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1. WO2016142163 - DISPOSITIF DE COMMUTATION PERMETTANT DE FAIRE FONCTIONNER AU MOINS UNE CHARGE

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[ DE ]

Schaltvorrichtung zum Betreiben mindestens einer Last

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung zum Betreiben von Lasten, die an ein Schienensystem angeschlossen sind, und insbesondere zum Schalten von Lasten, welche häufig pro Tag geschaltet werden.

Ein Schienensystem, beispielsweise ein Stromsammelschienen- system, weist mehrere, meist parallel angeordnete Stromschie-nen auf, die unterschiedliche Stromphasen (L) führen. In vie- len Anwendungen ist es notwendig, Lasten, insbesondere ohm- sche Lasten, häufig, beispielsweise bis zu 20.000 Mal am Tag, ein- oder auszuschalten. Hierzu werden herkömmlicherweise häufig Solid-State Relays mit einer elektrischen Vorsicherung zum Schalten der Lasten an das Stromsammelschienensystem ein-gesetzt. Diese herkömmlichen Solid-State Relays sind dabei einzeln auf einem Schienenadapter verdrahtet.

Diese herkömmliche Schaltanordnung hat verschiedene Nachtei-le. Durch die Einzelverdrahtung der Solid-State Relays ist die Montage relativ aufwendig und benötigt relativ viel Mon-tageplatz. Ein weiterer Nachteil ist die durch die eingesetz-ten Solid-State Relays erfolgte relativ hohe elektrische Ver-lustleistung.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltvorrichtung zum Betreiben von Lasten zu schaffen, wel-che einerseits eine einfache Montage erlaubt und andererseits eine zuverlässige Stromversorgung von Lasten bietet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schaltvorrich-tung mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen ge-löst.

Die Erfindung schafft demnach eine Schaltvorrichtung zum Be- treiben von mindestens einer Last mit

mindestens einer Schalteinheit, die eine abgegriffene Strom- phase an eine an die Schalteinheit anschließbare Last zu de- ren Stromversorgung schaltet und eine Messeinheit aufweist, die einen Stromphasenverlauf der mindestens einen Stromphase misst,

einer lokalen Steuereinheit, die nach Erhalt eines Steuerbe- fehls von einer externen Steuerung einen Halbleiterschalter der Schalteinheit derart ansteuert, dass der Halbleiterschal- ter bei einem Nulldurchgang der durch die Messeinheit gemes- senen Stromphase schaltet, und mit

einer lokalen Überwachungseinheit, die dem durch die Messein-heit gemessenen Stromphasenverlauf der mindestens einen Stromphase zur Erkennung einer Betriebsabweichung von einer normalen Stromversorgung der jeweiligen an die Schalteinheit angeschlossenen Last auswertet und eine erkannte Betriebsab-weichung meldet.

Bei einer möglichen Ausführungsform weist die Schaltvorrich-tung mindestens eine Stromphasenüberwachungseinheit auf, wel-che den zeitlichen Verlauf mindestens einer abgegriffenen Stromphase des Stromsammelschienensystems überwacht.

Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung erkennt die Stromphasenüberwachungseinheit der Schaltvorrichtung einen Nulldurchgang der zugehörigen ab-gegriffenen Stromphase und meldet diesen an die lokale Steue-rung der Schaltvorrichtung.

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungs-gemäßen Schaltvorrichtung weist die Schaltvorrichtung mindes- tens eine Fehlererkennungseinheit bzw. Überwachungseinheit auf, welche überwacht, ob das Schalten der abgegriffenen Stromphase durch die Schalteinheit der Schaltvorrichtung ent- sprechend dem von der lokalen Steuerung erhaltenen Steuerbe- fehl erfolgt ist.

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungs-gemäßen Schaltvorrichtung erkennt die lokale Überwachungsein-heit einen aufgetretenen Schaltfehler und meldet diesen an die lokale Steuerung der Schaltvorrichtung.

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungs-gemäßen Schaltvorrichtung leitet die lokale Steuerung der Schaltvorrichtung einen ihr gemeldeten Schaltfehler über eine Steuerschnittstelle an die externe Steuerung weiter.

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungs-gemäßen Schaltvorrichtung ist die abgegriffene Stromphase der Hybridschaltung über eine Sicherung, insbesondere eine aus-tauschbare Schmelzsicherung, zugeleitet.

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungs-gemäßen Schaltvorrichtung erkennt die Fehlererkennungseinheit der Schaltvorrichtung bei Auftreten eines Schaltfehlers die Art des aufgetretenen Schaltfehlers.

Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung erkennt die Überwachungseinheit, ob der aufgetretene Schaltfehler einen Ausfall einer abgegriffenen Stromphase oder einen von der Schalteinheit abgegebenen Dau-erstrom zur Ursache hat.

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Schaltvorrichtung meldet die Überwachungseinheit die Art des aufgetretenen Schaltfehlers an die lokale Steuerung der Schaltvorrichtung.

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungs-gemäßen Schaltvorrichtung leitet die lokale Steuerung der Schaltvorrichtung die ihr gemeldete Art des aufgetretenen Schaltfehlers über eine Steuerschnittstelle an die externe Steuerung weiter.

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungs-gemäßen Schaltvorrichtung wertet die externe Steuerung die ihr von der lokalen Steuerung der Schaltvorrichtung gemelde-ten Schaltfehler und/oder deren Art aus und steuert die an die Schaltvorrichtung angeschlossenen Lasten entsprechend dem Auswertungsergebnis an.

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungs-gemäßen Schaltvorrichtung weist die Schaltvorrichtung mindes-tens einen Temperatursensor auf, welcher eine interne Tempe-ratur, insbesondere eine Temperatur der mindestens einen Schalteinheit, überwacht und diese Temperatur der lokalen Steuerung der Schaltvorrichtung meldet.

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungs-gemäßen Schaltvorrichtung ist die Steuerschnittstelle der Schaltvorrichtung über einen Optokoppler an die externe Steu-erung angeschlossen.

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungs-gemäßen Schaltvorrichtung weist der mechanische Schalter der als Hybridschaltung ausgebildeten Schalteinheit ein Relais auf.

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Schaltvorrichtung weist der Halbleiterschalter der als Hybridschaltung ausgebildeten Schalteinheit ein Triac auf.

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungs-gemäßen Schaltvorrichtung weist die Schaltvorrichtung drei Schalteinheiten für drei abgegriffene Stromphasen auf, die als Hybridschaltungen ausgebildet sind und jeweils ein mecha-nisches Relais und einen dazu parallel verschalteten Triac aufweisen.

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungs-gemäßen Schaltvorrichtung ist die gesamte Schaltvorrichtung in einem Gerätegehäuse integriert.

Bei einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung sind jeweils eine Schalteinheit und eine zugehörige lokale Steuerung in einem Gerätegehäuse inte-griert.

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungs-gemäßen Schaltvorrichtung weist das Gerätegehäuse der Schalt-Vorrichtung für jede Stromphase eine Schienenkontaktierung auf.

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungs-gemäßen Schaltvorrichtung ist die externe Steuerung über eine Steckverbindung an die mindestens eine lokale Steuerung der Schaltvorrichtung anschließbar.

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Schaltvorrichtung ist die mindestens eine Last über eine Steckverbindung an eine Schalteinheit der Schaltvorrich- tung anschließbar.

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungs-gemäßen Schaltvorrichtung wird die Schaltvorrichtung zu einem Stromverteilnetz synchronisiert betrieben.

Bei einer möglichen Ausführungsform weist die Schaltvorrich-tung eine Wendestufe auf.

