DE102019204272B4 - Residual current device and procedure - Google Patents
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Abstract
Fehlerstromschutzeinheit für einen Niederspannungsstromkreis, aufweisend:- mindestens einen Summenstromwandler (ZCT), dessen Primärseite durch Leiter des Niederspannungsstromkreises gebildet ist und dessen Sekundärseite eine Sekundärwicklung (N2) aufweist,- einem Messwiderstand (R), der in Serie zur Sekundärwicklung (N2) geschaltet ist,- eine Erregungsschaltung (EC), die parallel zur Serienschaltung aus Messwiderstand (R) und Sekundärwicklung (N2) geschaltet ist und die Serienschaltung mit einer Erregungsspannung bzw. Erregungsstrom versorgt,- ein erstes Filter (LP), das eingangsseitig mit dem Messwiderstand (R) verbunden ist und einen gefilterten Differenzstrom (VF) abgibt,- einer Steuerungseinheit (SE), der das Signal des ersten Filters (LP) zugeführt wird, und die derart ausgestaltet ist, dass bei Erreichen eines Differenzstromgrenzwertes ein Fehlerstromerkennungssignal (FES) abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet,dass ein zweites Filter (HP) vorgesehen ist, das eingangsseitig parallel zum Messwiderstand (R) angeschlossen ist und ausgangsseitig mit einer Sättigungsdetektorschaltung (SD) verbunden ist, die ausgangsseitig mit der Erregungsschaltung (EC) verbunden ist, wobei die Sättigungsdetektorschaltung (SD) bei Erreichen eines ersten Schwellwertes des Betrages des durch die Sekundärwicklung (N2) fließenden Erregungsstromes (Iexc) ein Umpolungssignal an die Erregungsschaltung (EC) sendet,dass die Steuerungseinheit (SE) mit der Erregungsschaltung (EC) verbunden ist, so dass die Steuerungseinheit (SE) den Status der Erregungsschaltung (EC) bzw. die Erregungsspannung erfasst,dass die Steuerungseinheit (SE) mit der Sättigungsdetektorschaltung (SD) derart verbunden ist, dass ein Signal von der Steuerungseinheit (SE) zur Sättigungsdetektorschaltung (SD) übermittelbar ist.Residual current protection unit for a low-voltage circuit, comprising: - at least one summation current transformer (ZCT), the primary side of which is formed by the conductor of the low-voltage circuit and the secondary side of which has a secondary winding (N2), - a measuring resistor (R) which is connected in series with the secondary winding (N2) - an excitation circuit (EC), which is connected in parallel to the series circuit of measuring resistor (R) and secondary winding (N2) and supplies the series circuit with an excitation voltage or excitation current, - a first filter (LP), which is connected to the measuring resistor (R ) is connected and emits a filtered differential current (VF), - a control unit (SE) to which the signal from the first filter (LP) is fed and which is designed in such a way that a fault current detection signal (FES) is emitted when a differential current limit value is reached, characterized in that a second filter (HP) is provided, which is parallel on the input side lel is connected to the measuring resistor (R) and is connected on the output side to a saturation detector circuit (SD), which is connected on the output side to the excitation circuit (EC), the saturation detector circuit (SD) when a first threshold value of the amount of the secondary winding (N2) is reached flowing excitation current (Iexc) sends a polarity reversal signal to the excitation circuit (EC) that the control unit (SE) is connected to the excitation circuit (EC) so that the control unit (SE) detects the status of the excitation circuit (EC) or the excitation voltage, that the control unit (SE) is connected to the saturation detector circuit (SD) in such a way that a signal can be transmitted from the control unit (SE) to the saturation detector circuit (SD).
Description
Die Erfindung betrifft eine Fehlerstromschutzeinheit für einen Niederspannungsstromkreis nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 und ein Verfahren zur Erkennung von Gleich- und Wechselfehlerströmen für einen Niederspannungsstromkreis nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 16.The invention relates to a fault current protection unit for a low-voltage circuit according to the preamble of claim 1 and a method for detecting DC and AC fault currents for a low-voltage circuit according to the preamble of claim 16.
Fehlerstromschutzschalter für elektrische Stromkreise, insbesondere für Niederspannungsstromkreise, Niederspannungsanlagen bzw. Niederspannungsnetze, 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, low-voltage systems or low-voltage networks, are generally known. Residual current circuit breakers are also known as FI circuit breakers or residual current devices, or 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.With low voltage are meant voltages up to 1000 volts alternating voltage and / or 1500 volts direct voltage. With low voltage are meant in particular voltages that are greater than the low voltage, with values of 25 volts or 50 volts alternating voltage and 60 volts or 120 volts direct voltage.
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, 63 Ampere, 35 Ampere, 25 Ampere, 16 Ampere, 10 Ampere oder 6 Ampere. Mit den genannten Stromwerten sind insbesondere Nenn- oder/und Abschaltströme gemeint, d.h. der Strom der im Normalfall maximal über den Stromkreis geführt wird bzw. bei denen der elektrische Stromkreis üblicherweise unterbrochen wird, beispielsweise durch eine Schutzeinrichtung, wie einem Leitungsschutzschalter oder einem Leistungsschalter. Fehlerstromschutzschalter werden insbesondere für Nennstrombereiche von bzw. bis zu 16, 25, 40, 63, 80 oder 125 Ampere eingesetzt.With circuits, especially for low voltage, circuits are meant for currents up to 6300 amps, more specifically currents up to 1600 amps, 1200 amps, 630 amps, 125 amps, 63 amps, 35 amps, 25 amps, 16 amps, 10 amps or 6 amps . The current values mentioned in particular mean nominal and / or cut-off currents, i.e. the maximum current that is normally passed 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 a circuit breaker. Residual current circuit breakers are used in particular for nominal 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 bzw. Ansprechstromwert respektive Fehlerstromwert bzw. Fehleransprechstromwert übersteigt, den elektrischen Stromkreis.Residual current circuit breakers determine the current sum in an electrical circuit, which is normally zero, and interrupt the electrical circuit when a differential current value is exceeded, i.e. a current sum not equal to zero that exceeds a certain (differential) current value or response current value or fault current value or fault response current value .
Fast alle bisherigen Fehlerstromschutzschalter weisen einen Summenstromwandler auf, dessen Primärwicklung durch die Leiter des Stromkreises gebildet wird und dessen Sekundärwicklung die Stromsumme bzw. ein Äquivalent der Stromsumme, z.B. in Form einer Spannung, abgibt, welche direkt oder indirekt zur Unterbrechung des elektrischen Stromkreises verwendet wird.Almost all previous residual current circuit breakers have a summation current transformer, the primary winding of which is formed by the conductor of the circuit and the secondary winding of which emits the total current or an equivalent of the total current, e.g. in the form of a voltage, 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 ringförmigen Kern aus ferromagnetischem 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 forward and return conductors or outer and neutral conductors in a single-phase alternating current network, all three outer conductors or all three outer conductors and the neutral conductor in a three-phase alternating current network, through a mostly ring-shaped core made of ferromagnetic material, current transformers guided. Only the differential current is converted from the conductors, i.e. a current deviating from the forward and return currents. Usually, i.e. in an error-free or error-free state, the sum of the current in an electrical circuit is equal to 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 bzw. Außenleiter 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
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 due to 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 secondary-side energy is sufficient to actuate a trip unit or an interruption unit or a trip unit, then such residual current circuit breakers are called voltage-independent; otherwise depending on 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 supply unit is provided for the energy supply of a fault current detection, it is a mains voltage-dependent fault current circuit breaker. These are required, for example, to detect fault currents in DC voltage networks as well as mixed DC / AC networks or in circuits with high frequencies.
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 (
Beispielsweise erfassen Typ AC nur rein sinusförmige Fehlerströme. Typ A erfasst sowohl rein sinusförmige Wechselfehlerströme 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 record purely sinusoidal fault currents. Type A detects both purely sinusoidal AC residual currents and pulsating DC residual currents. Type F are mixed frequency sensitive residual current protective devices. They detect all types of residual currents such as type A, and are also suitable for detecting residual currents that consist of a frequency mixture of frequencies up to 1 kHz. Type K includes the characteristics of type A, however, its switch-off behavior is briefly delayed. Type S are selective residual current circuit breakers, which can be graded in the rated residual current as well as in 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, in addition to the detection of type F residual current forms, to detect smooth DC residual currents. They are also suitable for fault currents with frequencies of 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.For residual current protective devices of type B + the same conditions apply as for residual current protective devices of type B. Only the frequency range for the detection of residual currents applies to an extended range up to 20 kHz. The triggering takes place within this frequency range below 420 mA.
