AT501217B1 - Schalteinrichtung - Google Patents

Description

2 AT 501 217 B1

Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung, insbesondere Fehlerstromschutzschalter, umfassend in einem Gehäuse angeordnete Funktionsgruppen wie Detektionseinheit, Auslösereiais, Schaltschloss, Schaltkontakte sowie eine Prüfeinrichtung, sowie eingangs- und ausgangsseitige Anschlussklemmen. 5

Derartige Schalteinrichtungen übernehmen vielfältige Schalt- und vor allem Sicherheitsaufgaben in der Installationstechnik.

Fehlerstromschutzschalter dienen zum Trennen von Abschnitten eines elektrischen Versor-io gungssystems von einer Spannungsquelle im Falle von Fehlströmen, etwa verursacht durch Isolationsfehler. Derartige Fehlerstromschutzschalter werden hinsichtlich ihrer Arbeitsweise unterschieden in netzspannungsunabhängige und netzspannungsabhängige Fehlerstromschutzschalter, wobei die Spannungsabhängigkeit die Funktion der Detektion von Fehlströmen sowie die Auslöseeinheit betrifft. 15

Bei Vorliegen eines Isolationsfehlers wird der dadurch entstandene Fehlerstrom von der Detektionseinheit erkannt und ein Auslösesignal an das Auslösereiais ausgegeben, welches in weiterer Folge über ein Schaltschloss zum Auftrennen der Kontakte und damit zum Abtrennen des fehlerbehafteten Verteilersystems von der Spannungsquelle führt. 20

Gemäß dem bekannten Stand der Technik werden Fehlerstromschutzschalter mit genormten Werten hinsichtlich der Fehlerstromstromamplitude (z.B. 10 mA, 30 mA, 100 mA), der Fehlerstromqualität (z.B. reiner Sinusstrom = „AC“, pulsierender Sinusstrom mit Gleichstromanteil = „A“, Gleichstrom = „B“), sowie nach Art der Auslösung (unverzögert, kurzzeitverzögert, selektiv) 25 klassifiziert. Konstruktiv werden diese Varianten nur mit bestimmten festgelegten Parametern gelöst, wodurch sich der Verwendungszweck des Fehlerstromschutzschalter ergibt.

Nachteilig an diesen Fehlerstromschutzschaltern ist, dass diese jeweils lediglich für eine bestimmte Anforderung geeignet sind. Durch die Vielzahl an möglichen Ausführungen ergibt sich 30 ein großer Teileaufwand was zu hohen Kosten führt. Hinzu kommt, dass vor allem Fehlerstromschutzschalter mit von den gängigen Ausführungsformen abweichendem Anwendungsprofil, etwa wenn Detektion ungewöhnlicher Fehlerströme gefordert ist, besonders aufwändig in der Herstellung sind. Weiters können bereits installierte Fehlerstromschutzschalter nicht an geänderte Aufgaben angepasst sondern lediglich getauscht werden, was nicht nur zum Tausch einer 35 ansonsten intakten Komponente führt, sondern auch zu erheblichen Kosten.

In einer Vielzahl von Ländern sind ausschließlich netzspannungsunabhängige Schutzschalter zugelassen. 40 Nachteilig an netzspannungsunabhängigen Schutzschaltern ist, dass diese prinzipbedingt nur bestimmte Grundfunktionen aufweisen, welche durch die geforderte Netzspannungsunabhängigkeit nicht erweitert werden können, etwa zur Verbesserung der Fehlerauslösung.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schalteinrichtung, insbesondere einen Fehlerstrom-45 schutzschalter, der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass diese die bekannten Nachteile vermeidet und einfach, schnell und flexibel an gegebene Einsatzanforderungen angepasst werden kann. Weiters ist es Aufgabe eine Schalteinrichtung, insbesondere Fehlerstromschutzschalter, vor allem netzspannungsunabhängige Fehlerstromschutzschalter, anzugeben, welche zusätzliche Möglichkeiten der Bewertung bzw. Klassifizierung eines Fehler-50 Stroms aufweist und dadurch auch bei ungewöhnlichen Fehlerströmen sicher auslöst und dabei Fehlauslösungen weitestgehend vermeidet.

Erfindungsgemäß wird dies bei einer Schalteinrichtung der eingangs genannten Art durch wenigstens eine, im Inneren des Gehäuses angeordnete, Aufnahme für wenigstens ein elektroni-55 sches Steuerungs- und/oder Regelungsmodul, wobei die Aufnahme Kontakte zum, vorzugswei- 3 AT 501 217 B1 se kabellosen, Anschließen des elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmoduls aufweist, wobei die Kontakte wenigstens mit einer Funktionsgruppe und gegebenenfalls mit den eingansseitigen und/oder ausgangsseitigen Anschlussklemmen verbunden sind, erreicht.

Dadurch kann wenigstens ein elektronisches Steuerungs- und/oder Regelungsmodul in dem Schutzschalter schnell und einfach angeordnet werden. Durch die Einbindung wenigstens eines elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmoduls kann der Schutzschalter, insbesondere der Fehlerstromschutzschalter, schnell an gegebene Anforderungen angepässt werden. Durch Verwendung unterschiedlicher elektronischer Steuerungs- und/oder Regelungsmodule, bzw. unterschiedlich programmierter elektronischer Steuerungs- und/oder Regelungsmodule können die Möglichkeiten des Schutzschalters um zusätzliche Funktionen erweitert werden, welche dazu beitragen können, einen zu schützenden Leitungsbereich effektiver zu überwachen und zu schützen. Weiters ist es dadurch möglich netzspannungsunabhängige Fehlerstromschutzschalter, wie sie in manchen Ländern bzw. für manche Anwendungen vorgeschrieben sind, um netzspannungsabhängige Zusatzfunktionen zu erweitern, wobei der Fehlerstromschutzschalter jedoch dessen netzspannungsunabhängige Grundfunktionen beibehält und damit für die betreffenden Anwendung bzw. ein betreffendes Land weiters als netzspannungsunabhängiger Fehlerstromschutzschalter gilt.

