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Die Erfindung betrifft einen Niederspannungsleistungsschalter zur Unterbrechung eines Niederspannungsstromkreises nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Leistungsschalter sind Schutzgeräte, die ähnlich wie eine Sicherung funktionieren. Leistungsschalter überwachen den durch sie mittels eines Leiters hindurchfließenden Strom und unterbrechen den elektrischen Strom bzw. Energiefluss zu einer Energiesenke bzw. einem Verbraucher, was als Auslösung bezeichnet wird, wenn Schutzparameter, wie Stromgrenzwerte oder Strom-Zeitspannengrenzwerte, d.h. wenn ein Stromwert für eine gewisse Zeitspanne vorliegt, überschritten werden. Die eingestellten Stromgrenzwerte oder Strom-Zeitspannengrenzwerte sind entsprechende Auslösegründe. Die Unterbrechung erfolgt beispielsweise durch Kontakte des Leistungsschalters, die geöffnet werden.
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Insbesondere für Niederspannungsstromkreise bzw. -netze gibt es abhängig von der Höhe des vorgesehenen elektrischen Stromes im elektrischen Stromkreis verschiedene Typen von Leistungsschaltern. Mit Leistungsschalter im Sinne der Erfindung sind insbesondere Schalter gemeint, wie sie in Niederspannungsanlagen für Ströme, insbesondere Nennströme bzw. maximal Ströme, von 63 bis 6300 Ampere eingesetzt werden. Spezieller werden geschlossene Leistungsschalter für Ströme von 63 bis 1600 Ampere, insbesondere von 125 bis 630 oder 1200 Ampere eingesetzt. Offene Leistungsschalter werden insbesondere für Ströme von 630 bis 6300 Ampere, spezieller von 1200 bis 6300 Ampere verwendet.
Offene Leistungsschalter werden auch als Air Circuit Breaker, kurz ACB, und geschlossene Leistungsschalter als Moulded Case Circuit Breaker oder Kompaktleistungsschalter, kurz MCCB, bezeichnet.
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Mit Niederspannung sind insbesondere Spannungen bis 1000 Volt Wechselspannung oder 1500 Volt Gleichspannung gemeint. Mit Niederspannung sind spezieller insbesondere Spannungen gemeint, die größer als die Kleinspannung mit Werten von 50 Volt Wechselspannung oder 120 Volt Gleichspannung sind.
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Mit Leistungsschalter im Sinne der Erfindung sind insbesondere Leistungsschalter mit einer als Steuerungseinheit dienenden elektronischen Auslöseeinheit, auch als Electronic Trip Unit, kurz ETU, bezeichnet, gemeint.
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Bei zu hohem Stromfluss unterbrechen Leistungsschalter den Stromkreis gemäß ihrer Schutzparameter bzw. Ansprechwerte. Die Schutzparameter bzw. Ansprechwerte sind im Wesentlichen die Höhe des Stromes und die Zeit nach der ein Unterbrechen des Stromkreises bei andauernd „hohem“ Stromfluss erfolgen soll. Im Unterschied zu einer Sicherung sind diese Schutzparameter bzw. Ansprechwerte bei einem Leistungsschalter einstellbar, beispielsweise mittels der elektronischen Auslöseeinheit. Diese ist üblicherweise über die Front des Leistungsschalters zugänglich angebracht. Die Schutzparameter sind hierüber einstellbar bzw. parametrierbar.
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Niederspannungsleistungsschalter verfügen über elektronische Einheiten bzw. Komponenten, die zur Funktionserfüllung verwendet werden, beispielsweise um Schutzfunktionen zu erfüllen, Kommunikation mit verschiedenen anderen Geräten bzw. Gegenstellen zu ermöglichen, externe Geräte zu Schalten oder Signalausgänge bereit zu stellen. Diese Einheiten bzw. Komponenten werden häufig mit einer Fremdspannungsversorgung betrieben, insbesondere meist 24V Gleichspannung (DC), wie sie in Schaltschränken meist verfügbar ist.
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Bei der Verkabelung im Feld kommt es häufig vor, dass an den Klemmen des Leistungsschalters statt der z.B. benötigten 24V Gleichspannung für die Fremdspannungsversorgung versehentlich die Netzspannung von 230V Wechselspannung angeschlossen wird.
