DE102020118379A1

DE102020118379A1 - Device for protective separation in a low-voltage network and system for distributing low-voltage to end users

Info

Publication number: DE102020118379A1
Application number: DE102020118379.8A
Authority: DE
Inventors: Zoran Savovic; Stanisa Vuckovic
Original assignee: Daniel Speyer GmbH
Current assignee: Daniel Speyer GmbH
Priority date: 2020-07-13
Filing date: 2020-07-13
Publication date: 2022-01-13

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (12) zur Schutztrennung in einem Niederspannungsnetz (2), umfassend zumindest einen Transformator (15) mit einem Transformatorkern (16), einer Primärspule (17) und einer Sekundärspule (18). Die Primärspule (17) weist eingangsseitige Anschlüsse (N1, L11, L21, L31) zur Verbindung mit dem Niederspannungsnetz (2) auf und ist auf einer Primärseite des Transformatorkerns (16) angeordnet. Die Sekundärspule (18) weist ausgangsseitige Anschlüsse (N2, L12, L22, L32) zur Verbindung mit wenigstens einem elektrischen Verbraucher (9) auf und ist auf einer Sekundärseite des Transformatorkerns (16) angeordnet. Der Transformatorkern (16) ist von einem Erdpotential galvanisch getrennt.The invention relates to a device (12) for protective separation in a low-voltage network (2), comprising at least one transformer (15) with a transformer core (16), a primary coil (17) and a secondary coil (18). The primary coil (17) has connections (N1, L11, L21, L31) on the input side for connection to the low-voltage network (2) and is arranged on a primary side of the transformer core (16). The secondary coil (18) has connections (N2, L12, L22, L32) on the output side for connection to at least one electrical consumer (9) and is arranged on a secondary side of the transformer core (16). The transformer core (16) is galvanically separated from a ground potential.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schutztrennung in einem Niederspannungsnetz, umfassend zumindest einen Transformator mit einem Transformatorkern, einer Primärspule und einer Sekundärspule.The invention relates to a device for protective separation in a low-voltage network, comprising at least one transformer with a transformer core, a primary coil and a secondary coil.

Die Erfindung betrifft außerdem ein System zur Verteilung einer Niederspannung an Endverbraucher, umfassend einen Elektrizitätszähler zur Erfassung der Menge einer von einem Versorgungsnetzbetreiber gelieferten elektrischen Energie, eine Vorrichtung zur Schutztrennung und wenigstens einen elektrischen Verbraucher.The invention also relates to a system for distributing low voltage to end users, comprising an electricity meter for recording the amount of electrical energy supplied by a supply network operator, a device for protective separation and at least one electrical consumer.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Verteilung einer Niederspannung an Endverbraucher, ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Schutztrennung in einem Niederspannungsnetz und eine vorteilhafte Verwendung einer Vorrichtung zur Schutztrennung.The invention also relates to a method for distributing a low voltage to end users, a method for producing a device for protective separation in a low-voltage network and an advantageous use of a device for protective separation.

Die Gefahren von Verletzungen durch die Einwirkung elektrischen Stroms sind weithin bekannt. Berührt eine Person beispielsweise die spannungsführende Phase in einem haushaltsüblichen Niederspannungsnetz kann ein Stromfluss über die Erde bzw. über geerdete Gegenstände und/oder aufgrund der Kapazität des Körpers gegenüber der geerdeten Umgebung zustande kommen. Ein potenziell tödlicher Stromunfall kann die Folge sein.The dangers of injury from exposure to electrical current are well known. For example, if a person touches the live phase in a household low-voltage network, current can flow via the earth or via earthed objects and/or due to the body's capacitance to the earthed environment. A potentially fatal electrical accident can result.

Zur Verringerung des Risikos von Stromunfällen kommen in Niederspannungsnetzen so genannte Überstromschutzeinrichtungen (z. B. elektronische Sicherungen), Fehlerstrom-Schutzschalter („FI-Schutzschalter“) und/oder eine Schutzerdung elektrisch leitfähiger, berührbarer Teil mittels eines so genannten Schutzleiters („PE-Leiter“) zum Einsatz.To reduce the risk of electrical accidents, so-called overcurrent protection devices (e.g. electronic fuses), residual current circuit breakers ("FI circuit breakers") and/or protective earthing of electrically conductive, touchable parts by means of a so-called protective conductor ("PE- ladder”) for use.

Überstromschutzeinrichtungen sind zum Schutz vor Stromunfällen aufgrund der in der Regel hohen Auslösestromstärke allerdings vergleichsweise ungeeignet.However, overcurrent protection devices are comparatively unsuitable for protection against electrical accidents due to the usually high triggering current.

Fehlerstrom-Schutzschalter sind insbesondere in älteren Niederspannungsnetzen nicht oder nur für einen Teil der Stromkreise vorhanden. Außerdem können Fehlerstrom-Schutzschalter beispielsweise aufgrund von Alterungseffekten ausfallen und sollten aus diesem Grunde regelmäßig vom Endverbraucher auf korrekte Funktion geprüft werden - eine Sicherheitsmaßnahme, die in der Praxis leider häufig unterbleibt.Residual current circuit breakers are not available, or only for some of the circuits, especially in older low-voltage networks. In addition, residual current circuit breakers can fail due to aging effects, for example, and for this reason they should be checked regularly by the end user to ensure that they are working correctly - a safety measure that is unfortunately often not carried out in practice.

Auch ein Schutzleiter zur Bereitstellung einer Schutzerdung ist insbesondere in älteren Anlagen bzw. Niederspannungsnetzen mitunter nicht verfügbar.A protective conductor to provide protective earthing is sometimes not available, especially in older systems or low-voltage networks.

Hinzu kommt, dass selbst im Falle von voll funktionstüchtigen Überstromschutzeinrichtungen, Fehlerstrom-Schutzschaltern und Schutzerdungen Stromunfälle dennoch nicht vollständig ausgeschlossen werden können, da die Berührung der stromführenden Leitung durch einen Menschen oder ein Tier aufgrund der Rückleitung zu dem Netzbetreiber über die Erde zu einem nicht erkennbaren, geschlossenen Stromkreis führen kann.In addition, even in the case of fully functional overcurrent protection devices, residual current circuit breakers and protective earthing, electrical accidents cannot be completely ruled out, since contact with the live line by a person or an animal due to the return line to the network operator via the earth can lead to an undetectable , closed circuit can lead.

Insgesamt besteht demnach ein Bedarf, die Sicherheit in Niederspannungsnetzen weiter zu erhöhen.Overall, therefore, there is a need to further increase the safety in low-voltage networks.

In Anbetracht des bekannten Stands der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Vorrichtung zur Schutztrennung in einem Niederspannungsnetz bereitzustellen, die insbesondere die Sicherheit innerhalb des Niederspannungsnetzes gegenüber Stromunfällen zu verbessern vermag.In view of the known state of the art, the object of the present invention is to provide a device for protective separation in a low-voltage network, which is able in particular to improve safety within the low-voltage network with regard to electrical accidents.

Der vorliegenden Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, ein System zur Verteilung einer Niederspannung an Endverbraucher bereitzustellen, in dem insbesondere die Sicherheit gegenüber Stromunfällen verbessert ist.The present invention is also based on the object of providing a system for distributing a low voltage to end users, in which in particular the safety against electrical accidents is improved.

Schließlich ist es auch Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Verteilung einer Niederspannung an Endverbraucher bereitzustellen, bei dem insbesondere die Sicherheit gegenüber Stromunfällen verbessert ist. Finally, it is also the object of the invention to provide a method for distributing a low voltage to end users, in which in particular the security against electrical accidents is improved.

Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Schutztrennung in einem Niederspannungsnetz bereitzustellen.In addition, the object of the invention is to provide an advantageous method for producing a device for protective separation in a low-voltage network.