Für Fehlerstromschutzschalter zur Erfassung von Gleichfehlerströmen, wie bei Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen des Typs B bzw. B+, wird häufig die so genannte Fluxgate Technologie verwendet.So-called fluxgate technology is often used for residual current circuit breakers for detecting direct residual currents, such as with residual current protective devices of type B or B +.
Bei Gleichfehlerströmen besteht das Problem, dass diese auf Grund des fehlenden Wechselanteils mit einem herkömmlichen Summenstromwandler nicht erkannt werden können.The problem with DC residual currents is that they cannot be detected with a conventional summation current transformer due to the missing AC component.
Bei der Fluxgate-Technologie wird die Sekundärwicklung des Summenstromwandlers mit einer Spannung, idealerweis Rechteckspannung, beaufschlagt. Dadurch wird der Kern des Summenstromwandlers bei Anlegen der Spannung in die Sättigung gefahren. Bei Erreichen der Sättigung, was durch eine Sättigungsschaltung erkannt wird, wird die Polarität der Spannung geändert und der Kern wiederum in die Sättigung gefahren. With fluxgate technology, a voltage, ideally a square wave voltage, is applied to the secondary winding of the summation current transformer. This saturates the core of the summation current transformer when the voltage is applied. When saturation is reached, which is detected by a saturation circuit, the polarity of the voltage is changed and the core is again driven into saturation.
Hier erfolgt wieder eine Detektion der Sättigung und die Polarität wird wiederum geändert, usw..Here again a detection of the saturation takes place and the polarity is changed again, etc.
Die Sättigung kann durch die Ermittlung der Spannung bzw. des Stromes über einen mit der Sekundärwicklung in Serie geschalteten Messwiderstand erfolgen. Wird ein erster Spannungsschwellwert erreicht, ist der Kern in die Sättigung gefahren und ein Umpolen kann erfolgen.The saturation can take place by determining the voltage or the current via a measuring resistor connected in series with the secondary winding. If a first voltage threshold is reached, the core has reached saturation and polarity reversal can take place.
Durch diese Beaufschlagung der Sekundärwicklung mit einer Hilfsspannung, insbesondere Gleichspannung, die durch Umpolen zu einer Rechteckspannung wird, lassen sich Gleichfehlerströme auf der Primärseite des Summenstromwandlers erfassen.This application of an auxiliary voltage to the secondary winding, in particular a DC voltage, which becomes a square-wave voltage by reversing the polarity, allows DC residual currents to be detected on the primary side of the summation current converter.
Zudem lassen sich auch die höherfrequenten Wechselfehlerströme in gewohnter Weise erfassen.In addition, the higher-frequency AC residual currents can also be recorded in the usual way.
Diese Differenzströme werden gefiltert, insbesondere durch ein erstes Filter, wie ein Tiefpassfilter, und können durch eine Steuerungseinheit mit einem Differenzstromgrenzwert verglichen werden. Bei Überschreitung wird ein Fehlerstromerkennungssignal abgegeben, das üblicherweise einer Unterbrechungseinheit zugeführt wird, die den elektrischen Stromkreis unterbricht, insbesondere vorteilhafterweise eine galvanische Trennung herbeiführt.These differential currents are filtered, in particular by a first filter, such as a low-pass filter, and can be compared with a differential current limit value by a control unit. If it is exceeded, a fault current detection signal is emitted, which is usually fed to an interruption unit, which interrupts the electrical circuit, in particular advantageously brings about galvanic isolation.
Durch den großen zu erfassenden Frequenzbereich bei Fehlerstromschutzschaltern kann es zu Auslösefehlern kommen, wenn der Fehlerstrom bestimmte Frequenzen aufweist. Eine Störung des Detektionskreises (und damit Fehlauslösung) ist insbesondere bei einer Übereinstimmung der Frequenz des Fehlerstroms und des Erregungsgenerators zu erwarten. Das gleiche kann auch geschehen, wenn die Frequenz des Fehlerstroms ein Mehrfaches der Erregungsfrequenz aufweist. Mögliche Ursachen für die Störungen sind Resonanzeffekte oder Wechselwirkungen zwischen Erregungsgenerator und Summenstromwandler. Due to the large frequency range to be recorded with residual current circuit breakers, tripping errors can occur if the residual current has certain frequencies. A malfunction of the detection circuit (and thus false tripping) occurs in particular when the frequency of the fault current matches and the excitation generator to be expected. The same can happen if the frequency of the fault current is a multiple of the excitation frequency. Possible causes for the disturbances are resonance effects or interactions between the excitation generator and the summation current transformer.
Fehlauslösungen führen zu Anlagenstillstand, der regelmäßig hohe Kostenverluste mit sich führt.Incorrect tripping leads to system downtime, which regularly results in high cost losses.
Die europäische Patentanmeldung
- - eine Magnet-Schaltung (
11 ), die von der Stromleitung (5 ) durchquert wird und eine Sekundärwicklung (12 ) umfasst; - - einen Generator (
13 ), der mit der Wicklung (12 ) verbunden ist, um ein elektrisches Signal an sie zu liefern, - - eine Schaltung zur Messung des in der Wicklung (
12 ) fließenden Stroms (14 ), - - eine Verarbeitungsschaltung (
15 ), die ein Fehlersignal liefert, wenn der Strom in der Wicklung (12 ) einen bestimmten Schwellenwert überschreitet.
- - a magnetic circuit (
11 ) coming from the power line (5 ) is crossed and a secondary winding (12th ) includes; - - a generator (
13th ), the one with the winding (12th ) is connected to provide an electrical signal to them, - - a circuit for measuring the in the winding (
12th ) flowing current (14th ), - - a processing circuit (
15th ), which provides an error signal when the current in the winding (12th ) exceeds a certain threshold.
Die Vorrichtung umfasst eine Steuerschaltung (
Die deutsche Offenlegungsschrift
- - mindestens einen Summenstromwandler, dessen Primärseite durch Leiter des Niederspannungsstromkreises gebildet ist und dessen Sekundärseite eine Sekundärwicklung aufweist,
- - einen Messwiderstand, der in Serie zur Sekundärwicklung geschaltet ist,
- - eine Erregungsschaltung, die parallel zur Serienschaltung aus Messwiderstand und Sekundärwicklung geschaltet ist und die Serienschaltung mit einer Spannung versorgt,
- - eine Sättigungsdetektorschaltung, die eingangsseitig parallel zum Messwiderstand angeschlossen ist und ausgangsseitig mit der Erregungsschaltung verbunden ist, die bei Erreichen eines ersten Spannungsschwellwertes ein Umpolungssignal an die Erregungsschaltung sendet,
- - ein erstes Filter, der eingangsseitig mit dem Messwiderstand verbunden ist und einen gefilterten Differenzstrom abgibt,
- - einer Steuerungseinheit, der das Signal des ersten Filters zugeführt wird, und die derart ausgestaltet ist, dass bei Erreichen eines Differenzstromgrenzwertes ein Fehlerstromerkennungssignal abgegeben wird. Die Steuerungseinheit ist mit der Erregungsschaltung verbunden, so dass die Höhe der Spannung der Erregungsschaltung änderbar ist.
- - At least one summation current transformer, the primary side of which is formed by the conductors of the low-voltage circuit and the secondary side of which has a secondary winding,
- - a measuring resistor connected in series with the secondary winding,
- - an excitation circuit that is connected in parallel to the series circuit comprising the measuring resistor and secondary winding and supplies the series circuit with a voltage,
- - a saturation detector circuit, which is connected on the input side in parallel to the measuring resistor and on the output side is connected to the excitation circuit, which sends a polarity reversal signal to the excitation circuit when a first voltage threshold value is reached,
- - a first filter, which is connected on the input side to the measuring resistor and emits a filtered differential current,
- a control unit to which the signal from the first filter is fed and which is designed in such a way that a fault current detection signal is emitted when a differential current limit value is reached. The control unit is connected to the excitation circuit so that the level of the voltage of the excitation circuit can be changed.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Fehlerstromschutzeinheit, insbesondere eine Fehlerstromschutzeinheit zur Erfassung von Gleichfehlerströmen, insbesondere Typ B oder B+ Fehlerstromschutzeinheiten, zu verbessern, um insbesondere Fehlauslösungen zu vermeiden.The object of the present invention is to improve a residual current protection unit, in particular a residual current protection unit for detecting DC residual currents, in particular type B or B + residual current protection units, in order to avoid false tripping in particular.
