远程驱动器的制作方法

本发明涉及一种用于低压保护开关设备(例如线路或故障电流保护开关设备)的远程驱动器，其具有用于操作保护开关设备的可控的驱动装置和用于提供对于驱动装置所需的能量的能量存储装置。

背景技术：

远程驱动器可以实现从远处来操作低压保护开关设备。这种低压保护开关设备也被称为din轨道安装设备在此，远程驱动器与保护开关设备机械耦合，并且可以用于从远处接通和断开保护开关设备。这种远程驱动器原则上从现有技术中已知，例如，从德国专利文献de10216055b4中已知。

针对远程通断功能，远程驱动器通常需要辅助电能，辅助电能的大小主要取决于要进行通断的保护开关设备的类型和尺寸，因为这些参数显著影响对于操作保护开关设备所需的力。在此，要进行通断的保护开关设备是否是单极或者多极保护开关设备，以及在操作相应保护开关设备时必须相应地克服哪些摩擦力或转矩的问题，都起着关键作用。

为了尽可能紧凑地设计远程驱动器，使用小型紧凑的电源，这种电源通常太弱而不能直接提供对于操作保护开关设备所需的功率。此外，即使在供电出现故障时远程驱动器仍然必须能够可靠地执行其功能。因此，为了提供对于远程驱动器的功能所需的能量，使用例如构造为蓄电池或电容器的电能量存储器。然而，蓄电池和电容器都会经历老化，特别是当其在高温下运行或处于高温中时，其容量会随着寿命的延长而降低。如果能量存储器已达到其预计寿命的终点，则需要新的能量存储器以继续确保远程驱动器的功能的持久的可用性。特别地，在对于安全重要的系统或系统部件中绝对不能发生由于能量储存器的老化而减少所存储的能量到其不再足以执行远程驱动器的预定义的动作，由此不再能够确保远程驱动器的功能。由于仅更换能量存储器需要拆卸远程驱动器，并且因此通常成本过高，所以在低于能量存储器的最小容量时通常由技术人员在现场更换整个远程驱动器。

此外，关于能量存储器的设计/尺寸或其容量还应注意，远程驱动器被设计为独立的模块，其可以用于与多个不同的保护开关设备进行组合。这导致，根据远程驱动器的应用情况，应当可以可靠地执行具有不同负载或转矩的不同开关过程直到达到使用寿命的终点。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，提供一种替换的远程驱动器，其特征在于，在应用条件可变的同时还有高的可靠性，以及(从整个寿命期间来看)较低的总成本。

该技术问题通过根据本发明的远程驱动器来解决。根据本发明的远程驱动器的有利的设计方案也是本发明的内容。

根据本发明的用于低压保护开关设备的远程驱动器具有用于操作保护开关设备的可控的驱动装置和用于提供对于驱动装置所需的能量的能量存储装置。此外，远程驱动器还具有用于测量能量存储装置的当前的容量值的测量装置和用于处理所测量的容量值的处理装置，其中将所测量的容量值与预先给定的可手动设置的额定值进行比较。

远程驱动器用于从远处操作低压保护开关设备，例如线路保护开关或故障电流保护开关。为此，远程驱动器可以通过驱动装置与低压保护开关设备机械耦合。为了提供对于通断保护开关设备所需的能量，远程驱动器具有能量存储装置，其当前的容量可以借助测量装置进行确定。处理装置与测量装置电连接并且具有逻辑部件，以便在运行期间将所测量的容量值与预定义的额定值进行比较。在此，额定值可以例如由电气安装人员手动设置。以这种方式，可以借助处理装置通过将所测量的容量实际值与设置的额定值进行比较来导出关于能量存储装置在运行期间的老化特性的结论。以这种方式可以更简化地规划和执行预防性的维护工作。

预定义的额定值取决于相应的应用条件，即取决于远程驱动器的安装环境：根据远程驱动器在初始安装时在现场与哪种类型的保护开关设备耦合，由安装人员或技术人员来选择和设置合适的个性化的额定值。因此，额定值是可编辑的，并且主要取决于对于通断保护开关设备所需的力或与此相关的所需的转矩。