Es ist auch eine Aufgabe der Erfindung, eine vorteilhafte Verwendung einer Vorrichtung zur Schutztrennung bereitzustellen.It is also an object of the invention to provide an advantageous use of a protective separation device.

Die Aufgabe wird für die Vorrichtung zur Schutztrennung mit den in Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst. Bezüglich des Systems wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 7 gelöst. Betreffend das Verfahren zur Verteilung der Niederspannung wird die Aufgabe durch Anspruch 12 und für das Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung zur Schutztrennung durch Anspruch 13 gelöst. Außerdem wird die Aufgabe für die Verwendung der Vorrichtung durch Anspruch 15 gelöst.The object is achieved for the device for protective separation with the features listed in claim 1. With regard to the system, the object is achieved by the features of claim 7. The object is solved by claim 12 for the method of distributing the low voltage and by claim 13 for the method of manufacturing the protective separation device. In addition, the object for using the device is solved by claim 15.

Die abhängigen Ansprüche und die nachfolgend beschriebenen Merkmale betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten der Erfindung.The dependent claims and the features described below relate to advantageous embodiments and variants of the invention.

Es ist eine Vorrichtung zur Schutztrennung in einem Niederspannungsnetz vorgesehen.A device for protective separation in a low-voltage network is provided.

Niederspannungsnetze werden als Teil des Stromnetzes zur Verteilung der elektrischen Energie an Endverbraucher verwendet und von Versorgungsnetzbetreibern bereitgestellt. Niederspannungsnetze werden üblicherweise mit Netzspannungen von 230 Volt (einphasig), 120 Volt (einphasig), 400 Volt (dreiphasig) oder 208 Volt (dreiphasig) betrieben. Gebräuchliche Netzausführung für Dreiphasenwechselstrom sind insbesondere das TN-System und das TT-System. Niederspannungsnetze und deren Varianten sind grundsätzlich ausreichend bekannt, weshalb auf weitere Ausführungen vorliegend verzichtet wird.Low-voltage grids are used as part of the power grid to distribute electrical energy to end users and are provided by utility grid operators. Low-voltage networks are usually operated with mains voltages of 230 volts (single-phase), 120 volts (single-phase), 400 volts (three-phase) or 208 volts (three-phase). The TN system and the TT system are the most common mains designs for three-phase alternating current. In principle, low-voltage networks and their variants are sufficiently well known, which is why no further explanations are given here.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst zumindest einen Transformator mit einem Transformatorkern, einer Primärspule und einer Sekundärspule. Die Primärspule weist eingangsseitige Anschlüsse zur Verbindung mit dem Niederspannungsnetz auf und ist auf einer Primärseite des Transformatorkerns angeordnet. Die Sekundärspule weist ausgangsseitige Anschlüsse zur Verbindung mit wenigstens einem elektrischen Verbraucher auf und ist auf einer Sekundärseite des Transformatorkerns angeordnet.The device according to the invention comprises at least one transformer with a transformer core, a primary coil and a secondary coil. The primary coil has input-side connections for connection to the low-voltage network and is arranged on a primary side of the transformer core. The secondary coil has connections on the output side for connection to at least one electrical consumer and is arranged on a secondary side of the transformer core.

Der Transformatorkern ist von einem Erdpotential galvanisch getrennt.The transformer core is galvanically separated from an earth potential.

Erfindungsgemäß kann die Erdung des versorgenden Niederspannungsnetzes aufgehoben werden, wodurch die Berührung von Versorgungsleitungen oder stromführenden Bauteilen nicht zu einem geschlossenen Stromkreis durch die Erde zurück zum Versorgungsnetzbetreiber führen kann. Hierdurch kann die Gefahr eines sogenannten Erdschlusses, der durch die bekannten Sicherheitsmaßnahmen von Niederspannungsnetzen in der Regel nicht erkennbar ist, eliminiert werden. Die schädliche oder gar tödliche Wirkung des elektrischen Stroms eines Niederspannungsnetzes auf den Menschen oder auf ein Tier kann hierdurch im Idealfall vollständig verhindert werden.According to the invention, the grounding of the supplying low-voltage network can be eliminated, as a result of which contact with supply lines or current-carrying components cannot lead to a closed circuit through the ground back to the supply network operator. As a result, the risk of a so-called ground fault, which is generally not detectable due to the known safety measures of low-voltage networks, can be eliminated. Ideally, the harmful or even deadly effect of the electric current from a low-voltage network on humans or animals can be completely prevented in this way.

Ergänzend hat sich gezeigt, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung die Sinuskurve des elektrischen Stroms unter Beibehaltung der das Niederspannungsnetz definierenden Parameter (insbesondere Netzspannung und Netzfrequenz) zusätzlich zu stabilisieren vermag. Hierdurch kann sich die Lebensdauer bzw. Haltbarkeit der betriebenen elektrischen Verbraucher verlängern.In addition, it has been shown that the device according to the invention is able to additionally stabilize the sine curve of the electric current while maintaining the parameters that define the low-voltage network (in particular mains voltage and mains frequency). As a result, the service life or durability of the operated electrical consumers can be extended.

Ferner kann die Vorrichtung aufgrund der erfindungsgemäßen Schutztrennung angeschlossene elektrische Verbraucher vorteilhaft vor von Blitzeinschlag resultierenden Überspannungen der Versorgungsleitungen schützen.Furthermore, due to the protective separation according to the invention, the device can advantageously protect connected electrical loads from overvoltages in the supply lines resulting from lightning strikes.

Da die erfindungsgemäße Vorrichtung auf einem Transformator aufbaut, ist diese außerordentlich robust und wartungsarm. Selbst bei einem unerwarteten Versagen der erfindungsgemäßen Vorrichtung geht von dieser in der Regel keine Gefahr aus, da durch einen Defekt des Transformators gleichzeitig auch die Spannungsversorgung unterbrochen wird.Since the device according to the invention is based on a transformer, it is extremely robust and requires little maintenance. Even in the event of an unexpected failure of the device according to the invention, there is generally no danger from this, since a defect in the transformer also interrupts the power supply at the same time.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass genau ein Transformator zur einphasigen Schutztrennung verwendet wird. Vorzugsweise entspricht die Windungszahl der Primärspule in diesem Fall der Windungszahl der Sekundärspule.In an advantageous development of the invention, it can be provided that exactly one transformer is used for the single-phase protective separation. In this case, the number of turns of the primary coil preferably corresponds to the number of turns of the secondary coil.

Die Anzahl der Primärwicklungen und der Sekundärwicklungen sind vorzugsweise annähernd identisch, wobei kleinere Abweichungen in der Anzahl der Wicklungen nicht unüblich sind, insbesondere um Spannungsschwankungen zu kompensieren und um sicherzustellen, dass die Ausgangsspannung nicht kleiner wird als die Eingangsspannung.The number of primary windings and secondary windings are preferably approximately identical, with minor deviations in the number of windings not being uncommon, in particular to compensate for voltage fluctuations and to ensure that the output voltage does not fall below the input voltage.

Im einphasigen Fall kann ein Übertragungsverhältnis des Transformators von 1,0 vorgesehen sein.In the single-phase case, a transformer transmission ratio of 1.0 can be provided.

Es sei erwähnt, dass grundsätzlich auch mehrere Transformatoren zur jeweils einphasigen Schutztrennung verwendet werden können, beispielsweise genau ein Transformator für jeden elektrischen Verbraucher.It should be mentioned that, in principle, a plurality of transformers can also be used for the respective single-phase protective separation, for example exactly one transformer for each electrical load.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass genau drei Transformatoren zur dreiphasigen Schutztrennung verwendet werden. Vorzugsweise sind die ausgangsseitigen Anschlüsse der Transformatoren in diesem Fall in einer Sternschaltung oder in einer Zickzackschaltung (auch als „Zick-Zack-Sternschaltung“ oder „Three-phase-interstar“ bekannt) miteinander verschaltet.According to a development of the invention, it can be provided that exactly three transformers are used for the three-phase protective separation. In this case, the output-side connections of the transformers are preferably connected to one another in a star connection or in a zigzag connection (also known as a “zigzag star connection” or “three-phase interstar”).

