control signal is supplied to the input stage 90.
  • the input stage 90 provides a high level to the control unit 150 when the first supply voltage is applied to the terminals 20, 22, and a low level when the first supply voltage is not applied to the
  • the control unit 150 is configured to detect the presence or absence of the first supply voltage as a function of the received high or low level of the digital control signal. Preferably, a voltage of about 3.3 V drops when the first supply voltage is applied to the resistor 92, while substantially no voltage drops across the resistor 92 when the first supply voltage is not applied.
  • Control unit 150 is further configured, in response to the digital control signal of input stage 90, to control the at least two switching devices 151 and 152 in such a way that when the first supply voltage is applied to the first
  • Terminals 20, 22 of the first terminal is applied, the electromechanical switches 120 and 130 and their switch contacts close, and that, as soon as the first supply voltage has been separated from the terminals 20 and 22, the energy storage 1 10 its stored energy to at least one
  • electromechanical switch in the present example can supply the switch 120 for the predetermined period, so that the at least one
  • the electromechanical switch 120 remains closed during the predetermined period of time.
  • the predetermined period of time substantially corresponds to the time until which the energy of the energy storage device 1 10 has dropped to an amount of energy sufficient to cause the electromechanical switch 120 to be energized, i. to keep closed state.
  • a monitoring device 160 may be provided, which may be connected to the output of the input stage 90 and, if present, is supplied by the internal power supply 100 with the operating voltage. Via transmitters 161 and 162, the monitoring device 160 is coupled, for example, to the two current paths 141 and 142, respectively. Depending on the implementation, the monitoring device 160 may include a motor model with which the engine temperature of the engine 80 may be monitored. The result of the monitoring device 160 may be the control unit 150, which are then implemented in response to one
  • Sequence program can control the switching device.
  • control unit 150 and the monitoring device 160 may be part of an electronic component 155, which may be used as an example
  • Microcontroller or as FPGA is executed. It is conceivable that the control unit 150 or its functions are implemented as software.
  • the operating voltage receives the block 155, if available, from the internal power supply 100 or directly from the energy storage 1 10.
  • the switching device 10, the electrical load 80, the power supply 180, the external power supply 50, and optionally the main switch 60 and the safety switch 70 together form a system for switching on or off an electrical load. It should also be noted that the exemplary switching device 10 allows a safe shutdown of the electrical load 80.
  • switching devices 151 and 152 are used as energy flow limiting devices, e.g. may be formed as an optocoupler, wherein the input stage 90 can be coupled via an energy flow limiting device, such as an optocoupler with the control unit 150.
  • Supply voltage is applied to the terminals 20 and 22.
  • Input stage 90 accordingly supplies a digital control signal in the form of a high level to control unit 150 and monitoring device 160. Via the electrical resistor 41 and the diodes 42 and 43, the capacitor 1 10 is charged to the predetermined excitation energy of, for example, 12V.
  • the control unit 150 at the two base terminals of the transistors 151 and 152 respectively provide control signals which connect the two transistors 151 and 152 into one switch conductive state.
  • the control unit 150 ensures that the voltage applied to the terminals 20 and 22 first supply voltage to the two excitation coils 122 and 132 is applied and thus the relays 120 and 130 and their switch contacts are closed.
  • the electrical load 80 is connected to the supply network 180 and thus turned on.
  • the main switch 60 remains closed and the emergency stop switch 70 is not actuated, the motor 80 remains switched on.
  • the external power supply 50 is disconnected from the first terminal, that is, from the terminals 20 and 22.
  • the input stage 90 then supplies a digital control signal in the form of a low level to the control device 150, which is interpreted by the control unit 150 to the effect that now the external power supply unit 50 has been disconnected from the switching device 10.
  • a sequence control is programmed, for example, so that the electromechanical switch 120 is still for a certain period of time in the excited state, that is to remain in the closed state, while the electromechanical switch 130 is to be deactivated immediately, so that the Switching contacts 131 a and 131 b are opened.
  • the control unit 150 keeps the transistor 151 conductive for a predetermined period of time, so that now the capacitor 1 10 supplies the exciting coil 122 with the predefined excitation energy and thus the switching contacts 121 a and 121 b remain closed for the predetermined period of time.
  • the control unit 150 generates a control signal for the transistor 152 to disable it. Thereby, the energy of the capacitor 1 10 is not applied to the exciting coil 132 and the
  • Switching contacts 131 a and 131 b are opened.
  • Capacitor 1 10 is also supplied to the internal power supply 100, so that both the control unit 150 and the monitoring device 160 with the
  • Operating voltage which is, for example, 3.3 V
  • the transistor 151 controlled by the control unit 150 in the blocking state so that the switching contacts 121 a and 121 b are opened.
  • the electrical load 80 can be safely separated from the supply network 180 by means of the switching device 10.
  • FIG. 2 shows another exemplary switching device 190 for switching on or off an electrical load 260, which in the present example is a three-phase motor.
  • the switching device 190 has a first connection with, for example, two
  • Terminals 200 and 202 to which a first supply voltage via a safety switch 250 can be applied.
  • the first supply voltage may be supplied by a supply source 240, which may, for example, provide a DC voltage of 24V.
  • a supply source 240 which may, for example, provide a DC voltage of 24V.
  • Source 240 for example, an external power supply, which can be connected, for example, to two phases of a three-phase low-voltage network 180.
  • the external power supply 240 may be connected to the terminals 200 and 202 via the safety switch 250 connected to the terminals 200 and 202.
  • the safety switch 250 is realized in the example shown as an emergency off switch.
  • the switching device 190 has a second connection with, for example, two
  • the terminal 205 may be connected to ground.
  • the switching device 190 has a third terminal for applying a second supply voltage, which can feed the electrical load 260.
  • the second supply voltage is, for example, the illustrated three-phase
  • Low-voltage network 180 the three conductors can be connected to three terminals 21 1, 212 and 213 of the second terminal.
  • the electrical load 260 may be connected to a fourth terminal having, for example, three terminals 221, 222 and 223.
  • the switching device 190 has a power output stage which is connected between the third Terminal, ie, the terminals 21 1 to 213, and the fourth terminal, that is, the terminals 221 to 223, is connected.
  • the power output stage has at least one electromechanical switch and at least one further switch for closing or interrupting a connection 360 between the third and fourth connection.
  • an electromechanical switch 340 and another switch as an electromechanical switch 350 is implemented in the switching device 190, for example, each have two positively driven switching contacts 341 a, 341 b and 351 a, 351 b.
  • a semiconductor switch can be used as a further switch.
  • the power amplifier is multi-channel and
  • the power output stage in the present example has two channels, since two independently controllable switches 340 and 350 are used. It is further formed three-phase, since it is connected to the three-phase supply network 260.
  • the connection 360 is formed in the example shown by three current paths 361, 362 and 363.
  • the current path 361 extends between the terminals 21 1 and 221
  • the current path 362 extends between the terminals 212 and 222
  • the current path 363 extends between the terminals 213 and 223.
  • the two electromechanical switches 340 and 350 may each be designed as a relay, which symbolically by an excitation coil 342 and 352 and the switch contacts 341 a and 341 b and 351 a and 351 b are shown.
  • the switching device 190 has a control unit 320, whose operation will be explained in more detail below.
  • At the terminals 200 and 202 of the first terminal is a device internal
  • Energy storage 280 connected, which can be applied by the voltage applied to the terminals 200 and 202 first supply voltage to a predetermined excitation or
  • Driving energy for example 12V
  • Driving energy for example 12V
  • the device 290 may comprise at least one ohmic resistor 291 and a plurality of diodes 292 and 293, which are preferably connected in series.
  • the energy storage 280 may be a capacitor. By means of the device 290, the energy store 280 can thus be charged, for example, to an energy of 12V as soon as the external power supply 240 and thus the first supply voltage are connected to the connection terminals 200, 202.
  • a device-internal power supply 310 is connected, which can supply the control unit 320 during operation with an operating voltage of, for example 3.3V.
  • the operating voltage may be lower than that temporarily provided by the energy storage 280
  • Safety switching device 250 has been actuated and thus its switching contacts have been opened.
  • the internal power supply 310 and the external power supply 240 each may be constructed in a conventional manner and may each include, for example, a voltage regulator.
  • control unit 320 Furthermore, at least two are controllable by the control unit 320
  • Switching means 391, 401 are provided which the at least one
  • electromechanical switch 340 or the at least one other switch 350 can connect to the terminals 200, 202 and the energy storage 280.
  • the switching devices 391 and 401 are each part of a first energy flow
  • Energy flow limiting devices 390 and 400 each about an optocoupler.
  • the switching device 391 constitutes an optical receiver with respect to the power flow limiting device 390 formed as an optical coupler, while the switching device 401 forms an optical coupler with respect to the optical coupler
  • Energy flow limiting device 400 forms an optical receiver.
  • the optical receivers can be designed as phototransistors or photodiodes.
  • the optical receiver 391 is connected between a terminal of the exciting coil 342 and the terminal 202, which may be grounded, while the optical receiver 401 is connected between a terminal of the exciting coil 352 and the terminal Terminal 202 is connected.
  • the trained as optocouplers energy flow limiting device 390 has an optical transmitter 392, whose
  • Cathode terminal is connected to ground and is connected to the terminal 205, for example.
  • Trained as an optocoupler energy flow limiting device 400 has an optical transmitter 402, the anode terminal is connected to an output of the control unit 320 and the cathode terminal to ground and is connected to the terminal 205, for example.
  • the optical transmitters can be designed as LED or laser diode.
  • the energy store 280 can thus be connected in parallel to the exciter coils 342 and 352.
  • the energy storage 280 can be switched under the control of the control unit 320 via the power flow limiting means 390 and 400 in the control circuit of the respective electromechanical switches 340 and 350, respectively.
  • a first input stage 270 is connected, which is a digital control signal for the
  • Control unit 320 may indicate which indicates the presence or absence of the first supply voltage.
  • the input stage 270 may consist of a
  • Voltage divider may be constructed, which includes, for example, two ohmic resistors 271 and 272. One terminal of the resistor 271 is connected to the terminal 200, while a terminal of the resistor 272 is connected to the
  • Terminal 202 is connected.
  • the common connection point of the resistors 271 and 272 is connected via a second energy flow limiting device 380 to an input of the control unit 320, which is the digital one
  • Control signal of the input stage 270 is supplied.
  • Limiting device 380 may also be formed as an optocoupler.
  • an optical transmitter 382 is connected, for example, in parallel to the resistor 272, wherein the cathode terminal may be connected to the terminal 202.
  • the optical transmitter 382 may be an integral part of the input stage 270, which may be an integrated package.
