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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Schutzschaltvorrichtung mit
einer unterbrechbaren Kontakteinrichtung zur Stromführung sowie
einer Auslöseeinrichtung
zum Unterbrechen der Kontakteinrichtung bei einem Fehlerstrom-,
Kurzschluss- und/oder Überlastereignis.
Darüber
hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Anzeigen eines
Zustands eines Schutzschalters nach dem Auslösen des Schutzschalters. Unter
dem Begriff „Schutzschaltvorrichtung" versteht man in
diesem Dokument insbesondere auch ein Schutzschaltgerät bzw. ein
Installationseinbaugerät.
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Schutzschalter
weisen häufig
einen Überlastauslöser und
einen Kurzschlussauslöser,
gegebenenfalls auch einen Fehlerstromauslöser auf. Diese drei Auslöse-Mechanismen
arbeiten unabhängig voneinander
und lösen
den Schutzschalter bei Fehlerstrom, Überlaststrom oder Kurzschlussstrom
aus, d.h. die Kontakte des Schutzschalters werden geöffnet. Nach
dem Auslösen
und einer anschließenden Behebung
der Ursache kann der Schutzschalter wieder angeschaltet werden.
Zur Behebung der Ursache ist es jedoch günstig, zu wissen, ob der Schutzschalter
durch einen Fehlerstrom, Überlaststrom
oder Kurzschlussstrom ausgelöst
wurde. Von den derzeit auf dem Markt befindlichen Schutzschaltern
ist eine derartige Information jedoch nicht erhältlich.
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In
diesem Zusammenhang ist von der Firma Kopp ein Leitungsschutzschalter
bekannt, bei der am Griff eine so genannte Resetstellung vorgesehen
ist. Bei einer Abschaltung des Leitungsschutzschalters springt der
Griff nicht in die Grundstellung zurück, sondern in diese Reset-
bzw. Mittelstellung. Von dieser Stellung aus kann das Gerät nicht
wieder eingeschaltet werden. Der Griff muss erst von Hand in die Grund stellung
gebracht werden, um das Gerät
wieder einschalten zu können.
Dabei erhält
der Benutzer aber keine Information darüber, was der tatsächliche Grund
für die
Abschaltung war, d.h., ob eine Überlast oder
ein Kurzschluss vorliegt.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, dem Benutzer
im Falle des Auslösens
eines Leitungsschutzschalters Informationen darüber zu geben, weshalb das Auslösen stattgefunden
hat.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe gelöst durch
eine Schutzschaltvorrichtung mit einer unterbrechbaren Kontakteinrichtung
zur Stromführung
sowie einer Auslöseeinrichtung
zum Unterbrechen der Kontakteinrichtung bei einem Fehlerstrom-,
Kurzschluss- und/oder Überlastereignis,
und einer elektrischen Anzeigeeinrichtung, die mit der Auslöseeinrichtung
verbunden ist, und mit der eindeutig das Fehlerstrom-, Kurzschluss-
und/oder Überlastereignis
darstellbar ist.
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Darüber hinaus
ist erfindungsgemäß vorgesehen
ein Verfahren zum Anzeigen eines Zustands eines Schutzschalters
durch Auslösen
des Schutzschalters durch ein Fehlerstromereignis, Kurzschlussereignis
oder ein Überlastereignis,
und spezifisches Anzeigen des Fehlerstromereignisses, Kurzschlussereignisses
und/oder des Überlastereignisses
mit einer elektrischen Anzeige.
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Vorteilhafterweise
kann der Benutzer damit optisch erkennen, auf welche Ursache das
bestimmungsgemäße Auslösen des
Schutzschaltgeräts
zurückzuführen ist.
Er erhält
eine eindeutige Information darüber,
ob der Schutzschalter durch einen Überlaststrom, einen Kurzschlussstrom
oder einen Fehlerstrom abgeschaltet wurde.
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Vorzugsweise
umfasst die elektrische Anzeigeeinrichtung eine LED. LEDs zeichnen
sich dadurch aus, dass sie sehr robust sind und einen geringen Stromverbrauch
aufweisen.