Alternativ zu einer ausgangsseitigen Sternschaltung kann grundsätzlich auch eine andere Verschaltung der ausgangsseitigen Anschlüsse vorgesehen sein, beispielsweise eine Dreieckschaltung. Eine ausgangsseitige Sternschaltung oder Zickzackschaltung hat sich allerdings als besonders geeignet herausgestellt, da sich die erfindungsgemäße Vorrichtung in diesem Fall besonders einfach in ein bestehendes Niederspannungsnetz integrieren lässt, insbesondere wenn die ausgangsseitigen Anschlüsse vorzugsweise die drei stromführenden Phasen sowie einen mit dem Sternpunkt verbundenen Neutralleiter umfassen.As an alternative to a star connection on the output side, a different connection of the connections on the output side can also be provided, for example a delta connection. However, a star connection or zigzag connection on the output side has proven to be particularly suitable, since in this case the device according to the invention can be integrated particularly easily into an existing low-voltage network, especially if the connections on the output side preferably include the three current-carrying phases and a neutral conductor connected to the star point.

Die drei Transformatoren können optional einen gemeinsamen Transformatorkern aufweisen. Vorzugsweise weist allerdings jeder der Transformatoren einen eigenen Transformatorkern auf.The three transformers can optionally have a common transformer core. However, each of the transformers preferably has its own transformer core.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die eingangsseitigen Anschlüsse der drei Transformatoren in einer Sternschaltung miteinander verschaltet sind. Vorzugsweise sind die Windungszahlen aller Primärspulen und aller Sekundärspulen in diesem Fall zumindest annähernd identisch, wobei kleinere Abweichungen in der Anzahl der Wicklungen nicht unüblich sind, insbesondere um Spannungsschwankungen zu kompensieren und um sicherzustellen, dass die Ausgangsspannung nicht kleiner wird als die Eingangsspannung.According to a development of the invention, it can be provided that the input-side connections of the three transformers are connected to one another in a star connection. In this case, the number of turns of all primary coils and all secondary coils is preferably at least approximately identical, with smaller deviations in the number of windings not being unusual, in particular to compensate for voltage fluctuations and to ensure that the output voltage does not fall below the input voltage.

Es kann somit eine sogenannte Stern-Stern-Schaltung vorgesehen sein. Bei einer Stern-Stern-Schaltung kann das Übertragungsverhältnis der Transformatoren vorteilhaft 1,0 betragen.A so-called star-star circuit can thus be provided. In the case of a star-star circuit, the transmission ratio of the transformers can advantageously be 1.0.

Gemäß einer alternativen Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die eingangsseitigen Anschlüsse der drei Transformatoren in einer Dreieckschaltung miteinander verschaltet sind. Vorzugsweise sind die Windungszahlen aller Primärspulen in diesem Fall identisch.According to an alternative development of the invention, it can be provided that the input-side connections of the three transformers are connected to one another in a delta circuit. In this case, the number of turns of all primary coils is preferably identical.

Insofern die Sekundärseite im Falle der primärseitigen Dreieckschaltung als Zickzackschaltung ausgebildet ist (wobei zwei Wicklungen zueinander um 30° phasenverschoben sein können), kann der Unterschied zwischen den Spannungen $\sqrt{3 / 2}$

betragen. Die sekundärseitige Spannung kann damit

U_{f 2} = U_{f 1} \cdot \sqrt{3 / 2} \cdot N_{2} / N_{1}

betragen, wobei N_1,2 der eingangsseitigen bzw. ausgangsseitigen Wicklungszahl entspricht.Insofar as the secondary side is designed as a zigzag circuit in the case of the primary-side delta connection (where two windings can be out of phase with one another by 30°), the difference between the voltages

\sqrt{3 / 2}

be. The secondary-side voltage can thus

u_{f 2} = u_{f 1} \cdot \sqrt{3 / 2} \cdot N_{2} / N_{1}

be where N _1.2 corresponds to the input-side or output-side winding number.

Insofern die Sekundärseite im Falle der primärseitigen Dreieckschaltung als Sternschaltung ausgebildet ist, kann das Verhältnis U_ƒ2 = U_ƒ1 · N₂/N₁ betragen.Insofar as the secondary side is designed as a star connection in the case of the primary-side delta connection, the ratio can be U _ƒ2 =U _ƒ1 ·N ₂ /N ₁ .

Die Sternschaltung als auch die Zickzackschaltung weisen einen abgeleiteten Sternpunkt (Null bzw. Neutral) auf.The star connection as well as the zigzag connection have a derived star point (zero or neutral).

Die Spannung zwischen der Phase und dem Neutralleiter kann 230 V betragen, wobei zwischen zwei Phasen jeweils 400 V anliegen kann.The voltage between the phase and the neutral conductor can be 230 V, with 400 V between each two phases.

Es kann somit auch eine sogenannte Dreieck-Stern-Schaltung oder eine Dreieck-Zickzack-Schaltung vorgesehen sein. Grundsätzlich ist die Dreieck-Zickzack-Schaltung bevorzugt. Die Art der Verschaltung bzw. der Anbindung des Transformators an das Niederspannungsnetz kann von dem Fachmann allerdings in Abhängigkeit der Ausführung des Niederspannungsnetzes getroffen werden.A so-called delta-star circuit or a delta-zigzag circuit can thus also be provided. In principle, the triangle-zigzag circuit is preferred. However, the type of interconnection or the connection of the transformer to the low-voltage network can be made by the person skilled in the art depending on the design of the low-voltage network.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung eine Thermosicherung aufweist, um den Transformator von dem Niederspannungsnetz und/oder von dem Verbraucher bei Überschreiten einer definierten Maximaltemperatur zu trennen.In a development of the invention, it can be provided that the device has a thermal fuse in order to disconnect the transformer from the low-voltage network and/or from the consumer when a defined maximum temperature is exceeded.

Durch die Thermosicherung können die erfindungsgemäße Vorrichtung und/oder die angeschlossenen elektrischen Verbraucher mit einfachen technischen Mitteln vor einem Fehlerfall geschützt werden.The device according to the invention and/or the connected electrical loads can be protected against a fault using simple technical means by the thermal fuse.

Die Thermosicherung kann vorzugsweise ausgebildet sein, um die Betriebstemperatur der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf einen Maximalwert von vorzugsweise 65 °C bis 75 °C zu begrenzen.The thermal fuse can preferably be designed to limit the operating temperature of the device according to the invention to a maximum value of preferably 65°C to 75°C.

Es können beispielsweise Thermosicherungen vorgesehen sein, die ausgebildet sind, um den Transformator nach einem ausreichenden Abkühlvorgang automatisch wieder in Betrieb zu nehmen. Es können allerdings auch Thermosicherungen vorgesehen sein, die manuell, beispielsweise von dem Endverbraucher oder einem Installateur, wieder in Betrieb genommen werden müssen. Hierdurch kann zunächst die Ursache der Überlastung ermittelt werden.For example, thermal fuses can be provided which are designed to automatically put the transformer back into operation after it has cooled down sufficiently. However, thermal fuses can also be provided which have to be put back into operation manually, for example by the end user or an installer. In this way, the cause of the overload can first be determined.