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Dies führt unweigerlich immer zum Ausfall der Niederspannungsleistungsschalters bzw. dessen Einheiten / Komponenten.
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In diesem Zusammenhang offenbart die
EP 2 587 513 A1 Installationsschaltgerät mit einer Stromsensoreinheit. Ferner offenbart die
US 5 337 205 A Zwei-Spannungsenergieversorgung. Die
US 5 808 847 A offenbart eine elektronische Auslöseeinrichtung mit einer Energieversorgungseinrichtung. Weiterhin offenbart die
DE 10 2012 218 678 A1 eine Schaltung zur Steuerung der Energieversorgung eines elektrischen Geräts. Darüber hinaus offenbart die
DE 10 2015 217 234 A1 eine Schaltungsanordnung zum Versorgen einer elektrischen Komponente. Schließlich offenbart die
DE 10 2014 116 734 A1 eine Schaltung zum Schutz vor Überspannungen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Niederspannungsleistungsschalter der eingangs genannten Art zu verbessern, insbesondere Funktionen elektronischer Einheiten des Niederspannungsleistungsschalters möglichst lange zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgabe wird durch einen Niederspannungsleistungsschalter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird ein Niederspannungsleistungsschalter zur Unterbrechung eines Niederspannungsstromkreises vorgeschlagen, aufweisend, einen Fremdspannungseingang für eine Gleichspannung zur Energieversorgung einer elektronischen Einheit des Niederspannungsleistungsschalters. Bei diesem ist zwischen Fremdspannungseingang und elektronischer Einheit eine Schutzschaltung vorgesehen, die eine Serienschaltung von mindestens einem Schutzelement, einer Verpolungsschutzschaltung und einer Verzögerungsschaltung aufweist.
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Dies hat den besonderen Vorteil, dass sowohl Schutzelemente, die beim Ansprechen nicht zerstört werden, vorgesehen sind, so dass die Schaltung nach Beseitigung eines Verkabelungsfehlers (ohne Austauschen diverser Bauelemente (z.B. einer Schmelzsicherung)) sofort wieder einsatzbereit ist. Ferner ist eine Verzögerungsschaltung vorgesehen, um in der Zeit, die die Schutzelemente zum Ansprechen benötigen, die elektronische Einheit vor Überspannung (Überstrom) zu schützen. Diese Verzögerungsschaltung verhindert bzw. begrenzt die Energiezufuhr zur elektronischen Einheit für die erforderliche Zeit. Des Weiteren ist eine Verpolungsschutzschaltung vorgesehen, um die elektronische Einheit vor Verpolung zu schützen. Somit ist eine elektronische Einheit eines Leistungsschalters sicher vor Überspannung, insbesondere bei Verkabelungsfehlern, geschützt.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Der Niederspannungsleistungsschalter weist auf:
- - mindestens einen Stromsensor, zur Ermittlung der Höhe des elektrischen Stromes des Niederspannungsstromkreises,
- - eine Unterbrechungseinheit mit Kontakten, zur Unterbrechung des Niederspannungsstromkreises,
- - eine mit dem ersten Stromsensor und der Unterbrechungseinheit verbundenen elektronischen Auslöseeinheit, die derart ausgestaltet sind, dass bei Überschreitung von Strom- oder/und Strom-Zeitspannen-Grenzwerten eine Unterbrechung des Niederspannungsstromkreises veranlasst wird.
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Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine einfache Realisierung für einen Niederspannungsleistungsschalter gegeben ist.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die elektronische Einheit eine Schutzfunktion, Kommunikationsfunktion, Schaltfunktion oder/und Signalisierungsfunktion des Niederspannungsleistungsschalters auf.
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Dies hat den besonderen Vorteil, dass ein Schutz für die genannten Funktionen gegeben ist.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Trennschaltung vorgesehen, die mit der Verzögerungsschaltung verbunden ist. Insbesondere wird die Trennschaltung von der Verzögerungsschaltung angesteuert. Alternativ kann die Trennschaltung Teil der Verzögerungsschaltung sein. In einer Ausgestaltung kann die Trennschaltung der Verzögerungsschaltung in Richtung der elektronischen Einheit folgen.
