1. No category

(12) Oversettelse av
(11) NO/EP 2107585 B1
europeisk patentskrift
(19)
NORGE
NO
(51) Int Cl.
H01H 47/24 (2006.01)
H01H 9/56 (2006.01)
Patentstyret
(21)
Oversettelse publisert
2015.04.20
(80)
Dato for Den Europeiske
Patentmyndighets
publisering av det meddelte
patentet
2014.12.31
(86)
Europeisk søknadsnr
09000638.8
(86)
Europeisk innleveringsdag
2009.01.17
(87)
Den europeiske søknadens
Publiseringsdato
2009.10.07
(30)
Prioritet
2008.04.01, DE, 102008018174
(84)
Utpekte stater
AT BE BG CH CY CZ DK EE ES FI FR GB GR HR
HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT
RO SE SI SK TR
(73)
Innehaver
Eltako GmbH, Hofener Str. 54,, 70734 Fellbach, DE-Tyskland
(72)
Oppfinner
Ziegler, Ulrich, Frühlingshalde 30, 70734 Fellbach, DE-Tyskland
(74)
Fullmektig
Tandbergs Patentkontor AS, Postboks 1570 Vika, 0118 OSLO, Norge
(54)
Benevnelse
(56)
Anførte
publikasjoner
Elektrisk koblingsanordning.
EP-A1- 0 997 921
DE-U1- 29 720 980
NO/EP2107585
1
Beskrivelse
5
[0001] Oppfinnelsen angår en elektrisk koblingsanordning med en styreelektronikk,
som kan påtrykkes et styresignal, som er forbunden med et koblingsrelé, dens bryterkontakter er koblet mellom minst én vekselspenningstilkobling, til hvilken en spenningsførende leder av et vekselspenningssystem kan tilkobles, og minst en
lasttilkobling, til hvilken en elektrisk forbruker kan tilkobles.
[0002] EP-A-0997921 fremlegger et eksempel for en slik elektrisk koblingsanordning.
10
15
[0003] Slike koblingsanordninger benyttes særlig ved bygningsinstallasjoner og tjener
for eksempel til inn- og utkobling av elektriske lamper men også til styring av en kontaktor, som på sin side kobler en høyeffekt elektrisk forbruker. Ved hjelp av styreelektronikken kan magnetspolen til koblingsreleet påsettes en strøm, slik at koblingskontaktene åpnes eller lukkes av magnetspolen. Strømmen til magnetspolen tilveiebringes av styreelektronikken, som av brukeren kan påsettes et styresignal, eksempelvis
en spenningspuls, som brukeren kan utløse ved hjelp av et tasteelement. Vanligvis er
slike elektriske koblingsanordninger utformet som rekkeinnbyggingselementer og kan
klipses på holdeskinner.
20
25
30
[0004] En fordel ved bruk av et koblingsrelé ligger i at styreelektronikken ved hjelp av
koblingsreleet på konstruksjonsmessig enkel måte kan skilles fra potensialet til den på
vekselspenningstilkoblingen tilliggende vekselspenning, siden dens bryterkontakter
ved hjelp av magnetspolen til koblingsreleet kan opereres induktiv, slik at koblingskontaktene ikke er galvanisk sammenkoblet med styreelektronikken.
[0005] Den egentlige koblingsprosessen av koblingsanordningen tar noen
millisekunder. Under koblingen av en vekselspenning kan overgangen av koblingstilstanden være forbunden med en betydelig belastning av koblingsanordningen, fordi
koblingskontaktene ved eksistens av en stor spenningsamplitude kan sveises sammen
med hverandre. Ved koblingsanordninger, hvor en halvleder brukes istedenfor et relé,
eksempelvis en MOS-FET, er det derfor kjent, å gjennomføre koblingsprosessen når
den på vekselspenningstilkoblingen tilsluttende vekselspenning gjennomløper en nullgjennomgang. Dette minker belastningen på koblingsanordningen.