Die Erfindung betrifft auch ein System zur Verteilung einer Niederspannung an Endverbraucher. Das System weist einen Elektrizitätszähler („Stromzähler“) zur Erfassung der Menge einer von einem Versorgungsnetzbetreiber gelieferten elektrischen Energie, eine Vorrichtung zur Schutztrennung (insbesondere gemäß den vorstehenden und nachfolgenden Ausführungen) und wenigstens einen elektrischen Verbraucher auf. Der Elektrizitätszähler ist ausgangsseitig mit den eingangsseitigen Anschlüssen der Primärspule der Vorrichtung zur Schutztrennung verbunden. Der wenigstens eine Verbraucher ist mit den ausgangsseitigen Anschlüssen der Sekundärspule der Vorrichtung zur Schutztrennung verbunden.The invention also relates to a system for distributing low voltage to end users. The system has an electricity meter (“electricity meter”) for detecting the amount of electrical energy supplied by a supply network operator, a protective separation device (in particular according to the above and following statements) and at least one electrical consumer. The electricity meter is connected on the output side to the input-side connections of the primary coil of the protective separation device. The at least one consumer is connected to the output-side connections of the secondary coil of the protective separation device.

Der Transformator der Vorrichtung zur Schutztrennung weist keine Verbindung zum Schutzleiter auf. Insbesondere ist der Transformatorkern vorzugsweise nicht geerdet. Auf diese Weise kann vorteilhaft eine besonders sichere Schutztrennung bzw. Entkopplung von der Erde erfolgen.The transformer of the protective separation device has no connection to the protective conductor. In particular, the transformer core is preferably not grounded. In this way, a particularly safe protective separation or decoupling from the ground can advantageously take place.

Das erfindungsgemäße System kann in Wohnhäusern, beispielsweise in Einfamilienhäusern oder in Mehrfamilienhäusern, in Industrieanlagen oder in sonstigen Einrichtungen vorgesehen sein oder nachgerüstet werden.The system according to the invention can be used in residential buildings, for example in single-family houses or in apartment buildings, in industrial plants or be provided or retrofitted in other facilities.

Das erfindungsgemäße System bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch in einer mobilen Ausführung verwendbar sein. Beispielsweise kann das System über ein Netzkabel an das Niederspannungsnetz und über entsprechende Anschlüsse an die elektrischen Verbraucher angeschlossen werden.The system according to the invention and the device according to the invention can also be used in a mobile version. For example, the system can be connected to the low-voltage network via a mains cable and to the electrical consumers via appropriate connections.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung zur Schutztrennung mit dem wenigstens einen Verbraucher über einen Unterverteiler (insbesondere einen Verteilerkasten bzw. „Sicherungskasten“) verbunden ist. Der Unterverteiler weist vorzugsweise wenigstens eine Überstromschutzeinrichtung (beispielsweise eine Schmelzsicherung, eine elektronische Sicherung, eine selbstrückstellende Sicherung und/oder einen Leitungsschutzschalter) auf, die elektrisch zwischen dem Verbraucher und der Vorrichtung zur Schutztrennung angeordnet ist.In an advantageous development of the invention, it can be provided that the protective separation device is connected to the at least one consumer via a sub-distributor (in particular a distribution box or “fuse box”). The sub-distribution board preferably has at least one overcurrent protection device (for example a fuse, an electronic fuse, a self-resetting fuse and/or a circuit breaker) which is arranged electrically between the load and the device for protective separation.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Schutztrennung kann somit besonders einfach in bestehenden Systemen nachgerüstet werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann hierzu vorzugsweise nach dem Elektrizitätszähler („Stromzähler“) und vor dem Unterverteiler („Sicherungskasten“) installiert werden.The protective separation device according to the invention can thus be retrofitted in existing systems in a particularly simple manner. For this purpose, the device according to the invention can preferably be installed after the electricity meter (“electricity meter”) and before the sub-distribution board (“fuse box”).

In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein Neutralleiteranschlussfeld (insbesondere eine Neutralleiterschiene oder einer oder mehrere Verteilerknoten) des Unterverteilers an dem Sternpunkt der ausgangsseitig in Sternschaltung verschalteten drei Transformatoren angeschlossen ist.In a development of the invention, it can be provided that a neutral conductor connection field (in particular a neutral conductor bar or one or more distribution nodes) of the sub-distribution board is connected to the star point of the three transformers connected in a star connection on the output side.

Insofern die Erfindung für ein einphasiges Niederspannungsnetz eingesetzt wird, kann auch vorgesehen sein, dass das Neutralleiteranschlussfeld des Unterverteilers an einem der beiden ausgangsseitigen Anschlüsse des genau einen Transformators angeschlossen ist.Insofar as the invention is used for a single-phase low-voltage network, it can also be provided that the neutral conductor connection field of the sub-distribution board is connected to one of the two output-side connections of exactly one transformer.

Ein bereits vorhandenes Neutralleiteranschlussfeld, beispielsweise eine Neutralleiterschiene innerhalb des Unterverteilers, kann somit vorteilhaft wiederverwendet werden. Der Verdrahtungsaufwand ist bei einem Nachrüsten der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Schutztrennung dadurch vergleichsweise gering bzw. kann innerhalb des Unterverteilers gegebenenfalls sogar vollständig entfallen.An already existing neutral conductor connection field, for example a neutral conductor bar within the sub-distribution board, can thus advantageously be reused. As a result, the amount of wiring required when retrofitting the device according to the invention for protective separation is comparatively low or can even be completely eliminated within the sub-distribution board.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung zur Schutztrennung unmittelbar an dem wenigstens einen Verbraucher angeschlossen ist.In an advantageous development of the invention, it can be provided that the protective separation device is connected directly to the at least one consumer.

Eine direkte Verbindung mit dem elektrischen Verbraucher, optional über eine Überstromschutzeinrichtung, kann insbesondere im Falle einer mobilen Ausführung des erfindungsgemäßen Systems vorteilhaft sein. Ein Unterverteiler ist somit nicht unbedingt erforderlich oder kann in Einzelfällen umgangen werden.A direct connection to the electrical load, optionally via an overcurrent protection device, can be advantageous in particular in the case of a mobile design of the system according to the invention. A sub-distributor is therefore not absolutely necessary or can be bypassed in individual cases.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass elektrisch leitfähige Gehäusebaugruppen mehrerer der mit der Vorrichtung zur Schutztrennung verbundenen Verbraucher elektrisch mit einem gemeinsamen Potential verbunden und von dem Erdpotential galvanisch getrennt sind.In an advantageous development of the invention, it can be provided that electrically conductive housing assemblies of several of the loads connected to the device for protective separation are electrically connected to a common potential and are galvanically isolated from the ground potential.

Durch die Herstellung eines gemeinsamen Potentials leitfähiger Gehäusebaugruppen mehrerer Verbraucher kann in vorteilhafter Weise ein erdfreier, örtlicher Potentialausgleich bereitgestellt werden. Hierdurch kann das Entstehen einer gefährlichen Berührspannung selbst dann verhindert werden, wenn mehrere Geräte bzw. Verbraucher eine fehlerhaft entstandene, leitfähige Verbindung zwischen ihrer Gehäusebaugruppe und einer Versorgungsleitung aufweisen.By creating a common potential of conductive housing assemblies of several loads, an unearthed, local equipotential bonding can be provided in an advantageous manner. As a result, dangerous contact voltages can be prevented even if a number of devices or consumers have a faulty, conductive connection between their housing assembly and a supply line.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Verteilung einer Niederspannung an Endverbraucher. Es ist vorgesehen, die Menge einer von einem Versorgungsnetzbetreiber gelieferten elektrischen Energie durch einen Elektrizitätszähler zu erfassen. Weiter ist vorgesehen, eine Schutztrennung zwischen dem Elektrizitätszähler und wenigstens einem elektrischen Verbraucher durch eine Vorrichtung zur Schutztrennung (insbesondere durch eine Vorrichtung zur Schutztrennung gemäß den vorstehenden und nachfolgenden Ausführungen) bereitzustellen.The invention also relates to a method for distributing low voltage to end users. Provision is made to record the amount of electrical energy supplied by a supply network operator using an electricity meter. Provision is also made to provide a protective separation between the electricity meter and at least one electrical load by means of a device for protective separation (in particular by means of a device for protective separation according to the statements above and below).