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Die Trennschaltung kann insbesondere mindestens einen Transistor oder ein Relais aufweisen.
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Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine einfache Lösung zur Unterbrechung des Stromes zur elektronischen Einheit, insbesondere mit galvanischer Trennung bzw. zweipoliger Trennung, gegeben ist.
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Die Gleichspannung liegt zwischen 10 und 50 Volt, insbesondere beträgt sie 12 Volt, 24 Volt, 36 Volt oder 48 Volt. Die Abweichung von den genannten Spanungswerten kann bis zu +/-20 Prozent, betragen.
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Dies hat den besonderen Vorteil, dass für spezifische im Schaltschrankbereich vorliegende Spannungen ein Schutz gegeben ist.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzelement als selbstrückstellende Sicherung oder Varistor ausgestaltet. Die Verpolungsschutzschaltung ist durch mindestens eine Diode ausgebildet.
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Dies hat den besonderen Vorteil, dass nach einem Anschlussfehler sofort die Elektronik einsatzbereit ist, ohne Komponenten, wie eine Sicherung, zu tauschen. Ferner ist eine einfache Lösung für einen Verpolungsschutz gegeben.
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Der Fremdspannungseingang weist einen positiven und einen negativen Fremdspannungsanschluss auf. Die Schutzschaltung ist auf Seiten des positiven Fremdspannungsanschlusses als Serienschaltung einer ersten selbstrückstellenden Sicherung, einer ersten Diode und eines ersten Transistors ausgebildet, wobei zwischen erster selbstrückstellender Sicherung und erster Diode eine zweite selbstrückstellende Sicherung zum negativen Fremdspannungsanschluss geschaltet ist.
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Dies hat den besonderen Vorteil, dass einer einfachen Lösung zur Realisierung der Schutzschaltung, wobei durch die zweite selbstrückstellende Sicherung die Arbeitsweise der ersten selbstrückstellenden Sicherung gewährleistet wird.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der zweiten selbstrückstellende Sicherung eine erste Kapazität parallel geschaltet ist, die insbesondere als Kondensator ausgeführt ist.
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Dies hat den besonderen Vorteil, dass ferner ein EMV Schutz durch kurzschließen von hochfrequenten Signalanteilen mittels der Kapazität gegeben ist.
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Zwischen erster Diode und erstem Transistor ist eine Serienschaltung eines ersten Widerstandes und einer zweiten Kapazität zum negativen Fremdspannungseingang geschaltet.
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Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine einfache Lösung für eine Verzögerungsschaltung bzw. einen Teil einer Verzögerungsschaltung gegeben ist.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der erste Widerstand als Serienschaltung zweier Einzelwiderstände ausgeführt oder/und
dass die zweite Kapazität als Serienschaltung zweier Kondensatoren ausgeführt ist.
Zwischen erstem Widerstand und zweiter Kapazität ist eine Serienschaltung eines zweiten Widerstandes, der insbesondere als Einzelwiderstand ausgeführt ist, und eines zweiten Transistors vorgesehen,
wobei der zweite Transistor einerseits zum negativen Fremdspannungseingang geschaltet ist und andererseits mit einem Pol des ersten Transistors verbunden ist.
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Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine einfache Lösung für eine Verzögerungsschaltung nebst Ansteuerung eines Trenngliedes gegeben ist.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen erstem und zweiten Transistor ein dritter Widerstand geschalt ist, der insbesondere als Einzelwiderstand ausgestaltet ist,
dass vom Verbindungspunkt des dritten Widerstandes zum ersten Transistor ein vierter Widerstand, insbesondere ein Einzelwiderstand, zu einem anderen Pol des ersten Transistors (V232) geschaltet ist, insbesondere zum Pol der mit der ersten Diode verbunden ist.
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Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine einfache Lösung der Schutzschaltung mit Strombegrenzung und Einstellung des Arbeitspunktes gegeben ist.
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Vom ersten Transistor ist eine zweite Diode zum negativen Fremdspannungseingang geschaltet, wobei über der Diode eine geschützte Gleichspannung zur Verfügung steht, die der elektronischen Einheit zur Verfügung steht.
