Spiegelkontakte zur Fehlererkennung nutzen
Bei Sicherheitsschaltungen für den Anlagen- oder Personenschutz, muss die Stellung und korrekte Funktion der Hauptkontakte eines Schützes überwacht werden. Man muss sicher abschätzen können, ob die Hauptkontakt und somit die Last ein- oder ausgeschalten ist. Wenn Fehler innerhalb einer Maschine nicht sofort erkannt und sicher gemeldet werden, dann drohen Schäden an Leib und Leben, Verschleiß, Produktions- und Totalausfall.
Wie erkennt man verschweißte Kontakte:
Fehler bei Schaltschützen, wie zum Beispiel falsche Schaltstellungen, Kontaktverschweißung oder Spulenausfall, können innerhalb der Schaltungslogik durch zusätzliche Hilfskontakte sicher erkannt und behandelt werden. Generell stehen dafür zwei verschiedene Methoden zur Meldung eines Fehlers in einem Schaltschütz zur Auswahl:
- A) Nutzung von Spiegelkontakte, auch Mirrorkontakte genannt
- B) Nutzung von zwangsgeführten Kontakten
Nach unserer Auffassung werden heute in 90% aller Anwendungen Spiegelkontakte eingesetzt.
Der Begriff "zwangsgeführte Kontakte" scheint zwar sprachlich weit verbreitet und besser assoziiert, aber die in den Normen besprochenen "zwangsgeführten Kontakte" erfüllen bei genauem Verstehen der Definition die Erwartung der Anwender nur teilweise. Die Norm 60947-5-1 spricht heute von "zwangsgeführten Kontakten" nur in Verbindung von "Hilfskontakt zu Hilfskontakt". Die meisten Anwender verwenden das Wort Zwangsführung jedoch noch immer in Verbindung mit dem Verhalten der Hauptkontakte.
Was ist ein Spiegelkontakt:
Ein Spiegelkontakt (Mirrorkontakt) ist gemäß Norm IEC 60947-4-1, Anhang F ein Hilfs-Öffner, der niemals gleichzeitig mit einem Schließer-Hauptkontakt geschlossen sein kann.
Dabei gilt: Nicht jeder Hilfs-Öffner ist automatisch ein Spiegelkontakt. Erst wenn die Hersteller der Schaltgeräte bestätigen, dass der Öffner-Hilfskontakt konstruktiv so beschaffen ist, das er niemals zeitgleich mit einem Schließer-Hauptkontakt geschlossen ist, dann spricht man nicht mehr von einem einfachen Hilfskontakt, sondern von einem besserwertigen Spiegelkontakt.
Das bedeutet: ein Hilfs-Schließer bietet nicht die gleichen Sicherheitseigenschaften wie ein Hilfs-Öffner.
Was ist ein zwangsgeführter Kontakt:
Ein zwangsgeführter Kontakt ist gemäß Norm IEC 60947-5-1 Anhang L immer eine Kombination aus Schließern und Öffnern, die so konstruiert sind, dass sie nicht gleichzeitig geschlossen sein können.
Die Eigenschaft "Zwangsführung" kann per Definition
a) nur bei Hilfsschaltgliedern und
b) nur bei mind. 1-Öffner- und 1-Schließer-Hilfskontakt und
c) nur bei Hilfsschaltgliedern, die in einem Schütz integriert sind,
zustande kommen. Somit können gemäß Norm nur Hilfsschütze und mehreren S- und Ö-Hilfskontakte zueinander die Eigenschaft "zwangsgeführten Kontakt" bieten. Bei zwangsgeführten Kontakten nach IEC 60947-5-1 geht es also nicht um Hauptkontakte.
Zwangsgeführte Kontakte sind es nur dann, wenn diese im Schütz oder Schaltgeräte enthalten sind und vom Gerät selbst betätigt werden. Externe, Angebaute Tastelemente können keine Zwangsgeführten Kontakte sein..
Ohne Rückführkreis gelingt es nicht:
Sowohl ein Spiegelkontakt als auch zwangsgeführte Kontakte nutzen der Schaltanlage nur, wenn man den darüber geführten Hilfsstromkreis auch überwacht und in der Schaltanlage nutzt. Diesen Schaltkreis nennt man Rückführkreis.
