WO2024068267A1 - Protective circuit breaker and method - Google Patents

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WO2024068267A1
WO2024068267A1 PCT/EP2023/075067 EP2023075067W WO2024068267A1 WO 2024068267 A1 WO2024068267 A1 WO 2024068267A1 EP 2023075067 W EP2023075067 W EP 2023075067W WO 2024068267 A1 WO2024068267 A1 WO 2024068267A1
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WO
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low
current
unit
voltage
resistance state
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/075067
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Marvin TANNHÄUSER
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO2024068267A1 publication Critical patent/WO2024068267A1/en

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/12—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to underload or no-load
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H01H9/548—Electromechanical and static switch connected in series

Definitions

  • the invention relates to the technical field of a protective switching device for a low-voltage circuit with an electronic interruption unit and a method for a protective switching device for a low-voltage circuit with an electronic interruption unit.
  • Low voltage refers to voltages of up to 1000 volts AC or up to 1500 volts DC. Low voltage refers in particular to voltages that are higher than extra-low voltage, with values of 50 volts AC or 120 volts DC.
  • a low-voltage circuit, network or system refers to circuits with nominal or rated currents of up to 125 amps, more specifically up to 63 amps.
  • a low-voltage circuit particularly refers to circuits with nominal or rated currents of up to 50 amps, 40 amps, 32 amps, 25 amps, 16 amps or 10 amps.
  • the current values mentioned particularly refer to nominal, rated and/or breaking currents, i.e. the maximum current that is normally carried through the circuit or at which the electrical circuit is usually interrupted, for example by a protective device such as a protective switching device, circuit breaker or power switch.
  • the nominal currents can be further staggered, from 0.5 A to 1 A, 2 A, 3 A, 4 A, 5 A, 6 A, 7 A, 8 A, 9 A, 10 A, etc. up to 16 A.
  • Circuit breakers have long been known overcurrent protection devices that are used in electrical installation technology in low-voltage circuits. These protect cables from damage caused by heating due to excessive current and/or short circuits.
  • a circuit breaker can shut down the circuit in the event of an overload and/or short circuit. Switch off automatically at the end.
  • a circuit breaker is a non-automatically resetting safety element.
  • circuit breakers In contrast to circuit breakers, circuit breakers are intended for currents greater than 125 A, sometimes even from 63 amps. Circuit breakers are therefore designed to be simpler and more delicate. Circuit breakers usually have a mounting option for mounting on a so-called top-hat rail (mounting rail, DIN rail, TH35).
  • Circuit breakers are electromechanical in design. They have a mechanical switching contact or shunt release in a housing to interrupt (trip) the electrical current.
  • a bimetal protective element or bimetal element is usually used to trip (interrupt) the circuit in the event of a prolonged overcurrent (overcurrent protection) or thermal overload (overload protection).
  • An electromagnetic release with a coil is used for brief tripping when an overcurrent limit is exceeded or in the event of a short circuit (short-circuit protection).
  • One or more arc quenching chambers or devices for arc quenching are provided. There are also connection elements for conductors of the electrical circuit to be protected.
  • Protective switching devices with an electronic interruption unit are relatively new developments. They have a semiconductor-based electronic interruption unit. This means that the electrical current flow of the low-voltage circuit is guided via semiconductor components or semiconductor switches, which interrupt the electrical current flow or can be switched to conduct.
  • Protective switching devices with an electronic interruption unit also often have a mechanical isolating contact unit, in particular with isolating properties in accordance with the relevant standards for low-voltage circuits, whereby the contacts of the mechanical isolating contact unit are connected in series to the electronic interruption unit, i.e. the current of the low-voltage circuit to be protected is conducted via both the mechanical isolating contact unit and the electronic interruption unit.
  • the present invention relates in particular to low-voltage alternating current circuits with an alternating voltage, usually with a time-dependent sinusoidal alternating voltage with the frequency f.
  • a harmonic alternating voltage can be represented by the rotation of a pointer whose length corresponds to the amplitude (U) of the voltage.
  • the instantaneous deflection is the projection of the pointer onto a coordinate system.
  • One oscillation period corresponds to a full rotation of the pointer and its full angle is 2n (2Pi) or 360°.
  • the angular frequency is the rate of change of the phase angle of this rotating pointer.
  • angular frequency (w) is often preferred over the frequency (f), since many formulas in vibration theory can be represented more compactly using the angular frequency due to the occurrence of trigonometric functions, the period of which is by definition 2n: u (t) U * sin(wt)
  • the time-dependent value of the angular velocity w and the time t corresponds to the time-dependent angle cp ( t ) , which is also referred to as the phase angle cp ( t ).
  • the phase angle cp ( t ) periodically passes through the range O...2n or 0°...360°.
  • the object of the present invention is to improve a protective switching device of the type mentioned at the beginning, in particular to achieve greater safety in the low-voltage electrical circuit to be protected by the protective switching device.
  • a protective switching device for protecting an electrical low-voltage circuit, in particular a low-voltage alternating circuit comprising:
  • a mechanical isolating contact unit which is installed in series with a an electronic interruption unit is connected, the series connection being connected on the one hand to the at least one network-side connection and on the other hand to the at least one load-side connection,
  • the mechanical isolating contact unit can be switched by opening contacts to prevent current flow or by closing the contacts to prevent current flow in the low-voltage circuit
  • the electronic interruption unit can be switched by semiconductor-based switching elements into a high-resistance state of the switching elements to avoid current flow or a low-resistance state of the switching elements for current flow in the low-voltage circuit
  • control unit which is connected to the current sensor unit, the mechanical isolating contact unit and the electronic interruption unit, wherein when current and/or current time limit values are exceeded, avoidance of a current flow in the low-voltage circuit is initiated, in particular by a high-resistance state of the switching elements of the electronic interruption unit.
  • the protective switching device is designed in such a way that the protective switching device is designed in such a way that when the contacts of the mechanical isolating contact unit are closed and the electronic interruption unit is switched with low resistance, at a level of the current of the low-voltage circuit that has a first current threshold, specifically an effective value of the current as the first current threshold, for If the time falls below a first time period, the electronic interruption unit is switched to the high-resistance state.
  • the first current threshold (e.g. effective value) can be less than 10 mA or 5 mA or 1 mA, any intermediate value is possible and disclosed. Values of up to 1 mA are possible for voltage freedom / field freedom.
  • the current threshold could advantageously be set at higher values, such as 5 mA or 10 mA. In this way, consumers in standby mode could be switched off at the load-side connections in order to reduce power consumption.
  • the first time period can be in the range of minutes. It can be one minute or more than one minute. In particular, it can be more than 2 minutes, 3 minutes, 5 minutes, 10 minutes, 15 minutes or 30 minutes; any intermediate value is possible and disclosed.
  • a check is carried out to determine whether a current which is greater than a second current threshold (wherein the second current threshold is in particular an instantaneous value of the magnitude of the current, which is in particular dependent on the magnitude of the instantaneous value of the voltage at the network-side connections) could flow.
  • a second current threshold is in particular an instantaneous value of the magnitude of the current, which is in particular dependent on the magnitude of the instantaneous value of the voltage at the network-side connections
  • the electronic interruption unit is switched to the low-resistance state.
  • a voltage sensor unit can be provided to determine the level of the Voltage (particularly instantaneous voltage values) of the low-voltage circuit at the mains-side connections of the protective switching device.
  • the voltage sensor unit can be connected to the control unit.
  • third current or third current threshold a further current that flows, for example, temporarily (phase angle wise / in a phase angle range of the voltage (at the mains-side connections) or the current) and from whose level a conclusion can be drawn about the current flow capability for the second current threshold (in particular an effective value), i.e. whether the second current threshold (effective value) could be exceeded.
  • the second current threshold (in particular an effective value, as an alternative to the instantaneous value) is in particular greater than the first current threshold. In particular, it is greater than 10% or 20% or 30% of the first current threshold, any intermediate value being possible and disclosed. More specifically, the second current threshold is greater than or equal to 1 mA.
  • the test is carried out in such a way that the electronic interruption unit is periodically switched to the low-resistance state for a second period of time at a first time interval.
  • a determination is made as to whether a current that exceeds the second current threshold could flow (see above: "further / third current"). If the determination is positive, the electronic interruption unit switches to the low-resistance state, otherwise the periodic switching (into the low-resistance state) is continued.
  • the first time interval is, for example, in the range 500 ms to 1 second or . to 2 seconds, whereby any intermediate value is possible and disclosed.
  • the second time period is, for example, less than or equal to 20 ms, in particular less than 10 ms, more specifically less than 3 ms, 2 ms, 1 ms, 800 ps, 700 ps or 500 ps, with any intermediate value being possible and disclosed.
  • a voltage sensor unit which is connected to the control unit and which determines the level of the voltage, in particular instantaneous values of the level of the voltage, of the low-voltage circuit, in particular at the mains-side connections, specifically between the mains-side neutral conductor connection and the mains-side phase conductor connection).
  • the periodic switching of the electronic interruption unit EU to the low-resistance state takes place when the amount of the instantaneous value of the level of the voltage falls below a first voltage limit, which is in particular less than or equal to 50 volts.
  • the test is carried out by using an auxiliary voltage, in particular auxiliary alternating voltage, which has a first voltage voltage limit, which is in particular less than or equal to 50 volts.
  • the mechanical isolating contact unit is assigned to the load-side connection(s) and the electronic interruption unit is assigned to the mains-side connection(s).
  • the mechanical isolating contact unit can be operated by a mechanical handle in order to switch an opening of contacts or a closing of the contacts.
  • the protective switching device is designed such that the contacts of the mechanical isolating contact unit can be opened by the control unit but cannot be closed.
  • control unit has a microcontroller.
  • the mechanical isolating contact unit can be switched by opening contacts to prevent current flow or by closing the contacts to prevent current flow in the low-voltage circuit
  • the electronic interruption unit can be switched by semiconductor-based switching elements into a high-resistance state of the switching elements to prevent current flow or a low-resistance state of the switching elements to allow current flow in the low-voltage circuit
  • the electronic interruption unit is switched to the high-resistance state at a level of the current in the low-voltage circuit that falls below a first current threshold for a first period of time.
  • a test is advantageously carried out to determine whether a current that is greater than a second current threshold could flow. If the test is positive, the electronic interruption unit is switched to the low-resistance state.
  • the test is advantageously carried out in such a way that the electronic interruption unit is periodically switched to the low-resistance state at a first time interval for a second period of time. For the second period of the low-resistance state, a determination is made as to whether a current that exceeds the second current threshold could flow. If the determination is positive, the electronic interruption unit switches to the low-resistance state, otherwise the periodic switching is continued to the low-resistance state for testing purposes.
  • the computer program product comprises commands which, when the program is executed by a microcontroller, cause the microcontroller to support the behavior and the test, in particular to carry them out, in order to achieve greater safety in the low-voltage electrical circuit to be protected by the protective switching device.
  • the microcontroller is part of the protective switching device, in particular the control unit.
  • a corresponding computer-readable storage medium on which the computer program product is stored is claimed.
  • the contacts of the mechanical isolating contact unit are closed and low-resistance interruption unit and
  • the electronic interruption unit becomes high-resistance and the mechanical isolating contact unit remains closed
  • the electronic interruption unit becomes high-resistance and the mechanical isolating contact unit is opened.
  • Figure 1 is a first representation of a protective switching device
  • Figure 2 is a second representation of a protective switching device
  • Figure 3 is a third representation of a protective switching device
  • Figure 4 is a representation with temporal progressions of technical quantities.
  • Figure 1 shows a representation of a protective switching device SG for protecting an electrical low-voltage circuit, in particular a low-voltage alternating current circuit, with a housing GEH, comprising:
  • the load-side connection points APNL, APLL are connected to the load-side neutral and phase conductor connections NL, LL, so that the contacts KKN, KKL can be opened to prevent a current flow or closed to allow a current flow in the low-voltage circuit.
  • an electronic interruption unit EU in particular a single-pole one (which is arranged in the phase conductor in the case of a single-pole version) with a mains-side connection point EUG, which is connected to the mains-side phase conductor connection LG is in electrical connection, and a load-side connection point EUL which is in electrical connection or connected to the mains-side connection point APLG of the mechanical isolating contact unit MK, wherein the electronic interruption unit has a high-resistance state of the switching elements to prevent a current flow or a low-resistance state of the switching elements to allow current flow in the low-voltage circuit by means of semiconductor-based switching elements,
  • control unit SE which is connected to the current sensor unit SI, the mechanical isolating contact unit MK and the electronic interruption unit EU, whereby if current and/or current time limit values are exceeded, avoidance of a current flow in the low-voltage circuit is initiated.
  • the protective switching device is designed in such a way that, when the contacts of the mechanical isolating contact unit MK are closed and the electronic interruption unit EU is switched to a low-resistance state, the electronic interruption unit EU is switched to the high-resistance state when the current level of the low-voltage circuit falls below a first current threshold for a first period of time.
  • a check is advantageously carried out to determine whether a current that is greater than a second current threshold could flow. If the test is positive, the electronic interruption unit EU is switched to the low-resistance state.
  • the test can be carried out in such a way that the electronic interruption unit EU periodically switches to the low-resistance mode at a first time interval for a second period of time state is switched. For the second period of time in the low-resistance state, a determination is made as to whether a current that exceeds the second current threshold could flow. If the determination is positive, the electronic interruption unit EU switches to the low-resistance state. Otherwise, the periodic switching (into the low-resistance state) continues.
  • a (first) voltage sensor unit SUA can be provided which is connected to the control unit SE and which determines the level of the voltage, in particular instantaneous values of the level of the voltage, of the low-voltage circuit, in particular at the mains-side connections LG, NG, specifically between the mains-side neutral conductor connection NG and the mains-side phase conductor connection LG.
  • the periodic switching of the electronic interruption unit EU to the low-resistance state advantageously takes place when the amount of the instantaneous value of the level of the voltage falls below a first voltage limit, which is in particular less than or equal to 50 volts.
  • the test can be carried out by using an auxiliary voltage, in particular an auxiliary alternating voltage, which falls below a first voltage limit, which is in particular less than or equal to 50 volts.
  • the mechanical isolating contact unit MK and the electronic interruption unit EU form a series circuit.
  • the series connection is connected on the one hand to the at least one network-side connection and on the other hand to the at least one load-side connection.
  • the mechanical isolating contact unit MK can advantageously be assigned to the load-side connection and the electronic interruption unit EU to the network-side connection, as shown in Figure 1.
  • the mechanical isolating contact unit MK can be operated by a mechanical handle HH in order to switch the contacts to open or close, as with a a classic line switch or miniature circuit breaker (MCB).
  • the first current threshold can be less than 10 mA or less than 5 mA or less than 1 mA.
  • the second current threshold can be greater than the first current threshold. It can be greater than 10% or 20% or 30% of the first current threshold.
  • the first time period can be equal to or greater than one minute. It can be greater than 2 minutes, 3 minutes, 5 minutes, 10 minutes, 15 minutes or 30 minutes.
  • the first time interval can be between 500 ms or 2 seconds (any value possible).
  • the second time period can be less than or equal to 20 ms, in particular less than 10 ms, more specifically less than 3 ms, 2 ms, 1 ms, 700 ps or 500 ps.
  • the control unit SE can have a microcontroller MP.
  • a second voltage sensor unit SUB connected to the control unit SE can be provided, which determines the level of the voltage between the mains-side connection point EUG and the load-side connection point EUL of the electronic interruption unit EU.
  • a measuring impedance ZM can be connected between the mains-side connection points APLG, APNG of the mechanical isolating contact unit MK.
  • the measuring impedance ZM can be, for example, an electrical resistor and/or capacitor.
  • the measuring impedance can also be an inductance.
  • the measuring impedance can be a series connection or parallel connection of a resistor and/or capacitor and/or inductance.
  • the electronic interruption unit EU is designed as a single-pole unit, in the example in the phase conductor.
  • the mains-side connection point APNG for the neutral conductor of the mechanical isolating contact unit MK is connected to the mains-side neutral conductor connection NG of the housing GEH.
  • the protective switching device SG is advantageously designed such that the contacts of the mechanical isolating contact unit MK can be opened but not closed by the control unit SE, which is indicated by an arrow from the control unit SE to the mechanical isolating contact unit MK.