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Die
mindestens eine LED kann eine Mehrfarben-LED sein. Durch Verwendung
einer derartigen Mehrfarben-LED kann Einbauraum eingespart werden.
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Alternativ
kann die elektrische Anzeigeeinrichtung eine Glühlampe, eine Glimmlampe oder
ein LCD-Element umfassen. Damit ist es beispielsweise auch möglich, Schriftzüge oder
Symbole optisch, ggf. leuchtend anzuzeigen.
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Das
Fehlerstrom-, Kurzschluss- oder Überlastereignis
kann durch Ausschalten der elektrischen Anzeigeeinrichtung eindeutig
dargestellt werden. Wenn beispielsweise ein Leitungsschutzschalter über einen
Kurzschlussauslöser
und einen Überlastauslöser verfügt, genügt es, wenn
das Kurzschlussereignis durch Anschalten der elektrischen Anzeige angezeigt
wird. Wurde nämlich
der Leitungsschutzschalter automatisch ausgelöst und die Anzeigeeinrichtung
befindet sich im Aus-Zustand, so ist dies ein eindeutiges Zeichen
dafür,
dass ein Überlastereignis eingetreten
ist. Dies lässt
sich sinngemäß auch auf drei
unterschiedliche Ereignisse und zwei Anzeigemöglichkeiten erweitern.
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Entsprechend
einer bevorzugten Ausführungsform
werden die jeweiligen Auslöseereignisse durch
unterschiedliche Farben dargestellt. Damit ist es dem Bediener sehr
rasch möglich,
die Auslöseursache
eindeutig zuzuordnen.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in
denen zeigen:
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1 ein
schematisches Schaltungsdiagramm eines erfindungsgemäßen Leitungsschutzschalters;
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2 Draufsichten
auf den Leitungsschutzschalter von 1 in unterschiedlichen
Zuständen;
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3 ein
schematisches Schaltungsdiagramm eines Leitungsschutzschalters mit
Fehlerstromauslöser;
und
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4 mehrere
Draufsichten auf den kombinierten Leitungsschutzschalter mit Fehlerstromauslöser bei
unterschiedlichen Zuständen.
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Die
nachfolgend näher
geschilderten Ausführungsbeispiele
stellen bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung dar.
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Das
Schaltungsdiagramm von 1 zeigt einen Leitungsschutzschalter
im Querschnitt. In seinem charakteristischen Gehäuse 1 ist ein Kurzschlussstromgeber 2 und
ein Überlaststromgeber 3 angeordnet.
Die Phase 1p, die an der Eingangsseite des Leitungsschutzschalters
eingespeist wird, wird sowohl zum Kurzschlussstromgeber 2 als
auch zum Überlaststromgeber 3 geführt. Der Übersicht
halber ist in der Figur die Schaltmechanik und die Kontakteinrichtung,
mit der die Phase an die Abgangsseite weitergeführt wird, nicht dargestellt.
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An
der Oberseite des Leitungsschutzschalters ist neben dem Griff bzw.
Hebel 4 eine Mehrfarben-LED 5 angeordnet. Eine
derartige Mehrfarben-LED 5 leuchtet beispielsweise in den
Farben Rot und Gelb. Sie besitzt zwei Pluspole P1 und P2, die jeweils
mit den in die Mehrfarben-LED 5 integrierten Einzeldioden
verbunden sind. Der Minuspol M beider Einzeldioden ist zusammengefasst
und zu einem speziell vorgesehenen Nullleitereingang N an der Eingangsseite
gelegt. Der Pluspol P1 der einen Diode ist mit dem Kurzschlussstromgeber 2 verbunden, so
dass diese Diode angeschaltet wird, wenn der Kurzschlussstromgeber
detektiert, dass ein Kurzschlussstrom vorliegt bzw. vorgelegen hat
oder der nicht dargestellte Kurzschlussstromauslöser ausgelöst hat. In gleicher Weise ist
der Pluspol P2 der anderen in die Mehrfarben-LED 5 integrierte
Einzeldiode mit dem Überlaststromgeber 3 verbunden,
so dass diese Diode leuchtet, wenn der Überlaststromgeber 3 einen Über laststrom
detektiert oder der ebenfalls nicht dargestellte Überlastauslöser ausgelöst hat.