Bei einer möglichen Ausführungsform ist die Schaltvorrichtung auf eine Hutschiene oder eine Montageplatte montierbar.

Die Erfindung schafft ferner ein Schienensystem mit den in Patentanspruch 21 angegebenen Merkmalen.

Die Erfindung schafft demnach ein Schienensystem mit mehreren Schienen für Stromphasen und mit mindestens einer Schaltvor-richtung zum Betreiben von mindestens einer Last mit mindestens einer Schalteinheit, die eine abgegriffene Strom-phase an eine an die Schalteinheit anschließbare Last zur de-ren Stromversorgung schaltet und eine Messeinheit aufweist, die einen Stromphasenverlauf der mindestens einen Stromphase misst,

einer lokalen Steuereinheit, die nach Erhalt eines Steuerbe-fehls von einer externen Steuerung einen Halbleiterschalter der Schalteinheit derart ansteuert, dass der Halbleiterschal-ter bei einem Nulldurchgang der durch die Messeinheit gemes-senen Stromphase schaltet und mit

einer lokalen Überwachungseinheit, die den durch die Messein- heit gemessenen Stromphasenverlauf der mindestens einen Stromphase zur Erkennung einer Betriebsabweichung von einer normalen Stromversorgung der jeweiligen an die Schalteinheit angeschlossenen Last auswertet und eine erkannte Betriebsab-weichung meldet.

Im Weiteren werden mögliche Ausführungsformen der erfindungs-gemäßen Schaltvorrichtung zum Betreiben von Lasten unter Be-zugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert.

Es zeigen:

Fig.1A,1B,1C Blockschaltbilder zur Darstellung von möglichen

Ausführungsbeispielen einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung zum Schalten von Lasten an ein Schienensystem;

Fig. 2 ein Signaldiagramm zur Erläuterung der Funkti- onsweise der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung bei einem Einschaltvorgang;

Fig. 3 ein Signaldiagramm zur Erläuterung der Funkti- onsweise des Ausführungsbeispiels der erfin- dungsgemäßen Schaltvorrichtung bei einem Aus- schaltvorgang;

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines Stromsam- melschienensystems, bei dem mehrere Schaltvor- richtungen zum Schalten von Lasten vorgesehen sind;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht auf eine Ausfüh- rungsform der erfindungsgemäßen Schaltvorrich- tung;

Fig. 6A, 6B Schaltungsdiagramme von AusführungsVarianten ei- ner in der Schaltvorrichtung enthaltenen Schalt- einheit.

Die Figuren 1A, 1B zeigen zwei mögliche Ausführungsformen ei-ner erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung 1. Die Schaltvorrich- tung 1 weist bei beiden Ausführungsbeispielen für jede Schaltphase L eine zugehörige Schalteinheit 7, 8, 9 auf. Die-se sind eingangsseitig über Schmelzsicherungen 10, 11, 12 mit elektrischen Phasen-Anschlusskontakten 4, 5, 6 verbunden. Bei der in Fig. 1A dargestellten ersten Ausführungsform wird jede der Schalteinheiten 7, 8, 9 durch eine Hybridschaltanordnung gebildet. Dabei weist die Hybridschaltanordnung jeweils einen mechanischen Schalter 7A, 8A, 9A und einen dazu parallel ver-schalteten Halbleiterschalter 7B, 8B, 9B auf. Bei der in Fig.

1B dargestellten zweiten Ausführungsform besitzt jede Schalt-einheit 7, 8, 9 jeweils einen Halbleiterschalter 7B, 8B, 9B. Die Schalteinheiten 7, 8, 9 weisen bei beiden Ausführungsfor-men, wie sie in den Figuren 1A, 1B dargestellt sind, jeweils eine Messeinheit 7C, 8C, 9C auf. Die Schalteinheiten 7, 8, 9 der Schaltvorrichtung 1 schalten eine abgegriffene Stromphase L an eine an die jeweilige Schalteinheit 7, 8, 9 anschließba-re Last 2-1, 2-2, 2-3, wie in den Figuren 1A, 1B dargestellt. Darüber hinaus verfügt jede Schalteinheit 7, 8, 9 über eine Messeinheit 7C, 8C, 9C, die einen Stromphasenverlauf L(t) für mindestens eine Stromphase L misst. Die Messeinheiten 7C, 8C, 9C können dabei bei einer möglichen Ausführungsform jeweils durch einen GMR-Sensor gebildet werden. Alternativ weisen die Messeinheiten 7C, 8C, 9C jeweils Rogowski-Spulen, Stromwand- ler, Hallsensoren oder Shuntmesswiderstände auf. Die Schalt- vorrichtung 1 weist eine lokale Steuereinheit 18 auf, die nach Erhalt eines Steuerbefehls von einer externen Steuerung 24 einen Halbleiterschalter 7B, 8B, 9B der Schalteinheit 7, 8, 9 derart ansteuert, dass der Halbleiterschalter bei einem Nulldurchgang oder zeitlich nahe bei einem Nulldurchgang der durch die jeweilige Messeinheit 7C, 8C, 9C gemessenen Strom-phase L(t) schaltet (L(t) = 0). Die Schaltvorrichtung 1 weist eine lokale Überwachungseinheit 20 auf, wie in den Figuren 1A, 1B dargestellt. Die lokale Überwachungseinheit 20 wertet den durch die Messeinheit 7C, 8C, 9C gemessenen Stromphasen-verlauf L(t) der mindestens einen Stromphase L zur Erkennung einer Betriebsabweichung von einer normalen Stromversorgung der jeweiligen an die Schalteinheit 7, 8, 9 angeschlossenen Last 2-1, 2-2, 2-3 aus. Die lokale Überwachungseinheit 20 meldet vorzugsweise eine von ihr erkannte Betriebsabweichung an die lokale Steuereinheit 18 und/oder an die externe Steue-rung 24. Die normale Stromversorgung einer an die Schaltein-heit 7, 8, 9 angeschlossenen Last 2-i ist in der Regel eine sinusförmige Stromphase mit einer vorgegebenen Netzfrequenz f von beispielsweise 50 oder 60 Hz mit einer vorgegebenen bzw. vorbestimmten Stromamplitude. Wird von dieser normalen Strom-versorgung abgewichen, erkennt dies die lokale Überwachungs-einheit 20 und meldet dies vorzugsweise an die lokale Steuer-einheit 18, die in der Schaltvorrichtung 1 integriert ist, und/oder an eine externe Steuerung 24 über eine Schnittstelle der Schaltvorrichtung 1.