  • the mechanical isolating contact unit MK can be operated by a mechanical handle HH on the protective switching device SG in order to switch the contacts KKL, KKN to manual (manual) opening or closing.
  • the mechanical handle HH indicates (specifically through a mechanical connection between contacts and handle) the switching status (open or closed) of the contacts of the mechanical isolating contact unit MK on the protective switching device.
  • the contact position (or the position of the handle, closed or open) can be transmitted to the control unit SE.
  • the contact position (or the position of the handle) can be determined, for example, using a sensor (POS).
  • the mechanical isolating contact unit MK is advantageously designed in such a way that (manual) closing of the contacts by the mechanical handle is only possible after an enable, in particular a release signal.
  • the protective switching device SG has a power supply NT, for example a power supply.
  • the energy supply NT is provided for the control unit SE, which is indicated by a connection between the energy supply NT and the control unit SE in Figure 1.
  • the power supply NT is (on the other hand) connected to the network-side neutral conductor connection NG and the network-side phase conductor connection LG.
  • a fuse SS in particular a fuse, and/or a switch can advantageously be provided in the connection to the network-side neutral conductor connection NG (and/or phase conductor connection LG).
  • the measuring impedance ZM can be connected to the network-side neutral conductor connection NG via the fuse SS.
  • a three-pole electronic unit EPART can advantageously be implemented, for example as a module that has three connection points, a neutral conductor connection point and two phase conductor connection points.
  • the electronic unit EPART has, for example, the electronic interruption unit EU, the control unit SE, the power supply NT (in particular including fuse SS), the current sensor unit SI, the first voltage sensor unit SUA and optionally the second voltage sensor unit SUB.
  • the low voltage circuit may be a three-phase alternating circuit, with a neutral conductor and three phase conductors.
  • the protective switching device can be designed as a three-phase variant and, for example, have additional line-side and load-side phase conductor connections.
  • Electronic interruption units and current sensor units (if necessary further first voltage sensor units) according to the invention are provided in an analogous manner between the further network-side and load-side phase conductor connections.
  • contacts of the mechanical isolating contact unit By high-resistance is meant a condition in which only a negligible current flows.
  • high-resistance means resistance values of greater than 1 kiloohm, better greater than 10 kiloohm, 100 kiloohm, 1 megaohm, 10 megaohm, 100 megaohm, 1 gigaohm or greater.
  • Low-resistance refers to a condition in which the current value specified on the protective switching device could flow.
  • low-resistance means resistance values that are smaller than 10 ohms, preferably smaller than 1 ohm, 100 milliohms, 10 milliohms, 1 milliohms or smaller.
  • the mechanical isolating contact unit MK can interrupt on one pole.
  • D. H . only one conductor (of the two/more) conductors, in particular the active conductor or phase conductor, is interrupted, i.e. H . has mechanical contact.
  • the neutral conductor is then contact-free, i.e. H . the neutral wire is directly connected.
  • phase conductors have mechanical contacts of the mechanical isolating contact unit.
  • neutral conductor is directly connected. For example, for a three-phase AC circuit.
  • the neutral conductor also has mechanical contacts, as shown in Figure 1.
  • the mechanical isolating contact unit MK refers in particular to a (standard-compliant) isolating function, implemented by the isolating contact unit MK.
  • the isolating function includes the following points: -Minimum air gap according to the standard (minimum distance between the contacts), -Contact position indicator of the contacts of the mechanical isolating contact unit, -Release, i.e. an operation to interrupt the contacts of the mechanical isolating contact unit by the handle or control unit is always possible, so that no (permanent) blocking of the contacts in the closed Condition through which handling is possible is meant.
  • the minimum air gap between the contacts of the isolating contact unit is essentially voltage dependent. Other parameters are the degree of contamination, the type of field (homogeneous, inhomogeneous), and the air pressure or altitude above sea level.
  • the isolating contact unit is advantageously characterized by a minimum air gap of the open isolating contacts in the position (open position, open contacts) depending on the rated impulse withstand voltage and the degree of pollution.
  • the minimum air gap is in particular between (at least) 0.01 mm and 14 mm.
  • the minimum air gap is advantageously between 0.01 mm at 0.33 kV and 14 mm at 12 kV, in particular for degree of pollution 1 and in particular for inhomogeneous fields.
  • the minimum air distance can advantageously have the following values: E DIN EN 60947-1 (VDE 0660-100): 2018-06
  • pollution levels and field types correspond to those defined in the standards. This advantageously makes it possible to achieve a standard-compliant protective switching device that is dimensioned in accordance with the rated impulse voltage strength.
  • a mechanical isolating contact unit does not mean a relay contact.
  • Figure 2 shows an illustration similar to Figure 1, with the difference that an energy source EQ with a nominal voltage U N of the low-voltage circuit is connected to the grid side Grid. Furthermore, a consumer or energy sink ES is connected to the load side Load.
  • a release signal enable is shown when connecting the control unit SE to the mechanical isolating contact unit MK.
  • the mechanical isolating contact unit MK is shown in an open state OFF, i.e. H . with open contacts KKN, KKL to prevent current flow.
  • the protective switching device SG for example, basically works in such a way that when the contacts of the mechanical isolating contact unit and low-resistance interruption unit are closed, and
  • the electronic interruption unit EU becomes high-resistance and the mechanical isolating contact unit MK remains closed
  • the electronic interruption unit becomes high-resistance and the mechanical isolating contact unit MK is opened.
  • Figure 3 shows a representation according to Figure 1 or. 2, with the difference that the SG protective switching device is constructed in two parts. It contains an electronic first part EPART, for example on a printed circuit board
  • the first part EPART can have the control unit SE, the first voltage sensor unit SUA, the second voltage sensor unit SUB, the current sensor unit ST, the electronic interruption unit EU, the power supply NT. Furthermore, the first part can have a fuse SS, a switch SCH, the measuring impedance ZM, a temperature sensor TEM (in particular for the electronic interruption unit EU), a communication unit COM, a display unit DISP.
  • the first part EPART has only three connections:
  • the protective switching device contains a second part, in particular a mechanical one, MPART.
  • the second part MPART can have the mechanical isolating contact unit MK, the handle HH, a release unit EG.
  • the second part can have a position unit POS, for reporting the position of the contacts of the mechanical isolating contacts unit MK to the control unit, as well as the (neutral conductor) connection (s). Additional, unspecified, units may be provided.
  • the release unit EG causes the actuation of the contacts of the mechanical isolating contact unit to be released by the handle HH if there is a release signal in enable. Furthermore, the release unit FG can cause the contacts to open if an opening signal OEF is present. The release unit then acts as a trigger unit.
  • the protective switching device advantageously ensures that the electrical line and consumer / energy sink ES on the load side of the protective switching device is switched off when no (or only very little) current flows on the load side (no connected consumer needs to be supplied).
  • An electronic protection and switching device is advantageously expanded for this purpose, for example by an expansion in a firmware of a microcontroller MP of the control unit SE, for example by means of a corresponding computer program product.
  • the load current of the connected consumers is advantageously recorded by the (electronic) protective switching device/the current sensor unit/current measurement contained therein.
  • the protective switching device can be parameterized in this way. can be programmed so that the electronic interruption unit EU is switched to the high-resistance state as soon as the current on the load side Load or Load current 1 L OAD falls below a first current threshold.
  • the connected line on the load side is then voltage-free and field-free.
  • the device then advantageously carries out a test or checking function to check whether a current (greater than a second current threshold) could flow again on the load side Load.
  • This test is carried out, for example, by switching the electronic interruption unit EU to the low-resistance state for a short time.
  • Figure 4 shows an example of such a test pulse.
  • Figure 4 shows representations of various electrical quantities in connection with the aforementioned designs over time t.
  • the nominal voltage U N is shown over time t, a sinusoidal alternating voltage.
  • a test pulse is shown synchronously with this over time t.
  • the vertical Y-axis of the representation is marked with the designation SWITCH.
  • the electronic interruption unit EU is switched on / switched to the low-impedance state for one half-wave of the alternating voltage U N.
  • the switch-on can also be shorter (or longer), such as 5ms, 1ms, 800 ps, 700 ps (20 ms).
  • the electronic interruption unit EU can be switched on/switched to the low-resistance state when the instantaneous value of the alternating voltage falls below a first voltage limit, such as. B. 50 volts. So that one Test pulse is only emitted when instantaneous mains voltage values are less than 50V. This would have the added benefit of electrical safety.
  • the resulting test pulse is shown in the third representation of the load voltage U L OAD on the load side Load of the protective switching device SG over time t as a half-wave of the voltage.
  • this test pulse is carried out repeatedly, for example once per second. This means that after a consumer ES or load is connected or switched on, the consumer ES is supplied with voltage/energy again within one second.
  • This delay time (or response time) can also be changed via the firmware, for example. For example, a customer can choose between a faster response within 0.5 seconds or a slower response within 2 seconds.
  • the level of the load current 1 L OAD on the load side Load of the protective switching device SG is shown over time, for a first and a second case.
  • the determined load current 1 L OAD is smaller than the second current threshold i L im- or it is determined that a (load) current that is greater than the second current threshold i L im could not flow.
  • the electronic interruption unit EU remains in the high-resistance state and carries out this test again later (the latter is not shown in time).
  • the determined load current 1 L OAD is greater than the second current threshold i L im- Or . It is determined that a (load) current that is greater than the second current threshold i L im could flow.
  • the electronic interruption unit EU is switched to the low-resistance state. This is shown in dashed lines in the second illustration SWITCH with the state "Automatic on”, similarly shown in dashed lines in the fifth illustration "case II" that the load current 1 L OAD is flowing again.
  • the function according to the invention can be designed so that it can be activated (on/off).
  • a computer program product or Algorithm evaluates (in the background) the level of the determined current of the low-voltage circuit on the load side of the protective switching device. If a first current threshold is undershot for a first period of time, the electronic interruption unit EU is switched to the high-resistance state. After switching the electronic interruption unit EU to the high-resistance state, a test is carried out, for example using test pulses, to determine whether a current that is greater than the second current threshold could flow. If the test is positive, the electronic interruption unit EU is switched to the low-resistance state.
  • the control unit SE can have a microcontroller.
  • the microcontroller can run the computer program product.
  • the computer program product includes commands which, when the program is executed by the microcontroller, cause it to control the protective switching device, in particular to support, in particular to carry out, the method according to the invention.
  • the computer program product can be stored on a computer-readable storage medium, such as a CD-ROM, a USB stick or similar.

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

The invention relates to a protective circuit breaker for protection of an electrical low-voltage circuit, comprising: - a housing with at least one grid-side connection and at least one load-side connection, and - a mechanical separating contact unit which is connected to an electronic interrupter unit in series, wherein - the serial connection is connected to the at least one grid-side connection and to the at least one load-side connection, - the mechanical separating contact unit can be switched by opening contacts in order to prevent a current flow or by closing the contacts for a current flow in the low-voltage circuit, - owing to the semiconductor-based switch elements, the electronic interrupter unit can be switched to a high-ohmic state of the switch elements in order to prevent a current flow or to a low-ohmic state of the switch elements for a current flow in the low-voltage circuit, - the level of the current in the low-voltage circuit, in particular between the grid-side phase conductor connection and the load-side phase conductor connection, is ascertained, - a process for preventing a current flow in the low-voltage circuit is initiated if current thresholds and/or current/time thresholds are exceeded, and - while the contacts of the mechanical separating contact unit are closed and the electronic interrupter unit is switched to a low-ohmic state, the electronic interrupter unit is switched to a high-ohmic state if the current of the low-voltage circuit reaches a level that falls below a first current threshold for a first duration of time.

Description

Beschreibung Description
Schutzschaltgerät und Verfahren Circuit breaker and method
Die Erfindung betri f ft das technische Gebiet eines Schutz- schaltgerätes für einen Niederspannungsstromkreis mit einer elektronischen Unterbrechungseinheit und ein Verfahren für ein Schutzschaltgerät für einen Niederspannungsstromkreis mit einer elektronischen Unterbrechungseinheit . The invention relates to the technical field of a protective switching device for a low-voltage circuit with an electronic interruption unit and a method for a protective switching device for a low-voltage circuit with an electronic interruption unit.
Mit Niederspannung sind Spannungen von bis zu 1000 Volt Wechselspannung oder bis zu 1500 Volt Gleichspannung gemeint . Mit Niederspannung sind insbesondere Spannungen gemeint , die größer als die Kleinspannung, mit Werten von 50 Volt Wechselspannung bzw . 120 Volt Gleichspannung, sind . Low voltage refers to voltages of up to 1000 volts AC or up to 1500 volts DC. Low voltage refers in particular to voltages that are higher than extra-low voltage, with values of 50 volts AC or 120 volts DC.
Mit Niederspannungsstromkreis bzw . -netz oder -anlage sind Stromkreise mit Nennströmen bzw . Bemessungsströmen von bis zu 125 Ampere , spezi fischer bis zu 63 Ampere gemeint . Mit Niederspannungsstromkreis sind insbesondere Stromkreise mit Nennströmen bzw . Bemessungsströmen von bis zu 50 Ampere , 40 Ampere , 32 Ampere , 25 Ampere , 16 Ampere oder 10 Ampere gemeint . Mit den genannten Stromwerten sind insbesondere Nenn- , Bemessungs- oder/und Abschaltströme gemeint , d . h . der Strom der im Normal fall maximal über den Stromkreis geführt wird bzw . bei denen der elektrische Stromkreis üblicherweise unterbrochen wird, beispielsweise durch eine Schutzeinrichtung, wie ein Schutzschaltgerät , Leitungsschutzschalter oder Leistungsschalter . Die Nennströme können sich weiter staf feln, von 0 , 5 A über 1 A, 2 A, 3 A, 4 A, 5 A, 6 A, 7 A, 8 A, 9 A, 10 A, usw . bis 16 A. A low-voltage circuit, network or system refers to circuits with nominal or rated currents of up to 125 amps, more specifically up to 63 amps. A low-voltage circuit particularly refers to circuits with nominal or rated currents of up to 50 amps, 40 amps, 32 amps, 25 amps, 16 amps or 10 amps. The current values mentioned particularly refer to nominal, rated and/or breaking currents, i.e. the maximum current that is normally carried through the circuit or at which the electrical circuit is usually interrupted, for example by a protective device such as a protective switching device, circuit breaker or power switch. The nominal currents can be further staggered, from 0.5 A to 1 A, 2 A, 3 A, 4 A, 5 A, 6 A, 7 A, 8 A, 9 A, 10 A, etc. up to 16 A.
Leitungsschutzschalter sind seit langem bekannte Uberstrom- schut zeinrichtungen, die in der Elektroinstallationstechnik in Niederspannungsstromkreisen eingesetzt werden . Diese schützen Leitungen vor Beschädigung durch Erwärmung infolge zu hohen Stromes und/oder Kurzschluss . Ein Leitungsschutzschalter kann den Stromkreis bei Überlast und/oder Kurz- Schluss selbsttätig abschalten . Ein Leitungsschutzschalter ist ein nicht selbsttätig zurückstellendes Sicherungselement . Circuit breakers have long been known overcurrent protection devices that are used in electrical installation technology in low-voltage circuits. These protect cables from damage caused by heating due to excessive current and/or short circuits. A circuit breaker can shut down the circuit in the event of an overload and/or short circuit. Switch off automatically at the end. A circuit breaker is a non-automatically resetting safety element.
Leistungsschalter sind, im Gegensatz zu Leitungsschutzschaltern, für Ströme größer als 125 A vorgesehen, teilweise auch schon ab 63 Ampere . Leitungsschutzschalter sind deshalb einfacher und filigraner auf gebaut . Leitungsschutzschalter weisen üblicherweise eine Befestigungsmöglichkeit zur Befestigung auf einer so genannten Hutschiene ( Tragschiene , DIN- Schiene , TH35 ) auf . In contrast to circuit breakers, circuit breakers are intended for currents greater than 125 A, sometimes even from 63 amps. Circuit breakers are therefore designed to be simpler and more delicate. Circuit breakers usually have a mounting option for mounting on a so-called top-hat rail (mounting rail, DIN rail, TH35).