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Mit
dieser erfindungsgemäßen Anordnung wird
der Auslösezustand
des Schutzschalters zur visuellen Wahrnehmung nach außen transportiert.
Dabei kann die Mehrfarben-LED 5 im Falle einer Kurzschlussauslösung beispielsweise
rot und im Falle einer Überlastauslösung gelb
leuchten.
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In 2 sind
die Ober- bzw. Stirnseiten des Leitungsschutzschalters von 1 für mehrere
Zustände
des Leitungsschutzschalters wiedergegeben. In 2A befindet
sich der Schutzschalter im ausgeschalteten Zustand. Dieser Zustand
stellt den Zustand des Schutzschalters vor Inbetriebnahme oder nach
einem manuellen Abschalten dar. Der Hebel 4 ist in diesem
Zustand nach unten gelegt und die Mehrfarben-LED 5 ist
ausgeschaltet.
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Im
normalen Betriebszustand wird der Hebel 4 gemäß 2B nach oben gedrückt, so dass sich der Schutzschalter
im angeschalteten Zustand befindet. Die Mehrfarben-LED 5 leuchtet
nicht.
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Im
Falle einer Überlast
wird der Schutzschalter entsprechend 2C thermisch
ausgelöst.
Dies bedeutet, dass der Hebel 4 nach unten schnappt und die
LED 5 in diesem Ausführungsbeispiel
gelb leuchtet.
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Falls
ein Kurzschlussereignis eintritt, wird der Schutzschalter entsprechend 2D durch einen Kurzschlussauslöser abgeschaltet
und der Hebel 4 schnappt ebenfalls nach unten. Angesteuert von
dem Kurzschlussstromgeber 2, der den Kurzschluss oder die
Kurzschlussauslösung
detektiert, leuchtet die LED 5 rot.
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Die
Schaltstellung des Hebels 4 und die Anzeige der LED 5 vermitteln
dem Nutzer eindeutig den Zustand des Schutzschal ters. Der normale
eingeschaltete Zustand des Schutzschalters ist eindeutig durch die
Stellung des Hebels 4 zu erkennen. Die drei abgeschalteten
Zustände
des Schutzschalters unterscheiden sich in eindeutiger Weise durch
das Ausgeschaltetsein, das gelbe Leuchten und das rote Leuchten
der LED 5.
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Der
Nutzer kann nun aufgrund der Anzeigen folgendermaßen reagieren.
Befindet sich der Leitungsschutzschalter im AUS-Zustand und die LED 5 leuchtet
rot, so muss ein Kurzschluss im Stromkreis aufgetreten sein, weshalb
der Nutzer zu besonderer Vorsicht aufgerufen ist. Er wird nämlich auf
einen möglichen
Fehler in seiner Anlage hingewiesen und kann entsprechend reagieren,
indem er beispielsweise einen Fachmann zu Rate zieht. Befindet sich
der Leitungsschutzschalter im AUS-Zustand und die LED 5 leuchtet
gelb, so kann der Nutzer den Stromkreis gefahrlos wieder schließen, weil
nur eine temporäre Überlastung
des Stromkreises vorliegt und der Verbraucher mit dem unzulässig hohen
Stromverbrauch nur weggeschaltet werden muss. Befindet sich schließlich der
Leitungsschutzschalter im AUS-Zustand und die LED 5 leuchtet
nicht, so wurde der Stromkreis von Hand bewusst oder unbewusst ausgeschaltet.
Es liegt dann kein Fehler in der Anlage vor.