Diese Aufgabe wird durch eine Fehlerstromschutzeinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 oder durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 16 gelöst.This object is achieved by a residual current protection unit with the features of claim 1 or by a method according to claim 16.
Erfindungsgemäß ist eine Fehlerstromschutzeinheit für einen Niederspannungsstromkreis vorgesehen, aufweisend:
- - mindestens einen Summenstromwandler, dessen Primärseite durch Leiter des Niederspannungsstromkreises gebildet ist und dessen Sekundärseite eine Sekundärwicklung aufweist,
- - einem Messwiderstand, der in Serie zur Sekundärwicklung geschaltet ist,
- - eine Erregungsschaltung, die parallel zur Serienschaltung aus Messwiderstand und Sekundärwicklung geschaltet ist und die Serienschaltung mit einer Erregungsspannung versorgt, die einen Erregungsstrom durch die Sekundärwicklung erzeugt,
- - einem ersten Filter, das eingangsseitig mit dem Messwiderstand verbunden ist und einen gefilterten Differenzstrom abgibt,
- - ein zweites Filter, das eingangsseitig parallel zum Messwiderstand angeschlossen ist und ausgangsseitig mit einer Sättigungsdetektorschaltung verbunden ist, die ausgangsseitig mit der Erregungsschaltung verbunden ist, wobei die Sättigungsdetektorschaltung bei Erreichen eines ersten Schwellwertes des Betrages des durch die Sekundärwicklung fließenden Erregungsstromes ein Umpolungssignal an die Erregungsschaltung sendet, der erste Schwellwert kann hierbei insbesondere entweder ein Stromschwellwert sein oder ein Spannungsschwellwert, der der Höhe des Stromes entspricht, beispielsweise indem der Strom durch einen (proportionalen) Spannungsabfall über einen Widerstand ermittelt wird,
- - einer Steuerungseinheit, der das Signal des ersten Filters bzw. der gefilterte Differenzstrom zugeführt wird, und die derart ausgestaltet ist, dass bei Erreichen eines Differenzstromgrenzwertes ein Fehlerstromerkennungssignal abgegeben wird.
- - At least one summation current transformer, the primary side of which is formed by the conductors of the low-voltage circuit and the secondary side of which has a secondary winding,
- - a measuring resistor connected in series with the secondary winding,
- - an excitation circuit which is connected in parallel to the series circuit comprising the measuring resistor and secondary winding and supplies the series circuit with an excitation voltage that generates an excitation current through the secondary winding,
- - a first filter, which is connected on the input side to the measuring resistor and emits a filtered differential current,
- - a second filter, which is connected on the input side in parallel to the measuring resistor and on the output side is connected to a saturation detector circuit which is connected on the output side to the excitation circuit, the saturation detector circuit sending a polarity reversal signal to the excitation circuit when a first threshold value of the amount of the excitation current flowing through the secondary winding is reached, the first threshold value can in particular either be a current threshold value or a voltage threshold value that corresponds to the magnitude of the current, for example by determining the current by means of a (proportional) voltage drop across a resistor,
- a control unit to which the signal of the first filter or the filtered differential current is fed and which is designed in such a way that a fault current detection signal is emitted when a differential current limit value is reached.
Erfindungsgemäß ist die Steuerungseinheit mit der Erregungsschaltung verbunden, so dass die Steuerungseinheit den Status der Erregungsschaltung bzw. die Erregungsspannung, insbesondere dessen Polarität, erfasst. Erfindungsgemäß ist ferner die Steuerungseinheit mit der Sättigungsdetektorschaltung verbunden, insbesondere derart, dass ein Signal von der Steuerungseinheit zur Sättigungsdetektorschaltung übermittelbar ist.According to the invention, the control unit is connected to the excitation circuit, so that the control unit detects the status of the excitation circuit or the excitation voltage, in particular its polarity. According to the invention, the control unit is also connected to the saturation detector circuit, in particular in such a way that a signal can be transmitted from the control unit to the saturation detector circuit.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass mit dieser Einheit die Erregungsfrequenz gezielt, insbesondere periodisch, geändert werden kann. Dadurch können Detektionsfehler, die bei bestimmten Frequenzen auftreten können, ausgemittelt bzw. vermieden werden. Somit werden Auslösefehler vermieden.This has the particular advantage that this unit can be used to change the excitation frequency in a targeted manner, in particular periodically. In this way, detection errors that can occur at certain frequencies can be averaged out or avoided. Tripping errors are thus avoided.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous refinements of the invention are specified in the subclaims.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen Steuerungseinheit und Sättigungsdetektorschaltung ein drittes Filter vorgesehen, das insbesondere ein Hochpassfilter ist.In an advantageous embodiment of the invention, a third filter, which is in particular a high-pass filter, is provided between the control unit and the saturation detector circuit.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass insbesondere eine Gleichspannungstrennung zwischen Steuerungseinheit und Sättigungsdetektorschaltung vorliegt.This has the particular advantage that there is in particular a DC voltage separation between the control unit and the saturation detector circuit.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Fehlerstromschutzeinheit derart ausgestaltet, dass die Steuerungseinheit ein Steuersignal zur Sättigungsdetektorschaltung abgibt, zur Erzeugung eines Umpolungssignales an die Erregungsschaltung.In an advantageous embodiment of the invention, the residual current protection unit is designed in such a way that the control unit emits a control signal to the saturation detector circuit in order to generate a polarity reversal signal to the excitation circuit.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine einfache Lösung für die Erzeugung einer Umpolung gegeben ist. Beispielsweise kann das Steuerungssignal parallel zum Signal vom Messwiderstand bzw. zweitem Filter der Sättigungsdetektorschaltung, die als Komparator ausgestaltet sein kann, zugeführt werden.This has the particular advantage that there is a simple solution for generating a polarity reversal. For example, the control signal can be fed in parallel to the signal from the measuring resistor or the second filter of the saturation detector circuit, which can be designed as a comparator.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Fehlerstromschutzeinheit derart ausgestaltet, dass die Steuerungseinheit mit dem Steuersignal das Umpolungssignal der Sättigungsdetektorschaltung derart erzeugt, dass eine Phasenverschiebung der Erregungsspannung, insbesondere bezogen auf den Beginn bzw. Polaritätswechsel der vorherigen Erregungsspannung, erzeugt wird.In an advantageous embodiment of the invention, the residual current protection unit is designed in such a way that the control unit uses the control signal to generate the polarity reversal signal of the saturation detector circuit in such a way that a phase shift of the excitation voltage, in particular based on the beginning or polarity change of the previous excitation voltage, is generated.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass gezielt Detektionsfehler vermieden werden können.This has the particular advantage that detection errors can be avoided in a targeted manner.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird eine Phasenverschiebung von plus oder minus 90° erzeugt.In an advantageous embodiment of the invention, a phase shift of plus or minus 90 ° is generated.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass in Summe eine Phasenverhalten erzeugt wird, dass Detektionsfehler maximal ausgemittelt werden.This has the particular advantage that, in total, a phase behavior is generated so that detection errors are maximally averaged out.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Fehlerstromschutzeinheit derart ausgestaltet, dass eine Periodenhalbdauer durch das Erreichen zweier aufeinanderfolgender erster Schwellwerte des Betrages des Erregungsstromes durch die Sekundärwicklung definiert ist.In an advantageous embodiment of the invention, the residual current protection unit is designed in such a way that a half-period is defined by the achievement of two successive first threshold values of the amount of the excitation current through the secondary winding.