In diesem Zusammenhang kann in Weiterführung der Erfindung vorgesehen sein, dass in der Aufnahme ein, vorzugsweise rahmenartiger, Sockel für das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul angeordnet ist, wobei der Sockel erste Kontakte, zur, vorzugsweise kabellosen, Verbindung mit dem elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodul und zweite Kontakte, zur, vorzugsweise kabellosen, Verbindung mit den mit wenigstens einer Funktionsgruppe und gegebenenfalls mit den eingangsseitigen und/oder ausgangsseitigen Anschlussklemmen verbundenen Kontakten aufweist. Durch Einsetzen des elektronischen Steuerungs-und/oder Regelungsmoduls in einen Sockel können Steuerungs- und/oder Regelungsmodule mit identen Außenabmessungen in unterschiedlich dimensionierte Schutzschaltergehäuse eingesetzt werden. Weiters ist es dadurch möglich, Hardwarebaugruppen in dem Sockel anzuordnen, was vor allem fertigungstechnische Vorteile bringt. Dadurch ist es weiters möglich, Leitungen an den Sockel anzulöten, wobei das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul weiterhin aus dem Schaltgerät entfernbar ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass im Sockel die Funktionsgruppe der Prüfeinrichtung umfassend eine Prüfstromstrecke und eine Prüftaste angeordnet ist. Dadurch wird ein platzsparender Aufbau realisiert. Bei eingesetztem elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodul steht dieses automatisch mit der Prüfstrecke in Verbindung und kann z.B. überprüfen, ob der Test der Funktionsfähigkeit durchgeführt wurde.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die ersten und die zweiten Kontakte Kontaktfedern, Stifte, Druck- und/oder Schleifkontakte umfassen. Dadurch kann das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul schnell, einfach, sicher und unkompliziert in den Sockel eingesetzt werden, bzw. der Sockel in die Aufnahme der Schalteinrichtung.

In weiterer Ausbildung der Erfindung kann eine Schalteinrichtung, bei welcher das Gehäuse zweiteilig in Form eines die Funktionsgruppen aufnehmenden Unterteils und eines deckelartigen Oberteils ausgebildet ist vorgesehen sein, wobei die Aufnahme im Unterteil des Gehäuses angeordnet ist. Dadurch ist ein einfacher Zugang zu der Aufnahme durch Entfernen des Oberteils gegeben.

Eine Variante der Erfindung kann darin bestehen, dass das Oberteil ein Sichtfenster und/oder eine Durchbrechung aufweist. Dadurch können, eventuell an dem elektronischen Steuerungs-und/oder Regelungsmodul vorhandene Anzeigemittel betrachtet werden, bzw. wird dadurch der Zugriff auf eine eventuell an dem elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 4 AT 501 217 B1 vorhandene Infrarotschnittstelle bzw. einen Datenschnittstellensteckdose ermöglicht.

In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass das Sichtfenster und/oder die Durchbrechung eine Abdeckung umfasst. Dadurch kann bei nicht eingesetztem Steuerungs- und/oder Regelungsmodul die freie Aufnahme vor unbefugtem Zugriff sowie vor Verschmutzung bewahrt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein interner Datenbus mit dem wenigstens einen elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmoduls wirkverbunden ist, und zur Übertragung der Daten des wenigstens einen elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmoduls vorgesehen ist, wobei insbesondere ein Datenaustausch, vorzugsweise von Messwerten und/oder Steuerdaten, zwischen dem elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodul mit intern vorhandenen Sensoren bzw. mit einer in der Schalteinrichtung vorgesehenen Busschnittstelle, einem weiteren elektronischen Steuerungs-und/oder Regelungsmodul oder einem Buscontroller vorgesehen ist. Dadurch ist ein Datenaustausch zwischen dem elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodul mit intern vorhandenen Sensoren bzw. mit einer in der Schalteinrichtung vorgesehenen Busschnittstelle, wie etwa einer EIB, LON oder LAN Schnittstelle möglich.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul dritte Kontakte zur kabellosen Verbindung mit einem Sockel und/oder einer Aufnahme umfassen. Dadurch wird die leitende Verbindung zum Sockel und/oder zu einer Aufnahme sichergestellt.

In Weiterführung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das elektronische Steuerungs-und/oder Regelungsmodul mit wenigstens einem in der Schalteinrichtung angeordneten Sensor, beispielsweise einem Temperatursensor und/oder den Dioden einer Stromwandlertertiärwicklung, verbunden ist. Dadurch können weitere Betriebsparameter bei der Auslösung berücksichtigt werden, bzw. gespeichert oder an einen externen Kontroller übermittelt werden.

