CN118020134A - 保护开关设备 - Google Patents

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，其具有用于低压电路的电网侧的接头和负载侧的接头，‑机械分离触点单元，其与电子中断单元串联连接，其中机械分离触点单元与负载侧的接头相关联并且电子中断单元与电网侧的接头相关联，‑机械分离触点单元能够通过断开触点以避免电流流动或者通过闭合触点以用于低压电路中的电流流动来切换，‑电子中断单元能够通过基于半导体的开关元件切换到开关元件的高阻状态以避免电流流动或者切换到开关元件的低阻状态以用于低压电路中的电流流动，‑电流传感器单元，用于确定低压电路的电流大小，‑控制单元，其与电流传感器单元、机械分离触点单元和电子中断单元连接，其中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。

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，改进开头所述类型的保护开关设备，特别是给出用于这种保护开关设备的新的、简单的和改进的架构。

上述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，该壳体具有用于低压电路的电网侧的接头和负载侧的接头，

-特别是两极的机械分离触点单元，所述机械分离触点单元与特别是单极的电子中断单元串联连接，其中机械分离触点单元与负载侧的接头相关联并且电子中断单元与电网侧的接头相关联，

-机械分离触点单元能够通过断开触点以避免电流流动或者通过闭合触点以用于低压电路中的电流流动来切换，

-电子中断单元能够通过基于半导体的开关元件切换到开关元件的高阻状态以避免电流流动或者切换到开关元件的低阻状态以用于低压电路中的电流流动，

-电流传感器单元，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、机械分离触点单元和电子中断单元连接，其中，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。

根据本发明，尤其提出一种两极的保护开关设备，其中，电子中断单元与电网侧的接头相关联，即在正常情况下持续地被馈送能量/施加电压，并且机械分离触点单元与负载侧的接头相关联，即仅对负载中断电流流动，其中，保护开关设备继续被馈送能量。

这具有的优点是，保护开关设备可以立即投入使用，并且在断开负载之后也可以承担通信功能和其它功能。

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。

在本发明的一个有利的设计方案中，设置有电源件，该电源件与电网侧的接头连接或者能够与电网侧的接头连接。电源件与控制单元连接，以便提供能量供给。

这具有特别的优点，即保护开关设备在正常情况下持续地被供给能量，从而能够实现在正常情况下持续的运行。

在本发明的一个有利的设计方案中，电源件和电网侧的接头之间的连接具有保险丝或/和开关。

这具有特别的优点，即电源件或控制单元可以被关断，例如用于绝缘测量。此外，电源件或控制单元可以被保护，以便实现保护开关设备的提高的安全性以防止其它故障。

在本发明的一个有利的设计方案中，电网侧的接头包括电网侧的中性导体接头和电网侧的相导体接头。负载侧的接头包括负载侧的中性导体接头和负载侧的相导体接头。

这具有特别的优点，即给出两极的实现或两极的电流隔离。

在本发明的一个有利的设计方案中，负载侧的中性导体接头和负载侧的相导体接头与机械分离触点单元连接。在本发明的一个有利的设计方案中，电子中断单元与电网侧的相导体接头连接。

这具有特别的优点，即提供机械地两极电流隔离的并且电子地单极保护的保护开关设备，其中，电子中断单元有利地布置在相导体的电流路径或相导体(电流)路径中(并且在此有利地也确定电流的大小)。这降低了成本并且提供了一种可靠中断的保护开关设备，该保护开关设备技术先进并且具有简单的架构。

在本发明的一个有利的设计方案中，负载侧的中性导体接头和负载侧的相导体接头尤其仅仅与机械分离触点单元连接，使得在机械分离触点单元的触点断开时，负载侧的接头与保护开关设备的其它处于电压下的单元和电网侧的接头电流隔离。

