CN118020128A - 保护开关设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于保护低压电路的保护开关设备，具有：‑壳体，其具有用于低压交流电路的导体的电网侧的接头和负载侧的接头；‑机械分离触点单元和电子中断单元的串联电路，其中，分离触点单元与电网侧的接头相关联，中断单元与负载侧的接头相关联；‑机械分离触点单元具有用于闭合和断开触点的手柄；‑电流传感器单元，其布置在分离触点单元和中断单元之间的导体中，用于确定低压电路的电流的大小；‑保护开关设备被设计为，使得在超过电流界限值或/和电流‑时间界限值时启动低压电路的电流流动的避免；‑设置有用于保护开关设备的能量供应的电源件单元，其连接到电网侧的接头和机械分离触点单元之间的低压电路的导体。

Description

保护开关设备
技术领域
本发明涉及具有电子中断单元的用于低压电路的保护开关设备的技术领域。
背景技术
低压是指交流电压高达1000伏或直流电压高达1500伏的电压。低压特别是指大于小电压的电压，小电压的值为50伏交流电压或60伏直流电压。
低压电路或低压电网或低压系统是指额定电流或标称电流直至125安培、更特别是直至63安培的电路。低压电路特别是指额定电流或标称电流直至50安培、40安培、32安培、25安培、16安培或10安培的电路。提到的电流值特别是指额定电流、标称电流或/和关断电流、即在正常情况下引导通过电路的最大电流，或者电路通常中断的电流，例如通过保护装置、诸如保护开关设备或线路保护开关或断路器中断的电流。额定电流可以进一步分级，从0.5A经过1A、2A、3A、4A、5A、6A、7A、8A、9A、10A等，直至16A。
线路保护开关是从很久前就已知的过流保护装置，其在电气安装技术中应用在低压电路中。线路保护开关保护线路免受由电流过高和/或短路引起的发热而造成的损坏。线路保护开关可以在过载和/或短路的情况下自动关断电路。线路保护开关是一种非自动复位的保险丝元件。
与线路保护开关不同的是，断路器的电流被设置为大于125安培，在某些情况下也从63安培开始。因此，线路保护开关的结构更简单并且更精致。线路保护开关通常具有用于如下固定可能性，即固定在所谓的顶帽式导轨(支承导轨，DIN导轨，TH35)上。
线路保护开关采用机电结构。在壳体中，它们具有用于中断(触发)电流的机械开关触点或工作电流触发器。通常，双金属保护元件或双金属元件用于在长时间过流(过流保护)或热过载(过载保护)的情况下触发(中断)。具有线圈的电磁触发器用于在超过过流界限值或在发生短路(短路保护)的情况下短时间地触发。设置一个或多个灭弧室或用于灭弧的装置。此外，设置用于要保护的电路的导体的连接元件。
具有电子中断单元的保护开关设备是相对较新的发展。保护开关设备具有基于半导体的电子中断单元。也就是说，低压电路的电流引导通过半导体器件或半导体开关，该半导体器件或半导体开关可以中断电流或切换为导电。具有电子中断单元的保护开关设备还通常具有机械分离触点系统，其特别是根据低压电路的相关标准具有分离特性，其中机械分离触点系统的触点串联连接到电子中断单元，即要保护的低压电路的电流既引导通过机械分离触点系统又引导通过电子中断单元。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，改进开篇所述类型的保护开关设备，特别是提供一种用于这种保护开关设备的新的改进的架构或者提供一种用于保护开关设备或要保护的低压电路的具有提高的安全性的方案。
该技术问题通过具有权利要求1的特征的保护开关设备来解决。
根据本发明，提出一种用于保护低压电路、特别是低压交流电路的保护开关设备，该保护开关设备具有：
-壳体，其具有用于低压交流电路的导体的电网侧的和负载侧的接头，特别是电网侧的相导体接头、电网侧的中性导体接头、负载侧的相导体接头、负载侧的中性导体接头，
-机械分离触点单元(MK)，其与电网侧的接头连接，该机械分离触点单元在另一侧与电子中断单元(EU)连接，该电子中断单元在另一侧与负载侧的接头(L2，N2)连接，
使得通过分离触点单元的闭合的触点和电子中断单元的基于半导体的开关元件的低阻状态实现低压电路中的电流流动，或者通过分离触点单元的断开的触点实现电流隔离以避免低压电路中的电流流动或/和通过开关元件的高阻状态实现低压电路中的电流流动的避免，
即，机械分离触点单元和电子中断单元的串联电路，其中，机械分离触点单元布置在电网侧并且电子中断单元布置在负载侧，
-机械分离触点单元具有用于手动闭合和断开触点的手柄，
-电流传感器单元，其布置在分离触点单元和中断单元之间的导体中，用于确定低压电路的电流的大小，
-控制单元，其与电流传感器单元、电子中断单元和机械分离触点单元连接，其中，保护开关设备被设计为，
使得在超过电流界限值或/和电流-时间界限值时启动低压电路的电流流动的避免，
-电源件单元，其用于保护开关设备、特别是控制单元的能量供应，
其中，电源件单元连接到电网侧的接头(L1，N1)和机械分离触点单元(MK)之间的低压电路的导体，即布置在电网侧。
根据本发明，提出一种保护开关设备，其中，电子中断单元与负载侧的接头(耗电器、能量收集器)相关联，并且机械分离触点单元与电网侧的接头(能量源)相关联。电源件单元在低压电路的导体上电连接在电网侧的接头上，还在机械分离触点单元之前。即，电源件单元在正常情况下持续地被供应来自低压电路的能量(电压)，而与机械分离触点单元的触点的开关位置或电子中断单元的高阻或低阻状态无关(假设低压电路/能量源在正常情况下提供能量/电压)。因此，保护开关设备、特别是控制单元可以执行保护或监测功能，即使机械分离触点单元的触点断开或电子中断单元处于用于避免电流流动的高阻状态。