35
[0006] Drives koblingsprosessen i området til null-gjennomgangen av den tilliggende
vekselspenningen, så har dette imidlertid under koblingen av en kontaktor ved hjelp av
koblingsanordningen på grunn av koblingsforsinkelsen til følge, at riktignok koblingsprosessen til koblingsanordningen skjer ved et tidspunkt, som i det minste ligger i
NO/EP2107585
2
nærheten av null-gjennomgangen av den tilliggende vekselspenningen, koblingsprosessen av den etterfølgende kontaktoren imidlertid da ofte skjer ved et tidspunkt,
hvor amplituden av vekselspenningen allerede igjen gjennomløper et maksimum.
5
10
15
20
25
30
35
[0007] Oppgaven til foreliggende oppfinnelse er å videreutvikle en elektrisk koblingsanordning ifølge teknikkens fagfelt slik, at koblingsprosessen ved opprettholdelse av en
potensialatskillelse mellom den i koblingsanordningens drift på vekselspenningstilkoblingen tilliggende vekselspenning og styreelektronikken valgfritt kan gjøres avhengig
eller uavhengig av null-gjennomgang av den på vekselspenningstilkoblingen liggende
vekselspenningen.
[0008] Denne oppgaven løses ved en elektrisk koblingsanordning av den innledningsvis nevnte art i følge oppfinnelsen ved at koblingsanordningen oppviser en til nøytrallederen av vekselspenningssystemet tilkoblingsbar nøytralledertilkobling og at styreelektronikken styrer koblingsreléet avhengig av null-gjennomgangen av en fra vekselspenningstilkoblingen til nøytralledertilkoblingen gående målestrøm, såfremt nøytralledertilkoblingen er koblet sammen med nøytrallederen.
[0009] Ved koblingsanordningen ifølge oppfinnelsen brukes i tillegg til en vekselspenningstilkobling og en lasttilkobling også en nøytralledertilkobling, til hvilken
installatøren ved behov kan tilkoble nøytrallederen av vekselspenningssystemet. Tilkobles nøytrallederen til nøytralledertilkoblingen, så kan en målestrøm gå fra vekselspenningstilkoblingen til nøytralledertilkoblingen. På grunn av målestrømmen kan så
styreelektronikken bestemme null-gjennomgangen av den på vekselspenningstilkoblingen liggende vekselspenningen og styre koblingsreléet avhengig av null-gjennomgangen. På denne måten kan levetiden til den elektriske koblingsanordningen forlenges
betydelig, fordi faren for at koblingskontaktene til koblingsreleet sammensveises med
hverandre eller på annen måte påvirkes negativ er meget sterk redusert.
[0010] Som nevnt innledningsvis er det imidlertid ikke alltid en fordel å gjennomføre
koblingsprosessen ved et tidspunkt, hvor den på vekselspenningstilkoblingen liggende
vekselspenning opplever sin null-gjennomgang. Eksempelvis kan koblingen i nullgjennomgangen under opereringen av en kontaktor ved hjelp av den elektriske koblingsanordningen ha som konsekvens, at kontaktoren på grunn av den resulterende
koblingsforsinkelsen utfører koblingsprosessen ved et tidspunkt, hvor amplituden av
vekselspenningen allerede igjen går gjennom sitt maksimum. Det er derfor ifølge oppfinnelsen tilveiebrakt, at nøytrallederen av vekselspenningssystemet kun ved behov
sammenkobles med nøytralledertilkoblingen av koblingsanordningen. Gjøres ingen slik
tilkobling, styrer styreelektronikken koblingsreléet uavhengig av null-gjennomgangen
NO/EP2107585
3
5
10
15
20
25
30
35
av vekselspenningen. Koblingsanordningen er dermed utformet slik, at kun ved tilstedeværelse av en målestrøm fra vekselspenningstilkoblingen til nøytralledertilkoblingen styringen av koblingsreleet skjer avhengig av null-gjennomgangen av den på
vekselspenningstilkoblingen liggende vekselspenning, mens styringen av koblingsreleet ved mangel av en målestrøm gjennomføres uavhengig av null-gjennomgangen av
vekselspenningen.