这具有特别的优点，即提供了与保护开关设备的所有可能处于电压下(特别是大于(保护)小电压)的单元或部件的可靠的电流隔离。由此可以确保，负载侧的接头在触点断开时保证无电压。因此，基于该新型架构，电子保护开关设备提供了提高的安全性，利用其在低压电路中提供了提高的安全性。实现了至少与传统的保护开关设备一样高的安全性。

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用于手动地断开和闭合触点的手柄。

特别地，手柄指示触点的位置。在正常情况下，手柄的位置与触点的位置一致。在此，例外例如是粘接的触点或者在触点的断开过程中锁止触点(自由触发)，其中触点的断开过程是主要的并且借助手柄进行手动的闭合过程。

这具有特别的优点，即给出了根据经典的线路保护开关的保护开关设备。

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，使得触点能够由控制单元断开，但不能闭合。特别地，机械分离触点单元的触点也可以在手柄被锁止的情况下断开(这被称为所谓的自由触发)。

这具有特别的优点，即实现提高的运行安全性，因为触点不能无意地通过控制单元闭合，此外尤其不能被锁止，从而可靠地关断。

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，使得仅在施加(特别是来自控制单元的)释放信号时，才能够通过手柄闭合触点。

这具有特别的优点，即在电路或保护开关设备中实现了提高的运行安全性，因为只有能正常工作的保护开关设备才能实现触点的(手动)闭合。

在本发明的一个有利的设计方案中，机械分离触点单元被设计为，使得提供关于触点的闭合或断开状态的位置信息。尤其可以设置位置传感器。特别地，位置信息由控制单元采集。

这具有特别的优点，即控制单元可以采集机械分离触点单元的开关状态。

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，使得设置触点的位置(断开或闭合)的机械显示器，尤其使得该机械显示器与供电电压无关。

这具有特别的优点，即提供了与供电电压无关的触点位置指示。

在本发明的一个有利的设计方案中，机械分离触点单元被设计为，使得机械分离触点单元的多个触点彼此(机械地)耦合。

这具有特别的优点，即必要时避免电压延迟(Spannungsverschleppung)。

在本发明的一个有利的设计方案中，保护开关设备被设计为，使得在电源件和电源侧的接头之间的连接相比于穿过保护开关设备(在壳体中)的低压电路的导体或主电流路径具有更小的导线横截面或更小的载流能力。

这具有特别的优点，即通过较小的载流能力改善了防止在电子部件或电子单元内、例如在电源件或控制单元侧可能出现的短路的安全性，其中短路电流或过电流必须流经具有较小的载流能力的连接(到电源件)。

在本发明的一种有利的设计方案中，电子中断单元是单极的电子中断单元，该单极的电子中断单元尤其设置在相导体电流路径中。

这具有特别的优点，即通过单极性降低成本并且同时在布置在相导体电流路径中时能够实现对低压电路中的过电流、短路电流以及接地故障电流的监控。

在本发明的一个有利的设计方案中，设置第一电压传感器单元，用于确定电流路径的电子中断单元(EU)的接头上的电压的大小。

这具有特别的优点，即通过确定电子中断单元上的电压的大小可以有利地简单地支持电子中断单元的工作能力、特别是切换能力的确定。由此实现了保护开关设备的提高的运行安全性，因为可以简单地确定有故障的电子中断单元并且必要时可以中断保护开关设备。

在本发明的一个有利的设计方案中，设置第二电压传感器单元，用于确定电网侧的接头上的电压的大小、尤其电网侧的中性导体接头和电网侧的相导体接头之间的电压的大小。

这具有特别的优点，即可以监控电网侧的接头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。此外，电子中断单元的开关时间点可以根据电网侧的接头上的电压的所测量的瞬时值或相位角来进行。