本发明的有利的设计方案在从属权利要求和实施例中给出。
在本发明的一种有利的设计方案中，设置有与控制单元连接的电压传感器单元。电压传感器单元被设置用于确定低压电路的导体之间的电压的大小，其中，电压传感器单元尤其与分离触点单元和中断单元之间的导体连接。
这具有特别的优点，即可以监测低压电路的电压并且必要时在过压或欠压的情况下可以断开电路。因此，根据本发明的架构支持保护开关设备或电路中的提高的运行安全性。
在本发明的一种有利的设计方案中，机械分离触点单元具有位置显示单元。位置显示单元显示触点的位置，即发出触点位置(断开，闭合)的信号。位置显示单元例如是机械位置显示单元。
这具有特别的优点，即存在关于触点位置(断开、闭合)的信息。此外，在机械位置显示单元的情况下，该信息即使在无电压状态下也能够显示/被显示。
在本发明的一种有利的设计方案中，保护开关设备具有与控制单元连接的显示单元。
这具有特别的优点，即可以显示保护开关设备的(状态)信息，例如关于开关或/和故障状态。
在本发明的一种有利的设计方案中，保护开关设备具有与控制单元连接的通信单元，该通信单元特别是能够实现无线的通信可能性。
这具有特别的优点，即能够传送(状态)信息、例如关于另外的保护开关设备或者监测或管理系统的开关状态和故障状态。
在本发明的一种有利的设计方案中，设置有与控制单元连接的差电流确定单元，用于确定低压电路的导体的差电流。
这具有特别的优点，即保护开关设备还具有故障电流监测装置(差电流监测装置)并且因此具有另外的功能性。
在本发明的一种有利的设计方案中，保护开关设备被设计为，使得在通过手柄操作机械分离触点单元的情况下，在触点断开之前，向控制单元发送信号，使得该控制单元将电子中断单元的基于半导体的开关元件置于高阻状态。
这具有特别的优点，即支持机械分离触点单元的无电流(无功率)切换，特别是避免电弧或触点烧损。
在本发明的一种有利的设计方案中，机械分离触点单元被设计为，使得触点可以被控制单元断开，但不能闭合。特别是，即使手柄被闭锁，也可以断开触点。
这具有特别的优点，即实现提高的运行安全性，因为一个/多个触点不能无意地通过控制单元闭合。通过使触点断开，即使手柄闭锁，也实现了所谓的自由的触发/自由触发，也就是说即使在手柄闭锁的情况下也可靠地保护低压电路。
在本发明的一种有利的设计方案中，保护开关设备、特别是机械分离触点单元被设计为，使得机械分离触点单元可以被置于锁止状态，从而防止通过手柄闭合触点。特别地，控制单元可以将机械分离触点单元置于锁止状态。
在本发明的一种有利的设计方案中，保护开关设备、特别是机械分离触点单元被设计为，使得机械分离触点单元可以被置于解锁状态，其中，触点特别是不被控制单元闭合。在解锁状态下，触点可以通过手柄(再次)闭合。特别地，控制单元可以将机械分离触点单元置于解锁状态。
解锁状态尤其在锁止状态之后再次占据。
在本发明的一种有利的设计方案中，保护开关设备、特别是机械分离触点单元被设计为，使得提供双稳态闭锁状态，使得即使在低压电路中的能量取消的情况下，机械分离触点单元的锁止状态或解锁状态也保持不变。
这具有特别的优点，即例如在施加特别是来自控制单元的闭锁信号之后，防止通过手柄闭合触点。
例如在施加特别是来自控制单元的去锁信号之后，又可以通过手柄闭合触点。
也就是说，机械分离触点单元具有闭锁功能或闭锁状态，该闭锁功能或闭锁状态能够再次复位，尤其双稳态地设计。
这具有特别的优点，即在结束检查功能之前或者在保护开关设备、特别是控制单元中发生故障之后(该故障特别是危及保护开关设备的工作能力)，(通过避免电流流动和触点的不可能的闭合)中断待保护的低压电路的能量供应。因此提高了低压电路的安全性，因为触点不能闭合并且因此未受保护的耗电器不被供应能量。
在本发明的一种有利的设计方案中，在电源件单元上游连接有保护元件、尤其是保险丝或/和开关。
这具有特别的优点，即电源件单元或控制单元可以被关断，例如用于绝缘测量。此外，电源件单元或控制单元可以被保护，以便针对其它故障实现保护开关设备的提高的安全性。
在本发明的一种有利的设计方案中，电源件单元具有电流隔离。尤其设置有变压器。此外，电源件单元可以具有加强的绝缘、例如双重绝缘。
这具有特别的优点，即电源件单元具有根据用于断开的触点的隔离特性，以便实现电网侧和负载侧之间的根据标准的隔离。因此，提供了一种符合标准的保护开关设备，该保护开关设备的尤其是控制单元在正常情况下持续地激活(接通)。
在本发明的一种有利的设计方案中，保护开关设备被设计为，使得在保护开关设备在低压电路的无能量(例如无电压)状态下首次投入运行时，电子中断单元的开关元件处于高阻状态，并且机械分离触点单元处于锁止状态。在低压电路中的能量提供(例如电压提供)的情况下，保护开关设备由电源件单元供应能量。保护开关设备、特别是控制单元执行保护开关设备的第一检查功能。在第一检查功能的肯定结果的情况下，机械分离触点单元被解锁，使得能够通过手柄实现机械分离触点单元的触点的闭合。
这具有特别的优点，即提供一种非常安全的保护开关设备。只有当第一检查功能以肯定的结果结束时，才开启如下可能性：向电路或负载侧的线路供应能量，使得可靠地保护负载或耗电器或负载侧的电路或负载侧的线路，该第一检查功能特别是包括自测试，使得保护开关设备按照规定地能正常工作并且可以监测电路。
在本发明的一种有利的设计方案中，在第一检查功能的肯定结果和解锁的机械分离触点单元之后，在能量取消之后也解锁机械分离触点单元。
这具有特别的优点，即在能量取消之后可以立即接通保护开关设备。
在本发明的一种有利的设计方案中，在肯定的第一检查功能和解锁的机械分离触点单元之后，在借助手柄闭合机械分离触点单元的触点之后，电子中断单元的开关元件处于高阻状态。
