DE102017217040A1

DE102017217040A1 - Fehlerstromschutzschalter und Verfahren

Info

Publication number: DE102017217040A1
Application number: DE102017217040.9A
Authority: DE
Inventors: Manfred Adlhoch; Sebastian Schmidt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2017-09-26
Filing date: 2017-09-26
Publication date: 2019-03-28
Anticipated expiration: 2037-09-27
Also published as: DE102017217040B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Fehlerstromschutzschalter für einen Niederspannungsstromkreis, aufweisend:
- mehrere Leiter eines zu schützenden Niederspannungsstromkreises, die durch Kontakte öffenbar bzw. schließbar sind,
- eine Mechanik zum Öffnen und Schließen der Kontakte,
- einen mit der Mechanik verbundenen Haltemagnet-Auslöser zum Öffnen der Kontakte,
- einen ersten Summenstromwandler, dessen Primärseite durch die Leiter gebildet ist und der eine erste Sekundärwicklung aufweist,
- eine erste Verbindung zwischen ersten Anschluss der Sekundärwicklung und ersten Anschluss des Haltemagnet-Auslösers,
- eine zweite Verbindung zwischen zweiten Anschluss der Sekundärwicklung und zweiten Anschluss des Haltemagnet-Auslösers. An die erste und die zweite Verbindung ist eine Überwachungseinheit geschaltet, die derart ausgestaltet ist, dass die Spannung zwischen beiden Verbindungen überwacht wird und bei Fehlen einer Gegeninduktionsspannung des Haltemagnet-Auslösers eine Störungsmeldung abgegeben wird oder/und ein erneuter Auslöseversuch erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fehlerstromschutzschalter für einen Niederspannungsstromkreis nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 und ein Verfahren für einen Fehlerstromschutzschalter für einen Niederspannungsstromkreis nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 14.
Fehlerstromschutzschalter für elektrische Stromkreise, insbesondere für Niederspannungsstromkreise bzw. -anlagen, sind allgemein bekannt. Fehlerstromschutzschalter werden auch als Residual Current Devices bezeichnet, kurz RCD.
Mit Niederspannung sind Spannungen bis 1000 Volt Wechselspannung oder/und 1500 Volt Gleichspannung gemeint. Mit Niederspannung sind insbesondere Spannungen gemeint, die größer als die Kleinspannung, mit Werten von 25 Volt oder 50 Volt Wechselspannung sowie 60 Volt oder 120 Volt Gleichspannung sind.
Mit Stromkreisen, insbesondere für Niederspannung, sind Stromkreise für Ströme bis zu 6300 Ampere gemeint, spezieller Ströme bis zu 1600 Ampere, 1200 Ampere, 630 Ampere, 125 Ampere oder 63 Ampere. Mit den genannten Stromwerten sind insbesondere Nenn- oder/und Abschaltströme gemeint, d.h. der Strom der im Normalfall maximal über den Stromkreis geführt wird bzw. bei denen der elektrische Stromkreis üblicherweise unterbrochen wird, beispielsweise durch eine Schutzeinrichtung, wie einem Leitungsschutzschalter oder einem Leistungsschalter.
Fehlerstromschutzschalter werden insbesondere für Nennstrombereiche von 16, 25, 40, 63, 80 oder 125 Ampere eingesetzt.
Fehlerstromschutzschalter ermitteln die Stromsumme in einem elektrischen Stromkreis, die im Normalfall null ist, und unterbrechen bei Überschreiten eines Differenzstromwertes, d.h. einer Stromsumme von ungleich null, die einen bestimmten (Differenz-)Stromwert respektive Fehlerstromwert übersteigt, den elektrischen Stromkreis.
Fast alle bisherigen Fehlerstromschutzschalter weisen einen Summenstromwandler auf, dessen Primärwicklung durch die Leiter des Stromkreises gebildet wird und dessen Sekundärwicklung die Stromsumme abgibt, welche direkt oder indirekt zur Unterbrechung des elektrischen Stromkreises verwendet wird.
Hierzu sind zwei oder mehr Leiter, meist Hin- und Rückleiter bzw. Außen- und Neutralleiter in einem Einphasenwechselstrom-Netz, alle drei Außenleiter oder alle drei Außenleiter und der Neutralleiter bei einem Dreiphasenwechselstromnetz, durch einen, meist einen ringförmigen Kern aus ferromagnetischen Material aufweisenden, Stromwandler geführt. Gewandelt wird nur der Differenzstrom, d.h. ein von Hin- und Rückstrom abweichender Strom, aus den Leitern. Üblicherweise ist die Stromsumme in einem elektrischen Stromkreis gleich null. So können Fehlerströme erkannt werden.