  • Energy flow limiting device 380 is on the one hand with an input of the control unit 320 and on the other hand with a reference potential, which
  • the optical receiver is a phototransistor, then the emitter terminal to ground and the Collector terminal connected to the input of the control unit 320, as shown in FIG. 2.
  • the energy flow limiting devices 380 to 400 which also called
  • Energy barriers primarily have the task to ensure that substantially no or only low energy from the second port 204 and 205 and, if available, from a fifth port 203 to the first port 200 and 202 passes, so as to ensure that the at least one electromechanical switch 340 and the at least one further switch 350 can only be operated via the supply voltage applied to the first connection 200 and 202 or the energy stored in the energy storage 280.
  • a false control of the at least one electromechanical switch 340 and the at least one further switch 350 is thus achieved by a sufficiently high energy flux barrier between the first terminal and the second terminal.
  • Transistors with a correspondingly large series resistor could also be used as energy flow limiting devices, so that a faulty control of the at least one electromechanical switch 340 and of the at least one further switch 350 is prevented.
  • the input stage 270 provides a high level to the control unit 320 when the first supply voltage is applied to the terminals 200, 202, and a low level when the first supply voltage is not applied to the terminals 200, 202.
  • the control unit 320 is configured to detect the presence or absence of the first supply voltage as a function of the received high or low level of the digital control signal. Preferably falls on
  • Resistor 272 a voltage of about 3.3 V when applied first
  • Control unit 320 is further configured, depending on the digital control signal of the input stage 270, the at least two switching devices 391 and
  • Terminals 200, 202 of the first terminal is applied, the electromechanical switches 340 and 350 and their switch contacts close, and that, as soon as the first supply voltage has been disconnected from the terminals 200 and 202, the energy storage 280, the stored energy to at least one electromechanical switch 340 for the predetermined period of time, so that the at least one electromechanical switch 340 during the
  • the predetermined period of time substantially corresponds to the time until which the energy of the energy store 280 has fallen to an amount of energy sufficient to cause the electromechanical switches 340, 350 to be energized, i. to keep closed state.
  • a monitoring device 330 may be provided, which may be connected to the output of a second input stage 300 and is supplied with the operating voltage by the internal power supply 310.
  • the second input stage 300 is connected to a fifth terminal of the switching device 190, to which the external power supply 240 can be connected via a main switch 230.
  • the output of the second input stage 300 may also be connected to an input of the control unit 320.
  • the second input stage 300 may be configured similar to the first input stage 270 and provide a digital control signal to the control unit 320 and / or the monitoring device 330, which signals the presence or absence of the first supply voltage.
  • the monitoring device 330 is coupled, for example, to the two current paths 361 and 362, respectively.
  • the monitoring device 330 may include a motor model with which the
  • Engine temperature such as the cooling temperature of the motor 260 can be monitored.
  • the result of the monitoring device 330 can be supplied to the control unit 150. If, for example, the monitoring device 330 detects overheating of the motor 260, it signals this state to the control unit 320, which subsequently deactivates the two optical transmitters 392 and 402 and thus the
  • Excitation coils 342 and 352 from the energy storage 280 and the terminals 200 and 202 separates. As shown in FIG. 2, the control unit 320 and the monitoring device
  • Microcontroller or as FPGA can be executed. It is conceivable that the
  • Control unit 320 and their functions are implemented as software.
  • Operating voltage receives the block 325 from the internal power supply 310.
  • the energy storage 280 of the switching device 190 only supplies the electromechanical switches 340 and 350 and not the control unit 320 or monitoring device 330 with the first supply voltage from the connection terminals 200 and 202 is disconnected. In this case, the power supply continues to be provided via the power supply 310 connected to the connection terminals 204 and 205.
  • the power flow limiting devices 380, 390 and 400 ensure that the electromechanical switches 340 and 350 can not receive energy from the power supply 310 but only via the terminals 200 and 202 or over the
  • the switching device 190 the electrical load 260, the
  • Supply network 180, the external power supply 240, and optionally the main switch 230 and the safety switch 250 form a system for safely switching on or off an electrical load. It should be noted that the exemplary switching device 190 allows a safe shutdown of the electrical load 260.
  • the first input stage 270 thus supplies a digital control signal in the form of a high level to the control unit 320 by activating the optocoupler 380, i. the optical transmitter 382 outputs light to the optical receiver 381 so that it becomes conductive and transmits the digital control signal, which is supplied from a reference potential of, for example, 3.3V, to the control unit 320.
  • a reference potential for example, 3.3V
  • the second input stage 300 may supply a digital control signal in the form of a high level to the control unit 320 and the monitoring device 330. It should be noted that the second input stage 300 may also be connected to the control unit 320 via an optocoupler (not shown) or a galvanic connection. About the electrical resistance 291 and the diodes 292 and 293 of the Capacitor 280 charged to the predetermined excitation energy of, for example, 12V.
  • the control unit 320 activates the two optical transmitters 392 and 402 so that the two optical receivers 391 and 401, respectively, become electrically conductive.
  • the control unit 320 ensures that the first supply voltage applied to the connection terminals 200 and 202 is applied to the two exciter coils 342 and 352 and thus the relays 340 and 350 or their switch contacts are closed.
  • the electrical load 260 is connected to the supply network 180 and thus turned on.
  • the main switch 230 remains closed and the emergency stop switch 250 is not actuated, the motor 260 remains switched on.
  • the external power supply 240 is disconnected from the first terminal, that is, from the terminals 200 and 202.
  • the voltage across the resistor 272 of the first input stage 270 then drops substantially to zero, so that the optical sensor 382 no longer emits light and the associated optical receiver 381 passes into the blocking state.
  • This transition from the conducting state to the blocking state control device 150 is recognized by the control unit 320 and interprets the associated control signal to the effect that now the external power supply unit 240 has been disconnected from the switching device 190.
  • control unit 320 for example, a sequence control is programmed, which makes sure that the electromechanical switch 340 is still for a certain period of time in the excited state, that is to remain in the closed state, while the electromechanical switch 350 is to be deactivated immediately, so that the Switching contacts 351 a and 351 b are opened.
  • the control unit 320 keeps the optical transmitter 392 active for a predetermined period of time, so that the optical receiver 391 remains conductive and now the capacitor 280 supplies the exciting coil 342 with the predefined excitation energy and thus the switching contacts 341 a and 341 b for the remain closed for a predetermined period of time.
  • the control unit 320 generates a control signal for the optical transmitter 402 to deactivate it. Thereby, the optical receiver 401 is disabled and the energy of the capacitor 280 is not applied to the exciting coil 352 and the switching contacts 351 a and 351 b are opened.
  • capacitor 280 provides power only to electromechanical switches 340 and 350.
  • the power supply to the control unit 320 is only via the internal power supply 310.
  • the optical transmitter 392 is then deactivated by the control unit 320, so that the optical receiver 391 transitions to the blocking state and the exciter coil 342 from Energy storage 280 is disconnected and the switch contacts 341 a and 341 b are opened.
  • the electrical load 260 can be safely separated from the supply network 180 by means of the switching device 190.
  • control unit 320 may be designed to deactivate the two optical transmitters 392 and 402 simultaneously or at a different time if it recognizes that the main switch 230 has been opened. Similarly, the controller 320 may cause the optical transmitters 392 and 402 to be deactivated simultaneously or temporally delayed with respect to one another when the optical transmitters 392 and 402 are delayed
  • Monitoring device 330 an error message of the control unit 320 signals.
  • 50 power source e.g. external 24V power supply
  • 240 power source e.g. an external 24V power supply
  • 325 electronic device e.g. microcontroller

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät (190) zum Ein- oder Ausschalten einer elektrischen Last (260). Das Schaltgerät (190) weist einen internen Energiespeicher (280) auf, der bei abgeschalteter Versorgungsspannung, die Erregerenergie, die zum Ansteuern von elektromechanischen Schaltern (340, 350) notwendig ist, unmittelbar an wenigstens einen der elektromechanischen Schalter (340, 350) für eine vorbestimmte Zeitdauer abgeben kann. Hierzu steuert eine Steuereinheit (320) wenigstens zwei Schalteinrichtungen (391, 401) entsprechend an. Die Schalteinrichtungen (391, 401) sind jeweils Teil einer Energiefluss-Begrenzungseinrichtung (390, 400), insbesondere eines Optokopplers, um eine ausreichend hohe energiemäßige Trennung zwischen einem ersten Anschluss (200, 202) und einem zweiten Anschluss (204, 205) zu erzielen. Das Schaltgerät (320) weist ferner eine Eingangsstufe (270) auf, welche ein digitales Steuersignal für die Steuereinheit (320) bereitstellen kann, welches das Anliegen oder das Nicht-Anliegen einer Versorgungsspannung signalisiert.

Description

Schaltgerät und System zum Ein- oder Ausschalten einer elektrischen Last
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät zum Ein- oder Ausschalten einer elektrischen Last, insbesondere eines Elektromotors, sowie ein System mit einem solchen
Schaltgerät zum Ein- oder Ausschalten einer elektrischen Last. Schaltgeräte, die als Motorstarter beispielsweise in der Automatisierungstechnik eingesetzt werden, sind bekannt.
So wird beispielsweise in der WO 2014/032718 A1 ein Schaltgerät zum Steuern der Energiezufuhr eines nachgeschalteten Elektromotors beschrieben. Das Schaltgerät weist einen Versorgungsanschluss auf, an den über einen Not-Aus-Schalter eine Versorgungsquelle angeschlossen werden kann, welche zum Beispiel eine
Versorgungsspannung von 24 Volt liefert. Weiterhin weist das bekannte Schaltgerät Anschlüsse zum Anschalten eines Versorgungsnetzes auf. Weitere Anschlüsse sind vorgesehen, um einen Elektromotor anschalten zu können. Um den Elektromotor an das Versorgungsnetz anschalten oder vom Versorgungsnetz trennen zu können, sind mehrere elektronmechanische Schalter und Halbleiterschalter vorgesehen. Weiterhin ist im Schaltgerät eine Steuereinheit implementiert, die mittels der über den
Versorgungsanschluss bezogenen elektrischen Energie die erforderlichen
Schaltsignale, d.h. die erforderliche Erregerenergie an die jeweiligen Schalter ausgeben kann. Ferner weist das Schaltgerät einen Energiespeicher auf, der, wenn die
Versorgungsspannung am Versorgungsanschluss in einen kritischen Bereich fällt, elektrische Energie der Steuereinheit zuführen kann, damit die Steuereinheit die erforderlichen Schaltsignale für die jeweiligen Schalter bereitstellen kann. Mit anderen Worten: Der Steuereinheit wird über den Versorgungsanschluss oder mittels des Energiespeichers die Energiemenge zugeführt, die sie benötigt, um einen
elektromechanischen Schalter zu schließen oder geschlossen zu halten und einen Halbleiterschalter im leitenden Zustand halten zu können. Ein ähnliches Schaltgerät ist aus der WO 2014/075742 bekannt, welches zusätzlich noch ein internes Netzteil aufweist, welches der Steuereinheit die Energie für die Schaltsignale der Schalter zuführt. Ein Nachteil der bekannten Schaltgeräte kann darin gesehen werden, dass die gesamte Energie, die zum Schalten der elektromechanischen Schalter und der Halbleiterschalter benötigt wird, über die Steuereinheit den Schaltern zugeführt wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Schaltgerät sowie ein System zu schaffen, welches diesen Nachteil vermeidet.