在本发明的一个有利的设计方案中，设置与控制单元连接的显示单元。

这具有特别的优点，即能够实现保护开关设备的状态信息的显示。尤其显示电子中断单元的开关状态(高阻、低阻)。

在本发明的一个有利的设计方案中，设置与控制单元连接的通信单元。

这具有特别的优点，即能够实现状态信息与其它保护开关设备或上级管理系统的通信。

在本发明的一个有利的设计方案中，设置温度传感器单元，特别是用于确定电子中断单元的温度。

温度传感器单元可以与电子中断单元或/和控制单元连接。

这具有特别的优点，即提供了防止电子中断单元的基于半导体的开关元件的过热和随后的烧断的进一步保护。此外，可以实现提高的载流能力。

在超过至少一个温度界限值时，可以中断电流路径/相导体路径。

在本发明的一个有利的设计方案中，设置有与控制单元连接的差电流传感器，该差电流传感器采集低压电路中的两个导体(相导体和中性导体)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控装置(差电流监控装置)并且因此具有另外的功能性。

在本发明的一个有利的设计方案中，电流传感器单元在电流路径侧设置在电网侧的相导体接头和负载侧的相导体接头之间。

这具有特别的优点，即通过在相导体电流路径中的布置能够实现对低压电路中的过电流、短路电流以及接地故障电流的监控。

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，使得保护开关设备在壳体的内部基本上被至少两部分地构造。

在本发明的一种有利的设计方案中，保护开关设备具有电子的第一部分，该电子的第一部分特别具有至少一个电路板、特别是具有一个或两个电路板，在其上特别是设置控制单元、第二电压传感器单元、电流传感器单元、电源件、电子中断单元、温度传感器单元以及可选的第一电压传感器单元或/和测量阻抗。

在具有两个电路板的本发明的一个有利的设计方案中，第一电路板具有高的载流能力，该载流能力遵循低压电路的电流的大小，并且该第一电路板专门承载相导体电流或者相导体电流流过该第一电路板引导。该第一电路板尤其具有电子中断单元和电流传感器单元、必要时具有第一或/和第二电压传感器单元。

第二电路板尤其具有控制单元、特别是微控制器，并且在正常情况下具有较小的载流能力。在其上还可以设置通信单元或/和显示单元。

在本发明的一个有利的设计方案中，电子的第一部分仅具有三个用于低压电路的导电接头。

这具有特别的优点，即可以有针对性地使用有针对性地不同的电路板技术，如Flex电路板、厚铜(Dickkupfer)电路板、标准微控制器(Standard-Mikrocontroller)电路板、具有较高或较低铜含量或具有多个内层的电路板等，以便更简单和更灵活地设计结构并且降低生产成本。

在本发明的一个有利的设计方案中，低压电路是三相交流电路，并且保护开关设备具有另外的电网侧的和负载侧的相导体接头，在这些另外的电网侧的和负载侧的相导体接头之间分别设置有电子中断单元和机械分离触点单元的触点的串联电路。其它单元、特别是例如电流传感器单元、第一或/和第二电压传感器单元可以以类似的方式设置。

这具有特别的优点，即给出了用于三相交流电路的解决方案。

在本发明的一个有利的设计方案中：

在机械分离触点单元的触点闭合和中断单元是低阻的情况下，以及

-在所确定的电流超过第一电流值的情况下、特别是超过第一电流值持续第一时间界限的情况下，电子中断单元保持高阻并且机械分离触点单元保持闭合，

-在所确定的电流超过第二电流值持续第二时间界限的情况下，电子中断单元变为高阻并且机械分离触点单元断开，

-在所确定的电流超过第三电流值的情况下，电子中断单元变为高阻并且机械分离触点单元断开。

这具有特别的优点，即给出了根据本发明的保护开关设备的分级的关断方案。

在本发明的一个有利的设计方案中，控制单元具有微控制器。

这具有特别的优点，即用于提高保护开关设备或待保护的低压电路的安全性的根据本发明的功能可以通过(可适配的)计算机程序产品来实现。此外，功能的改变和改进由此可以单独地加载到保护开关设备上。

所有的设计方案，不仅以引用权利要求1的从属形式，而且仅仅引用权利要求的各个特征或特征组合，都实现了保护开关设备的改进，特别是保护开关设备或电路的新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