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Dies hat den besonderen Vorteil, dass ein weiterer Überspannungsschutz gegeben ist, ferner ein weiterer Verpolungsschutz sowie eine Last für einzelne Bauelemente der Schaltung.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen zweiter Diode und elektronischer Einheit eine Induktivität, insbesondere in Form einer Spule, geschaltet oder/und ist der zweiten Diode eine dritte Kapazität, insbesondere in Form eines Kondensators, parallel geschaltet.
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Dies hat den besonderen Vorteil, dass ein weiterer Schutz gegen Überspannungen bzw. hochfrequente Störungen (EMV) gegeben ist, ferner dass eine besonders saubere Gelichspannung zur Verfügung gestellt wird.
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Es wird ferner ein nebengeordnetes vorteilhaftes äquivalentes Verfahren beansprucht. Hier wird ebenfalls ein Überspannungsschutz zur Verfügung gestellt. Bei Überschreitung eines Fremdspannungsschwellwertes, der üblicherweise über der üblichen Betriebsspannung der elektronischen Einheit liegt, bleibt die elektronische Einheit spannungslos. Andernfalls wird sie mit der Fremdspannung versorgt.
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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 Leistungsschalters zum weitest gehenden Erhalt der elektronischen Einheit.
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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.
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Dabei zeigt die Zeichnung:
- 1 eine erste Darstellung zur Erläuterung der Erfindung,
- 2 eine zweite Darstellung zur Erläuterung der Erfindung,
- 3 eine dritte Darstellung zur Erläuterung der Erfindung,
- 4 eine vierte Darstellung zur Erläuterung der Erfindung
- 5 eine fünfte Darstellung mit einer Schaltung zur Erläuterung der Erfindung.
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1 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung der Erfindung, die schematisch einen Teil eines Niederspannungsleistungsschalters LS zeigt, wobei verschiedene Einheiten eines Leistungsschalters dargestellt sind. 1 zeigt elektrische Leiter L1, L2, L3 eines Niederspannungsstromkreises, beispielsweise einen Dreiphasen-Wechselstromkreises, wobei der erste Leiter L1 die erste Phase, der zweite Leiter L2 die zweite Phase und der dritte Leiter L3 die dritte Phase des Dreiphasen-Wechselstromkreises bildet. Es können ferner noch ein Neutralleiter und ein Schutzleiter vorgesehen sein. Im Beispiel gemäß 1 ist der dritte Leiter L3 mit einem Energiewandler EW verbunden, derart, dass mindestens ein Teil des Stromes, d.h. ein Leiterteilstrom, bzw. der gesamte Strom des dritten Leiters durch die Primärseite des Energiewandlers EW fließt. Der Energiewandler EW ist üblicherweise ein Transformator mit Kern. In einer Ausgestaltung kann in jeder Phase bzw. in jedem Leiter des elektrischen Stromkreises ein Energiewandler EW vorgesehen sein. Die Sekundärseite des Energiewandlers EW bzw. jedes vorgesehenen Energiewandler ist mit einem Netzteil NT (oder mehreren Netzteilen) verbunden, das eine Energieversorgung, beispielsweise in Form einer Versorgungsspannung, für die elektronische Auslöseeinheit ETU nebst Zusatzkomponenten 9 zur Verfügung stellt. Das Netzteil NT kann zudem noch mit einem ersten Stromsensor SE verbunden sein, zur Energieversorgung des ersten Stromsensors - falls erforderlich.
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Der erste Stromsensor SE weist mindestens ein Sensorelement auf, beispielsweise eine Rogowskispule, einen Messwiderstand / Shunt, einen Hallsensor o.ä., zur Ermittlung der Höhe des elektrischen Stromes mindestens eines Leiters des elektrischen Stromkreises. In einer üblichen Ausbauvariante wird die Höhe des elektrischen Stromes jedes Phasenleiters bzw. Leiters des elektrischen Stromkreises ermittelt.
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Der erste Stromsensor SE ist mit der elektronischen Auslöseeinheit ETU verbunden und übermittelt dieser die Höhe des elektrischen Stromes mindestens eines Leiters, der Phasenleiter oder aller Leiter des elektrischen Stromkreises.