执行第二检查功能。在第二检查功能的肯定结果之后，电子中断单元的开关元件被置于低阻状态。
利用该步骤尤其结束接通过程。
这具有特别的优点，即提供了非常安全的保护开关设备和电路。只有在第二检查功能以肯定的结果结束的情况下，才进行负载侧的线路的能量供应，使得可靠地保护负载或耗电器或负载侧的电路或负载侧的线路，该第二检查功能尤其可以包括电子中断单元的自测试以及特别是负载侧和/或电网侧的参数，使得保护开关设备按照规定地能正常工作并且待保护的电路在其所选择的参数方面被检查，特别地，保护开关设备适用于待保护的电路并且电路在其受检查的参数方面正常。
在本发明的一种有利的设计方案中，第一(或第二)检查功能具有保护开关设备的工作能力的自测试。在保护开关设备的工作能力的自测试中：检查保护开关设备的单元、尤其是多个单元的至少一个部件、尤其是多个部件。
在单元、尤其是多个单元的至少一个部件、尤其是多个部件的工作能力的情况下，第一(或第二)检查功能以肯定的结果结束。
这具有特别的优点，即只有具有能正常工作的单元的保护开关设备被接通或对电路进行监测，使得保证低压电路中的安全性。
在本发明的一种有利的设计方案中，在第一检查功能的否定结果的情况下，机械分离触点单元的触点保持在锁止状态，使得该触点不能通过手柄闭合。
在第二检查功能的否定结果的情况下，可以根据故障断开机械分离触点单元的触点并且将该触点置于锁止状态。替换地，根据故障，可以仅电子中断单元保持高阻。
这具有特别的优点，即，不能履行其监测功能的有缺陷的保护开关设备不能够实现负载或负载侧的线路的(无意的)能量供应，使得避免了未受保护的电路，由此极大地提高了安全性。
在本发明的一种有利的设计方案中，检查功能包括检查负载侧的或电网侧的接头的至少一个电参数。特别地，检查功能执行以下参数中的至少一个、特别是多个或全部的检查：
-检查是否超过尤其电网侧的第一过压值或/和第二过压值或/和第三过压值，
-检查是否低于尤其电网侧的第一欠压值，
-检查是否超过第一温度界限值或/和第二温度界限值或/和第三温度界限值，
-检查负载侧接头的参数，特别是检查是否低于负载侧的第一或/和第二电阻值或者负载侧的第一或/和第二阻抗值。
在此，过压或过压值是指超过有效的运行电压。不是指过压下降(überspannungsdip)的大小，例如在所谓的突发或浪涌的情况下，该突发或浪涌典型地可以为4kV或8kV(在230伏或400伏电网的情况下)，和所谓的电网过压(即例如低压电路的标准电压的十倍)的情况下。
特别地，第一过压值可以比标准电压值高特定的百分比。例如在230伏的标准电压值的情况下例如高10％，230V+10％。
特别地，第二过压值可以比标准电压值高特定的更高的百分比。例如在230伏的标准电压值的情况下例如高20％，230V+20％。
特别地，第三过压值可以比标准电压值高特定的还更高的百分比。例如在230伏的标准电压值的情况下，例如高30％，230V+30％。
这具有特别的优点，即，例如保护开关设备不接通到具有偏差的标准电压(运行电压)的电网上或者不接通到具有错误参数的负载上。因此，例如在将例如230伏保护开关设备错误地连接到例如电压为40伏的两个相上的情况下，就可以识别和避免缺失的保护，以及避免以过高的电压对负载进行错误供电。同样可以避免与此相关联的保护开关设备的潜在损坏。以类似的方式，可以在接合全电源电压之前识别并避免接通到短路。以类似的方式，在电压过低的情况下(115伏电网中的230伏设备)可以避免问题和缺失的保护。因此，在低压电路中实现了提高的运行安全性。
此外，这具有特别的优点，即不仅检查保护开关设备本身，而且也检查与保护开关设备连接的电路/线路，即特别是能量源或能量收集器/耗电器。这表示针对保护开关设备的新的功能性。因此，可以识别和避免电网侧上的故障，该故障例如由于将保护开关设备连接到错误的导体上(400伏而不是230伏)等引起。同样地，可以及时地识别负载侧上的可能的故障、例如平滑短路，并且避免接通到短路。
在本发明的一种有利的设计方案中，根据所检查的参数：
在超过第一过压值时，输出过压信息，
在超过第二过压值时，防止电子中断单元变为低阻，
在超过第三过压值时，断开触点，
在低于第一欠压值时，输出欠压信息或/和电子中断单元保持高阻，特别是只要电压大小大于第二欠压值，
在超过第一温度界限值时，输出温度信息，
在超过第二温度界限值时，电子中断单元保持高阻，
在超过第三温度界限值时，断开触点，
在低于负载侧的第一电阻值或负载侧的第一阻抗值时，输出阻抗信息，
在低于负载侧的第二电阻值或负载侧的第二阻抗值时，电子中断单元保持高阻。
这具有特别的优点，即根据超过或低于特定的所定义的参数来执行分级地定义的措施-警告-保持高阻-电流隔离。因此，在低压电路中实现了分级的保护方案和提高的运行安全性。
在本发明的一种有利的设计方案中，保护开关设备被设计为，使得在操作手柄以断开触点的情况下，在触点断开之前，向控制单元发送信号，使得电子中断单元的开关元件被置于高阻状态。此外，控制单元将低压电路中的电流流动的至少一个电流值或电流-时间值存储在独立于电网电压的存储器中。
这具有特别的优点，即支持机械分离触点单元的无电流(无功率)切换，特别是避免电弧或触点烧损。此外，在例如启动断开之前检测电流的大小，并且随后可以被读取。因此支持故障原因的确定。
在本发明的一种有利的设计方案中，保护开关设备被设计为，使得在超过电流界限值或/和电流-时间界限值时，电子中断单元的开关元件被置于高阻状态，以避免低压电路中的电流流动。此外，根据保护开关设备的可调节的配置：
-断开机械分离触点单元的触点，或者
-开关元件保持在高阻状态并且显示该状态。尤其可以通过输入来启动开关元件变为低阻。或者
