DE102018200714B4 - RCDs and procedures - Google Patents

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Abstract

Fehlerstromschutzschalter (FI) für einen Niederspannungsstromkreis, aufweisend:- mehrere Leiter (L1, L2, L3, N) des 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 einem ersten Anschluss der ersten Sekundärwicklung (SWA1) und einem ersten Anschluss (AA1) des Haltemagnet-Auslösers (A),- eine zweite Verbindung (V2) zwischen einem zweiten Anschluss der ersten Sekundärwicklung (SWA2) und einem zweiten Anschluss (AA2) des Haltemagnet-Auslösers (A),- einen zweiten Summenstromwandler (W2), 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, bei der ein erster Ausgang mit dem ersten Anschluss (AA1) und ein zweiter Ausgang mit dem zweiten Anschluss (AA2) des Haltemagnet-Auslösers (A) verbunden ist, wobei die erste oder zweite Verbindung einen Schaltkontakt (SK) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Verbindung (V1, V2) zwischen erster Sekundärwicklung (SW1) und Haltemagnet-Auslöser (A) eine Speicherschaltung (E1) aufweist.Residual current circuit breaker (FI) for a low-voltage circuit, having: - several conductors (L1, L2, L3, N) of the low-voltage circuit to be protected, which can be opened or closed by contacts (K1, K2, K3, KN), - a mechanism (M ) for opening and closing the contacts (K1, K2, K3, KN),- a holding magnet release (A) connected to the mechanism (M), for opening the contacts (K1, K2, K3, KN),- a first Summation current transformer (W1), the primary side of which is formed by the conductors (L1, L2, L3, N) and which has a first secondary winding (SW1),- a first connection (V1) between a first connection of the first secondary winding (SWA1) and a first connection (AA1) of the holding magnet release (A), - a second connection (V2) between a second connection of the first secondary winding (SWA2) and a second connection (AA2) of the holding magnet release (A), - a second summation current transformer ( W2), the primary side of which is also formed by the conductors (L1, L2, L3, N) and which has a second secondary winding (SW2),- an evaluation unit (E2) connected to the second secondary winding (SW2), with at least two outputs, in which a first output is connected to the first connection (AA1) and a second output is connected to the second connection (AA2) of the holding magnet release (A), the first or second connection having a switching contact (SK), characterized in that the first and second connection (V1, V2) between the first secondary winding (SW1) and the holding magnet release (A) has a storage circuit (E1).

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 8.The invention relates to a residual current circuit breaker for a low-voltage circuit according to the preamble of patent claim 1 and a method for a residual current circuit breaker for a low-voltage circuit according to the preamble of patent claim 8.

Fehlerstromschutzschalter für elektrische Stromkreise, insbesondere für Niederspannungsstromkreise bzw. -anlagen, sind allgemein bekannt. Fehlerstromschutzschalter werden auch als FI-Schutzschalter bzw. Residual Current Devices bezeichnet, kurz RCD.Residual current circuit breakers for electrical circuits, in particular for low-voltage circuits or systems, are well known. Residual current circuit breakers are also referred to as residual current circuit breakers or residual current devices, RCD for short.

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.Low voltage means voltages up to 1000 volts AC and/or 1500 volts DC. Low voltage means, in particular, voltages that are greater than extra-low voltage, with values of 25 volts or 50 volts AC and 60 volts or 120 volts DC.

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.By circuits, particularly for low voltage, is meant circuits for currents up to 6300 amps, more specifically currents up to 1600 amps, 1200 amps, 630 amps, 125 amps or 63 amps. The current values mentioned refer in particular to nominal and/or cut-off currents, i.e. the maximum current that is normally carried through the circuit or at which the electrical circuit is usually interrupted, for example by a protective device such as a miniature circuit breaker or circuit breaker.

Fehlerstromschutzschalter werden insbesondere für Nennstrombereiche von bzw. bis zu 16, 25, 40, 63, 80 oder 125 Ampere eingesetzt.Residual current circuit breakers are used in particular for rated current ranges of or up to 16, 25, 40, 63, 80 or 125 amperes.

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.Residual current circuit breakers determine the total current in an electrical circuit, which is normally zero, and interrupt the electrical circuit if a residual current value is exceeded, i.e. a total current that is not equal to zero and exceeds a specific (differential) current value or residual current value.

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.Almost all previous residual current circuit breakers have a summation current transformer whose primary winding is formed by the conductors of the circuit and whose secondary winding delivers the total current, which is used directly or indirectly to interrupt the electrical circuit.

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, d.h. im fehlerfreien bzw. fehlerlosen Zustand, ist die Stromsumme in einem elektrischen Stromkreis gleich null. So können Fehlerströme erkannt werden.For this purpose, two or more conductors, mostly outgoing and return conductors or external and neutral conductors in a single-phase AC network, all three external conductors or all three external conductors and the neutral conductor in a three-phase AC network, are connected by a core usually made of ferromagnetic material, led current transformer. Only the differential current, i.e. a current deviating from the outward and return current, from the conductors is converted. Normally, i.e. in a fault-free or fault-free state, the total current in an electrical circuit is zero. In this way, fault currents can be detected.

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.If, for example, a current flows to earth on the energy sink side or consumer side, this is referred to as a residual current. A fault occurs, for example, when there is an electrical connection from a phase conductor of the electrical circuit to ground. For example, when a person touches the phase conductor. Then a part of the electrical current does not flow back via the neutral conductor or zero conductor as usual, but via the person and the earth. This residual current can now be detected with the help of the summation current transformer, since the sum of the current flowing in and flowing back is not equal to zero. A relay or a holding magnet trigger, for example with a connected mechanism, causes the circuit to be interrupted, for example at least one, part or all of the lines. Residual current circuit breakers for detecting AC residual currents are generally known from the publication DE 44 32 643 A1 known.