Die Erfindung eignet sich vorteilhaft für den Betrieb beliebiger elektrischer Verbraucher (ohmsch, kapazitiv und/oder induktiv) bei beliebigem Leistungsbedarf.The invention is advantageously suitable for the operation of any electrical consumers (ohmic, capacitive and/or inductive) with any power requirement.

Die Erfindung eignet sich unter anderem zum Einsatz in Wohnhäusern, Wohnungen, Krankenhäusern, Schulen, Hotels oder Industrieeinrichtungen. Grundsätzlich eignet sich die Erfindung für einen beliebigen Einsatz innerhalb eines Niederspannungsnetzes.The invention is suitable, inter alia, for use in houses, apartments, hospitals, schools, hotels or industrial facilities. In principle, the invention is suitable for any use within a low-voltage network.

Die Erfindung eignet sich grundsätzlich auch zur Verwendung innerhalb von Fahrzeugen. Der Begriff „Fahrzeug“ beschreibt dabei jegliches Fortbewegungsmittel, insbesondere Fahrzeuge zu Lande, zu Wasser oder in der Luft, eingeschlossen auch Raumfahrzeuge.In principle, the invention is also suitable for use inside vehicles. The term "vehicle" describes any means of transportation, in particular vehicles on land, on water or in the air, including spacecraft.

Bei einer Inbetriebnahme der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Schutztrennung kann aufgrund der initialen Magnetisierung des Transformatorkerns unter Umständen ein vergleichsweise hoher Anlaufstrom erforderlich sein. Es kann deshalb von Vorteil sein, etwaige Überstromschutzeinrichtungen ausreichend träge auszugestalten oder vorübergehend zu überbrücken, um bei Inbetriebnahme der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht auszulösen. Ergänzend oder alternativ kann auch eine Selbststarterschaltung vorgesehen sein.When starting up the protective separation device according to the invention, a comparatively high starting current may be necessary due to the initial magnetization of the transformer core. It can therefore be advantageous to design any overcurrent protection devices to be sufficiently sluggish or to bridge them temporarily so that they do not trip when the device according to the invention is put into operation. In addition or as an alternative, a self-starter circuit can also be provided.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Schutztrennung in einem Niederspannungsnetz. Es ist vorgesehen, dass zunächst eine Primärspule bzw. Primärwicklung auf einer Primärseite eines Transformatorkerns und anschließend eine Sekundärspule bzw. Sekundärwicklung auf einer Sekundärseite des Transformatorkerns gewickelt wird.The invention also relates to a method for producing a protective separation device in a low-voltage network. It is provided that first a primary coil or primary winding is wound on a primary side of a transformer core and then a secondary coil or secondary winding is wound on a secondary side of the transformer core.

Die Primärspule und die Sekundärspule werden vorzugsweise mit einem Übertragungsverhältnis von 1 zu 1, 1 zu $\sqrt{3} / 2,$

1 zu

\sqrt{3 / 2},

1 zu

2 / \sqrt{3}

oder 1 zu

1 / \sqrt{3}

gewickelt. Grundsätzlich können aber beliebige Übertragungsverhältnisse vorgesehen sein. Auch kleinere Abweichungen zu den vorstehenden Übertragungsverhältnissen, insbesondere zum Ausgleich von Spannungsschwankungen oder sonstigen Toleranzen, können vorgesehen sein.The primary coil and the secondary coil are preferably used with a transmission ratio of 1 to 1, 1 to

\sqrt{3} / 2,

1 to

\sqrt{3 / 2},

1 to

2 / \sqrt{3}

or 1 to

1 / \sqrt{3}

wrapped. In principle, however, any transmission conditions can be provided. Smaller deviations from the above transmission ratios, in particular to compensate for voltage fluctuations or other tolerances, can also be provided.

Die Primärwicklung bzw. Primärspule und die Sekundärwicklung bzw. Sekundärspule sind vorzugsweise voneinander isoliert und/oder räumlich getrennt.The primary winding or primary coil and the secondary winding or secondary coil are preferably insulated from one another and/or spatially separated.

Die Vorrichtung zur Schutztrennung kann dreiphasig hergestellt werden, indem drei einphasige Transformatoren sternförmig, dreieckig, im Torus oder auf sonstige geeignete Weise miteinander verbunden werden.The protective separation device can be made three-phase by connecting three single-phase transformers in a star, triangular, torus or other suitable manner.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Primärspule und die Sekundärspule aus einem Kupferdraht gewickelt werden.In an advantageous development of the invention, it can be provided that the primary coil and the secondary coil are wound from a copper wire.

Alternativ zu einem Kupferdraht kann gegebenenfalls auch ein Draht aus einem anderen Material (insbesondere aus einem Metall oder einer Metalllegierung) vorgesehen sein, sofern sich dieses zur Verwendung in einem Transformator eignet (vorzugsweise bei vergleichsweise geringem Widerstand und geringen Verlusten).As an alternative to a copper wire, a wire made from another material (in particular from a metal or a metal alloy) can also be provided if this is suitable for use in a transformer (preferably with comparatively low resistance and low losses).

Der Transformatorkern kann vorzugsweise aus einem Elektroblech (so genanntes „Trafo-Blech“) ausgebildet sein, besonders bevorzugt in der Ausführung MD170.The transformer core can preferably be formed from an electrical sheet metal (so-called “transformer sheet metal”), particularly preferably in the MD170 design.

Die Erfindung betrifft auch eine Verwendung einer Vorrichtung zur Schutztrennung gemäß den vorstehenden und nachfolgenden Ausführungen in einem Niederspannungsnetz.The invention also relates to the use of a protective separation device according to the above and following statements in a low-voltage network.

Durch die vorgeschlagene Verwendung der Vorrichtung zur Schutztrennung innerhalb des Niederspannungsnetzes können die Gefahren des elektrischen Stroms, beispielsweise in einem Privathaushalt, minimiert werden. Ferner können elektrische Verbraucher vor Spannungsspitzen des Stromnetzes geschützt werden.The proposed use of the device for protective separation within the low-voltage network can minimize the dangers of electrical current, for example in a private household. Furthermore, electrical consumers can be protected from voltage peaks in the power grid.

Vorzugsweise ist ein Dauerbetrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung innerhalb des Niederspannungsnetzes vorgesehen.Continuous operation of the device according to the invention is preferably provided within the low-voltage network.

Merkmale, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben wurden, sind selbstverständlich auch für das erfindungsgemäße System, die erfindungsgemäßen Verfahren und die erfindungsgemäße Verwendung vorteilhaft umsetzbar - und umgekehrt. Ferner können Vorteile, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung genannt wurden, auch auf das erfindungsgemäße System, die erfindungsgemäßen Verfahren und die erfindungsgemäße Verwendung bezogen verstanden werden - und umgekehrt.Features that have been described in connection with the device according to the invention can of course also be advantageously implemented for the system according to the invention, the methods according to the invention and the use according to the invention—and vice versa. Furthermore, advantages that were mentioned in connection with the device according to the invention can also be understood in relation to the system according to the invention, the methods according to the invention and the use according to the invention - and vice versa.

Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass Begriffe wie „umfassend“, „aufweisend“ oder „mit“ keine anderen Merkmale oder Schritte ausschließen. Ferner schließen Begriffe wie „ein“ oder „das“, die auf eine Einzahl von Schritten oder Merkmalen hinweisen, keine Mehrzahl von Merkmalen oder Schritten aus - und umgekehrt.In addition, it should be noted that terms such as "comprising", "having" or "with" do not exclude any other features or steps. Furthermore, terms such as "a" or "that" which indicate a singular number of steps or features do not exclude a plurality of features or steps - and vice versa.