Leitungsschutzschalter sind elektromechanisch auf gebaut . In einem Gehäuse weisen sie einen mechanischen Schaltkontakt bzw . Arbeitsstromauslöser zur Unterbrechung (Auslösung) des elektrischen Stromes auf . Üblicherweise wird ein Bimetall- Schutzelement bzw . Bimetall-Element zur Auslösung (Unterbrechung) bei länger anhaltenden Überström (Überstromschutz ) respektive bei thermischer Überlast (Überlastschut z ) eingesetzt . Ein elektromagnetischer Auslöser mit einer Spule wird zur kurz zeitigen Auslösung bei Überschreiten eines Uberstrom- grenzwerts bzw . im Falle eines Kurzschlusses (Kurzschlussschutz ) eingesetzt . Eine oder mehrere Lichtbogenlöschkammer (n) bzw . Einrichtungen zur Lichtbogenlöschung sind vorgesehen . Ferner Anschlusselemente für Leiter des zu schützenden elektrischen Stromkreises . Circuit breakers are electromechanical in design. They have a mechanical switching contact or shunt release in a housing to interrupt (trip) the electrical current. A bimetal protective element or bimetal element is usually used to trip (interrupt) the circuit in the event of a prolonged overcurrent (overcurrent protection) or thermal overload (overload protection). An electromagnetic release with a coil is used for brief tripping when an overcurrent limit is exceeded or in the event of a short circuit (short-circuit protection). One or more arc quenching chambers or devices for arc quenching are provided. There are also connection elements for conductors of the electrical circuit to be protected.
Schutzschaltgeräte mit einer elektronischen Unterbrechungseinheit sind relativ neuartige Entwicklungen . Diese weisen eine halbleiterbasierte elektronische Unterbrechungseinheit auf . D . h . der elektrische Stromfluss des Niederspannungsstromkreises wird über Halbleiterbauelemente respektive Halbleiterschalter geführt , die den elektrischen Stromfluss unterbrechen bzw . leitfähig geschaltet werden können . Schutzschaltgeräte mit einer elektronischen Unterbrechungseinheit weisen ferner häufig eine mechanische Trennkontakteinheit auf , insbesondere mit Trennereigenschaften gemäß einschlägigem Normen für Niederspannungsstromkreise , wobei die Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit in Serie zur elektronischen Unterbrechungseinheit geschaltet sind, d.h. der Strom des zu schützenden Niederspannungsstromkreises wird sowohl über die mechanische Trennkontakteinheit als auch über die elektronische Unterbrechungseinheit geführt. Protective switching devices with an electronic interruption unit are relatively new developments. They have a semiconductor-based electronic interruption unit. This means that the electrical current flow of the low-voltage circuit is guided via semiconductor components or semiconductor switches, which interrupt the electrical current flow or can be switched to conduct. Protective switching devices with an electronic interruption unit also often have a mechanical isolating contact unit, in particular with isolating properties in accordance with the relevant standards for low-voltage circuits, whereby the contacts of the mechanical isolating contact unit are connected in series to the electronic interruption unit, i.e. the current of the low-voltage circuit to be protected is conducted via both the mechanical isolating contact unit and the electronic interruption unit.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf Niederspannungswechselstromkreise, mit einer Wechselspannung, üblicherweise mit einer zeitabhängigen sinusförmigen Wechselspannung mit der Frequenz f. Die zeitliche Abhängigkeit des momentanen Spannungswertes u(t) der Wechselspannung ist durch die Gleichung: u(t) = U * sin (2n * f * t) beschrieben. Wobei: u(t) = momentaner Spannungswert zu der Zeit t The present invention relates in particular to low-voltage alternating current circuits with an alternating voltage, usually with a time-dependent sinusoidal alternating voltage with the frequency f. The time dependence of the instantaneous voltage value u(t) of the alternating voltage is described by the equation: u(t) = U * sin (2n * f * t). Where: u(t) = instantaneous voltage value at the time t
U = Amplitude der Spannung U = amplitude of the voltage
Eine harmonische Wechselspannung lässt sich durch die Rotation eines Zeigers darstellen, dessen Länge der Amplitude (U) der Spannung entspricht. Die Momentanauslenkung ist dabei die Projektion des Zeigers auf ein Koordinatensystem. Eine Schwingungsperiode entspricht einer vollen Umdrehung des Zeigers und dessen Vollwinkel beträgt 2n (2Pi) bzw. 360°. Die Kreisfrequenz ist die Änderungsrate des Phasenwinkels dieses rotierenden Zeigers. Die Kreisfrequenz einer harmonischen Schwingung beträgt immer das 2n-fache ihrer Frequenz, d.h. : w = 2n*f = 2n/T = Kreisfrequenz der Wechselspannung (T = Periodendauer der Schwingung) A harmonic alternating voltage can be represented by the rotation of a pointer whose length corresponds to the amplitude (U) of the voltage. The instantaneous deflection is the projection of the pointer onto a coordinate system. One oscillation period corresponds to a full rotation of the pointer and its full angle is 2n (2Pi) or 360°. The angular frequency is the rate of change of the phase angle of this rotating pointer. The angular frequency of a harmonic oscillation is always 2n times its frequency, i.e.: w = 2n*f = 2n/T = angular frequency of the alternating voltage (T = period of the oscillation)
Häufig wird die Angabe der Kreisfrequenz (w) gegenüber der Frequenz (f) bevorzugt, da sich viele Formeln der Schwingungslehre aufgrund des Auftretens trigonometrischer Funktionen, deren Periode per Definition 2n ist, mit Hilfe der Kreisfrequenz kompakter darstellen lassen: u (t) U * sin(wt) The specification of the angular frequency (w) is often preferred over the frequency (f), since many formulas in vibration theory can be represented more compactly using the angular frequency due to the occurrence of trigonometric functions, the period of which is by definition 2n: u (t) U * sin(wt)
Im Falle zeitlich nicht konstanter Kreisfrequenzen wird auch der Begriff momentane Kreisfrequenz verwendet. In the case of angular frequencies that are not constant over time, the term instantaneous angular frequency is also used.
Bei einer sinusförmigen, insbesondere zeitlich konstanten, Wechselspannung entspricht der zeitabhängige Wert aus der Winkelgeschwindigkeit w und der Zeit t dem zeitabhängigen Winkel cp ( t ) , der auch als Phasenwinkel cp ( t ) bezeichnet wird. D.h. der Phasenwinkel cp ( t ) durchläuft periodisch den Bereich O...2n bzw. 0°...360°. D.h. der Phasenwinkel nimmt periodisch einen Wert zwischen 0 und 2n bzw. 0° und 360° an (cp = n* (0...2n) bzw. cp = n* ( 0 °...360 ° ) , wegen Periodizität; verkürzt: cp = O...2n bzw. cp = 0°...360° ) . In the case of a sinusoidal, in particular temporally constant, alternating voltage, the time-dependent value of the angular velocity w and the time t corresponds to the time-dependent angle cp ( t ) , which is also referred to as the phase angle cp ( t ). This means that the phase angle cp ( t ) periodically passes through the range O...2n or 0°...360°. This means that the phase angle periodically assumes a value between 0 and 2n or 0° and 360° (cp = n* (0...2n) or cp = n* ( 0 °...360 ° ) , due to periodicity; in short: cp = O...2n or cp = 0°...360° ).
Mit momentanem Spannungswert u(t) ist folglich der momentane Wert der Spannung zum Zeitpunkt t, d.h. bei einer sinusförmigen (periodischen) Wechselspannung der Wert der Spannung zum Phasenwinkel cp gemeint (cp = O...2n bzw. cp = 0°...360°, der jeweiligen Periode) . The instantaneous voltage value u(t) is therefore the instantaneous value of the voltage at time t, i.e. in the case of a sinusoidal (periodic) alternating voltage, the value of the voltage at the phase angle cp (cp = O...2n or cp = 0°...360°, of the respective period).
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schutzschaltgerät eingangs genannter Art zu verbessern, insbesondere eine höhere Sicherheit im durch das Schutzschaltgerät zu schützenden elektrischen Niederspannungsstromkreis zu erreichen. The object of the present invention is to improve a protective switching device of the type mentioned at the beginning, in particular to achieve greater safety in the low-voltage electrical circuit to be protected by the protective switching device.
Diese Aufgabe wird durch ein Schutzschaltgeräte mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, sowie durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 13 gelöst. This task is achieved by a protective switching device with the features of patent claim 1, and by a method according to patent claim 13.
Erfindungsgemäß wird ein Schutzschaltgerät zum Schutz eines elektrischen Niederspannungsstromkreises, insbesondere Niederspannungswechselstromkreises, vorgeschlagen, aufweisend:According to the invention, a protective switching device for protecting an electrical low-voltage circuit, in particular a low-voltage alternating circuit, is proposed, comprising:
- ein Gehäuse mit mindestens einem netzseitigen Anschluss und mindestens einem lastseitigen Anschluss, beide für den Niederspannungsstromkreis, - an enclosure with at least one mains-side connection and at least one load-side connection, both for the low-voltage circuit,
- eine mechanische Trennkontakteinheit, die in Serie mit ei- ner elektronischen Unterbrechungseinheit geschaltet ist , wobei die Serienschaltung einerseits mit dem mindestens einem netzseitigen und andererseits mit dem mindestens einem lastseitigen Anschluss verbunden ist , - a mechanical isolating contact unit, which is installed in series with a an electronic interruption unit is connected, the series connection being connected on the one hand to the at least one network-side connection and on the other hand to the at least one load-side connection,
- dass die mechanische Trennkontakteinheit durch ein Öf fnen von Kontakten zur Vermeidung eines Stromflusses oder ein Schließen der Kontakte für einen Stromfluss im Niederspannungsstromkreis schaltbar ist , - that the mechanical isolating contact unit can be switched by opening contacts to prevent current flow or by closing the contacts to prevent current flow in the low-voltage circuit,
- dass die elektronische Unterbrechungseinheit durch halbleiterbasierte Schaltelemente in einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente zur Vermeidung eines Stromflusses oder einen niederohmigen Zustand der Schaltelemente zum Stromfluss im Niederspannungsstromkreis schaltbar ist , - that the electronic interruption unit can be switched by semiconductor-based switching elements into a high-resistance state of the switching elements to avoid current flow or a low-resistance state of the switching elements for current flow in the low-voltage circuit,
- einer Stromsensoreinheit , zur Ermittlung der Höhe des Stromes des Niederspannungsstromkreises , - a current sensor unit for determining the level of current in the low-voltage circuit,
- einer Steuerungseinheit , die mit der Stromsensoreinheit , der mechanischen Trennkontakteinheit und der elektronischen Unterbrechungseinheit verbunden ist , wobei bei Überschreitung von Strom- oder/und Strom-Zeitgrenzwerten eine Vermeidung eines Stromflusses des Niederspannungsstromkreises initiiert wird, insbesondere durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit . - a control unit which is connected to the current sensor unit, the mechanical isolating contact unit and the electronic interruption unit, wherein when current and/or current time limit values are exceeded, avoidance of a current flow in the low-voltage circuit is initiated, in particular by a high-resistance state of the switching elements of the electronic interruption unit.
Das Schutzschaltgerät ist erfindungsgemäß derart ausgestaltet , dass das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet ist , dass bei geschlossenen Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit und niederohmig geschalteter elektronischer Unterbrechungseinheit bei einer Höhe des Stromes des Niederspannungsstromkreises , der eine erste Stromschwelle , speziell einen Ef fektivwert des Stromes als erste Stromschwelle , für eine erste Zeitdauer unterschreitet , die elektronische Unterbrechungseinheit in den hochohmigen Zustand geschaltet wird . According to the invention, the protective switching device is designed in such a way that the protective switching device is designed in such a way that when the contacts of the mechanical isolating contact unit are closed and the electronic interruption unit is switched with low resistance, at a level of the current of the low-voltage circuit that has a first current threshold, specifically an effective value of the current as the first current threshold, for If the time falls below a first time period, the electronic interruption unit is switched to the high-resistance state.
Dies hat den Vorteil , dass bei nicht angeschlossenen bzw . nicht eingeschalteten Verbrauchern eine elektrische Leitung / Kabel des Niederspannungsstromkreises spannungs frei geschaltet wird und so ein (nicht benötigtes ) elektrisches Feld am lastseitigen Anschluss vermieden wird . Die erste Stromschwelle ( z . B . Ef fektivwert ) kann kleiner als 10 mA oder 5 mA oder 1 mA sein, j eder Zwischenwert ist möglich und of fenbart . Für eine Spannungs freiheit / eine Feldfreiheit sind Werte bis 1 mA möglich . This has the advantage that when not connected or When consumers are not switched on, an electrical line/cable in the low-voltage circuit is switched off and an (unnecessary) electrical field is avoided at the connection on the load side. The first current threshold (e.g. effective value) can be less than 10 mA or 5 mA or 1 mA, any intermediate value is possible and disclosed. Values of up to 1 mA are possible for voltage freedom / field freedom.
Soll der Standby Stromverbrauch auch minimiert werden, könnte die Stromschwelle vorteilhaft bei höheren Werten, wie beispielsweise 5 mA oder 10 mA liegen . So könnten Verbraucher im Standby an den lastseitigen Anschlüssen weggeschaltet werden, um den Stromverbrauch zu reduzieren . If the standby power consumption is also to be minimized, the current threshold could advantageously be set at higher values, such as 5 mA or 10 mA. In this way, consumers in standby mode could be switched off at the load-side connections in order to reduce power consumption.
Die erste Zeitdauer kann im Minutenbereich liegen . Sie kann eine Minute oder größer als eine Minute sein . Insbesondere kann sie größer als 2 Minuten, 3 Minuten, 5 Minuten, 10 Minuten, 15 Minutem oder 30 Minuten sein, j eder Zwischenwert ist möglich und of fenbart . The first time period can be in the range of minutes. It can be one minute or more than one minute. In particular, it can be more than 2 minutes, 3 minutes, 5 minutes, 10 minutes, 15 minutes or 30 minutes; any intermediate value is possible and disclosed.
Erfindungsgemäß wird so einerseits eine Spannungs freiheit / Feldfreiheit realisiert bzw . der Stromverbrauch im Niederspannungsstromkreis reduziert , wodurch die Sicherheit im Niederspannungsstromkreis erhöht wird . According to the invention, on the one hand, freedom from voltage/field freedom is achieved or the power consumption in the low-voltage circuit is reduced, thereby increasing the safety in the low-voltage circuit.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und im Aus führungsbeispiel angegeben . Further advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims and in the exemplary embodiment.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt nach (Ab- ) Schaltung der elektronischen Unterbrechungseinheit in den hochohmigen Zustand eine Prüfung dahingehend, ob ein Strom, der größer ist als eine zweite Stromschwelle (wobei die zweite Stromschwelle insbesondere ein Momentanwert der Höhe des Stromes ist , der insbesondere abhängig ist von der Höhe des Momentanwertes der Spannung an den netzseitigen Anschlüssen) ist , fließen könnte . In an advantageous embodiment of the invention, after switching (off) the electronic interruption unit to the high-impedance state, a check is carried out to determine whether a current which is greater than a second current threshold (wherein the second current threshold is in particular an instantaneous value of the magnitude of the current, which is in particular dependent on the magnitude of the instantaneous value of the voltage at the network-side connections) could flow.
Bei positiver Prüfung wird die elektronische Unterbrechungseinheit in den niederohmigen Zustand geschaltet . If the test is positive, the electronic interruption unit is switched to the low-resistance state.
D . h . es können beispielsweise (mindestens ) zwei netzseitige Anschlüsse vorgesehen sein . Ferner kann eine Spannungssensoreinheit vorgesehen sein, zur Ermittlung der Höhe der Spannung (insbesondere Momentanwerte der Spannung) des Niederspannungsstromkreises an den netzseitigen Anschlüssen des Schutzschaltgerätes. Die Spannungssensoreinheit kann dabei mit der Steuerungseinheit verbunden sein. This means that (at least) two mains-side connections can be provided. Furthermore, a voltage sensor unit can be provided to determine the level of the Voltage (particularly instantaneous voltage values) of the low-voltage circuit at the mains-side connections of the protective switching device. The voltage sensor unit can be connected to the control unit.