In diesem Zusammenhang kann in Weiterführung der Erfindung vorgesehen sein, dass das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul wenigstens einen Analog/Digital-Kon-verter, zum Digitalisieren eingehender analoger Messwerte, vorzugsweise der Messwerte eines in der Schalteinrichtung angeordneten, und mit dem elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodul verbundenen, Sensors, umfasst. Dadurch können ankommende Messsignale digital weiterverarbeitet werden, was sowohl störsicher ist als auch eine Vielzahl an Möglichkeiten der Signalanalyse eröffnet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul wenigstens einen integrierten Schaltkreis, vorzugsweise einen Mikroprozessor und/oder Mikrokontroller und/oder digitalen Signalprozessor und/oder Programmable Gate Array, vor allem zur internen Weiterverarbeitung der Messdaten, umfasst, wobei der integrierte Schaltkreis insbesondere mit einem in der Schalteinrichtung angeordneten Sensor, vorzugsweise mittels des internen Datenbus, verbunden ist. Dadurch können verschiedenste Aufgaben des elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmoduls schnell und effizient ausgeführt werden.

Eine Variante der Erfindung kann darin bestehen, dass das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul eine Datenschnittstelle aufweist, vorzugsweise Infrarot, Funk, Bluetooth, GSM, Internet, zum Empfang von Befehlen, wie etwa Schaltbefehlen, von Arbeitsroutinen oder Programmcode und/oder zum Auslesen von Daten, wie etwa der Höhe des momentanen Fehlerstroms, die Art des Fehlerstroms, der Betriebsstatus, sowie statistischer Daten. Dadurch ist eine einfache Programmierung bzw. ein einfaches Auslesen gespeicherter Daten möglich.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das elektro- 5 AT 501 217 B1 nische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul Mittel zur Anzeige von Betriebszuständen der Schalteinrichtung, insbesondere von verschiedenen Auslösegründen, umfasst, wobei die Mittel zur Anzeige von Betriebszuständen der Schalteinrichtung vorzugsweise als Leuchtdioden ausgebildet sind. Dadurch können in einfacher Weise verschiedene Betriebszustände, wie etwa verschiedene Auslösegründe, veranschaulicht werden.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen, in welchen Ausführungsformen dargestellt sind, beispielsweise beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Schalteinrichtung mit eingesetztem elektronischen Steuerungs-und/oder Regelungsmodul in axonometrischer Darstellung:

Fig. 2 eine Schalteinrichtung gemäß Fig. 1 ohne Oberteil;

Fig. 3 eine Schalteinrichtung gemäß Fig. 2 ohne Sockel und ohne elektronischem Steuerungs-und/oder Regelungsmodul:

Fig. 4 den Oberteil einer erfindungsgemäßen Schalteinrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 5 eine erste Ausführungsform eines Sockels in axonometrischer Darstellung;

Fig. 6 eine weitere Ansicht eines Sockels gemäß Fig. 5;

Fig. 7 eine weitere Ansicht eines Sockels gemäß Fig. 5;

Fig. 8 eine weitere Ansicht eines Sockels gemäß Fig. 5;

Fig. 9 ein elektronisches Steuerungs- und/oder Regelungsmodul geeignet zum Einsetzen in einen Sockel gemäß Fig. 5 bis 8;

Fig. 10 eine weitere Ansicht eines elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmoduls gemäß Fig. 9;

Fig. 11 eine erfindungsgemäße Schalteinrichtung mit einem Sockel gemäß Fig. 5 bis 8 und einem elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodul gemäß den Fig. 9 und 10 in Explosionsdarstellung;

Fig. 12 eine zweite Ausführungsform eines Sockels in axonometrischer Darstellung;

Fig. 13 eine weitere Ansicht eines Sockels gemäß Fig. 12;

Fig. 14 eine weitere Ansicht eines Sockels gemäß Fig. 12;

Fig. 15 ein elektronisches Steuerungs- und/oder Regelungsmodul geeignet zum Einsetzen in einen Sockel gemäß Fig. 12 bis 14;

Fig. 16 eine weitere Ansicht eines elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmoduls gemäß Fig. 15;

Fig. 17 eine erfindungsgemäße Schalteinrichtung mit einem Sockel gemäß Fig. 12 bis 14 und einem elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodul gemäß den Fig. 15 und 16 in Explosionsdarstellung;

Fig. 18 eine weitere Ansicht einer Schalteinrichtung gemäß Fig. 17; und Fig. 19 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schalteinrichtung.

Die Fig. 1 bis 18 zeigen Ausführungsformen bzw. Teile einer erfindungsgemäßen Schalteinrichtung 1, insbesondere Fehlerstromschutzschalter, umfassend in einem Gehäuse 3 angeordnete Funktionsgruppen wie Detektionseinheit, Auslösereiais, Schaltschloss 45, Schaltkontakte 43 sowie eine Prüfeinrichtung 4, sowie eingangs- und ausgangsseitige Anschlussklemmen, mit wenigstens einer Aufnahme 7 für wenigstens ein elektronisches Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8, das eingesetzt in die Aufnahme 7, vorzugsweise kabellos, an Kontakte 9, die mit wenigstens einer Funktionsgruppe und gegebenenfalls mit den eingansseitigen und/oder ausgangsseitigen Anschlussklemmen verbunden sind, angeschlossen ist.