所描述的本发明的特性、特征和优点以及其实现方式结合下面对实施例的描述将变得更清楚且更容易理解，结合附图对实施例进行详细说明。

在此，在附图中：

图1示出了保护开关设备的第一原理图，

图2示出了保护开关设备的第二原理图。

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，该保护开关设备具有：

-电网侧的接头，该电网侧的接头特别是包括电网侧的中性导体接头NG和电网侧的相导体接头LG，

-负载侧的接头，该负载侧的接头特别是包括负载侧的中性导体接头NL和负载侧的相导体接头LL，

-接头设置用于低压电路；

-在电网侧的接头/电网侧GRID处通常连接有能量源，

-在负载侧的接头/负载侧LOAD处通常连接有耗电器；

-(两极的)机械分离触点单元MK，其具有负载侧的连接点APLL、APNL和电网侧的连接点APLG、APNG，

其中为中性导体设置负载侧的连接点APNL，为相导体设置负载侧的连接点APLL，为中性导体设置电网侧的连接点APNG，为相导体设置电网侧的连接点APLG。负载侧的连接点APNL、APLL与负载侧的中性导体接头和相导体接头NL、LL连接，从而可以通过断开触点KKN、KKL以避免电流流动或者通过闭合触点以用于低压电路中的电流流动来切换，

-特别是单极的电子中断单元EU(其在单极的实施中特别是布置在相导体中)，

具有电网侧的连接点EUG，该电网侧的连接点与电网侧的相导体接头LG电连接，以及

负载侧的连接点EUL，该负载侧的连接点与机械分离触点单元MK的电网侧的连接点APLG电连接或被连接，

其中，电子中断单元EU通过(未示出的)基于半导体的开关元件具有或可切换为开关元件的高阻状态以避免电流流动或开关元件的低阻状态以用于低压电路中的电流流动，

-电流传感器单元SI，用于确定低压电路的电流的大小，该电流传感器单元特别是布置在相导体的电流路径或相导体电流路径中，

-控制单元SE，该控制单元与电流传感器单元SI、机械分离触点单元MK和电子中断单元EU连接，其中，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。

机械分离触点单元MK根据本发明布置在负载侧，电子中断单元EU根据本发明布置在电网侧。

具有能量源的电网侧GRID在正常情况下处于电压下。在负载侧LOAD处通常连接有耗电器。

这具有如下优点：在机械分离触点单元的触点/机械分离触点单元的负载侧的连接点(APLL、APNL)与两个负载侧的接头(LL、NL)之间没有其他的(尤其处于电压下的)部分或部件。因此，基于该架构或结构可以确保，在触点KKL、KKN断开的情况下，在任何情况下在负载侧的接头LL、NL上都不会存在电压。由此提高了保护设备的安全性。

与此相反，在机械分离触点单元布置在电网侧的另外的架构中，电子单元通常位于负载侧的接头之前。

根据本发明，保护开关设备可以被设计为，使得可以有利地确定电子中断单元上的电压的大小。也就是说，在电子中断单元EU的电网侧的连接点EUG和负载侧的连接点EUL之间的第一电压的大小是可确定的或者被确定。

为此，在根据图1的示例中设置与控制单元SE连接的第一电压传感器单元SU1，该第一电压传感器单元确定电子中断单元EU的电网侧的连接点EUG和负载侧的连接点EUL之间的电压的大小。

在通过第一电压传感器单元SU1进行电压测量时，替换地也可以确定电子中断单元EU和电流传感器SI的串联电路上的电压，如在图1中示出的那样。电流传感器单元SI具有非常小的内阻，从而不影响或可忽略地影响对电压大小的确定。