Fig. 1A zeigt schematisch als Blockschaltbild ein exemplari-sches Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltvor-richtung 1 zum Schalten von mindestens einer Last 2 an eine Stromphase L eines Schienensystems 3 oder eines Hutschienen-adapters. Das Schienensystem 3 umfasst bei dem in Fig. 1 dar- gestellten Ausführungsbeispiel drei Stromphasen L1, L2, L3. Das Schienensystem 3 ist bei einer möglichen Ausführungsform ein Stromsammelschienensystem mit mehreren Stromsammelschie- nen. Das Schienensystem 3 kann auch eine Hutschiene zur me- chanischen Befestigung und weitere elektrische Schienen oder Leitungen für die Stromphasen L1, L2, L3 aufweisen. Die Schaltvorrichtung 1 kann auch in einem Sammelschienenadapter enthalten sein. Für jede Stromphase L1, L2, L3 ist eine Schiene, d.h. eine Stromsammeischiene oder eine sonstige Schiene, vorgesehen. Für jede Stromphase L1, L2, L3 ist eine zugehörige Schienenkontaktierung 4, 5, 6 vorgesehen, wie in Fig. 1A dargestellt. Die Schaltvorrichtung 1 weist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel für jede abgegriffene Stromphase L eine Schalteinheit 7, 8, 9 auf. Vorzugsweise wird zwischen die Schienenkontaktierung 4, 5, 6 und der je-weiligen Schalteinheit 7, 8, 9 ein Sicherungselement vorgese-hen, vorzugsweise eine austauschbare Schmelzsicherung 10, 11, 12, wie in Fig. 1A gezeigt. Diese weisen beispielsweise einen Stromschwellenwert von 20 Ampere auf. Ausgangsseitig ist jede Schalteinheit 7, 8, 9 mit einem Phasenausgangsanschluss 13, 14, 15 verbunden, an dem jeweils eine Last 2-1, 2-2, 2-3 an-schließbar ist. Vorzugsweise sind die Lasten 2-1, 2-2, 2-3 über eine Steckverbindung an die in einem Gehäuse 16 inte-grierte Schaltvorrichtung 1 anschließbar. Ausgangsseitig sind die Lasten 2-1, 2-2, 2-3 vorzugsweise an einen Neutralleiter 17 angeschlossen. Die Lasten 2-i sind bei einer möglichen Ausführungsform ohmsche Lasten. Alternativ können die Lasten 2-i auch kapazitive und/oder induktive Lasten umfassen. Die Lasten 2-i sind beispielsweise Beleuchtungseinheiten, Hei-zungseinheiten oder Motoreinheiten.

Die verschiedenen Schalteinheiten 7, 8, 9 sind jeweils dazu ausgelegt, eine von einer stromführenden Schiene des Schie- nensystems 3 abgegriffene Stromphase L1, L2, L3 an eine an die Schalteinheit 7, 8, 9 anschließbare Last 2-1, 2-2, 2-3 zu schalten. Bei einer möglichen Ausführungsform werden die Schalteinheiten 7, 8, 9 jeweils durch eine Hybridschaltung gebildet. Jede Hybridschaltung 7, 8, 9 weist einen mechani- schen Schalter 7A, 8A, 9A und einen dazu parallel verschalte- ten Halbleiterschalter 7B, 8B, 9B auf. Bei einer möglichen Aus führungsform handelt es sich bei dem mechanischen Schalter 7A, 8A, 9A jeweils um ein Relais bzw. Schaltrelais. Der dazu parallel verschaltete Halbleiterschalter 7B, 8B, 9B ist vor- zugsweise ein Triac. Bei dem in Fig. 1A dargestellten Ausfüh-rungsbeispiel sind die verschiedenen Schalteinheiten 7, 8, 9 in einem Gehäuse 16 der Schaltvorrichtung 1 integriert bzw. enthalten. Alternativ können die verschiedenen Schalteinhei-ten 7, 8, 9 auch in unterschiedlichen Gehäusen integriert werden .

Die Schaltvorrichtung 1 weist eine lokale Steuerung 18 auf, welche mechanische Schalter und/oder Halbleiterschalter der verschiedenen Schalteinheiten 7, 8, 9 nach Erhalt eines Steu-erbefehls von einer externen Steuerung derart ansteuert, dass sie jeweils während eines Nulldurchganges der abgegriffenen Stromphase L bzw. möglichst zeitnah zu einem Nulldurchgang schalten. Bei dem in Fig. 1A dargestellten Ausführungsbei-spiel hat die Schaltvorrichtung 1 als Schalteinheiten 7, 8, 9 Hybridschaltungen, die jeweils eine Strommesseinheit 7C, 8C, 9C aufweisen, welche den zeitlichen Verlauf der jeweiligen abgegriffenen Stromphase L überwacht. Die Strommesseinheit 7C, 8C, 9C einer Schalteinheit 7, 8, 9 erkennt jeweils einen Nulldurchgang der jeweiligen abgegriffenen Stromphase L1, L2, L3 und meldet diesen Nulldurchgang an die lokale Steuerung 18 der Schaltvorrichtung 1. Alternativ kann eine Messeinrichtung vorgesehen sein, welche mit einer integrierten Stromüberwa- chungseinheit 19 verbunden sind, wobei die Messeinrichtung alle Stromphasen L überwacht und erkannte Nulldurchgänge an die lokale Steuerung 18 der Schaltvorrichtung 1 meldet.

Bei einer möglichen Ausführungsform weist die Schaltvorrich- tung 1 ferner mindestens eine lokale Überwachungseinheit bzw. Fehlererkennungseinheit 20 auf, welche überwacht, ob das Schalten der abgegriffenen Stromphase L durch die jeweilige Schalteinheit 7, 8, 9 entsprechend dem von der lokalen Steue-rung 18 von einer externen Steuerung 24 erhaltenen Steuerbe- fehl tatsächlich und fehlerfrei erfolgt ist. Hierdurch wird die Kontrolle gewährleistet, dass die erteilten Steuerbefehle tatsächlich durch die Schaltvorrichtung 1 umgesetzt worden sind. Die lokale Überwachungseinheit 20 wertet den durch die mindestens eine Messeinheit 7C, 8C, 9C gemessenen Strompha-senverlauf L(t) der entsprechenden Stromphase L zur Erkennung einer Betriebsabweichung von einer normalen Stromversorgung der jeweiligen an die Schalteinheit 7, 8, 9 angeschlossenen Last 2 aus. Die lokale Überwachungseinheit 20 kann eine er-kannte Betriebsabweichung von der normalen Stromversorgung an die lokale Steuerung 18 und/oder die externe Steuerung 24 melden. Die Stromüberwachungseinheit 19 und/oder die lokale Überwachungseinheit 20 bzw. Fehlererkennungseinheit 20 können in der lokalen Steuerung 18 integriert sein. Durch die lokale Steuerung 18 erfolgt vorzugsweise eine laufende Kontrolle, ob Schaltaufgaben durch die Schalteinheiten 7, 8, 9 entsprechend den von der externen Steuerung 24 erhaltenen Schaltbefehlen richtig bzw. fehlerfrei umgesetzt werden. Es wird durch die lokale Überwachungseinheit 20 erkannt, ob ein Phasenausfall einer Stromphase L vor oder nach dem Gerät bzw. der Schalt-Vorrichtung 1 auftritt. Es kann ferner erkannt werden, ob ein durchlegierter Halbleiter 7B, 8B, 9B oder ein verklebter me-chanischer Kontakt 7A, 8A, 9A vorliegt. Bei einer möglichen Ausführungsform erkennt die Überwachungseinheit 20 einen auf- getretenen Schaltfehler und meldet diesen an die lokale Steu- erung 18 der Schaltvorrichtung 1. Bei einer möglichen Ausfüh- rungsform leitet die lokale Steuerung 18 den gemeldeten Schaltfehler über eine Steuerschnittstelle 21 Fehlermeldungen an die externe Steuerung 24 weiter. Bei einer weiteren mögli- chen Ausführungsform erhält die lokale Steuerung 18 Steuerbe- fehle über Steuereingänge 22 bzw. eine weitere Steuerschnitt- stelle von der externen Steuerung 24. Bei einer möglichen Ausführungsf orm ist die externe Steuerung 24 direkt oder über einen Steuerbus über eine Steckverbindung an die Schaltvor-richtung 1 angeschlossen bzw. gesteckt. Bei einer möglichen Ausführungsf orm verfügt die Schaltvorrichtung 1 zusätzlich über eine integrierte Stromversorgung 23 zur Stromversorgung der darin integrierten elektronischen Schaltkomponenten, ins-besondere der integrierten lokalen Steuerung 18.