Fließt beispielsweise energiesenkenseitig bzw. verbraucherseitig ein Strom gegen Erde ab, so wird in diesem Zusammenhang von einem Fehlerstrom gesprochen. Ein Fehlerfall liegt beispielsweise dann vor, wenn eine elektrische Verbindung von einem Phasenleiter des elektrischen Stromkreises zur Erde existiert. Beispielsweise, wenn eine Person den Phasenleiter berührt. Dann fließt ein Teil des elektrischen Stromes nicht wie üblich über den Neutralleiter bzw. Nullleiter zurück, sondern über die Person und die Erde. Dieser Fehlerstrom kann nun mit Hilfe des Summenstromwandlers erfasst werden, da die betragsmäßig erfasste Summe aus zufließenden und zurückfließenden Strom ungleich Null ist. Über ein Relais bzw. einen Haltemagnet-Auslöser, beispielsweise mit verbundener Mechanik, wird eine Unterbrechung des Stromkreises, z.B. mindestens einer, eines Teils oder aller Leitungen bewirkt. Fehlerstromschutzschalter zur Erfassung von Wechselfehlerströmen sind allgemein aus der Druckschrift DE 44 32 643 A1 bekannt.
Die Hauptfunktion von Fehlerstromschutzschaltern ist Personen vor elektrischen Strömen (elektrischer Schlag) zu schützen, sowie Anlagen, Maschinen oder Gebäude vor Brand durch elektrische Isolationsfehler.
Wenn der Fehlerstromschutzschalter bzw. dessen Summenstromwandler so ausgebildet ist, dass die sekundärseitige Energie zur Betätigung einer Auslöseeinheit bzw. einer Unterbrechungseinheit bzw. eines Auslösers ausreicht, dann nennt man derartige Fehlerstromschutzschalter netzspannungsunabhängig; andernfalls netzspannungsabhängig.
In der Regel sind Fehlerstromschutzschalter netzspannungsunabhängig aufgebaut, also unabhängig von der Primärleiterspannung des verwendeten bzw. zu schützenden Energie- bzw. Stromnetzes.
Ist ein Netzteil zur Energieversorgung einer Fehlerstromerkennung vorgesehen, so handelt es sich um netzspannungsabhängige Fehlerstromschutzschalter. Diese sind beispielsweise erforderlich, um Fehlerströme in Gleichspannungsnetzen sowie gemischten Gleich/Wechselstromnetzen bzw. bei Stromkreisen mit hohen Frequenzen zu erkennen.
Ein Fehlerstromschutzschalter besteht im Wesentlichen aus den Funktionsgruppen Summenstromwandler, Auslöseschaltkreis, Haltemagnet-Auslöser, Mechanik und Kontakte. Ferner ist in der Regel ein Prüfstromkreis mit Prüftaste und Prüfwiderstand vorgesehen. Die Funktionsfähigkeit des Fehlerstromschutzschalters bzw. der Fehlerstrom-Schutzeinrichtung lässt sich über die Prüftaste kontrollieren.
Fehlerstromschutzschalter gibt es in unterschiedlichen Typen, die durch Buchstaben bzw. Buchstabenkombinationen bezeichnet werden, wie AC, A, F, G, K, S, B, B+. Jeder Typ erfasst eine bestimmte Art von Fehlerströmen. Aktuell sind Fehlerstromschutzschalter 2-polig für Phasen- und Neutralleiter (L+N), 3-polig für drei Phasenleiter (L1, L2, L3) und 4-polig für drei Phasenleiter und Neutralleiter (L1, L2, L3, N) bekannt.
Beispielsweise erfassen Typ AC nur rein sinusförmige Fehlerströme. Typ A erfasst sowohl rein sinusförmige Wechselströme als auch pulsierende Gleichfehlerströme. Typ F sind mischfrequenzsensitive Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen. Sie erfassen alle Fehlerstromarten wie Typ A, darüber hinaus sind sie zur Erfassung von Fehlerströmen, die aus einem Frequenzgemisch von Frequenzen bis 1 kHz bestehen, geeignet. Typ K beinhaltet die Charakteristik des Typs A, allerdings ist er in seinem Abschaltverhalten kurzzeitverzögert. Typ S sind selektive Fehlerstromschutzschalter, die im Bemessungsdifferenzstrom als auch in der Auslösezeit gestaffelt werden können.
Problematisch ist es, wenn ein vorliegender Fehlerstrom nicht zur Auslösung bzw. Unterbrechung des Stromkreises führt.
Deshalb weisen Fehlerstromschalter mit einem Haltemagnet-Auslöser bzw. Haltemagneten häufig eine Speicherlösung auf. Eine Speicherschaltung speichert im Auslösekreis bzw. in der Auslöseschaltung, zwischen Sekundärwicklung des Summenstromwandlers und Haltemagnet, die auftretende Energie (Sekundärseite von Summenstromwandler) in einem Speicherkondensator und gibt diese nach Erreichen eines eingestellten Auslöseschwellwertes, z.B. eines Schwellwertschalters, an den Haltemagneten zwecks Einleitung des Auslösevorganges ab.
Allerdings kann es auch hier vorkommen, dass die Ansteuerenergie zur Auslösung des Haltemagneten über die Lebensdauer des Fehlerstromschutzschalters nicht ausreicht, um den Auslösevorgang einzuleiten und die Schaltkontakte mittels der Mechanik, die beispielsweise ein Schaltschloß aufweist, zu trennen.
Dies kann beispielsweise dadurch vorkommen, dass:

- die Auslösescheinleistung des Haltemagneten über die Lebensphase ansteigt;
- der Anker am Haltemagnet-Auslöser bzw. Auslöserelais verklebt, z.B. durch Alterung oder das Einwirken von Schadgasen bzw. Oxidation;
- die Ansteuerenergie des Kondensators durch Alterung oder auf Grund von Temperatureinwirkung absinkt.

Ferner kann ein Drahtbruch der Verbindung vorliegen, was zu einem Nichtauslösen führt.
Dieses Problem besteht bei allen netzspannungsunabhängigen Fehlerstromschutzschaltern mit/ohne Speicherlösung, sowie häufig auch bei netzspannungsabhängigen Fehlerstromschutzschaltern, insbesondere wenn ein Haltemagnet-Auslöser verwendet wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Fehlerstromschutzschalter der eingangs genannten Art zu verbessern, insbesondere Probleme bei der Auslösung zu erkennen oder zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch einen Fehlerstromschutzschalter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, sowie durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 14 gelöst.
Erfindungsgemäß ist ein Fehlerstromschutzschalter für einen Niederspannungsstromkreis vorgesehen, aufweisend:

- mehrere Leiter (mit mehrere Leiter sind mindestens zwei Leiter gemeint) eines zu schützenden Niederspannungsstromkreises, die durch Kontakte öffenbar bzw. schließbar sind,
- eine Mechanik zum Öffnen und Schließen der Kontakte,
- einen mit der Mechanik verbundenen Haltemagnet-Auslöser zum Öffnen der Kontakte,
- einen ersten Summenstromwandler, dessen Primärseite durch die Leiter gebildet ist und der eine erste Sekundärwicklung aufweist,
- eine erste Verbindung zwischen ersten Anschluss der Sekundärwicklung und ersten Anschluss des Haltemagnet-Auslösers,
- eine zweite Verbindung zwischen zweiten Anschluss der Sekundärwicklung und zweiten Anschluss des Haltemagnet-Auslösers,
- an die erste und die zweite Verbindung ist eine Überwachungseinheit geschaltet, die derart ausgestaltet ist, dass die Spannung respektive das Signal (Spannung über der Zeit) zwischen beiden Verbindungen überwacht wird und bei Fehlen respektive Ausbleiben einer Gegeninduktionsspannung, insbesondere innerhalb einer bestimmten Zeitspanne, des Haltemagnet-Auslösers eine Aktion erfolgt, wie eine Störungsmeldung abgegeben wird oder/und ein erneuter Auslöseversuch erfolgt. Dies hat den besonderen Vorteil, dass ein nichtauslösen des Fehlerstromschutzschalters erkannt wird, eine Störungsmeldung abgegeben wird oder/und einen neuer Auslöseversuch, beispielsweise durch die Überwachungseinheit bzw. ausgelöst durch die Überwachungseinheit unter Verwendung einer beispielsweise Auslöseeinheit, vorgenommen wird. Somit kann der Stromkreis unterbrochen werden, um Personen vor gefährlichen Fehlerströmen zu schützen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein zweiter Summenstromwandler vorgesehen, dessen Primärseite ebenfalls durch die Leiter gebildet ist und der eine zweite Sekundärwicklung aufweist. Ferner eine mit der zweiten Sekundärwicklung verbundene Auswerteeinheit mit mindestens zwei Ausgängen, bei der der erste Ausgang mit der ersten Verbindung und der zweite Ausgang mit der zweiten Verbindung verbunden sind.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass in einem Fehlerstromschutzschalter eine Auswertung hinsichtlich verschiedener Fehlerströme erfolgen kann. Beispielsweise kann der erste Summenstromwandler ein klassischer Wandler sein, der bevorzugt hinsichtlich fehlerhafter Wechselströme ausgestaltet ist, während der zweite Wandler auch pulsierende Gleichströme oder/und höherfrequente Ströme berücksichtigt. Ebenso kann mit dem ersten Summenstromwandler eine netzspannungsunabhängige Funktionsweise realisiert sein, während mit dem zweiten Summenstromwandler eine netzspannungsabhängige Arbeitsweise realisiert ist, beispielsweise mit umfangreicherem Funktionsumfang.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Überwachungseinheit in der Auswerteeinheit integriert. Dies hat den besonderen Vorteil, dass beispielsweise bei einer netzspannungsabhängigen Auswerteeinheit die Überwachungseinheit bzw. deren Funktion durch Komponenten der Auswerteeinheit mit realisiert werden kann, so Synergien genutzt werden können und eine kompakte Bauform realisierbar ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Verbindungen zwischen erster Sekundärwicklung und Haltemagnet-Auslöser eine Speicherschaltung auf, wobei die Überwachungseinheit am Haltemagnet-Auslöser-seitigem Ausgang der Speicherschaltung geschaltet ist.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass die Energie des ersten Summenstromwandlers bei Vorliegen von Fehlerströmen gespeichert wird, und bei Erreichen eines Schwellwertes die komplette Energie auf den Haltemagnet-Auslöser gegeben wird, um eine sichere Auslösung des Fehlerstromschutzschalters zu erreichen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung muss dem Fehlen der Gegeninduktionsspannung ein Spannungsanstieg vorausgehen.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass ein genaueres Kriterium für das Vorliegen des Fehlens der Gegeninduktionsspannung vorliegt, so die Anzeige einer Störungsmeldung bzw. ein erneuter Auslöseversuch mit erhöhter Sicherheit vorliegt bzw. vorgenommen wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Fehlen der Gegeninduktionsspannung mit vorausgehendem Spannungsanstieg durch ein Spannungsverlaufsmuster gekennzeichnet, das durch einen sprunghaften Anstieg der Spannung, gefolgt von einem langsamen Abfall der Spannung gekennzeichnet ist. Mit sprunghaftem Anstieg der Spannung ist ein Anstieg gemeint, dass beispielsweise ein Anstieg bzw. Sprung vom Spannungswert 0 Volt auf einen höheren Spannungswert innerhalb einer ersten Zeitspanne erfolgt. Mit langsamem Abfall der Spannung ist ein Abfall gemeint, dass beispielsweise ein Abfall der Spannung vom höheren Spannungswert auf den Spannungswert 0 Volt in einer zweiten Zeitspanne erfolgt, wobei die zweite Zeitspanne länger, z.B. um ein Vielfaches länger, als die erste Zeitspanne ist. Beispielsweise kann die erste Zeitspanne kleiner als 0,4ms; 0,3ms; 0,2ms oder 0,1ms sein (ms = Millisekunden). Jeder Zwischenwert ist möglich.
Die zweite Zeitspanne kann beispielsweise 1ms, 2ms, 3ms, 4ms, 5ms, 6ms, 7ms, 8ms, 9ms, 10ms lang sein. Jeder Zwischenwert ist möglich.
Mit höherem Spannungswert ist ein Wert gemeint, der beispielsweise bei oder größer als 1,5 Volt, 2 Volt, 3 Volt oder 4 Volt liegen/sein kann. Jeder Zwischenwert ist möglich.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass ein genaueres Kriterium für das Fehlen einer Gegeninduktionsspannung vorliegt, womit eine erhöhte Sicherheit gegeben ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Überwachung der Spannung auf ein Fehlen der Gegeninduktionsspannung derart,

- dass die erste Ableitung der Spannung nach der Zeit ermittelt wird,
- diese fortlaufend mit einem ersten Differentialschwellwert verglichen wird, bei Überschreitung des ersten Differentialschwellwert auf eine Überschreitung eines zweiten Differentialschwellwert innerhalb eines Zeitfensters geprüft wird,
- bei ausbleibender Überschreitung des zweiten Differentialschwellwerts ein Fehlen der Gegeninduktionsspannung vorliegt. Dabei kann das Zeitfenster beispielsweise kleiner als 10ms, 9ms, 8ms, 7ms, 6ms, 5ms, 4ms, 3ms, 2ms, 1ms, 0,5ms oder Zwischenwerte davon sein.

Beispielsweise kann damit die Änderungsgeschwindigkeit (Steigung) des Signales geprüft werden, um die entsprechenden Signale zu detektieren. Dies kann erfolgen durch zwei erwartende Signalanstiege, bzw. durch eine Reihe von Signalanstieg, Signalabfall und wiederholter Signalanstieg.
Die entsprechenden Differentialschwellwerte bzw. Steigungen (Signaländerungsgeschwindigkeit) können in Firmware hinterlegt werden bzw. als parametrierbare Schwellen abgelegt werden.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine weitere Möglichkeit zur Erkennung des Fehlens der Gegeninduktionsspannung gegeben ist, wodurch sich beispielsweise eine einfache Auswertung realisieren lässt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Überwachung der Spannung auf ein Fehlen der Gegeninduktionsspannung derart,

- dass die Spannung fortlaufend mit einem ersten Spannungsschwellwert verglichen wird,
- bei Überschreitung des ersten Spannungsschwellwertes eine Überschreitung eines zweiten Spannungsschwellwertes innerhalb eines Zeitfensters geprüft wird,
- bei ausbleibender Überschreitung des zweiten Spannungsschwellwert ein Fehlen der Gegeninduktionsspannung vorliegt. Mit erstem Spannungsschwellwert ist beispielsweise ein Wert gemeint, der beispielsweise bei oder größer als 0,5 Volt, 1 Volt, 1,5 Volt oder 2 Volt liegt/ist. Jeder Zwischenwert ist möglich.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Überwachung der Spannung auf ein Fehlen der Gegeninduktionsspannung derart,