Mit „fließen könnte" (ein Strom, der größer als eine zweite Stromschwelle ist, fließen könnte) ist beispielsweise ein weiterer Strom (= dritter Strom bzw. dritte Stromschwelle) gemeint, der z.B. zeitweise (phasenwinkelweise / in einem Phasenwinkelbereich der Spannung (an den netzseitigen Anschlüssen) oder des Stromes) fließt und durch dessen Höhe ein Rückschluss auf die Stromflussfähigkeit für die zweite Stromschwelle (insbesondere ein Effektivwert) möglich ist, d.h. ob die zweite Stromschwelle (Effektivwert) überschritten werden könnte . By "could flow" (a current that is greater than a second current threshold could flow) is meant, for example, a further current (= third current or third current threshold) that flows, for example, temporarily (phase angle wise / in a phase angle range of the voltage (at the mains-side connections) or the current) and from whose level a conclusion can be drawn about the current flow capability for the second current threshold (in particular an effective value), i.e. whether the second current threshold (effective value) could be exceeded.
Die zweite Stromschwelle (insbesondere ein Effektivwert, als Alternative zum Momentanwert) ist insbesondere größer als die erste Stromschwelle. Insbesondere ist sie größer als 10% oder 20% oder 30 % der ersten Stromschwelle, wobei jeder Zwischenwert möglich ist und offenbart ist. Spezieller ist die zweite Stromschwelle größer oder gleich 1 mA. The second current threshold (in particular an effective value, as an alternative to the instantaneous value) is in particular greater than the first current threshold. In particular, it is greater than 10% or 20% or 30% of the first current threshold, any intermediate value being possible and disclosed. More specifically, the second current threshold is greater than or equal to 1 mA.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine Wiedereinschaltung erfolgt, um einen (wieder) angeschlossenen Verbraucher bzw. einen (wieder) eingeschalteten Verbraucher zu erkennen und mit Energie zu versorgen. This has the particular advantage that it is switched back on in order to detect a (re)connected consumer or a (re)switched consumer and supply it with energy.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Prüfung dahingehend, dass die elektronische Unterbrechungseinheit periodisch mit einem ersten zeitlichen Abstand für eine zweite Zeitdauer in den niederohmigen Zustand geschaltet wird. Für die zweite Zeitdauer des niederohmigen Zustandes erfolgt eine Ermittlung dahingehend, ob ein Strom, der die zweite Stromschwelle überschreitet, fließen könnte (siehe oben: „weiterer / dritter Strom") . Bei positiver Ermittlung schaltet die elektronische Unterbrechungseinheit in den niederohmigen Zustand, andernfalls wird die periodische Schaltung ( in den niederohmigen Zustand) fortgeführt . In an advantageous embodiment of the invention, the test is carried out in such a way that the electronic interruption unit is periodically switched to the low-resistance state for a second period of time at a first time interval. For the second period of the low-resistance state, a determination is made as to whether a current that exceeds the second current threshold could flow (see above: "further / third current"). If the determination is positive, the electronic interruption unit switches to the low-resistance state, otherwise the periodic switching (into the low-resistance state) is continued.
D . h . es erfolgt eine Prüfung des Lastabganges / an den mindestens einem lastseitigen Anschluss durch kurz zeitiges Einschalten / niederohmig werden der elektronischen Unterbrechungseinheit . This means that the load output / at least one load-side connection is tested by briefly switching on / making the electronic interruption unit low-resistance.
Der erste zeitliche Abstand liegt beispielsweise im Bereich 500 ms bis 1 Sekunde bzw . bis 2 Sekunden, wobei j eder Zwischenwert möglich ist und of fenbart ist . The first time interval is, for example, in the range 500 ms to 1 second or . to 2 seconds, whereby any intermediate value is possible and disclosed.
Die zweite Zeitdauer ist beispielsweise kleiner oder gleich 20 ms , insbesondere kleiner 10 ms , spezieller kleiner 3 ms , 2 ms , 1 ms , 800 ps , 700 ps oder 500 ps , wobei j eder Zwischenwert möglich ist und of fenbart ist . The second time period is, for example, less than or equal to 20 ms, in particular less than 10 ms, more specifically less than 3 ms, 2 ms, 1 ms, 800 ps, 700 ps or 500 ps, with any intermediate value being possible and disclosed.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine einfache Möglichkeit zur Prüfung gegeben ist , bei die elektronische Unterbrechungseinheit verwendet wird und nur speziell für die Prüfung angesteuert wird . This has the particular advantage that it provides a simple option for testing, using an electronic interruption unit and only controlling it specifically for the testing.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine mit der Steuerungseinheit verbundene Spannungssensoreinheit vorgesehen, die die Höhe der Spannung, insbesondere Momentanwerte der Höhe der Spannung, des Niederspannungsstromkreises , insbesondere an den netzseitigen Anschlüssen, speziell zwischen netzseitigen Neutralleiteranschluss und netzseitigen Phasenleiteranschluss ) , ermittelt . Die periodische Schaltung der elektronischen Unterbrechungseinheit EU in den niederohmigen Zustand erfolgt dann, wenn der Betrag des Momentwertes der Höhe der Spannung eine erste Spannungsgrenze , die insbesondere kleiner oder gleich 50 Volt ist , unterschreitet . In an advantageous embodiment of the invention, a voltage sensor unit is provided which is connected to the control unit and which determines the level of the voltage, in particular instantaneous values of the level of the voltage, of the low-voltage circuit, in particular at the mains-side connections, specifically between the mains-side neutral conductor connection and the mains-side phase conductor connection). The periodic switching of the electronic interruption unit EU to the low-resistance state takes place when the amount of the instantaneous value of the level of the voltage falls below a first voltage limit, which is in particular less than or equal to 50 volts.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine erhöhte Betriebssicherheit erreicht wird, da die Prüfung mit einer Spannungshöhe erfolgt , die im Bereich der ( Schutz- ) Kleinspannung erfolgt , die für Menschen ungefährlich ist . This has the particular advantage that increased operational safety is achieved, since the test is carried out at a voltage level which is in the range of (protective) extra-low voltage, which is harmless to humans.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Prüfung dahingehend, dass eine Hil fsspannung, insbesondere Hil fswechselspannung, verwendet wird, die eine erste Span- nungsgrenze , die insbesondere kleiner oder gleich 50 Volt ist , unterschreitet . In an advantageous embodiment of the invention, the test is carried out by using an auxiliary voltage, in particular auxiliary alternating voltage, which has a first voltage voltage limit, which is in particular less than or equal to 50 volts.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine weitere einfache Möglichkeit zur Prüfung der Wiedereinschaltung gegeben ist . This has the particular advantage that it provides another simple way to check whether the switch has been switched back on.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die mechanische Trennkontakteinheit dem lastseitigen Anschluss ( en) und die elektronische Unterbrechungseinheit dem netzseitigen Anschluss ( en) zugeordnet . In an advantageous embodiment of the invention, the mechanical isolating contact unit is assigned to the load-side connection(s) and the electronic interruption unit is assigned to the mains-side connection(s).
Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine Struktur für ein Schutzschaltgerät gegeben, bei der eine Funktions fähigkeit des Schutzschaltgerätes auch bei geöf fneten Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit gegeben ist . This has the particular advantage of providing a structure for a protective switching device in which the functionality of the protective switching device is ensured even when the contacts of the mechanical isolating contact unit are open.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die mechanische Trennkontakteinheit durch eine mechanische Handhabe bedienbar, um ein Öf fnen von Kontakten oder ein Schließen der Kontakte zu schalten . In an advantageous embodiment of the invention, the mechanical isolating contact unit can be operated by a mechanical handle in order to switch an opening of contacts or a closing of the contacts.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass die Funktionalität eines klassischen Leitungsschutzschalters gegeben ist . This has the particular advantage of providing the functionality of a classic circuit breaker.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass die Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit durch die Steuerungseinheit geöf fnet , aber nicht geschlossen werden können . In an advantageous embodiment of the invention, the protective switching device is designed such that the contacts of the mechanical isolating contact unit can be opened by the control unit but cannot be closed.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine erhöhte Betriebssicherheit erreicht wird, da die Kontakte versehentlich durch die Steuerungseinheit nicht geschlossen werden können . This has the particular advantage that increased operational reliability is achieved, since the contacts cannot be accidentally closed by the control unit.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Steuerungseinheit einen Mikrocontroller auf . In an advantageous embodiment of the invention, the control unit has a microcontroller.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass die erfindungsgemäßen Funktionen zur Erhöhung der Sicherheit des zu schützenden elektrischen Niederspannungsstromkreis durch ein ( anpassbares ) Computerprogrammprodukt realisiert werden können . Ferner können Änderungen und Verbesserungen der Funktion dadurch individuell auf ein Schutzschaltgerät geladen werden . Erfindungsgemäß wird ein korrespondierendes Verfahren für ein Schutzschaltgerät für einen Niederspannungsstromkreis mit elektronischen (halbleiterbasierten) Schaltelementen mit den gleichen und weiteren Vorteilen beansprucht . This has the particular advantage that the functions according to the invention for increasing the safety of the low-voltage electrical circuit to be protected can be implemented by a (customizable) computer program product. Furthermore, changes and improvements to the function can be individually loaded onto a protective switching device. According to the invention, a corresponding method for a protective switching device for a low-voltage circuit with electronic (semiconductor-based) switching elements is claimed with the same and further advantages.
Das Verfahren für ein Schutzschaltgerät zum Schutz eines elektrischen Niederspannungsstromkreis mit : The procedure for a protective switching device to protect a low voltage electrical circuit with:
- einem Gehäuse mit mindestens einem netzseitigen Anschluss und mindestens einem lastseitigen Anschluss , - a housing with at least one connection on the network side and at least one connection on the load side,
- einer mechanische Trennkontakteinheit , die in Serie mit einer elektronischen Unterbrechungseinheit geschaltet ist , wobei die Serienschaltung einerseits mit dem mindestens einem netzseitigen und andererseits mit dem mindestens einem lastseitigen Anschluss verbunden ist , - a mechanical isolating contact unit which is connected in series with an electronic interruption unit, the series connection being connected on the one hand to the at least one network-side connection and on the other hand to the at least one load-side connection,
- dass die mechanische Trennkontakteinheit durch ein Öf fnen von Kontakten zur Vermeidung eines Stromflusses oder ein Schließen der Kontakte für einen Stromfluss im Niederspannungsstromkreis schaltbar ist , - that the mechanical isolating contact unit can be switched by opening contacts to prevent current flow or by closing the contacts to prevent current flow in the low-voltage circuit,
- dass die elektronische Unterbrechungseinheit durch halbleiterbasierte Schaltelemente in einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente zur Vermeidung eines Stromflusses oder einen niederohmigen Zustand der Schaltelemente zum Stromfluss im Niederspannungsstromkreis schaltbar ist , - that the electronic interruption unit can be switched by semiconductor-based switching elements into a high-resistance state of the switching elements to prevent current flow or a low-resistance state of the switching elements to allow current flow in the low-voltage circuit,
- dass die Höhe des Stromes im Niederspannungsstromkreis , insbesondere zwischen einem netzseitigen Phasenleiteranschluss und einem lastseitigen Phasenleiteranschluss , ermittelt wird, - that the level of the current in the low-voltage circuit, in particular between a network-side phase conductor connection and a load-side phase conductor connection, is determined,
- dass bei Überschreitung von Strom- oder/und Strom- Zeitgrenzwerten eine Vermeidung eines Stromflusses des Niederspannungsstromkreises initiiert wird, insbesondere durch einen hochohmigen Zustand der elektronischen Unterbrechungseinheit , - that when current and/or current time limit values are exceeded, an avoidance of current flow in the low-voltage circuit is initiated, in particular by a high-resistance state of the electronic interruption unit,
- dass bei geschlossenen Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit und niederohmig geschalteter elektronischer Unterbrechungseinheit bei einer Höhe des Stromes des Niederspannungsstromkreises , der eine erste Stromschwelle für eine erste Zeitdauer unterschreitet , die elektronische Unterbrechungseinheit in den hochohmigen Zustand geschaltet wird . Vorteilhaft erfolgt nach Schaltung der elektronischen Unterbrechungseinheit in den hochohmigen Zustand eine Prüfung dahingehend, ob ein Strom, der größer als eine zweite Stromschwelle ist , fließen könnte . Bei positiver Prüfung wird die elektronische Unterbrechungseinheit in den niederohmigen Zustand geschaltet . - that when the contacts of the mechanical isolating contact unit are closed and the electronic interruption unit is switched to a low resistance, the electronic interruption unit is switched to the high-resistance state at a level of the current in the low-voltage circuit that falls below a first current threshold for a first period of time. After switching the electronic interruption unit to the high-resistance state, a test is advantageously carried out to determine whether a current that is greater than a second current threshold could flow. If the test is positive, the electronic interruption unit is switched to the low-resistance state.
Vorteilhaft wird die Prüfung dahingehend durchgeführt , dass die elektronische Unterbrechungseinheit periodisch mit einem ersten zeitlichen Abstand für eine zweite Zeitdauer in den niederohmigen Zustand geschaltet wird . Für die zweite Zeitdauer des niederohmigen Zustandes wird eine Ermittlung durchgeführt , ob ein Strom, der die zweite Stromschwelle überschreitet , fließen könnte . Bei positiver Ermittlung wechselt die elektronische Unterbrechungseinheit in den niederohmigen Zustand, andernfalls wird zur Prüfung die periodische Schaltung in den niederohmigen Zustand fortgeführt . The test is advantageously carried out in such a way that the electronic interruption unit is periodically switched to the low-resistance state at a first time interval for a second period of time. For the second period of the low-resistance state, a determination is made as to whether a current that exceeds the second current threshold could flow. If the determination is positive, the electronic interruption unit switches to the low-resistance state, otherwise the periodic switching is continued to the low-resistance state for testing purposes.
Erfindungsgemäß wird ein korrespondierendes Computerprogrammprodukt beansprucht . Das Computerprogrammprodukt umfass Befehle , die bei der Aus führung des Programms durch einen Mikrocontroller diesen veranlassen das Verhalten und die Prüfung zu unterstützen, insbesondere durchzuführen, um eine höhere Sicherheit im durch das Schutzschaltgerät zu schützenden elektrischen Niederspannungsstromkreis zu erreichen . According to the invention, a corresponding computer program product is claimed. The computer program product comprises commands which, when the program is executed by a microcontroller, cause the microcontroller to support the behavior and the test, in particular to carry them out, in order to achieve greater safety in the low-voltage electrical circuit to be protected by the protective switching device.
Der Mikrocontroller ist Teil des Schutzschaltgerätes , insbesondere der Steuerungseinheit . The microcontroller is part of the protective switching device, in particular the control unit.
Erfindungsgemäß wird ein korrespondierendes computerlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogrammprodukt gespeichert ist , beansprucht . According to the invention, a corresponding computer-readable storage medium on which the computer program product is stored is claimed.
Erfindungsgemäß wird ein korrespondierendes Datenträgersignal , das das Computerprogrammprodukt überträgt , beansprucht . According to the invention, a corresponding data carrier signal that transmits the computer program product is claimed.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist bei geschlossenen Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit und niederohmiger Unterbrechungseinheit und In an advantageous embodiment of the invention, the contacts of the mechanical isolating contact unit are closed and low-resistance interruption unit and
- bei einem ermittelten Strom, der einen ersten Stromwert überschreitet , insbesondere dass der erste Stromwert für eine erste Zeitgrenze überschritten wird, die elektronische Unterbrechungseinheit hochohmig wird und die mechanische Trennkontakteinheit geschlossen bleibt , - in the case of a determined current that exceeds a first current value, in particular that the first current value is exceeded for a first time limit, the electronic interruption unit becomes high-resistance and the mechanical isolating contact unit remains closed,
- bei einem ermittelten Strom, der einen (höheren) zweiten Stromwert , insbesondere für eine zweite Zeitgrenze , überschreitet , die elektronische Unterbrechungseinheit hochohmig wird und die mechanische Trennkontakteinheit geöf fnet wird,- if a current is detected which exceeds a (higher) second current value, in particular for a second time limit, the electronic interruption unit becomes high-resistance and the mechanical isolating contact unit is opened,
- bei einem ermittelten Strom, der einen (noch höheren) dritten Stromwert überschreitet , die elektronische Unterbrechungseinheit hochohmig wird und die mechanische Trennkontakteinheit geöf fnet wird . - if the detected current exceeds a (even higher) third current value, the electronic interruption unit becomes high-resistance and the mechanical isolating contact unit is opened.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass ein abgestuftes Abschaltkonzept bei erhöhten Strömen für ein erfindungsgemäßes Schutzschaltgerät vorliegt . This has the particular advantage that there is a graduated switch-off concept for increased currents for a protective switching device according to the invention.