Die Hauptfunktion von Fehlerstromschutzschaltern ist Personen vor elektrischen Strömen (elektrischer Schlag) zu schützen, sowie Anlagen, Maschinen oder Gebäude vor Brand durch elektrische Isolationsfehler.The main function of residual current circuit breakers is to protect people from electrical currents (electric shock), as well as systems, machines or buildings from fire caused by electrical insulation faults.

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.If the residual current circuit breaker or its summation current transformer is designed in such a way that the energy on the secondary side is sufficient to actuate a tripping unit or an interruption unit or a trigger, then such residual current circuit breakers are called mains voltage-independent; otherwise depending on the mains voltage.

In der Regel sind Fehlerstromschutzschalter netzspannungsunabhängig aufgebaut.Residual current circuit breakers are generally designed to be independent of the mains voltage.

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.If a power pack is provided for the power supply of a residual current detection system, it is a mains voltage-dependent residual current circuit breaker. These are required, for example, to detect residual currents in DC voltage networks and mixed DC/AC networks or in circuits with high frequencies.

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.A residual current circuit breaker essentially consists of the functional groups summation current transformer, tripping circuit, holding magnet release, mechanics and contacts. Furthermore, a test circuit with test button and test resistor is usually provided. The functionality of the residual current circuit breaker or the residual current protective device can be checked using the test button.

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.There are different types of residual current circuit breakers, which are designated by letters or letter combinations, such as AC, A, F, G, K, S, B, B+. Each type captures a specific type of fault current. Residual current circuit breakers with 2 poles for phase and neutral conductors (L+N), 3 poles for three phase conductors (L1, L2, L3) and 4 poles for three phase conductors and neutral conductors (L1, L2, L3, N) are currently known.

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 zu 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.For example, type AC only detect purely sinusoidal fault currents. Type A detects both pure sinusoidal alternating currents and pulsating DC residual currents. Type F are mixed-frequency sensitive residual current protective devices. They record all types of fault currents, such as type A. They are also suitable for detecting fault currents that consist of a mixture of frequencies up to 1 kHz. Type K includes the characteristics of type A, but there is a short delay in its switch-off behavior. Type S are selective residual current circuit breakers, which can be graded in terms of the rated residual current and the tripping time.

Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen des Typs B dienen, neben der Erfassung der Fehlerstromformen des Typs F, auch zur Erfassung von glatten Gleichfehlerströmen. Ferner sind sie für Fehlerströme mit Frequenzen bis zu 2 kHz geeignet.Type B residual current protective devices are used not only to detect type F residual current types, but also to detect smooth DC residual currents. They are also suitable for residual currents with frequencies up to 2 kHz.

Für Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen des Typs B+ gelten dieselben Bedingungen wie für Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen des Typs B. Lediglich der Frequenzbereich für die Erfassung von Fehlerströmen gilt für einen erweiterten Bereich bis 20 kHz. Die Auslösung erfolgt innerhalb dieses Frequenzbereiches unterhalb 420 mA.The same conditions apply to type B+ residual current protective devices as to type B residual current protective devices. Only the frequency range for detecting residual currents applies to an extended range of up to 20 kHz. The triggering takes place within this frequency range below 420 mA.

Neuerdings gibt es Fehlerstromschutzschalter mit einem netzspannungsunabhängigen und einem netzspannungsabhängigen Teil innerhalb eines Gerätes. Beispielsweise können Geräte des Typs B oder B+ solch eine Ausgestaltung aufweisen.Residual current circuit breakers with a mains-voltage-independent and a mains-voltage-dependent part within one device have recently become available. For example, devices of type B or B+ can have such a configuration.

Problematisch ist einerseits, wenn ein vorliegender Fehlerstrom nicht zur Auslösung bzw. Unterbrechung des Stromkreises führt, andererseits wenn eine unerwünschte Frühauslösung erfolgt.On the one hand, it is problematic if an existing residual current does not lead to the tripping or interruption of the circuit, and on the other hand, if undesired early tripping occurs.

Bei Anlagen mit Frequenzumrichtern soll, neben dem Schutz gegen AC- und DC-Isolationsfehler, die Anlagenverfügbarkeit hoch sein. D.h. Fehlauslösungen, z.B. infolge technisch bedingter Ableitströme, sollen vermieden werden.In systems with frequency converters, in addition to protection against AC and DC insulation faults, the system availability should be high. This means that false triggering, e.g. as a result of technically related leakage currents, should be avoided.

Gerade bei FI-Schutzschaltern des Typs B und B+ gibt es häufig zwei unabhängige Detektionskreise, z.B. zwei Summenstromwandler, beispielsweise in Form eines netzspannungsunabhängigen und eines netzspannungsabhängigen Detektionskreises, welche infolge Detektionsredundanz, d.h. Überlagerung der Detektionsbereiche im Frequenzband, sowie des relativ großen Detektionstoleranzbands zum Problem (Frühauslöser) werden können.Especially with type B and B+ RCCBs, there are often two independent detection circuits, e.g. early triggers) can become.

Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2012 111 615 A1 offenbart einen Fehlerstromschutzschalter gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Bei einem Fehlerstromschutzschalter (1) mit einer Sensoranordnung (2) zum netzspannungsunabhängigen Detektieren eines Fehlerstromes, und einer netzspannungsunabhängigen Auslöseschaltung (3), wobei die Sensoranordnung (2) einen Summenstromwandler (4) mit einer Sekundärwicklung (5) aufweist, welche Sekundärwicklung (5) mit der Auslöseschaltung (3) schaltungstechnisch verbunden ist, wird vorgeschlagen, dass der Fehlerstromschutzschalter (1) weiters aufweist: einen elektrischen Netzspannungsausgang (6), einen elektrischen Eingang (7), welcher mit der Auslöseschaltung (3) schaltungstechnisch verbunden ist, und eine elektrische Schutzschalterschnittstelle (8), welche mit einer, auf dem Summenstromwandler (4) angeordneten, Tertiärwicklung (9) schaltungstechnisch verbunden ist. Weiters wird ein Auslösemodul zur Verbindung mit dem Fehlerstromschutzschalter vorgeschlagen.The German Offenlegungsschrift DE 10 2012 111 615 A1 discloses a residual current circuit breaker according to the preamble of claim 1. In a residual current circuit breaker (1) with a sensor arrangement (2) for detecting a fault current independently of the mains voltage, and a tripping circuit (3) independent of the mains voltage, the sensor arrangement (2) having a summation current transformer (4) with a secondary winding ( 5), which secondary winding (5) is connected to the tripping circuit (3) in terms of circuitry, it is proposed that the residual current circuit breaker (1) also has: an electrical mains voltage output (6), an electrical input (7) which is connected to the tripping circuit ( 3) is connected in terms of circuitry, and an electrical circuit breaker interface (8), which is connected in terms of circuitry to a tertiary winding (9) arranged on the summation current transformer (4). Furthermore, a tripping module for connection to the residual current circuit breaker is proposed.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Fehlerstromschutzschalter der eingangs genannten Art zu verbessern, insbesondere eine Frühauslösung zu vermeiden.The object of the present invention is to improve a residual current circuit breaker of the type mentioned at the outset, in particular to avoid premature tripping.

Diese Aufgabe wird durch einen Fehlerstromschutzschalter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, sowie durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 7 gelöst.This object is achieved by a residual current circuit breaker having the features of patent claim 1 and by a method according to patent claim 7 .

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 (oder) 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 ersten Sekundärwicklung und ersten Anschluss des Haltemagnet-Auslösers,
  • - eine zweite Verbindung zwischen zweiten Anschluss der ersten Sekundärwicklung und zweiten Anschluss des Haltemagnet-Auslösers,
  • - einen zweiten Summenstromwandler, dessen Primärseite ebenfalls durch die Leiter gebildet ist und der eine zweite Sekundärwicklung aufweist,
  • - eine mit der zweiten Sekundärwicklung verbundenen Auswerteeinheit, mit mindestens zwei Ausgängen, bei der ein erster Ausgang mit dem ersten Anschluss und ein zweiter Ausgang mit dem zweiten Anschluss des Haltemagnet-Auslösers verbunden ist.
According to the invention, a residual current circuit breaker for a low-voltage circuit is provided, having:
  • - several conductors (with several conductors at least two conductors are meant) of a low-voltage circuit to be protected, which can be opened or closed by contacts,
  • - a mechanism for opening and (or) closing the contacts,
  • - a holding magnet trigger connected to the mechanism to open the contacts,
  • - a first summation current transformer, the primary side of which is formed by the conductors and which has a first secondary winding,
  • - a first connection between the first connection of the first secondary winding and the first connection of the holding magnet release,
  • - a second connection between the second connection of the first secondary winding and the second connection of the holding magnet release,
  • - a second summation current transformer, the primary side of which is also formed by the conductors and which has a second secondary winding,
  • - An evaluation unit connected to the second secondary winding, with at least two outputs, in which a first output is connected to the first connection and a second output is connected to the second connection of the holding magnet release.

Die erste oder (und) zweite Verbindung weist einen Schaltkontakt auf.The first or (and) second connection has a switching contact.

Dies hat den Vorteil, dass ein Detektionskreis, insbesondere ein Detektionskreis mit großem Detektionstoleranzband, abgeschaltet werden kann.This has the advantage that a detection circuit, in particular a detection circuit with a large detection tolerance band, can be switched off.

Die Verbindungen zwischen erster Sekundärwicklung und Haltemagnet-Auslöser weisen eine Speicherschaltung auf.The connections between the first secondary winding and the holding magnet release feature a memory circuit.

Dies hat den 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.This has the advantage that the energy of the first summation current transformer is stored when fault currents are present, and when a threshold value is reached, all of the energy is sent to the holding magnet release in order to reliably trip the residual current circuit breaker.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous refinements of the invention are specified in the dependent claims.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erhält die Auswerteeinheit eine Energieversorgung durch mindestens einen Teil der Leiter, beispielsweise durch ein Netzteil, insbesondere Schaltnetzteil.In an advantageous embodiment of the invention, the evaluation unit receives an energy supply through at least part of the conductors, for example through a power pack, in particular a switched-mode power pack.

Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine einfache Energieversorgung zur Verfügung steht, so dass ein netzspannungsunabhängiger und ein netzspannungsabhängiger Detektionskreis realisierbar ist.This has the particular advantage that a simple energy supply is available, so that a detection circuit that is independent of the mains voltage and a detection circuit that is dependent on the mains voltage can be implemented.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Auswerteeinheit einen Mikroprozessor auf.In an advantageous embodiment of the invention, the evaluation unit has a microprocessor.

Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine einfache mikroprozessorgestützte Auswertung ermöglicht wird, die vielfältige Funktionen ermöglicht.This has the particular advantage that a simple microprocessor-based evaluation is made possible, which enables a variety of functions.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Auslöseansteuerung vorgesehen ist, die insbesondere Teil der Auswerteeinheit ist.In an advantageous embodiment of the invention, a trigger control is provided, which is in particular part of the evaluation unit.

Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine sichere Auslösung in einem Fehlerstromschutzschalter ermöglicht wird.This has the particular advantage that reliable tripping in a residual current circuit breaker is made possible.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Schaltkontakt ein Öffner, der durch die Auswerteeinheit betätigbar ist.In an advantageous embodiment of the invention, the switching contact is an opener that can be actuated by the evaluation unit.

Dies hat den besonderen Vorteil, dass beim Einschalten des Fehlerstromschutzschalters bzw. Zuschalten der Spannung auf die Leiter des Niederspannungsstromkreises beide Detektionskreise aktiv sind. Erst bei voller Verfügbarkeit des zweiten Detektionskreises, beispielsweise des netzspannungsabhängigen Detektionskreises, der durch eine Energieversorgung eine höhere Genauigkeit, d.h. ein genaueres Detektionstoleranzband aufweisen kann, wird der erste Detektionskreis abgeschaltet. This has the particular advantage that both detection circuits are active when the residual current circuit breaker is switched on or when the voltage is switched on to the conductors of the low-voltage circuit. Only when the second detection circuit is fully available, for example the mains voltage-dependent detection circuit, which can have greater accuracy, i.e. a more precise detection tolerance band, due to a power supply, is the first detection circuit switched off.

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

  • - ein erster und ein zweiter Detektionskreis vorgesehen ist,
  • - jeder Detektionskreis einen Differenzstrom der Leiter ermittelt,
  • - bei Überschreitung eines Differenzstromschwellwertes (insbesondere eines Detektionskreises) ein Auslösesignal zu den Anschlüssen eines Haltemagnet-Auslösers zur Unterbrechung der Leiter des Niederspannungsstromkreises gesendet wird,
  • - dass bei Vorliegen der Funktionalität des zweiten Detektionskreises der erste Detektionskreis inaktiv geschaltet wird.
According to the invention, a corresponding method for a residual current circuit breaker for a low-voltage circuit with several conductors is also claimed, in which:
  • - a first and a second detection circuit is provided,
  • - each detection circuit detects a differential current of the conductors,
  • - if a differential current threshold (in particular a detection circuit) is exceeded, a trip signal is sent to the terminals of a holding magnet trip to interrupt the conductors of the low-voltage circuit,
  • - that when the functionality of the second detection circuit is present, the first detection circuit is switched to inactive.

Insbesondere ist der erste Detektionskreis ein netzspannungsunabhängiger und der zweite Detektionskreis ein netzspannungsabhängiger Detektionskreis.In particular, the first detection circuit is a line voltage-independent detection circuit and the second detection circuit is a line voltage-dependent detection circuit.

Alle Ausgestaltungen, sowohl in abhängiger Form rückbezogen auf den Patentanspruch 1 bzw. 7 als auch rückbezogen lediglich auf einzelne Merkmale oder Merkmalskombinationen von Patentansprüchen, bewirken eine Verbesserung eines Fehlerstromschutzschalters, insbesondere zur Vermeidung von Fehl- oder Frühauslösungen.All of the configurations, both in dependent form referring back to claim 1 or 7 and also referring back only to individual features or feature combinations of patent claims, bring about an improvement in a residual current circuit breaker, in particular to avoid false or premature tripping.

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.The characteristics, features and advantages of this invention described and the manner in which they are achieved will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the exemplary embodiments, which are explained in more detail in connection with the drawing.

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 fünfte Darstellung eines Fehlerstromschutzschalters,
  • 6 eine sechste Darstellung eines Fehlerstromschutzschalters.
The drawing shows:
  • 1 a first representation of a residual current circuit breaker,
  • 2 a second representation of a residual current circuit breaker,
  • 3 a third representation of a residual current circuit breaker,
  • 4 a fourth representation of a residual current circuit breaker,
  • 5 a fifth representation of a residual current circuit breaker,
  • 6 a sixth representation of a residual current circuit breaker.

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 Wl, 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.
1 shows a schematic representation of a residual current circuit breaker FI, having:
  • - Several input connections 1, 3, 5, NE, for the energy source-side connection of the residual current circuit breaker to an energy source, for example a low-voltage circuit or a low-voltage network;
  • - Several output terminals 2, 4, 6, NA for the energy sink side connection of the residual current circuit breaker to an energy sink, such as a consumer;
  • - Several conductors L1, L2, L3, N of a low-voltage circuit to be protected, a first conductor L1 being connected between the first input terminal 1 and the first output terminal 2, ditto a second conductor L2 between the second input terminal 3 and the second output terminal 4, a third conductor L3 between third input terminal 5 and third output terminal 6 is connected, a fourth conductor N, eg neutral conductor, is connected between fourth input terminal NE and fourth output terminal NA;
  • - Wherein, for example, the first to third conductors L1, L2, L3 are phase conductors and the fourth conductor N is a neutral conductor or zero conductor of, for example, a three-phase alternating current circuit;
  • - Several, eg first to fourth contacts K1, K2, K3, KN with which the first to fourth conductors L1, L2, L3, N electrically
can be opened or closed, with a contact associated with a conductor;
  • - A mechanism M connected to the contacts K1, K2, K3, KN for opening and closing the contacts K1, K2, K3, KN;
  • - A holding magnet trigger A connected to the mechanism M, which essentially causes the contacts K1, K2, K3, KN to open;
  • - A first summation current transformer Wl, the primary side of which is formed by the conductors L1, L2, L3, N, the conductors being passed through the summation current transformer W1, the summation current transformer being designed, for example, as a toroidal core, for example made of ferromagnetic material, and which has a first secondary winding SW1 has, for example, has a plurality of turns n;
  • - A first connection V1 between the first connection of the secondary winding SWA1 and the first connection AA1 of the holding magnet release A;
  • - A second connection V2 between the second connection of the secondary winding SWA2 and the second connection AA2 of the holding magnet release 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.It is essential that the secondary winding SW1 is connected to the holding magnet release A, so that a fault current induced in the secondary winding SW1 which, for example, exceeds a fault current value, causes the holding magnet release to be triggered, for example by energizing the holding magnet, for example as a relay so that a trip, i.e. an interruption of at least one, part or all of the contacts, is effected so that the electrical circuit is broken. The interruption can be supported by a mechanism M, as shown.