In einer puristischen Ausführungsform der Erfindung kann allerdings auch vorgesehen sein, dass die in der Erfindung mit den Begriffen „umfassend“, „aufweisend“ oder „mit“ eingeführten Merkmale abschließend aufgezählt sind. Dementsprechend kann eine oder können mehrere Aufzählungen von Merkmalen im Rahmen der Erfindung als abgeschlossen betrachtet werden, beispielsweise jeweils für jeden Anspruch betrachtet. Die Erfindung kann beispielswiese ausschließlich aus den in Anspruch 1 genannten Merkmalen bestehen.In a puristic embodiment of the invention, however, it can also be provided that the features introduced in the invention with the terms “comprising”, “having” or “with” are listed exhaustively. Accordingly, one or more listings of features may be considered complete within the scope of the invention, e.g. considered for each claim. The invention can, for example, exclusively consist of the features mentioned in claim 1.

Ferner sei betont, dass die vorliegend beschriebenen Werte und Parameter Abweichungen oder Schwankungen von ±10% oder weniger, vorzugsweise ±5% oder weniger, weiter bevorzugt ±1% oder weniger, und ganz besonders bevorzugt ±0,1 % oder weniger des jeweils benannten Wertes bzw. Parameters mit einschließen, sofern diese Abweichungen bei der Umsetzung der Erfindung in der Praxis nicht ausgeschlossen sind. Die Angabe von Bereichen durch Anfangs- und Endwerte umfasst auch all diejenigen Werte und Bruchteile, die von dem jeweils benannten Bereich eingeschlossen sind, insbesondere die Anfangs- und Endwerte und einen jeweiligen Mittelwert.Furthermore, it should be emphasized that the values and parameters described here are deviations or fluctuations of ±10% or less, preferably ±5% or less, more preferably ±1% or less, and very particularly preferably ±0.1% or less of the respectively named Include value or parameter, provided that these deviations are not excluded in the implementation of the invention in practice. The specification of ranges by initial and final values also includes all those values and fractions which are enclosed by the respectively named area, in particular the start and end values and a respective mean value.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.Exemplary embodiments of the invention are described in more detail below with reference to the drawing.

Die Figuren zeigen jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele, in denen einzelne Merkmale der vorliegenden Erfindung in Kombination miteinander dargestellt sind. Merkmale eines Ausführungsbeispiels sind auch losgelöst von den anderen Merkmalen des gleichen Ausführungsbeispiels umsetzbar und können dementsprechend von einem Fachmann ohne Weiteres zu weiteren sinnvollen Kombinationen und Unterkombinationen mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele verbunden werden.The figures each show preferred exemplary embodiments in which individual features of the present invention are shown in combination with one another. Features of an exemplary embodiment can also be implemented separately from the other features of the same exemplary embodiment and can accordingly easily be connected by a person skilled in the art to further meaningful combinations and sub-combinations with features of other exemplary embodiments.

In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.Elements with the same function are provided with the same reference symbols in the figures.

Es zeigen schematisch:

1 ein erfindungsgemäßes System zur Verteilung einer Niederspannung an Endverbraucher;
2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur einphasigen Schutztrennung;
3 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur dreiphasigen Schutztrennung in einer Dreieck-Stern-Schaltung; und
4 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur dreiphasigen Schutztrennung in einer Stern-Stern-Schaltung.

They show schematically:

1 a system according to the invention for the distribution of a low voltage to end users;
2 a device according to the invention for single-phase protective separation;
3 an inventive device for three-phase protective separation in a delta-star circuit; and
4 an inventive device for three-phase protective separation in a star-star circuit.

1 zeigt ein erfindungsgemäßes System 1 zur Verteilung einer Niederspannung an Endverbraucher. Beispielhaft ist ein Niederspannungsnetz 2 in der Ausführung als TT („terre terre“) - System dargestellt. Dabei ist ein Punkt der Stromquelle des Versorgungsnetzbetreibers 2, üblicherweise der Sternpunkt des einspeisenden Transformators, über eine Erdverbindung 3 geerdet. In einer herkömmlichen Verbraucheranlage 4 wird schließlich ein Schutzleiter PE mit einem eigenen, lokalen Erdungspunkt 5 verbunden und über eine Schutzleiterschiene 6 eines Unterverteilers 7 an die einzelnen elektrischen Verbraucher 8 verteilt. Die einzelnen, stromführenden Leiter L1, L2, L3 werden zusammen mit einem Neutralleiter N der Verbraucheranlage 4 des Endverbrauchers zugeführt. Es sei betont, dass das beschriebene und in 1 dargestellte TT-System nur beispielhaft zur Verwendung mit der Erfindung zu verstehen ist. Grundsätzlich kann sich die Erfindung auch zur Verwendung mit anderen Niederspannungsnetzen vorteilhaft eignen. 1 shows a system 1 according to the invention for the distribution of a low voltage to end users. A low-voltage network 2 in the form of a TT ("terre terre") system is shown as an example. In this case, one point of the power source of the supply network operator 2, usually the star point of the feeding transformer, is grounded via a ground connection 3. Finally, in a conventional consumer system 4, a protective conductor PE is connected to a separate, local grounding point 5 and distributed to the individual electrical consumers 8 via a protective conductor bar 6 of a sub-distribution board 7. The individual current-carrying conductors L1, L2, L3 are fed together with a neutral conductor N to the consumer system 4 of the end consumer. It should be emphasized that the described and in 1 TT system shown is only to be understood as an example for use with the invention. In principle, the invention can also be advantageously suitable for use with other low-voltage networks.

Das erfindungsgemäße System 1 weist einen Elektrizitätszähler 10 zur Erfassung der Menge einer von dem Versorgungsnetzbetreiber 3 gelieferten elektrischen Energie auf. Optional können eingangsseitig und/oder ausgangsseitig des Elektrizitätszählers 10 Sicherungen 11 in diversen Ausführungen vorgesehen sein.The system 1 according to the invention has an electricity meter 10 for detecting the amount of electrical energy supplied by the supply network operator 3 . Fuses 11 in various designs can optionally be provided on the input side and/or on the output side of the electricity meter 10 .

Das System 1 weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 12 zur Schutztrennung auf. Der Elektrizitätszähler 10 ist ausgangsseitig mit nachfolgend noch näher beschriebenen, eingangsseitigen Anschlüssen N₁, L1₁, L2₁, L3₁ der Vorrichtung 12 verbunden. Je nach Verschaltung innerhalb der Vorrichtung 12 kann der Anschluss des Neutralleiters N (strichlinierte Verbindungsleitung) entfallen. Der eingangsseitige Anschluss PE₁ (falls vorhanden) für einen Schutzleiter PE wird nicht verbunden und ist in 1 nur aus Gründen der Vollständigkeit dargestellt.The system 1 has a device 12 according to the invention for protective separation. The electricity meter 10 is connected on the output side to the input-side connections N ₁ , L1 ₁ , L2 ₁ , L3 _{1 of} the device 12 which are described in more detail below. Depending on the wiring within the device 12, the connection of the neutral conductor N (dashed line connecting line) can be omitted. The input-side connection PE ₁ (if present) for a protective conductor PE is not connected and is in 1 only shown for the sake of completeness.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 12 ist über ihre ausgangsseitigen Anschlüsse N₂, L1₂, L2₂, L3₂ mit wenigstens einem Verbraucher verbunden. Der ausgangsseitige Anschluss PE₂ (falls vorhanden) für die Anbindung an den Schutzleiter PE wird nicht verbunden und ist in 1 nur aus Gründen der Vollständigkeit dargestellt.The device 12 according to the invention is connected to at least one load _{via its output-side connections N 2} , L1 ₂ , L2 ₂ , L3 _{2 .} The output-side connection PE ₂ (if present) for the connection to the protective conductor PE is not connected and is in 1 only shown for the sake of completeness.