Das Steuersignal wird nach einem Achtel der Periode des Erregungsstromes erzeugt, insbesondere nach einem Achtel der Periodendauer nach Erfassung des Erreichens des ersten Schwellwertes, so dass eine Umpolung der Erregungsspannung erfolgt, so dass der durch die Sekundärwicklung fließende Erregungsstrom umgepolt wird.The control signal is generated after one eighth of the period of the excitation current, in particular after one eighth of the period after the first threshold value has been detected, so that the polarity of the excitation voltage is reversed, so that the polarity of the excitation current flowing through the secondary winding is reversed.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine besonders gute Ausmittlung von Detektionsfehler erfolgt.This has the particular advantage that detection errors are identified particularly well.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird bei einer Überschreitung des ersten Schwellwertes des Erregungsstromes mit positivem Wert bzw. Vorzeichen eine Erregungsspannung, in der Folge ein Erregungsstrom, mit negativem Wert bzw. Vorzeichen und umgekehrt erzeugt.In an advantageous embodiment of the invention, when the first threshold value of the excitation current with a positive value or sign is exceeded, an excitation voltage, subsequently an excitation current, with a negative value or sign and vice versa is generated.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass ein klarer Polaritätswechsel gegeben ist.This has the particular advantage that there is a clear change in polarity.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist dem ersten Filter ein Verstärker nachgeschaltet, so dass das verstärkte Signal des ersten Filters, d.h. der gefilterte Differenzstrom, der Steuerungseinheit zugeführt wird.In an advantageous embodiment of the invention, the first filter is followed by an amplifier, so that the amplified signal of the first filter, i.e. the filtered differential current, is fed to the control unit.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine Pegelanpassung bzw. Verstärkung des Differenzstromsignals gegeben ist.This has the particular advantage that the level of the differential current signal is matched or amplified.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Signal des ersten Filters, d.h. der gefilterte Differenzstrom, einem Offset-Addierer zugeführt, bevor es zur Steuerungseinheit gelangt.In an advantageous embodiment of the invention, the signal of the first filter, i.e. the filtered differential current, is fed to an offset adder before it reaches the control unit.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass ein Offset addiert werden kann, um beispielsweise auch den negativen Anteil vom Signal mit einem Analog-Digital-Umsetzer zu konvertieren. This has the particular advantage that an offset can be added in order, for example, to convert the negative component of the signal with an analog-digital converter.
Z.B. kann man generell 1,65 Volt addieren, weil ein üblicher Analog-Digital-Umsetzer, bzw. Steuerungseinheit mit Mikrocontroller mit Analog-Digital-Umsetzer Eingang, Spannungswerte zwischen 0 und 3.3 Volt konvertieren kann. Der addierte Offset 1,65 V wird dann natürlich in der Berechnung des (DC-) Fehlerstroms in der Steuerungseinheit, beispielsweise in dessen Firmware, abgezogen.For example, you can generally add 1.65 volts, because a standard analog-digital converter or control unit with a microcontroller with an analog-digital converter input can convert voltage values between 0 and 3.3 volts. The added offset 1.65 V is then of course subtracted from the calculation of the (DC) fault current in the control unit, for example in its firmware.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Steuerungseinheit einen Analog-Digital-Umsetzer auf, der das Signal des ersten Filters, d.h. der gefilterte Differenzstrom, zugeführt wird.In an advantageous embodiment of the invention, the control unit has an analog-digital converter to which the signal of the first filter, i.e. the filtered differential current, is fed.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine digitale Verarbeitung des Differenzstromsignals erfolgen kann, wodurch eine höhere Flexibilität ermöglicht wird.This has the particular advantage that the differential current signal can be digitally processed, which enables greater flexibility.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Steuerungseinheit eine Unterbrechungseinheit nachgeschaltet, der das Fehlerstromerkennungssignal zugeführt wird. Dadurch ist eine Unterbrechung des Stromflusses des Niederspannungsstromkreises bzw. der Leiter des Niederspannungsstromkreises möglich.In an advantageous embodiment of the invention, the control unit is followed by an interrupt unit to which the fault current detection signal is fed. This enables the current flow of the low-voltage circuit or the conductors of the low-voltage circuit to be interrupted.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass bei Vorliegen eines Fehlerstromerkennungssignals eine Unterbrechung des Niederspannungsstromkreises erfolgt.This has the particular advantage that if a fault current detection signal is present, the low-voltage circuit is interrupted.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird durch Umpolung der Erregungsspannung, insbesondere Gleichspannung, eine abwechselnd positive oder negative Spannung erzeugt, insbesondere eine annähernde Rechteckspannung, insbesondere mit sich ändernder Periodendauer bzw. abwechselnder Periodendauer.In an advantageous embodiment of the invention, by reversing the polarity of the excitation voltage, in particular direct voltage, an alternately positive or negative voltage is generated, in particular an approximately square-wave voltage, in particular with changing period duration or alternating period duration.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass ein sauberes Durchfahren der Sättigung des Kerns ermöglicht wird.This has the particular advantage that it enables the core to pass through saturation cleanly.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuerungseinheit derart ausgestaltet, dass eine Effektivwertbildung des gefilterten Differenzstromes durchgeführt wird. Der Effektivwert wird mit dem Differenzstromgrenzwert verglichen. Bei einer Überschreitung wird das Fehlerstromerkennungssignal abgegeben.In an advantageous embodiment of the invention, the control unit is designed in such a way that the effective value formation of the filtered differential current is carried out. The effective value is compared with the residual current limit value. If the limit is exceeded, the residual current detection signal is issued.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine besonders einfache und zuverlässige Fehlerstromerkennung ermöglicht wird, bei dem kurzzeitige Differenzstromspitzen ausgemittelt werden.This has the particular advantage that a particularly simple and reliable fault current detection is made possible, in which short-term differential current peaks are averaged out.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird erst bei einer zwei, drei, vier, fünf oder höher mehr-fachen Überschreitung ein Fehlerstromerkennungssignal abgeben.In an advantageous embodiment of the invention, a fault current detection signal is only emitted when it is exceeded twice, three, four, five or more times.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine weitere Verringerung von Fehlauslösungen erzielt wird, da erst bei einer konsekutiven mehrfachen Überschreitung des Differenzstromwertes ein Fehlerlichtbogenerkennungssignal abgegeben wird.This has the particular advantage that a further reduction in false tripping is achieved, since an arc fault detection signal is only emitted when the differential current value is consecutively exceeded several times.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Fehlerstromschutzeinheit in einem Gehäuse angeordnet, bei der die Unterbrechungseinheit intern oder extern angeordnet ist.In an advantageous embodiment of the invention, the residual current protection unit is arranged in a housing in which the interruption unit is arranged internally or externally.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass bei einer internen Unterbrechungseinheit ein kompakter Fehlerstromschutzschalter vorliegt.This has the particular advantage that there is a compact residual current circuit breaker in the case of an internal interruption unit.
Bei einer externen Unterbrechungseinheit, beispielsweise in einem anderen Schaltgerät, wie einem Leitungsschutzschalter oder Leistungsschalter, dem das Fehlerstromerkennungssignal zugeführt wird, kann vorteilhaft die Funktionalität dieses Schaltgerätes erhöht werden, beispielsweise in dem die Fehlerstromschutzeinheit als Modul, insbesondere für das Schaltgerät, ausgestaltet ist.In the case of an external interruption unit, for example in another switching device, such as a line circuit breaker or circuit breaker, to which the fault current detection signal is fed, the functionality of this switching device can advantageously be increased, for example in that the fault current protection unit is designed as a module, in particular for the switching device.
Erfindungsgemäß wird weiterhin ein korrespondierendes Verfahren zur Erkennung von Gleich- oder Wechselfehlerströmen in einem Niederspannungsstromkreis beansprucht, mit einem Summenstromwandler, dessen Primärseite durch Leiter des Niederspannungsstromkreises gebildet ist und dessen Sekundärseite eine Sekundärwicklung aufweist, die einen Differenzstrom abgibt,
einem Messwiderstand, der in Serie zur Sekundärwicklung geschaltet ist,
dass die Serienschaltung aus Messwiderstand und Sekundärwicklung mit einer Erregungsspannung, insbesondere Gleichspannung, zur Erzeugung eines durch die Sekundärwicklung fließenden Erregungsstromes beaufschlagt wird,
dass bei Erreichen eines ersten Spannungsschwellwertes am Messwiderstand bzw. ersten Stromschwellwertes die Polarität der Erregungsspannung invertiert wird, (so dass in der Folge eine Rechteckspannung entsteht,)
dass die Spannung des Messwiderstandes gefiltert wird, insbesondere tiefpassgefiltert wird, und einer Steuerungseinheit zugeführt wird, die bei Erreichen eines Differenzstromgrenzwertes ein Fehlerstromerkennungssignal abgibt.According to the invention, a corresponding method for detecting direct or alternating fault currents in a low-voltage circuit is also claimed, with a summation current transformer whose primary side is formed by conductors of the low-voltage circuit and whose secondary side has a secondary winding which emits a differential current,
a measuring resistor connected in series with the secondary winding,
that the series circuit of measuring resistor and secondary winding is subjected to an excitation voltage, in particular direct voltage, to generate an excitation current flowing through the secondary winding,
that when a first voltage threshold value is reached at the measuring resistor or the first current threshold value, the polarity of the excitation voltage is inverted (so that a square-wave voltage is generated)
that the voltage of the measuring resistor is filtered, in particular low-pass filtered, and is fed to a control unit which emits a fault current detection signal when a differential current limit value is reached.
