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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf Schutzrelais zur Bereitstellung einer
Schutzsteuerung für
elektrische Verteilungssysteme. Insbesondere bezieht sich die Erfindung
auf Anschlußverbindungen,
die die Relais-Schaltung mit dem elektrischen Verteilungssystem
verbinden, d. h. einen Anschlußblock,
ein Relais mit einem Anschlußblock
und ein Verfahren zum Zusammenbauen eines Anschlußblockes
für ein
Relais.
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Hintergrund
der Erfindung
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Schutzrelais
für elektrische
Verteilungssysteme sorgen für
zahlreiche Funktionen in Bezug auf Schutzsteuerung, einschließlich Überstrom-
und Unterspannungsschutz, und sie sind wesentliche Elemente von
jedem elektrischen Verteilungssystem. Schutzrelais enthalten eine
interne Verarbeitungsschaltung, die den Teil des elektrischen Verteilungssystems überwacht,
dem sie zugeordnet ist (z. B. eine Speiseleitung), und sie sorgen
für Schutz-
und Steuerfunktionen nach Erfordernis. Übliche Schutzrelais enthalten
digitale Schaltungen, in denen logische Funktionen den Betrieb des
Relais bestimmen, beispielsweise, daß das Relais arbeitet, um für eine Schutzsteuerung
unter gewissen spezifizierten, möglicherweise
gefährlichen
Bedingungen zu sorgen.
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Schutzrelais
müssen
operativ mit dem elektrischen Verteilungssystem verbunden sein,
das überwacht
werden soll. Derartige Verbindungen zwischen der internen Schaltungsanordnung
des Schutzrelais und dem elektrischen Verteilungssystem werden üblicherweise
durch Anschlußblöcke ausgebildet.
Die Anschlußblöcke ermöglichen,
wenn das Schutzrelais einem Stromtransformator zugeordnet ist, daß das Relais
die Anschlüsse
des Transformators kurzschließt.
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Übliche Anschlußblöcke sorgen
für versetzte Verbindungsanschlüsse, um
die Zugänglichkeit durch
den Benutzer zu verbessern, siehe Dokument US-A 36 43 210. Allerdings
sorgen die versetzten Anschlüsse
aufgrund der Anzahl möglicher
Verbindungsschemata zwischen einem Schutzrelais und einem elektrischen
Verteilungssystem möglicherweise nicht
für eine
angemessene Nutzer-Zugänglichkeit.
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Ferner
sind die Verbindungsanschlüsse
von üblichen
Anschlußblöcken, selbst
wenn sie versetzt sind, üblicherweise
in ihrer Konfiguration fixiert. Anschlußblöcke, die für flexible Befestigungsanordnungen
sorgen, würden
wünschenswert
zu sein, obwohl übliche
Anschlußblöcke nicht
in angemessener Weise für
eine derartige Möglichkeit
sorgen.
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Ferner
gestatten viele Anschlußblöcke keine Kurzschlußmöglichkeiten,
die für
viele Positionen und an jedem Ort in dem Block konfigurierbar sind.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
Erfindung überwindet
die oben genannten Nachteile und erreicht andere Vorteile, indem
ein Schutzrelais-Anschlußblock,
wie er in den Ansprüchen
1, 11 definiert ist, und ein Verfahren zum Zusammenbauen eines Anschlußblockes
bereitgestellt werden, es in Anspruch 21 definiert ist.
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Ein
Anschlußblock
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung enthält
mehrere trennbare, modulare Lagen. Jede Lage hat ein erstes Ende, das
mit Anschlußverbindungen
zur elektrischen Verbindung mit einem elektrischen Verteilungssystem versehen
ist. Ein zweites Ende, gegenüber
dem ersten Ende, ist mit einem Satz von Kontaktstücken versehen
für eine
elektrische Verbindung mit Signalanschlüssen von einem Modul in einem
Schutzrelais. Jede Lage hat eine unterschiedliche Länge zwischen den
ersten und zweiten Enden. Jede Lage kann mit wenigstens einem schwalbenschwanzförmigen Ausrichtungselement
versehen sein, das gestattet, daß die Lage gleitend in Eingriff
kommt mit einem schwalbenschwanzförmigen Ausrichtungselement
von einer benachbarten Lage, um benachbarte Lagen in Eingriff zu
bringen.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung enthält ein Beispiel von einem Schutzrelais
eine Relais-Bearbeitungsschaltung zum Ausführen von Schutz- und Steuerfunktionen
in einem elektrischen Verteilungssystem und wenigstens einen Anschlußblock.