Im Ausführungsbeispiel der 1 ist die Vorrichtung 12 über den Unterverteiler 8 mittelbar mit dem beispielhaften elektrischen Verbraucher 9 verbunden. Auch eine unmittelbare Verbindung, beispielsweise im Falle einer mobilen Ausführung der Vorrichtung 12, kann allerdings vorgesehen sein.In the embodiment of 1 the device 12 is indirectly connected to the exemplary electrical consumer 9 via the sub-distribution board 8 . However, a direct connection, for example in the case of a mobile embodiment of the device 12, can also be provided.

Der Unterverteiler 8 weist vorzugsweise Überstromschutzeinrichtungen 13 auf, die zwischen dem elektrischen Verbraucher 9 und der Vorrichtung 12 zur Schutztrennung angeordnet sind. Hierbei kann es sich beispielsweise um herkömmliche Leitungsschutzschalter handeln.The sub-distribution board 8 preferably has overcurrent protection devices 13 which are arranged between the electrical load 9 and the device 12 for protective separation. This can be, for example, conventional circuit breakers.

Der ausgangsseitige Neutralleiteranschluss N₂ der erfindungsgemäßen Vorrichtung 12 ist mit den elektrischen Verbrauchern 9 über ein in dem Unterverteiler 8 ohnehin vorhandenes Neutralleiteranschlussfeld 14 verbunden.The output-side neutral conductor connection N _{2 of} the device 12 according to the invention is connected to the electrical loads 9 via a neutral conductor connection field 14 that is present in the sub-distribution board 8 anyway.

Optional können elektrisch leitfähige Gehäusebaugruppen mehrerer elektrischer Verbraucher 9 mit einem gemeinsamen Potential verbunden und von dem Erdpotential galvanisch getrennt sein (in den Ausführungsbeispielen nicht dargestellt).Optionally, electrically conductive housing assemblies of a plurality of electrical loads 9 can be connected to a common potential and electrically isolated from ground potential (not shown in the exemplary embodiments).

Erfindungsgemäß kann ein vorteilhaftes Verfahren zur Verteilung der Niederspannung an die Endverbraucher bereitgestellt werden, wobei zunächst die Menge einer von dem Versorgungsnetzbetreiber 3 gelieferten elektrischen Energie durch den Elektrizitätszähler 10 erfasst und anschließend eine Schutztrennung zwischen dem Elektrizitätszähler 10 und dem wenigstens einen elektrischen Verbraucher 9 durch die erfindungsgemäße Vorrichtung 12 bereitgestellt wird.According to the invention, an advantageous method for distributing the low voltage to the end users can be provided, with the quantity of electrical energy supplied by the supply network operator 3 first being determined detected by the electricity meter 10 and then a protective separation between the electricity meter 10 and the at least one electrical consumer 9 is provided by the device 12 according to the invention.

Die Erfindung vermag die Sicherheit innerhalb des Niederspannungsnetzes für Menschen und Tiere sowie auch für die einzelnen elektrischen Verbraucher 9 wesentlich zu erhöhen. Wie sich im Hinblick auf das Ausführungsbeispiel der 1 erkennen lässt, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 12 komfortabel in ein konventionelles System integrierbar.The invention is able to significantly increase safety within the low-voltage network for people and animals as well as for the individual electrical consumers 9. As in terms of the embodiment of 1 can be seen, the device 12 according to the invention can be easily integrated into a conventional system.

Die 2 bis 4 zeigen die erfindungsgemäße Vorrichtung 12 in drei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen.the 2 until 4 show the device 12 according to the invention in three particularly advantageous exemplary embodiments.

In 2 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 12 in einer Ausführung zur einphasigen Schutztrennung dargestellt. Dabei ist genau ein Transformator 15 vorgesehen. Der Transformator 15 weist einen Transformatorkern 16, eine Primärspule 17 und eine Sekundärspule 18 auf. Die Primärspule 17 weist eingangsseitige Anschlüsse L1₁, N₁ zur Verbindung mit dem Niederspannungsnetz 2 auf und ist auf der Primärseite des Transformatorkerns 16 angeordnet. Die Sekundärspule 18 weist ausgangsseitige Anschlüsse L1₂, N₂ zur Verbindung mit dem wenigstens einen elektrischen Verbraucher 9 auf und ist auf der Sekundärseite des Transformatorkerns 16 angeordnet. Der Transformatorkern 16 ist von dem Erdpotential galvanisch getrennt.In 2 the device 12 according to the invention is shown in an embodiment for single-phase protective separation. Exactly one transformer 15 is provided. The transformer 15 has a transformer core 16 , a primary coil 17 and a secondary coil 18 . The primary coil 17 has input-side connections L1 ₁ , N ₁ for connection to the low-voltage network 2 and is arranged on the primary side of the transformer core 16 . The secondary coil 18 has connections L1 ₂ , N ₂ on the output side for connection to the at least one electrical consumer 9 and is arranged on the secondary side of the transformer core 16 . The transformer core 16 is galvanically separated from the ground potential.

In dem in 2 dargestellten, einphasigen Ausführungsbeispiel entspricht die Windungszahl der Primärspule 17 der Windungszahl der Sekundärspule 18. Das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel kann sich besonders für eine mobile Ausführung der Erfindung eignen.in the in 2 illustrated, single-phase embodiment, the number of turns of the primary coil 17 corresponds to the number of turns of the secondary coil 18. The in 2 illustrated embodiment can be particularly suitable for a mobile embodiment of the invention.

Es kann eine Thermosicherung 19 vorgesehen sein, um den Transformator 15 von dem Niederspannungsnetz 2 und/oder von dem elektrischen Verbraucher 9 bei Überschreiten einer definierten Maximaltemperatur zu trennen.A thermal fuse 19 can be provided in order to separate the transformer 15 from the low-voltage network 2 and/or from the electrical consumer 9 when a defined maximum temperature is exceeded.

Die 3 und 4 zeigen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung 12 zur dreiphasigen Schutztrennung. Dabei sind genau drei Transformatoren 15 vorgesehen, deren ausgangsseitige Anschlüsse N₂, L1₂, L2₂, L3₂ in einer sogenannten Sternschaltung miteinander verschaltet sind. Beispielsweise kann aber auch eine ausgangsseitige Zickzackschaltung vorgesehen sein. Eine ausgangsseitige Sternschaltung oder Zickzackschaltung kann sich für eine einfache Integration der Vorrichtung 12 in ein bestehendes System, beispielsweise für einen Einsatz zwischen dem Elektrizitätszähler 10 und dem Unterverteiler 8 gemäß 1, besonders gut eignen, da die ausgangsseitigen Anschlüsse N₂, L1₂, L2₂, L3₂ den von dem Versorgungsnetzbetreiber 3 regulär bereitgestellten Zuleitungstypen entsprechen. Der Verkabelungsaufwand zum Nachrüsten der erfindungsgemäßen Vorrichtung 12 kann dadurch minimiert sein. Grundsätzlich ist eine ausgangsseitige Sternschaltung aber für die Erfindung nicht unbedingt erforderlich.the 3 and 4 show exemplary embodiments of the device 12 according to the invention for three-phase protective separation. In this case, exactly three transformers 15 are provided, whose output-side connections N ₂ , L1 ₂ , L2 ₂ , L3 ₂ are interconnected in a so-called star connection. For example, a zigzag circuit can also be provided on the output side. A star connection or zigzag connection on the output side can be suitable for easy integration of the device 12 into an existing system, for example for use between the electricity meter 10 and the sub-distribution board 8 according to FIG 1 , are particularly well suited, since the output-side connections N ₂ , L1 ₂ , L2 ₂ , L3 ₂ correspond to the supply line types regularly provided by the supply network operator 3 . The outlay on cabling for retrofitting the device 12 according to the invention can be minimized as a result. In principle, however, a star connection on the output side is not absolutely necessary for the invention.