Erfindungsgemäß wird eine Periodenhalbdauer durch das Erreichen zweier aufeinanderfolgender erster Schwellwerte durch den Betrag des durch die Sekundärwicklung (
Nach einem Achtel der Periode des Erregungsstromes wird eine Umpolung erzeugt, insbesondere nach einem Achtel der Periode nach Erfassung des Erreichens des ersten Schwellwertes des Betrages des Erregungsstromes, so dass eine Umpolung des durch die Sekundärwicklung fließenden Erregungsstromes erfolgt.A polarity reversal is generated after one eighth of the period of the excitation current, in particular after one eighth of the period after the first threshold value of the amount of the excitation current has been reached, so that the excitation current flowing through the secondary winding is reversed.
Alle Ausgestaltungen, sowohl in abhängiger Form rückbezogen auf den Patentanspruch 1 bzw. 16, als auch rückbezogen lediglich auf einzelne Merkmale oder Merkmalskombinationen von Patentansprüchen, bewirken eine Verbesserung einer Fehlerstromschutzeinheit, insbesondere zur Vermeidung von Fehlauslösungen.All configurations, both in dependent form based on patent claim 1 or 16, as well as based solely on individual features or combinations of features of patent claims, bring about an improvement in a residual current protection unit, in particular to avoid false 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 described properties, features and advantages of this invention and the manner in which they are achieved will become clearer and more clearly understandable 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 zeigt ein erstes Blockschaltbild einer Fehlerstromschutzeinheit gemäß dem Stand der Technik, -
2 zeigt ein zweites Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Fehlerstromschutzeinheit, -
3 zeigt erste Zeitverläufe elektrischer Größen im Rahmen der Erfindung, -
4 zeigt zweite Zeitverläufe elektrischer Größen im Rahmen der Erfindung, -
5 zeigt dritte Zeitverläufe elektrischer Größen im Rahmen der Erfindung.
-
1 shows a first block diagram of a residual current protection unit according to the prior art, -
2 shows a second block diagram of a residual current protection unit according to the invention, -
3 shows first time curves of electrical quantities within the scope of the invention, -
4th shows second time courses of electrical quantities within the scope of the invention, -
5 shows third time profiles of electrical quantities within the scope of the invention.
- - mindestens einen Summenstromwandler
ZCT , dessen PrimärseiteN1 durch einen Phasenleiter L und einen Neutralleiter N gebildet ist. Im Fall ein Drei-Phasen Drehstromnetz mit 3 Phasen- bzw. Außenleitern können die Phasen- (und ggfs. der Neutralleiter N) durch den Kern des SummenstromwandlersZCT geführt sein. Der Kern weist sekundärseitig eine Sekundärwicklung bzw. SekundärwindungN2 auf; - - einem Messwiderstand R, der in Serie zur Sekundärwicklung
N2 geschaltet ist, im Beispiel ist er einerseits mit einem ersten Ende der Sekundärwicklung verbunden, andererseits mit einer gemeinsamen Masseverbindung; - - eine Erregungsschaltung EC, die parallel zur Serienschaltung aus Messwiderstand R und Sekundärwicklung
N2 geschaltet ist, im Beispiel ist sie einerseits mit dem zweiten Ende der SekundärwicklungN2 verbunden und andererseits mit der gemeinsamen Masseverbindung.
- - at least one summation current transformer
ZCT , its primary sideN1 is formed by a phase conductor L and a neutral conductor N. In the case of a three-phase network with 3 phase or outer conductors, the phase (and, if applicable, the neutral conductor N) can go through the core of the summation current transformerZCT be led. The core has a secondary winding or secondary winding on the secondary sideN2 on; - - a measuring resistor R in series with the secondary winding
N2 is connected, in the example it is connected on the one hand to a first end of the secondary winding, on the other hand to a common ground connection; - - An excitation circuit EC, which is parallel to the series circuit of measuring resistor R and secondary winding
N2 is connected, in the example it is on the one hand with the second end of the secondary windingN2 connected and on the other hand to the common ground connection.
Die Erregungsschaltung versorgt diese Serienschaltung mit einer Erregungsspannung, die einen Erregungsstrom durch die Sekundärwicklung
- - eine Sättigungsdetektorschaltung SD, die eingangsseitig parallel zum Messwiderstand R angeschlossen ist, einerseits mit dem Verbindungspunkt zwischen Messwiderstand und ersten Ende der Sekundärwicklung
N2 und anderseits mit der gemeinsamen Masseverbindung. Ausgangsseitig ist die Sättigungsdetektorschaltung SD mit der Erregungsschaltung EC verbunden. Bei Erreichen eines ersten Spannungsschwellwertes, über dem Messwiderstand R, wird vom Sättigungsdetektor SD ein Umpolungssignal an die Erregungsschaltung EC gesendet, die die Polarität der insbesondere Gleichspannung als Erregungsspannung ändert; - - der Sättigungsdetektorschaltung SD kann ein zweites Filter HP, insbesondere Hochpassfilter, vorgeschaltet sein, wie dargestellt, d.h. es befindet sich zwischen dem Verbindungspunkt, von Messwiderstand R und Sekundärwicklung
N2 , und der Sättigungsdetektorschaltung SD, ferner ist es mit dem gemeinsamen Masseanschluss verbunden; - - ein erstes Filter LP, insbesondere ein Tiefpass, das im Beispiel durch zwei Filtereinheiten LPF1, LPF2 realisiert ist. Das erste Filter ist eingangsseitig mit dem Messwiderstand R verbunden, einerseits mit dem Verbindungspunkt zwischen Messwiderstand R und ersten Ende der Sekundärwicklung
N2 und andererseits mit der gemeinsamen Masseverbindung. Das erste Filter LP gibt einen gefilterten Differenzstrom bzw. Differenzstromsignal VF ab. Die Grenzfrequenz des im Beispiel Tiefpassfilters sollte vorteilhafterweise viel kleiner sein, als die Frequenz der Erregungsspannung, damit insbesondere das Erregungssignal ausreichend gefiltert wird. Die Frequenz der Erregungsspannung ist im Beispiel im Bereich von 2 - 6 kHz; könnte aber auch höher sein. Die Grenzfrequenz des Tiefpasses kann im Bereich 100 - 1000 Hz liegen, insbesondere bei 300 Hz; muss jedoch immer mindestens zweimal kleiner sein wie die Erregungsfrequenz.
- - A saturation detector circuit SD, which is connected on the input side in parallel to the measuring resistor R, on the one hand with the connection point between the measuring resistor and the first end of the secondary winding
N2 and on the other hand with the common ground connection. On the output side, the saturation detector circuit SD is connected to the excitation circuit EC. When a first voltage threshold value is reached above the measuring resistor R, the saturation detector SD sends a polarity reversal signal to the excitation circuit EC, which changes the polarity of the, in particular, direct voltage as the excitation voltage; - A second filter HP, in particular a high-pass filter, can be connected upstream of the saturation detector circuit SD, as shown, ie it is located between the connection point of the measuring resistor R and the secondary winding
N2 , and the saturation detection circuit SD, further connected to the common ground terminal; - - A first filter LP, in particular a low pass, which is implemented in the example by two filter units LPF1, LPF2. The first filter is connected on the input side to the measuring resistor R, on the one hand to the connection point between the measuring resistor R and the first end of the secondary winding
N2 and on the other hand with the common ground connection. The first filter LP outputs a filtered differential current or differential current signal VF. The cut-off frequency of the low-pass filter in the example should advantageously be much smaller than the frequency of the excitation voltage, so that in particular the excitation signal is sufficiently filtered. In the example, the frequency of the excitation voltage is in the range of 2 - 6 kHz; but could also be higher. The cutoff frequency of the low pass can be in the range 100-1000 Hz, in particular at 300 Hz; however, it must always be at least twice as small as the excitation frequency.