-在第一时间段之后或者在检查负载侧的接头、尤其是检查负载侧的接头的至少一个电参数之后，特别是在低于或超过电参数的阈值的情况下，开关元件变为低阻。
这具有特别的优点，即可以配置保护开关设备的特性。特别地，为了避免电流流动，可以根据应用情况配置不同的措施。此外，可以配置电路的重新接通。因此，通过保护开关设备提高了使用范围和功能性。
在本发明的一种有利的设计方案中，保护开关设备被设计为，使得在识别到保护开关设备的单元的故障时，电子中断单元的开关元件被置于高阻状态，以避免低压电路中的电流流动，
此外，机械分离触点单元的触点被断开，并且机械分离触点单元被置于锁止状态，从而防止通过手柄闭合触点，
通过通信单元来对故障的识别进行通信。
这具有特别的优点，即保护开关设备本身识别故障并且在识别到故障时自动地在低压电路中建立安全状态，此外，防止重新接通，并且关于故障进行通信，其中，后者尤其通过电源件单元实现或支持，该电源件单元基于根据本发明的保护开关设备的架构而持续地被供应能量。
在本发明的一种有利的设计方案中，保护开关设备被设计为，使得在低压电路的能量取消的情况下，机械分离触点单元保持在其开关状态，从而在触点闭合和随后的能量取消的情况下，在重新建立能量供应之后，触点继续闭合。
这具有特别的优点，即在能量取消之后不需要重新(手动地)接通保护开关设备，从而确保重新的能量供应。
在本发明的一种有利的设计方案中，控制单元具有微控制器。
这具有特别的优点，即可以通过(可适配的)计算机程序产品来实现根据本发明的用于提高保护开关设备或待保护的低压电路的安全性的功能。此外，功能的改变和改进可以由此单独地加载到保护开关设备上，例如也通过通信单元。
根据本发明，要求保护一种针对具有电子(基于半导体的)开关元件的用于低压电路的保护开关设备的相应的方法，具有相同的和其它的优点。
要求保护一种用于运行根据具体权利要求中任一项所述的、尤其是根据权利要求14至23所述的保护开关设备的方法。
该方法例如针对具有机械分离触点单元和电子中断单元的串联电路的保护开关设备的运行，其中，机械分离触点单元布置在电网侧并且电子中断单元布置在负载侧(在保护开关设备中)。机械分离触点单元具有用于闭合和断开触点的手柄。通过分离触点单元的闭合的触点和电子中断单元的基于半导体的开关元件的低阻状态，能够实现低压电路中的电流流动，或者通过分离触点单元的断开的触点实现电流隔离以避免低压电路中的电流流动或/和通过开关元件的高阻状态使得能够避免低压电路中的电流流动。(在保护开关设备中)确定低压电路的电流的大小，并且在超过电流界限值或/和电流-时间界限值时，(借助机械分离触点单元或/和电子中断单元)启动低压电路的电流流动的避免。
设置用于保护开关设备的能量供应的电源件单元，该电源件单元在壳体中在电网侧、即在(保护开关设备中)从电网侧的接头直至分离触点单元的区域中，连接到/被连接到低压电路的导体。
在保护开关设备在低压电路的无能量状态下首次投入运行时，电子中断单元的开关元件处于高阻状态，并且机械分离触点单元处于锁止状态。在低压电路中的能量提供中，保护开关设备通过电源件单元供应能量。执行保护开关设备的第一检查功能。在第一检查功能的肯定结果的情况下，将机械分离触点单元解锁，使得机械分离触点单元的触点的闭合能够通过手柄实现。
其它方法(设计方案)可以从具体的设计方案、权利要求和实施例中推导出来。
所有设计方案，无论是以从属的方式引用权利要求1或25，还是仅引用权利要求的单个特征或特征组合，都引起了保护开关设备的改进、特别是保护开关设备或电路的新的架构和安全性的改进，并且提供了一种用于保护开关设备的新方案。
附图说明
结合下面对结合附图详细阐述的实施例的描述更清楚且明晰地理解所描述的本发明的特点、特征和优点以及其实现方式。
在此在附图中：
图1示出了保护开关设备的框图。
具体实施方式
图1示出了用于保护低压电路、特别是低压交流电路的保护开关设备SG的图示，该保护开关设备具有：
-壳体GEH，其具有用于低压交流电路的导体的电网侧的接头L1、N1和负载侧的接头L2、N2，
电网侧的接头包括电网侧的中性导体接头N1和电网侧的相导体接头L1，
负载侧的接头包括负载侧的中性导体接头N2和负载侧的相导体接头L2，
在电网侧的接头或电网侧Grid上例如连接有能量源，
在负载侧的接头或负载侧Load上例如连接有(至少)一个耗电器或负载。
-机械分离触点单元MK，与电网侧的接头L1、N1连接，该机械分离触点单元MK在另一侧与电子中断单元EU连接，该电子中断单元在另一侧与负载侧的接头L2、N2连接，
即，机械分离触点单元MK和电子中断单元EU的串联电路，其中，机械分离触点单元MK与电网侧的接头L1、N1或电网侧Grid相关联，并且电子中断单元EU与负载侧的接头L2、N2或负载侧Load相关联，
-使得通过分离触点单元MK的闭合的触点KL、KN和电子中断单元EU的基于半导体的开关元件T1、T2的低阻状态实现低压电路中的电流流动，或者通过分离触点单元MK的断开的触点KL、KN实现电流隔离以避免低压电路中的电流流动或/和通过电子中断单元EU的开关元件T1、T2的高阻状态实现低压电路中的电流流动的避免，
-机械分离触点单元MK具有用于闭合和断开触点KL、KN的手柄，该手柄在壳体的外侧上是可够着的，使得该手柄能够由操作者手动地操作，
-电流传感器单元SI，其布置在分离触点单元MK和中断单元EU之间的导体中，用于确定低压电路的电流的大小，
在本示例中，电流传感器单元SI布置在相导体中，
-控制单元SE，其与电流传感器单元SI、电子中断单元EU和机械分离触点单元MK连接，其中，保护开关设备SG被设计为，