Der erste Summenstromwandler SW1 ist zusammen mit dem Haltemagnet-Auslöser A in Form eines netzspannungsunabhängigen Fehlerstromschutzschalters ausgestaltet, d.h. es liegt ein erster Detektionskreis vor, in Form eines netzspannungsunabhängigen Detektionskreises.The first summation current transformer SW1 is designed together with the holding magnet release A in the form of a mains voltage-independent residual current circuit breaker, i.e. there is a first detection circuit in the form of a mains voltage-independent detection circuit.

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).Furthermore, a test circuit, having a series connection of a key T and a resistor R, is located. The series circuit is connected to one conductor before the summation current transformer, in the example the fourth conductor N, and after the summation current transformer to another conductor, in the example the third conductor L3; where the series circuit is routed past the summation current transformer. With the series connection or the test circuit, a functional test of the summation current transformer or residual current circuit breaker FI can be carried out by pressing the T button to generate an artificial fault current (total current of the conductors through the summation current transformer is not equal to zero).

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 - respektive mit dem ersten Anschluss (AA1) des Haltemagnet-Auslösers A - und der zweite Ausgang mit der zweiten Verbindung V2 - respektive mit dem zweiten Anschluss (AA2) des Haltemagnet-Auslösers A - verbunden ist d.h. parallel zu den Anschlüssen bzw. Eingängen des Haltemagnet-Auslösers A sowie parallel zu den Anschlüssen der ersten Sekundärwicklung SW1. Ein Ausgang bzw. Verbindung könnte auch durch eine Masseverbindung bzw. Ground-Leitung, kurz GND, realisiert sein. 2 shows a representation according to 1 , with the difference that a second summation current transformer W2 is provided, the primary side of which is also formed by the conductors L1, L2, L3, N and which has a second secondary winding SW2. An evaluation unit E2 connected to the second secondary winding SW2 with at least two outputs is provided, in which the first output is connected to the first connection V1 - or to the first connection (AA1) of the holding magnet release A - and the second output is connected to the second connection V2 - or with the second terminal (AA2) of the holding magnet release A - is connected in parallel to the terminals or inputs of the holding magnet release A and parallel to the terminals of the first secondary winding SW1. An output or connection could also be realized by a ground connection or ground line, GND for short.

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. Im Beispiel wird hier ein zweiter Detektionskreis, in Form eines netzspannungsabhängigen Detektionskreises, gebildet. Beispielsweise kann die Auswerteinheit E2 eine Auswertung bei glatten Gleicherstromfehlerströmen vornehmen.The second summation current transformer SW2 can, for example, be designed for a different type of fault current than the first summation current transformer SW1. The second summation current transformer SW2 can be designed, for example, together with the evaluation unit E2 in the form of a mains voltage-dependent residual current circuit breaker. In the example, a second detection circuit is formed here in the form of a line voltage-dependent detection circuit. For example, the evaluation unit E2 can carry out an evaluation in the case of smooth DC fault currents.

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. Dazu kann die Auswerteeinheit ein Netzteil, insbesondere Schaltnetzteil, aufweisen.In the example according to 2 the evaluation unit E2 is connected to the first to fourth conductors L1, L2, L3, N inside the residual current circuit breaker, for example to supply energy to the evaluation unit E2. For this purpose, the evaluation unit can have a power pack, in particular a switched-mode power pack.

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.In the example of 2 a consumer or energy sink ES is connected to the first to fourth output terminals 2, 4, 6, NA. Furthermore, to the first to fourth input terminals 1, 3, 5, NE, a power grid or energy source EQ. Furthermore, a further conductor PE, for example a protective conductor, can be provided, as shown.

Ebenso kann das Stromnetz bzw. die Energiequelle EQ geerdet sein, wie dargestellt.Likewise, the mains or energy source EQ can be grounded, as shown.

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. 3 shows a representation according to 2 , with the difference that a storage circuit E1 is connected between the first secondary winding W1 and holding magnet release A, ie the first and second connection V1, V2 between the first secondary winding W1 and holding magnet release A has the storage circuit E1. In this case, the evaluation unit E2 is connected to the output of the memory circuit E1 on the holding magnet release side.

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 mit mindestens einem Teil der Leiter, insbesondere mit den ersten bis vierten Leitern L1, L2, L3, N, verbunden ist. Das Netzteil dient zur Energieversorgung mindestens eines Teiles der Einheiten des Fehlerstromschutzschalters. 4 shows a representation according to 3 , with the difference that details of the evaluation unit E2 are shown. The evaluation unit E2 has a power pack PS which is connected to at least some of the conductors, in particular to the first to fourth conductors L1, L2, L3, N. The power pack is used to supply energy to at least some of the units of the residual current circuit breaker.

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.The evaluation unit E2 has a microprocessor MCU as the central control and evaluation unit. The microprocessor MCU is connected to the second secondary winding SW2, for example, via a signal processing unit SA.