Ein Kerngedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, ein Schaltgerät mit einem Energiespeicher zu schaffen, der die Energie, die zum Ansteuern wenigstens eines elektromechanischen Schalters notwendig ist, direkt an den elektromechanischen Schalter abgibt.
Ein weiterer Aspekt kann darin gesehen werden, dass der Steuereinheit des
Schaltgeräts lediglich eine Energie zum Betrieb zugeführt wird, welche niedriger als die zum Ansteuern des elektromechanischen Schalters benötigte Energie ist.
Das oben genannte technische Problem wird zum Einen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Danach ist ein Schaltgerät zum Ein- oder Ausschalten einer elektrischen Last vorgesehen, wobei die elektrisch Last beispielsweise ein Elektromotor, insbesondere ein Drehstrommotor sein kann.
Das Schaltgerät weist einen ersten Anschluss zum Anlegen einer ersten
Versorgungsspannung über eine Sicherheitsschalteinrichtung auf. Die
Sicherheitsschalteinrichtung kann zum Beispiel ein Not-Aus-Schalter sein. Ein zweiter
Anschluss ist vorgesehen, an den eine zweite Versorgungsspannung, welche eine elektrische Last speisen kann, angelegt werden kann. Angemerkt sei, dass die erste Versorgungsspannung von einer Versorgungsquelle bereitgestellt werden kann, die beispielsweise eine Gleichspannung von 24 V liefert. Die zweite Versorgungsspannung kann beispielsweise von einem Versorgungsnetz, insbesondere einem dreiphasigem Niederspannungsnetz, welches beispielsweise eine Spannung von 400 Volt bei 50 Herz liefert, bereitgestellt werden.
Weiterhin ist ein dritter Anschluss zum Anschalten einer elektrischen Last vorgesehen. Das Schaltgerät weist weiterhin eine Leistungsendstufe auf, die zwischen dem zweiten und dritten Anschluss geschaltet ist und wenigstens einen elektromechanischen Schalter und wenigstens einen weiteren Schalter zum Schließen oder Unterbrechen einer Verbindung zwischen dem zweiten und dritten Anschluss aufweist. An den ersten Anschluss ist ein geräteinterner Energiespeicher angeschlossen, der über den ersten Anschluss auf eine vorbestimmte Energie aufladbar ist.
Angemerkt sei, dass die Leistungsendstufe zum Beispiel als mehrphasige und/oder mehrkanalige Leistungsendstufe ausgebildet sein kann. Weiterhin sind im Schaltgerät eine Steuereinheit und wenigstens zwei durch die Steuereinheit ansteuerbare Schalteinrichtungen implementiert, die jeweils den wenigstens einen elektromechanischen Schalter bzw. den wenigstens einen weiteren Schalter an den ersten Anschluss und den Energiespeicher anschalten können. An den ersten Anschluss ist ferner eine geräteinterne Eingangsstufe angeschlossen, welche ein digitales Steuersignal für die Steuereinheit bereitstellen kann, welches das Anliegen oder das Nicht-Anliegen der ersten Versorgungsspannung signalisiert. Die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von dem digitalen Steuersignal die wenigstens zwei Schalteinrichtungen derart anzusteuern, dass, wenn die erste Versorgungsspannung am ersten Anschluss anliegt, der wenigstens eine
elektromechanische Schalter und der wenigstens eine weitere Schalter schließen, und dass, sobald die erste Versorgungsspannung vom ersten Anschluss getrennt worden ist, der Energiespeicher die gespeicherte Energie dem wenigstens einen
elektromechanischen Schalter für den vorbestimmten Zeitraum zuführen kann, so dass der wenigstens eine elektromechanische Schalter während des vorbestimmten
Zeitraums noch geschlossen bleibt.
Benötigt die Steuereinheit eine niedrigere Betriebsspannung als der wenigstens eine elektromechanische Schalter, kann zweckmäßiger Weise an den ersten Anschluss und den Energiespeicher ein geräteinternes Netzteil angeschlossen sein, welches für einen vorbestimmten Zeitraum die Steuereinheit mit einer Betriebsspannung versorgen kann, und zwar auch dann, wenn die erste Versorgungsspannung abgeschaltet worden ist.
Die Schalteinrichtungen können zweckmäßigerweise jeweils Teil einer Energiefluss- Begrenzungseinrichtung, insbesondere eines Optokopplers sein. Auch die
Eingangsstufe kann über eine Energiebegrenzungseinrichtung, insbesondere einen Optokoppler, mit der Steuereinrichtung gekoppelt sein.
Das oben genannte technische Problem wird ebenfalls durch die Merkmale des Anspruchs 2 gelöst.
Danach ist ein Schaltgerät zum Ein- oder Ausschalten einer elektrischen Last vorgesehen. Das Schaltgerät weist einen ersten Anschluss zum Anlegen einer ersten Versorgungsspannung über ein Sicherheitsschalteinrichtung, einen zweiten Anschluss zum Anlegen der ersten Versorgungsspannung oder einer zweiten
Versorgungsspannung, einen dritten Anschluss zum Anlegen einer dritten
Versorgungsspannung, welche eine elektrische Last speisen kann, sowie einen vierten Anschluss zum Anschalten einer elektrischen Last auf. Ferner weist das Schaltgerät eine Leistungsendstufe auf, die zwischen dem dritten und vierten Anschluss geschaltet ist und wenigstens einen elektromechanischen Schalter und wenigstens einen weiteren Schalter zum Schließen oder Unterbrechen einer Verbindung zwischen dem dritten und vierten Anschluss aufweist. An den ersten Anschluss ist ein geräteinterner Energiespeicher angeschlossen, der über den ersten Anschluss auf eine vorbestimmte Energie aufladbar ist. An den zweiten Anschluss ist ein geräteinternes Netzteil angeschlossen, welches die Steuereinheit mit einer
Betriebsspannung versorgen kann. Die Betriebsspannung kann niedriger als die zum Betrieb des wenigstens einen elektromechanischen Schalters benötigte Spannung sein.
Im Schaltgerät sind ferner eine Steuereinheit und wenigstens zwei durch die
Steuereinheit ansteuerbare Schalteinrichtungen angeordnet, die den wenigstens einen elektromechanischen Schalter bzw. den wenigstens einen weiteren Schalter an den ersten Anschluss und den Energiespeicher anschalten können, wobei die
Schalteinrichtungen jeweils Teil einer ersten Energiefluss-Begrenzungseinrichtung sind. Ferner ist an den ersten Anschluss eine erste geräteinterne Eingangsstufe angeschlossen, welche ein digitales Steuersignal für die Steuereinheit bereitstellen kann, welches das Anliegen oder Nicht-Anliegen der ersten Versorgungsspannung signalisiert, wobei die erste Eingangsstufe über eine zweite Energiefluss- Begrenzungseinrichtung mit der Steuereinheit gekoppelt ist. Die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von dem digitalen Steuersignal die wenigstens zwei Schalteinrichtungen derart anzusteuern, dass, wenn die erste Versorgungsspannung am ersten Anschluss anliegt, der wenigstens eine elektromechanische Schalter und der wenigstens eine weitere Schalter schließen, und dass, sobald die erste
Versorgungsspannung vom ersten Anschluss getrennt worden ist, der Energiespeicher die gespeicherte Energie dem wenigstens einen elektromechanischen Schalter für einen vorbestimmten Zeitraum zuführen kann, so dass der wenigstens eine
elektromechanische Schalter während des vorbestimmten Zeitraum noch geschlossen bleibt.
Die Energiefluss-Begrenzungseinrichtungen haben vornehmlich die Aufgabe, dafür zu sorgen, dass im Wesentlichen keine oder nur geringe Energie vom zweiten Anschluss zum ersten Anschluss gelangt, so dass sichergestellt ist, dass der wenigstens eine elektromechanische Schalter und der wenigstens eine weitere Schalter nur über die am ersten Anschluss anliegende Versorgungsspannung bzw. die im Energiespeicher gespeicherte Energie betrieben werden. Eine Fehlansteuerung des wenigstens einen elektromechanischen Schalters und des wenigstens einen weiteren Schalters wird somit durch eine ausreichend hohe Energieflussbarriere zwischen dem ersten
Anschluss und dem zweiten Anschluss erreicht.
Vorteilhafterweise handelt es sich bei den ersten Energiefluss- Begrenzungseinrichtungen und bei der zweiten Energiefluss-Begrenzungseinrichtung jeweils um einen Optokoppler. Hierdurch wird sogar eine galvanische Trennung zwischen dem ersten und zweiten Anschluss erreicht.
Um die elektrische Last betrieblich, d.h. in einem unkritischen Zustand ein- oder ausschalten zu können, ist ein fünfter Anschluss zum Anlegen der ersten
Versorgungsspannung zum Beispiel über einen Hauptsschalter vorgesehen. Darüber hinaus ist eine zweite dem fünften Anschluss zugeordnete Eingangsstufe vorgesehen, welche ein digitales Steuersignal für die Steuereinheit bereitstellen kann, welches das Anliegen oder Nicht-Anliegen der ersten Versorgungsspannung signalisiert. In diesem Fall sorgen wiederum die Energiefluss-Begrenzungseinrichtungen dafür, dass im Wesentlichen keine oder nur geringe Energie vom fünften Anschluss zum ersten Anschluss gelangen kann.
Weiterhin kann optional eine Überwachungseinrichtung vorgesehen sein, die mit dem Netzteil und der Steuereinheit verbunden ist. Solche Überwachungseinrichtungen sind bekannt. Beispielsweise können sie ein Motormodel enthalten, mit dem beispielsweise die Betriebstemperatur bzw. die Abkühlzeit der elektrischen Last über einen längeren Zeitraum, zum Beispiel 20 Minuten, überwacht werde kann.
Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass an den ersten Anschluss eine
Einrichtung zum Verpolschutz und/oder zur Einstellung der vordefinierten
Erregerenergie, auf die der Energiespeicher aufladbar ist, angeschlossen werden kann.