Jeder Anschlußblock
hat mehrere trennbare Lagen. Jede Lage hat ein erstes Ende, das
mit Anschlußverbindungen
zur elektrischen Verbindung mit dem elektrischen Verteilungssystem
versehen ist, und ein zweites Ende gegenüber dem ersten Ende ist mit
einem Satz von Kontaktstücken
versehen für
eine elektrische Verbindung mit der Relais-Bearbeitungsschaltung.
Jede der mehreren Lagen hat eine unterschiedliche Länge zwischen
den ersten und zweiten Enden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung kann ein Ausführungsbeispiel von einem Anschlußblock optional
kurzschließende
Finger aufweisen, die elektrisch mit jedem Kontaktstück verbunden sind,
wobei jeder kurzschließende
Finger so konfiguriert ist, daß er
mit einem kurzschließenden
Finger, der einem benachbarten Kontaktstück zugeordnet ist, in Kontakt
ist, wenn kein Modul mit dem Anschlußblock verbunden ist. Jede
Anschlußverbindung
kann durch eine Schraube implementiert sein, die ein Kontaktstück an dem
Anschlußblock
an dem ersten Ende von seiner zugeordneten Lage befestigt. Jedes
Kontaktstück
erstreckt sich vorzugsweise um eine im wesentlichen gleichförmigen Länge über das zweite
Ende von seiner zugeordneten Lage hinaus.
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Ein
Anschlußblock
gemäß der Erfindung sorgt
vorteilhafterweise für
eine verbesserte Benutzer-Zugänglichkeit
als wenigstens ein Ergebnis der variablen Anzahl von modularen Lagen.
Ferner kann der Anschlußblock
in vielen Orientierungen angebracht werden (z. B. links oder rechts)
und kann, unter Verwendung geeigneter kurzschließender Finger, konfiguriert
sein, um für
einen Kurzschluß zwischen jeweils
zwei benachbarten Anschlußverbindungen
zu sorgen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
Erfindung kann besser verstanden werden beim Lesen der folgenden
detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen,
und in denen:
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1 eine
Ansicht von einer Relais-Verbindungsgrenzfläche ist, die die Anschlußverbindungen zum
Verbinden des Relais mit einem elektrischen Verteilungssystem zeigt;
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2 eine
Profilansicht von einem Anschlußblock
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist;
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3A-3C Drauf-,
Seiten- bzw. Vorderansichten von einem Kontaktstück sind, das zur Verwendung
in dem Anschlußblock
gemäß 2 geeignet
ist;
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4A-4B Seiten-
bzw. Vorderansichten von einem kurzschließenden Finger sind, der zur Verwendung
in dem Anschlußblock
gemäß 2 geeignet
ist;
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5A-5C Drauf-,
Vorder- und Seitenschnittansichten von einem Lagenelement sind,
das zur Verwendung in dem Anschlußblock gemäß 2 geeignet
ist.
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Detaillierte
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen
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1 zeigt
eine Relais-Verbindungsgrenzfläche 12,
die Anschlußblöcke 14 aufweist,
die mit Anschlußverbindungen 16 zum
Verbinden des Relais mit einem elektrischen Verteilungssystem (nicht
gezeigt) versehen sind. Die Grenzfläche 12 würde üblicherweise
auf einer Oberfläche
von einem Relaisgehäuse
vorgesehen sein. Wie in 1 gezeigt ist und wie später mit
mehr Einzelheiten gezeigt werden wird, können die Anschlußblöcke 14 drei
Lagen oder Ebenen 14A-14C haben, wobei jede Lage
mit Anschlußverbindungen
versehen ist. Jede Lage hat eine unterschiedliche Länge, so
daß jede
Reihe von Anschlußverbindungen
in einem unterschiedlichen Abstand von der Oberfläche des
Relaisgehäuses
angeordnet ist. Indem Anschlußverbindungen
in verschiedenen Abständen
von der Oberfläche
des Relaisgehäuses
vorgesehen werden, vergrößert die
Erfindung die Benutzer-Zugänglichkeit
zu den Anschlußverbindungen.
Wie ferner in 1 gezeigt ist, können die
Anschlußblöcke gemäß der Erfindung
so angebracht werden, daß sie
in viele Richtungen (z. B. entweder nach links oder rechts) gerichtet
sind. Dieser Aspekt des Anschlußblockes
gemäß der Erfindung
sorgt für
zusätzliche
Befestigungsflexibilität
gegenüber üblichen
Anschlußblöcken.
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2 ist
eine geschnittene Profilansicht von einem Ausführungsbeispiel eines Anschlußblockes gemäß der Erfindung.