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.The evaluation unit E2 has a trigger control Trip connected to the microprocessor MCU, which in turn provides at least one output of the evaluation unit E2, i.e. is connected to at least the first or second connection V1, V2. In the example with the first connection 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.The second output or connection of the evaluation unit E2 can be a common ground connection, as in 4 implied. Alternatively, it can also be connected directly to trip trigger control.

Eine Überwachungseinheit Sense kann vorgesehen sein, 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.A monitoring unit Sense can be provided, which is connected directly to at least one connection V1, V2 and on the other hand via a common ground connection; alternatively directly connected to the first and second connection V1, V2. For example, parallel to the connections of the trip trigger control.

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.In the example according to 4 the monitoring unit Sense is part of the evaluation unit E2. However, it can also be configured as a separate unit. The power supply can be provided by an additional power pack or by an existing power pack of the residual current circuit breaker.

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.The monitoring unit Sense monitors the voltage, in particular the voltage over time, ie the signal curve, between the first and second connection V1, V2. For example, it can have an operational amplifier for impedance matching, for example for matching to an analog/digital converter or microprocessor input. Furthermore, it can have an analog/digital converter for digitizing the voltage. You can also have a transistor circuit point, with which the monitoring function is implemented. Furthermore, it can have its own microprocessor, particularly if it is designed as an independent unit.

5 zeigt eine Darstellung gemäß 3, mit dem Unterschied, dass ein erfindungsgemäßer Schaltkontakt SK vorgesehen ist. Dieser Schaltkontakt kann in der ersten oder/und zweiten Verbindung V1, V2 vorgesehen sein. Er kann im Falle des Vorliegens einer Speicherschaltung vor oder nach der Speicherschaltung, d.h. Summenstromwandler-seitig oder Haltemagnet-Auslöser-seitig vorgesehen sein. 5 shows a representation according to 3 , with the difference that an inventive switching contact SK is provided. This switching contact can be provided in the first and/or second connection V1, V2. If there is a storage circuit, it can be provided before or after the storage circuit, ie on the summation current transformer side or on the holding magnet release side.

Der Schaltkontakt SK wird vorteilhaft durch die Auswerteeinheit E2 geschaltet. Beispielsweise kann er als Relaiskontakt ausgestaltet sein.The switching contact SK is advantageously switched by the evaluation unit E2. For example, it can be designed as a relay contact.

6 zeigt eine Darstellung gemäß 4, mit dem Unterschied, dass ein Schaltkontakt SK gemäß 5 vorgesehen ist, sowie die Auswerteeinheit eine Einheit REL aufweist, beispielsweise mit einem Ausgang zur Ansteuerung eines Relaiskontaktes als Schaltkontakt SK zur Unterbrechung bzw. Aktivierung des ersten Detektionskreises / netzspannungsunabhängigen Auslösekreises. 6 shows a representation according to 4 , with the difference that a switching contact SK according to 5 is provided, and the evaluation unit has a unit REL, for example with an output for controlling a relay contact as a switching contact SK for interrupting or activating the first detection circuit / mains voltage-independent tripping circuit.

Der Schaltkontakt SK ist beispielsweise als Öffner ausgestaltet, d.h. der Schaltkontakt SK ist im Ruhezustand bzw. stromlosen Zustand geschlossen.The switching contact SK is designed, for example, as an opener, i.e. the switching contact SK is closed in the idle state or in the de-energized state.

Im Folgenden wird die Erfindung mit anderen Worten noch einmal näher erläutert.The invention is explained in more detail below in other words.

Ein netzspannungsabhängiger RCD-Kreis, wie in 2 durch den zweiten Summenstromwandler W2 und Auswerteeinheit E2 dargestellt, kann infolge eines einzigen elektronischen Detektionskreises mit hoher Meßgenauigkeit sowie guter Flexibilität durch eine digitale Signalverarbeitung mittels Mikroprozessor MCU Vorteile in Verbindung mit Frequenzumrichter-Anlagen bieten. Durch die Verwendung von digitalen Filtern oder Anwendung von Verfahren zur Zerlegung der Signale in Frequenzbestandteile kann eine gewisse Robustheit eines Fehlerstromschutzschalters in Bezug auf die Fehlauslösefestigkeit erzeugt werden, so dass eine Auslösung an dem nach Norm maximalen zulässigen Differenzstrom oder/und der nach Norm maximalen zulässigen Verzögerungszeit vorgenommen werden kann.A line voltage dependent RCD circuit as in 2 represented by the second summation current transformer W2 and evaluation unit E2, can offer advantages in connection with frequency converter systems as a result of a single electronic detection circuit with high measuring accuracy and good flexibility through digital signal processing using a microprocessor MCU. By using digital filters or applying methods to break down the signals into frequency components, a certain robustness of a residual current circuit breaker in relation to the false triggering resistance can be generated, so that tripping at the maximum permissible residual current according to the standard and/or the maximum permissible delay time according to the standard can be done.

Der zweite, netzspannungsabhängige Detektionskreis, mit der Auswerteeinheit E2, kann mittels eines Schaltkontaktes, z.B. Relaiskontaktes, den ersten, netzspannungsunabhängigen Detektionskreis abschalten.The second, mains voltage-dependent detection circuit, with the evaluation unit E2, can switch off the first, mains voltage-independent detection circuit by means of a switching contact, e.g. a relay contact.