In den bevorzugten Ausführungsformen erfindungsgemäßer Schalteinrichtungen 1 kann vorgesehen sein, dass diese, ohne eingesetztes elektronisches Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8, eine vorgebbare Anzahl an Grundfunktionen, etwa die Funktionen eines einfachen Fehlerstromschutzschalters, erfüllen. Dadurch können vor allem netzspannungsunabhängige Fehlerstromschutzschalter um eine Vielzahl zusätzlicher Funktionen erweitert werden, welche den Betrieb eines zu schützenden Netzes effektiver machen, wobei bei einem Ausfall der Spannungsversorgung des elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmoduls 8 die netzspan- 6 AT 501 217 B1 nungsunabhängigen Grundfunktionen des Fehlerstromschutzschalters voll erhalten bleiben. Somit ist ein derartiger Fehlerstromschutzschalter mit all seinen Möglichkeiten auch in Bereichen ersetzbar, in denen die Netzspannungsunabhängigkeit der Auslösung gefordert ist.

Fig. 19 zeigt das Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführung eines vierpoligen netzspannungsunabhängigen Fehlerstromschutzschalters mit einem elektronischen Steuerungs-und/oder Regelungsmodul 8. Der Fehlerstromschutzschalter weist dabei, zur Umsetzung der netzspannungsunabhängigen Auslösung, einen Permanentmagnetauslöser 46 auf. Weiters umfasst der Fehlerstromschutzschalter einen Summenstromwandler 42, Schaltkontakte 43, Arbeitsstromauslöser 44, Schaltschloss 45, Öffnerkontakt 47 und eine Spannungsversorgung 48 für das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8. Über die Wirkung des Permanentmagnetauslöser 46 auf das Schaltschloss 45 weist der Fehlerstromschutzschalter bei nicht eingesetztem elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 netzspannungsunabhängige Grundfunktionen auf. Bei eingesetztem elektronisches Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 übernimmt dieses die Auslösefunktion über den Arbeitstromauslöser 44, der ebenfalls auf das Schaltschloss 45 wirkt. Der Öffnerkontakt 47 ist geöffnet, womit der Permanentmagnetauslöser 46 deaktiviert ist. Das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 wird bevorzugt über alle Außenleiter und den Neutralleiter über die Spannungsversorgung 48 versorgt, sodass auch bei Ausfall eines Leiters die Funktionen des elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmoduls 8 gewährleistet bleiben. Bei spannungslosem elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 schließt der Öffnerkontakt 47 und aktiviert den Auslö-seweg über den Permanentmagnetauslöser 46 und der Fehlerstromschutzschalter arbeitet wieder netzspannungsunabhängig.

Durch Einsetzen wenigstens eines elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmoduls 8 in die dafür vorgesehene Aufnahme 7 können die Funktionen einer Schalteinrichtung 1 erweitert werden. Es können auch Schalteinrichtungen 1 vorgesehen sein, welche ohne eingesetztem elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 nicht funktionsfähig sind.

Eine erfindungsgemäße Schalteinrichtung 1, wie in den Fig. 1 bis 4, sowie 11,17 und 18 dargestellt, umfasst ein Gehäuse 3 aus Isolierstoff, welches einen Oberteil 16 und einen Unterteil 15 umfasst, wobei die Gehäuseteile 15, 16, bevorzugt mit lösbaren Verbindungsmitteln, insbesondere mit Schrauben, verbunden sind, und die Schalteinrichtung durch Lösen der Verbindungsmittel und Abheben des Oberteils 16 geöffnet werden kann, wobei dadurch der Zugriff auf den im Unterteil 15 angeordneten funktionellen Teil der Schalteinrichtung 1 gegeben ist. Im Unterteil 15 der Schalteinrichtung 1 sind Eingangs- und Ausgangsklemmen zum Anschluss elektrischer Leiter angeordnet, wobei jede Anzahl elektrischer Leiter bzw. Eingangs- und Ausgangsklemmen vorgesehen sein kann. Bevorzugt sind Ausführungsformen für zwei oder vier elektrische Leiter, wobei jeweils eine Klemme für den Neutralleiter vorgesehen ist und ein bzw. drei Klemmen für die stromführenden Phasen. Der Unterteil der Schalteinrichtung 1 umfasst weiters Schaltschloss, Betätigungselement, Detektionseinheit, Auslöseeinheit, und eventuell eine Prüfeinrichtung 4, wobei das Betätigungselement 21 bei aufgesetztem Oberteil 16 durch eine Durchbrechung 17 des Oberteils 16 ragt. Das Betätigungselement 21 ist mechanisch mit dem Schaltschloss verbunden.

Die bevorzugten Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Schalteinrichtung 1 sind Fehlerstromschutzschalter.

Erfindungsgemäße Schalteinrichtungen 1 weisen eine Aufnahme 7 für zumindest ein elektronisches Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 auf, wobei dieses derart in der Schalteinrichtung 1 angeordnet werden kann, dass es, nach Entfernen des Oberteils 16 auf einfache Weise aus der Schalteinrichtung 1 entfernbar ist.

Das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 ist bevorzugt in einem Sockel 10 angeordnet, wobei der Sockel 10 erste Kontakte 11, zur kabellosen Verbindung mit dem elekt- 7 AT 501 217 B1 ronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 und zweite Kontakte 12, zur, vorzugsweise kabellosen, Verbindung mit den mit wenigstens einer Funktionsgruppe und gegebenenfalls mit den eingangsseitigen und/oder ausgangsseitigen Anschlussklemmen 5,6 verbundenen Kontakten 9 aufweist.