[0011] Ved en foretrukken utførelsesform av oppfinnelsen omfatter koblingsanordningen et nullgjennomgang-deteksjonsledd så vel som en måleledning, som forbinder
vekselspenningstilkoblingen med nøytralledertilkoblingen, hvor måleledningen er
optisk, induktiv eller kapasitiv koblet sammen med nullgjennomgang-deteksjonsleddet.
På grunn av den optiske, induktive eller kapasitive koblingen kan nullgjennomgangdeteksjonsleddet identifisere null-gjennomgangen av den på vekselspenningstilkoblingen liggende vekselspenningen. Nullgjennomgang-deteksjonsleddet muliggjør dermed for styreelektronikken på en enkel måte å styre koblingsreléet avhengig av vekselspenningens null-gjennomgang, såfremt en målestrøm går gjennom måleledningen.
Mangler en slik målestrøm fordi nøytralledertilkoblingen ikke er koblet sammen med
nøytrallederen til vekselspenningssystemet, så får nullgjennomgang-deteksjonsleddet
ingen inngangssignal og styreelektronikken styrer koblingsreléet uten hensyn til nullgjennomgangen av vekselspenningen.
[0012] Fortrinnsvis omfatter styreelektronikken en mikrostyreenhet med integrert
nullgjennomgang-deteksjonsledd. Dette har fordelen at den kretstekniske innsatsen av
den elektriske koblingsanordningen kan reduseres og på denne måten også dens fremstillingskostnader. Nullgjennomgang-deteksjonsleddet er ved en slik utførelsesform i
styreelektronikken integrert.
[0013] Koblingen av måleledningen med nullgjennomgang-deteksjonsleddet skjer ved
en fordelaktig utførelsesform over en optokobler. Slike optokoblere er i og for seg kjent
for fagmannen. De gjør det mulig å opprettholde en potensialatskillelse mellom måleledningen og nullgjennomgang-deteksjonsleddet og allikevel å overføre et signal fra
måleledningen til inngangen av nullgjennomgang-deteksjonsleddet.
[0014] En særlig fordel er det når koblingsreléet og optokobleren har en isolasjonsspenning på minst 3500 V, fortrinnsvis en isolasjonsspenning på minst 4 kV. Dette
muliggjør en potensialfri koblingsprosess, som ved behov kan skje avhengig av nullgjennomgangen av den på vekselspenningstilkoblingen liggende vekselspenning.
NO/EP2107585
4
[0015] Med fordel har koblingsreléet og optokobleren en krypstrømdistanse på minst
5 mm, særlig en krypstrømdistanse på 6 mm. På denne måten er den til potensialfri
svitsjing nødvendige isolasjonskvaliteten av den elektriske koblingsanordningen pålitelig sørget for.
5
[0016] Inn i måleledningen som forbinder vekselspenningstilkoblingen med nøytralledertilkoblingen er fortrinnsvis koblet et strømbegrensningselement, eksempelvis en
ohmsk motstand.
10
[0017] Det er en fordel dersom en vernediode er koblet inn i måleledningen.
[0018] Som nevnt innledningsvis er det fordelaktig, dersom den elektriske koblingsanordningen omfatter et hus, som kan klipses på holdeskinner.
15
20
25
[0019] Den etterfølgende beskrivelsen av en foretrukken utførelsesform av
oppfinnelsen tjener i sammenheng med patenttegningene til nærmere forklaring.
[0020] Den eneste figuren av tegningen viser skjematisk et blokkdiagram av en elektrisk koblingsanordning i form av en strømimpulsbryter 10. Denne har et hus 12, som
på vanlig måte kan klipses i form av en rekkeinnbyggningsanordning på holdeskinner.
De tilsvarende rastelementene er kjent for fagmannen og derfor ikke vist i
patenttegningene for å oppnå bedre oversikt.