使得在超过电流界限值或/和电流-时间界限值时启动低压电路的电流流动的避免，
这可以通过电子中断单元EU的开关元件T1、T2变为高阻或/和通过断开机械分离触点单元MK的触点KL、KN进行，
-电源件单元NT，用于保护开关设备SG、特别是控制单元SE的能量供应，该电源件单元连接在电网侧的接头(L1，N1)和机械分离触点单元(MK)之间的低压电路的导体上。因此包括直接连接到电网侧的接头(L1，N1)或机械分离触点单元(MK)上的接头。电源件单元NT在电气上连接在机械分离触点单元(MK)之前，使得电源件单元NT与机械分离触点单元(MK)的触点的开关状态无关地由电网侧的接头供应能量(只要电网侧的接头提供能量/电压)。
因此，电源件单元(电源件)在正常情况下(只要电网侧或能量源提供能量)持续地被供应能量。因此，可以(近似)持续地在保护开关设备中或通过控制单元执行实现保护和监测功能。
在电源件单元上游可以连接有保护元件、尤其是保险丝SICH(如图1中所示)或/和开关。
在示例中，保护开关设备SG还具有与控制单元SE连接的电压传感器单元SU，用于确定在分离触点单元MK和中断单元EU之间的低压电路的导体之间的电压的大小。
在示例中，保护开关设备SG具有与控制单元连接的差电流确定单元ZCT，该差电流确定单元布置在分离触点单元MK和中断单元EU之间的低压电路的导体处，用于确定低压电路的导体的差电流。
在示例中，保护开关设备SG具有与控制单元SE连接的显示单元AE，用于显示保护开关设备、特别是控制单元SE的状态信息。
在示例中，保护开关设备SG具有与控制单元SE连接的通信单元COM。该通信单元可以实现有线或无线的通信可能性，同样可以实现两者。
控制单元SE具有用于控制保护开关设备的微控制器MCU。微控制器MCU或控制单元SE可以具有计算机程序产品CPP。计算机程序产品CPP包括指令，在通过微控制器MCU执行程序时，该指令促使微控制器发起用于保护开关设备的所述功能。
可以设置计算机可读的存储介质，在该存储介质上存储有计算机程序产品CPP。
同样可以设置数据载体信号，该数据载体信号传输计算机程序产品CPP。因此，计算机程序产品CPP或新的计算机程序产品CPP通过通信单元COM到达保护开关设备。
在根据图1的示例中，控制单元SE包括微控制器MCU连同计算机程序产品CPP、显示单元AE、通信单元CPP、电流传感器单元SI、电压传感器单元SU和差电流确定单元ZCT。这仅仅是一个示例，这些单元也可以是分开的或以不同的方式分组。
在根据图1的示例中，电子中断单元EU具有两个基于半导体的开关元件T1、T2、例如晶体管、场效应晶体管、IGBT等。
基于半导体的开关元件T1、T2可以通过驱动器单元Drv进行控制。驱动器单元Drv在示例中又由控制单元SE进行控制。电子中断单元EU可以具有能量吸收器EA，用于避免破坏性的电压峰值或吸收开关能量。
电子中断单元EU在示例中单极地(用于低压电路的导体)设计。在示例中，电子中断单元EU布置在相导体中。
机械分离触点单元MK在示例中双极地设计(在示例中单相交流电路的两个导体中)。只要机械分离触点单元MK按照标准设计有分离器特性(距离、最小空气距离等)，则利用双极的设计方案可以实现可靠的电流隔离。
机械分离触点单元MK具有位置显示单元POSA，其显示机械分离触点单元MK的触点的(开关)位置。位置显示单元被机械地设计，使得在无电压状态(没有来自电网侧Grid的能量)下也可以显示触点位置。
保护开关设备或机械分离触点单元MK被设计为，使得在通过手柄HH操作机械分离触点单元MK的情况下，在断开触点KL、KN之前，将(操作)信号AS发送到控制单元SE。保护开关设备SG或控制单元SE被设计为，使得电子中断单元EU的基于半导体的开关元件T1、T2然后被置于高阻状态，使得实现利用机械分离触点单元MK的无功率切换。
保护开关设备或机械分离触点单元MK被设计为，使得触点KL、KN可以由控制单元SE例如通过断开信号OPEN(断开)断开，但不能闭合。特别地，即使手柄被闭锁(例如与通常的使用相反，被永久地操作为触点“Ein(接通)”/闭合)，触点也可以被断开。
在一种设计方案中，保护开关设备或机械分离触点单元MK被设计为，使得尤其是控制单元SE可以将机械分离触点单元MK置于锁止状态，从而防止通过手柄闭合触点。
此外，控制单元SE尤其可以将机械分离触点单元MK置于解锁状态，其中，触点尤其不被控制单元闭合，但是触点能够通过手柄闭合。
此外，保护开关设备、特别是机械分离触点单元MK被设计为，使得设置双稳态闭锁状态，使得在低压电路中的能量取消的情况下，机械分离触点单元MK的锁止状态或解锁状态也保持不变
可以设置其它单元、例如开关锁单元SS或组合的断开-闭锁单元O/B。
根据本发明的新型保护开关设备SG被设计为，使得当保护开关设备在低压电路的无能量(例如无电压)状态下首次投入运行时，电子中断单元的开关元件处于高阻状态，并且机械分离触点单元处于锁止状态。在低压电路中的能量提供(例如电压提供)的情况下，保护开关设备由电源件单元供应能量。保护开关设备、特别是控制单元执行保护开关设备的第一检查功能。在第一检查功能的肯定结果的情况下，机械分离触点单元被解锁，使得机械分离触点单元的触点的闭合能够通过手柄实现。
在肯定的第一检查功能和解锁的机械分离触点单元之后，在借助手柄(现在可能)闭合机械分离触点单元的触点之后，电子中断单元的开关元件(如之前那样)处于高阻状态。
执行第二检查功能。在第二检查功能的肯定结果之后，电子中断单元的开关元件被置于低阻状态。
利用该步骤尤其结束接通过程。
第一和第二检查功能例如具有保护开关设备的工作能力的自测试。在保护开关设备的工作能力的自测试中：检查保护开关设备的单元、尤其是多个单元的至少一个部件、尤其是多个部件。