- dass die Spannung fortlaufend hinsichtlich des Vorliegens einer ansteigenden ersten Flanke untersucht wird,
- bei Vorliegen einer ansteigenden ersten Flanke ein Vorliegen einer ansteigenden zweiten Flanke innerhalb eines Zeitfensters untersucht wird,
- bei Ausbleiben der zweiten Flanke ein Fehlen der Gegeninduktionsspannung vorliegt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Auswerteeinheit einen Mikroprozessor auf.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine einfache mikroprozessorgestützte Auswertung ermöglicht wird, wobei der Mikroprozessor auch für die Überwachungseinheit verwendet werden kann. Ferner lassen sich weitere Synergien nutzen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Netzteil für die Energieversorgung, insbesondere der Auswerteeinheit, vorgesehen ist.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass das Netzteil für die Überwachungseinheit bzw. deren Funktionen mit verwendet werden kann, wodurch beispielsweise Energie für die Auswertung oder/und für einen erneuten Auslöseversuch zur Verfügung steht.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Überwachungseinheit einen Operationsverstärker oder/und Analog-Digital-Umsetzer auf.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass beispielsweise eine einfache Auswertung hinsichtlich des Anstieges der Spannung bzw. fehlen der Gegeninduktionsspannung erfolgen kann, indem die Spannung bzw. das Spannungssignal der Verbindungen analog/digital umgesetzt und anschließend z.B. durch den Mikroprozessor ausgewertet wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Auslöseansteuerung vorgesehen, die insbesondere Teil der Auswerteeinheit ist.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine Auslösung bzw. ein erneuter Auslöseversuch durch die Auslöseansteuerung erfolgen kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt eine Bewertung der Auslöseleistung, insbesondere der Auslösescheinleistung, (Energieniveau) des Haltemagnet-Auslösers. Diese Betrachtung geschieht durch die beiden Faktoren

a) Zeitlicher Abstand des Auslöseimpulses relativ zum Startpunkt der Gegeninduktionsspannung,
b) Arbeit (Fläche durch Integral U über t) der beiden Signale Auslöseimpuls zu Gegeninduktionsimpuls
c) durch Betrachtung oder/und Bewertung von beiden Punkte a oder/und b zusammen, insbesondere durch Vergleich mit

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt eine Bewertung der Lebensdauer des Haltemagneten infolge der Veränderung der Parameter über die Zeit/Lebensdauer. Beispielsweise betrachtet man die Veränderung der Auslöseleistung, insbesondere Auslösescheinleistung, (Energieniveau) des Haltemagneten über der Zeit. Dies kann erfolgen über die Veränderung

a) Zeitlicher Abstand Auslöseimpuls relativ zur Gegeninduktionsspannung
b) Arbeit (Fläche/Integral) der beiden Signale Durch Festlegung von Grenzwerten kann eine weiterführende Verarbeitung in einer Kontrolleinheit erfolgen.

Erfindungsgemäß wird ferner ein korrespondierendes Verfahren für einen Fehlerstromschutzschalter für einen Niederspannungsstromkreis mit mehreren Leitern beansprucht, bei dem:

- ein Differenzstrom der Leiter ermittelt wird,
- bei Überschreitung eines Differenzstromschwellwertes ein Auslösesignal zu den Anschlüssen eines Haltemagnet-Auslösers zur Unterbrechung der Leiter des Niederspannungsstromkreises gesendet wird,

Alle Ausgestaltungen, sowohl in abhängiger Form rückbezogen auf den Patentanspruch 1 bzw. 14, als auch rückbezogen lediglich auf einzelne Merkmale oder Merkmalskombinationen von Patentansprüchen, bewirken eine Verbesserung eines Fehlerstromschutzschalters zur Erhöhung bzw. Signalisierung der Auslösesicherheit.
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 Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden.
Dabei zeigt die Zeichnung:

1 eine erste Darstellung eines Fehlerstromschutzschalters,
2 eine zweite Darstellung eines Fehlerstromschutzschalters,
3 eine dritte Darstellung eines Fehlerstromschutzschalters,
4 eine vierte Darstellung eines Fehlerstromschutzschalters,
5 eine erste Darstellung eines Spannungsverlaufs,
6 eine zweite Darstellung eines Spannungsverlaufs,
7 eine dritte Darstellung eines Spannungsverlaufs,
8 eine vierte Darstellung eines Spannungsverlaufs,
9 eine fünfte Darstellung eines Fehlerstromschutzschalters.

1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Fehlerstromschutzschalters FI, aufweisend:

- mehrere Eingangsanschlüsse 1, 3, 5, NE, für den energiequellenseitigen Anschluss des Fehlerstromschutzschalters an eine Energiequelle, beispielsweise einen Niederspannungsstromkreis bzw. ein Niederspannungsnetz;
- mehrere Ausgangsanschlüsse 2, 4, 6, NA für den energiesenkenseitigen Anschluss des Fehlerstromschutzschalters an eine Energiesenke, beispielsweise einen Verbraucher;
- mehrere Leiter L1, L2, L3, N eines zu schützenden Niederspannungsstromkreises, wobei ein erster Leiter L1 zwischen erstem Eingangsanschluss 1 und ersten Ausgangsanschluss 2 geschaltet ist, dito ein zweiter Leiter L2 zwischen zweitem Eingangsanschluss 3 und zweitem Ausgangsanschluss 4, ein dritter Leiter L3 zwischen drittem Eingangsanschluss 5 und drittem Ausgangsanschluss 6 geschaltet ist, ein vierter Leiter N, z.B. Neutralleiter, zwischen vierten Eingangsanschluss NE und vierten Ausgangsanschluss NA geschaltet ist;
- wobei z.B. die ersten bis dritten Leiter L1, L2, L3 Phasenleiter und der vierte Leiter N ein Neutralleiter bzw. Nullleiter eines beispielsweise Dreiphasenwechselstromkreises sind;
- mehrere, z.B. erste bis vierte Kontakte K1, K2, K3, KN mit denen die ersten bis vierten Leiter L1, L2, L3, N elektrisch geöffnet oder geschlossen werden können, wobei ein Kontakt einem Leiter zugeordnet ist;
- eine mit den Kontakten K1, K2, K3, KN verbundene Mechanik M, zum Öffnen und Schließen der Kontakte K1, K2, K3, KN;
- einen mit der Mechanik M verbundenen Haltemagnet-Auslöser A, der im Wesentlichen eine Öffnung der Kontakte K1, K2, K3, KN bewirkt;
- einen ersten Summenstromwandler W1, dessen Primärseite durch die Leiter L1, L2, L3, N gebildet ist, wobei die Leiter durch den Summenstromwandler W1 hindurchgeführt sind, der Summenstromwandler beispielsweise als Ringkern, z.B. aus ferromagnetischen Material ausgeführt ist, und der eine erste Sekundärwicklung SW1 aufweist, die beispielsweise mehrere Windungen n aufweist;
- eine erste Verbindung V1 zwischen ersten Anschluss der Sekundärwicklung SWA1 und ersten Anschluss AA1 des Haltemagnet-Auslösers A;
- eine zweite Verbindung V2 zwischen zweiten Anschluss der Sekundärwicklung SWA2 und zweiten Anschluss AA2 des Haltemagnet-Auslösers A.