[0021] Strømimpulsbryteren 12 har to styringstilkoblinger 14, 15 som er koblet
sammen med en styreelektronikk i form av en mikrostyreenhet 16. Til styrekontakten
14 er det koblet en styreledning 18, i hvilken en av brukeren opererbar elektromekanisk
tastebryter 20 er koblet. Gjennom styreledningen 18 kan strømimpulsbryteren 10
kobles til en i patenttegningene ikke vist, i og for seg kjent styrespenningskilde.
Styretilkoblingen 15 er koblet til jordpotensialet.
30
35
[0022] Mikrostyreenheten 16 styrer magnetspolen 22 til et koblingsrelé 24, dens
brytekontakter 26, 27 er koblet til en forsyningsledning 29, gjennom hvilken en vekselspenningstilkobling 30 til strømimpulsbryteren 10 er koblet til en lasttilkobling 32. Til
vekselspenningstilkoblingen 30 kan en spenningsførende leder av et vekselspenningssystem kobles, og til lasttilkoblingen 32 kan en elektrisk forbruker, eksempelvis en
elektrisk lykt men også en kontaktor, kobles.
[0023] I tillegg til vekselspenningstilkoblingen 30 og lasttilkoblingen 32 oppviser
strømimpulsbryteren 10 en nøytralledertilkobling 34, som er koblet gjennom en måle-
NO/EP2107585
5
ledning 36 sammen med vekselspenningstilkoblingen 30. Inn i måleledningen 36 er det
koblet i serie til hverandre en vernediode 38 og et strømbegrensningselement i form av
en ohmsk motstand 39.
5
10
15
20
25
30
35
[0024] En optokobler 40 er ved inngangen forbunden med måleledningen 36. Ved
utgangen har optokobleren 40 elektrisk kontakt med et nullgjennomgang-deteksjonsledd 42, som er integrert i mikrostyreenheten 16.
[0025] Gjennom påtrykking av magnetspolen 22 til koblingsreleet 24 kan den elektriske forbindelsen mellom vekselspenningstilkoblingen 30 og lasttilkoblingen 32 valgfritt opprettes og brytes. Her er magnetspolen 32 og mikrostyreenheten 16 atskilt fra
det elektriske potensiale, som ligger på vekselspenningstilkoblingen 30. Potensialatskillelsen oppnås ved å benytte koblingsrelé 24 og gjennom den optiske koblingen
mellom måleledningen 36 og nullgjennomgang-deteksjonsleddet 22 ved hjelp av optokobleren 40. Koblingsreléet 24 oppviser på samme måte som optokobleren 40 en isolasjonsspenning på ca. 4 kV og en krypstrømdistanse på ca. 6 mm.
[0026] Blir tastebryteren 20 kortvarig trykket inn av brukeren, påtrykkes styretilkoblingen 14 en styrespenningsimpuls. Dette medfører at mikrostyreenheten 16 til magnetspolen 22 tilveiebringer en styrestrøm, slik at koblingskontaktene 26, 27 deretter kan
åpnes eller lukkes. Koblingsprosessen kan her valgfritt skje avhengig eller uavhengig
av null-gjennomgangen av den på vekselspenningstilkoblingen 30 liggende vekselspenningen. Skal koblingsprosessen av koblingsreleet 24 gjøres avhengig av null-gjennomgangen, så er det nødvendig, at nøytralledertilkoblingen 34 sammenkobles med nøytrallederen til vekselspenningssystemet. Da går en målestrøm fra vekselspenningstilkoblingen 30 gjennom måleledningen 36, dens null-gjennomgang på grunn av den
optiske koblingen kan detekteres av optokobleren 40 til nullgjennomgang-deteksjonsleddet 42. Dette medfører da at mikrostyreenheten 16 etter betjening av tastebryteren
20 til magnetspolen 22 tilveiebringer styrespenningen til endring av koblingsreleets 24
koblingstilstand avhengig av null-gjennomgangen. Den vanligvis omtrent 2 til 5 ms
varende koblingsprosessen kan da skje i området til null-gjennomgangen av vekselspenningen. På denne måten kan den mekaniske belastningen av bryterkontaktene 26,
27 holdes svært lav og følgelig kan levetiden til strømimpulsbryteren 10 forlenges.