Dem ersten Filter LP ist im Beispiel ein Verstärker Amp nachgeschaltet, zur Verstärkung des gefilterten Signals VF. Dem Verstärker Amp ist i.B. ein Offset Addierer OA nachgeschaltet, zur Addition eines Offset-Wertes auf das gefilterte bzw. verstärkte Differenzstromsignal. Eine Steuerungseinheit SE ist vorgesehen, beispielsweise mit einem Mikroprozessor MCU, der das Signal des ersten Filters, ggfs. verstärkt oder/und offset-addiert, zugeführt wird. Eingangsseitig kann das Differenzstromsignal durch einen internen oder externen Analog-Digital-Umsetzer ADC in den Digitalbereich umgesetzt werden. Die Steuerungseinheit SE ist derart ausgestaltet, dass das ggfs. digital gewandelte Differenzstromsignal mit einem Differenzstromgrenzwert verglichen wird. Bei Überschreitung wird ein Fehlerstromerkennungssignal FES abgegeben. Beispielsweise zu einer intern oder extern angeordneten Unterbrechungseinheit TU, die Kontakte aufweisen kann, zur Unterbrechung des Niederspannungsstromkreises, insbesondere deren Leiter L, N. Hierbei kann mindestens ein Teil der Leiter unterbrochen werden. Vorteilhafterweise kann eine Unterbrechung aller Leiter L, N erfolgen, um eine galvanische Trennung zu erreichen.In the example, an amplifier Amp is connected downstream of the first filter LP to amplify the filtered signal VF. The amplifier Amp is i.B. an offset adder OA connected downstream for adding an offset value to the filtered or amplified differential current signal. A control unit SE is provided, for example with a microprocessor MCU, to which the signal of the first filter, possibly amplified and / or offset-added, is supplied. On the input side, the differential current signal can be converted into the digital range by an internal or external analog-digital converter ADC. The control unit SE is designed in such a way that the possibly digitally converted differential current signal is compared with a differential current limit value. If the limit is exceeded, a fault current detection signal FES is issued. For example, to an internally or externally arranged interruption unit TU, which can have contacts for interrupting the low-voltage circuit, in particular its conductors L, N. Here, at least some of the conductors can be interrupted. Advantageously, all conductors L, N can be interrupted in order to achieve galvanic separation.
Die Steuerungseinheit SE kann ferner derart ausgestaltet sein, dass eine Effektivwertberechnung des zugeführten Differenzstromsignals durchgeführt wird, beispielsweise durch eine Effektivwertberechnungseinheit oder -funktion. Dieser Effektivwert wird mit einem Differenzstromschwellwert verglichen, beispielsweise mit einer Vergleichereinheit bzw. -funktion. Zusätzlich kann eine Überschreitung hinsichtlich des Vorliegens der Überschreitung zweier, insbesondere nacheinander folgender, Effektivwerte durchgeführt. Wird der Differenzstromschwellwert unterschritten, wird der nächste Differenzstromwert für den Vergleich herangezogen, beispielsweise durch eine Returneinheit bzw. Funktion.The control unit SE can also be designed in such a way that an effective value calculation of the supplied differential current signal is carried out, for example by an effective value calculation unit or function. This effective value is compared with a differential current threshold value, for example with a comparator unit or function. In addition, an exceedance can be carried out with regard to the presence of two, in particular successive, effective values being exceeded. If the differential current threshold value is not reached, the next differential current value is used for the comparison, for example by a return unit or function.
Wird der Differenzstromwert überschritten, kann ein Zähler hochgezählt werden, beispielsweise mit einer Zähleinheit bzw. -funktion. Bei zweimaligen, dreimaligen bzw. je nach Definition n-maligen Vorliegen einer Überschreitung wird ein Fehlerstromerkennungssignal abgegeben.If the differential current value is exceeded, a counter can be incremented, for example with a counting unit or function. A fault current detection signal is emitted if the values are exceeded twice, three times or, depending on the definition, n times.
Dieses Fehlerstromerkennungssignal FES wird insbesondere der, internen oder externen, Unterbrechungseinheit TU zugeführt.This fault current detection signal FES is fed in particular to the internal or external interruption unit TU.
Zwischen der Steuerungseinheit SE und der Erregungsschaltung EC ist eine Verbindung eingezeichnet. Diese kann eine Frequenzeinheit FC aufweisen. Mit dieser könnte eine Änderung der Frequenz der Erregungsspannung erfolgen.A connection is shown between the control unit SE and the excitation circuit EC. This can have a frequency unit FC. This could be used to change the frequency of the excitation voltage.
Durch die Höhe der Erregungsspannung wird die Dauer des Durchlaufens der Kurve des Kerns des Summenstromwandlers bis zur Sättigung beeinflusst. Bei einer niedrigen Spannung wird die Kurve langsamer durchlaufen, bei einer höheren Spannung wird die Kurve schneller durchlaufen. Bei Erreichen der Sättigung, was durch den Sättigungsdetektorschaltung bzw. Sättigungsdetektor SD erkannt wird, beispielsweise wenn die Spannung über den Messwiderstand einen ersten Spannungsschwellwert erreicht bzw. der Erregungsstrom einen ersten Stromschwellwert erreicht, erfolgt eine Umpolung der Erregungsspannung, insbesondere Gleichspannung, und ein erneutes Durchlaufen der Kurve beginnt. Durch die Höhe der Spannung wird somit die Frequenz dieser Spannung, idealerweise Rechteckspannung, bestimmt. Damit auch die Frequenz des sekundären Differenzstroms, der aus dem durch den Summenstromwandler übersetzten primären Gleichstromfehlerstromes bzw. Wechselfehlerstromes und der überlagerten Erregungsspannung besteht, bestimmt.The duration of the curve of the core of the summation current transformer to saturation is influenced by the level of the excitation voltage. With a low voltage the curve is traversed more slowly, with a higher voltage the curve is traversed faster. When saturation is reached, which is detected by the saturation detector circuit or saturation detector SD, for example when the voltage across the measuring resistor reaches a first voltage threshold value or the excitation current reaches a first current threshold value, the polarity of the excitation voltage, in particular DC voltage, is reversed and the value is repeated Curve begins. The frequency of this voltage, ideally a square-wave voltage, is determined by the level of the voltage. This also determines the frequency of the secondary differential current, which consists of the primary DC residual current or AC residual current translated by the summation current transformer and the superimposed excitation voltage.
Im Beispiel gemäß
Beides liegt nach dem ersten Filter LP als gefilterte Fehlerspannung bzw. gefiltertes Differenzstromsignal VF vor und wird ggfs. verstärkt oder/und Offset-addiert der Steuerungseinheit SE bzw. Mikroprozessor MCU zugeführt. Der Mikroprozessor MCU führt eine beschriebene Auswertung durch.After the first filter LP, both are present as a filtered error voltage or filtered differential current signal VF and are optionally amplified and / or fed to the control unit SE or microprocessor MCU with offset. The microprocessor MCU carries out an evaluation as described.
Das dritte Filter HP2 ist beispielsweise ein Hochpassfilter.The third filter HP2 is, for example, a high-pass filter.
Erfindungsgemäß kann der Sättigungsdetektor SD beispielsweise als Komparator ausgestaltet sein. Das dem Komparator zugeführte (Spannungs-)Signal wird mit dem ersten Schwellwert verglichen und bei dessen Überschreitung wird ein Umpolungssignal, beispielsweise eine Gleichspannung mit einem ersten Wert bzw. Vorzeichen, der Erregungsschaltung EC zugeführt. Die Erregungsschaltung kann dieses beispielsweise direkt oder verstärkt als Erregungsspannung für die Sekundärwicklung
Erfindungsgemäß kann beispielsweise die, insbesondere durch das zweite Filter HP - speziell hochpassgefilterte, Spannung über dem Messwiderstand R und das, insbesondere durch das dritte Filter HP2 - speziell hochpassgefilterte, Steuersignal Vc der Steuerungseinheit SE vor oder in der Sättigungsdetektorschaltung SD parallel geschaltet sein.According to the invention, for example, the voltage across the measuring resistor R, especially high-pass filtered through the second filter HP, and the control signal Vc, especially high-pass filtered, especially through the third filter HP2, can be connected in parallel to the control unit SE before or in the saturation detector circuit SD.
Funktionell gibt die Steuerungseinheit SE ein Steuersignal Vc, insbesondere über das dritte Filter HP2, zur Sättigungsdetektorschaltung SD ab. Die Sättigungsdetektorschaltung SD gibt daraufhin ein Umpolungssignal an die Erregungsschaltung EC ab, so dass beispielsweise die Gleichspannung als Erregungsspannung umgepolt wird.Functionally, the control unit SE outputs a control signal Vc, in particular via the third filter HP2, to the saturation detector circuit SD. The saturation detector circuit SD then emits a polarity reversal signal to the excitation circuit EC, so that, for example, the polarity of the DC voltage is reversed as the excitation voltage.
Erfindungsgemäß wird das Umpolungssignal der Sättigungsdetektorschaltung SD mittels der Steuerungseinheit SE und dem Steuersignal Vc derart erzeugt, dass eine Phasenverschiebung der Erregungsspannung, insbesondere bezogen auf den Beginn der vorherigen Erregungsspannung bzw. des Erregungsstromes erzeugt wird.According to the invention, the polarity reversal signal of the saturation detector circuit SD is generated by means of the control unit SE and the control signal Vc in such a way that a phase shift of the excitation voltage, in particular based on the beginning of the previous excitation voltage or the excitation current, is generated.