Der zweite Detektionskreis ist dabei so ausgeführt, dass dieser funktionell alle Detektionseigenschaften des ersten Detektionskreises, gebildet durch den ersten Summenstromwandler W1, ggfs. Speicherschaltung E1, in Verbindung mit dem Haltemagnet-Auslöser A, aufweist. Beispielsweise bleibt ein Fehlerstromschutzschalter vom Typ B in seiner Funktion uneingeschränkt ordnungsgemäß.The second detection circuit is designed in such a way that it functionally has all the detection properties of the first detection circuit, formed by the first summation current transformer W1, possibly storage circuit E1, in conjunction with the holding magnet release A. For example, a type B residual current circuit breaker remains fully functional.

Die Umschaltung / Abschaltung kann durch die (mikroprozessorgesteuerte) Auswerteeinheit 2 erfolgen, z.B. nach dessen Aktivierung und einem erfolgreich durchlaufenem Selbsttest. Danach bleibt der erste Detektionskreis abgeschaltet, bis z.B:

  • ein Fehler im zweiten Detektionskreis auftritt. Beispielsweise falls das Netzteil ausfällt schließt der Schaltkontakt automatisch. Somit wird eine Grundfunktionalität durch den ersten Detektionskreis zur Verfügung gestellt.
Switching over/switching off can be carried out by the (microprocessor-controlled) evaluation unit 2, for example after its activation and a successfully completed self-test. The first detection circuit then remains switched off until, for example:
  • an error occurs in the second detection circuit. For example, if the power supply fails, the switch contact closes automatically. A basic functionality is thus provided by the first detection circuit.

Ebenso kann ein Fehler im zyklisch wiederkehrenden internen Selbsttest vom zweiten Detektionskreis zum Schließen des Schaltkontaktes SK führen.Likewise, an error in the cyclically recurring internal self-test from the second detection circuit can lead to the closing of the switching contact SK.

In 6 ist ein Beispiel des zweiten Detektionskreises näher dargestellt:

  • Mikroprozessor MCU für z.B. die digitale Signalverarbeitung, beispielsweise mit digitalen Filtern und/oder Frequenzbetrachtung.
In 6 an example of the second detection circuit is shown in more detail:
  • Microprocessor MCU for, for example, digital signal processing, for example with digital filters and/or frequency analysis.

Auslöseansteuerung TRIP zur Trennung der Kontakte über den Haltemagnet-Auslöser A.Release control TRIP for separating the contacts via the holding magnet release A.

Einheit REL, z.B. als Ausgang zur Ansteuerung des Schaltkontaktes SK / Relaiskontakt zur Unterbrechung bzw. Aktivierung des ersten Detektionskreises / netzspannungsunabhängigem Auslösekreises. Die Einheit REL ist z.B. drahtbruchsicher ausgeführt, z.B. als Öffner, d.h. im Fehlerfalle wird somit der erste Detektionskreis aktiv und übernimmt die (Mit-)Überwachung.REL unit, e.g. as an output for controlling the switching contact SK / relay contact for interrupting or activating the first detection circuit / mains voltage-independent tripping circuit. The REL unit, for example, is designed to be protected against wire breakage, e.g. as an opener, i.e. in the event of an error, the first detection circuit becomes active and takes over the (co-)monitoring.

Signalaufbereitung SA zur Signalaufnahme von Wandlersignalen der Sekundärseite mit Verstärkung und ggf. Antialiasingfilter.Signal processing SA for signal acquisition of converter signals on the secondary side with amplification and, if necessary, antialiasing filter.

Netzteil PS als z.B. integriertes Netzteil.Power pack PS as e.g. integrated power pack.

Eine Besonderheit stellt die Funktion bei Einschalten des Fehlerstromschutzschalters / des Geräts dar, da in diesem Fall beide Detektionskreis arbeiten. Dies ist besonders hilfreich da der zweite, netzspannungsabhängige bzw. aktive Kreis mehr Zeit bis zur seiner Aktivierung benötigt, d.h. bis dieser einsatzbereit ist. Insbesondere bedingt durch den Hochlauf des Netzteils PS bzw. des Mikroprozessors MCU.A special feature is the function when the residual current circuit breaker / device is switched on, since in this case both detection circuits work. This is particularly helpful as the second circuit, which is dependent on the mains voltage or is active, needs more time to be activated, i.e. until it is ready for use. In particular due to the start-up of the power pack PS or the microprocessor MCU.

Im Hinblick auf den Fall Einschaltung und gleichzeitiges Auftreten eines höheren Differenzfehlerstroms kann so durch den netzspannungsunabhängigen (ersten) Detektionskreis eine kurze Auslösezeit (z.B. <= 40ms) sichergestellt werden.With regard to the case of switching on and the simultaneous occurrence of a higher differential error In this way, a short tripping time (e.g. <= 40ms) can be ensured by the mains voltage-independent (first) detection circuit.

Der Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in der Sicherstellung der vollen Überwachungsfunktion eines Fehlerstromschutzschalters bei gleichzeitiger Verbesserung des Auslöseverhaltens, insbesondere in Verbindung mit Frequenzumrichtern. Die Lösung benötigt zwei Detektionskreis und einen zusätzlichen Schaltkontakt / Relaiskontakt zur Unterbrechung eines Kreises. Dieser kann durch den zweiten Kreis gesteuert werden. Während des Einschaltvorgangs hilft der erste (netzspannungsunabhängige) Detektionskreis bei plötzlich auftretenden Differenzströmen, solange der zweite (netzspannungsabhängige) Detektionskreis noch nicht einsatzbereit ist (z.B. in der Hochlaufphase).The advantage of the present invention lies in ensuring the full monitoring function of a residual current circuit breaker while at the same time improving the triggering behavior, particularly in connection with frequency converters. The solution requires two detection circuits and an additional switching contact / relay contact to interrupt a circuit. This can be controlled by the second circle. During the switch-on process, the first (mains voltage-independent) detection circuit helps with residual currents that suddenly occur, as long as the second (mains voltage-dependent) detection circuit is not yet ready for use (e.g. in the start-up phase).