Bei einer möglichen Ausführungsform erkennt die Uberwachungs-einheit 20 bei Auftreten eines Schaltfehlers die Art des auf-getretenen Schaltfehlers. Die Überwachungseinheit 20 erkennt einen möglichen Stromausfall, beispielsweise durch Phasenaus-fall oder durch eine ausgelöste Schmelzsicherung, sowie einen unbeabsichtigten Dauerstrom, beispielsweise wenn ein Halb-leiterschalter 7B, 8B, 9B durchlegiert oder ein mechanisches Relais 7A, 8A, 9A verschweißt ist. Diese Fehlerart bzw.

Fehlerursache wird vorzugsweise von der Überwachungseinheit 20 an die interne Steuerung 18 der Schaltvorrichtung 1 gemel-det. Bei einer möglichen Ausführungsform generiert die inter-ne bzw. lokale Steuerung 18 der Schaltvorrichtung 1 eine ent-sprechende Fehlermeldung und gibt diese Fehlermeldung über die Steuerschnittstelle 21 an die externe Steuerung 24 ab. Die externe Steuerung 24 ist direkt oder indirekt an die Steuerschnittstelle 21 angeschlossen. Die externe Steuerung 24 kann beispielsweise eine speicherprogrammierte Steuerung, SPS, einer Maschine bzw. eines Gerätes sein. Bei einer mögli- chen Ausführungsform ist die Steuerschnittstelle 21 der Schaltvorrichtung 1 über einen Optokoppler an die externe Steuerung 24 angeschlossen. Die externe Steuerung 24 gibt ei-nerseits Steuerbefehle über die Steuerschnittstelle 21 an die interne Steuerung 18 und erhält umgekehrt von der lokalen Steuerung 18 Fehlermeldungen. Bei einer möglichen Ausfüh-rungsform wertet die externe Steuerung 24 die von der lokalen Steuerung 18 der Schaltvorrichtung 1 gemeldeten Schaltbefehle aus und steuert die an der Schaltvorrichtung 1 angeschlosse-nen Lasten 2-i entsprechend dem Auswertungsergebnis an. Bei der Auswertung werden bei einer möglichen Ausführungsform durch die externe Steuerung 24 auch Informationen über die an der Schaltvorrichtung 1 angeschlossenen Lasten 2-i mitberück-sichtigt. Bei Auftreten eines Schaltfehlers entscheidet die externe Steuerung 24 vorzugsweise anhand der vermutlichen Fehlerursache bzw. der Art des gemeldeten Schaltfehlers sowie auf Basis der an die Schaltvorrichtung 1 angeschlossenen Las-ten 2-i, ob es sich bei dem aufgetretenen Schaltfehler um ei-nen kritischen Schaltfehler oder einen unkritischen Schalt-fehler handelt. Bei einer möglichen Ausführungsform wird bei Auftreten eines kritischen Schaltfehlers die entsprechende Last 2-i ab- bzw. ausgeschaltet. Handelt es sich umgekehrt um einen unkritischen Schaltfehler, kann die entsprechende Last 2-i bei einer möglichen Ausführungsform zunächst weiterbe-trieben werden. Bei einer möglichen Ausführungsform verfügt die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung 1 über eine mit der internen Steuerung 18 verbundene Anzeigeeinrichtung bzw. eine LED-Anzeige oder dergleichen. Bei Auftreten eines Schaltfeh-lers, insbesondere eines kritischen Schaltfehlers, wird das Auftreten des Schaltfehlers über die Anzeigeeinrichtung einem Nutzer angezeigt. Bei Auftreten eines kritischen Schaltfeh- lers wird die entsprechende Last 2-i vorzugsweise so schnell wie möglich direkt oder indirekt aus- bzw. abgeschaltet und kann anschließend ausgetauscht werden.

Fig. 1B zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform der er- findungsgemäßen Schaltvorrichtung 1. Bei der in Fig. 1B dar- gestellten Ausführungsform weist jede Schalteinheit 7, 8, 9 einen Halbleiterschalter 7B, 8B, 9B und eine Messeinheit 7C, 8C, 9C auf. Die Halbleiterschalter 7B, 8B, 9B werden jeweils durch die lokale Steuerung 18 der Schaltvorrichtung 1 ange- steuert. Die Messeinheiten 7C, 8C, 9C liefern Messsignale an die Stromüberwachungseinheit 19 und die lokale Überwachungs-einheit 20 wie in Fig. 1B gezeigt. Die Halbleiterschalter 7B, 8B, 9B sind jeweils zwischen Schmelzsicherungen 10, 11, 12 und Phasenausgangsanschlüssen 13, 14, 15 der Schaltvorrich-tung 1 verschaltet. Die übrigen Einheiten bzw. Komponenten entsprechen den Einheiten bzw. Komponenten der in Fig. 1A ge-zeigten Ausführungsform.

Die angeschlossenen Lasten 2-i, wie sie in Fig. 1A, 1B, IC dargestellt sind, können unterschiedliche Lasten 2-i umfas-sen, beispielsweise Motoreinrichtungen, Ventilationseinrich-tungen oder Beleuchtungseinrichtungen. Bei einer möglichen Ausführungsform handelt es sich bei den Lasten 2-i um Werk-zeugeinheiten, beispielsweise Heizeinrichtungen des Herstel-lungsgerätes, beispielsweise innerhalb der Lebensmittelin-dustrie oder bei der KunststoffVerarbeitung. Bei einer weite-ren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schalt-Vorrichtung 1 weist diese ein oder mehrere Temperatursensoren auf, welche innerhalb des Gehäuses 16 angebracht sein können. Diese Temperatursensoren messen bei einer möglichen Ausfüh-rungsform die Innentemperatur, insbesondere die Temperatur T der verschiedenen Schalteinheiten 7, 8, 9. Die gemessenen Temperaturen T werden bei einer möglichen Ausführungsform der internen Steuerung 18 signalisiert. Bei den in Fig. 1A, 1B, 1C dargestellten Ausführungsbeispielen sind die drei Schalt- einheiten 7, 8, 9 sowie die zugehörigen Sicherungen 10, 11, 12 und die interne Steuerung 18 in einem Gehäuse 16 inte- griert. Bei einer alternativen Ausführungsform können die Schalteinheiten 7, 8, 9 sowie ihre zugehörigen Sicherungen 10, 11, 12 jeweils in einem separaten Gerätegehäuse inte-griert sein und über eine eigene interne Steuerung verfügen.

Die Schaltvorrichtung 1 ist vorzugsweise mit einem Stromnetz, das eine vorgegebene Netzfrequenz von 45Hz bis 65 Hz auf-weist, synchronisiert. Die zu einem beliebigen Zeitpunkt er-teilten bzw. erhaltenen Schaltbefehle werden vorzugsweise für eine kurze Zeit verzögert, damit in einem möglichst günstigen Zeitpunkt nahe dem Nulldurchgang der abgegriffenen Stromphase ein Schaltvorgang erfolgt. Die Zeitverzögerung des mechani-schen Schalters 7A, 8A, 9A, insbesondere Relais, wird vor-zugsweise beim Ein- und Ausschalten der Ablaufsteuerung rait-berücksichtigt . Der zu dem mechanischen Schalter bzw. Relais 7A, 8A, 9A vorzugsweise parallel verschaltete Triac 7B, 8B, 9B der Schalteinheit 7, 8, 9 sorgt dafür, dass Exemplarstreu-ungen verschiedener Relais ausgeglichen werden können und das entsprechende Relais immer lastfrei schaltet. Die Dauer und die Höhe des Stromflusses I in dem Halbleiterschalter bzw. Triac 7B, 8B, 9B werden vorzugsweise zu einem optimal einge-stellten Schaltzeitpunkt möglichst geringgehalten. Die Ver-lustleistungen des Triacs 7B, 8B, 9B entstehen nur für eine kurze Zeitdauer bei geringem elektrischen Strom.