Insbesondere wird eine Phasenverschiebung von plus oder minus 90° erzeugt.In particular, a phase shift of plus or minus 90 ° is generated.
Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass eine Periodenhalbdauer durch das Erreichen zweier aufeinanderfolgender erster Schwellwerte (durch den Betrag des durch die Sekundärwicklung (
Das Steuersignal Vc wird insbesondere nach einem Achtel der Periode bzw. Periodendauer des Erregungsstromes erzeugt, insbesondere nach einem Achtel der Periode nach Erfassung des Erreichens des ersten Schwellwertes (durch den Betrag der Erregungsstromes), so dass eine Umpolung der Erregungsspannung bzw. in der Folge des durch die Sekundärwicklung
Bei einer Überschreitung des ersten Schwellwertes durch den Erregungsstrom Iexc mit positivem Wert bzw. Vorzeichen, wird durch Umpolung eine Erregungsspannung bzw. ein Erregungsstrom mit negativem Wert bzw. Vorzeichen und umgekehrt erzeugt.When the first threshold value is exceeded by the excitation current Iexc with a positive value or sign, an excitation voltage or an excitation current with a negative value or sign and vice versa is generated by polarity reversal.
Erfindungsgemäß erfolgt die Umschaltung nach einem Achtel der Periodendauer deshalb, um eine 90° Phasenverschiebung derart zu erzeugen, dass nach einer (regulären) Umpolung der Erregungsspannung (Überschreitung des ersten Schwellwertes auf Grund Sättigung des Kerns des Summenstromwandlers) fließt der Erregungsstrom in der entgegengesetzten Richtung, nach einem Achtel, d.h. 45°, erfolgt eine erfindungsgemäße Umpolung, nach wiederum einem Achtel, d.h. 45°, ist der Kern wieder in der (vorhergehenden) Sättigung (erster Schwellwert des Erregungsstromes überschritten), wodurch eine (reguläre) Umpolung der Erregungsspannung erfolgt. In der Folge wird durch die beiden ein Achtel langen Perioden (45°) eine 90° Phasenverschiebung der Erregungsspannung erzeugt.According to the invention, the switchover takes place after an eighth of the period in order to generate a 90 ° phase shift in such a way that after a (regular) polarity reversal of the excitation voltage (exceeding the first threshold value due to saturation of the core of the summation current transformer), the excitation current flows in the opposite direction, after an eighth, ie 45 °, there is a polarity reversal according to the invention, after again an eighth, ie 45 °, the core is again in the (previous) saturation (first threshold value of the excitation current exceeded), whereby a (regular) polarity reversal of the excitation voltage takes place. As a result, a 90 ° phase shift of the excitation voltage is generated by the two one-eighth long periods (45 °).
Dieser Vorgang wird erfindungsgemäß periodisch wiederholt.According to the invention, this process is repeated periodically.
Die zweite Kennlinie zeigt den Verlauf den Erregungsstromes Iexc durch die Sekundärwicklung über der Zeit time. Durch den Kern des Summenstromwandlers weist der Erregungsstrom ein derartiges stromimpulsbehaftes bzw. „zackenbehaftes“ Verhalten über der Zeit auf.The second characteristic curve shows the course of the excitation current Iexc through the secondary winding over time. Due to the core of the summation current transformer, the excitation current exhibits such a current impulse or “jagged” behavior over time.
Diese Kennlinie ist mit der ersten Kennlinie synchronisiert. Zu Zeiten des Periodenwechsels der ersten Kennlinie erfolgt ein Stromimpuls bzw. Stromausschlag.This characteristic is synchronized with the first characteristic. At the time of the cycle change of the first characteristic, a current pulse or current excursion occurs.
Auf der Höhe der zweiten Kennlinie ist parallel ein Diagramm einer Hysterekurve eine Spule mit Kern, wie der Summenstromwandler
Auf der horizontalen X-Achse der Hysterekurve ist die magnetische Flußdichte B(T) und auf der vertikalen Y-Achse die magnetische Feldstärke H (A/m) dargestellt. Das Diagramm zeigt eine übliche Hysteresekurve. Die Magnetisierungswechsel bzw. das Magnetisierungsende (Maximum der magnetischen Flussdichte erreicht) entsprechen der Höhe der Stromimpulse bzw. Stromausschläge des Erregungsstromes Iexc, zum jeweiligen Zeitpunkt.The magnetic flux density B (T) is shown on the horizontal X-axis of the hysteresis curve and the magnetic field strength H (A / m) is shown on the vertical Y-axis. The diagram shows a common hysteresis curve. The change in magnetization or the end of magnetization (maximum of the magnetic flux density reached) correspond to the magnitude of the current pulses or current excursions of the excitation current Iexc at the respective point in time.
Die magnetische Feldstärke H (A/m) ist mit dem Erregungsstrom Iexc über die Beziehung:
wobei LFE die Induktivität der Sekundärwicklung
where LFE is the inductance of the secondary winding
Die dritte Kennlinie zeigt den Verlauf eines Fehlerstromes Id über der Zeit time. Im Beispiel ist ein Gleichfehlerstrom eingezeichnet. Dieser hat einen konstanten Stromwert über der Zeit.The third characteristic shows the course of a fault current Id over time. A DC residual current is shown in the example. This has a constant current value over time.
Die vierte Kennlinie zeigt den Verlauf der Summe aus Erregungsstrom Iexc und sekundären Differenzstrom Icomp (dieser „kompensierte“ Differenzstrom Icomp in der Sekundärwicklung wird durch den primären Fehlerstrom Id erzeugt), wie er an der Sekundwicklung
Der Fehlerstrom Id bzw. id bewirkt eine Verschiebung der vierten Kennlinie nach oben, gegenüber der zweiten Kennlinie, um den Betrag:
Die fünfte, unterste Kennlinie zeigt den Verlauf des resultierenden gefilterten Differenzsignales VF über der Zeit time.The fifth, lowest characteristic curve shows the course of the resulting filtered difference signal VF over time.
Im Folgenden wird die Erfindung noch einmal mit anderen Worten unter Bezugnahme auf die weiteren Figuren näher erläutert.In the following, the invention is explained in more detail once again in other words with reference to the other figures.
Eine Fehlerstromschutzeinheit, insbesondere vom Typ RCD-Typ B, verwendet eine spezielle Schaltung, um Gleichstromdifferenzströme zu erfassen und umzuwandeln. Eine Erregungsschaltung EC legt eine Erregungsspannung an die Sekundärwicklung
Die Erregungsfrequenz Fexc hängt von der Erregungsspannung Vexc, dem Querschnitt A des Kerns, der Sättigungsflussdichte Bs und der Anzahl der Sekundärwindungen
Im Falle eines Differenzstroms id im Primärkreis passt die Erregungsschaltung die Erregerspannung an, um den Wert des Differenzstroms zu kompensieren. Die Referenz ist die magnetische Hysterese des Kerns, die symmetrisch ist. Der kompensierte Strom hat folgenden Wert:
Der Strom durch die Sekundärwicklung
Nach dem Filter steht ein (gefiltertes) Differenzstromsignal VF zur Verfügung, das ggfs. verstärkt, digitalisiert und durch die Steuerungseinheit SE ausgewertet bzw. analysiert wird, um den Wert des Fehlerstromes zu bestimmen.
Ein verbleibendes Signal mit der Frequenz Fexc ist im Differenzstromsignal noch vorhanden, da das erste Filter LP die Erregungsspannung nicht zu 100% entfernen kann. Das Design des ersten Filters LP und der Erregungsschaltung EC muss sicherstellen, dass sein Beitrag vernachlässigbar ist.A remaining signal with the frequency Fexc is still present in the differential current signal, since the first filter LP cannot remove the excitation voltage 100%. The design of the first filter LP and the excitation circuit EC must ensure that its contribution is negligible.
Diese Fehlerstromschutzeinheit wandelt den Differenzstrom korrekt um, dessen Frequenz kleiner als die Frequenz Fexc der Erregungsspannung ist. Eine Fehlerstromschutzeinheit für den RCD-Typ B hat eine definierte Auslösecharakteristik für einen Differenzstrom von 0 Hz bis 1000 Hz (Norm EN 62423), daher muss Fexc größer als 1000 Hz sein. Sie liegt im Allgemeinen im Bereich von 2,5 kHz bis 3,5 kHz.This residual current protection unit correctly converts the differential current, the frequency of which is lower than the frequency Fexc of the excitation voltage. A residual current device for the RCD type B has a Defined tripping characteristic for a residual current from 0 Hz to 1000 Hz (standard EN 62423), therefore Fexc must be greater than 1000 Hz. It is generally in the range from 2.5 kHz to 3.5 kHz.