Der Sockel 10 weist eine im wesentlichen rahmenartige Grundform mit einer ersten Sockelfläche 22 und einer zweiten Sockelfläche 23, sowie äußeren Sockelseitenflächen 24 auf. Der Sockel weist eine Modulaufnahme 25 mit inneren Modulaufnahmewänden 26 auf, wobei die Modulaufnahme 25 gegengleich den Außenabmessungen des elektronischen Steuerungs-und/oder Regelungsmoduls 8 ausgeführt ist. Es kann vorgesehen sein, dass die Modulaufnahme 25 an der zweiten Sockelfläche 23 mit einem Sockelboden 27 verschlossen ist, wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 12 bis 14. Es können auch Ausführungsformen ohne Sockelboden 27, wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 bis 8, vorgesehen sein. In den bevorzugten Ausführungsformen weist der Sockel 10 einen L-förmigen Fortsatz 28 auf.

Es kann vorgesehen sein, dass in dem Sockel 10 Hardwarekomponenten wie etwa die Funktionsgruppe der Prüfeinrichtung 4 umfassend eine Prüfstromstrecke und eine Prüftaste 13 angeordnet ist. Dadurch wird die automatisierte Fertigung unterstützt. Weiters kann auf diese Weise ein elektronisches Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 die Betätigung der Prüftaste 13 dokumentieren.

Im Unterteil 15 ist eine Aufnahme 7 für den Sockel 10 vorgesehen. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Sockel 10 mittels nicht dargestellter Verbindungsmittel an einem Teil der Schalteinrichtung 1 lösbar befestigt, vorzugsweise aufgesteckt oder verschraubt, wird. Bevorzugt ist vorgesehen, den Sockel 10 am Träger 29 des Betätigungselements 21 zu befestigen. Hierfür können entsprechende Mittel entlang einer äußeren Sockelseitenfläche 24 vorgesehen sein, etwa Aufnahmenuten, Löcher und/oder Gewindebohrungen. Durch die Befestigung des Sockels 10 an einem Teil des Schaltgeräts 1 kann auch bei abgenommenem Oberteil 16 eine definierte Lage des Sockels 10 gewährleistet werden. Dies ist vor allem bei der automatisierten Fertigung von Vorteil.

Der Sockel 10 kontaktiert in den bevorzugten Ausführungsformen über zweite Kontakte 12, welche vorzugsweise an den äußeren Sockelseitenflächen 24 sowie an der zweiten Sockelfläche 23 angeordnet sind, vorzugsweise Kontaktfahnen oder Kontaktfedern, elektrische Kontakte 9, 30 an der Schaltwalze 31, mittels derer die Verbindung zu den Anschlussklemmen, vorzugsweise zu den ausgangsseitigen Anschlussklemmen, und damit zu den stromführenden Phasen und dem Neutralleiter hergestellt wird. Auf diesem Weg wird auch das im Sockel 10 angeordnete elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 mit Energie, sowie mit Daten über Versorgungsspannung bzw. Strom versorgt. Bei ausgeschalteter Schalteinrichtung 1 befindet sich die Schaltwalze 31 in einer Stellung in der die elektrischen Kontakte 9, 30 nicht an den zweiten Kontakten 12, bzw. den Kontaktfahnen 37 des Sockels 10 anliegen und daher auch das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 stromlos ist. Es kann vorgesehen sein, das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 auf anderem Weg mit Energie zu versorgen, sodass es bei ausgeschalteter Schalteinrichtung 1 weiter in Betrieb ist.

In den bevorzugten Ausführungsformen umfassen die zweiten Kontakte 12 weiters Kontaktflächen 38, welche an den äußeren Sockelseitenflächen 24 angeordnet sind. Die Kontaktflächen 38 sind bevorzugt als in Nuten 32 angeordnete leitende Flächen ausgeführt. Diese dienen zur Kontaktierung mit in der Schalteinrichtung 1 angeordneten Komponenten bzw. Sensoren, wie etwa der Detektionseinheit, dem Auslösereiais, einem Permanentmagnetauslöser, einem Arbeitsstromauslöser, Temperatursensoren und/oder die Dioden einer Stromwandlertertiärwicklung. Die Verbindungen zu dem Sensor bzw. zu den Sensoren können dabei kabellos über Kontaktfedern, Stifte, Druck und/oder Schleifkontakte 14 ausgeführt sein, oder mittels Kabel, welche an den Kontaktflächen 38 angelötet bzw. aufgesteckt sind. 8 AT 501 217 B1

Die Modulaufnahme 25 des Sockels 10 weist eine Mehrzahl erster Kontakte 11 zur Kontaktierung des elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmoduls 8 auf. Das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 ist lediglich über dritte Kontakte 40, welche bevorzugt als Kontaktfedern, Stifte, Druck und/oder Schleifkontakte 14 ausgebildet sind, mit dem Sockel 10 elektrisch verbunden. Eine Kabelverbindung, vor allem eine fest verlötete, ist nicht vorgesehen. Die ersten Kontakte 11 sind bei einer in den Fig. 5 bis 8 dargestellten Ausführungsform an den inneren Modulaufnahmewänden 26 angeordnet. Durch die seitliche Anordnung ergibt sich eine einfache Fertigung des Sockels 10. Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 12 bis 14 sind die ersten Kontakte 11 an der zweiten Sockelfläche 23 ausgeführt. Zur Kontaktierung der ersten Kontakte 11 sind bei dieser Ausführungsform Durchbrechungen 39 im Sockelboden 27 vorgesehen. Durch Einführen der dritten Kontakte 40 des elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmoduls 8 in die entsprechend gegengleichen Durchbrechungen 39 kommen diese in Kontakt mit den leitenden ersten Kontakten 11 an der zweiten Sockelfläche 23. Die ersten Kontakte 11 können auch im Inneren des Sockels 10, zwischen dem Sockelboden 27 und der zweiten Sockelfläche 23 ausgeführt sein. Die Durchbrechungen 39 können sowohl als Durchgangsöffnungen als auch als Sacköffnungen ausgeführt sein. Bei dieser Ausführungsform des Sockels 10 sind in der Modulaufnahme 25 für den Monteur keine elektrisch leitenden Flächen zugänglich. Dies erhöht die Sicherheit bei Veränderungen bzw. Tausch des elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmoduls 8, da es dadurch zu keinem Kontakt mit stromführenden Leitern, und damit zu keinen Verletzungen, kommen kann.