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Die elektronische Auslöseeinheit ETU kann eine so genannte Electronic Trip Unit sein.
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Die übermittelten Stromwerte werden in der elektronischen Auslöseeinheit ETU mit Stromgrenzwerten oder/und Strom-Zeitspannen-Grenzwerten, die Auslösegründe bilden, verglichen. Bei Überschreitung dieser, wird eine Unterbrechung des elektrischen Stromkreises veranlasst. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass eine Unterbrechungseinheit UE vorgesehen ist, die einerseits mit der elektronischen Auslöseeinheit ETU verbunden ist und andererseits Kontakte K zur Unterbrechung der Leiter L1, L2, L3 bzw. weiterer Leiter des elektrischen Stromkreises aufweist. Die Unterbrechungseinheit UE erhält in diesem Fall ein Unterbrechungssignal zur Öffnung der Kontakte.
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2 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausgestaltung der Erfindung für einen Niederspannungsleistungsschalter gemäß 1. Dargestellt ist ein Fremdspannungseingang mit einem positiven Fremdspannungsanschluss P24V und einem negativen Fremdspannungsanschluss GND_ext. Dieser Fremdspannungseingang P24V, GND_ext ist beispielsweise am Gehäuse des Niederspannungsleistungsschalters LS angeordnet, so dass von außen Leiter für die Fremdspannungsversorgung angeschlossen bzw. angeklemmt werden können. Dieser Fremdspannungseingang P24V, GND ext dient zur Energieversorgung, insbesondere Gleichspannungsversorgung, mindestens einer elektronischen Einheit 5 des Niederspannungsleistungsschalters.
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Die elektronische Einheit 5 weist eine Schutzfunktion, Kommunikationsfunktion, Schaltfunktion oder/und Signalisierungsfunktion des Niederspannungsleistungsschalters auf oder stellt diese zur Verfügung.
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Erfindungsgemäß ist zwischen Fremdspannungseingang P24V, GND ext und elektronischer Einheit 5 eine Schutzschaltung 10 vorgesehen. Die Schutzschaltung 10 weist eine Serienschaltung von mindestens einem Schutzelement 3, einer Verpolungsschutzschaltung 6 und einer Verzögerungsschaltung 4 auf.
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3 zeigt eine Darstellung gemäß 2, mit dem Unterschied, dass am Fremdspannungseingang P24V, GND_ext eine Fremdspannungsquelle 1 angeschlossen ist.
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Die Fremdspannungsquelle kann eine Spannung, insbesondere Gleichspannung, zwischen 10 und 50 Volt bereitstellen, insbesondere 12 Volt, 24 Volt, 36 Volt oder 48 Volt, wobei die Abweichung +/- 20 Prozent oder kleiner betragen kann. Insbesondere eine Spannung von 24 Volt wird üblicherweise verwendet.
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Ferner weist die Schutzschaltung 10 nur mindestens ein Schutzelement 3 und eine Verzögerungsschaltung 4 auf.
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4 zeigt eine Darstellung gemäß 2 bzw. 3, mit dem Unterschied, dass eine Ausgestaltung der Verzögerungsschaltung 4 und ein Trennschaltung 8 vorgesehen sind.
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Die Trennschaltung 8 ist zwischen Verzögerungsschaltung 4 und elektronischer Einheit 5 angeordnet. Die Trennschaltung 8 weist mindestens einen Schaltkontakt zur Unterbrechung bzw. Herstellung der Energieversorgung zur elektronischen Einheit 5 auf. Dieser Schaltkontakt kann elektromechanisch, z.B. als Relaiskontakt, oder elektronisch, z.B. durch einen Transistor realisiert sein. In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann eine zweipolige Unterbrechung erfolgen, beispielsweise um eine galvanische Trennung zu realisieren.
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Die Trennschaltung 8 wird in diesem Beispiel von der Verzögerung 4 angesteuert. Die Verzögerungsschaltung 4 weist im Beispiel gemäß 4 ferner ein Verzögerungsglied 7 auf.
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5 zeigt eine Realisierung einer Schutzschaltung 10 mittels einer elektronischen Schaltung.