Die Schalteinheiten 7, 8, 9 werden bei einer bevorzugten Aus-führungsform durch Hybridschaltungen gebildet, die jeweils einen mechanischen Schalter und einen dazu parallel verschal- teten Halbleiterschalter aufweisen. Bei den Hybridschaltungen 7, 8, 9 übernehmen jeweils die Halbleiterschalter bzw. Triac 7B, 8B, 9B die Schaltarbeit und die mechanischen Schalter bzw. Relais 7A, 8A, 9A die Bereitstellung eines Dauerstroms. Bei einem Einschaltvorgang wird zum optimalen Zeitpunkt der mechanische Schalter bzw. das Relais 7A, 8A, 9A der Hybrid- schaltung bzw. Schalteinheit 7, 8, 9 angesteuert, wobei der mechanische Schalter 7A, 8A, 9A eine gewisse Schaltverzöge-rung besitzt. Bevor der Relaiskontakt schließt, wird der Halbleiterschalter bzw. das Triac 7B, 8B, 9B durchgeschaltet. Nachdem der Relaiskontakt 7A, 8A, 9A geschlossen ist, wird der Halbleiterschalter bzw. das Triac 7B, 8B, 9B abgeschal-tet. Damit ist der Einschaltvorgang der Hybridschaltung, die durch die interne Steuerung 18 angesteuert wird, für die je-weilige Last 2 abgeschlossen.

Bei einer möglichen Ausführungsform weist die Schaltvorrich-tung 1 eine Wendestufe 25 auf, wie in Fig. 1C dargestellt. Die Wendestufe 25 kann sich, wie in Fig. 1C gezeigt, über zwei Phasen L1, L2 erstrecken, oder alternativ über drei Pha-sen L1, L2, L3. Mit Hilfe der Wendestufe 25 kann beispiels-weise die Drehrichtung bei einem Motor als Last umgekehrt werden. Die Wendestufe 25 wird vorzugsweise durch die interne Steuerung 18 angesteuert.

Fig. 2 zeigt schematisch einen Einschaltvorgang bei einer Schalteinheit 7, 8, 9, die durch eine Hybridschaltung gebil-det wird, innerhalb der Schaltvorrichtung 1 anhand eines Sig-naldiagramms der betroffenen Stromphase L. Die abgegriffene Stromphase L hat einen sinusförmigen Zeitverlauf und weist eine vorgegebene Frequenz f von beispielsweise 50 Hz auf. Zu einem Zeitpunkt tl erhält die lokale Steuerung 18 der Schalt-Vorrichtung 1 einen externen Einschaltbefehl durch die exter- ne Steuerung 24. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel ist zum Zeitpunkt tl, zu dem die lokale Steuerung 18 den Schalt- befehl erhält, die verbleibende Zeit bis zum nächsten Null- durchgang zum Zeitpunkt t2 zu gering, da zu viel Verlustleis- tung in dem Halbleiterschalter 7B, 8B, 9B der Hybridschaltung 7, 8, 9 entstehen würde. Unter Berücksichtigung der vorgege- benen Einschaltverzögerung des mechanischen Schalters bzw. des Relais 7A, 8A, 9A erhält in der nächsten Halbwelle der abgegriffenen Stromphase L das Relais 7A, 8A, 9A von der lo-kalen Steuerung 18 zum Zeitpunkt t3 den Einschaltbefehl. Zum Zeitpunkt t4 erhält die Triac-Schaltung 7B, 8B, 9B der Hyb-ridschaltanordnung 7, 8, 9 noch vor dem nächsten Nulldurch-gang den Durchschaltbefehl von der lokalen Steuerung 18. Vom Zeitpunkt t5, in der zeitlichen Nähe des Nulldurchganges der abgegriffenen Stromphase L, bis zum Zeitpunkt t6 sind der Triac -Schalter 7B, 8B, 9B und der entsprechende mechanische Schalter bzw. das Relais 7A, 8A, 9A gleichzeitig aktiv. Ab Zeitpunkt t6 kann das Triac 7B, 8B, 9B abgeschaltet werden. Mithilfe des Triacs 7B, 8B, 9B können die Streuungen bei der Herstellung des mechanischen Schalters bzw. des Relais 7A, 8A, 9A ausgeglichen werden. Wenn ausreichend Zeit zwischen Einschaltbefehl und nächsten Nulldurchgang vorhanden ist, er-folgt der Ablauf so, dass zum nächsten Nulldurchgang einge-schaltet wird.

Fig. 3 zeigt schematisch anhand eines Signaldiagramms einer abgegriffenen Stromphase L einen durch eine als Hybridschal-tung ausgebildete Schalteinheit 7, 8, 9 der Schaltvorrichtung 1 durchgeführten Ausschaltvorgang. Der mechanische Schalter bzw. das Relais 7A, 8A, 9A der Hybridschaltanordnung 7, 8, 9 befinden sich zunächst in eingeschaltetem Zustand. Zum Zeit-punkt tl erhält die interne Steuerung 18 der Schaltvorrich-tung 1 einen Ausschaltbefehl zum Ausschalten bzw. Sperren der für die Stromphase L vorgesehenen Hybridschaltung von der ex- ternen Steuerung. Bei dem gezeigten Beispiel ist die Zeitdau- er bis zum nächsten Nulldurchgang der abgegriffenen Phase L zu gering, da viel Verlustleistung in dem Triac 7B, 8B, 9B der Hybridschaltung 7, 8, 9 entstehen würde. Zum Zeitpunkt t2 in der nächsten Halbphase wird der Halbleiterschalter bzw. Triac 7B, 8B, 9B der Hybridschaltung 7, 8, 9 durchgeschaltet und das zugehörige Relais 7A, 8A, 9A unter Berücksichtigung der Relaisausschaltverzögerung ausgeschaltet. Zum Zeitpunkt t3 wird der Triac 7B, 8B, 9B unter Berücksichtigung seiner kurzen Schaltverzögerung wieder ausgeschaltet, sodass zum Zeitpunkt t4 nahe des Nulldurchganges der entsprechenden Pha-se L der Ausschaltvorgang beendet ist und die Last 2 von der entsprechenden Phase L getrennt ist. Wenn ausreichend Zeit zwischen Ausschaltbefehl und nächsten Nulldurchgang vorhanden ist, erfolgt der Ablauf so, dass zum nächsten Nulldurchgang der Ausschaltvorgang abgeschlossen wird.

Bei einer möglichen Ausführungsform werden verschiedene Feh-lerzustände bzw. Fehlertypen durch die Überwachungseinheit bzw. Fehlererkennungseinheit 20 als Störungen erkannt bzw. erfasst. Diese Störungen umfassen beispielsweise ein Auslösen der entsprechenden Vorsicherung 10, 11, 12 oder dass der Tri-ac bzw. Halbleiterschalter 7B, 8B, 9B durchlegiert ist. Dies bedeutet, dass der Halbleiterschalter 7B, 8B, 9B einen Defekt aufweist und andauernd Strom leitet. Weiterhin kann durch die lokale Überwachungseinheit 20 erfasst werden, ob interne Grenztemperaturen überschritten sind. Bei einer möglichen Ausführungsform weist jede Schalteinheit 7, 8, 9 einen Tempe-ratursensor auf, welcher die Temperatur T der jeweiligen Schalteinheit 7, 8, 9 an die lokale Überwachungseinheit 20 meldet. Mögliche Störungen, insbesondere auch Temperaturstö-rungen, werden vorzugsweise durch die interne Steuerung 18 über die Schnittstelle an die externe Steuerung 24 gemeldet und können nach Abschaltung der Netzspannung optisch signali- siert werden.