Beispielhaft sind die optionalen Thermosicherungen 19 für jeden Transformator 15 dargestellt.The optional thermal fuses 19 for each transformer 15 are shown as an example.

Auch im Falle der dreiphasigen Schutztrennung ist vorzugsweise keiner der Transformatorkerne 16 geerdet.In the case of three-phase protective separation, too, preferably none of the transformer cores 16 is grounded.

Optional können die drei Transformatoren 15 auch einen gemeinsamen Transformatorkern 16 aufweisen (in den Ausführungsbeispielen nicht dargestellt).Optionally, the three transformers 15 can also have a common transformer core 16 (not shown in the exemplary embodiments).

3 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der dreiphasigen Schutztrennung. Dabei sind die eingangsseitigen Anschlüsse L1₁, L2₁, L3₁ der drei Transformatoren 15 in einer sogenannten Dreieckschaltung miteinander verschaltet. Die Notwendigkeit der eingangsseitigen Anbindung des Neutralleiters N₁ kann dadurch entfallen. Die Windungszahlen aller Primärspulen 17 sind vorzugsweise identisch. Auch die Windungszahlen der Sekundärspulen 18 sind vorzugsweise jeweils identisch. 3 shows a preferred embodiment of the three-phase protective separation. The input-side connections L1 ₁ , L2 ₁ , L3 _{1 of} the three transformers 15 are interconnected in a so-called delta connection. The necessity of the input-side connection of the neutral conductor N ₁ can be omitted thereby. The number of turns of all primary coils 17 are preferably identical. The number of turns of the secondary coils 18 is preferably identical in each case.

4 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel der dreiphasigen Schutztrennung. Dabei sind die eingangsseitigen Anschlüsse N₁, L1₁, L2₁, L3₁ der drei Transformatoren 15 in einer Sternschaltung miteinander verschaltet. Hierbei kann auch der Neutralleiter N₁ eingangsseitig verbunden werden. Die Windungszahlen aller Primärspulen 17 und aller Sekundärspulen 18 sind in diesem Fall vorzugsweise (zumindest annähernd) identisch. 4 shows an alternative embodiment of the three-phase protective separation. The input-side connections N ₁ , L1 ₁ , L2 ₁ , L3 _{1 of} the three transformers 15 are connected to one another in a star connection. Here, the neutral conductor N ₁ can also be connected on the input side. The number of turns of all primary coils 17 and all secondary coils 18 are preferably (at least approximately) identical in this case.

Neben den in 3 dargestellten Dreieck-Stern-Schaltung und der in 4 dargestellten Stern-Stern-Schaltung können grundsätzlich auch noch weitere Verschaltungsmöglichkeiten vorgesehen sein. Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt zu verstehen.In addition to the 3 shown delta-star circuit and in 4 In addition to the star-star circuit shown, further connection options can in principle also be provided. The invention is not to be understood as being limited to the illustrated exemplary embodiments.

Die Primärspulen 17 und die Sekundärspulen 18 der Transformatoren 15 bestehen vorzugsweise aus einem Kupferdraht. Vorzugsweise wird im Rahmen der Herstellung der Vorrichtung 12 zunächst die Primärspule 17 auf der Primärseite des Transformatorkerns 16 gewickelt und anschließend die Sekundärspule 18 auf der Sekundärseite des Transformatorkerns 16 - unter Berücksichtigung des jeweiligen Übertragungsverhältnisses.The primary coils 17 and the secondary coils 18 of the transformers 15 are preferably made of copper wire. During the manufacture of the device 12, the primary coil 17 is preferably first wound on the primary side of the transformer core 16 and then the secondary coil 18 on the secondary side of the transformer core 16, taking into account the respective transmission ratio.

Claims

Device (12) for protective separation in a low-voltage network (2), comprising at least one transformer (15) with a transformer core (16), a primary coil (17) and a secondary coil (18), the primary coil (17) having input-side connections (N ₁ , L1 ₁ , L2 ₁ , L3 ₁ ) for connection to the low-voltage network (2) and is arranged on a primary side of the transformer core (16), the secondary coil (18) having output-side connections (N ₂ , L1 ₂ , L2 ₂ , L3 ₂ ) for connection to at least one electrical consumer (9) and is arranged on a secondary side of the transformer core (16), and wherein the transformer core (16) is electrically isolated from a ground potential.

Device (12) after claim 1 , characterized in that exactly one transformer (15) is used for single-phase protective separation, the number of turns of the primary coil (17) corresponding to the number of turns of the secondary coil (18).

Device (12) after claim 1 , characterized in that exactly three transformers (15) are used for three-phase protective separation, the output-side connections (N ₂ , L1 ₂ , L2 ₂ , L3 ₂ ) are interconnected in a star connection or in a zigzag connection.

Device (12) after claim 3 , characterized in that the input-side connections (N ₁ , L1 ₁ , L2 ₁ , L3 ₁ ) of the three transformers (15) are interconnected in a star connection, the number of turns of all primary coils (17) and all secondary coils (18) being identical .

Device (12) after claim 3 , characterized in that the input-side connections (L1 ₁ , L2 ₁ , L3 ₁ ) of the three transformers (15) are interconnected in a delta circuit, the number of turns of all primary coils (17) being identical.

Device (12) according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that a thermal fuse (19) is provided in order to separate the transformer (15) from the low-voltage network (2) and/or from the electrical consumer (9) when a defined maximum temperature is exceeded.

System (1) for the distribution of a low voltage to end users, comprising an electricity meter (10) for detecting the amount of electrical energy supplied by a supply network operator (3), a device (12) for protective separation according to one of Claims 1 until 6 and at least one electrical consumer (9), the electricity meter (10) being connected on the output side to the input-side connections (N ₁ , L1 ₁ , L2 ₁ , L3 ₁ ) of the primary coil (17) of the device (12) for protective separation, and wherein the at least one electrical consumer (9) is connected to the output-side connections (N ₂ , L1 ₂ , L2 ₂ , L3 ₂ ) of the secondary coil (18) of the device (12) for protective separation.

System (1) after claim 7 , characterized in that the device (12) for protective separation is connected to the at least one electrical consumer (9) via a sub-distribution board (8), the sub-distribution board (8) preferably having at least one overcurrent protection device (13) which is electrically connected between the electrical Consumer (9) and the device (12) is arranged for protective separation.

System (1) after claim 8 , characterized in that a neutral conductor connection panel (14) of the sub-distributor (8) is connected to the star point of the three transformers (15) connected in a star connection on the output side.

System (1) after claim 7 , characterized in that the device (12) for protective separation is connected directly to the at least one electrical consumer (9).

System (1) according to one of Claims 7 until 10 , characterized in that electrically conductive housing assemblies of a plurality of electrical consumers (9) connected to the device (12) for protective separation are electrically connected to a common potential and are galvanically isolated from ground potential.

Method for distributing a low voltage to end users, having at least the following method steps: a) detecting the amount of electrical energy supplied by a supply network operator (3) using an electricity meter (10); b) providing a protective separation between the electricity meter (10) and at least one electrical consumer (9) by a device (12) for protective separation according to one of Claims 1 until 6 .

A method of manufacturing a device (12) for protective separation in a low-voltage network (2), according to which a primary coil (17) is wound on a primary side of a transformer core (16), and then a secondary coil (18) is wound on a secondary side of the transformer core (16) is wound, the primary coil (17) and the secondary coil (18) with a transmission ratio of 1 to 1, 1 to

\sqrt{3 / 2}

1 to

2 / \sqrt{3}

or 1 to

1 / \sqrt{3}

to be wound.

procedure after Claim 13 , characterized in that the primary coil (17) and the secondary coil (18) are wound from a copper wire.

Use of a device (12) for protective separation according to one of Claims 1 until 6 in a low-voltage network (2).