Der Anschlußblock 14 in
diesem Beispiel ist aus drei modularen, trennbaren Lagen 14a, 14b, 14c gebildet.
Es wird deutlich, daß aufgrund
des Modulaufbaues der Lagen die Anzahl der Lagen auf einfache Weise
geändert
werden kann. Die Konstruktion der Lagen und ihr Zusammenbauen zu
dem Anschlußblock
gemäß 2 wird
nachfolgend näher
beschrieben. Jede Lage enthält
einen ausgeformten Kunststoffabschnitt 18, ein Kontaktstück 20 und
eine Anschlußverbindungsschraube 22. Jede
Anschlußverbindungsschraube 22 ist
in ein Befestigungsloch geschraubt, wie es in 2 gezeigt ist,
und ist mechanisch und elektrisch mit dem Kontaktstück 20 an
einem ersten Ende in Kontakt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel
bildet die Anschlußverbindungsschraube 22 eine
Anschlußverbindung, die
8 ringförmige
Anschlüsse
aufnehmen kann. Das Kontaktstück 20 erstreckt
sich an einem zweiten Ende über
die Oberfläche
von dem Anschlußblock 14 hinaus
für eine
Verbindung mit der internen Schaltungsanordnungen 26 des
Schutzrelais.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung kann jeder Anschlußblock optional mit Kurzschlußfingern 24 versehen
sein. Die Kurzschlußfinger 24 sind
mechanisch und elektrisch an einem zugeordneten Kontaktstück 20 befestigt,
und die Kurzschlußfinger
von unterschiedlichen Kontaktstücken
sind geformt, befestigt und konfiguriert, um mit einem anderen in
Kontakt zu kommen, wenn der Anschlußblock nicht mit der Relais-Überwachungs-
und Bearbeitungsschaltung verbunden ist. Die Kurzschlußfinger
sind besonders vorteilhaft zur Verwendung mit einer modularen Schaltungsanordnung,
in der jedes Relais eine gewisse variable Anzahl von Moduln aufweist,
die selektiv angebracht oder entfernt werden können, um die Funktionen des
Relais zu ändern.
Wenn im Betrieb ein Anschlußblock
nicht einem Modul zugeordnet ist, sind die Kurzschlußfinger
von benachbarten Kontaktstücken
miteinander in Kontakt, um die benachbarten Kontaktstücke automatisch
kurzzuschließen.
Wenn, alternativ, der Anschlußblock
mit einer Relais-Schaltung verbunden ist (z. B. durch Einsetzen
oder Befestigen eines Moduls auf den Kontaktstücken 20), werden die
Kurzschlußfinger
durch ein nicht-leitendes Element getrennt, das auf dem Modul vorgesehen
ist, damit jedes Kontaktstück 20 separat elektrisch
mit der Relais-Bearbeitungsschaltung verbunden wird. Diese Funktion
der Kurzschlußfinger verhindert
den anderenfalls gefährlichen
Zustand von „spannungsführenden" Kontaktstücken, wo
ein oder mehrere der Anschlußschrauben 20 elektrisch mit
dem elektrischen Verteilungssystem verbunden sind und wo die Kontaktstücke nicht
mit irgendeiner Relaisschaltung verbunden sind.
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Eine
zweite Funktion der Kurzschlußfinger besteht
darin, daß ein
Kurzschluß zwischen
jeweils zwei benachbarten Anschlußverbindungen auf dem Block
auftreten kann. Um einen Kurzschluß zwischen zwei gewünschten
Anschlußverbindungen
zu implementieren, sind Kurzschlußfinger zwischen entsprechenden
benachbarten Signalkontakten vorgesehen.
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3A-3C zeigen
eine Draufsicht, Seitenansicht bzw. Vorderansicht von einem Kontaktstück zur Verwendung
in dem Anschlußblock
gemäß den 1-2.
Das Kontaktstück
enthält
einen Sitzabschnitt 30 an einem ersten Ende, der mit einem entsprechenden
Sitzabschnitt von einem Lagenelement zusammenarbeitet, das später gezeigt
und beschrieben wird. Wie in 3C gezeigt
ist, enthält
der Sitzabschnitt 30 eine Öffnung 32, durch die
ein Verbindungsstück,
wie beispielsweise eine Anschluß-Verbindungsschraube,
eingesetzt werden kann, um das Kontaktstück mechanisch mit dem Lagenelement
zu verbinden. Das Kontaktstück
enthält auch
einen Kontaktabschnitt 20 an dem dem Sitzabschnitt gegenüber liegenden
Ende, der mit der Relais-Bearbeitungsschaltung verbunden werden
kann. Es wird deutlich, daß in
dem in den 3A-3C gezeigten
Beispiel der Kontaktabschnitt 20 konfiguriert ist, um einen
Relais-Bearbeitungsmodul zu verbinden, daß aber der Kontaktabschnitt
modifiziert sein kann, wie es notwendig ist, um mit praktisch jedem
Typ von Relais-Bearbeitungsschaltung
verbunden zu werden.