Wesentlich ist, dass die Sekundärwicklung SW1 mit dem Haltemagnet-Auslöser A verbunden ist, so dass ein in der Sekundärwicklung SW1 induzierter Fehlerstrom, der beispielsweise einen Fehlerstromwert überschreitet, eine Auslösung des Haltemagnet-Auslösers bewirkt, beispielsweise in dem der Haltemagnet bestromt wird, beispielsweise wie ein Relais, so dass eine Auslösung, d.h. eine Unterbrechung mindestens eines, eines Teils oder aller Kontakte bewirkt wird, so dass der elektrische Stromkreis unterbrochen wird. Die Unterbrechung kann durch eine Mechanik M unterstützt sein, wie dargestellt.
Der erste Summenstromwandler SW1 kann zusammen mit dem Haltemagnet-Auslöser A beispielsweise in Form eines netzspannungsunabhängigen Fehlerstromschutzschalters ausgestaltet sein.
Ferner ist ein Prüfstromkreis, aufweisend eine Serienschaltung einer Taste T und eines Widerstandes R, eingezeichnet. Die Serienschaltung ist vor dem Summenstromwandler mit einem Leiter, im Beispiel viertem Leiter N, und nach dem Summenstromwandler mit einem anderen Leiter, im Beispiel drittem Leiter L3, verbunden; wobei die Serienschaltung am Summenstromwandler vorbei geführt ist. Mit der Serienschaltung respektive dem Prüfstromkreis kann eine Funktionsprüfung des Summenstromwandlers bzw. Fehlerstromschutzschalters FI durchgeführt werden, in dem durch Drücken der Taste T ein künstlicher Fehlerstrom erzeugt wird (Stromsumme der Leiter durch den Summenstromwandler ungleich Null).
2 zeigt eine Darstellung gemäß 1, mit dem Unterschied, dass ein zweiter Summenstromwandler W2 vorgesehen ist, dessen Primärseite ebenfalls durch die Leiter L1, L2, L3, N gebildet ist und der eine zweite Sekundärwicklung SW2 aufweist. Eine mit der zweiten Sekundärwicklung SW2 verbundene Auswerteeinheit E2 mit mindestens zwei Ausgängen ist vorgesehen, bei der der erste Ausgang mit der ersten Verbindung V1 und der zweite Ausgang mit der zweiten Verbindung V2 verbunden ist, d.h. parallel zu den Anschlüssen bzw. Eingängen des Haltemagnet-Auslösers A sowie parallel zu den Anschlüssen der ersten Sekundärwicklung SW1.
Der zweite Summenstromwandler SW2 kann beispielsweise auf eine andere Art von Fehlerströmen als der erste Summenstromwandler SW1 ausgelegt sein. Der zweite Summenstromwandler SW2 kann beispielsweise zusammen mit der Auswerteeinheit E2 in Form eines netzspannungsabhängigen Fehlerstromschutzschalters ausgestaltet sein. Beispielsweise kann die Auswerteinheit E2 eine Auswertung bei glatten Gleicherstromfehlerströmen vornehmen.
Im Beispiel gemäß 2 ist die Auswerteeinheit E2 fehlerstromschutzschalterintern mit den ersten bis vierten Leitern L1, L2, L3, N verbunden, beispielsweise zur Energieversorgung der Auswerteeinheit E2.
Erfindungsgemäß kann die Auswerteeinheit E2 die erfindungsgemäße Überwachungseinheit enthalten.
Im Beispiel der 2 ist an die ersten bis vierten Ausgangsanschlüsse 2, 4, 6, NA ein Verbraucher bzw. Energiesenke ES angeschlossen. Ferner an die ersten bis vierten Eingangsanschlüsse 1, 3, 5, NE ein Stromnetz bzw. Energiequelle EQ. Ferner kann ein weiterer Leiter PE, beispielsweise ein Schutzleiter, vorgesehen sein, wie dargestellt. Ebenso kann das Stromnetz bzw. die Energiequelle EQ geerdet sein, wie dargestellt.
3 zeigt eine Darstellung gemäß 2, mit dem Unterschied, dass zwischen erster Sekundärwicklung W1 und Haltemagnet-Auslöser A eine Speicherschaltung E1 geschaltet ist, d.h. die erste und zweite Verbindung V1, V2 zwischen erster Sekundärwicklung W1 und Haltemagnet-Auslöser A weist die Speicherschaltung E1 auf. Dabei ist die Auswerteeinheit E2 am Haltemagnet-Auslöser-seitigem Ausgang der Speicherschaltung E1 geschaltet.
Auch in diesem Fall kann die Auswerteeinheit E2 die erfindungsgemäße Überwachungseinheit enthalten.
4 zeigt eine Darstellung gemäß 3, mit dem Unterschied, dass Details der Auswerteeinheit E2 dargestellt sind. Die Auswerteeinheit E2 weist ein Netzteil PS auf, das z.B. mit den ersten bis vierten Leitern L1, L2, L3, N verbunden ist. Das Netzteil dient zur Energieversorgung mindestens eines Teiles der Einheiten des Fehlerstromschutzschalters. Die Auswerteeinheit E2 weist einen Mikroprozessor MCU, als zentrales Steuer- und Auswerteorgan, auf. Der Mikroprozessor MCU ist beispielsweise über eine Signalaufbereitung SA mit der zweiten Sekundärwicklung SW2 verbunden.
Die Auswerteeinheit E2 weist eine mit dem Mikroprozessor MCU verbundene Auslöseansteuerung Trip auf, die wiederum mindestens einen Ausgang der Auswerteeinheit E2 bereitstellt, d.h. mit mindestens der ersten oder zweiten Verbindung V1, V2 verbunden ist. Im Beispiel mit der ersten Verbindung V1.
Der zweite Ausgang bzw. Anschluss der Auswerteeinheit E2 kann ein gemeinsamer Masseanschluss sein, wie in 4 angedeutet. Alternativ kann er auch mit der Auslöseansteuerung Trip direkt verbunden sein.
Erfindungsgemäß ist eine Überwachungseinheit Sense vorgesehen, die mit mindestens einer Verbindung V1, V2 direkt verbunden ist und andererseits über eine gemeinsame Masseverbindung; alternativ mit der ersten und zweiten Verbindung V1, V2 direkt verbunden ist. Beispielsweise parallel zu den Anschlüssen der Auslöseansteuerung Trip.
Im Beispiel gemäß 4 ist die Überwachungseinheit Sense Teil der Auswerteeinheit E2. Sie kann aber auch als separate Einheit ausgestaltet sein. Die Energieversorgung kann durch ein weiteres Netzteil erfolgen oder durch ein bereits vorhandenes Netzteil des Fehlerstromschutzschalters.
Die Überwachungseinheit Sense überwacht die Spannung, insbesondere die Spannung über der Zeit, d.h. den Signalverlauf, zwischen der ersten und zweiten Verbindung V1, V2. Sie kann beispielsweise einen Operationsverstärker zur Impedanzanpassung aufweisen, beispielsweise zur Anpassung an einen Analog-Digital-Umsetzer oder Mikroprozessoreingang. Ferner kann sie einen Analog-Digital-Umsetzer aufweisen, zu Digitalisierung der Spannung. Sie kann ferner eine Transistorschaltung aufweisen, mit der die Überwachungsfunktion realisiert ist. Weiterhin kann sie einen eigenen Mikroprozessor, insbesondere wenn sie als eigenständige Einheit ausgestaltet ist, aufweisen.