Fig. 4 zeigt schematisch ein Schienensystem 3, das drei Schaltvorrichtungen 1, wie sie in dem Blockschaltbild von Fig. 1 dargestellt sind, aufweist. Das in Fig. 4 dargestellte Schienensystem 3 weist drei Stromsammeischienen 3-1, 3-2, 3-3 auf, die drei Stromphasen L1, L2, L3 führen. Bei dem darge-stellten Ausführungsbeispiel weist jede der drei Schaltvor-richtungen 1-1, 1-2, 1-3 drei Hybridschaltungen 7-1, 8-1, 9-1; 7-2, 8-2, 9-2; 7-3, 8-3, 9-3 auf. Insgesamt können an die drei Schaltvorrichtungen 1, wie sie in Fig. 4 dargestellt sind, beispielsweise neun Lasteinrichtungen bzw. Lasten 2-i angeschlossen werden. Das Gerätegehäuse 16-i der Schaltvor-richtung 1 weist für jede Stromphase L eine Schienenkontak-tierung auf. In dem Gerätegehäuse kann seitlich eine Klappe zum Austausch der darin enthaltenen Schmelzsicherungen 10, 11, 12 vorgesehen sein. Für die erste Schaltvorrichtung 1-1 erkennt man seitlich in Fig. 4 eine derartige Austauschklappe 25-i zum Austausch der darin enthaltenen drei Schmelzsiche-rungen 10, 11, 12. Wie man in Fig. 4 erkennen kann, zeichnet sich die Schaltanordnung durch einen geringen Platzbedarf aus. Alle Anschlüsse können über Steckverbinder erfolgen. Als Lasten 2-i können beispielsweise Motoren bzw. Elektromotoren, Heizungselemente oder Belichtungselemente angeschlossen wer-den. Bei Schalteinheiten 7, 8, 9, die durch Hybridschaltungen gebildet werden, ist die auftretende Verlustleistung P bei dem Schaltvorgang sehr gering und beträgt beispielsweise ca.

30 % weniger als eine vergleichbare Anordnung, welche Solid-State Relays verwendet. Durch die geringe Verlustleistung P und die damit verbundene geringere Erwärmung wird auch die Betriebsdauer der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung 1 ge- steigert. Mit der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung 1 ist es möglich, Hauptbetriebs- und Steuerstromkreise zu trennen. Für jede abgegriffene Stromphase L wird ein unabhängiger Stromkreis bereitgestellt, wobei alle Anschlüsse steckbar sind. Die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung 1 eignet sich für ein Schienensystem mit Adapter oder Stromschienenadapter. Die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung 1 kann für verschiede-ne stromführende Schienensysteme eingesetzt werden, insbeson-dere für Stromsammelschienensysteme oder Hutschienensysteme. Die Strommesseinheiten 7C, 8C, 9C weisen bei einer Ausfüh-rungsform GMR-Sensoren auf. Alternativ weisen die Messeinhei-ten 7C, 8C, 9C Rogowski-Spulen, Hallsensoren, Stromwandler oder Shuntmesswiderstände auf.

Die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung 1 eignet sich zum Be-treiben von mindestens einer Last 2-i, die an eine Schaltein-heit 7, 8, 9 der Schaltvorrichtung 1 angeschlossen ist. Die Schaltvorrichtung 1 kann zum Fehler- und Servicemanagement bei einer Anlage mit mehreren Lasten eingesetzt werden und bei einem Ausfall oder bei einer Beeinträchtigung einer Stromversorgung eine Warnmeldung erzeugen, die beispielsweise an eine zentrale Steuerung bzw. externe Steuerung 24 der An-lage übermittelt werden kann.

Fig. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht auf ein exemplari-sches Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltvor-richtung 1 mit einem Gehäuse 16. Das Gehäuse 16 kann bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mittels eines Schienenadap-ters 26 auf ein Schienensystem montiert werden. Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Schienen-adapter 26 ein Stromsammelschienenadapter zum Aufsetzen auf ein Stromsammelschienensystem. Bei einer möglichen Ausfüh-rungsform können die in den Figuren 1A, 1B dargestellten An- schlusskontakte 4, 5, 6 mit entsprechenden Kontaktierungen des Schienenadapters 16 verbunden werden, indem beispielswei- se aus dem Gehäuse 16 hervorstehende elektrische Kontakte in entsprechende Buchsen des Schienenadapters 26 eingesteckt werden. Bei dieser Ausführungsform kann das Gehäuse 16 in den Schienenadapter 26 eingesteckt werden, der seinerseits auf mehrere Stromsammeischienen 3-1, 3-2, 3-3 des Stromsammei- Schienensystems 3 montiert wird. Bei einer alternativen Aus- führungsform kann der Schienenadapter 26 in der Schaltvor-richtung 1 integriert sein, d.h., der Schienenadapter 26 ist bei dieser alternativen Ausführungsform an das Gehäuse 16 der Schaltvorrichtung 1 angeformt. Fig. 5 zeigt lediglich ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung 1. Alternativ kann die Schaltvorrichtung 1 auch für andere stromführende Schienen vorgesehen sein. Weiterhin ist es mög-lich, dass die Schaltvorrichtung 1 an einer Montageplatte o-der ein Crossboard angebracht ist. Weiterhin ist es möglich, dass die Schaltvorrichtung 1 mechanisch auf eine Hutschiene direkt oder mittels eines mechanischen Adapters montiert wird und elektrische Anschlusskabel mit elektrischen Anschlusskon-takten 4, 5, 6 zur Zuführung der Stromphasen L1, L2, L3 ver-bunden werden.

Die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung 1 lässt sich für eine präventive Wartung einer Anlage einsetzen. Die lokale Steue-rung 18 der Schaltvorrichtung 1 kann beispielsweise einen Phasenausfall einer Stromphase L melden. Weiterhin kann die lokale Steuerung 18 einen Lastfehler bzw. einen Fehler eines an die Schaltvorrichtung 1 angeschlossenen Gerätes über eine Schnittstelle an eine externe Steuerung 24 einer Anlage mel-den bzw. ein entsprechendes Warnsignal abgeben. Die lokale Steuerung 18 der Schaltvorrichtung 1 kann sowohl Softwarefeh-ler als auch Hardwaredefekte an die externe Steuerung 24 mel- den. Weiterhin ermittelt die lokale Steuerung 18 vorzugsweise einen Warnhinweis, falls von der externen Steuerung 24 erhal- tene Schaltbefehle gar nicht oder nur teilweise bzw. fehler-haft seitens der Schalteinheiten 7, 8, 9 der Schaltvorrich- tung 1 durchgeführt worden sind. Bei einer möglichen Ausfüh- rungsform kann die lokale Steuerung 18 eine an die Schaltvor-richtung 1 angeschlossene defekte Last 2-i an die externe Steuerung 24 über eine Schnittstelle melden. Bei einer weite-ren möglichen Ausführungsform kann die lokale Steuerung 18 der externen Steuerung auch eine falsch angeschlossene Last 2-i melden. Bei einer möglichen Ausführungsform erkennt die Überwachungseinheit 20 mittels der Messeinheiten 7C, 8C, 9C der Schalteinheiten 7, 8, 9, ob die an die Phasenausgangsan-schlüsse 13, 14, 15 der Schaltvorrichtung 1 angeschlossenen Lasten 2-1, 2-2, 2-3 ohmsche, induktive oder kapazitive Las-ten sind. Bei einer möglichen Ausführungsform ermittelt die Überwachungseinheit 20 aufgrund der durch die Messeinheiten 7C, 8C, 9C durchgeführten Messungen einen komplexen Wider-stand Z der an die Phasenausgangsanschlüsse 13, 14, 15 ange-schlossenen Lasten 2-1, 2-2, 2-3 und meldet den ermittelten komplexen Widerstand Z der angeschlossenen Last z-i an die lokale Steuerung 18 der Schaltvorrichtung 1 und/oder über ei-ne Schnittstelle an die externe Steuerung 24 der Anlage. Bei einer möglichen Ausführungsform überwacht die Überwachungs-einheit 20 eine Veränderung des Lastverhaltens der ange-schlossenen Lasten 2-1, 2-2, 2-3, insbesondere aufgrund von Verschleiß der Lasten während des laufenden Betriebs der An-lage. Beispielsweise kann bei einer möglichen Ausführungsform die zeitliche Veränderung Z(t) des komplexen Widerstandes Z der Lasten 2-1, 2-2, 2-3 von der Überwachungseinheit 20 an die lokale Steuerung 18 und/oder an die externe Steuerung 24 der Anlage übertragen werden. Befindet sich beispielsweise aufgrund der Messungen der berechnete komplexe Widerstand Z der an die Schaltvorrichtung 1 angeschlossenen Lasten z-i au- ßerhalb eines zulässigen Betriebsbereichs, kann dies der ex- ternen Steuerung 24 gemeldet werden, sodass dort eine präven- tive Wartung bzw. ein Austausch der entsprechenden betroffe- nen Last 2-i veranlasst wird.