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Das
Kontaktstück
gemäß den 3A-3C ist
mit einer zweiten Öffnung 34 gezeigt.
Eine derartige Öffnung
kann verwendet werden, um einen Kurzschlußfinger 24 an dem
Kontaktstück
zu befestigen, wie es später
genauer beschrieben wird.
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Das
Kontaktstück
gemäß den 3A-3C enthält zwei
Abschnitte, einen ersten mit einer Länge l1 und
einen zweiten mit der Länge
l2. Wie nachfolgend beschrieben wird, ist
die Länge
l1 auf der Basis der Länge der Lage gewählt, der
das Kontaktstück
zugeordnet wird, und die Länge
l2 ist im wesentlichen konstant, so daß sich die
Kontaktstücke 20 von
einem zusammengebauten Anschlußblock
im wesentlichen gleichförmig
und eine vorbestimmte Strecke von dem Anschluß-Blockkörper erstrecken. Beispielsweise
kann ein dreilagiger Anschlußblock
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung drei unterschiedliche Typen von Kontaktstücken mit
drei unterschiedlichen l1 Längen aufweisen,
die von der Lage abhängen,
in der das Kontaktstück
anzubringen ist, aber jedes hat die gleichen l2 Längen. Das
Kontaktstück
gemäß den 3A-3C ist
vorzugsweise als ein Stanzstück geformt
und kann vorzugsweise einem Strom von etwa 500 Ampere für etwa 1
Sekunde widerstehen. Das Kontaktstück 20 kann aus Messing
oder einem anderen geeigneten leitfähigen Material hergestellt sein.
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4A-4B zeigen
eine Seiten- bzw. Rückansicht
von einem Kurzschlußfinger 24 gemäß der Erfindung.
Der Kurzschlußfinger 24 weist
eine Öffnung 40 (4B)
auf, die mit der Öffnung
von dem Sitzabschnitt 30 von einem zugeordneten Kontaktstück ausgerichtet
werden kann. Der Kurzschlußfinger
kann an dem Kontaktstück
durch einen Niet oder ein anderes geeignetes Mittel befestigt sein.
Der Kurzschlußfinger 24 ist
vorzugsweise aus einem leitfähigen
Material hergestellt, wie beispielsweise eine BeCu-Legierung und
hat beispielsweise eine Dicke von etwa 0,016 Zoll. Es wird deutlich,
daß die
Kurzschlußfinger
auf allen Kontaktstücken,
nur einem Teil der Kontaktstücke
oder keinem der Kontaktstücke auf
dem Anschlußblock
vorgesehen sein können, was
von der jeweiligen Anwendung abhängt.
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5A-5C zeigen
eine Drauf-, Vorder- bzw. Schnittansicht von einem Lagenelement 14,
das mit mehreren Kontaktstücken
zusammengebaut werden soll, wie sie in den 3A-3C gezeigt
sind, um einen Lagenabschnitt von einem vollständigen Anschlußblock zu
formen, wie er in 2 gezeigt ist. Wie in 5A gezeigt
ist, enthält
das Lagenelement Sitzabschnitte 50, die den Sitzabschnitten 30 von
den Kontaktstücken
entsprechen, um viele Kontaktstücke in
einen Sitz zu bringen. Das Lagenelement enthält auch Befestigungsabschnitte 52,
die mit Befestigungslöchern 54 versehen
sind, die gestatten, daß der
Befestigungsblock in einer sicheren Art und Weise auf dem Schutzrelais
angebracht werden kann. Das Lagenelement enthält ferner Ausrichtungselemente 56 und
schwalbenschwanzförmige
Ausrichtungselemente 58. Die schwalbenschwanzförmigen Ausrichtungselemente 58 sind
so geformt, daß sie verschiebbar
mit entsprechenden schwalbenschwanzförmigen Elementen von benachbarten
Lagenelementen in Eingriff kommen, und die Ausrichtungselemente 56 erleichtern
eine Ausrichtung mit entsprechenden Ausrichtungselementen von benachbarten
Lagenelementen. Die Ausrichtungselemente, wie sie in 5B gezeigt
sind, können
sich im wesentlichen entlang der gesamten Vorderfläche erstrecken
und können
Ausrichtungskerben N aufweisen, die mit entsprechenden Ausrichtungskerben von
Ausrichtungselementen von benachbarten Lagenelementen zusammenarbeiten,
um eine richtige Montage von einem viellagigen Anschlußblock zu
erleichtern. In 5C, die eine geschnittene Seitenansicht
entlang der Linie A-A in 5B ist,
sind ein Sitzabschnitt 50 an dem einen Ende von dem Lagenelement
und eine Kontaktkammer 60 an dem anderen Ende von dem Lagenelement
gezeigt. Eine langgestreckte Kammer 62 ist zwischen dem
Sitzabschnitt 50 und der Kontaktkammer 60 vorgesehen,
um das in den 3A-3C gezeigte
Kontaktelement aufzunehmen. Es wird deutlich, daß das Lagenelement, das in
den 5A-5C gezeigt ist, ein Endlagenelement
ist, das die Elemente 56 und 58 auf nur einer Seite
aufweist. In einem viellagigen Anschlußblock würden mittlere Lagenelemente
mit Ausrichtungselementen und schwalbenschwanzförmigen Ausrichtungselementen
auf jeder Seite des Lagenelementes vorgesehen sein.