Alle Ausgestaltungen, sowohl in abhängiger Form rückbezogen auf den Patentanspruch 1 bzw . 13 , als auch rückbezogen lediglich auf einzelne Merkmale oder Merkmalskombinationen von Patentansprüchen, insbesondere auch ein Rückbezug der abhängigen Anordnungsansprüche auf den unabhängigen Verfahrensanspruch, bewirken eine Verbesserung eines Schutzschaltgerätes , insbesondere eine Verbesserung der Sicherheit des elektrischen Stromkreises , und stellen ein neues Konzept für ein Schutzschaltgerät bereit . All embodiments, both in dependent form referring back to patent claim 1 or 13, and referring back only to individual features or combinations of features of patent claims, in particular also a reference of the dependent arrangement claims to the independent method claim, bring about an improvement of a protective switching device, in particular an improvement of the safety of the electrical circuit, and provide a new concept for a protective switching device.
Die beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise , wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Aus führungsbeispiele , die im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden . The described properties, features and advantages of this invention as well as the manner in which these are achieved will become clearer and more clearly understandable in connection with the following description of the exemplary embodiments, which are explained in more detail in connection with the drawing.
Dabei zeigt die Zeichnung : Figur 1 eine erste Darstellung eines Schutzschaltgerätes , The drawing shows: Figure 1 is a first representation of a protective switching device,
Figur 2 eine zweite Darstellung eines Schutzschaltgerätes , Figur 3 eine dritte Darstellung eines Schutzschaltgerätes , Figur 4 eine Darstellung mit zeitlichen Verläufen von technischen Größen . Figure 2 is a second representation of a protective switching device, Figure 3 is a third representation of a protective switching device, Figure 4 is a representation with temporal progressions of technical quantities.
Figur 1 zeigt eine Darstellung eines Schutzschaltgerätes SG zum Schutz eines elektrischen Niederspannungsstromkreises , insbesondere Niederspannungswechselstromkreis , mit einem Gehäuse GEH, aufweisend : Figure 1 shows a representation of a protective switching device SG for protecting an electrical low-voltage circuit, in particular a low-voltage alternating current circuit, with a housing GEH, comprising:
- einen netzseitigen Neutralleiteranschluss NG, einem netzseitigen Phasenleiteranschluss LG, einem lastseitigen Neutralleiteranschluss NL, einem lastseitigen Phasenleiteranschluss LL des Niederspannungsstromkreises ; an der Netzseite Grid ist üblicherweise eine Energiequelle angeschlossen, an der Lastseite Load ist üblicherweise ein Verbraucher angeschlossen; - a network-side neutral conductor connection NG, a network-side phase conductor connection LG, a load-side neutral conductor connection NL, a load-side phase conductor connection LL of the low-voltage circuit; An energy source is usually connected to the grid side and a consumer is usually connected to the load side;
- eine ( zweipolige ) mechanische Trennkontakteinheit MK mit lastseitigen Anschlusspunkten APLL, APNL und netzseitigen Anschlusspunkten APLG, APNG, wobei für den Neutralleiter ein lastseitiger Anschlusspunkt APNL, für den Phasenleiter ein lastseitiger Anschlusspunkt APLL, für den Neutralleiter ein netzseitiger Anschlusspunkt APNG, für den Phasenleiter ein netzseitiger Anschlusspunkt APLG vorgesehen ist . Die lastseitigen Anschlusspunkte APNL, APLL sind mit den lastseitigen Neutral- und Phasenleiteranschlüssen NL, LL verbunden, so dass ein Öf fnen von Kontakten KKN, KKL zur Vermeidung eines Stromflusses oder ein Schließen der Kontakte für einen Stromfluss im Niederspannungsstromkreis schaltbar ist , - a (two-pole) mechanical isolating contact unit MK with load-side connection points APLL, APNL and mains-side connection points APLG, APNG, whereby a load-side connection point APNL is provided for the neutral conductor, a load-side connection point APLL for the phase conductor, a mains-side connection point APNG for the neutral conductor, and a mains-side connection point APLG for the phase conductor. The load-side connection points APNL, APLL are connected to the load-side neutral and phase conductor connections NL, LL, so that the contacts KKN, KKL can be opened to prevent a current flow or closed to allow a current flow in the low-voltage circuit.
- eine , insbesondere einpolige , elektronische Unterbrechungseinheit EU, ( die bei einpoliger Aus führung insbesondere im Phasenleiter angeordnet ist , ) mit einem netzseitigen Verbindungspunkt EUG, der mit dem netzseitigen Phasenleiteranschluss LG in elektrischer Verbindung steht , und einem lastseitigen Verbindungspunkt EUL, der mit dem netzseitigen Anschlusspunkt APLG der mechanischen Trennkontakteinheit MK in elektrischer Verbindung steht bzw . verbunden ist , wobei die elektronische Unterbrechungseinheit durch halbleiterbasierte Schaltelemente einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente zur Vermeidung eines Stromflusses oder einen niederohmigen Zustand der Schaltelemente zum Stromfluss im Nieder spannungs Stromkreis aufweist , - an electronic interruption unit EU, in particular a single-pole one (which is arranged in the phase conductor in the case of a single-pole version) with a mains-side connection point EUG, which is connected to the mains-side phase conductor connection LG is in electrical connection, and a load-side connection point EUL which is in electrical connection or connected to the mains-side connection point APLG of the mechanical isolating contact unit MK, wherein the electronic interruption unit has a high-resistance state of the switching elements to prevent a current flow or a low-resistance state of the switching elements to allow current flow in the low-voltage circuit by means of semiconductor-based switching elements,
- eine Stromsensoreinheit S I , zur Ermittlung der Höhe des Stromes des Niederspannungsstromkreises , die insbesondere im Phasenleiter angeordnet ist , - a current sensor unit S I for determining the level of current in the low-voltage circuit, which is arranged in particular in the phase conductor,
- einer Steuerungseinheit SE , die mit der Stromsensoreinheit SI , der mechanischen Trennkontakteinheit MK und der elektronischen Unterbrechungseinheit EU verbunden ist , wobei bei Überschreitung von Strom- oder/und Strom-Zeitgrenzwerten eine Vermeidung eines Stromflusses des Niederspannungsstromkreises initiiert wird . - a control unit SE, which is connected to the current sensor unit SI, the mechanical isolating contact unit MK and the electronic interruption unit EU, whereby if current and/or current time limit values are exceeded, avoidance of a current flow in the low-voltage circuit is initiated.
Erfindungsgemäß ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass vorteilhaft bei geschlossenen Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit MK und niederohmig geschalteter elektronischer Unterbrechungseinheit EU bei einer Höhe des Stromes des Niederspannungsstromkreises , der eine erste Stromschwelle für eine erste Zeitdauer unterschreitet , die elektronische Unterbrechungseinheit EU in den hochohmigen Zustand geschaltet wird . According to the invention, the protective switching device is designed in such a way that, when the contacts of the mechanical isolating contact unit MK are closed and the electronic interruption unit EU is switched to a low-resistance state, the electronic interruption unit EU is switched to the high-resistance state when the current level of the low-voltage circuit falls below a first current threshold for a first period of time.
Nach Schaltung der elektronischen Unterbrechungseinheit EU in den hochohmigen Zustand erfolgt vorteilhaft eine Prüfung dahingehend, ob ein Strom, der größer als eine zweite Stromschwelle ist , fließen könnte . Bei positiver Prüfung wird die elektronische Unterbrechungseinheit EU in den niederohmigen Zustand geschaltet . After the electronic interruption unit EU is switched to the high-resistance state, a check is advantageously carried out to determine whether a current that is greater than a second current threshold could flow. If the test is positive, the electronic interruption unit EU is switched to the low-resistance state.
Die Prüfung kann dahingehend erfolgen, dass die elektronische Unterbrechungseinheit EU periodisch mit einem ersten zeitlichen Abstand für eine zweite Zeitdauer in den niederohmigen Zustand geschaltet wird . Für die zweite Zeitdauer des niederohmigen Zustandes erfolgt eine Ermittlung dahingehend, ob ein Strom, der die zweite Stromschwelle überschreitet , fließen könnte . Bei positiver Ermittlung schaltet die elektronische Unterbrechungseinheit EU in den niederohmigen Zustand . Andernfalls wird die periodische Schaltung ( in den niederohmigen Zustand) fortgeführt . The test can be carried out in such a way that the electronic interruption unit EU periodically switches to the low-resistance mode at a first time interval for a second period of time state is switched. For the second period of time in the low-resistance state, a determination is made as to whether a current that exceeds the second current threshold could flow. If the determination is positive, the electronic interruption unit EU switches to the low-resistance state. Otherwise, the periodic switching (into the low-resistance state) continues.
Ferner kann eine mit der Steuerungseinheit SE verbundene ( erste ) Spannungssensoreinheit SUA vorgesehen sein, die die Höhe der Spannung, insbesondere Momentanwerte der Höhe der Spannung, des Niederspannungsstromkreises , insbesondere an den netzseitigen Anschlüssen LG, NG, speziell zwischen netzseitigen Neutralleiteranschluss NG und netzseitigen Phasenleiteranschluss LG, ermittelt . Vorteilhaft erfolgt die periodische Schaltung der elektronischen Unterbrechungseinheit EU in den niederohmigen Zustand dann, wenn der Betrag des Momentwertes der Höhe der Spannung eine erste Spannungsgrenze , die insbesondere kleiner oder gleich 50 Volt ist , unterschreitet . Furthermore, a (first) voltage sensor unit SUA can be provided which is connected to the control unit SE and which determines the level of the voltage, in particular instantaneous values of the level of the voltage, of the low-voltage circuit, in particular at the mains-side connections LG, NG, specifically between the mains-side neutral conductor connection NG and the mains-side phase conductor connection LG. The periodic switching of the electronic interruption unit EU to the low-resistance state advantageously takes place when the amount of the instantaneous value of the level of the voltage falls below a first voltage limit, which is in particular less than or equal to 50 volts.
Alternativ kann die Prüfung dahingehend erfolgen, dass eine Hil fsspannung, insbesondere Hil fswechselspannung, verwendet wird, die eine erste Spannungsgrenze , die insbesondere kleiner oder gleich 50 Volt ist , unterschreitet . Alternatively, the test can be carried out by using an auxiliary voltage, in particular an auxiliary alternating voltage, which falls below a first voltage limit, which is in particular less than or equal to 50 volts.
Allgemein bilden die mechanische Trennkontakteinheit MK und die elektronische Unterbrechungseinheit EU eine Serienschaltung . Die Serienschaltung ist einerseits mit dem mindestens einem netzseitigen und andererseits mit dem mindestens einem lastseitigen Anschluss verbunden . Die mechanische Trennkontakteinheit MK kann vorteilhaft dem lastseitigen Anschluss und die elektronische Unterbrechungseinheit EU dem netzseitigen Anschluss zugeordnet sein, wie in Figur 1 dargestellt . Die mechanische Trennkontakteinheit MK kann durch eine mechanische Handhabe HH bedienbar sein, um ein Öf fnen von Kontakten oder ein Schließen der Kontakte zu schalten, wie bei ei- nem klassischen Leitungsschalter respektive Miniatur Circuit Breaker (MCB ) . In general, the mechanical isolating contact unit MK and the electronic interruption unit EU form a series circuit. The series connection is connected on the one hand to the at least one network-side connection and on the other hand to the at least one load-side connection. The mechanical isolating contact unit MK can advantageously be assigned to the load-side connection and the electronic interruption unit EU to the network-side connection, as shown in Figure 1. The mechanical isolating contact unit MK can be operated by a mechanical handle HH in order to switch the contacts to open or close, as with a a classic line switch or miniature circuit breaker (MCB).
Die erste Stromschwelle kann kleiner als 10 mA oder kleiner als 5 mA oder kleiner als 1 mA sein . The first current threshold can be less than 10 mA or less than 5 mA or less than 1 mA.
Die zweite Stromschwelle kann größer als die erste Stromschwelle sein . Sie kann größer als 10% oder 20% oder 30 % der ersten Stromschwelle sein . The second current threshold can be greater than the first current threshold. It can be greater than 10% or 20% or 30% of the first current threshold.
Die erste Zeitdauer kann gleich oder größer als eine Minute sein . Sie kann größer als 2 Minuten, 3 Minuten, 5 Minuten, 10 Minuten, 15 Minuten oder 30 Minuten sein . The first time period can be equal to or greater than one minute. It can be greater than 2 minutes, 3 minutes, 5 minutes, 10 minutes, 15 minutes or 30 minutes.
Der erste zeitliche Abstand kann zwischen 500 ms oder 2 Sekunden liegen ( j eder Wert möglich) . The first time interval can be between 500 ms or 2 seconds (any value possible).
Die zweite Zeitdauer kann kleiner oder gleich 20 ms sein, insbesondere kleiner als 10 ms sein, spezieller kleiner als 3 ms , 2 ms , 1 ms , 700 ps oder 500 ps sein . The second time period can be less than or equal to 20 ms, in particular less than 10 ms, more specifically less than 3 ms, 2 ms, 1 ms, 700 ps or 500 ps.
Die Steuerungseinheit SE kann einen Mikrocontroller MP aufweisen . The control unit SE can have a microcontroller MP.
Es kann ferner eine mit der Steuerungseinheit SE verbundene zweite Spannungssensoreinheit SUB vorgesehen sein, die die Höhe der Spannung zwischen netzseitigen Verbindungspunkt EUG und lastseitigen Verbindungspunkt EUL der elektronischen Unterbrechungseinheit EU ermittelt . Furthermore, a second voltage sensor unit SUB connected to the control unit SE can be provided, which determines the level of the voltage between the mains-side connection point EUG and the load-side connection point EUL of the electronic interruption unit EU.
Zwischen den netzseitigen Anschlusspunkten APLG, APNG der mechanischen Trennkontakteinheit MK kann eine Messimpedanz ZM geschaltet sein . Die Messimpedanz ZM kann beispielsweise ein elektrischer Widerstand oder/und Kondensator sein . Die Messimpedanz kann ferner eine Induktivität sein . Insbesondere kann die Messimpedanz eine Serienschaltung oder Parallelschaltung eines Widerstandes oder/und Kondensator oder/und Induktivität sein . Im Beispiel gemäß Figur 1 ist die elektronische Unterbrechungseinheit EU einpolig ausgeführt , im Beispiel im Phasenleiter . Hierbei ist der netzseitige Anschlusspunkt APNG für den Neutralleiter der mechanischen Trennkontakteinheit MK mit den netzseitigen Neutralleiteranschluss NG des Gehäuses GEH verbunden . A measuring impedance ZM can be connected between the mains-side connection points APLG, APNG of the mechanical isolating contact unit MK. The measuring impedance ZM can be, for example, an electrical resistor and/or capacitor. The measuring impedance can also be an inductance. In particular, the measuring impedance can be a series connection or parallel connection of a resistor and/or capacitor and/or inductance. In the example shown in Figure 1, the electronic interruption unit EU is designed as a single-pole unit, in the example in the phase conductor. The mains-side connection point APNG for the neutral conductor of the mechanical isolating contact unit MK is connected to the mains-side neutral conductor connection NG of the housing GEH.