在单元、尤其是多个单元的至少一个部件、尤其是多个部件具有工作能力的情况下，第一(或第二)检查功能以肯定的结果结束。
第一检查功能例如专门针对控制单元SE的自测试，因为该控制单元被供应能量。
第二检查功能例如可以专门针对电子中断单元EU的自测试，因为该电子中断单元现在被供应能量/施加电压。
在第一检查功能的否定结果的情况下，机械分离触点单元的触点保持在锁止状态，使得不能通过手柄闭合触点。
在第二检查功能的否定结果的情况下，可以根据故障断开机械分离触点单元的触点并且将该触点置于锁止状态。根据故障，替换地可以仅电子中断单元保持高阻。
检查功能包括检查负载侧或电网侧的接头的至少一个电参数。特别地，检查功能执行以下参数中的至少一个、特别是多个或全部的检查：
-检查是否超过尤其是电网侧的第一过压值或/和第二过压值或/和第三过压值，
-检查是否低于尤其是电网侧的第一欠压值，
-检查是否超过第一温度界限值或/和第二温度界限值或/和第三温度界限值，
-检查负载侧的接头的参数，特别是检查是否低于负载侧的第一或/和第二电阻值或负载侧第一或/和第二阻抗值。
第一检查功能可以包括检查是否超过电网侧的第一过压值或/和第二过压值或/和第三过压值。此外，检查是否低于电网侧的第一欠压值。
第二检查功能可以包括检查负载侧的接头的参数，特别是检查是否低于负载侧的第一或/和第二电阻值或负载侧的第一或/和第二阻抗值。因此可以避免接通到短路。
此外，可以根据所检查的参数：
在超过第一过压值时，输出过压信息，
在超过第二过压值时，防止电子中断单元变为低阻，
在超过第三过压值时，断开触点，
在低于第一欠压值时，输出欠压信息或/和电子中断单元保持高阻，特别是只要电压大小大于第二欠压值，
在超过第一温度界限值时，输出温度信息，
在超过第二温度界限值时，电子中断单元保持高阻，
在超过第三温度界限值时，断开触点，
在低于负载侧的第一电阻值或负载侧的第一阻抗值时，输出阻抗信息，
在低于负载侧的第二电阻值或负载侧的第二阻抗值时，电子中断单元保持高阻。
在操作手柄以断开触点的情况下，在触点断开之前，向控制单元发送信号，使得电子中断单元的开关元件被置于高阻状态。此外，控制单元将低压电路中的电流流动的至少一个电流值或电流-时间值存储在独立于电网电压的存储器中。
在超过电流界限值或/和电流-时间界限值时，电子中断单元的开关元件被置于高阻状态，以避免低压电路中的电流流动。此外，根据保护开关设备的可调节的配置，可以：
-断开机械分离触点单元的触点，或者
-开关元件保持在高阻状态并且显示该状态。尤其可以通过输入来启动开关元件变为低阻。或者
-在第一时间段之后或者在检查负载侧的接头、尤其是检查负载侧的接头的至少一个电参数之后，特别是在低于或超过电参数的阈值的情况下，开关元件变为低阻。
在识别到保护开关设备的单元的故障时，将电子中断单元的开关元件置于高阻状态，以避免低压电路中的电流流动。此外，机械分离触点单元的触点被断开并且机械分离触点单元被置于锁止状态，从而防止通过手柄闭合触点。此外，通过通信单元对故障的识别进行通信。
第一/第二检查功能可以通过控制单元、特别是微控制器MCU与计算机程序产品CPP共同作用来实现。
在工作能力缺失的情况下，机械分离触点单元的触点可以被断开。如果在重新的(或特定数量的另外的、例如0至3个)接通过程中缺失工作能力，则机械分离触点单元可以被置于锁止状态，从而防止触点的重新的(进一步的)闭合。
保护开关设备可以被设计为，使得在低压电路的能量取消的情况下，机械分离触点单元保持在其开关状态，从而在触点闭合和随后的能量取消的情况下，在重新建立能量供应之后，触点继续闭合。
高阻是指一种状态，在该状态中，仅还流过可忽略的大小的电流。高阻特别是指大于1千欧姆、更好地大于10千欧姆、100千欧姆、1兆欧姆、10兆欧姆、100兆欧姆、1千兆欧姆或更大的电阻值。
低阻是指一种状态，在该状态中，在保护开关设备上给出的电流值能够流动。低阻特别是指小于10欧姆、更好地小于1欧姆、100毫欧姆、10毫欧姆、1毫欧姆或更小的电阻值。
下面应换种方式再次描述或总结本发明：
在根据本发明的电子保护开关设备中，机械开关触点与电子开关组合地承担开关功能。
1)新方案：
-两个极中的机械分离触点。
-一个极(尤其是相导体L)通过具有基于半导体的开关元件(例如功率半导体)的电子中断单元保护。
-通过开关元件的放电网络(能量吸收器)。
-机械地操作手柄，该手柄被设计为，使得在断开触点之前将信号发送到控制单元，并且该控制单元使中断单元变为高阻。
-机械分离触点单元能够通过控制单元断开，但不能闭合。
-机械分离触点单元的闭合只能手动地通过手柄实现。
-测量技术：
·L和N之间的电压测量
·受保护的极(L)中的电流测量
·在L和N上的总电流测量
-用于控制单元的电压供应装置(＝电源件单元)在机械分离触点单元的触点之前截取L和N处的电压。
电压供应装置(＝电源件单元)具有电流隔离(例如通过变压的电压转换器)，以便在整体方案中保持机械触点的隔离功能。电流隔离应满足符合标准的要求，例如双重绝缘。
电压供应装置(＝电源件单元)具有L处的受保护的接头(例如保险丝)。
-控制单元可以将机械分离触点单元置于锁止状态。然后不再可能借助手柄闭合触点。控制单元可以将机械分离触点单元重新置于解锁状态。
-设备具有通信接口(优选地无线)。
-机械地显示(机械的)触点的触点位置(例如，绿色：断开(Aus)，红色：接通(Ein))。
-设备具有显示单元，其显示设备的状态。例如具有发光二极管/LED，例如：
·红色：接通状态(Ein)
·绿色：断开状态(Aus)，断路
·黄色：控制状态(Control)，高阻
2)接通时的特性：
在接通时，通过手柄接通设备。