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Ein
viellagiger Anschlußblock
gemäß der Erfindung
kann wie folgt zusammengebaut werden. Lagenelemente mit unterschiedlichen
Längen
werden beispielsweise aus ausgeformtem Kunststoff gefertigt. Wie
oben in Bezug auf die 5A-5C gezeigt
und beschrieben ist, kann jedes Lagenelement mehrere Sitzabschnitte
aufweisen, wobei jeder eine erste Öffnung zur Aufnahme einer Anschlußverbindungsschraube
hat. Eine Anzahl von elektrisch leitfähigen Kontaktstücken, wie
sie in den 3A-3C gezeigt
sind, werden in die Lagenelemente eingeführt und mit Presspassung in
das Lagenelement eingesetzt, um die in den Figuren gezeigte gebogene Konfiguration
zu erreichen. Jedes Kontaktstücken enthält einen
Sitzabschnitt, der in einem entsprechenden Sitzabschnitt von einem
Lagenelement angebracht ist, und jedes Kontaktstück hat eine Mittelabschnittlänge, die
der Länge
des Lagenelements entspricht. Die Kontaktelemente werden dann an dem
Lagenelement entsprechender Länge
befestigt, indem Anschluß-Verbindungsschrauben
durch die Öffnungen
der Kontaktsitzabschnitte und der Lagenelement-Sitzabschnitte eingesetzt
werden. Die Kontaktelemente können
optional mit Kurzschlußfingern gemäß der jeweiligen
Anwendung des Relais versehen sein. Wenn eine Lage des Anschlußblockes
geformt ist, werden Lagen (z. B. drei) unterschiedlicher Längen zusammengebaut,
indem die Ausrichtungselemente von eine unterschiedliche Länge aufweisenden
Anschlußblocklagen
in geeigneter Richtung ausgerichtet und die schwalbenschwanzförmigen Ausrichtungselemente
gleitend in Eingriff gebracht werden, um den Anschlußblock gemäß 2 zu
bilden. Der zusammengebaute Anschlußblock kann dann, in einer
von vielen Orientierungen (z. b. links oder rechts, vertikal oder
horizontal, usw.) auf einem Schutzrelais angebracht und auf dem
Schutzrelais befestigt werden, indem Schrauben in die Befestigungslöcher 54 eingesetzt
werden. Der zusammengebaute und befestigte Anschlußblock kann
dann mit einem elektrischen Verteilungssystem über die Anschluß-Verbindungsschrauben
verbunden und kann mit einer Relais-Bearbeitungsschaltung über die
Relais-Kontaktabschnitte
verbunden werden.
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Da
die Lagen trennbar und modular sind, kann der Anschlußblock gemäß der Erfindung
eine variable Anzahl von Lagen aufweisen, um die Zugänglichkeit
zu den Anschluß-Verbindungsschrauben
zu verbessern. Somit können
unter Verwendung von Lagen mit jeweils 8 Anschlußverbindungen Anschlußblöcke auf
einfache Weise zusammen gebaut werden, die 8, 16, 24, usw. Anschlußverbindungen bilden.
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Zwar
enthält
die vorstehende Beschreibung viele Einzelheiten und Besonderheiten,
es sei aber darauf hingewiesen, daß diese nur zu Darstellungszwecken
angegeben sind und nicht als Einschränkungen der Erfindung auszulegen
sind.