Das Schutzschaltgerät SG ist vorteilhaft derart ausgestaltet , dass die Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit MK durch die Steuerungseinheit SE geöf fnet , aber nicht geschlossen werden können, was durch einen Pfeil von der Steuerungseinheit SE zur mechanischen Trennkontakte Einheit MK angedeutet ist . The protective switching device SG is advantageously designed such that the contacts of the mechanical isolating contact unit MK can be opened but not closed by the control unit SE, which is indicated by an arrow from the control unit SE to the mechanical isolating contact unit MK.
Die mechanische Trennkontakteinheit MK ist durch eine mechanische Handhabe HH am Schutzschaltgerät SG bedienbar, um ein manuelles (händisches ) Öf fnen oder ein Schließen der Kontakte KKL, KKN zu schalten . Die mechanische Handhabe HH zeigt ( speziell durch eine mechanische Verbindung zwischen Kontakten und Handhabe ) den Schalt zustand ( Of fen oder Geschlossen) der Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit MK am Schutzschaltgerät an . The mechanical isolating contact unit MK can be operated by a mechanical handle HH on the protective switching device SG in order to switch the contacts KKL, KKN to manual (manual) opening or closing. The mechanical handle HH indicates (specifically through a mechanical connection between contacts and handle) the switching status (open or closed) of the contacts of the mechanical isolating contact unit MK on the protective switching device.
Des Weiteren kann die Kontaktstellung (bzw . die Position der Handhabe , geschlossen bzw . geöf fnet ) an die Steuerungseinheit SE übermittelbar sein . Die Kontaktstellung (bzw . die Position der Handhabe ) kann z . B . mittels eines Sensors ( POS ) ermittelt werden . Furthermore, the contact position (or the position of the handle, closed or open) can be transmitted to the control unit SE. The contact position (or the position of the handle) can be determined, for example, using a sensor (POS).
Die mechanische Trennkontakteinheit MK ist vorteilhaft derart ausgestaltet , dass ein (manuelles ) Schließen der Kontakte durch die mechanische Handhabe erst nach einer Freigabe (Enable ) , insbesondere einem Freigabesignal , möglich ist .The mechanical isolating contact unit MK is advantageously designed in such a way that (manual) closing of the contacts by the mechanical handle is only possible after an enable, in particular a release signal.
Dies ist ebenfalls durch den Pfeil von der Steuerungseinheit SE zur mechanischen Trennkontakte Einheit MK angedeutet . D . h . , die Kontakte KKL, KKN der mechanischen Trennkontakteinheit MK können durch die Handhabe HH erst bei Vorliegen der Freigabe bzw . des Freigabesignals (von der Steuerungseinheit ) geschlossen werden . Ohne die Freigabe bzw . das Freigabesignal kann die Handhabe HH zwar betätigt , die Kontakte aber nicht geschlossen werden ( „Dauerrutscher" ) . This is also indicated by the arrow from the control unit SE to the mechanical isolating contact unit MK. This means that the contacts KKL, KKN of the mechanical isolating contact unit MK can only be activated by the handle HH when the release or the release signal (from the control unit) is present. closed. Without the release or the release signal, the handle HH can be operated, but the contacts cannot be closed ("permanent slip").
Das Schutzschaltgerät SG weist eine Energieversorgung NT , beispielsweise ein Netzteil , auf . Insbesondere ist die Energieversorgung NT für die Steuerungseinheit SE vorgesehen, was durch eine Verbindung zwischen Energieversorgung NT und Steuerungseinheit SE in Figur 1 angedeutet ist . Die Energieversorgung NT ist ( andererseits ) mit dem netzseitigen Neutralleiteranschluss NG und dem netzseitigen Phasenleiteranschluss LG verbunden . In die Verbindung zum netzseitigen Neutralleiteranschluss NG ( oder/und Phasenleiteranschluss LG) kann vorteilhaft eine Sicherung SS , insbesondere Schmel zsicherung, oder/und Schalter vorgesehen sein . The protective switching device SG has a power supply NT, for example a power supply. In particular, the energy supply NT is provided for the control unit SE, which is indicated by a connection between the energy supply NT and the control unit SE in Figure 1. The power supply NT is (on the other hand) connected to the network-side neutral conductor connection NG and the network-side phase conductor connection LG. A fuse SS, in particular a fuse, and/or a switch can advantageously be provided in the connection to the network-side neutral conductor connection NG (and/or phase conductor connection LG).
Alternativ kann die Messimpedanz ZM über die Sicherung SS mit dem netzseitigen Neutralleiteranschluss NG verbunden sein . Damit kann vorteilhaft eine dreipolige Elektronikeinheit EPART realisiert werden, beispielsweise als Modul , die drei Anschlusspunkte aufweist , einen Neutralleiteranschlusspunkt und zwei Phasenleiteranschlusspunkte . Die Elektronikeinheit EPART weist beispielsweise die elektronische Unterbrechungseinheit EU, die Steuerungseinheit SE , die Energieversorgung NT ( insbesondere inklusive Sicherung SS ) , die Stromsensoreinheit S I , die erste Spannungssensoreinheit SUA und optional die zweite Spannungssensoreinheit SUB auf . Alternatively, the measuring impedance ZM can be connected to the network-side neutral conductor connection NG via the fuse SS. This means that a three-pole electronic unit EPART can advantageously be implemented, for example as a module that has three connection points, a neutral conductor connection point and two phase conductor connection points. The electronic unit EPART has, for example, the electronic interruption unit EU, the control unit SE, the power supply NT (in particular including fuse SS), the current sensor unit SI, the first voltage sensor unit SUA and optionally the second voltage sensor unit SUB.
Der Niederspannungsstromkreis kann ein Dreiphasenwechselstromkreis sein, mit einem Neutralleiter und drei Phasenleitern . Das Schutzschaltgerät kann hierfür als dreiphasige Variante ausgestaltet sein und beispielsweise weitere netzseitige und lastseitige Phasenleiteranschlüsse aufweisen . Zwischen den weiteren netzseitigen und lastseitigen Phasenleiteranschlüssen sind in analoger Weise j eweils erfindungsgemäße elektronische Unterbrechungseinheiten und Stromsensoreinheiten ( ggfs . weitere erste Spannungssensoreinheiten) vorgesehen . Ebenso Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit . Mit hochohmig ist ein Zustand gemeint , bei dem nur noch ein Strom vernachlässigbarer Größe fließt . Insbesondere sind mit hochohmig Widerstandswerte von größer als 1 Kiloohm, besser größer als 10 Kiloohm, 100 Kiloohm, 1 Megaohm, 10 Megaohm, 100 Megaohm, 1 Gigaohm oder größer gemeint . The low voltage circuit may be a three-phase alternating circuit, with a neutral conductor and three phase conductors. For this purpose, the protective switching device can be designed as a three-phase variant and, for example, have additional line-side and load-side phase conductor connections. Electronic interruption units and current sensor units (if necessary further first voltage sensor units) according to the invention are provided in an analogous manner between the further network-side and load-side phase conductor connections. Likewise contacts of the mechanical isolating contact unit. By high-resistance is meant a condition in which only a negligible current flows. In particular, high-resistance means resistance values of greater than 1 kiloohm, better greater than 10 kiloohm, 100 kiloohm, 1 megaohm, 10 megaohm, 100 megaohm, 1 gigaohm or greater.
Mit niederohmig ist ein Zustand gemeint , bei dem der auf dem Schutzschaltgerät angegebene Stromwert fließen könnte . Insbesondere sind mit niederohmig Widerstandswerte gemeint , die kleiner als 10 Ohm, besser kleiner als 1 Ohm, 100 Milliohm, 10 Milliohm, 1 Milliohm oder kleiner sind . Low-resistance refers to a condition in which the current value specified on the protective switching device could flow. In particular, low-resistance means resistance values that are smaller than 10 ohms, preferably smaller than 1 ohm, 100 milliohms, 10 milliohms, 1 milliohms or smaller.
Die mechanische Trennkontakteinheit MK kann in einer ersten Variante einpolig unterbrechen . D . h . es wird nur ein Leiter (der beiden/mehreren) Leiter, insbesondere der aktive Leiter respektive Phasenleiter unterbrochen, d . h . weist einen mechanischen Kontakt auf . Der Neutralleiter ist dann kontaktfrei , d . h . der Neutralleiter ist direkt verbunden . In a first variant, the mechanical isolating contact unit MK can interrupt on one pole. D. H . only one conductor (of the two/more) conductors, in particular the active conductor or phase conductor, is interrupted, i.e. H . has mechanical contact. The neutral conductor is then contact-free, i.e. H . the neutral wire is directly connected.
Sind weitere aktive Leiter / Phasenleiter vorgesehen, weisen in einer zweiten Variante die Phasenleiter mechanische Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit auf . Der Neutralleiter ist in dieser zweiten Variante direkt verbunden . Beispielsweise für einen Dreiphasen-Wechselstromkreis . If further active conductors/phase conductors are provided, in a second variant the phase conductors have mechanical contacts of the mechanical isolating contact unit. In this second variant, the neutral conductor is directly connected. For example, for a three-phase AC circuit.
In einer dritten Variante der mechanischen Trennkontakteinheit MK weist der Neutralleiter ebenfalls mechanische Kontakte auf , wie in Figur 1 eingezeichnet . In a third variant of the mechanical isolating contact unit MK, the neutral conductor also has mechanical contacts, as shown in Figure 1.
Mit mechanischem Trennkontakteinheit MK ist insbesondere eine (normgerechte ) Trennfunktion gemeint , realisiert durch die Trennkontakteinheit MK . Mit Trennfunktion sind die Punkte : -Mindestluf tstrecke nach Norm (Mindestabstand der Kontakte ) , -Kontaktstellungsanzeige der Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit , -Freiauslösung, d . h . eine Betätigung zur Unterbrechung der Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit durch die Handhabe oder Steuerungseinheit ist immer möglich, so dass keine (dauerhafte ) Blockierung der Kontakte in den geschlossenen Zustand durch die Handhabe möglich ist , gemeint . The mechanical isolating contact unit MK refers in particular to a (standard-compliant) isolating function, implemented by the isolating contact unit MK. The isolating function includes the following points: -Minimum air gap according to the standard (minimum distance between the contacts), -Contact position indicator of the contacts of the mechanical isolating contact unit, -Release, i.e. an operation to interrupt the contacts of the mechanical isolating contact unit by the handle or control unit is always possible, so that no (permanent) blocking of the contacts in the closed Condition through which handling is possible is meant.
Hinsichtlich der Mindestluf tstrecke zwischen den Kontakten der Trennkontakteinheit ist diese im Wesentlichen spannungsabhängig . Weitere Parameter sind der Verschmutzungsgrad, die Art des Feldes (homogen, inhomogen) , und der Luftdruck bzw . die Höhe über Normalnull . The minimum air gap between the contacts of the isolating contact unit is essentially voltage dependent. Other parameters are the degree of contamination, the type of field (homogeneous, inhomogeneous), and the air pressure or altitude above sea level.
Für diese Mindestluf tstrecken bzw . Kriechstrecken gibt es entsprechende Vorschri ften bzw . Normen . Diese Vorschri ften geben beispielsweise bei Luft für eine Stoßspannungs festigkeit die Mindestluf tstrecke für ein inhomogenes und ein homogenes ( ideales ) elektrisches Feld in Abhängigkeit vom Verschmutzungsgrad an . Die Stoßspannungs festigkeit ist die Festigkeit beim Anlegen einer entsprechenden Stoßspannung . Nur bei Vorliegen dieser Mindestlänge (Mindeststrecke ) weist die Trennkontakteinheit bzw . Schutzschaltgerät eine Trennfunktion ( Trennereigenschaft ) auf . There are corresponding regulations or standards for these minimum clearances or creepage distances. These regulations specify, for example, the minimum clearance for an inhomogeneous and a homogeneous (ideal) electrical field for air for surge voltage resistance, depending on the degree of contamination. The surge voltage resistance is the resistance when a corresponding surge voltage is applied. The isolating contact unit or protective switching device only has an isolating function (isolating property) if this minimum length (minimum distance) is present.
Im Sinne der Erfindung sind hierbei für die Trennerfunktion und deren Eigenschaften der Normenreihe DIN EN 60947 bzw . IEC 60947 einschlägig, auf die hier durch Referenz Bezug genommen wird . In the sense of the invention, the isolator function and its properties are in accordance with the DIN EN 60947 series of standards. IEC 60947 relevant, which is incorporated herein by reference.
Die Trennkontakteinheit ist vorteilhafterweise durch eine Mindestluf tstrecke der geöf fneten Trennkontakte in der Ausstellung ( Geöf fnet Stellung, geöf fnete Kontakte ) in Abhängigkeit von der Bemessungsstoßspannungs festigkeit und dem Verschmutzungsgrad gekennzeichnet . Die Mindestluf tstrecke beträgt insbesondere zwischen ( im Minimum) 0 , 01 mm und 14 mm . Insbesondere beträgt vorteilhafterweise die Mindestluf tstrecke zwischen 0 , 01 mm bei 0 , 33 kV und 14 mm bei 12 kV, insbesondere für Verschmutzungsgrad 1 sowie insbesondere für inhomogene Felder . The isolating contact unit is advantageously characterized by a minimum air gap of the open isolating contacts in the position (open position, open contacts) depending on the rated impulse withstand voltage and the degree of pollution. The minimum air gap is in particular between (at least) 0.01 mm and 14 mm. In particular, the minimum air gap is advantageously between 0.01 mm at 0.33 kV and 14 mm at 12 kV, in particular for degree of pollution 1 and in particular for inhomogeneous fields.
Vorteilhafterweise kann die Mindestluf tstrecke die folgenden Werte aufweisen : E DIN EN 60947-1 (VDE 0660-100): 2018-06 The minimum air distance can advantageously have the following values: E DIN EN 60947-1 (VDE 0660-100): 2018-06
Tabelle 13 - Mindestluftstrecken
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Table 13 - Minimum clearances
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Die Verschmutzungsgrade und Feldarten entsprechen den in den Normen definierten . Dadurch lässt vorteilhafterweise ein entsprechend der Bemessungsstoßspannungs festigkeit dimensioniertes normgerechtes Schutzschaltgerät erzielen . The pollution levels and field types correspond to those defined in the standards. This advantageously makes it possible to achieve a standard-compliant protective switching device that is dimensioned in accordance with the rated impulse voltage strength.
Mit mechanischer Trennkontakteinheit ist insbesondere kein Relaiskontakt gemeint . In particular, a mechanical isolating contact unit does not mean a relay contact.
Figur 2 zeigt eine Abbildung gemäß Figur 1 , mit dem Unterschied, dass an der Netzseite Grid eine Energiequelle EQ mit einer Nennspannung UN des Niederspannungsstromkreises ange- schlossen ist . Ferner an der Lastseite Load ein Verbraucher bzw . Energiesenke ES angeschlossen ist . Figure 2 shows an illustration similar to Figure 1, with the difference that an energy source EQ with a nominal voltage U N of the low-voltage circuit is connected to the grid side Grid. Furthermore, a consumer or energy sink ES is connected to the load side Load.
Weiterhin ist bei der Verbindung von Steuerungseinheit SE zur mechanischen Trennkontakte Einheit MK ein Freigabesignal enable eingezeichnet . Die mechanische Trennkontakteinheit MK ist in einem geöf fneten Zustand OFF dargestellt , d . h . mit geöf fneten Kontakten KKN, KKL zur Vermeidung eines Stromflusses . Furthermore, a release signal enable is shown when connecting the control unit SE to the mechanical isolating contact unit MK. The mechanical isolating contact unit MK is shown in an open state OFF, i.e. H . with open contacts KKN, KKL to prevent current flow.