Vorteilhafterweise ist der wenigstens eine weitere Schalter ein elektromechanischer Schalter oder ein Halbleiterschalter. Das oben genannte technische Problem kann zudem durch die Merkmale des
Anspruchs 10 gelöst werden.
Danach ist ein System zum Ein- oder Abschalten einer elektrischen Last vorgesehen, welche ein Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, eine an den ersten
Anschluss anschließbare erste Energieversorgungsquelle und eine an den zweiten bzw. dritten Anschluss anschließbare zweite Energieversorgungsquelle und eine an den dritten bzw. vierten Anschuss anschaltbare elektrische Last aufweist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein beispielhaftes System zum Ein- oder Ausschalten einer elektrischen
Last, in welchem die Erfindung verwirklicht ist, und
Fig. 2 ein weiteres beispielhaftes System zum Ein- oder Ausschalten einer
elektrischen Last, in welchem die Erfindung verwirklicht ist. Fig. 1 zeigt ein beispielhaftes Schaltgerät 10 zum Ein- oder Ausschalten einer elektrischen Last 80, welche im vorliegenden Beispiel ein Drehstrommotor ist. Das Schaltgerät 10 weist einen ersten Anschluss mit beispielsweise zwei
Anschlussklemmen 20 und 22 auf, an den eine erste Versorgungsspannung über einen Sicherheitsschalter 70 angelegt werden kann. Die Anschlussklemme 22 ist
beispielsweise mit Masse verbunden. Die erste Versorgungsspannung kann von einer Versorgungsquelle 50 geliefert werden, die beispielsweise eine Gleichspannung von 24 V bereitstellen kann. Im vorliegenden Beispiel ist die Versorgungsquelle 50 zum Beispiel ein externes Netzteils 50, welches beispielsweise an zwei Phasen eines dreiphasigen Niederspannungsnetzes 180 angeschlossen werden kann. Das externe Netzteil 50 kann über einen Hauptschalter 60 und den Sicherheitsschalter 70, der an die Anschlussklemmen 20 und 22 angeschlossen ist, mit den Anschlussklemmen 20 und 22 verbunden werden. Der Sicherheitsschalter 70 ist im gezeigten Beispiel als Not- Ausschalter realisiert.
Das Schaltgerät 10 weist einen zweiten Anschluss zum Anlegen einer zweiten
Versorgungsspannung, welche die elektrische Last 80 speisen kann auf. Die zweite Versorgungsspannung wird beispielsweise vom dargestellten dreiphasigen
Niederspannungsnetz 180 bereitgestellt, dessen drei Leiter an den drei
Anschlussklemmen 31 , 32 und 33 des zweiten Anschlusses angeschlossen werden können. Die elektrische Last 80 kann an einen dritten Anschluss angeschaltet werden, der beispielsweise drei Anschlussklemmen 171 ,172 und 173 aufweist. Um die elektrische Last 80 mit dem Niederspannungsnetz 180 verbinden zu können, weist das Schaltgerät eine Leistungsendstufe auf, die zwischen dem zweiten Anschluss, d.h. den
Anschlussklemmen 31 bis 33, und dem dritten Anschluss, d.h. den Anschlussklemmen 171 bis 173, geschaltet ist. Die Leistungsendstufe weist wenigstens einen
elektromechanischen Schalter und wenigstens einen weiteren Schalter zum Schließen oder Unterbrechen einer Verbindung 140 zwischen dem zweiten und dritten Anschluss auf. Im vorliegenden Beispiel ist ein elektromechanischer Schalter 120 und als weiterer Schalter ebenfalls ein elektromechanischer Schalter 130 im Schaltgerät 10 implementiert, die beispielsweise jeweils zwei zwangsgeführte Schaltkontakte 121 a, 121 b bzw. 131 a, 131 b aufweisen. Als weiterer Schalter kann auch ein
Halbleiterschalter eingesetzt werden. Bei dem erläuterten Beispiel ist die Leistungsendstufe als mehrkanalige und mehrphasige Leistungsendstufe ausgebildet. Die Leistungsendstufe ist im vorliegenden Beispiel zweikanalig ausgebildet, da zwei unabhängig voneinander ansteuerbare Schalter 120 und 130 verwendet werden. Sie ist ferner dreiphasig ausgebildet, da sie an das dreiphasige Versorgungsnetz 180 angeschlossen ist.
Die Verbindung 140 wird beim erläuterten Beispiel durch drei Strompfade 141 , 142 und 143 gebildet. Der Strompfad 141 verläuft zwischen den Anschlussklemmen 31 und 171 , der Strompfad 142 verläuft zwischen den Anschlussklemmen 32 und 172, und der Strompfad 143 verläuft zwischen den Anschlussklemmen 33 und 173. In die
Strompfade 141 und 142 sind die Schaltkontakte 121 a bzw. 121 b des
elektromechanischen Schalters 120 geschaltet, während in die Strompfade 142 und 143 die Schaltkontakte 131 a bzw. 131 b des elektromechanischen Schalters 130 geschaltet sind. Die beiden elektromechanischen Schalter 120 und 130 können jeweils als Relais ausgeführt sei, welche symbolisch durch eine Erregerspule 122 bzw. 132 und die Schaltkontakte 121 a und 121 b bzw. 131 a und 131 b dargestellt sind. Ferner weist das Schaltgerät 10 eine Steuereinheit 150 auf, deren Funktionsweise weiter unten noch näher erläutert wird. An den Anschlussklemmen 20 und 22 des ersten Anschlusses ist ein geräteinterner Energiespeicher 1 10 angeschlossen, der durch die an den Anschlussklemmen 20 und 22 anlegbare erste Versorgungsspannung auf eine vorbestimmte Erreger- bzw.
Ansteuerungsenergie, beispielsweise 12V, aufladbar ist. Hierzu kann eine Einrichtung 40 zum Verpolschutz und zum Einstellen der Erregerenergie zwischen der
Anschlussklemme 20 und einem Anschluss des Energiespeichers 1 10 geschaltet sein.
Die Einrichtung 40 kann wenigstens einen ohmschen Widerstand 41 und mehrere Dioden 42 und 43, die vorzugsweise allesamt in Reihe geschaltet sind, aufweisen. Der Energiespeicher 1 10 kann ein Kondensator sein. Über die Einrichtung 40 kann somit der Energiespeicher 1 10 beispielsweise auf eine Energie von 12V geladen werden, sobald das externe Netzteil 50 und somit die erste Versorgungsspannung an die
Anschlussklemmen 20, 22 angeschlossen wird.
Für den Fall, dass die Steuereinheit 150 eine Betriebsspannung benötigt, die niedriger ist als die vom Energiespeicher 1 10 bereitgestellte Spannung ist, kann an den
Anschlussklemmen 20, 22 des ersten Anschlusses und den Energiespeicher 150 ein geräteinternes Netzteil 100 geschaltet sein, welches die Steuereinheit 150 mit einer Betriebsspannung von beispielsweise 3,3V versorgen kann. Wenn die erste
Versorgungsspannung abgeschaltet wird, kann die Steuereinheit 150 vorübergehend vom Energiespeicher 1 10 gespeist werden.
Das interne Netzteil 100 des Schaltgerätes 10 kann in herkömmlicher Weise aufgebaut sein und beispielsweise einen Spannungsregler enthalten.
Benötigen der wenigstens eine elektromechanische Schalter 120, der wenigstens eine weitere Schalter 130 und die Steuereinheit 150 im Wesentlichen eine gleiche
Betriebsspannung von z.B. 5V, kann auf das Netzteil 100 verzichtet werden, wobei der Energiespeicher 1 10 so dimensioniert sein kann, dass er für eine vorbestimmte Zeit eine Spannung von etwa 5V bereitstellen kann. Weiterhin sind wenigstens zwei durch die Steuereinheit 150 steuerbare
Schalteinrichtungen 151 und 152 vorgesehen, die den wenigstens einen
elektromechanischen Schalter 120 und den wenigstens einen weiteren Schalter 130 an die Anschlussklemmen 20, 22 und den Energiespeicher 1 10 anschalten können.
Zweckmäßigerweise sind die Schalteinrichtungen 151 und 152 als Halbleiterschalter, beispielsweise als npn-Transistoren ausgebildet. In diesem Fall sind die Basis des Transistors 151 mit einem Ausgang der Steuereinheit 150, der Kollektor mit einem Anschluss der Erregerspule 122 und der Emitter mit dem Masseanschluss 22 verbunden, während die Basis des Transistors 151 mit einem weiteren Ausgang der Steuereinheit 150, der Kollektor mit einem Anschluss der Erregerspule 132 und der Emitter mit dem Masseanschluss 22 verbunden sind. Der Energiespeicher 1 10 kann somit parallel zu den Erregerspulen 122 und 132 geschaltet werden. Mit anderen Worten: Der Energiespeicher 1 10 kann unter Steuerung der Steuereinheit 150 über die Transistoren 151 und 152 in den Steuerkreis der jeweiligen elektromechanischen Schalter 120 bzw. 130 geschaltet werden.
An den Anschlussklemmen 20 und 22 des ersten Anschlusses ist eine Eingangsstufe 90 angeschlossen, welche ein digitales Steuersignal für die Steuereinheit 150 bereitstellen kann, welches das Anliegen oder Nicht-Anliegen der ersten
Versorgungsspannung anzeigt. Die Eingangsstufe 90 kann aus einem Spannungsteiler aufgebaut sein, der beispielsweise zwei ohmsche Widerstände 91 und 92 umfasst. Ein Anschluss des Widerstandes 91 ist mit der Anschlussklemme 20 verbunden, während ein Anschluss des Widerstands 92 mit dem Masseanschluss 22 verbunden ist. Der gemeinsame Verbindungspunkt der Widerstände 91 und 92 ist mit einem Eingang der Steuereinheit 150 verbunden, über den das digitale Steuersignal der Eingangsstufe 90 zugeführt wird. Die Eingangsstufe 90 liefert einen High-Pegel an die Steuereinheit 150, wenn die erste Versorgungsspannung an den Anschlussklemmen 20, 22 anliegt, und einen Low-Pegel, wenn die erste Versorgungsspannung nicht an den
Anschlussklemmen 20, 22 anliegt. Die Steuereinheit 150 ist dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von dem empfangenen High- oder Low-Pegel des digitalen Steuersignals das Anliegen- oder Nicht-Anliegen der ersten Versorgungsspannung zu erkennen. Vorzugsweise fällt am Widerstand 92 eine Spannung von etwa 3,3 V bei angelegter erster Versorgungsspannung ab, während am Widerstand 92 im Wesentlichen keine Spannung abfällt, wenn die erste Versorgungsspannung nicht angelegt ist. Die
Steuereinheit 150 ist ferner dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von dem digitalen Steuersignal der Eingangsstufe 90 die wenigstens zwei Schalteinrichtungen 151 und 152 derart anzusteuern, dass, wenn die erste Versorgungsspannung an den
Anschlussklemmen 20, 22 des ersten Anschlusses anliegt, die elektromechanischen Schalter 120 und 130 bzw. deren Schaltkontakte schließen, und dass, sobald die erste Versorgungsspannung von den Anschlussklemmen 20 und 22 getrennt worden ist, der Energiespeicher 1 10 seine gespeicherte Energie dem wenigstens einen
elektromechanischen Schalter, im vorliegenden Beispiel dem Schalter 120 für den vorbestimmten Zeitraum zuführen kann, so dass der wenigstens eine
elektromechanische Schalter 120 während des vorbestimmten Zeitraums noch geschlossen bleibt. Der vorbestimmte Zeitraum entspricht im Wesentlichen der Zeit, bis zu der die Energie des Energiespeichers 1 10 auf eine Energiemenge abgefallen ist, die noch ausreicht, den elektromechanischen Schalter 120im erregten, d.h. geschlossenen Zustand zu halten.