a)设备处于电网电压。
b)电源件单元开始为设备、特别是控制单元供应能量。
c)设备、特别是控制单元执行第一检查功能/(特别是电子部件的)自测试。
d)在以肯定结果结束的情况下，机械分离触点单元、例如开关锁从锁止状态“切换”到解锁状态(现在可以通过主电流路径的手柄手动地机械接通)。
优选双稳态的状态：在无电压的情况下也保持在相应的状态，由控制单元主动地控制切换。
e)通过手柄闭合触点。
f)触点闭合。
g)负载侧的输出端仍然无电压，因为中断单元是高阻的/处于截止状态。
h)第二检查功能，例如负载在例如短路方面被检查。
i)在测试为肯定的结果的情况下，中断单元变为低阻(没有进一步的(手动的)操作)。
j)负载侧获得能量，负载/耗电器被供电。
3)关断时的特性：
在关断时，通过手柄(手动的操作)关断设备。
a)将手柄置于断开(Aus)(断开触点)。
b)在触点断开之前，将操作发送给控制单元。
c)中断单元立即(或在过零时智能地)变为高阻。
d)触点断开。
e)即使在隔离状态(断路)下，用于电子器件的电压供应也保持。
i.控制单元必要时由电源件单元供应相应的保护小电压，例如3V或5V
ii.电压供应装置包括与电网电压的安全的电流隔离(例如，通过变压的电压转换器中的双重的或额外加强的绝缘)
iii.电压供应装置可以通过小开关与电网分离。
4)在负载中的故障情况下的特性：短路或过载：
在设备中，如果例如在负载中出现短路，则设备如下地作出反应。
a)由相应的单元识别电流界限值的超过。
b)将中断单元切换到高阻状态，使得负载/耗电器不再被供应能量/电压。
c)随后，设备可以根据配置来决定(基于故障类型，和/或故障电流)例如如下(两个)状态中的哪个
1)设备自动地断开机械触点，负载完全断路
2)设备保持在高阻状态(分离触点单元的触点保持闭合-设备不断路)。由该状态可以再次自动地接通。
5)在(内部)设备故障情况下的特性：
如果在保护开关设备、特别是控制单元中出现故障情况，则该设备进入安全状态，从该安全状态不能再次接通该设备。前提条件是，通过保护开关设备检测故障。
a)检测保护开关设备中的故障。
b)设备将中断单元切换为高阻。
c)设备断开分离触点单元的触点并且在此以如下程度闭锁分离触点单元(例如开关锁)，即不再可能通过手柄闭合触点。
d)通过通信单元报告故障情况。
6)在电网取消/能量取消时的特性：
如果出现电网取消，则保护开关设备不再被供应能量。触点保持闭合/处于先前位置。因此，在电网电压再次出现时，设备可以在没有手动操作的情况下转换到之前的开关状态。
虽然在细节上通过实施例对本发明进行了详细的阐述和描述，但是本发明不限于所公开的示例并且本领域技术人员可以从中导出其它变形方案，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (25)

1.一种用于保护低压电路的保护开关设备(SG)，具有：
-壳体(GEH)，所述壳体具有用于低压交流电路的导体的电网侧的接头(L1，N1)和负载侧的接头(L2，N2)，
-机械分离触点单元(MK)，所述机械分离触点单元与所述电网侧的接头(L1，N1)连接，所述机械分离触点单元在另一侧与电子中断单元(EU)连接，所述电子中断单元在另一侧与所述负载侧的接头(L2，N2)连接，
使得通过所述分离触点单元的闭合的触点和所述电子中断单元的基于半导体的开关元件的低阻状态实现所述低压电路中的电流流动，或者通过所述分离触点单元的断开的触点实现电流隔离以避免所述低压电路中的电流流动，或/和通过所述开关元件的高阻状态实现所述低压电路中的电流流动的避免，
-所述机械分离触点单元具有用于闭合和断开所述触点的手柄，
-电流传感器单元(SI)，所述电流传感器单元布置在所述分离触点单元之后的导体中，用于确定所述低压电路的电流的大小，
-控制单元(SE)，所述控制单元与所述电流传感器单元(SI)、所述电子中断单元(EU)和所述机械分离触点单元(MK)连接，其中，所述保护开关设备(SG)被设计为，使得在超过电流界限值或/和电流-时间界限值时启动所述低压电路的电流流动的避免，
-电源件单元(NT)，所述电源件单元用于所述保护开关设备(SG)的能量供应，所述电源件单元连接到所述电网侧的接头(L1，N1)和所述机械分离触点单元(MK)之间的低压电路的导体。
2.根据权利要求1所述的保护开关设备(SG)，
其特征在于，
设置有与所述控制单元(SE)连接的电压传感器单元(SU)，用于确定所述分离触点单元和所述中断单元之间的低压电路的导体之间的电压的大小。
3.根据权利要求1或2所述的保护开关设备(SG)，
其特征在于，
所述机械分离触点单元具有所述触点的位置的位置显示单元、特别是机械位置显示单元。
4.根据权利要求1、2或3所述的保护开关设备(SG)，
其特征在于，
所述保护开关设备具有与所述控制单元(SE)连接的显示单元(AE)，特别是用于显示所述电子中断单元的高阻状态或低阻状态。
5.根据上述权利要求中任一项所述的保护开关设备(SG)，
其特征在于，
所述保护开关设备具有与所述控制单元(SE)连接的通信单元(COM)，所述通信单元特别是能够实现无线的通信可能性。
6.根据上述权利要求中任一项所述的保护开关设备(SG)，
其特征在于，
设置有与所述控制单元(SE)连接的差电流确定单元(ZCT)，用于确定所述低压电路的导体的差电流。
7.根据上述权利要求中任一项所述的保护开关设备(SG)，
其特征在于，
所述保护开关设备被设计为，使得在通过所述手柄操作所述机械分离触点单元的情况下，在所述触点断开之前，向所述控制单元(SE)发送信号，使得所述控制单元将所述电子中断单元(EU)的基于半导体的开关元件置于高阻状态。