Mit der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung 1 erfolgt vor- zugsweise eine Trennung in Hauptbetriebs- und Steuerstrom-kreisen. Die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung 1, wie sie in den Figuren 1A, 1B dargestellt ist, erlaubt beispielsweise das Betreiben von drei unabhängigen Stromkreisen L1, L2, L3 mit einer Stromamplitude von beispielsweise 25 A. Die An-schlüsse für die Lasten 2-i und die Schnittstellen 21, 22 weisen vorzugsweise Steckverbindungen auf.

Die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung 1 erlaubt eine Tren-nung des Überlastschutzes und des Kurzschlussschutzes. Der Kurzschlussschutz erfolgt mithilfe der Schmelzsicherungen 10, 11, 12, die vorzugsweise in einem Teillastbereich betrieben werden. Der Überlastschütz erfolgt durch Abschaltung mit be-triebsmäßiger Schaltfunktion, beispielsweise bei Überschrei-ten von Schwellenwerten. Bei einer möglichen Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung 1 durch eine zentrale externe Steuerung automatisch betrieben werden. Al-ternativ kann die Schaltvorrichtung 1 auch auf Handsteuerung umgeschaltet werden. Bei einer weiteren möglichen Ausfüh-rungsform kann die lokale Steuerung 18 über eine Schnittstel-le zunächst eine Warnmeldung bei einer Auffälligkeit der Stromversorgung abgeben und bei Auftreten eines Störfalls ei-ne Störmeldung erzeugen.

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungs-gemäßen Schaltvorrichtung 1 erfolgt bei Ausfall eines Halb- leiterschalters 7B, 8B, 9B der Schalteinheiten 7, 8, 9 zu- nächst ein zeitlich begrenzter Notbetrieb.

Die Figuren 6A, 6B zeigen Schaltungsdiagramme für Ausfüh- rungsvarianten einer in der erfindungsgemäßen Schaltvorrich- tung 1 enthaltenen Schalteinheit. Figuren 6A, 6B zeigen Vari- anten der Schalteinheit 7, wie sie in der Schaltvorrichtung 1 gemäß Figuren 1A, 1B enthalten sind. Die beiden übrigen Schalteinheiten 8, 9 sind entsprechend aufgebaut. Die Schalt- einheiten 7 weisen bei der in Fig. 6A dargestellten Ausfüh-rungsvariante jeweils einen mechanischen Schalter 7A und ei-nen dazu parallel verschalteten Halbleiterschalter 7B auf. Der mechanische Schalter 7A kann beispielsweise durch ein Re-lais gebildet sein. Wie man aus Fig. 6A erkennen kann, sind der Halbleiterschalter 7B und der mechanische Schalter 7A in zwei parallelen Strompfaden geschaltet und können durch die lokale Steuereinheit 18 separat über zugehörige Steuersignale CRTL-HL und CRTL-R separat angesteuert werden. Bei der in Fig. 6A dargestellten Ausführungsform ist in dem Strompfad des Halbleiterschalters 7B, der beispielsweise durch einen Triac-Schalter gebildet wird, eine zusätzliche Schmelzsiche-rung 7D vorgesehen, die einen Notlaufbetrieb der an die Schaltvorrichtung 1 angeschlossenen Last ermöglicht. Die Schmelzeinheit 7D brennt beispielsweise bei einer Stromamplitude von mehr als 5 Ampere durch. Falls beispiels-weise der Halbleiterschalter 7B bzw. der Triac durchlegiert und dann ständig einen Strom führt, brennt die dazu seriell verschaltete Schmelzsicherung 7D durch, sodass nunmehr nur noch ein Strom über das Schaltrelais 7A der angeschlossenen Last zugeführt wird. Bei beispielsweise 20.000 Schaltungen pro Tag können auf diese Weise noch beispielsweise tausende Schaltungsvorgänge durchgeführt werden, die einen fortgesetz-ten Notbetrieb von mehreren Wochen zulassen. Bei einer mögli- chen Ausführungsform erkennt die Überwachungseinheit 20 durch entsprechende Strommessungen in den beiden parallelen Strom- pfaden, dass nach Durchbrennen der Schmelzsicherung 7D in dem ersten Strompfad kein Strom mehr fließt, während über das Re- lais 7A weiterhin die Stromphase L zu der angeschlossenen Last geschaltet wird. In diesem Fall kann die lokale Steue- rung 18 einen Notstrom bzw. Notbetrieb für die betroffene Schalteinheit 7 bzw. die daran angeschlossene Stromphase L1, beispielsweise über eine Nutzerschnittstelle, anzeigen.

Schmelzen die entsprechenden Schmelzsicherungen 8D, 9D an den beiden übrigen Schalteinheiten 8, 9 durch, kann ein entspre-chender Notlaufbetrieb auch für die beiden übrigen Strompha-sen L2, L3 angezeigt werden.

Die Strommesseinheit 7C ist in dem Schaltungsdiagramm gemäß Fig. 6A nicht dargestellt. Die Strommesseinheit 7C kann dabei Ströme an einem oder beiden parallelen Strompfaden der Schalteinheit 7 sensorisch erfassen, beispielsweise durch GMR-Sensoren, die in einem oder beiden Strompfaden verschal-tet sind.

Fig. 6B zeigt eine alternative Ausführungsvariante der Schalteinheit 7, bei der diese lediglich einen Halbleiter-schalter 7B aufweist. Die übrigen Schalteinheiten 8, 9 können bei der in Fig. 1B dargestellten Ausführungsvariante analog aufgebaut sein. In Reihe zu dem Halbleiterschalter 7B ist ei-ne Schmelzsicherung 7D vorgesehen, die beispielsweise durch-brennt, wenn der Halbleiterschalter 7B durchlegiert ist.

Hierdurch wird die Stromversorgung für die an die Schaltein-heit 7 angeschlossene Last 2-1 unterbrochen. Bei einer mögli-chen Ausführungsform wird die Unterbrechung der Stromversor-gung für die Last 2-1 der Fehlerüberwachungseinheit 20 durch eine Strommesseinheit bzw. Stromsensor angezeigt, der in dem Strompfad der Schalteinheit 7 verschaltet ist. Der Ausfall der Stromversorgung für die an die Phase LI angeschlossene Last 2-1 kann bei einer möglichen Ausführungsform durch die lokale Steuereinheit 18 über eine Nutzerschnittstelle ange- zeigt werden.