Optional kann eine Überwachungseinrichtung 160 vorgesehen sein, die mit dem Ausgang der Eingangsstufe 90 verbunden sein kann und, sofern vorhanden, vom internen Netzteil 100 mit der Betriebsspannung versorgt wird. Über Übertrager 161 und 162 ist die Überwachungseinrichtung 160 beispielsweise an die zwei Strompfade 141 bzw. 142 gekoppelt. Je nach Implementierung kann die Überwachungseinrichtung 160 ein Motormodel enthalten, mit welchem die Motortemperatur des Motors 80 überwacht werden kann. Das Ergebnis der Überwachungseinrichtung 160 kann der Steuereinheit 150 zugeführt werden, die dann in Abhängigkeit von einem implementierten
Ablaufprogramm das Schaltgerät steuern kann.
Wie in Fig. 1 dargestellt, kann die Steuereinheit 150 und die Überwachungseinrichtung 160 Teil eines elektronischen Bausteins 155 sein, der beispielsweise als
MikroController oder als FPGA ausgeführt ist. Denkbar ist, dass die Steuereinheit 150 bzw. deren Funktionen als Software implementiert sind. Die Betriebsspannung erhält der Baustein 155, sofern vorhanden, vom internen Netzteil 100 oder direkt vom Energiespeicher 1 10.
Das Schaltgerät 10, die elektrische Last 80, das Versorgungsnetz 180, das externe Netzteil 50, und optional der Hauptschalter 60 sowie der Sicherheitsschalter 70 bilden zusammen ein System zum Ein- oder Ausschalten einer elektrischen Last. Angemerkt sei noch, dass das beispielhafte Schaltgerät 10 ein sicheres Abschalten der elektrischen Last 80 ermöglicht.
Angemerkt sei ferner, dass die Schalteinrichtungen 151 und 152 als Energiefluss- Begrenzungseinrichtungen, z.B. als Optokoppler ausgebildet sein können, wobei auch die Eingangsstufe 90 über eine Energiefluss-Begrenzungseinrichtung, wie zum Beispiel einen Optokoppler mit der Steuereinheit 150 gekoppelt werden kann.
Nachfolgend wird die Funktionsweise des in Fig. 1 beispielhaft gezeigten Systems 1 näher erläutert. Angenommen sei, dass der Hauptschalter 60 und die Kontakte des Not- Ausschalters
70 geschlossen sind, so dass die vom externen Netzteil 50 bereitgestellte
Versorgungsspannung an den Anschlussklemmen 20 und 22 anliegt. Die
Eingangsstufe 90 führt demzufolge ein digitales Steuersignals in Form eines High- Pegels der Steuereinheit 150 und der Überwachungseinrichtung 160 zu. Über den elektrischen Widerstand 41 und die Dioden 42 und 43 wird der Kondensator 1 10 auf die vorbestimmte Erregerenergie von beispielsweise 12V aufgeladen.
Unter Ansprechen auf das von der Eingangsstufe 90 kommende digitale Steuersignal stellt die Steuereinheit 150 an den beiden Basisanschlüssen der Transistoren 151 und 152 jeweils Steuersignal bereit, die die beiden Transistoren 151 und 152 in einen leitenden Zustand schalten. Dadurch stellt die Steuereinheit 150 sicher, dass die an den Anschlussklemmen 20 und 22 anliegende erste Versorgungsspannung an den beiden Erregerspulen 122 und 132 anliegt und somit die Relais 120 und 130 bzw. deren Schaltkontakte geschlossen werden. Hierdurch wird die elektrische Last 80 mit dem Versorgungsnetz 180 verbunden und somit eingeschaltet.
Solange die Überwachungseinrichtung 160 der Steuereinheit 150 keinen kritischen Zustand signalisiert, der Hauptschalter 60 geschlossen bleibt und der Not-Aus-Schalter 70 nicht betätigt wird, bleibt der Motor 80 eingeschaltet.
Nunmehr sei der Fall angenommen, dass eine Bedienperson den Not- Ausschalter 70 betätigt. Daraufhin wird das externe Netzteil 50 vom ersten Anschluss, das heißt von den Anschlussklemmen 20 und 22 getrennt. Die Eingangsstufe 90 liefert daraufhin ein digitales Steuersignal in Form eines Low-Pegels an die Steuereinrichtung 150, welches von der Steuereinheit 150 dahingehend interpretiert wird, dass nunmehr das externe Netzteil 50 vom Schaltgerät 10 getrennt worden ist.
In der Steuereinheit 150 ist beispielsweise eine Ablaufsteuerung programmiert, die dafür sogt, dass zunächst der elektromechanische Schalter 120 noch für eine bestimmte Zeitdauer im erregten Zustand, das heißt im geschlossenen Zustand verweilen soll, während der elektromechanische Schalter 130 sofort deaktiviert werden soll, so dass die Schaltkontakte 131 a und 131 b geöffnet werden. Das bedeutet, dass die Steuereinheit 150 den Transistor 151 für eine vorbestimmte Zeitdauer leitend hält, so dass nunmehr der Kondensator 1 10 die Erregerspule 122 mit der vordefinierten Erregerenergie versorgt und somit die Schaltkontakte 121 a und 121 b für die vorbestimmte Zeitdauer geschlossen bleiben. Gleichzeitig erzeugt die Steuereinheit 150 ein Steuersignal für den Transistor 152, um diesen zu sperren. Dadurch wird die Energie des Kondensators 1 10 nicht an die Erregerspule 132 angelegt und die
Schaltkontakte 131 a und 131 b werden geöffnet.
Angemerkt sei, dass bei getrenntem externen Netzteil 150 die Energie des
Kondensators 1 10 auch dem internen Netzteil 100 zugeführt wird, so dass sowohl die Steuereinheit 150 als auch die Überwachungseinrichtung 160 mit der
Betriebsspannung, die beispielsweise 3,3 V beträgt, für die vorbestimmte Zeitdauer versorgt werden. Im Wesentlichen mit dem Ablauf der vorbestimmten Zeitdauer wird dann auch der Transistor 151 durch die Steuereinheit 150 in den sperrenden Zustand gesteuert, so dass auch die Schaltkontakte 121 a und 121 b geöffnet werden.
Auf diese Weise kann die elektrisch Last 80 mittels des Schaltgerätes 10 sicher vom Versorgungsnetz 180 getrennt werden.
Fig. 2 zeigt ein weiteres beispielhaftes Schaltgerät 190 zum Ein- oder Ausschalten einer elektrischen Last 260, welche im vorliegenden Beispiel ein Drehstrommotor ist. Das Schaltgerät 190 weist einen ersten Anschluss mit beispielsweise zwei
Anschlussklemmen 200 und 202 auf, an den eine erste Versorgungsspannung über einen Sicherheitsschalter 250 angelegt werden kann. Die erste Versorgungsspannung kann von einer Versorgungsquelle 240 geliefert werden, die beispielsweise eine Gleichspannung von 24 V bereitstellen kann. Im vorliegenden Beispiel ist die
Versorgungsquelle 240 zum Beispiel ein externes Netzteils, welches beispielsweise an zwei Phasen eines dreiphasigen Niederspannungsnetzes 180 angeschlossen werden kann. Das externe Netzteil 240 kann über den Sicherheitsschalter 250, der an den Anschlussklemmen 200 und 202 angeschlossen ist, mit den Anschlussklemmen 200 und 202 verbunden werden. Der Sicherheitsschalter 250 ist im gezeigten Beispiel als Not- Ausschalter realisiert.
Das Schaltgerät 190 weist einen zweiten Anschluss mit beispielsweise zwei
Anschlussklemmen 204 und 205 zum Anlegen der ersten Versorgungsspannung, wie gezeigt, oder einer zweiten Versorgungsspannung auf. Die Anschlussklemme 205 kann mit Masse verbunden sein.
Das Schaltgerät 190 weist einen dritten Anschluss zum Anlegen einer zweiten Versorgungsspannung, welche die elektrische Last 260 speisen kann auf. Die zweite Versorgungsspannung wird beispielsweise vom dargestellten dreiphasigen
Niederspannungsnetz 180 bereitgestellt, dessen drei Leiter an drei Anschlussklemmen 21 1 , 212 und 213 des zweites Anschlusses angeschlossen werden können. Die elektrische Last 260 kann an einen vierten Anschluss angeschaltet werden, der beispielsweise drei Anschlussklemmen 221 , 222 und 223 aufweist.
Um die elektrische Last 260 mit dem Niederspannungsnetz 180 verbinden zu können, weist das Schaltgerät 190 eine Leistungsendstufe auf, die zwischen dem dritten Anschluss, d.h. den Anschlussklemmen 21 1 bis 213, und dem vierten Anschluss, d.h. den Anschlussklemmen 221 bis 223, geschaltet ist. Die Leistungsendstufe weist wenigstens einen elektromechanische Schalter und wenigstens einen weiteren Schalter zum Schließen oder Unterbrechen einer Verbindung 360 zwischen dem dritten und vierten Anschluss auf. Im vorliegenden Beispiel ist ein elektromechanischer Schalter 340 und als weiterer Schalter ebenfalls ein elektromechanischer Schalter 350 im Schaltgerät 190 implementiert, die beispielsweise jeweils zwei zwangsgeführte Schaltkontakte 341 a, 341 b bzw. 351 a, 351 b aufweisen. Als weiterer Schalter kann auch ein Halbleiterschalter eingesetzt werden.