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3 zeigt
ein schematisches Schaltungsdiagramm eines kombinierten Leitungsschutzschalters und
Fehlerstromschutzschalters (LS/FI). Hierbei kann ein Fehlerstromauslöser im Gehäuse des
Leitungsschutzschalters oder in einem separaten Gehäuse angeordnet
sein. Das Schaltbild von 3 entspricht im Wesentlichen
dem von 1. Zusätzlich ist jedoch noch ein
Fehlerstromgeber 6 vorgesehen, der einen Fehlerstrom oder
eine Fehlerstromauslösung
detektiert. Mit seinem Ausgangssignal steuert er einen Pluspol P3
einer dritten Einzeldiode in einer Mehrfarbendiode 5', die mit drei
unterschiedlichen Farben leuchten kann, an. Auch der Fehlerstromgeber 6 ist
mit dem Phasenanschluss 1p verbunden. Im Übrigen wird
auf die Beschreibung der Beschaltung von 1 verwiesen.
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In 4 sind
nun die Stirnseiten eines kombinierten LS/FI-Schutzschalters für verschiedene AUS-Zustände des
Leitungsschutzschalters dargestellt. Der Fehlerstromschutzschalter
FI ist an den Leitungsschutzschalter LS gekoppelt. Der Aufbau des
Leitungsschutzschalters LS entspricht dem der 2A bis 2D. Der Fehlerstromschutzschalter FI verfügt über eine
Prüftaste 7,
mit der seine Funktionsfähigkeit überprüft werden
kann.
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In
sämtlichen 4A bis 4D befindet
sich der Leitungsschutzschalter LS im ausgeschalteten bzw. ausgelösten Zustand,
weshalb der Schalthebel 4 nach unten geschnappt ist. Die
Ursache für
das Ausschalten bzw. Auslösen
kann ein Fehlerstrom, ein Überlaststrom
oder ein Kurzschlussstrom sein. Es kann aber auch ein manuelles
Abschalten erfolgt sein. Durch die dreifarbige LED 5' sind drei Leuchtzustände und
ein AUS-Zustand darstellbar. Somit können die oben genannten vier
Zustände
des Leitungsschutzschalters eindeutig einem Zustand der Mehrfarben-LED 5' zugeordnet
werden. Im konkreten Beispiel wird der Zustand des manuellen Abschaltens des
Leitungsschutzschalters LS durch den AUS-Zustand der LED 5' gemäß 4A wiedergegeben. Bei Fehlerstromauslösung leuchtet
die LED 5' blau,
wie dies in 4B dargestellt ist. Demgegenüber leuchtet
die LED 5' bei Überlaststromauslösung gemäß 4C gelb und bei Kurzschlussstromauslösung gemäß 4D rot.
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Beim
Wiedereinschalten des Geräts
erlischt die LED-Anzeige wieder, so dass sich prinzipiell der Anzeigezustand
von 2B ergibt.
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Die
eindeutige Anzeige der Zustände
des kombinierten LS/FI-Schutzschalters
lässt den
Benutzer den Zustand des Geräts
zweifelsfrei erkennen und er kann, wie dies bereits im Zusammenhang
mit den 2A bis 2D erläutert wurde,
reagieren. In dem speziellen Fall, dass sich der kombinierte LS/FI-Schalter um AUS-Zustand
befindet und die LED 5 blau leuchtet, liegt ein Fehlerstrom
vor, und der Benutzer kann beispielsweise einen Fachmann zu Rate
ziehen.
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Alternative
Ausführungsformen
bestehen u. a. darin, dass anstelle der Mehrfarben-LED mehrere einfarbige
LEDs mit unterschiedlichen Farben eingesetzt werden. Selbstverständlich können auch
mehrere gleichfarbige LEDs eingesetzt werden, wobei die einzelnen
Schaltzustände
durch die Anzahl der leuchtenden LEDs angezeigt wird.
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Eine
weitere Alternative elektrischer Anzeigeformen bestünde darin,
dass Durchscheinelemente durch entsprechende Leuchtmittel hintergrundbeleuchtet
werden. Diese Durchscheinelemente können Symbole, Buchstaben oder
Zahlen beinhalten.
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Ebenso
können
durch eine LCD-Anzeige unterschiedliche Symbole für die einzelnen
Zustände wiedergegeben
werden.