有利地，可以设置第二电压传感器单元SU2，该第二电压传感器单元确定电网侧的中性导体接头NG与电网侧的相导体接头LG之间的电压的大小。

也可以通过使用(在电子中断单元之前和在电子中断单元之后的)两个电压测量来替换第一电压传感器单元。通过求差来确定电子中断单元上的电压。

因此，能够设置与控制单元SE连接的第二电压传感器单元SU2/所述第二电压传感器单元SU2，该第二电压传感器单元确定电网侧的中性导体接头NG和电网侧的相导体接头LG之间的第二电压的大小。此外，可以设置与控制单元连接的(未示出的)第三电压传感器单元SU3，该第三电压传感器单元确定电网侧的中性导体接头NG和电子中断单元EU的负载侧的连接点EUL之间的第三电压的大小。保护开关设备被设计为，使得从第二电压和第三电压之间的差中确定电子中断单元EU的电网侧的连接点EUG和负载侧的连接点EUL之间的第一电压/所述第一电压的大小。

在机械分离触点单元MK的电网侧连接点APLG、APNG之间可以连接测量阻抗ZM。测量阻抗ZM例如可以是电阻器或/和电容器。测量阻抗还可以是电感器。特别地，测量阻抗可以是电阻器或/和电容器或/和电感器的串联电路或并联电路。

在根据图1的示例中，电子中断单元EU单极地实施，在示例中在相导体中实施。在此，用于机械分离触点单元MK的中性导体的电网侧的连接点APNG与壳体GEH的电网侧的中性导体接头NG连接。

保护开关设备SG有利地被设计为，使得机械分离触点单元MK的触点可以通过控制单元SE断开，但不能闭合，这由从控制单元SE到机械分离触点单元MK的箭头指示。

机械分离触点单元MK可以通过保护开关设备SG上的机械手柄HH操作，以便切换触点KKL、KKN的手动(人工)断开或闭合。机械手柄HH指示保护开关设备上的机械分离触点单元MK的触点的开关状态(断开或闭合)。此外，触点位置(或手柄的位置，闭合或断开)能够被传输给控制单元SE。触点位置(或手柄的位置)例如可以借助传感器、例如位置传感器来确定。触点位置或开关状态可以被传输到控制单元SE。位置传感器可以是机械分离触点单元MK的一部分。替换地，位置传感器可以是电子的第一部分(EPART，图2)中的部件。例如，必要时，可以在电子的第一部分(EPART)中设置霍尔传感器，该霍尔传感器无接触地采集和传送触点或/和手柄的位置。

机械分离触点单元MK有利地被设计为，使得在释放(Enable，使能)、特别是释放信号之后才能够通过机械手柄(手动地)闭合触点。这同样通过从控制单元SE到机械分离触点单元MK的箭头表示。也就是说，机械分离触点单元MK的触点KKL、KKN可以通过手柄HH在存在释放或(来自控制单元的)释放信号时才闭合。在没有释放或释放信号的情况下，手柄HH虽然可以被操作，但触点不能闭合(“Dauerrutscher，持续滑移”)。

保护开关设备SG具有能量供应装置或电源件NT、例如开关电源件。特别地，能量供应装置/电源件NT设置用于控制单元SE，这通过图1中的能量供应装置/电源件NT和控制单元SE之间的连接表明。能量供应装置/电源件NT(另一方面)与电网侧的中性导体接头NG和电网侧的相导体接头LG连接。在与电网侧的中性导体接头NG(或/和相导体接头LG)的连接中，可以有利地设置保险丝SS、特别是熔断保险丝或者开关SCH(图2)。

根据本发明，电源件NT在正常情况下持续地被馈送能量。可能地，通过保险丝SS保护或者可以通过开关SCH关断。有利地，开关SCH/Sch可以被实施为，使得仅当触点处于断开状态时，开关才能断开。这提高了设备的安全性，因为电子器件(特别是控制单元)在触点闭合时不能被关断。

保险丝SS不仅具有保护借助电源件NT的能量供给的目的，而且尤其在两部分的结构的情况下(参见图2)还应保护“电子的”第一部分EPART或其特别是整个单元(如特别是控制单元、电子中断单元、(一个或多个)电压传感器、电流传感器、可能的测量阻抗等)。