Es muss gelten: Der Leistungsschütz darf nur einschalten und damit die Last/Verbraucher versorgen, wenn der Hilfs-Öffner-Kontakt im Rückführkreis anfänglich geschlossen war. Eine vorherige Prüfung dieses Rückführkreises mit einer Logik-Schaltung ist erforderlich.
Klassiker: Selbsthalteschaltung:
Viele Schütz-Schaltungen werden mit Selbsthalte-Kreisen versehen. Dabei benötigt man zum Einschalten nur einen kurzen Einschaltimpulse zur Magnetspule des Schützes. Dieser Einschaltimpuls kann über den Rückführkreis und darin geschlossenen Öffner geführt werden. Das diese Spulenversorgung direkt mit den Einschalten über den Hilfs-Öffner unterbrochen wird stört nicht, da der Schütz fortan mit einem Schließer-Hilfskontakt in Selbsthaltung gebracht wurde.
Fazit: Einschalten ist nur möglich, wenn der Hilfs-Öffner-Spiegelkontakt (auch Rückführkreis) den Einschaltimpuls zulässt. Eine sichere Sache.
Wo sind Spiegelkontakte anwendbar:
Spiegelkontakt sind beispielsweise an allen Last-Schützen z.B.: Motor-Schütze anwendbar. Typische Anwendung für Spiegelkontakte ist, in Steuerkreisen von Maschinen die hochverlässliche Überwachung des Zustand des Schützes.
Immer dann, wenn man abklären muss, ob die Last (also die Hauptkontakte) ein- oder ausgeschalten ist. z.B.: zur Freigabe einer Sicherheitstür mit Türkontakt, kann die Situation auf den Hauptkontakte mit einem Öffner-Hilfskontakt abgeklärt werden. Oder auch zum gegenseitigen Sperren zweier Schütze innerhalb einer Wendeschützkombination.
Wo sind zwangsgeführte Kontakte anwendbar:
Bei Hilfsschütze und bei Motorschütze, wenn mindestens je ein Hilfs-Öffner und ein Hilfs-Schließer vorhanden sind. Die Zwangsführung besteht nach Norm nur zwischen den Hilfsschaltgliedern. Achtung: Wenn die Hilfskontakte nicht fest mit dem Schütz verbunden sind und nur aufgesteckt sind, ist die Sicherheitsfunktion durch versehentliches Entfernen eines Hilfkontaktes in Gefahr!
Spiegelkontakt korrelieren mit den Hauptkontakten:
Die Norm IEC/EN 60947-4-1 Anhang F fordert konstruktive Maßnahmen dafür, dass der Hilfs-Öffner niemals gleichzeitig mit dem Haupt-Schließerkontakt geschlossen sein kann.
Ein Spiegelkontakt bleiben im Fehlerfall offen und schließen nicht. Dadurch kann einerseits ein Rücklesekontakt an einer Logik ausgewertet werden. Anderseits verhindert der offene Kontakt das Einschalten des Schützes dann, wenn über diesen Hilfs-Öffner die Spulenspannung geführt wird.
Zwangsgeführte Kontakte korrelieren mit den Hilfskontakten:
Tatsächlich wird in der IEC/EN 60947-5-1 keine Aussage darüber gemacht, dass die Schaltstellungen bei den Haupt- und Hilfskontakten gleich sein müssen. Normativ bezieht sich ein zwangsgeführter Hilfskontakt also nur und lediglich auf seine benachbarten Hilfskontakt. Das bedeutet auch: Ein Schütz mit nur 1 Hilfskontakt (Schließer) kann nach Norm keine zwangsgeführten Kontakte besitzen solange nicht auch ein zweiter Hilfskontakt (Öffner) integriert und genutzt ist.