9 zeigt eine Darstellung gemäß 4, mit dem Unterschied, dass der zweite Summenstromwandler W2 nebst Auswerteeinheit E2 entfallen ist. Ferner ist die Überwachungseinheit Sense als eigenständige Einheit bzw. Baugruppe dargestellt, die an die erste und zweite Verbindung V1, V2 angeschlossen ist; d.h. parallel zu den Anschlüssen des Haltemagnet-Auslösers A.
Die Überwachungseinheit Sense ist beispielsweise ferner mit mindestens eines Teils der Leiter / allen Leitern L1, L2, L3, LN verbunden, zur Energieversorgung.
In diesem Beispiel kann die Überwachungseinheit Sense einen eigenen Mikroprozessor MCU, eine Auslöseansteuerung Trip, ein eigenes Netzteil PS enthalten. Alternativ bzw. zusätzlich eine Flankenauswerteeinheit, eine Zeiteinheit zur Bereitstellung von Zeitfenstern oder/und Zeitspannen, Schwellwerttrigger oder/und Differenzierungseinheiten zur Ermittlung der Ableitung der Spannung nach der Zeit.
5 zeigt den beispielhaften Verlauf der Spannung U in Volt (V) auf der vertikalen Y-Achse über der Zeit t in ms auf der horizontalen X-Achse für die Spannung zwischen der ersten und zweiten Verbindung V1, V2, ermittelt in der Überwachungseinheit Sense.
Zum Zeitpunkt 1 ms erfolgt eine Auslösung des Haltemagnet-Auslösers A, beispielsweise durch einen in der ersten Sekundärwicklung SW1 induzierten Fehlerstrom. Dieser bewirk direkt oder über eine Speicherschaltung E1 einen zum Zeitpunkt 1 ms gezeigten Spannungssprung von 0 Volt auf z.B. ca. 2,5 Volt. Dieser Spannungssprung fällt danach durch den Stromfluss durch den Haltemagnet-Auslöser A langsam ab.
Zum Zeitpunkt 2,9 ms bzw. bei 3ms erfolgt eine Gegeninduktionsspannung des Haltemagnet-Auslösers A, d.h. dessen Spule erzeugt durch die erfolgreiche Auslösung eine Gegeninduktionsspannung in Form eines Höckers, d.h. bei 3ms steigt die Spannung von ca. 0,5 Volt auf gut 4 Volt an, bleibt für nicht ganz 0,5 ms auf etwa diesen Wert, um dann auf ca. 0 Volt abzufallen.
Erfindungsgemäß erfolgt eine Auswertung hinsichtlich dieses zweiten Anstieges. Bleibt dieser aus, war der Auslösevorgang nicht erfolgreich. Erfindungsgemäß wird ein Warnsignal in Form einer Störungsmeldung (elektrisch, mechanisch, optisch, ...) abgegeben. Alternativ bzw. parallel dazu kann ein erneuter Auslöseversuch erfolgen. Beispielsweise indem die Überwachungseinheit Sense mittels der Auslöseansteuerung Trip einen weiteren Auslösevorgang ansteuert. Dies kann durch eine direkte Verbindung der Überwachungseinheit Sense mit der Auslöseansteuerung Trip erfolgen, als auch durch eine Verbindung beider über den Mikroprozessor MCU. Im Falle der Überwachung durch den Mikroprozessor MCU durch ihn selbst zur Auslöseansteuerung Trip.
Im Falle einer eigenständigen Überwachungseinheit Sense kann diese eine eigene Auslöseansteuerung Trip enthalten, zur Erzeugung eines neuen Auslösevorganges.
6 zeigt einen Verlauf gemäß 5, mit dem Unterschied, dass der Höcker der Gegeninduktionsspannung fehlt, d.h. der Auslösevorgang war nicht erfolgreich. In diesem Fall wird eine Warnmeldung/Störungsmeldung abgegeben oder/und ein Auslösevorgang gestartet.
7 zeigt einen Verlauf gemäß 5, mit dem Unterschied, dass der Höcker der Gegeninduktionsspannung bereits nach ca. 0,2 ms nach dem Spannungsprung erfolgt.
8 zeigt einen Verlauf gemäß 6, wobei der Abfall der Spannung nach einem Spannungssprung innerhalb von ca. 0,7 ms erfolgt. Auch hier ist kein Höcker der Gegeninduktionsspannung vorhanden.
Das Fehlen der Gegeninduktionsspannung, dem ein Spannungsanstieg vorausgehen muss, kann durch Auswertung mittels eines Mikroprozessors erfolgen. Alternativ kann dies durch eine Schaltung mit zeitlich gesteuerten Schwellwertschaltern oder Flankenauswertung, etc. erfolgen.
Die Auswertung kann dadurch erfolgen, dass bei einem sprunghaften Anstieg der Spannung, gefolgt von einem langsamen Abfall der Spannung, eine Störungsmeldung abgeben oder/und ein erneuter Auslöseversuch durchgeführt wird.
Mit sprunghaftem Anstieg der Spannung ist ein Anstieg gemeint, bei dem beispielsweise ein Anstieg bzw. Sprung vom Spannungswert 0 Volt oder nahe 0 Volt auf einen höheren Spannungswert innerhalb einer ersten Zeitspanne erfolgt. Mit langsamem Abfall der Spannung ist ein Abfall gemeint, dass beispielsweise ein Abfall der Spannung vom höheren Spannungswert auf z.B. den Spannungswert 0 Volt in einer zweiten Zeitspanne erfolgt. Dabei ist die zweite Zeitspanne länger, z.B. um ein Vielfaches länger, als die erste Zeitspanne.
Die Spannungswerte und Zeitspannen hängen von der Dimensionierung des Fehlerstromschutzschalters ab, insbesondere vom Summenstromwandler und vom Haltemagnet-Auslöser, insbesondere dessen Spule; sofern vorhanden von der Speicherschaltung. Der Fachmann kann aus den genannten Beispielen Anpassungen für andere Fehlerstromschutzschalter ableiten.
Beispielsweise kann die erste Zeitspanne kleiner als 0,4ms; 0,3ms; 0,2ms oder 0,1ms sein (ms = Millisekunden). Jeder Zwischenwert ist möglich.
Die zweite Zeitspanne kann beispielsweise 1ms, 2ms, 3ms, 4ms, 5ms, 6ms, 7ms, 8ms, 9ms, 10ms lang sein. Jeder Zwischenwert ist möglich.
Mit höherem Spannungswert ist ein Wert gemeint, der beispielsweise bei oder größer als 1,5 Volt, 2 Volt, 2,5 Volt, 3 Volt, 3,5 Volt oder 4 Volt liegen/sein kann, je nach Gegeninduktionsspannung des Haltemagnet-Auslösers A, insbesondere dessen Spule. Auch beliebige Zwischenwerte sind möglich.
Die Auswertung kann dadurch erfolgen, dass die Überwachung der Spannung auf ein Fehlen der Gegeninduktionsspannung derart erfolgt,