Das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 ist zur Erweiterung und/oder Veränderung der Funktionalität von Schalteinrichtung 1, vor allem von Fehlerstromschutzschaltern, vorgesehen, und ist daher mit den Detektions- und/oder Auslöse- und/oder Testeinheiten der Schalteinrichtung, vorzugsweise über die ersten und zweiten Kontakte 11, 12 des Sockels 10, verbunden.

Das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 ist vorzugsweise in der Form eines Quaders mit rechteckiger Grundfläche, umfassend eine Deckfläche 33 und eine Bodenfläche 34, sowie Seitenflächen 35, ausgeführt. Erfindungsgemäß kann das elektronische Steuerungs-und/oder Regelungsmodul 8 jede beliebige Form aufweisen, welche jedoch gegengleich der Form einer Modulaufnahme 25 ausgeführt sein sollte. Das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 weist eine vorgebbare Anzahl elektrisch leitender dritter Kontakte 40 zur Kontaktierung der ersten Kontakte 11 des Sockels 10 auf.

In der Ausführungsform gemäß den Fig. 9 bis 11 sind die dritten Kontakte 40 an den Seitenflächen 35 im Bereich der Bodenfläche 34 ausgeführt.

In der Ausführungsform gemäß den Fig. 15 bis 18 sind die dritten Kontakte 40 als stiftförmige Fortsätze 41 ausgebildet, welche sich aus der Bodenfläche 34 erheben.

Die Verbindung des elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmoduls 8 zum Sockel 10 bzw. zur Aufnahme 7 ist verpolungssicher ausgeführt. Entweder in Form einer unsymmetrischen Grundform des elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8, einer unsymmetrischen Anordnung der dritten Kontakte 40 und/oder durch das Vorsehen von Führungen und Fortsätzen.

Es kann auch vorgesehen sein, das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 ohne Sockel 10 direkt in eine Schalteinrichtung 1 einzusetzen. In diesem Fall sind die dritten Kontakte 40 des elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 von der Art der zweiten Kontakte 12 des Sockels 10 ausgeführt, und das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 kontaktiert die Funktionsgruppen der Schalteinrichtung 1 ohne Sockel 10.

Das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 beinhaltet eine interne Elektronik umfassend wenigstens eine der Funktionen: Aufnahme von Daten, Speicherung von Daten, 9 AT 501 217 B1 Übermittlung von Daten, Empfang von Befehlen, Empfang von Arbeitsroutinen oder Programmcode, Ausführen von Steuerungs- und/oder Regelungsaufgaben vorzugsweise aufgrund vorgegebener Routinen, Ausführen von Schaltaufgaben. All diese Funktionen können in beliebiger Weise in analoger und/oder digitaler Technologie ausgeführt sein.

In der bevorzugten Ausführung umfasst das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 wenigstens einen Analog/Digital-Konverter um eingehende, analoge Messwerte für die interne Weiterverarbeitung zu digitalisieren. Es kann vorgesehen sein, dass jedem, als Eingang konfigurierten, dritten Kontakt 40 ein separater Analog/Digital-Konverter zugeordnet ist, oder, dass mehrere Messwerteingänge über einen Multiplexer auf einen Analog/Digital-Konverter geschalten werden. Zur internen Weiterverarbeitung der Messdaten ist vorgesehen, dass das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul wenigstens einen integrierten Schaltkreis, vorzugsweise einen Mikroprozessor und/oder Mikrokontroller und/oder digitalen Signalprozessor und/oder Programmable Gate Array, umfasst. Hinzu kommen noch Speicherbausteine um Programme und/oder Messdaten zu speichern.

Ein elektronisches Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 kann etwa die Höhe der zulässigen Fehlerstromstromamplitude, die Fehlerstromqualität sowie die Art der Auslösung der betreffenden Schalteinrichtung 1 verändern. Dadurch kann eine Standardschalteinrichtung an die jeweilige Anwendung angepasst werden, bzw. eine bereits in eine Hausinstallation integrierte Schalteinrichtung 1 bei geänderten Bedingungen an diese angepasst werden.

Darüber hinaus erweitert ein elektronisches Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 die Funktionalität einer Schalteinrichtung 1, insbesondere eines Fehlerstromschutzschalters. Es kann vorgesehen sein, die Werte außerhalb der üblichen Normwerte anzupassen. Weiters kann eine Kurzzeitverzögerung der Fehlerstromauslösung bei transienten Vorgängen (z.B. Blitzschlag) vorgesehen sein, um die Verfügbarkeit eines Installationsabschnittes zu erhöhen und Fehlauslösungen zu vermeiden. Es kann vorgesehen sein, über einstellbare Verzögerungszeiten mehrere Fehlerstromschutzschalter selektiv zueinander zu koordinieren, um im Fehlerfall die Verfügbarkeit von Installationsabschnitten zu erhöhen.