In dem erläuterten Beispiel ist die Leistungsendstufe als mehrkanalige und
mehrphasige Leistungsendstufe ausgebildet. Die Leistungsendstufe ist im vorliegenden Beispiel zweikanalig ausgebildet, da zwei unabhängig voneinander ansteuerbare Schalter 340 und 350 verwendet werden. Sie ist ferner dreiphasig ausgebildet, da sie an das dreiphasige Versorgungsnetz 260 angeschlossen ist.
Die Verbindung 360 wird beim gezeigten Beispiel durch drei Strompfade 361 , 362 und 363 gebildet. Der Strompfad 361 verläuft zwischen den Anschlussklemmen 21 1 und 221 , der Strompfad 362 verläuft zwischen den Anschlussklemmen 212 und 222, und der Strompfad 363 verläuft zwischen den Anschlussklemmen 213 und 223. In die Strompfade 361 und 362 sind die Schaltkontakte 341 a bzw. 341 b des
elektromechanischen Schalters 340 geschaltet, während in die Strompfade 362 und 363 die Schaltkontakte 351 a bzw. 351 b des elektromechanischen Schalters 350 geschaltet sind. Die beiden elektromechanischen Schalter 340 und 350 können jeweils als Relais ausgeführt sei, welche symbolisch durch eine Erregerspule 342 bzw. 352 und die Schaltkontakte 341 a und 341 b bzw. 351 a und 351 b dargestellt sind. Ferner weist das Schaltgerät 190 eine Steuereinheit 320 auf, deren Funktionsweise weiter unten noch näher erläutert wird. An den Anschlussklemmen 200 und 202 des ersten Anschlusses ist ein geräteinterner
Energiespeicher 280 angeschlossen, der durch die an den Anschlussklemmen 200 und 202 anlegbare erste Versorgungsspannung auf eine vorbestimmte Erreger- bzw.
Ansteuerungsenergie, beispielsweise 12V, aufladbar ist. Hierzu kann eine Einrichtung 290 zum Verpolschutz und zum Einstellen der Erregerenergie zwischen der
Anschlussklemme 200 und einem Anschluss des Energiespeichers 280 geschaltet sein. Die Einrichtung 290 kann wenigstens einen ohmschen Widerstand 291 und mehrere Dioden 292 und 293, die vorzugsweise in Reihe geschaltet sind, aufweisen. Der Energiespeicher 280 kann ein Kondensator sein. Über die Einrichtung 290 kann somit der Energiespeicher 280 beispielsweise auf eine Energie von 12V geladen werden, sobald das externe Netzteil 240 und somit die erste Versorgungsspannung an die Anschlussklemmen 200, 202 angeschlossen wird.
An den Anschlussklemmen 204, 205 des zweiten Anschlusses ist ein geräteinternes Netzteil 310 geschaltet, welches die Steuereinheit 320 während des Betriebs mit einer Betriebsspannung von beispielsweise 3,3V versorgen kann. Die Betriebsspannung kann niedriger als die vom Energiespeicher 280 vorübergehend bereitgestellte
Spannung sein, welche für die Ansteuerung der elektromechanischen Schalter 340 und 350 benötigt wird. Zu beachten ist, dass das geräteinterne Netzteil 310 mit dem externen Netzteil 240 auch dann verbunden bleibt, wenn die
Sicherheitsschalteinrichtung 250 betätigt worden ist und somit dessen Schaltkontakte geöffnet worden sind.
Das interne Netzteil 310 und das externe Netzteil 240 können jeweils in herkömmlicher Weise aufgebaut sein und beispielsweise jeweils einen Spannungsregler enthalten.
Weiterhin sind wenigstens zwei durch die Steuereinheit 320 steuerbare
Schalteinrichtungen 391 , 401 vorgesehen, die den wenigstens einen
elektromechanischen Schalter 340 bzw. den wenigstens einen weiteren Schalter 350 an die Anschlussklemmen 200, 202 und den Energiespeicher 280 anschalten können. Die Schalteinrichtungen 391 und 401 sind jeweils Teil einer ersten Energiefluss-
Begrenzungseinrichtung 390 bzw. 400. Vorzugsweise handelt es sich bei den
Energiefluss-Begrenzungseinrichtungen 390 und 400 jeweils um einen Optokoppler. In diesem Fall bildet die Schalteinrichtung 391 hinsichtlich der als Optokoppler ausgebildeten Energiefluss-Begrenzungseinrichtung 390 einen optischen Empfänger, während die Schalteinrichtung 401 hinsichtlich der als Optokoppler ausgebildeten
Energiefluss-Begrenzungseinrichtung 400 einen optischen Empfänger bildet. Die optischen Empfänger können als Fototransistoren oder Fotodioden ausgebildet sein. Der optische Empfänger 391 ist zwischen einem Anschluss der Erregerspule 342 und der Anschlussklemme 202 geschaltet, welche auf Masse liegen kann, während der optische Empfänger 401 zwischen einem Anschluss der Erregerspule 352 und der Anschlussklemme 202 geschaltet ist. Die als Optokoppler ausgebildete Energiefluss- Begrenzungseinrichtung 390 weist einen optischen Sender 392 auf, dessen
Anodenanschluss mit einem Ausgang der Steuereinheit 320 und dessen
Kathodenanschluss auf Masse liegt und zum Beispiel mit der Anschlussklemme 205 verbunden ist. Die als Optokoppler ausgebildete Energiefluss-Begrenzungseinrichtung 400 weist einen optischen Sender 402 auf, dessen Anodenanschluss mit einem Ausgang der Steuereinheit 320 und dessen Kathodenanschluss auf Masse liegt und zum Beispiel mit der Anschlussklemme 205 verbunden ist. Die optischen Sender können als LED oder Laserdiode ausgebildet sein. Der Energiespeicher 280 kann somit parallel zu den Erregerspulen 342 und 352 geschaltet werden. Mit anderen
Worten: Der Energiespeicher 280 kann unter Steuerung der Steuereinheit 320 über die Energiefluss-Begrenzungseinrichtungen 390 und 400 in den Steuerkreis der jeweiligen elektromechanischen Schalter 340 bzw. 350 geschaltet werden. An den Anschlussklemmen 200 und 202 des ersten Anschlusses ist eine erste Eingangsstufe 270 angeschlossen, welche ein digitales Steuersignal für die
Steuereinheit 320 bereitstellen kann, welches das Anliegen oder Nicht-Anliegen der ersten Versorgungsspannung anzeigt. Die Eingangsstufe 270 kann aus einem
Spannungsteiler aufgebaut sein, der beispielsweise zwei ohmsche Widerstände 271 und 272 umfasst. Ein Anschluss des Widerstandes 271 ist mit der Anschlussklemme 200 verbunden, während ein Anschluss des Widerstands 272 mit der
Anschlussklemme 202 verbunden ist. Der gemeinsame Verbindungspunkt der Widerstände 271 und 272 ist über eine zweite Energiefluss-Begrenzungseinrichtung 380 mit einem Eingang der Steuereinheit 320 verbunden, dem das digitale
Steuersignal der Eingangsstufe 270 zugeführt wird. Die zweite Energiefluss-
Begrenzungseinrichtung 380 kann ebenfalls als Optokoppler ausgebildet sein. In diesem Fall ist ein optischer Sender 382 beispielsweise parallel zum Widerstand 272 geschaltet, wobei der Kathodenanschluss mit der Anschlussklemme 202 verbunden sein kann. Der optische Sender 382 kann integraler Bestandteil der Eingangsstufe 270 sein, die ein integrierter Baustein sein kann. Der optische Empfänger 381 der
Energiefluss-Begrenzungseinrichtung 380 ist zum Einen mit einem Eingang der Steuereinheit 320 und zum Anderen mit einem Bezugspotential, welches
beispielsweise an der Anschlussklemme 200 anliegt, verbunden. Ist der optische Empfänger ein Fototransistor, so sind der Emitteranschluss mit Masse und der Kollektoranschluss mit dem Eingang der Steuereinheit 320 verbunden, wie dies Fig. 2 zeigt.
Die Energiefluss-Begrenzungseinrichtungen 380 bis 400, die auch als
Energieflussbarrieren bezeichnet werden können, haben vornehmlich die Aufgabe dafür zu sorgen, dass im Wesentlichen keine oder nur geringe Energie vom zweiten Anschluss 204 und 205 und, wenn vorhanden, von einem fünften Anschluss 203 zum ersten Anschluss 200 und 202 gelangt, so dass sichergestellt ist, dass der wenigstens eine elektromechanische Schalter 340 und der wenigstens eine weitere Schalter 350 nur über die am ersten Anschluss 200 und 202 anliegende Versorgungsspannung bzw. die im Energiespeicher 280 gespeicherte Energie betrieben werden können. Eine Fehlansteuerung des wenigstens einen elektromechanischen Schalters 340 und des wenigstens einen weiteren Schalters 350 wird somit durch eine ausreichend hohe Energieflussbarriere zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss erreicht. Als Energiefluss-Begrenzungseinrichtungen könnten auch Transistoren mit einem entsprechend großen Vorwiderstand zum Einsatz kommen, so dass eine Fehlansteuerung des wenigstens einen elektromechanischen Schalters 340 und des wenigstens einen weiteren Schalters 350 verhindert wird. Die Eingangsstufe 270 liefert einen High-Pegel an die Steuereinheit 320, wenn die erste Versorgungsspannung an den Anschlussklemmen 200, 202 anliegt, und einen Low-Pegel, wenn die erste Versorgungsspannung nicht an den Anschlussklemmen 200, 202 anliegt. Die Steuereinheit 320 ist dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von dem empfangenen High- oder Low-Pegel des digitalen Steuersignals das Anliegen- oder Nicht-Anliegen der ersten Versorgungsspannung zu erkennen. Vorzugsweise fällt am
Widerstand 272 eine Spannung von etwa 3,3 V bei angelegter erster
Versorgungsspannung ab, während am Widerstand 272 im Wesentlichen keine Spannung abfällt, wenn die erste Versorgungsspannung nicht angelegt ist. Die
Steuereinheit 320 ist ferner dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von dem digitalen Steuersignal der Eingangsstufe 270 die wenigstens zwei Schalteinrichtungen 391 und
392 derart anzusteuern, dass, wenn die erste Versorgungsspannung an den
Anschlussklemmen 200, 202 des ersten Anschlusses anliegt, die elektromechanischen Schalter 340 und 350 bzw. deren Schaltkontakte schließen, und dass, sobald die erste Versorgungsspannung von den Anschlussklemmen 200 und 202 getrennt worden ist, der Energiespeicher 280 die gespeicherte Energie dem wenigstens einen elektromechanischen Schalter 340 für den vorbestimmten Zeitraum zuführen kann, so dass der wenigstens eine elektromechanische Schalter 340 während des
vorbestimmten Zeitraums noch geschlossen bleibt. Der vorbestimmte Zeitraum entspricht im Wesentlichen der Zeit, bis zu der die Energie des Energiespeichers 280 auf eine Energiemenge abgefallen ist, die noch ausreicht, die elektromechanischen Schalter 340, 350 im erregten, d.h. geschlossenen Zustand zu halten.