8.根据上述权利要求中任一项所述的保护开关设备(SG)，
其特征在于，
所述机械分离触点单元(MK)被设计为，使得所述触点能够被所述控制单元(SE)断开，但不能闭合，
特别是，即使所述手柄被闭锁，也能够断开所述触点。
9.根据上述权利要求中任一项所述的保护开关设备(SG)，
其特征在于，
所述保护开关设备被设计为，使得尤其所述控制单元(SE)能够将所述机械分离触点单元(MK)置于锁止状态，从而防止通过所述手柄闭合所述触点。
10.根据权利要求9所述的保护开关设备(SG)，
其特征在于，
尤其所述控制单元(SE)能够将所述机械分离触点单元(MK)置于解锁状态，其中，所述触点特别是不被所述控制单元闭合，然而，所述触点能够通过手柄闭合。
11.根据权利要求9或10所述的保护开关设备(SG)，
其特征在于，
所述机械分离触点单元(MK)被设计为，使得提供双稳态闭锁状态，使得在所述低压电路中的能量取消的情况下，所述机械分离触点单元(MK)的锁止状态或解锁状态也保持不变。
12.根据上述权利要求中任一项所述的保护开关设备(SG)，
其特征在于，
在所述电源件单元(NT)上游连接有保护元件(SICH)、尤其是保险丝，或开关。
13.根据上述权利要求中任一项所述的保护开关设备(SG)，
其特征在于，
所述电源件单元(NT)具有电流隔离，特别是具有变压器。
14.根据上述权利要求中任一项所述的保护开关设备(SG)，
其特征在于，
所述保护开关设备(SG)被设计为，使得在所述保护开关设备在所述低压电路的无能量状态下首次投入运行时，所述电子中断单元(EU)的开关元件处于高阻状态，并且所述机械分离触点单元(MK)处于锁止状态，
在所述低压电路中的能量提供的情况下，所述保护开关设备由所述电源件单元(NT)供应能量，
控制单元(SE)执行所述保护开关设备的第一检查功能，在所述检查功能的肯定结果的情况下，机械分离触点单元被解锁，使得能够通过所述手柄实现所述机械分离触点单元的触点的闭合。
15.根据权利要求14所述的保护开关设备(SG)，
其特征在于，
在所述第一检查功能的肯定结果和解锁的机械分离触点单元(MK)之后，在能量取消之后也解锁所述机械分离触点单元(MK)。
16.根据权利要求14或15所述的保护开关设备(SG)，
其特征在于，
在肯定的第一检查功能和解锁的机械分离触点单元之后，在借助所述手柄闭合所述机械分离触点单元的触点之后，所述电子中断单元的开关元件处于高阻状态，
执行第二检查功能，
在所述第二检查功能的肯定结果之后，所述电子中断单元的开关元件被置于低阻状态。
17.根据权利要求14、15或16所述的保护开关设备(SG)，
其特征在于，
所述第一检查功能具有所述保护开关设备的工作能力的自测试，在所述自测试中，检查所述保护开关设备的单元、尤其是多个单元的至少一个部件、尤其是多个部件，
并且在单元、尤其是多个单元的至少一个部件、尤其是多个部件具有工作能力的情况下，所述第一检查功能以肯定的结果结束。
18.根据权利要求14、15、16或17所述的保护开关设备(SG)，
其特征在于，
所述第一检查功能包括检查负载侧的接头的至少一个电参数、特别是所述负载侧的接头的电压的大小，
特别地，在超过过压值时，所述第一检查功能以否定的结果结束。
19.根据权利要求16、17或18所述的保护开关设备(SG)，
其特征在于，
所述第二检查功能具有根据所述第一检查功能的对所述保护开关设备的工作能力的自测试，或/和
包括检查所述负载侧的接头的至少一个电参数。
20.根据上述权利要求中任一项所述的保护开关设备(SG)，
其特征在于，
所述保护开关设备被设计为，使得在借助所述手柄开启断开所述触点的情况下，在所述触点断开之前，向所述控制单元发送信号，使得所述电子中断单元的开关元件被置于高阻状态，并且
特别地，所述控制单元将所述低压电路中的电流流动的至少一个电流值或电流-时间值存储在独立于电网电压的存储器中。
21.根据上述权利要求中任一项所述的保护开关设备(SG)，
其特征在于，
所述保护开关设备被设计为，使得在超过电流界限值或/和电流-时间界限值时，所述电子中断单元(EU)的开关元件被置于高阻状态，以避免所述低压电路中的电流流动，
此外，根据所述保护开关设备的能够调节的配置：
-断开所述机械分离触点单元的触点，或者
-所述开关元件保持在高阻状态并且显示所述状态，尤其能够通过输入来启动所述开关元件变为低阻，或者
-在第一时间段之后或者在检查负载侧的接头、尤其是检查负载侧的接头的至少一个电参数之后，特别是在低于或超过所述电参数的阈值的情况下，所述开关元件变为低阻。
22.根据上述权利要求中任一项所述的保护开关设备(SG)，
其特征在于，
所述保护开关设备被设计为，使得在识别到所述保护开关设备的单元的故障时，所述电子中断单元的开关元件被置于高阻状态，以避免所述低压电路中的电流流动，
此外，所述机械分离触点单元的触点被断开，并且所述机械分离触点单元被置于锁止状态，从而防止通过所述手柄闭合所述触点，
通过所述通信单元来对故障的识别进行通信。
23.根据上述权利要求中任一项所述的保护开关设备(SG)，
其特征在于，
所述保护开关设备被设计为，使得在所述低压电路的能量取消的情况下，所述机械分离触点单元保持在其开关状态，从而在触点闭合和随后的能量取消的情况下，在重新建立能量供应之后，所述触点继续闭合。
24.根据上述权利要求中任一项所述的保护开关设备(SG)，
其特征在于，
所述控制单元(SE)具有微控制器(MCU)。
25.一种用于运行根据上述权利要求中任一项所述的保护开关设备(SG)的方法。
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