在有利的扩展中，远程驱动器具有编码开关，借助该编码开关进行额定值的手动设置。

编码开关可以是电位计，例如滑动开关或旋转开关。还可以使用所谓的dip开关或跳线作为编码开关。在此，要进行设置的电气安装人员应当能够以简单的方式获得相应编码开关的设置可能性。这例如可以通过远程驱动器的壳体表面上的布置实现。因此，借助编码开关，在远程驱动器上直接给出了用于手动地设置额定值的简单可能性。

在另外的有利扩展中，远程驱动器具有通信装置，用于当所测量的容量值以预定义的方式偏离预先给定的额定值时输出通信信号。

在此，通信装置与处理装置电耦合。如果所测量的容量值以预定义方式偏离所设置的额定值，则借助通信装置输出相应的通信信号。借助该信息，可以在运行期间监视并在需要时转发能量存储装置的当前状态，并且由此监视并转发远程驱动器的当前状态。可以相应更简化地安排预防性的维护工作，而不必为此检查能量存储装置本身。由此显着降低了维护开销和与此相关的成本。

在远程驱动器的另外的有利扩展中，通信信号被发送到远程驱动器的显示元件。

显示元件例如可以是显示器或灯/led，其清晰可见地布置在远程驱动器的正面，因此易于读取或识别。使用直接布置在远程驱动器上的显示元件展现了关于输出通信信号的简单且低成本的可能性，如果技术人员或安装人员本来就直接在现场，这是特别有利的。

在远程驱动器的另外的有利扩展中，通信信号被发送到上级系统。

上级系统例如是控制中心或控制室。以这种方式，可以中央地监视能量存储装置的当前状态。相应地，可以中央地安排和协调预防性的维护工作，而技术人员或安装人员无需为此在现场检查相应的远程驱动器。

在另外有利的扩展中，远程驱动器具有用于与上级系统进行通信的接口。

在此，该接口可以被设计用于有线地或者无线地(wireless)与上级系统进行通信。以这种方式明显简化了远程驱动器的安装、特别是与上级系统的耦合。此外，借助接口还可以不直接在设备上进行相应的额定值的输入，而是借助对此合适的编辑设备进行，该编辑设备可以通过接口与通信装置耦合。替换地，还可以通过控制中心或控制室的合适的操作界面来输入额定值。

在远程驱动器的另外的有利扩展中，额定值由最小容量界限值形成，在低于该最小容量界限值时产生通信信号。

在此，最小容量界限值是容量下限，其在最小值处对应“最坏情况”：对于设置用于耦合到不同的开关设备并且因此必须实施具有不同负载或者转矩的开关过程的远程驱动器，选择标志着寿命结束的容量下限，使得即使在最坏的情况下(worstcase)功能也能够得到保证。在过去这通常导致，在所安装的开关设备仅具有小负载，即，仅具有对于开关过程所需的、仅很小的转矩的情况下，就已经示出了寿命结束，尽管所提供的能量的量尚完全足以实施开关过程。在使用根据本发明的远程驱动器时，不再需要过早更换远程驱动器，因为在此安装人员可以将最小的容量界限值匹配于各个现有的安装环境。因此，对于与远程驱动器耦合的小的机械负载，可以显著延长能量存储装置的实际寿命，并且因此显著延长了远程驱动器的实际寿命，而在此不会损害高的开关可靠性。此外，还可以更好地规划维护，从而避免多余的测试和控制工作。由此显著减少了预防性维护的成本。

在远程驱动器的有利扩展中，能量存储装置由蓄电池或电容器构成。

蓄电池和电容器表示用于存储对于驱动装置所需的能量的可能解决方案。在这两种情况下，可以借助小的充电电流对相应的存储装置进行充电，使得存在对于远程驱动器的开关过程所需的能量的量。为此，仅需要相对小的电源，从而可以尽可能紧凑地设计远程驱动器。此外，通过使用蓄电池或电容器，即使在电网电压中断的情况下也可以保持并且因此保证远程驱动器的功能能力。由此显著改善了远程驱动器的可靠性以及耦合到远程驱动器的开关设备的安全性。

在另外的有利扩展中，远程驱动器集成在低压保护开关设备的现有的绝缘材料壳体中。

在另外的有利扩展中，远程驱动器被设计为独立的模块，其可以侧面地与低压保护开关设备连接。

远程驱动器可以与耦合到该远程驱动器的保护开关设备一起容纳并保持在共同的绝缘材料壳体中。然而还可以模块化地设计远程驱动器，即，将其设计为具有自身壳体的独立的模块，该独立的模块可以与保护开关设备的绝缘材料壳体机械耦合。