Die Überwachungseinheit 20 kann weitere Betriebsabweichungen von einer normalen Stromversorgung der an die Schalteinheiten 7, 8, 9 angeschlossenen Lasten erkennen. Beispielsweise kann die Überwachungseinheit 20 einen Phasenausfall der Phase L3 erkennen. Bei einer möglichen Ausführungsform misst die Über-wachungseinheit 20 anschließend, wie lange der Phasenausfall der Stromversorgungsphase dauert. Dauert der entsprechende Phasenausfall nur wenige Sekunden, stellt dies lediglich eine Auffälligkeit dar, welche von der lokalen Steuereinheit 18 über eine Schnittstelle als Auffälligkeit gemeldet wird. Dau-ert der Phasenausfall allerdings längere Zeit an, beispiels-weise mehr als 10 Sekunden, kann dies seitens der lokalen Steuereinheit 18 als Störfall betrachtet werden. Dieser Stör-fall wird durch die lokale Steuereinheit 18 über eine Nutzer-schnittstelle angezeigt und der externen Steuerung 24 als Störfall gemeldet. Bei dieser Ausführungsvariante verfügt die Überwachungseinheit 20 über eine Zeitmesseinheit bzw. einen Zähler, mit dessen Hilfe die Dauer eines sensorisch erfassten Phasenausfalls gemessen wird.

Ein weiteres Beispiel für eine von der Überwachungseinheit 20 erkannte Betriebsabweichung ist ein weiterhin stattfindender Stromfluss, obwohl die zugehörige Last 2-i mithilfe eines Steuersignals abgeschaltet worden ist. Wird beispielsweise die Last 2-2 abgeschaltet und wird mithilfe der Strommessein-heit 8C festgestellt, dass trotzdem Strom über den Stroman-schluss 14 zu der abgeschalteten Last 2-2 fließt, kann dies zunächst für wenige Sekunden als Auffälligkeit seitens der internen Steuerung 18 bewertet werden, sodass eine entspre- chende Warnmeldung erzeugt wird. Fließt der Strom trotz Ab- schaltens der zugehörigen Last für einen längeren Zeitraum, beispielsweise für mehr als 20 Sekunden, kann dies seitens der internen Steuerung 18 als Störfall betrachtet werden, der eine entsprechende Störmeldung auslöst, welche beispielsweise an die externe Steuerung 24 übertragen wird. Bei einer bevor- zugten Ausführungsform wird die Störmeldung auch über eine Nutzerschnittstelle der Schaltvorrichtung 1 einem Nutzer an-gezeigt. Die angezeigte oder übertragene Störmeldung gibt die Art des Störfalles an. Beispielsweise gibt die Störmeldung an, dass trotz abgeschalteter Last weiterhin Strom zu der entsprechenden Last über die zugehörige Schalteinheit fließt. Ein weiteres Beispiel für eine derartige Störmeldung ist, dass an einer bestimmten Phase, beispielsweise der Phase L3, ein länger andauernder Phasenausfall festgestellt wurde. Ein weiteres Beispiel für eine Störmeldung ist, dass die in einer Schalteinheit enthaltene Schmelzsicherung (Schmelzsicherung 7D) durchgebrannt ist und somit vermutlich der entsprechende Halbleiterschalter 7B durchlegiert ist. Die Störmeldungen enthalten somit bei einer möglichen Ausführungsform neben der Art der aufgetretenen Störung auch Informationen für den mög-lichen Grund der aufgetretenen Störung. Weiterhin können über die Anzeigeeinheit einem Nutzer Handlungsanweisungen zur Be-hebung der vermutlich aufgetretenen Störung angezeigt werden. Bei einer möglichen Ausführungsvariante werden die von der Überwachungseinheit 20 erkannten Betriebsauffälligkeiten und/oder Störfälle aufgezeichnet und ggf. an die externe Steuerung 24 zur Auswertung des Störfalles übertragen.

Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung 1 sind die in den Figuren 1A, 1B darge- stellten Einheiten bzw. Komponenten der Schaltvorrichtung 1 auf einer Schaltplatine integriert. Die stromführenden Lei- tungen werden dabei vorzugsweise durch auf der Platine aufge- brachte Kupferbahnen gebildet. Bei einer möglichen Ausfüh- rungsform erfolgt die Messung eines Stromes I, welcher in den Kupferbahnen bzw. Leitungen fließt, durch die Messeinheiten 7C, 8C, 9C. Diese werden bei einer möglichen Ausführungsform durch GMR-Sensoren gebildet. Diese GMR-Sensoren können vor- zugsweise zur Isolation auf der gegenüberliegenden bzw. rück- liegenden Seite der Platine vorgesehen sein.

Bei einer möglichen Ausführungsform weist das Gehäuse 16 der Schaltvorrichtung 1 Lüftungsschlitze auf. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltvor-richtung 1 ist an der Gehäuseaußenwand des Gehäuses 16 der Schaltvorrichtung 1 mindestens ein Lüftungskanal vorgesehen. Bei einer möglichen Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung 1 Standby-betrieben werden. Die erfindungs-gemäße Schaltvorrichtung 1 erlaubt eine kaskadierte Schaltung mehrerer Geräte. Die Schaltvorrichtung 1 stellt ein elektro-nisches Schaltgerät mit hoher Nutzleistung, geringer Verlust-leistung und hoher Anzahl von elektrischen Schaltspielen be-reit. Die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung 1 kann einfach an ein Schienensystem, insbesondere an ein Stromsammelschie-nensystem, montiert werden. Weiterhin bietet die erfindungs-gemäße SchaltVorrichtung 1 sowohl einen Überlastschutz als auch einen Kurzschlussschutz.

Bei einer möglichen Ausführungsform weist die erfindungsgemä-ße Schaltvorrichtung 1 zusätzlich einen KonfigurationsSpei-cher auf. In diesem Konfigurationsspeicher können über eine Schnittstelle bestimmte Betriebsparameter konfiguriert wer-den. Diese Betriebsparameter umfassen beispielsweise Strom- verläufe für eine normale Stromversorgung der an die Schalt-Vorrichtung 1 angeschlossenen Lasten 2-i. Beispielsweise kön-nen eine vorgegebene Amplitude und Frequenz sowie ein Signal-verlauf der angeschlossenen Stromphase in dem Konfigurations-speicher der Schaltvorrichtung 1 eingeschrieben werden. Bei-spielsweise ist in dem Konfigurationsspeicher eine Amplitude von 240 V bei einer Frequenz von 50 Hz und einem sinusförmi-gen Spannungsverlauf eingeschrieben bzw. gespeichert. Alter-nativ können auch andere Amplituden, Frequenzen oder auch Spannungsverläufe in dem Konfigurationsspeicher der Schalt-vorrichtung 1 abgelegt werden. Die Überwachungseinheit 20 hat vorzugsweise Zugriff auf den Konfigurationsspeicher. Die Überwachungseinheit 20 vergleicht bei einer möglichen Ausfüh-rungsform den durch die Messeinheiten 7C, 8C, 9C gemessenen Stromphasenverlauf L(t), welcher an die Lasten 2-i abgegeben wird, mit dem im Konfigurationsspeicher gespeicherten Soll-Stromversorgungsverlauf. Bei einer Abweichung kann diese durch die Überwachungseinheit 20 der internen lokalen Steue-rung 18 der Schaltvorrichtung 1 und/oder der externen Steue-rung 24 der Anlage gemeldet werden.