Bei Differenzströmen mit einer Frequenz über 1000 Hz ist das Auslöseverhalten nicht definiert. Es wird jedoch empfohlen, den RCD mit niedriger Empfindlichkeit zu realisieren, um einen Auslösebetrieb in Anwendungen zu vermeiden, bei denen Fehlerströme (bzw. Leckströme) im Bereich vieler kHz (z.B. durch Frequenzumrichter) erwartet werden, die technisch bedingt sind. Eine derartige Fehlerstromschutzeinheit soll bei einem Ableitstrom von 500 mA in derartigen Frequenzbereichen nicht auslösen. Darüber hinaus gibt es eine EMV-Prüfung (EN 61543, Teil T.2.6), bei der der FI-Schutzschalter nicht mit einem Differenzstrom bei 50 Hz mit einem Wert von 30% des Bemessungsfehlerstromes und einem Störstrom von bis zu 150 kHz und 66mA ausgelöst wird, siehe nachfolgende Tabelle.
Tabelle: HF-Prüfstrom nach EN 61543, Teil T.2.6
Dieses System hat den Nachteil, dass wenn ein Fehlerstrom (bzw. Leckstrom) mit der doppelten bzw. n-mal doppelten Erregungsfrequenz (n ist eine natürliche Zahl) vorhanden ist, erfolgt eine nachteilige Synchronisation zwischen den Spitzen des Erregerstroms und den Spitzen des Differenzstroms, das zu einem Aliasing-ähnlichen Verhalten führt.This system has the disadvantage that if there is a fault current (or leakage current) with twice or n times twice the excitation frequency (n is a natural number), there is a disadvantageous synchronization between the peaks of the excitation current and the peaks of the differential current, which leads to an aliasing-like behavior.
Dadurch resultiert in der vierten Kennlinie ein Verlauf der Summe aus Erregungsstrom Iexc und Differenzstrom Icomp, wie er an der Sekundwicklung
Wie in
Es ist möglich die Erregungsspannung gemäß
Des Weiteren ist ein sinusförmiger Wechselfehlerstrom Id in der vierten Kennlinie dargestellt. Weiterhin, dass die Erfindung angewendet wurde, was in den Kurvenverläufen ersichtlich ist.Furthermore, a sinusoidal alternating fault current Id is shown in the fourth characteristic curve. Furthermore, that the invention was applied, which can be seen in the curves.
Durch das Erzeugen eines Phasensprunges der Erregungsspannung VL gemäß der zweiten Kennlinie in
Durch Steuern der Synchronisation des Erregungssignals und des Fehlerstromes / Differenzstromes soll der Effekt des Aliasing-Phänomens reduziert werden. Durch den Sättigungsdetektor kann durch normale Sättigung des Magnetkerns und zusätzlich durch ein Steuersignal Vc der Steuerungseinheit SE (insbesondere mit dem dritten Filter, insb. Hochpassfilter,) ein zusätzlicher Erregungsspannungswechsel erzeugt werden (gemäß
Diese Phasenverschiebung führt zu einer neuen Synchronisation zwischen Erregungsstrom Iexc und Differenzstrom Icomp, jedoch mit dem Unterschied, dass der Effekt des Aliasing-Phänomens bei jeder halben Periode des Steuersignals invertiert wird, gemäß
Das Steuersignal Vc wird von der Steuerungseinheit SE (insbesondere MCU) ausgegeben, um den Sättigungsdetektor SD über ein (HP-)Filter auszulösen.The control signal Vc is output by the control unit SE (in particular MCU) in order to trigger the saturation detector SD via an (HP) filter.
Die Abfolge kann sein:
- 1. Die halbe Periode des Erregungssignals wird zwischen zwei Stromspitzen - Überschreitung des ersten Schwellwertes - gemessen (Ausgabe der Zustandsänderungen des Sättigungsdetektors). Die Periode bzw. Periodendauer
- 2) Das Steuersignal Vc (bzw. die Steuerspannung Vc) wechselt zur Zeit Texc / 8, also nach einem Achtel der Periodendauer, nach Erfassung der Stromspitze (Überschreitung des ersten Schwellwertes). Die Umschaltung ist von niedrig nach hoch, wenn die Stromspitze (Überschreitung des ersten Schwellwertes) bzw. der Peak negativ war (negatives Vorzeichen bzw. Wert), oder von hoch nach niedrig, wenn die Stromspitze (Überschreitung des ersten Schwellwertes) bzw. der Peak positiv war (positives Vorzeichen bzw. Wert).
- 3) Ein neue Stromspitze (Überschreitung des ersten Schwellwertes) bzw. Peak mit demselben Vorzeichen wie der letzte Peak tritt auf. Die Zeit zwischen beiden Peaks (Überschreitung des ersten Schwellwertes) beträgt dann Texc / 4 und entspricht der Zielphasenverschiebung von -90°.
- 4) Die nächste Stromspitze (Überschreitung des ersten Schwellwertes) bzw. der nächste Peak hat eine entgegengesetzte Polarität und eine neue Messung der Erregungshalbperiode wird durchgeführt, wodurch ein aktualisierter Wert von Texc erhalten wird.
- 5) Das Steuersignal Vc (Steuerspannung Vc) wird zum Zeitpunkt Texc / 8 wie in Schritt 2 erneut umgeschaltet.
- 1. Half the period of the excitation signal is measured between two current peaks - the first threshold value is exceeded - (output of the changes in state of the saturation detector). The period or period duration
- 2) The control signal Vc (or the control voltage Vc) changes at the time Texc / 8, i.e. after one eighth of the period, after the current peak has been detected (the first threshold value has been exceeded). The switchover is from low to high when the current peak (exceeding the first threshold value) or the peak was negative (negative sign or value), or from high to low when the current peak (exceeding the first threshold value) or the peak was positive (positive sign or value).
- 3) A new current peak (exceeding the first threshold value) or peak with the same sign as the last peak occurs. The time between the two peaks (exceeding the first threshold value) is then Texc / 4 and corresponds to the target phase shift of -90 °.
- 4) The next current peak (exceeding the first threshold value) or the next peak has an opposite polarity and a new measurement of the excitation half-cycle is carried out, whereby an updated value of Texc is obtained.
- 5) The control signal Vc (control voltage Vc) is switched again at the time Texc / 8 as in step 2.
Somit lässt sich ein Steuersignal Vc mit einer Frequenz von 2/3 der ursprünglichen Erregerfrequenz erzielen. Dies kann einfach gefiltert werden.A control signal Vc with a frequency of 2/3 of the original excitation frequency can thus be achieved. This can easily be filtered.
Dies ist eine Möglichkeit, um eine Störung der Fehlerstromerkennung zu vermeiden. Wenn ein Aliasing-ähnlicher Effekt (nachteilige Synchronisation zwischen Erregungssignal und Leckstrom) nicht durch Ändern oder Umschalten der Erregerfrequenz vermieden werden kann, kann sein Effekt durch Steuern einer Synchronisation durch periodisches Einführen einer Phasenverschiebung, insbesondere von -90° bzw. +90°, vermieden werden.This is one way of avoiding fault current detection. If an aliasing-like effect (disadvantageous synchronization between excitation signal and leakage current) cannot be avoided by changing or switching the excitation frequency, its effect can be avoided by controlling a synchronization by periodically introducing a phase shift, in particular of -90 ° or + 90 ° will.
Durch eine erfindungsgemäße Fehlerstromschutzeinheit wird die Ermittlung von Fehlerströmen weniger durch hochfrequente Signalanteile gestört und die Fehlauslösefestigkeit gesteigert. Insbesondere für Fehlerstromschutzschalter des Typs B bzw. B+ ist die Erfindung von großem Vorteil. Die Lösung ist sehr einfach zu implementieren. Es sind i.d.R. nur kleine Hardware-Änderungen erforderlich.With a residual current protection unit according to the invention, the determination of residual currents is less disturbed by high-frequency signal components and the resistance to false tripping is increased. The invention is particularly advantageous for residual current circuit breakers of type B or B +. The solution is very easy to implement. Usually only small hardware changes are required.
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.Although the invention has been illustrated and described in more detail by the exemplary embodiment, the invention is not restricted by the disclosed examples and other variations can be derived therefrom by the person skilled in the art without departing from the scope of protection of the invention.
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