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Der positive Fremdspannungsanschlusses P24V ist mit einer Serienschaltung einer ersten selbstrückstellenden Sicherung R200, einer ersten Diode V227 und eines ersten Transistors V232 verbunden. Dem ersten Transistor V232 folg eine Induktivität, gebildet durch die Spule L201, an dessen anderen Anschluss ein Pol der elektronischen Einheit 5 angeschlossen werden kann bzw. ist.
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Die erste selbstrückstellende Sicherung R200 entspricht dabei einem Schutzelement 3. Die erste Diode V227 entspricht einer Verpolungsschutzschaltung 6. Der erste Transistor V232 einem Trennglied 8. Die Spule L201 entspricht einer ersten Störungsunterdrückungsschaltung.
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Zwischen erster selbstrückstellender Sicherung R200 und erster Diode V227 ist eine zweite selbstrückstellende Sicherung R219 zum negativen Fremdspannungsanschluss GND_ext geschaltet ist. Die zweite selbstrückstellender Sicherung R219 entspricht einem weiteren Schutzelement 3.
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Das Schutzelement 3 ist hierbei als selbstrückstellende Sicherung oder Varistor ausgestaltet. Die Verpolungsschutzschaltung 6 ist durch mindestens eine Diode V227 ausgebildet ist.
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Die zweite selbstrückstellende Sicherung R219 ist eine erste Kapazität parallel geschaltet, die z.B. als Kondensator C201 ausgeführt sein kann. Dies entspricht einer zweiten Störungsunterdrückungsschaltung.
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Vom Verbindungspunkt zwischen erster Diode V227 und erstem Transistor V232 ist eine Serienschaltung eines ersten Widerstandes und eines zweiten Kapazität zum negativen Fremdspannungseingang GND ext geschaltet.
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Der erste Widerstand ist z.B. als Serienschaltung zweier Einzelwiderstände R226, R227 ausgeführt. Die zweite Kapazität ist z.B. als Serienschaltung zweier Kondensatoren C220, C228 ausgeführt. Am Verbindungspunkt zwischen erstem Widerstand und zweiter Kapazität ist eine Serienschaltung eines zweiten Widerstandes, der insbesondere als Einzelwiderstand R230 ausgeführt ist, und eines zweiten Transistors V235 vorgesehen. Der zweite Transistor V235 ist einerseits zum negativen Fremdspannungseingang GND ext geschaltet ist und andererseits mit einem Pol des ersten Transistors V232 elektrisch verbunden.
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Zwischen erstem V232 und zweiten Transistor V235 kann ein dritter Widerstand geschalt sein, der insbesondere als Einzelwiderstand R229 ausgestaltet sein kann.
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Vom Verbindungspunkt des dritten Widerstandes R229 mit dem ersten Transistor V232 ist ein vierter Widerstand, insbesondere ein Einzelwiderstand R228, zu einem anderen Pol des ersten Transistors V232 geschaltet, insbesondere zum Pol der mit der ersten Diode V227 verbunden ist.
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Vom ersten Transistor V232 ist eine zweite Diode V234 zum negativen Fremdspannungseingang GND_ext geschaltet, wobei über der Diode eine geschützte Gleichspannung zur Verfügung steht, die der elektronischen Einheit 5 zur Verfügung steht.
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Der zweiten Diode V234, z.B. einschließlich der Spule L201, kann eine dritte Kapazität, insbesondere in Form eines Kondensators C214, elektrisch parallel geschaltet sein.
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Diese Kapazität entspricht einer dritten Störungsunterdrückungsschaltung.
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Im Folgenden ist die Funktion noch mal zusammengefast.
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R200 ist eine selbstrückstellende Sicherung. Diese muss nicht getauscht werden, nachdem sie wirksam wurde (im Gegensatz zu einer Schmelzsicherung). R200 wirkt zum Schutz bei Wechsel- und Gleichspannungen bzw. -strömen.
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R219 dient dem Schutz vor hohen transienten Störimpulsen (EMV) bei Wechsel- und Gleichspannungen bzw. -strömen. Gleichzeitig dient R219 als Last bei Überspannung um ein Auslösen von R200 sicher zu stellen.