Optional kann eine Überwachungseinrichtung 330 vorgesehen sein, die mit dem Ausgang einer zweiten Eingangsstufe 300 verbunden sein kann und vom internen Netzteil 310 mit der Betriebsspannung versorgt wird. Die zweite Eingangsstufe 300 ist mit einem fünften Anschluss des Schaltgeräts 190 verbunden, an den das externe Netzteil 240 über einen Hauptschalter 230 angeschlossen werden kann. Der Ausgang der zweiten Eingangsstufe 300 kann auch mit einem Eingang der Steuereinheit 320 verbunden sein. Die zweite Eingangsstufe 300 kann ähnlich der ersten Eingangsstufe 270 ausgebildet sein und ein digitales Steuersignal für die Steuereinheit 320 und/oder die Überwachungseinrichtung 330 bereitstellen, welches das Anliegen oder NichtAnliegen der der ersten Versorgungsspannung signalisiert.
Über Übertrager 410 und 41 1 ist die Überwachungseinrichtung 330 beispielsweise an die zwei Strompfade 361 bzw. 362 gekoppelt. Je nach Implementierung kann die Überwachungseinrichtung 330 ein Motormodel enthalten, mit welchem die
Motortemperatur, wie zum Beispiel die Abkühltemperatur des Motors 260 überwacht werden kann. Das Ergebnis der Überwachungseinrichtung 330 kann der Steuereinheit 150 zugeführt werden. Erkennt die Überwachungseinrichtung 330 zum Beispiel ein Überhitzen des Motors 260, signalisiert sie diesen Zustand der Steuereinheit 320, die darauf hin die beiden optischen Sender 392 und 402 deaktiviert und somit die
Erregerspulen 342 und 352 von dem Energiespeicher 280 und den Anschlussklemmen 200 und 202 trennt. Wie in Fig. 2 dargestellt, kann die Steuereinheit 320 und die Überwachungseinrichtung
330 Teil eines elektronischen Bausteins 325 sein, der beispielsweise als
MikroController oder als FPGA ausgeführt sein kann. Denkbar ist, dass die
Steuereinheit 320 bzw. deren Funktionen als Software implementiert sind. Die
Betriebsspannung erhält der Baustein 325 vom internen Netzteil 310. Angemerkt sei, dass im Unterschied zu dem in Fig. 1 gezeigten Schaltgerät 10 der Energiespeicher 280 des Schaltgeräts 190 nur die elektromechanischen Schalter 340 und 350 und nicht die Steuereinheit 320 oder Überwachungseinrichtung 330 mit Energie versorgt, wenn die erste Versorgungsspannung von den Anschlussklemmen 200 und 202 getrennt ist. Die Energieversorgung erfolgt in diesem Fall auch weiterhin über das an den Anschlussklemmen 204 und 205 angeschlossene Netzteil 310. Die Energiefluss-Begrenzungseinrichtungen 380, 390 und 400 sorgen dafür, dass die elektromechanischen Schalter 340 und 350 keine Energie vom Netzteil 310 erhalten können, sondern nur über die Anschlussklemmen 200 und 202 bzw. über den
Energiespeicher 280 gespeist werden.
Insbesondere können das Schaltgerät 190, die elektrische Last 260, das
Versorgungsnetz 180, das externe Netzteil 240, und optional der Hauptschalter 230 sowie der Sicherheitsschalter 250 ein System zum sicheren Ein- oder Ausschalten einer elektrischen Last bilden. Angemerkt sei, dass das beispielhafte Schaltgerät 190 ein sicheres Abschalten der elektrischen Last 260 ermöglicht.
Nachfolgend wird die Funktionsweise des in Fig. 1 gezeigten Systems 2 näher erläutert.
Angenommen sei, dass der Hauptschalter 230 und die Kontakte des Not- Ausschalters 250 geschlossen sind, so dass die vom externen Netzteil 240 bereitgestellte
Versorgungsspannung an den Anschlussklemmen 200 und 202 anliegt. Die erste Eingangsstufe 270 führt demzufolge ein digitales Steuersignals in Form eines High- Pegels der Steuereinheit 320 zu, indem der Optokoppler 380 aktivierte wird, d.h. der optische Sender 382 gibt Licht an den optischen Empfänger 381 ab, so dass dieser leitend wird und das digitale Steuersignal, welches von einem Referenzpotential von beispielsweise 3,3V geliefert wird, der Steuereinheit 320 übergibt. Das
Referenzpotential kann vorzugsweise vom Netzteil 310 bereitgestellt werden. Die zweite Eingangsstufe 300 kann ein digitales Steuersignal in Form eines High-Pegels der Steuereinheit 320 und der Überwachungseinrichtung 330 zuführen. Angemerkt sei, dass die zweite Eingangsstufe 300 ebenfalls über einen Optokoppler (nicht dargestellt) oder eine galvanische Verbindung mit der Steuereinheit 320 verbunden sein kann. Über den elektrischen Widerstand 291 und die Dioden 292 und 293 wird der Kondensator 280 auf die vorbestimmte Erregerenergie von beispielsweise 12V aufgeladen.
Unter Ansprechen auf das von der ersten Eingangsstufe 270 und das von der zweiten Eingangsstufe 300 kommende digitale Steuersignal aktiviert die Steuereinheit 320 die beiden optischen Sender 392 und 402, so dass die beiden optischen Empfänger 391 bzw. 401 elektrisch leitend werden. Dadurch stellt die Steuereinheit 320 sicher, dass die an den Anschlussklemmen 200 und 202 anliegende erste Versorgungsspannung an den beiden Erregerspulen 342 und 352 anliegt und somit die Relais 340 und 350 bzw. deren Schaltkontakte geschlossen werden. Hierdurch wird die elektrische Last 260 mit dem Versorgungsnetz 180 verbunden und somit eingeschaltet.
Solange die Überwachungseinrichtung 330 der Steuereinheit 320 keinen kritischen Zustand signalisiert, der Hauptschalter 230 geschlossen bleibt und der Not-Aus- Schalter 250 nicht betätigt wird, bleibt der Motor 260 eingeschaltet.
Nunmehr sei der Fall angenommen, dass eine Bedienperson den Not- Ausschalter 250 betätigt. Daraufhin wird das externe Netzteil 240 vom ersten Anschluss, das heißt von den Anschlussklemmen 200 und 202 getrennt. Die Spannung am Widerstand 272 der ersten Eingangsstufe 270 fällt daraufhin im Wesentlichen auf Null ab, so dass der optische Sensor 382 kein Licht mehr abstrahlt und der dazugehörende optische Empfänger 381 in den sperrenden Zustand übergeht. Diesen Übergang vom leitenden in den sperrenden Zustand Steuereinrichtung 150 erkennt die Steuereinheit 320 und interpretiert das dazugehörende Steuersignal dahingehend, dass nunmehr das externe Netzteil 240 vom Schaltgerät 190 getrennt worden ist.
In der Steuereinheit 320 ist beispielsweise eine Ablaufsteuerung programmiert, die dafür sogt, dass zunächst der elektromechanische Schalter 340 noch für eine bestimmte Zeitdauer im erregten Zustand, das heißt im geschlossenen Zustand verweilen soll, während der elektromechanische Schalter 350 sofort deaktiviert werden soll, so dass die Schaltkontakte 351 a und 351 b geöffnet werden. Das bedeutet, dass die Steuereinheit 320 den optischen Sender 392 für eine vorbestimmte Zeitdauer aktiv hält, so dass der optische Empfänger 391 leitend bleibt und nunmehr der Kondensator 280 die Erregerspule 342 mit der vordefinierten Erregerenergie versorgt und somit die Schaltkontakte 341 a und 341 b für die vorbestimmte Zeitdauer geschlossen bleiben. Gleichzeitig erzeugt die Steuereinheit 320 ein Steuersignal für den optischen Sender 402, um diesen zu deaktivieren. Dadurch wird der optische Empfänger 401 gesperrt und die Energie des Kondensators 280 wird nicht an die Erregerspule 352 angelegt und die Schaltkontakte 351 a und 351 b werden geöffnet.
Angemerkt sei, dass bei getrenntem Netzteil 240 der Kondensator 280 nur für die elektromechanischen Schalter 340 und 350 Energie bereitstellt. Die Energieversorgung der Steuereinheit 320 erfolgt nur über das interne Netzteil 310. Im Wesentlichen mit dem Ablauf der vorbestimmten Zeitdauer wird dann auch der optische Sender 392 durch die Steuereinheit 320 deaktiviert, so dass der optische Empfänger 391 in den sperrenden Zustand übergeht und die Erregerspule 342 vom Energiespeicher 280 getrennt wird und die Schaltkontakte 341 a und 341 b geöffnet werden.
Auf diese Weise kann die elektrisch Last 260 mittels des Schaltgerätes 190 sicher vom Versorgungsnetz 180 getrennt werden.
Erwähnt sei noch, dass die Steuereinheit 320 dazu ausgebildet sein kann, die beiden optischen Sender 392 und 402 gleichzeitig oder zeitlich versetzt zu deaktivieren, wenn sie erkennt, dass der Hauptschalter 230 geöffnet worden ist. In ähnlicher Weise kann die Steuereinheit 320 veranlassen, dass die optischen Sender 392 und 402 gleichzeitig oder zeitlich zueinander verzögert deaktiviert werden, wenn die
Überwachungseinrichtung 330 eine Fehlermeldung der Steuereinheit 320 signalisiert.