Das Schutzschaltgerät SG arbeitet beispielsweise prinzipiell derart , dass bei geschlossenen Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit und niederohmiger Unterbrechungseinheit und The protective switching device SG, for example, basically works in such a way that when the contacts of the mechanical isolating contact unit and low-resistance interruption unit are closed, and
- bei einem ermittelten Strom, der einen ersten Stromwert überschreitet , insbesondere dass der erste Stromwert für eine erste Zeitgrenze überschritten wird, die elektronische Unterbrechungseinheit EU hochohmig wird und die mechanische Trennkontakteinheit MK geschlossen bleibt , - if a current is detected which exceeds a first current value, in particular if the first current value is exceeded for a first time limit, the electronic interruption unit EU becomes high-resistance and the mechanical isolating contact unit MK remains closed,
- ( oder/und) bei einem ermittelten Strom, der einen höheren zweiten Stromwert , insbesondere für eine zweite Zeitgrenze , überschreitet , die elektronische Unterbrechungseinheit EU hochohmig wird und die mechanische Trennkontakteinheit MK geöf fnet wird, - (or/and) in the case of a determined current that exceeds a higher second current value, in particular for a second time limit, the electronic interruption unit EU becomes high-resistance and the mechanical isolating contact unit MK is opened,
- bei einem ermittelten Strom, der einen noch höheren dritten Stromwert überschreitet , die elektronische Unterbrechungseinheit hochohmig wird und die mechanische Trennkontakteinheit MK geöf fnet wird . - if the current detected exceeds an even higher third current value, the electronic interruption unit becomes high-resistance and the mechanical isolating contact unit MK is opened.
Figur 3 zeigt eine Darstellung gemäß Figur 1 bzw . 2 , mit dem Unterschied, dass das Schutzschaltgerät SG zweiteilig aufgebaut ist . Es enthält einen elektronischen ersten Teil EPART , beispielsweise auf einer Leiterplatte / Printed CircuitFigure 3 shows a representation according to Figure 1 or. 2, with the difference that the SG protective switching device is constructed in two parts. It contains an electronic first part EPART, for example on a printed circuit board
Board . board.
Der erste Teil EPART kann die Steuerungseinheit SE , die erste Spannungssensoreinheit SUA, die zweite Spannungssensoreinheit SUB, die Stromsensoreinheit S T , die elektronische Unterbrechungseinheit EU, die Energieversorgung NT , aufweisen . Ferner kann der erste Teil eine Schmel zsicherung SS , einen Schalter SCH, die Meßimpedanz ZM, einen Temperatursensor TEM ( insbesondere für die elektronische Unterbrechungseinheit EU) , eine Kommunikationseinheit COM, eine Anzeigeeinheit DISP aufwei- sen . Der erste Teil EPART weist nur drei Anschlüsse auf : The first part EPART can have the control unit SE, the first voltage sensor unit SUA, the second voltage sensor unit SUB, the current sensor unit ST, the electronic interruption unit EU, the power supply NT. Furthermore, the first part can have a fuse SS, a switch SCH, the measuring impedance ZM, a temperature sensor TEM (in particular for the electronic interruption unit EU), a communication unit COM, a display unit DISP. The first part EPART has only three connections:
- den netzseitigen Phasenleiter Anschluss LG, - the mains-side phase conductor connection LG,
- einen Anschluss für den bzw . zum netzseitigen Phasenleiteranschlusspunkt APLG der mechanischen Trennkontakteinheit MK,- a connection for the or to the mains-side phase conductor connection point APLG of the mechanical isolating contact unit MK,
- einen Anschluss für eine Verbindung zum netzseitigen Neutralleiteranschluss NG . - a connection for a connection to the network-side neutral conductor connection NG.
Das Schutzschaltgerät enthält einen, insbesondere mechanischen, zweiten Teil MPART . Der zweite Teil MPART kann die mechanische Trennkontakteinheit MK, die Handhabe HH, eine Freigabeeinheit EG aufweisen . Ferner kann der zweite Teil eine Positionseinheit POS , zur Meldung der Position der Kontakte der mechanischen Trennkontakte Einheit MK an die Steuerungseinheit , sowie die (Neutralleiter- ) Verbindung ( en) aufweisen . Es können weitere , nicht näher bezeichnete , Einheiten vorgesehen sein . The protective switching device contains a second part, in particular a mechanical one, MPART. The second part MPART can have the mechanical isolating contact unit MK, the handle HH, a release unit EG. Furthermore, the second part can have a position unit POS, for reporting the position of the contacts of the mechanical isolating contacts unit MK to the control unit, as well as the (neutral conductor) connection (s). Additional, unspecified, units may be provided.
Durch die Zweiteilung lässt sich vorteilhaft ein erfindungsgemäßes kompaktes Schutzschaltgerät realisieren . By dividing the device into two parts, a compact protective switching device according to the invention can be advantageously realized.
Die Freigabeeinheit EG bewirkt eine Freigabe der Betätigung der Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit durch die Handhabe HH, wenn ein Freigabesignal in enable vorliegt . Ferner kann die Freigabeeinheit FG ein Öf fnen der Kontakte bewirken, wenn ein Of fnungssignal OEF vorliegt . Die Freigabeeinheit agiert dann als Auslöseeinheit . The release unit EG causes the actuation of the contacts of the mechanical isolating contact unit to be released by the handle HH if there is a release signal in enable. Furthermore, the release unit FG can cause the contacts to open if an opening signal OEF is present. The release unit then acts as a trigger unit.
Elektrische Leitungen, die unter Spannung stehen, verursachen ein elektrisches Feld . Dies ist auch dann der Fall , wenn kein Verbraucher angeschlossen bzw . eingeschaltet ist . Das Schutzschaltgerät sorgt vorteilhaft dafür, dass die elektrische Leitung und Verbraucher / Energiesenke ES auf der Lastseite Load des Schutzschaltgerät spannungs frei geschaltet wird, wenn kein (bzw . nur sehr wenig) Strom auf der Lastseite fließt ( kein angeschlossener Verbraucher versorgt werden muss ) . Electrical lines that are live create an electric field. This is also the case if no consumer is connected or is switched on. The protective switching device advantageously ensures that the electrical line and consumer / energy sink ES on the load side of the protective switching device is switched off when no (or only very little) current flows on the load side (no connected consumer needs to be supplied).
Vorteilhaft wird ein elektronisches Schutz- und Schaltgerät hierfür erweitert , beispielsweise durch eine Erweiterung in einer Firmware eines Mikrocontrollers MP der Steuerungseinheit SE , beispielsweise mittels eines entsprechenden Computerprogrammproduktes . An electronic protection and switching device is advantageously expanded for this purpose, for example by an expansion in a firmware of a microcontroller MP of the control unit SE, for example by means of a corresponding computer program product.
Vorteilhaft wird der Laststrom der angeschlossenen Verbraucher durch das ( elektronische ) Schutzschaltgerät / der dort enthaltenen Stromsensoreinheit / Strommessung erfasst . Das Schutzschaltgerät kann derart parametriert bzw . programmiert werden, dass die elektronische Unterbrechungseinheit EU in den hochohmigen Zustand geschaltet wird, sobald der Strom auf der Lastseite Load bzw . Laststrom 1 LOAD eine erste Stromschwelle unterschreitet . Die angeschlossene Leitung auf der Lastseite Load ist dann spannungs frei und feldfrei . The load current of the connected consumers is advantageously recorded by the (electronic) protective switching device/the current sensor unit/current measurement contained therein. The protective switching device can be parameterized in this way. can be programmed so that the electronic interruption unit EU is switched to the high-resistance state as soon as the current on the load side Load or Load current 1 L OAD falls below a first current threshold. The connected line on the load side is then voltage-free and field-free.
Anschließend führt das Gerät vorteilhaft eine Prüfung bzw . Uberprüfungs funktion aus , die überprüft , ob an der Lastseite Load wieder ein Strom ( größer einer zweiten Stromschwelle ) fließen könnte . Diese Prüfung erfolgt beispielsweise dadurch, dass die elektronische Unterbrechungseinheit EU für eine kurze Zeit in den niederohmigen Zustand geschaltet wird . The device then advantageously carries out a test or checking function to check whether a current (greater than a second current threshold) could flow again on the load side Load. This test is carried out, for example, by switching the electronic interruption unit EU to the low-resistance state for a short time.
Die Figur 4 zeigt hierzu ein Beispiel eines derartigen Test- Impulses . Figur 4 zeigt Darstellungen verschiedener elektrischer Größen in Zusammenhang mit den vorgenannten Aus führungen über der Zeit t . In der oberen ersten Darstellung ist die Nennspannung UN über der Zeit t dargestellt , eine sinus förmige Wechselspannung . In der zweiten Darstellung ist synchron dazu ein Test- Impuls Testpulse über der Zeit t dargestellt . Die vertikale Y-Achse der Darstellung ist mit der Bezeichnung SWITCH gekennzeichnet . Hierbei wird für eine Halbwelle der Wechselspannung UN die elektronische Unterbrechungseinheit EU eingeschaltet / in den niederohmigen Zustand geschaltet . Figure 4 shows an example of such a test pulse. Figure 4 shows representations of various electrical quantities in connection with the aforementioned designs over time t. In the first representation at the top, the nominal voltage U N is shown over time t, a sinusoidal alternating voltage. In the second representation, a test pulse is shown synchronously with this over time t. The vertical Y-axis of the representation is marked with the designation SWITCH. Here, the electronic interruption unit EU is switched on / switched to the low-impedance state for one half-wave of the alternating voltage U N.
Das Einschalten kann auch kürzer ( oder länger ) erfolgen, wie beispielsweise 5ms , 1ms , 800 ps , 700 ps ( 20 ms ) . Beispielsweise kann die elektronische Unterbrechungseinheit EU eingeschaltet / in den niederohmigen Zustand geschaltet werden, wenn der Momentanwert der Wechselspannung eine erste Spannungsgrenze unterschreitet , wie z . B . 50 Volt . So dass ein Prüfpuls nur bei Momentanwerten der Netzspannungen kleiner 50V abgegeben wird. Dies hätte den zusätzlichen Vorteil der elektrischen Sicherheit. The switch-on can also be shorter (or longer), such as 5ms, 1ms, 800 ps, 700 ps (20 ms). For example, the electronic interruption unit EU can be switched on/switched to the low-resistance state when the instantaneous value of the alternating voltage falls below a first voltage limit, such as. B. 50 volts. So that one Test pulse is only emitted when instantaneous mains voltage values are less than 50V. This would have the added benefit of electrical safety.
Der resultierende Test-Impuls ist in der dritten Darstellung der Last-Spannung ULOAD an der Lastseite Load des Schutz- schaltgerätes SG über der Zeit t als Halbwelle der Spannung dargestellt . The resulting test pulse is shown in the third representation of the load voltage U L OAD on the load side Load of the protective switching device SG over time t as a half-wave of the voltage.
Des Weiteren wird dieser Test-Impuls wiederkehrend, z.B. 1- mal pro Sekunde ausgeführt. Dies führt dazu, dass nachdem ein Verbraucher ES bzw. Last angeschlossen bzw. eingeschaltet wird, innerhalb einer Sekunde der Verbraucher ES wieder mit Spannung / Energie versorgt wird. Diese Delay-Zeit (bzw. Reaktionszeit) kann z.B. ebenfalls über die Firmware geändert werden. Z.B. kann ein Kunde zwischen einer schnelleren Reaktion innerhalb von 0,5 Sek oder einer langsameren Reaktion innerhalb von 2 Sek wählen. Des Weiteren ist es auch möglich die Reaktionszeit in Abhängigkeit von der Tageszeit zu variieren, z.B. am Tag 0,5s, nachts 1s oder 2s. So könnte tagsüber eine schnelle Reaktionszeit vorliegen und nachts eine langsamere . Furthermore, this test pulse is carried out repeatedly, for example once per second. This means that after a consumer ES or load is connected or switched on, the consumer ES is supplied with voltage/energy again within one second. This delay time (or response time) can also be changed via the firmware, for example. For example, a customer can choose between a faster response within 0.5 seconds or a slower response within 2 seconds. Furthermore, it is also possible to vary the response time depending on the time of day, e.g. 0.5s during the day, 1s or 2s at night. So there could be a fast reaction time during the day and a slower one at night.
In der vierten Darstellung „case I" und fünften Darstellung „case II" ist jeweils die Höhe des Last-Stromes 1LOAD auf der Lastseite Load des Schutzschaltgerätes SG über der Zeit dargestellt, für einen ersten und einen zweiten Fall. Im ersten Fall der Darstellung „case I" ist der ermittelte Last-Stromes 1LOAD kleiner als die zweite Stromschwelle iLim- Bzw. es wird ermittelt, dass ein (Last- ) Strom, der größer als die zweite Stromschwelle iLim ist, nicht fließen könnte. In the fourth representation "case I" and fifth representation "case II" the level of the load current 1 L OAD on the load side Load of the protective switching device SG is shown over time, for a first and a second case. In the first case of the representation "case I" the determined load current 1 L OAD is smaller than the second current threshold i L im- or it is determined that a (load) current that is greater than the second current threshold i L im could not flow.
Die elektronische Unterbrechungseinheit EU bleibt im hochohmigen Zustand und führt diese Prüfung erneut später aus (letzteres zeitlich nicht dargestellt) . The electronic interruption unit EU remains in the high-resistance state and carries out this test again later (the latter is not shown in time).
Im zweiten Fall der Darstellung „case II" ist der ermittelte Last-Stromes 1LOAD größer als die zweite Stromschwelle iLim- Bzw . es wird ermittelt , dass ein ( Last- ) Strom, der größer als die zweite Stromschwelle iLim ist , fließen könnte . In the second case of the representation "case II", the determined load current 1 L OAD is greater than the second current threshold i L im- Or . It is determined that a (load) current that is greater than the second current threshold i L im could flow.
Die elektronische Unterbrechungseinheit EU wird in den niederohmigen Zustand geschaltet . Dies ist in der zweiten Darstellung SWITCH gestrichelt eingezeichnet mit dem Zustand „Automatic on" , analog in der fünften Darstellung „case I I" gestrichelt eingezeichnet , dass der Last-Strom 1 LOAD wieder fließt . The electronic interruption unit EU is switched to the low-resistance state. This is shown in dashed lines in the second illustration SWITCH with the state "Automatic on", similarly shown in dashed lines in the fifth illustration "case II" that the load current 1 L OAD is flowing again.
Die erfindungsgemäße Funktion kann aktivierbar ( ein/aus ) ausgestaltet sein . The function according to the invention can be designed so that it can be activated (on/off).
Ein Computerprogrammprodukt bzw . Algorithmus , wertet beispielsweise ( im Hintergrund) die Höhe des ermittelten Stromes des Niederspannungsstromkreises an der Lastseite Load des Schutzschaltgerätes aus . Wird eine erste Stromschwelle für eine erste Zeitdauer unterschritten, wird die elektronische Unterbrechungseinheit EU in den hochohmigen Zustand geschaltet . Nach Schaltung der elektronischen Unterbrechungseinheit EU in den hochohmigen Zustand wird eine Prüfung, beispielsweise durch Test- Impulse , durchgeführt , ob ein Strom, der größer als die zweite Stromschwelle ist , fließen könnte . Bei positiver Prüfung wird die elektronische Unterbrechungseinheit EU in den niederohmigen Zustand geschaltet . A computer program product or Algorithm, for example, evaluates (in the background) the level of the determined current of the low-voltage circuit on the load side of the protective switching device. If a first current threshold is undershot for a first period of time, the electronic interruption unit EU is switched to the high-resistance state. After switching the electronic interruption unit EU to the high-resistance state, a test is carried out, for example using test pulses, to determine whether a current that is greater than the second current threshold could flow. If the test is positive, the electronic interruption unit EU is switched to the low-resistance state.
Die Steuerungseinheit SE kann ( dazu) einen Mikrocontroller aufweisen . Auf dem Mikrocontroller kann das Computerprogrammprodukt ausgeführt werden . Das Computerprogrammprodukt umfasst Befehle , die bei der Aus führung des Programms durch den Mikrocontroller diesen veranlassen das Schutzschaltgerät zu steuern, insbesondere das erfindungsgemäße Verfahren zu unterstützen, insbesondere durchzuführen . The control unit SE can have a microcontroller. The microcontroller can run the computer program product. The computer program product includes commands which, when the program is executed by the microcontroller, cause it to control the protective switching device, in particular to support, in particular to carry out, the method according to the invention.
Auf einem computerlesbaren Speichermedium, wie einer CD-ROM, einem USB-Stick oder ähnlichen, kann das Computerprogrammprodukt gespeichert sein . The computer program product can be stored on a computer-readable storage medium, such as a CD-ROM, a USB stick or similar.