Weiters kann vorgesehen sein das Erkennen und Verarbeiten von Fehlerströmen zu erweitern, etwa durch Erkennen von Fehlerströmen, deren Kurvenform von reinen Sinusschwingungen abweicht, z.B. angeschnittene Halbwellen, durch Erkennen von Fehlerströmen die von einem Gleichstromanteil überlagert sind und/oder durch Erkennen von reinen Gleichstromfehlerströmen.

Weiters kann das Erkennen von Über- bzw. Unterspannungen vorgesehen sein, sowie von Überströmen.

Es kann vorgesehen sein, den aktuellen Leistungsfaktor cos φ zu bestimmen und diesen bei der Bestimmung der zulässigen Fehlerströme zu berücksichtigen. Bei Vorhandensein eines hohen kapazitiven Lastanteils können höhere betriebsmäßige Ableitströme gegen Erde zugelassen werden, während bei Personenschluss ohmsche Anteile wesentlich kritischer bewertet werden müssen.

Zusätzlichen kann vorgesehen sein, weitere Messwerte aus dem Schaltgerät 1 aufzunehmen und zu verarbeiten, wie etwa die Temperatur.

Mit Hilfe der digitalen Signalverarbeitung können die aufgezeigten Anwendungen für ein elektronisches Steuerungs- und/oder Regelungsmodul einfach realisiert werden. Hierfür können verschiedene Methoden Verwendung finden, etwa die Bewertung des digitalen Signalstroms hinsichtlich Unsymmetrie oder Stetigkeit, die Teilung des gemessenen Fehlerstroms in verschiedene Frequenzbereiche mittels digitaler Filter und Bewertung der Fehlerströme nach deren frequenzmäßigen Auftreten und/oder die Bewertung des gemessenen und digitalisierten Feh-

Claims (14)

1 0 AT 501 217 B1 lerstroms mittels Transformationsalgorithmen, wie etwa FFT, DCT oder Wavelettransformation. In der bevorzugten Ausführungsform weist ein erfindungsgemäßes Schaltgerät 1 bzw. das in diesem angeordnete elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8, eine Datenschnittstelle auf. Diese kann sowohl zum Programmieren des elektronischen Steuerungs-und/oder Regelungsmoduls 8 dienen als auch zum Auslesen verschiedener Daten, wie etwa der Höhe des momentanen Fehlerstroms, die Art des Fehlerstroms, der Betriebsstatus, sowie statistischer Daten. Weiters kann vorgesehen sein, dass mehrere, vorzugsweise zwei, in der Schalteinrichtung 1 angeordnete elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodule 8 mittels Datenschnittstelle kommunizieren. Dadurch kann z.B. eine redundantes System aufgebaut werden, oder mehrere, nicht notgedrungen gleichartige, elektronische Steuerungs-und/oder Regelungsmodule 8 teilen sich die Schutzaufgaben. Es kann auch vorgesehen sein, das Schaltgerät 1 über die Datenschnittstelle zu schalten, daher den betreffenden Installationsabschnitt vom Netz zu trennen, und/oder wieder einzuschalten. Als bevorzugte Datenschnittstellen sind Infrarot, Funk, Bluetooth, GSM, Internet oder eine serielle oder parallele leitunger-gebundene Schnittstelle vorgesehen. Es kann jedoch auch jede andere Art der Datenschnittstelle vorgesehen sein, wie etwa LAN, UMTS, USB, Firewire, EIB, LON, Lichtwellenleiter, RS-232. Insbesondere kann die Einbindung in ein gebäudeeigenes Gebäudemanagementsystem vorgesehen sein, etwa mit Funksystemen bei welchen die einzelnen Geräte als Router für das gesamte Gebäudefunksystem fungieren und auch Daten weiterleiten, die für andere Endgeräte bestimmt sind. Es kann auch interner Datenbus vorgesehen sein, welcher, vor allem bei Anschluss der Schalteinrichtung an ein kabelgebundenes System zum Datenaustausch, die Daten des wenigstens einen elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmoduls 8 bis zur Busschnittstelle, einem anderen elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 bzw. bis zu einem Buscontroller überträgt, welche nicht im elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 angeordnet sein müssen. Es kann vorgesehen sein, das wenigstens eine elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 sowohl vor dem Anordnen in der Schalteinrichtung 1 als auch nach dem Anordnen in der Schalteinrichtung 1 zu programmieren. Weiters kann vorgesehen sein, das wenigstens eine elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 jederzeit nachträglich umzuprogrammieren. Es kann auch vorgesehen sein, dass bei mehreren elektronischen Steuerungs-und/oder Regelungsmodulen 8 in einer Schalteinrichtung 1 lediglich eines über eine Datenschnittstelle nach Außen verfügt, welches die Daten für alle, in der Schalteinrichtung angeordneten elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodule 8 empfängt, und an diese weitergibt. Für den Empfang von Daten mittels Infrarot weist das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 in den bevorzugten Ausführungsformen einen Infrarotempfänger 36 auf. Das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 umfasst weiters Mittel zur Anzeige 19 von Betriebszuständen, welche bevorzugt an der Deckfläche 33 ausgeführt sind. Erfindungsgemäß können jede Art der Mittel zur Anzeige 19 vorgesehen sein, etwa LCD-Anzeigen, LED 20 oder mechanische Anzeigemittel. In der bevorzugten Ausführungsform umfassen die Mittel zur Anzeige, vorzugsweise fünf, Leuchtdioden 20. Im Bereich des elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmoduls 8 ist eine Durchbrechung bzw. ein Sichtfenster 17 im Oberteil 16 des Gehäuses 3 vorgesehen, welches bei nicht eingesetztem elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 mittels einer Abdeckung 18 verschlossen werden kann. Patentansprüche: 1. Schalteinrichtung (1), insbesondere Fehlerstromschutzschalter, umfassend in einem Ge- 1 1 AT 501 217 B1 häuse (3) angeordnete Funktionsgruppen wie Detektionseinheit, Auslösereiais, Schaltschloss (45), Schaltkontakte (43) sowie eine Prüfeinrichtung (4), sowie eingangs- und ausgangsseitige Anschlussklemmen, gekennzeichnet durch wenigstens eine, im Inneren des Gehäuses (3) angeordnete, Aufnahme (7) für wenigstens ein elektronisches Steuerungs-und/oder Regelungsmodul (8), wobei die Aufnahme (7) Kontakte (9) zum, vorzugsweise kabellosen, Anschließen des elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmoduls (8) aufweist, wobei die Kontakte (9) wenigstens mit einer Funktionsgruppe und gegebenenfalls mit den eingansseitigen und/oder ausgangsseitigen Anschlussklemmen verbunden sind.

2. Schalteinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Aufnahme (7) ein, vorzugsweise rahmenartiger, Sockel (10) für das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul (8) angeordnet ist, wobei der Sockel (10) erste Kontakte (11), zur kabellosen Verbindung mit dem elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodul (8) und zweite Kontakte (12), zur, vorzugsweise kabellosen, Verbindung mit den mit wenigstens einer Funktionsgruppe und gegebenenfalls mit den eingangsseitigen und/oder ausgangsseitigen Anschlussklemmen verbundenen Kontakten (9) aufweist.

3. Schaltgerät (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Sockel (10) die Funktionsgruppe der Prüfeinrichtung (4) umfassend eine Prüfstromstrecke und eine Prüftaste (13) angeordnet ist.

4. Schalteinrichtung (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und die zweiten Kontakte (11, 12) Kontaktfedern, Stifte, Druck und/oder Schleifkontakte umfassen.

5. Schalteinrichtung (1) bei welcher das Gehäuse (3) zweiteilig in Form eines die Funktionsgruppen aufnehmenden Unterteils (15) und eines deckelartigen Oberteils (16) ausgebildet ist, nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (7) im Unterteil (15) des Gehäuses (3) angeordnet ist.

6. Schalteinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (16) ein Sichtfenster und/oder eine Durchbrechung (17) aufweist.

7. Schalteinrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sichtfenster und/oder die Durchbrechung (17) eine Abdeckung (18) umfasst.

8. Schalteinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein interner Datenbus mit dem wenigstens einem elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodul (8) wirkverbunden ist, und zur Übertragung der Daten des wenigstens einen elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmoduls (8) vorgesehen ist, wobei insbesondere ein Datenaustausch, vorzugsweise von Messwerten und/oder Steuerdaten, zwischen dem elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodul (8) mit intern vorhandenen Sensoren bzw. mit einer in der Schalteinrichtung vorgesehenen Busschnittstelle, einem weiteren elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodul (8) oder einem Buscontroller vorgesehen ist.

9. Schalteinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul (8) dritte Kontakte (40) zur kabellosen Verbindung mit dem Sockel (10) und/oder der Aufnahme (7) umfassen.

10. Schalteinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul (8) mit wenigstens einem in der Schalteinrichtung (1) angeordneten Sensor, beispielsweise einem Temperatursensor und/oder den Dioden einer Stromwandlertertiärwicklung, verbunden ist. 12 AT501217B1

11. Schalteinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul (8) wenigstens einen Analog/Di-gital-Konverter, zum Digitalisieren eingehender analoger Messwerte, vorzugsweise der Messwerte eines in der Schalteinrichtung (1) angeordneten, und mit dem elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodul (8) verbundenen, Sensors, umfasst.

12. Schalteinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul (8) wenigstens einen integrierten Schaltkreis, vorzugsweise einen Mikroprozessor und/oder Mikrokontroller und/oder digitalen Signalprozessor und/oder Programmable Gate Array, vor allem zur internen Weiterverarbeitung der Messdaten umfasst, wobei der integrierte Schaltkreis insbesondere mit einem in der Schalteinrichtung (1) angeordneten Sensor, vorzugsweise mittels des internen Datenbus, verbunden ist.

13. Schalteinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul (8) eine Datenschnittstelle aufweist, vorzugsweise Infrarot, Funk, Bluetooth, GSM, Internet, zum Empfang von Befehlen, wie etwa Schaltbefehlen, von Arbeitsroutinen oder Programmcode und/oder zum Auslesen von Daten, wie etwa der Höhe des momentanen Fehlerstroms, die Art des Fehlerstroms, der Betriebsstatus, sowie statistischer Daten.

14. Schalteinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul (8) Mittel (19) zur Anzeige von Betriebszuständen der Schalteinrichtung (1), insbesondere von verschiedenen Auslöse-gründen, umfasst, wobei die Mittel (19) zur Anzeige von Betriebszuständen der Schalteinrichtung (1) vorzugsweise als Leuchtdioden (20) ausgebildet sind. Hiezu 7 Blatt Zeichnungen