Bezuqszeichenliste
1 System zum Ein- oder Ausschalten einer elektrischen Last
2 System zum Ein- oder Ausschalten einer elektrischen Last 10 Schaltgerät
20, 22 Anschlussklemmen des ersten Anschlusses
31 -33 Anschlussklemmen des zweiten Anschlusses
40 Verpolschutz und Energieeinstelleinrichtung
41 elektrischer Widerstand
42, 43 Dioden
50 Energieversorgungsquelle, z.B. externes 24V-Netzteil
60 Hauptschalter zum Ein- und Ausschalten einer elektrischen Last
70 Sicherheitsschalter
80 elektrische Last, z. B. ein Drehstrommotor
90 Eingangsstufe
91 , 92 Widerstände eines Spannungsteilers
100 internes Netzteil
1 10 Energiespeicher
120 elektromechanischer Schalter, insbesondere ein Relais
121 a Schaltkontakt des elektromechanischen Schalters
121 b Schaltkontakt des elektromechanischen Schalters
122 Erregerspule des elektromechanischen Schalters
130 elektromechanischer Schalter, insbesondere ein Relais
131 a Schaltkontakt des elektromechanischen Schalters
131 b Schaltkontakt des elektromechanischen Schalters
132 Erregerspule des elektromechanischen Schalters
140 Verbindung zwischen zweiten und drittem Anschluss
141 -143 Strompfad
150 Steuereinheit
151 Schalttransistor
152 Schalttransistor
155 elektronisches Bauteil
160 Überwachungseinrichtung
161 , 162 Übertrager
171 -173 Anschlussklemmen des dritten Anschlusses 180 Versorgungsnetz, z.B. dreiphasiges Niederspannungsnetz
190 Schaltgerät
200, 202 Anschlussklemmen des ersten Anschlusses
203 Anschlussklemme des fünften Anschlusses
204, 205 Anschlussklemmen des zweiten Anschlusses
21 1 -213 Anschlussklemmen des dritten Anschlusses
221 -223 Anschlussklemmen des vierten Anschlusses
230 Hauptschalter zum Ein- und Ausschalten einer elektrischen Last
240 Energieversorgungsquelle, z.B. ein externes 24V-Netzteil
250 Sicherheitsschalter
260 elektrische Last
270 erste Eingangsstufe
271 , 272 Spannungsteiler
280 Energiespeicher
290 Verpolschutz und Energieeinstelleinrichtung
291 elektrischer Widerstand
292, 293 Dioden
300 zweite Eingangsstufe
310 internes Netzteil
320 Steuereinheit
325 elektronischer Baustein, z.B. MikroController
330 Überwachungseinrichtung
340 elektromechanischer Schalter
341 a Schaltkontakte
341 b Schaltkontakte
342 Erregerspule
350 elektromechanischer Schalter
351 a Schaltkontakte
351 b Schaltkontakte
352 Erregerspule
360 Verbindung zwischen dritten und viertem Anschluss
361 -363 Strompfade
380 Optokoppler
381 optischer Empfänger, z. B. Fototransistor
382 optischer Sender, z. B. Laserdiode 390 Optokoppler
391 optischer Empfänger, z. B. Fototransistor
392 optischer Sender, z. B. Laserdiode
400 Optokoppler
401 optischer Empfänger, z. B. Fototransistor
402 optischer Sender, z. B. Laserdiode
410 Übertrager
41 1 Übertrager

Claims

Patentansprüche
1 . Schaltgerät (10) zum Ein- oder Ausschalten einer elektrischen Last (80), wobei das Schaltgerät folgende Merkmale aufweist:
- einen ersten Anschluss (20, 22) zum Anlegen einer ersten
Versorgungsspannung über eine Sicherheitsschalteinrichtung (70),
- einen zweiten Anschluss (31 -33) zum Anlegen einer zweiten
Versorgungsspannung, welche eine elektrische Last (80) speisen kann,
- einen dritten Anschluss (171 -173) zum Anschalten einer elektrischen Last (80),
- eine Steuereinheit (150),
- eine Leistungsendstufe, die zwischen dem zweiten und dritten Anschluss (31 - 33; 171 -173) geschaltet ist und wenigstens einen elektromechanischen Schalter (120) und wenigstens einen weiteren Schalter (130) zum Schließen oder Unterbrechen einer Verbindung (140) zwischen dem zweiten und dritten
Anschluss (31 -33; 171 -173) aufweist,
- einen an den ersten Anschluss (20, 22) angeschlossenen Energiespeicher (1 10), der über den ersten Anschluss (20, 22) auf eine vorbestimmte Energie aufladbar ist,
- wenigstens zwei durch die Steuereinheit (150) ansteuerbare
Schalteinrichtungen (151 , 152), die jeweils den wenigstens einen
elektromechanischen Schalter (120) bzw. den wenigstens einen weiteren Schalter (130) an den ersten Anschluss (20, 22) und den Energiespeicher (1 10) anschalten können,
- eine an den ersten Anschluss (20, 22) angeschlossene Eingangsstufe (90), welche ein digitales Steuersignal für die Steuereinheit (150) bereitstellen kann, welches das Anliegen oder das Nicht-Anliegen der ersten
Versorgungsspannung signalisiert, wobei
die Steuereinheit (150) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von dem digitalen Steuersignal die wenigstens zwei Schalteinrichtungen (151 , 152) derart anzusteuern, dass, wenn die erste Versorgungsspannung am ersten Anschluss (20, 22) anliegt, der wenigstens eine elektromechanische Schalter (120, 130) und der wenigstens eine weitere Schalter schließen, und dass, sobald die erste Versorgungsspannung vom ersten Anschluss (20, 22) getrennt worden ist, der Energiespeicher (1 10) die gespeicherte Energie dem wenigstens einem elektromechanischen Schalter (120) für den vorbestimmten Zeitraum zuführen kann, so dass der wenigstens eine elektromechanische Schalter (120) während des vorbestimmten Zeitraums noch geschlossen bleibt.
Schaltgerät (190) zum Ein- oder Ausschalten einer elektrischen Last (260), wobei das Schaltgerät folgende Merkmale aufweist:
- einen ersten Anschluss (200, 202) zum Anlegen einer ersten
Versorgungsspannung über eine Sicherheitsschalteinrichtung (250),
- einen zweiten Anschluss (204, 205) zum Anlegen der ersten
Versorgungsspannung oder einer zweiten Versorgungsspannung,
- einen dritten Anschluss (21 1 -213) zum Anlegen einer dritten
Versorgungsspannung, welche eine elektrische Last (260) speisen kann,
- einen vierten Anschluss (221 -223) zum Anschalten einer elektrischen Last (260),
- eine Steuereinheit (320),
- eine Leistungsendstufe, die zwischen dem dritten und vierten Anschluss (21 1 - 213; 221 -223) geschaltet ist und wenigstens einen elektromechanischen Schalter (340) und wenigstens einen weiteren Schalter (350) zum Schließen oder Unterbrechen einer Verbindung (360) zwischen dem dritten und vierten Anschluss (21 1 -213; 221 -223) aufweist,
- einen an den ersten Anschluss (200, 202) angeschlossenen Energiespeicher (280), der über den ersten Anschluss (200, 202) auf eine vorbestimmte Energie aufladbar ist,
- ein an den zweiten Anschluss (204, 205) angeschlossenes Netzteil (310), welches die Steuereinheit (320) mit einer Betriebsspannung versorgen kann,
- wenigstens zwei durch die Steuereinheit (320) ansteuerbare
Schalteinrichtungen (391 , 401 ), die den wenigstens einen elektromechanischen Schalter (340) und den wenigstens einen weiteren Schalter (350) an den ersten Anschluss (200, 202) und den Energiespeicher (280) anschalten können, wobei die wenigstens zwei Schalteinrichtungen (391 , 401 ) jeweils Teil einer ersten Energiefluss-Begrenzungseinrichtung (390, 400) sind,
- eine erste, an den ersten Anschluss (200, 202) angeschlossene
Eingangsstufe (270), welche ein digitales Steuersignal für die Steuereinheit (320) bereitstellen kann, welches das Anliegen oder Nicht-Anliegen der ersten Versorgungsspannung signalisiert, wobei die erste Eingangsstufe (270) über eine zweite Energiefluss-Begrenzungseinrichtung (380) mit der Steuereinheit (320) gekoppelt ist, wobei die Steuereinheit (320) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von dem digitalen Steuersignal die wenigstens zwei
Schalteinrichtungen (391 , 401 ) derart anzusteuern, dass, wenn die erste Versorgungsspannung am ersten Anschluss (200, 202) anliegt, der wenigstens eine elektromechanische Schalter (340) und der wenigstens eine weitere Schalter (350) schließen, und dass, sobald die erste Versorgungsspannung vom ersten Anschluss (200, 202) getrennt worden ist, der Energiespeicher (280) die gespeicherte Energie dem wenigstens einen elektromechanisch Schalter (340) für einen vorbestimmten Zeitraum zuführen kann, so dass der wenigstens eine elektromechanische Schalter (340) während des
vorbestimmten Zeitraum noch geschlossen bleibt.
3. Schaltgerät nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die ersten Energiefluss-Begrenzungseinrichtungen (390, 400) und die zweite Energiefluss-Begrenzungseinrichtung (380) jeweils als Optokoppler ausgebildet sind.
Schaltgerät nach Anspruch 2 oder 3,
gekennzeichnet durch
einen fünften Anschluss (203) zum Anlegen der ersten Versorgungsspannung und eine zweite, dem fünften Anschluss (203) zugeordnete Eingangsstufe (300), welche ein digitales Steuersignal für die Steuereinheit (320) bereitstellen kann, welches das Anliegen oder das Nicht-Anliegen der ersten
Versorgungsspannung signalisiert.
Schaltgerät nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schalteinrichtungen (151 , 152) jeweils Teil einer Energiefluss- Begrenzungseinrichtung, insbesondere eines Optokopplers sind, und/oder dass die Eingangsstufe (90) über eine Energiefluss-Begrenzungseinrichtung, insbesondere einen Optokoppler mit der Steuereinheit (150) gekoppelt ist.
6. Schaltgerät nach Anspruch 1 oder 5
gekennzeichnet durch
ein an den ersten Anschluss (20, 22) und den Energiespeicher (1 10) angeschlossenes Netzteil (100), welches für einen vorbestimmten Zeitraum die Steuereinheit (150) auch mit einer Betriebsspannung versorgen kann, wenn die erste Versorgungsspannung abgeschaltet worden ist.
7. Schaltgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche gekennzeichnet durch eine Überwachungseinrichtung (160; 330), die mit dem Netzteil (100; 310) und der Steuereinheit (150; 320) verbunden ist.
8. Schaltgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche
gekennzeichnet durch
eine an den ersten Anschluss (20, 22; 200, 202) angeschlossene Einrichtung (40; 290) zum Verpolschutz und/oder zur Einstellung der vordefinierten Erregerenergie, auf die der Energiespeicher (1 10; 280) aufladbar ist.
9 Schaltgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der wenigstens eine weitere Schalter (130; 350) ein elektromechanischer Schalter oder ein Halbleiterschalter ist.
10. System (1 ; 2) zum Ein- oder Abschalten einer elektrischen Last (80; 260)
umfassend
ein Schaltgerät (10; 190) nach einem der vorstehenden Ansprüche, eine an den ersten Anschluss (20, 22; 200, 202) anschließbare erste
Energieversorgungsquelle (50; 240),
eine an den zweiten Anschluss (31 -33) bzw. dritten Anschluss (21 1 -213) anschließbare zweite Energieversorgungsquelle (180) und
eine an den dritten Anschluss (171 -173) bzw. vierten Anschluss (221 -223) anschaltbare elektrische Last 80; 260).
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