- dass die erste Ableitung der Spannung nach der Zeit ermittelt wird (die Ableitung wird auch als Differentiation bezeichnet),
- diese fortlaufend mit einem ersten Differentialschwellwert verglichen wird, bei Überschreitung des ersten Differentialschwellwert auf eine Überschreitung eines zweiten Differentialschwellwert innerhalb eines Zeitfensters geprüft wird,
- bei ausbleibender Überschreitung des zweiten Differentialschwellwertes ein Fehlen der Gegeninduktionsspannung vorliegt.

Die Auswertung kann dadurch erfolgen, dass die Überwachung der Spannung auf ein Fehlen der Gegeninduktionsspannung derart erfolgt,

- dass die Spannung fortlaufend mit einem ersten Spannungsschwellwert verglichen wird,
- bei Überschreitung des ersten Spannungsschwellwertes eine Überschreitung eines zweiten Spannungsschwellwert innerhalb eines Zeitfensters geprüft wird,
- bei ausbleibender Überschreitung des zweiten Spannungsschwellwert ein Fehlen der Gegeninduktionsspannung vorliegt. Mit ersten Spannungsschwellwert ist beispielsweise ein Wert gemeint, der beispielsweise bei oder größer als 0,5 Volt, 1 Volt, 1,5 Volt oder 2 Volt liegt/ist. Jeder Zwischenwert ist möglich.

Im Folgenden soll die Erfindung noch mal mit anderen Worten beschrieben werden.
Es soll eine Überwachung und Steuerung des Haltemagnet-Auslösers A bzw. Auslöserelais des Fehlerstromschutzschalters FI erfolgen. Durch die Auslösung des Haltemagneten A (= Abheben des Ankers vom Magnetjoch) ergibt sich eine messbare Signaländerung an der Spule bzw. Auslösewicklung im Spannungsverlauf an den Anschlüssen des Haltemagnet-Auslösers A, die durch einen Höcker im Spannungsverlauf gekennzeichnet ist, siehe 5. Durch diese messbare Signaländerung kann beispielsweise bei einem netzspannungsabhängigen Fehlerstromschutzschalter, z.B. vom Typ B oder B+, die vorhandene Auswerteeinheit E2 bzw. dessen Mikrocontroller MCU bzw. Logik erkennen, ob der Haltemagnet A tatsächlich ausgelöst wurde.
Im Zuge der funktionalen Sicherheit kann somit eine Überwachung des Auslösevorgangs, mit einer aktiven Meldung im Fehlerfalle durch Anzeige oder Kommunikation, durchgeführt werden.
Desweiteren gibt es die Möglichkeit, dass bei einem nicht erfolgreichen Auslösevorgang des z.B. netzspannungsunabhängigen Kreises, z.B. des ersten Wandlers W1, dies durch die Überwachungseinheit Sense / Auswerteeinheit E2 erkannt werden und daraufhin ein erneuter Auslösevorgang, z.B. mittels der Auslöseansteuerung Trip, erfolgen, die insbesondere bei vorhandenem Netzteil PS eine deutlich höhere Auslöseenergie Energie liefern kann.
Der Vorteil liegt in den Möglichkeiten:

1.) Erkennung ob Haltemagnet-Auslöser A ausgelöst hat (ja/nein).
2.) Ausgabe/Anzeige einer Störungsmeldung, z.B. nach extern über Meldekontakt und/oder Kommunikationsweg (Bus).
3.) Zusätzlicher Auslöseversuch zur Erhöhung der Auslösesicherheit.