附图说明

下面参照附图更详细地解释远程驱动器的实施例。附图中：

图1以立体图示出了远程驱动器的示意图；

图2示出了远程驱动器的原理结构的示意图；

图3示出了与保护开关设备耦合的远程驱动器示意图；

图4示出了根据图3的耦合到保护开关设备的远程驱动器的等效电路图。

在附图的各个图中，相同的部分始终具有相同的附图标记。该描述适用于在其中同样可以识别出对应部分的所有附图。

具体实施方式

图1以立体图示出了远程驱动器1的示意图。远程驱动器1具有绝缘材料壳体2，该绝缘材料壳体具有正面4、与正面4相对的固定面5、以及与正面4和固定面5相连接的窄面6和宽面7。在正面4处布置有操作元件3，该操作元件可以借助啮合连接器8与保护开关设备100的操作元件(见图3)耦合，以便(在耦合状态下)能够借助远程驱动器1来操作保护开关设备100。通过固定面5，可以将远程驱动器1固定在支承轨道或din导轨上(未示出)，如其在用于设备固定的电气安装分配器中主要使用的那样。此外，为了与保护开关设备100连接，远程驱动器1还具有两个连接板9，其布置在宽面7区域中的正面4处，并且可以插入到在保护开关设备100的壳体102处设计的插口109中，以便将远程驱动器1与保护开关设备100机械连接。

在图2中以侧视图示意性示出了远程驱动器1的原理结构。远程驱动器1具有用于对操作元件3进行远程操作的驱动装置20。为此，操作元件3突出地布置在啮合辊11上，使得在对操作元件3进行操作时啮合辊11围绕其旋转轴线12旋转。啮合辊11在其圆周上具有齿部13，齿部13与驱动装置20的齿轮21啮合。此外，驱动装置20还具有电机以及传动机构，以便使电机的转速匹配于所需的转矩，由此匹配于耦合到操作元件3的机械负载。为了清楚起见，在图2中未示出电机和传动机构。此外，还可以无传动机构地设计驱动装置20，即，电机不通过一个或多个齿轮级进行传动而是直接作用于齿部13。

此外，为了施加对于驱动装置20所需的能量以对操作元件3进行操作，远程驱动器1还具有能量存储装置30，其与驱动装置20导电连接。能量存储装置30例如可以是电容器或蓄电池，其作为缓冲存储器存储对于操作具有与之连接的机械负载的操作元件3所需的能量的量并且在需要时进行提供。为了充电，能量存储装置30与电源31导电连接。由于电源31仅用于对能量存储装置30进行充电，并且不必直接以及立即提供所需的能量的量，所以可以较小地设计电源31的尺寸，使得可以将其集成在紧凑的绝缘材料壳体2中，例如集成在具有2个划分单位的宽度或者甚至1.5个划分单位的宽度(1te对应于大约18mm)的绝缘材料壳体2中。通过向外引出的两个导线32，电源31可以与电网电压或供电电压导电连接。

为了测量能量存储装置30的当前的容量值，远程驱动器具有测量装置40，该测量装置40与能量存储装置30导电连接。在此，能量存储装置30的当前的容量值可以连续地以及以有规律的间隔或仅在需要时进行采集。在图2的图示中，测量装置40布置在电路板10上。在此，电路板10可以是已经存在的远程驱动器1的电路板，其例如用于控制和/或用于使远程驱动器1与上级单元(例如控制室)进行通信。然而，将测量装置40布置在电路板上不是强制必须的。

在此，测量装置40与同样布置在电路板10上的处理装置50经由电路板10的导体电路导电连接。处理装置50例如可以是微处理器，其将由测量装置40采集的、即测量的容量值与预先给定的额定值进行比较，并且采集这两个值之间的偏差。借助与处理装置50导电连接的通信装置60，当所测量的容量值以预定义的方式偏离预先给定的额定值时，产生通信信号并将其发送到上级站点，例如控制室。以这种方式，上级站点获得关于能量存储装置30的剩余容量的信息，并且因此获得能量存储装置30的当前状态。