替换地，测量阻抗ZM可以经由保险丝SS与电网侧的中性导体接头NG连接。因此，可以有利地实现三极的电子单元或电子的第一部分EPART(图2)，例如作为具有关于低压电路的三个接头的模块，即一个中性导体接头和两个相导体接头。电子的第一部分EPART可以具有另外的接头，特别是用于控制信息或测量信息，如用于释放信号Enable/enable、断开信号OEF、(来自位置单元POS的)位置信息或/和来自差电流传感器ZCT的差电流信号。

电子单元或电子的第一部分EPART(图2)例如具有电子中断单元EU、控制单元SE、能量供应装置NT(尤其包括保险丝SS)、电流传感器单元SI、可选地第一电压传感器单元SU1或/和可选地第二电压传感器单元SU2。

因此，关于在电子的第一部分EPART的低压电路方面的三个接头存在如下优点：仅两个相导体接头必须具有高的载流能力(几安培，以便引导负载电流)并且中性导体接头仅具有(相对)低的载流能力(例如小于1A、几mA，取决于控制单元的能量需求)。这简化了结构并且提高了设备的安全性，因为在电子的第一部分EPART中出现故障时没有大的短路电流能够流过该连接。

低压电路可以是具有中性导体和三个相导体的三相交流电路。为此，保护开关设备可以被设计为三相变型，并且例如可以具有另外的电网侧和负载侧的相导体接头。在另外的电网侧的和负载侧的相导体接头之间以类似的方式分别设置根据本发明的电子中断单元和机械分离触点单元的触点，同样地设置电流传感器单元。此外，可以设置电压确定装置(例如通过第一电压传感器单元)。

高阻指的是一种状态，在该状态下仅还流过可忽略大小的电流。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、1千欧姆或更大的电阻值。

低阻指的是一种状态，在该状态下，在保护开关设备上给出的电流值可以流动。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。

图2示出根据图1的视图，区别在于，保护开关设备两部分地构造。保护开关设备包括例如在电路板/印刷电路板(Printed Circuit Board)上的电子的第一部分EPART。

第一部分EPART可以具有控制单元SE、第一电压传感器单元SU1、第二电压传感器单元SU2、电流传感器单元SI、电子中断单元EU、能量供应装置NT。此外，第一部分可以具有熔断保险丝SS、开关SCH、测量阻抗ZM、温度传感器TEM(特别是用于电子中断单元EU)、通信单元COM、显示单元AE以及作为变型方案具有位置传感器单元POS。

电子的第一部分EPART仅具有三个到低压电路的接头：

-电网侧的相导体接头LG作为第一接头，

-用于或至机械分离触点单元MK的电网侧的相导体连接点APLG的(第二)接头，

-用于连接到电网侧的中性导体接头NG的第三接头EN。

两个接头：至电网侧的相导体接头LG和用于或至电网侧的相导体连接点APLG，具有高的载流能力，例如几安培，大于10A/16A，取决于低压电路的额定电流或标称电流，尤其以便在短路或过载情况下也承载负载电流。

用于连接到电网侧的中性导体接头NG的第三接头EN具有(相对)小的载流能力，例如小于1A、几mA，取决于被供电的单元的能量需求，特别是在电子的第一部分EPART中。第三接头EN实施有小的载流能力，以便给电源件供应电流并且以便低压电路的相导体和中性导体之间的电压测量。特别地，该第三接头EN通过保险丝SS来保护。这可以通过熔断保险丝或成本低廉的印制导线保险丝(电路板上具有相应长度和厚度的薄的印制导线)来实现。

这具有特别的优点，即通过该线路中或在该第三接头EN上的较小的载流能力，改善了防止在电子的第一部分(EPART)(或(电子)单元)内部、例如在电源件或控制单元侧出现的短路的安全性。