Die Überwachungseinheit Sense, die als Modul ausgestaltet sein kann, überwacht die Verbindungen / Signalleitung zum Haltemagneten A. Sollte ein Auslösevorgang durch den Auslösekreis Stromwandler W1 / Speicherschaltung E1 und/oder Stromwandler W2 / Auswerteinheit E2 eingeleitet werden, so wird dies erkannt. Zum Beispiel durch einen Event-Trigger, abhängig von einem Schwellwert (Spannungswert). Abhängig von diesem Auslöseversuch wird dazu gezielt das Ereignis Abhebung Haltemagnet-Auslöser gesucht und erwartet. Bleibt dieses aus, so können durch die Überwachungseinheit Sense / Auswerteeinheit E2 / Mikroprozessor MCU gezielte Gegenmaßnahmen eingeleitet werden, wie z.B.: erneute Auslöseversuche durch die aktiven Auslöseansteuerung Trip oder/und Anzeige/Meldung des Störungsereignisses.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass die funktionale Sicherheit erhöht wird, bei zugleich geringem Zusatzaufwand bei den Herstellungskosten.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 4432643 A1 [0008]

Claims

Fehlerstromschutzschalter (FI) für einen Niederspannungsstromkreis, aufweisend: - mehrere Leiter (L1, L2, L3, N) eines zu schützenden Niederspannungsstromkreises, die durch Kontakte (K1, K2, K3, KN) öffenbar bzw. schließbar sind, - eine Mechanik (M) zum Öffnen und Schließen der Kontakte (K1, K2, K3, KN), - einen mit der Mechanik (M) verbundenen Haltemagnet-Auslöser (A) zum Öffnen der Kontakte (K1, K2, K3, KN), - einen ersten Summenstromwandler (W1), dessen Primärseite durch die Leiter (L1, L2, L3, N) gebildet ist und der eine erste Sekundärwicklung (SW1) aufweist, - eine erste Verbindung (V1) zwischen ersten Anschluss der Sekundärwicklung (SWA1) und ersten Anschluss (AA1) des Haltemagnet-Auslösers (A), - eine zweite Verbindung (V2) zwischen zweiten Anschluss der Sekundärwicklung (SWA2) und zweiten Anschluss (AA2) des Haltemagnet-Auslösers (A), dadurch gekennzeichnet, dass an die erste (V1) und die zweite Verbindung (V2) eine Überwachungseinheit (Sense) geschaltet ist, die derart ausgestaltet ist, dass die Spannung zwischen beiden Verbindungen (V1, V2) überwacht wird und bei Fehlen einer Gegeninduktionsspannung des Haltemagnet-Auslösers eine Störungsmeldung abgegeben wird oder/und ein erneuter Auslöseversuch erfolgt.
Fehlerstromschutzschalter (FI) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Summenstromwandler (W2) vorgesehen ist, dessen Primärseite ebenfalls durch die Leiter (L1, L2, L3, N) gebildet ist und der eine zweite Sekundärwicklung (SW2) aufweist, einer mit der zweiten Sekundärwicklung (SW2) verbunden Auswerteeinheit (E2) mit mindestens zwei Ausgängen, bei der ein erster Ausgang mit der ersten Verbindung (V1) und ein zweiter Ausgang mit der zweiten Verbindung (V2) verbunden ist.
Fehlerstromschutzschalter (FI) nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinheit (Sense) in der Auswerteeinheit (E2) integriert ist.
Fehlerstromschutzschalter (FI) nach Patentanspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Verbindung (V1, V2) zwischen erster Sekundärwicklung (SW1) und Haltemagnet-Auslöser (A) eine Speicherschaltung (E1) aufweist, wobei die Überwachungseinheit (Sense) am Haltemagnet-Auslöser-seitigem Ausgang der Speicherschaltung (E1) geschaltet ist.
Fehlerstromschutzschalter (FI) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Fehlen der Gegeninduktionsspannung ein Spannungsanstieg vorausgehen muss.
Fehlerstromschutzschalter (FI) nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fehlen der Gegeninduktionsspannung mit vorausgehendem Spannungsanstieg durch ein Spannungsverlaufsmuster gekennzeichnet ist, das durch einen sprunghaften Anstieg der Spannung, gefolgt von einem langsamen Abfall der Spannung gekennzeichnet ist.
Fehlerstromschutzschalter (FI) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachung der Spannung auf ein Fehlen der Gegeninduktionsspannung derart erfolgt, - dass die erste Ableitung der Spannung nach der Zeit ermittelt wird, - diese fortlaufend mit einem ersten Differentialschwellwert verglichen wird, bei Überschreitung des ersten Differentialschwellwert auf eine Überschreitung eines zweiten Differentialschwellwert innerhalb eines Zeitfensters geprüft wird, - bei ausbleibender Überschreitung des zweiten Differentialschwellwertes ein Fehlen der Gegeninduktionsspannung vorliegt.
Fehlerstromschutzschalter (FI) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachung der Spannung auf ein Fehlen der Gegeninduktionsspannung derart erfolgt, - dass die Spannung fortlaufend mit einem ersten Spannungsschwellwert verglichen wird, - bei Überschreitung des ersten Spannungsschwellwertes eine Überschreitung eines zweiten Spannungsschwellwertes innerhalb eines Zeitfensters geprüft wird, - bei ausbleibender Überschreitung des zweiten Spannungsschwellwertes ein Fehlen der Gegeninduktionsspannung vorliegt.
Fehlerstromschutzschalter (FI) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachung der Spannung auf ein Fehlen der Gegeninduktionsspannung derart erfolgt, - dass die Spannung fortlaufend hinsichtlich des Vorliegens einer ansteigenden ersten Flanke untersucht wird, - bei Vorliegen einer ansteigenden ersten Flanke ein Vorliegen einer ansteigenden zweiten Flanke innerhalb eines Zeitfensters untersucht wird, - bei Ausbleiben der zweiten Flanke ein Fehlen der Gegeninduktionsspannung vorliegt.
Fehlerstromschutzschalter (FI) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (E2) einen Mikroprozessor (MCU) aufweist.
Fehlerstromschutzschalter (FI) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Netzteil (PS) für die Energieversorgung, insbesondere der Auswerteeinheit (E2), vorgesehen ist.
Fehlerstromschutzschalter (FI) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinheit (Sense) einen Operationsverstärker oder/und Analog-Digital-Umsetzer aufweist.
Fehlerstromschutzschalter (FI) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auslöseansteuerung (Trip) vorgesehen ist, die insbesondere Teil der Auswerteeinheit (E2) ist.
Verfahren für einen Fehlerstromschutzschalter (FI) für einen Niederspannungsstromkreis mit mehreren Leitern (L1, L2, L3, N), bei dem: - ein Differenzstrom der Leiter (L1, L2, L3, N) ermittelt wird, - bei Überschreitung eines Differenzstromschwellwertes ein Auslösesignal zu den Anschlüssen (AA1, AA2) eines Haltemagnet-Auslösers (A) zur Unterbrechung der Leiter (L1, L2, L3, N) gesendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse (AA1, AA2) des Haltemagnet-Auslösers (A) hinsichtlich des Vorliegens einer Gegeninduktionsspannung überwacht werden und bei dessen Fehlen eine Störungsmeldung abgegeben oder/und ein erneuter Auslöseversuch erfolgt.