Die erste Diode V227 dient dem Verpolungsschutz bei Gleichspannungen und unterdrückt die negative Halbwelle bei Versehentlichen Anschluss einer Wechselspannung.
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Der erste Transistor V232 unterbindet den Stromfluss zur elektronischen Einheit 5 so lange, bis der zweite Transistor V235 ihn freischaltet. Dies ist vorteilhaft, da selbstrückstellende Sicherungen häufig sehr träge sind. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass die elektronische Einheit 5 bis zum Einsetzen der Schutzwirkung sicher vor Überspannung geschützt ist. Gleichzeitig dient diese Schaltung vorteilhaft als „Sanftanlauf“ im Normalbetrieb. Es kann ferner das Problem des Zusammenbrechens der Netzteilspannungen durch den, vor allem von Induktivitäten verursachten, sehr hohen Einschaltstrom (Inrushcurrent) vermeiden.
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Der erste Widerstand und die zweite Kapazität, R226/ R227 und C220/C228, bilden einen Teil der Verzögerungsschaltung. Hiermit kann die Verzögerungszeit bis zum Freischalten des ersten Transistors V232 variabel eingestellt werden, sowie der jeweilig verwendeten Sicherung R200 angepasst werden.
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Weiterhin wird eine Leistungsbegrenzung der Schaltung ermöglicht.
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Die zweite Diode V234 dient dem Schutz der elektronischen Einheit 5 vor kleineren Überspannungen, ferner kann sie als Last für R200 dienen.
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Im Folgenden wird die Erfindung noch mal mit anderen Worten beschrieben.
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Elektronische Einheiten eines Niederspanungsleistungsschalters werden häufig mit Fremdspannungen, häufig 24V DC, versorgt. Beim Kunden kommt es jedoch vielfach vor, dass die Elektronik zerstört wird, da 24V verpolt angeschlossen oder versehentlich 230V AC angeschlossen werden. Dies führt oft dazu, dass die komplette Elektronik eines Niederspannungsleistungsschalters ersetzt werden muss.
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Das Problem wird durch eine Schutzschaltung, beispielsweise als elektronische Schaltung bzw. Hardwareschaltung gelöst. Hierbei werden Schutzelemente 3 am Schaltungseingang platziert, welche beim Ansprechen nicht zerstört werden. Somit ist die Elektronik 5 nach Beseitigung des Verkabelungsfehlers ohne Austauschen diverser Bauelemente (z.B. einer Schmelzsicherung) sofort wieder einsatzbereit. Um in der Zeit, die die Schutzelemente zum Ansprechen benötigen, die angeschlossene Elektronik 5 vor Überspannung und Strom zu schützen, ist eine Verzögerungsschaltung 4 den Schutzelementen nachgeschalten.
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Diese Verzögerungsschaltung verhindert bzw. begrenzt die Energiezufuhr zur Elektronik 5 für die erforderliche Zeit. Ebenfalls wird die Elektronik 5 vor Verpolung 6 und EMV Einflüssen geschützt.
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Die Schutzelemente 3 dienen der Strom und Spannungsbegrenzung. Hierfür können beispielsweise selbstrückstellende Sicherungen und Varistoren verwendet werden. Durch eine geeignete Diodenbeschaltung wird ein Verpolungsschutz 6 und Schutz vor kleineren Überspannungen realisiert. Durch eine variabel an die jeweils verwendeten Schutzelemente einstellbares Verzögerungsschaltung 4 wird eine Trennschaltung 8 angesteuert. Diese Trennschaltung 8 schaltet nach einer angemessenen Zeit die Versorgungsspannung für die Elektronik 5 frei.
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Die Verzögerungsschaltung 4 kann ein Verzögerungsglied 7 aufweisen.
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Der Vorteil dieser Lösung liegt darin, dass eine für Kleinspannung ausgelegte Elektronik selbst beim Anschluss einer Netzspannung nicht geschädigt wird. Es entstehen bei einem Fehler dem Kunden keine Kosten für Reparaturen bzw. den Tausch kompletter Baugruppen, was die Kundenzufriedenheit erhöht.
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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.