Die Erfindung hat den Vorteil, dass die funktionale Sicherheit erhöht wird, bei zugleich geringem Zusatzaufwand bei den Herstellungskosten.The invention has the advantage that the functional safety is increased with at the same time little additional outlay in terms of production costs.

Claims (8)

Fehlerstromschutzschalter (FI) für einen Niederspannungsstromkreis, aufweisend: - mehrere Leiter (L1, L2, L3, N) des 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 einem ersten Anschluss der ersten Sekundärwicklung (SWA1) und einem ersten Anschluss (AA1) des Haltemagnet-Auslösers (A), - eine zweite Verbindung (V2) zwischen einem zweiten Anschluss der ersten Sekundärwicklung (SWA2) und einem zweiten Anschluss (AA2) des Haltemagnet-Auslösers (A), - einen zweiten Summenstromwandler (W2), 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, bei der ein erster Ausgang mit dem ersten Anschluss (AA1) und ein zweiter Ausgang mit dem zweiten Anschluss (AA2) des Haltemagnet-Auslösers (A) verbunden ist, wobei die erste oder zweite Verbindung einen Schaltkontakt (SK) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Verbindung (V1, V2) zwischen erster Sekundärwicklung (SW1) und Haltemagnet-Auslöser (A) eine Speicherschaltung (E1) aufweist.Residual current circuit breaker (FI) for a low-voltage circuit, having: - several conductors (L1, L2, L3, N) of the low-voltage circuit to be protected, which can be opened or closed by contacts (K1, K2, K3, KN), - a mechanism (M ) for opening and closing the contacts (K1, K2, K3, KN), - a holding magnet release (A) connected to the mechanism (M), for opening the contacts (K1, K2, K3, KN), - a first Summation current transformer (W1), the primary side of which is formed by the conductors (L1, L2, L3, N) and which has a first secondary winding (SW1), - a first connection (V1) between a first connection of the first secondary winding (SWA1) and a first connection (AA1) of the holding magnet release (A), - a second connection (V2) between a second connection of the first secondary winding (SWA2) and a second connection (AA2) of the holding magnet release (A), - a second summation current transformer ( W2), the primary side of which is also formed by the conductors (L1, L2, L3, N) and which has a second secondary winding (SW2), - an evaluation unit (E2) connected to the second secondary winding (SW2), with at least two outputs, in which a first output is connected to the first connection (AA1) and a second output is connected to the second connection (AA2) of the holding magnet release (A), the first or second connection having a switching contact (SK), characterized in that the first and second connection (V1, V2) between the first secondary winding (SW1) and the holding magnet release (A) has a storage circuit (E1). Fehlerstromschutzschalter (FI) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (E2) eine Energieversorgung durch mindestens einen Teil der Leiter (L1, L2, L3, N) erhält.Residual current circuit breaker (FI) after Claim 1 , characterized in that the evaluation unit (E2) receives an energy supply through at least part of the conductors (L1, L2, L3, N). Fehlerstromschutzschalter (FI) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (E2) einen Mikroprozessor (MCU) aufweist.Residual current circuit breaker (FI) according to one of the preceding patent claims, characterized in that the evaluation unit (E2) has a microprocessor (MCU). Fehlerstromschutzschalter (FI) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Netzteil (PS) für die Energieversorgung, insbesondere der Auswerteeinheit (E2), vorgesehen ist.Residual current circuit breaker (FI) according to one of the preceding patent claims, characterized in that a power pack (PS) is provided for the energy supply, in particular for the evaluation unit (E2). Fehlerstromschutzschalter (FI) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auslöseansteuerung (Trip) vorgesehen ist, die insbesondere Teil der Auswerteeinheit (E2) ist.Residual current circuit breaker (FI) according to one of the preceding patent claims, characterized in that a triggering control (Trip) is provided, which is in particular part of the evaluation unit (E2). Fehlerstromschutzschalter (FI) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltkontakt (SK) ein Öffner ist, der durch die Auswerteeinheit (E2) betätigbar ist.Residual current circuit breaker (FI) according to one of the preceding patent claims, characterized in that the switching contact (SK) is an opener which can be actuated by the evaluation unit (E2). Verfahren für einen Fehlerstromschutzschalter (FI) für einen Niederspannungsstromkreis mit mehreren Leitern (L1, L2, L3, N), bei dem: - ein erster und ein zweiter Detektionskreis vorgesehen ist, - jeder Detektionskreis einen Differenzstrom der Leiter ermittelt, - bei Überschreitung eines Differenzstromschwellwertes ein Auslösesignal zu den Anschlüssen eines Haltemagnet-Auslösers zur Unterbrechung der Leiter des Niederspannungsstromkreises gesendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen der Funktionalität des zweiten Detektionskreises der erste Detektionskreis inaktiv geschaltet wird.Method for a residual current circuit breaker (FI) for a low-voltage circuit with several conductors (L1, L2, L3, N), in which: - a first and a second detection circuit is provided, - each detection circuit determines a residual current in the conductors, - when a residual current threshold value is exceeded a triggering signal is sent to the terminals of a holding magnet trigger for interrupting the conductors of the low-voltage circuit, characterized in that when the functionality of the second detection circuit is present, the first detection circuit is switched to inactive. Verfahren nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Detektionskreis ein netzspannungsunabhängiger und der zweite Detektionskreis ein netzspannungsabhängiger Detektionskreis ist.procedure after Claim 7 , characterized in that the first detection circuit is a mains voltage independent and the second detection circuit is a mains voltage dependent detection circuit.
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