也就是说，在电子的第一部分EPART内的单元的电子部分故障或失效时，不会产生危险的短路电流(由电网侧的接头LG、NG馈送)，该短路电流可能导致设备中的燃烧。

该短路电流由电网通过电网侧的接头来馈送。前置的保护开关通常具有高得多的触发电流并且给并联设置的低压电路馈电。因此，在保护开关设备(受保护的低压电路的保护开关设备)中发生故障并且前置的保护开关被触发时，也会关断无故障的并联电路，这由此被避免。

通信单元COM尤其可以是无线通信单元。

保护开关设备包含特别是机械的第二部分MPART。第二部分MPART可以具有机械分离触点单元MK、手柄HH、释放单元FG。此外，第二部分可以具有用于将机械分离触点单元MK的触点的位置报告给控制单元的位置单元POS以及(一个或多个)(中性导体)连接。此外，可以设置差电流传感器ZCT，如总和电流互感器，如其例如从经典的故障电流保护开关已知的那样。

可以设置其它未详细示出的单元。

通过分成两部分，可以有利地实现具有简化的结构的根据本发明的紧凑的保护开关设备。

当存在释放信号enable时，释放单元/释放功能FG引起通过手柄HH对机械分离触点单元的触点的操作的释放。也就是说，只有在存在(来自控制单元SE的)释放信号enable的情况下，才能够通过手柄闭合触点KKL、KKN。否则闭合是不可能的(手柄HH的持续滑移)。触点保持在断开位置/开关状态。

此外，当(来自控制单元SE的)断开信号OEF存在时，释放单元FG可以引起触点的断开(释放单元FG的第二功能)。释放单元/释放功能FG然后充当触发单元以用于断开机械分离触点单元MK的触点。

通过串联连接的机械分离触点单元MK和单极电子中断单元EU的电流路径在根据图1布置在相导体中时形成相导体路径，即用于相导体穿过保护开关设备SG(在壳体内部)的路径。中性导体仅通过机械分离触点单元MK引导，其于是是中性导体路径，即用于中性导体穿过保护开关设备SG(在壳体内部)的路径。

如果在现有的电子器件(控制单元或/和电子中断单元)中出现故障情况，则保护开关设备识别故障并且将设备切换到安全状态中。

a)检测电子器件中的故障。

b)设备关断功率半导体(高阻)。

c)设备断开机械分离触点。开关锁处于关闭状态，并且无法通过机械操作/手柄来接通。

d)通过通信单元COM报告故障情况。

根据本发明，提出了一种用于保护开关设备的所有所需的部件的新的有意义的布置。

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 (23)

1.一种用于保护低压电路的保护开关设备(SG)，具有：

-壳体(GEH)，所述壳体具有用于所述低压电路的电网侧的接头和负载侧的接头，

-机械分离触点单元(MK)，所述机械分离触点单元与电子中断单元(EU)串联连接，其中所述机械分离触点单元与负载侧的接头相关联并且所述电子中断单元(EU)与电网侧的接头相关联，

-所述机械分离触点单元(MK)能够通过断开触点以避免电流流动或者通过闭合触点以用于低压电路中的电流流动来切换，

-所述电子中断单元(EU)能够通过基于半导体的开关元件切换到开关元件的高阻状态以避免电流流动或切换到开关元件的低阻状态以用于低压电路中的电流流动，

-电流传感器单元(SI)，所述电流传感器单元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)、所述机械分离触点单元(MK)和所述电子中断单元(EU)连接，其中，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。