在此，通信装置60同样布置在电路板10上，并且因此经由电路板10的导体电路与处理装置50导电连接，并且在必要时还与测量装置40导电连接。然而，这不是强制必须的：对于根据本发明的远程驱动器1所需的电连接还可以由测量装置40、处理装置50和通信装置60离散地、即不使用电路板10实现。为了转发通信信号，通信装置60具有接口61，其可以被设计为有线的和无线的，例如设计为蓝牙接口。

图3再次以立体图示出了与保护开关设备100耦合的远程驱动器1的示意图。对于这两个设备(远程驱动器1和保护开关设备100)的机械连接，远程驱动器1的宽面7面向保护开关设备100的宽面。在图3中示出的保护开关设备100被设计为三极，但这仅是作为示例。根据本发明，远程驱动器1可以与单极保护开关设备以及与多极保护开关设备耦合。只要待使用的啮合连接器8匹配于分别要耦合的保护开关设备100的宽度。为了将远程驱动器1机械固定到保护开关设备100的壳体102，远程驱动器1的两个连接板9插入到在保护开关设备100的正面处关于其位置对应地布置的插口109中。以这种方式，除了通过啮合连接器8将远程驱动器1的操作元件3与保护开关设备100的操作元件103耦合之外，还实现了远程驱动器1与保护开关设备100的另外的机械连接。

在图4中示意性地示出了根据图3耦合到保护开关设备100的远程驱动器1的等效电路图。在三极的保护开关设备100处，在输入侧和输出侧连接有三个电连接导线l1、l2和l3，这些电连接导线分别与具有分别对应的电负载f1、f2和f3的电负载电路相关联。在保护开关设备100内部，三个连接导线l1、l2和l3的输入接头和输出接头分别经由在保护开关设备100中引导的电流路径导电连接。经由与对应的电流路径直接且唯一相关联的开关触点s1、s2和s3，可以根据需要，即在出现例如短路的相应情况时，通过断开开关触点s1、s2和s3来中断电流路径。

为了操作所述三个开关触点s1、s2和s3，保护开关设备100具有开关机械装置(未详细示出)，其经由有效连接104与远程驱动器1的驱动装置20连接。以这种方式，三个开关触点s1、s2和s3可以通过远程驱动器断开，以便中断与这三个开关触点s1、s2和s3相关联的电流路径，从而将负载电路l1、l2和l3从电力网络分离。

因此，基于根据本发明的远程驱动器1的、用于确定能量存储装置30的当前的容量值的方法具有以下步骤：

a)测量当前的容量值，

b)将所测量的值与预先给定的额定值进行比较，

c)当所测量的容量值以预定义的方式偏离预先给定的额定值时输出通信信号。

总之，根据本发明的远程驱动器1因此用于监视能量存储装置30的容量，由此可以得出关于能量存储装置30的老化特性的结论。为此，执行能量存储装置30的限定的充电或放电过程。通过测量能量存储装置30处的电压降以及对于充电或放电过程所需的持续时间，可以计算出能量存储装置30的容量。根据该容量现在可以判定，该能量存储装置是否仍然足以用于当前的应用情况。如果不是这种情况，则由远程驱动器1和保护开关设备100组成的系统切换到安全运行状态并发出维护需求的信号。以这种方式，能量存储装置30可以匹配于与远程驱动器1耦合的不同的保护开关设备100，并因此匹配于不同的机械负载。

为了针对可想到的每种配置中的远程驱动器实现尽可能长的使用寿命，如下地实现选择可能性：将最小存在的容量与对于开关过程实际所需的能量的量进行比较。该选择例如可以由安装人员或技术人员借助合适的操作设备进行，并且还可以在发生变化时匹配于电气安装。以这种方式，针对由远程驱动器1和保护开关设备100组成的每种组合实现了尽可能长的寿命。此外，通过选择可能性还可以将行驶行为(fahrspielt)，即由驱动装置20的转速和转矩组成的组合，匹配于相应的组合。

附图标记列表

1远程驱动器

2绝缘材料壳体

3操作元件

4正面

5固定面

6窄面

7宽面

8啮合连接器

9连接板

10电路板

11啮合辊

12旋转轴

13齿部

20驱动装置

21齿轮

30能量存储装置

31电源

32导线

40测量装置

50处理装置

60通信装置

61接口

100保护开关设备

102壳体

103操作元件

104有效连接

109插口

l1，l2，l3连接导线

f1，f2，f3电气负载

s1，s2，s3开关触点