Ferner kann ein Datenträgersignal , das das Computerprogrammprodukt überträgt , existieren . Obwohl die Erfindung im Detail durch das Aus führungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde , so ist die Erfindung nicht durch die of fenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen . Furthermore, a data carrier signal which carries the computer program product may exist. Although the invention has been illustrated and described in detail by the embodiment, the invention is not limited to the disclosed examples and other variations can be derived therefrom by a person skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims

Patentansprüche Patent claims
1 . Schutzschaltgerät ( SG) zum Schutz eines elektrischen Niederspannungsstromkreis aufweisend : 1. Protective switching device (SG) for protecting a low-voltage electrical circuit, comprising:
- ein Gehäuse ( GEH) mit mindestens einem netzseitigen Anschluss und mindestens einem lastseitigen Anschluss , - a housing (GEH) with at least one connection on the grid side and at least one connection on the load side,
- eine mechanische Trennkontakteinheit (MK) , die in Serie mit einer elektronischen Unterbrechungseinheit (EU) geschaltet ist , wobei die Serienschaltung einerseits mit dem mindestens einem netzseitigen und andererseits mit dem mindestens einem lastseitigen Anschluss verbunden ist , - a mechanical isolating contact unit (MK) which is connected in series with an electronic interruption unit (EU), the series connection being connected on the one hand to the at least one network-side connection and on the other hand to the at least one load-side connection,
- dass die mechanische Trennkontakteinheit (MK) durch ein Öf fnen von Kontakten zur Vermeidung eines Stromflusses oder ein Schließen der Kontakte für einen Stromfluss im Niederspannungsstromkreis schaltbar ist , - that the mechanical isolating contact unit (MK) can be switched by opening contacts to prevent current flow or by closing the contacts to prevent current flow in the low-voltage circuit,
- dass die elektronische Unterbrechungseinheit (EU) durch halbleiterbasierte Schaltelemente in einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente zur Vermeidung eines Stromflusses oder einen niederohmigen Zustand der Schaltelemente zum Stromfluss im Niederspannungsstromkreis schaltbar ist , - that the electronic interruption unit (EU) can be switched by semiconductor-based switching elements into a high-resistance state of the switching elements to avoid current flow or a low-resistance state of the switching elements to prevent current flow in the low-voltage circuit,
- einer Stromsensoreinheit ( S T ) , zur Ermittlung der Höhe des Stromes des Niederspannungsstromkreises , - a current sensor unit (S T) for determining the level of current in the low-voltage circuit,
- einer Steuerungseinheit ( SE ) , die mit der Stromsensoreinheit ( S T ) , der mechanischen Trennkontakteinheit (MK) und der elektronischen Unterbrechungseinheit (EU) verbunden ist , wobei bei Überschreitung von Strom- oder/und Strom- Zeitgrenzwerten eine Vermeidung eines Stromflusses des Niederspannungsstromkreises initiiert wird, - a control unit (SE) which is connected to the current sensor unit (ST), the mechanical isolating contact unit (MK) and the electronic interruption unit (EU), whereby if current and/or current time limit values are exceeded, an avoidance of a current flow in the low-voltage circuit is initiated,
- dass das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet ist , dass bei geschlossenen Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit (MK) und niederohmig geschalteter elektronischer Unterbrechungseinheit (EU) bei einer Höhe des Stromes des Niederspannungsstromkreises , der eine erste Stromschwelle für eine erste Zeitdauer unterschreitet , die elektronische Unterbrechungseinheit (EU) in den hochohmigen Zustand geschaltet wird . - that the protective switching device is designed in such a way that when the contacts of the mechanical isolating contact unit (MK) and the low-resistance switched electronic interruption unit (EU) are closed, at a level of the current in the low-voltage circuit that falls below a first current threshold for a first period of time, the electronic interruption unit (EU) is switched to the high-resistance state.
2 . Schutzschaltgerät ( SG) nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass nach Schaltung der elektronischen Unterbrechungseinheit (EU) in den hochohmigen Zustand eine Prüfung dahingehend erfolgt , ob ein Strom, der größer als eine zweite Stromschwelle ist , fließen könnte , und bei positiver Prüfung die elektronische Unterbrechungseinheit (EU) in den niederohmigen Zustand geschaltet wird . 2. Protective switching device (SG) according to claim 1, characterized in that after switching the electronic interruption unit (EU) to the high-impedance state, a check is carried out to determine whether a current which is greater than a second current threshold could flow, and if the test is positive, the electronic interruption unit (EU) is switched to the low-impedance state.
3 . Schutzschaltgerät ( SG) nach Patentanspruch 2 , dadurch gekennzeichnet , dass die Prüfung dahingehend erfolgt , dass die elektronische Unterbrechungseinheit (EU) periodisch mit einem ersten zeitlichen Abstand für eine zweite Zeitdauer in den niederohmigen Zustand geschaltet wird, für die zweite Zeitdauer des niederohmigen Zustandes eine Ermittlung dahingehend erfolgt , ob ein Strom, der die zweite Stromschwelle überschreitet , fließen könnte , bei positiver Ermittlung die elektronische Unterbrechungseinheit (EU) in den niederohmigen Zustand schaltet , andernfalls die periodische Schaltung ( in den niederohmigen Zustand) fortgeführt wird . 3. Protective switching device (SG) according to claim 2, characterized in that the test is carried out in such a way that the electronic interruption unit (EU) is periodically switched to the low-resistance state for a second time period at a first time interval, for the second time period of the low-resistance state a determination is made as to whether a current which exceeds the second current threshold could flow, if the determination is positive the electronic interruption unit (EU) switches to the low-resistance state, otherwise the periodic switching (to the low-resistance state) is continued.
4 . Schutzschaltgerät ( SG) nach Patentanspruch 3 , dadurch gekennzeichnet , dass eine mit der Steuerungseinheit ( SE ) verbundene Spannungssensoreinheit ( SU) vorgesehen ist , die die Höhe der Spannung, insbesondere Momentanwerte der Höhe der Spannung, des Niederspannungsstromkreises , insbesondere an den netzseitigen Anschlüssen, speziell zwischen netzseitigen Neutralleiteranschluss (NG) und netzseitigen Phasenleiteranschluss (LG) , ermittelt , dass die periodische Schaltung der elektronischen Unterbrechungseinheit (EU) in den niederohmigen Zustand dann erfolgt , wenn der Betrag des Momentwertes der Höhe der Spannung eine erste Spannungsgrenze , die insbesondere kleiner oder gleich 50 Volt ist , unterschreitet . 4. Protective switching device (SG) according to claim 3, characterized in that a voltage sensor unit (SU) connected to the control unit (SE) is provided, which determines the level of voltage, in particular instantaneous values of the level of voltage, of the low-voltage circuit, in particular at the network-side connections between the network-side neutral conductor connection (NG) and the network-side phase conductor connection (LG), it is determined that the periodic switching of the electronic interruption unit (EU) to the low-resistance state occurs when the amount of the instantaneous value of the voltage level is a first voltage limit, which in particular is less than or equal to 50 volts is below.
5. Schutzschaltgerät (SG) nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfung dahingehend erfolgt, dass eine Hilfsspannung, insbesondere Hilfswechselspannung, verwendet wird, die eine erste Spannungsgrenze, die insbesondere kleiner oder gleich 50 Volt ist, unterschreitet. 5. Protective switching device (SG) according to claim 2, characterized in that the test is carried out by using an auxiliary voltage, in particular auxiliary alternating voltage, which falls below a first voltage limit, which is in particular less than or equal to 50 volts.
6. Schutzschaltgerät (SG) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Trennkontakteinheit (MK) dem lastseitigen Anschluss und die elektronische Unterbrechungseinheit (EU) dem netzseitigen Anschluss zugeordnet ist, insbesondere, dass die mechanische Trennkontakteinheit (MK) durch eine mechanische Handhabe bedienbar ist, um ein Öffnen von Kontakten oder ein Schließen der Kontakte zu schalten. 6. Protective switching device (SG) according to one of the preceding claims, characterized in that the mechanical isolating contact unit (MK) is assigned to the load-side connection and the electronic interruption unit (EU) is assigned to the mains-side connection, in particular that the mechanical isolating contact unit (MK) can be operated by a mechanical handle in order to switch an opening of contacts or a closing of the contacts.
7. Schutzschaltgerät (SG) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stromschwelle kleiner als 10 mA oder kleiner als 5 mA oder kleiner als 1 mA ist. 7. Protective switching device (SG) according to one of the preceding claims, characterized in that the first current threshold is less than 10 mA or less than 5 mA or less than 1 mA.
8. Schutzschaltgerät (SG) nach Patentanspruch 2 bzw. auf Patentanspruch 2 zurückbezogene Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Stromschwelle größer als die erste Stromschwelle ist, insbesondere größer als 10% oder 20% oder 30 % der ersten Stromschwelle. 8. Protective switching device (SG) according to claim 2 or claims relating back to claim 2, characterized in that the second current threshold is greater than the first current threshold, in particular greater than 10% or 20% or 30% of the first current threshold.
9. Schutzschaltgerät (SG) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zeitdauer gleich oder größer als eine Minute ist, insbesondere größer als 2 Minuten, 3 Minuten, 5 Minuten, 10 Minuten, 15 Minuten oder 30 Minuten ist. 9. Protective switching device (SG) according to one of the preceding claims, characterized in that the first time period is equal to or greater than one minute, in particular greater than 2 minutes, 3 minutes, 5 minutes, 10 minutes, 15 minutes or 30 minutes.
10 . Schutzschaltgerät ( SG) nach Patentanspruch 3 bzw . auf Patentanspruch 3 zurückbezogene Patentansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass der erste zeitliche Abstand 500 ms oder 1 Sekunde oder 2 Sekunden ist . 10. Protective switching device (SG) according to claim 3 or claims related to claim 3, characterized in that the first time interval is 500 ms or 1 second or 2 seconds.
11 . Schutzschaltgerät ( SG) nach Patentanspruch 3 bzw . auf Patentanspruch 3 zurückbezogene Patentansprüche dadurch gekennzeichnet , dass die zweite Zeitdauer kleiner oder gleich 20 ms ist , insbesondere kleiner 10 ms ist , spezieller kleiner 3 ms , 2 ms , 1 ms , 700 ps oder 500 ps ist . 11. Protective switching device (SG) according to patent claim 3 or Claims relating back to claim 3 are characterized in that the second time period is less than or equal to 20 ms, in particular less than 10 ms, more specifically less than 3 ms, 2 ms, 1 ms, 700 ps or 500 ps.
12 . Schutzschaltgerät ( SG) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass die Steuerungseinheit ( SE ) einen Mikrocontroller aufweist . 12. Protective switching device (SG) according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (SE) has a microcontroller.
13 . Verfahren für ein Schutzschaltgerät ( SG) zum Schutz eines elektrischen Niederspannungsstromkreis mit : 13. Method for a protective switching device (SG) for protecting a low-voltage electrical circuit with:
- einem Gehäuse ( GEH) mit mindestens einem netzseitigen Anschluss und mindesten einem lastseitigen Anschluss , - a housing (GEH) with at least one connection on the mains side and at least one connection on the load side,
- einer mechanische Trennkontakteinheit (MK) , die in Serie mit einer elektronischen Unterbrechungseinheit (EU) geschaltet ist , wobei die Serienschaltung einerseits mit dem mindestens einem netzseitigen und andererseits mit dem mindestens einem lastseitigen Anschluss verbunden ist , - a mechanical isolating contact unit (MK) which is connected in series with an electronic interruption unit (EU), the series connection being connected on the one hand to the at least one mains-side connection and on the other hand to the at least one load-side connection,
- dass die mechanische Trennkontakteinheit (MK) durch ein Öf fnen von Kontakten zur Vermeidung eines Stromflusses oder ein Schließen der Kontakte für einen Stromfluss im Niederspannungsstromkreis schaltbar ist , - that the mechanical isolating contact unit (MK) can be switched by opening contacts to prevent current flow or by closing the contacts to prevent current flow in the low-voltage circuit,
- dass die elektronische Unterbrechungseinheit (EU) durch halbleiterbasierte Schaltelemente in einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente zur Vermeidung eines Stromflusses oder einen niederohmigen Zustand der Schaltelemente zum Stromfluss im Niederspannungsstromkreis schaltbar ist , - dass die Höhe des Stromes im Niederspannungsstromkreis , insbesondere zwischen einem netzseitigen Phasenleiteranschluss und einem lastseitigen Phasenleiteranschluss , ermittelt wird, - that the electronic interruption unit (EU) can be switched by semiconductor-based switching elements into a high-resistance state of the switching elements to prevent current flow or a low-resistance state of the switching elements to allow current flow in the low-voltage circuit, - that the level of the current in the low-voltage circuit, in particular between a mains-side phase conductor connection and a load-side phase conductor connection, is determined,
- dass bei Überschreitung von Strom- oder/und Strom- Zeitgrenzwerten eine Vermeidung eines Stromflusses des Niederspannungsstromkreises initiiert wird, - that if current and/or current time limits are exceeded, an avoidance of current flow in the low-voltage circuit is initiated,
- dass bei geschlossenen Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit (MK) und niederohmig geschalteter elektronischer Unterbrechungseinheit (EU) bei einer Höhe des Stromes des Niederspannungsstromkreises , der eine erste Stromschwelle für eine erste Zeitdauer unterschreitet , die elektronische Unterbrechungseinheit (EU) in den hochohmigen Zustand geschaltet wird . - that when the contacts of the mechanical isolating contact unit (MK) are closed and the electronic interruption unit (EU) is switched to a low resistance, the electronic interruption unit (EU) is switched to the high-resistance state at a level of the current in the low-voltage circuit that falls below a first current threshold for a first period of time.
14 . Verfahren nach Patentanspruch 13 , dadurch gekennzeichnet , dass nach Schaltung der elektronischen Unterbrechungseinheit (EU) in den hochohmigen Zustand eine Prüfung dahingehend erfolgt , ob ein Strom, der größer als eine zweite Stromschwelle ist , fließen könnte , dass bei positiver Prüfung die elektronische Unterbrechungseinheit (EU) in den niederohmigen Zustand geschaltet wird . 14. Method according to patent claim 13, characterized in that after switching the electronic interruption unit (EU) to the high-resistance state, a check is carried out to determine whether a current that is greater than a second current threshold could flow, and that if the test is positive, the electronic interruption unit (EU ) is switched to the low-resistance state.
15 . Verfahren nach Patentanspruch 14 , dadurch gekennzeichnet , dass die Prüfung dahingehend durchgeführt wird, dass die elektronische Unterbrechungseinheit (EU) periodisch mit einem ersten zeitlichen Abstand für eine zweite Zeitdauer in den niederohmigen Zustand geschaltet wird, für die zweite Zeitdauer des niederohmigen Zustandes eine Ermittlung durchgeführt wird, ob ein Strom, der die zweite Stromschwelle überschreitet , fließen könnte , bei positiver Ermittlung die elektronische Unterbrechungseinheit (EU) in den niederohmigen Zustand wechselt , andernfalls zur Prüfung die periodische Schaltung in den niederohmigen Zustand fortgeführt wird . 15. Method according to claim 14, characterized in that the test is carried out in such a way that the electronic interruption unit (EU) is periodically switched to the low-resistance state for a second time period at a first time interval, for the second time period of the low-resistance state a determination is made as to whether a current which exceeds the second current threshold could flow, if the determination is positive the electronic interruption unit (EU) changes to the low-resistance state, otherwise the periodic switching to the low-resistance state is continued for the test.
16 . Computerprogrammprodukt umfassend Befehle , die bei der Aus führung des Programms durch einen Mikrocontroller diesen veranlassen das Verhalten und die Prüfung gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 15 mit einem Schutzschaltgerät zu unter- stützen, insbesondere durchzuführen . 16. Computer program product comprising instructions which, when the program is executed by a microcontroller, cause the microcontroller to support, in particular to carry out, the behavior and the test according to one of claims 1 to 15 with a protective switching device.
17 . Computerlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogrammprodukt nach Patentanspruch 16 gespeichert ist . 17. A computer-readable storage medium on which the computer program product according to claim 16 is stored.
18 . Datenträgersignal , das das Computerprogrammprodukt nach18. Disk signal that the computer program product after
Patentanspruch 16 überträgt . Patent claim 16 transfers .
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