Was spiegeln Spiegel-Öffner-Hilfskontakte:
Spiegel-Öffner-Hilfskontakte spiegeln sicher und verlässlich die Hauptstrom-Schließerkontakte. Spiegelkontakte spiegeln also nicht das Verhalten anderer Hilfskontakte und auch keine Hauptstrom-Öffner-Kontakte. Im Sinne eines Hilfskontaktes funktionieren natürlich alle Kontaktarten zusammen, aber den Anspruch auf garantierte Maschinensicherheit gemäß IEC erfüllen nur Spiegelkontakte als Öffner-Hilfskontakte im Zusammenspiel mit Schließer-Hauptkontakte.
Was steht im Zwang mit zwangsgeführte Kontakte:
Zwangsgeführte Kontakte meinte eine Abhängigkeit von Hilfs-Schließer zu Hilfs-Öffner. Sie dürfen nicht zugleich geschlossen sein. Innerhalb der IEC/EN 60947-5-1, die zwangsgeführte Kontakte definiert, besteht keine Abhängigkeit zu Hauptkontakte. Die Eigenschaft "Zwangsführung" kommt nur bei Hilfsschaltern in Frage, die in oder an Schützen enthalten sind und bei denen die Betätigungskräfte intern erzeugt werden.
Eindeutig und Verlässlich
Für einen Spiegel-Öffner-Hilfskontakt gilt: Wenn ein Schließer- Hauptkontakt des Schützes geschlossen ist, dann darf ein Spiegelkontakt (Hilfs-Öffner) nicht schließen. Diese Definition gilt auch wenn das Schütz nicht mehr erregt ist. Das bedeutet: Selbst wenn irgendein Hauptkontakt durch verschweißen verschlossen bleibt, muss der Spiegelkontakt (Hilfsöffner) offenbleiben und darf nicht in seinem Normalzustand "geschlossen/ normaly close" zurückkehren.
Aber: Selbst die Norm 60947-4-1 Anhang F merkt an: Original-Zitat: "Jedoch sollte sich auf Spiegelkontakte als ausschließliche Sicherheitseinrichtung nicht verlassen werden."
Kontaktmaterial und Kontakteigenschaft:
Die Beschaffenheit der Spiegelkontakt als auch der zwangsgeführten Kontakte sind gleichwertig. Der besondere Eigenschaft eines Spiegelkontakt ergibt sich aus der Konstruktion des Bauteils. Die körperlichen Abmessungen und Länge von Schalt-Bewegenungen oder Größe von Luftstrecken sind entscheidend und müssen auch nach jahrelangem Betrieb noch eingehalten werden.
Jetzt das Verhalten eines Spiegelkontakts bei Verschweißung testen:
Teste Sie hier direkt das Verhalten eines Spiegel-Öffner-Hilfskontakts. Drücken Sie auf den grünen START-Knopf:
Verhalten ohne Fehler:
Hilfs-Öffner (21/22) sind NC-Kontakte = Normal Close = also ruhend geschlossen; stromlos geschlossen. Wenn die Haupt-Schließerkontakte offen sind, ist der Hilfs-Öffner geschlossen stromlos geschlossen. Somit eignet sich der Hilfs-Öffner in diesem Zustand zum "freigeben" oder durchschalten anderer Steuerströme. Über diesen Hilfs-Öffner könnte auch der Einschaltimpuls (Spulenspannung) der Magnetspule geschalten werden und anschließend in eine Selbsthaltung gewechselt werden.
Verhalten bei einem Fehler:
Nehmen wir an die Spule ist ohne Spannung (nicht erregt). Jedoch ist Hauptkontakt Nr. 2 verschweißt. In diesem Fall MUSS der Spiegel-Öffner-Hilfskontakt geöffnet blieben. Mindestöffnung: 0,5 mm und zwar während der gesamten Lebensdauer des Schützes. Da der Hilfs-Öffner (Spiegelkontakt) nun offen beleibt, nicht mehr schließt, deshalb kann über diesen Kontakt keine Steuerung freigegeben werden. Würde die Spulenspannung als Einschaltimpulse über diesen Hilfs-Öffner (Spiegelkontakt) geführt werden, könnten nun bei diesem Festgestellten Fehler keine Inbetriebnahme mehr erfolgen. "Einschalten auf einen Fehler" ist nicht möglich. Einfach und sicher.