[0027] Skal koblingsprosessen gjennomføres uavhengig av vekselspenningens nullgjennomgang, så er det kun nødvendig, at nøytrallederen av vekselspenningssystemet
frakobles nøytralledertilkoblingen 34. Nøytralledertilkoblingen 34 forblir dermed åpen,
og uten målestrøm ser nullgjennomgang-deteksjonsleddet 42 ingen null-gjennomgang
NO/EP2107585
6
og etter betjeningen av tastebryteren 20 påtrykkes magnetspolen 22 av mikrocontroller
16 uavhengig av null-gjennomgangen av vekselspenningen en styrespenning.
5
10
[0028] Strømimpulsbryteren 10 ifølge oppfinnelsen utmerker seg dermed gjennom en
konstruksjonsmessig enkel koblingsanordning og følgelig gjennom forholdsvis lave
fremstillingskostnader, hvor installatøren kan velge om koblingsprosesser skal gjøres
avhengig eller uavhengig av null-gjennomgangen av den på vekselspenningstilkoblingen 30 liggende vekselspenning. Ønskes en nullgjennomgang-avhengig koblingsprosess, kobler installatøren nøytralledertilkoblingen til nøytrallederen av vekselspenningssystemet. Er en slik avhengighet av koblingsoperasjonen uønsket, forblir nøytralledertilkoblingen åpen.
NO/EP2107585
7
Patentkrav
5
10
15
20
25
30
1.
Elektrisk koblingsanordning med en med et styresignal påtrykkbar styreelektronikk, som er koblet sammen med et koblingsrelé, dens bryterkontakter er koblet
mellom minst én vekselspenningstilkobling, til hvilken en spenningsførende leder av et
vekselspenningssystem kan tilkobles, og minst en lasttilkobling, til hvilken en elektrisk
forbruker kan tilkobles,
karakterisert ved at koblingsanordningen (10) har en til nøytrallederen av et vekselspenningssystem tilkoblingsbar nøytralledertilkobling (34) og at styreelektronikken
(16) styrer koblingsreléet (24) avhengig av null-gjennomgangen av en fra vekselspenningstilkoblingen (30) til nøytralledertilkoblingen (34) gående målestrøm, såfremt
nøytralledertilkoblingen (34) er koblet sammen med nøytrallederen.
2
Elektrisk koblingsanordning ifølge krav 1,
karakterisert ved at koblingsanordningen (10) har et nullgjennomgang-deteksjonsledd
(42) så vel som en måleledning (36), som forbinder vekselspenningstilkoblingen (30)
med nøytralledertilkoblingen (34), hvor måleledningen (36) er optisk, induktiv eller
kapasitiv koblet sammen med nullgjennomgang-deteksjonsleddet (42).
3
Elektrisk koblingsanordning ifølge krav 1 eller 2,
karakterisert ved at styreelektronikken omfatter en mikrostyreenhet (16) med
integrert nullgjennomgang-deteksjonsledd (42).
4
Elektrisk koblingsanordning ifølge krav 1, 2 eller 3,
karakterisert ved at måleledningen (36) er koblet sammen med nullgjennomgangdeteksjonsleddet (42) over en optokobler (40).
5
Elektrisk koblingsanordning ifølge krav 4,
karakterisert ved at koblingsreléet (24) og optokobleren (40) oppviser en isolasjonsspenning på minst 3500 V.
6
Elektrisk koblingsanordning ifølge krav 4 eller 5,
karakterisert ved at koblingsreléet (24) og optokobleren (40) oppviser en krypstrømdistanse på minst 5 mm.
35
7
Elektrisk koblingsanordning ifølge ett av kravene 2 til 6,
karakterisert ved at minst ett strømbegrensningselement (39) er koblet inn i måleledningen (36).
NO/EP2107585
8
8
Elektrisk koblingsanordning ifølge ett av kravene 2 til 7,
karakterisert ved at en vernediode (38) er koblet inn i måleledningen (36).
NO/EP2107585
9