2.根据权利要求1所述的保护开关设备(SG)，

其特征在于，

所述电网侧的接头包括电网侧的中性导体接头(NG)和电网侧的相导体接头(LG)，

所述负载侧的接头包括负载侧的中性导体接头(NL)和负载侧的相导体接头(LL)。

3.根据权利要求2所述的保护开关设备(SG)，

其特征在于，

所述负载侧的中性导体接头(NL)和所述负载侧的相导体接头(LL)尤其仅仅与所述机械分离触点单元(MK)连接，

使得在机械分离触点单元(MK)的触点断开的情况下，负载侧的接头(Load)与保护开关设备的其它处于电压下的单元和电网侧的接头(Grid)电流隔离。

4.根据权利要求2或3所述的保护开关设备(SG)，

其特征在于，

所述电子中断单元(EU)是单极的电子中断单元(EU)，所述单极的电子中断单元一方面与电网侧的相导体接头连接。

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，

设置电源件(NT)，所述电源件与所述电源侧的接头连接或者能够与所述电源侧的接头连接，

所述电源件(NT)与所述控制单元(SE)连接，以便提供能量供应。

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，

所述机械分离触点单元具有用于手动断开和接通所述触点的手柄，

特别是所述手柄具有所述触点的位置。

7.根据权利要求6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，使得只有在施加特别是来自所述控制单元的释放信号时，才能够通过手柄闭合所述触点。

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，使得所述触点能够由所述控制单元(SE)断开，但不能闭合。

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，

所述机械分离触点单元被设计为，使得提供关于所述触点的闭合状态或断开状态的位置信息，

特别地所述位置信息由所述控制单元采集。

10.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，

设置第一电压传感器单元，用于确定电流路径的电子中断单元(EU)的接头上的电压的大小。

11.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，

设置第二电压传感器单元，用于确定电网侧的接头处、特别是电网侧的中性导体接头和电网侧的相导体接头之间的电压的大小。

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，

设置与所述控制单元(SE)连接的显示单元(AE)，特别是用于显示所述电子中断单元EU的低阻状态或高阻状态。

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，

设置与所述控制单元(SE)连接的通信单元(COM)，

特别地，所述通信单元(COM)是无线通信单元。

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，

设置温度传感器单元，特别是用于确定所述电子中断单元的温度。

15.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，

设置与所述控制单元(SE)连接的差电流传感器(ZCT)，用于确定所述低压电路的导体的差电流。

16.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，

所述电流传感器单元(SI)在电流路径侧设置在电网侧的相导体接头和负载侧的相导体接头之间。

17.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两个部分，即电子的第一部分(EPART)和机械的第二部分(MPART)，

所述电子的第一部分具有电路板、特别是具有一个或两个电路板，

在所述电路板上特别是设置控制单元、第二电压传感器单元、电流传感器单元、电源件、电子中断单元、温度传感器单元和可能的第一电压传感器单元或/和测量阻抗。

18.根据权利要求17所述的保护开关设备(SG)，

其特征在于，

所述电子的第一部分仅具有所述低压电路的三个接头，

至电网侧的相导体接头(LG)的第一接头，

至所述机械分离触点单元(MK)的电网侧的相导体连接点(APLG)的第二接头，

第三接头(EN)，用于连接至电网侧的中性导体接头(NG)。

19.根据权利要求18所述的保护开关设备(SG)，

其特征在于，

所述第一接头和所述第二接头具有比所述第三接头更高的载流能力。

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，

至所述第三接头(EN)的连接具有保险丝(SS)或/和开关(SCH)。

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，

所述低压电路是三相交流电路，并且所述保护开关设备具有另外的电网侧的和负载侧的相导体接头，在所述另外的电网侧的和负载侧的相导体接头之间分别设置电子中断单元、电流传感器单元和机械分离触点单元的触点的串联电路。

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，

在机械分离触点单元的触点闭合和中断单元是低阻的情况下，以及

-在所确定的电流超过第一电流值的情况下、特别是超过所述第一电流值持续第一时间界限的情况下，所述电子中断单元变为高阻并且所述机械分离触点单元(MK)保持闭合，

-在所确定的电流超过第二电流值持续第二时间界限的情况下，所述电子中断单元变为高阻并且所述机械分离触点单元(MK)断开，

-在所确定的电流超过第三电流值的情况下，所述电子中断单元变为高阻并且所述机械分离触点单元(MK)断开。

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，

所述控制单元(SE)具有微控制器。