DE102022206195A1 - Low voltage protective switching device - Google Patents
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Abstract
Das erfindungsgemäße Niederspannungs-Schutzschaltgerät (1) weist ein Isolierstoffgehäuse (2) sowie eine Zustandsanzeigevorrichtung auf, welche ein an einer Außenseite des Isolierstoffgehäuses (2) angeordnetes, zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbares Betätigungselement (10) sowie zumindest ein innerhalb des Isolierstoffgehäuses (2) ortsfest angeordnetes erstes Leuchtmittel aufweist. Das Betätigungselement (10) weist einen ersten lichtleitenden Abschnitt (11) mit einer ersten Einstrahlfläche (12) und einer ersten Austrittsfläche (13) auf. Dabei ist in der ersten Position des Betätigungselements (10) die erste Einstrahlfläche (12) unmittelbar benachbart zu dem ersten Leuchtmittel angeordnet, wobei die erste Austrittsfläche (13) von außen sichtbar ist. Die Statusanzeige, d.h. die Zustandsanzeigevorrichtung, wird somit in das Betätigungselement (10) integriert. Dies führt zu einer Reduktion der Bauteile, wodurch wiederum weniger Bauraum im Inneren des Isolierstoffgehäuses (2) benötigt wird. Dadurch wird das Packaging, d.h. die Anordnung der einzelnen Baugruppen und Komponenten im Inneren des deutlich vereinfacht, wodurch weitere Funktionalitäten in das Schutzschaltgerät integriert werden können.The low-voltage protective switching device (1) according to the invention has an insulating material housing (2) and a status display device, which has an actuating element (10) arranged on an outside of the insulating material housing (2) and movable between a first position and a second position, and at least one inside the insulating material housing (2) has a stationary first light source. The actuating element (10) has a first light-conducting section (11) with a first radiation surface (12) and a first exit surface (13). In the first position of the actuating element (10), the first irradiation surface (12) is arranged directly adjacent to the first light source, with the first exit surface (13) being visible from the outside. The status display, i.e. the status display device, is thus integrated into the actuating element (10). This leads to a reduction in the number of components, which in turn requires less installation space inside the insulating material housing (2). This significantly simplifies the packaging, i.e. the arrangement of the individual assemblies and components inside, which means that further functionalities can be integrated into the protective switching device.
Description
Die Erfindung betrifft ein Niederspannungs-Schutzschaltgerät mit einem Isolierstoffgehäuse sowie einer Zustandsanzeigevorrichtung zur Anzeige des aktuellen Betriebszustandes des Niederspannungs-Schutzschaltgerätes.The invention relates to a low-voltage protective switching device with an insulating material housing and a status display device for displaying the current operating state of the low-voltage protective switching device.
Mit dem Begriff „Niederspannung“ sind elektrische Spannungen von bis zu 1000 Volt Wechselspannung oder bis zu 1500 Volt Gleichspannung gemeint. Insbesondere sind Spannungen gemeint, die größer sind als die Kleinspannung - mit Werten von bis zu 50 Volt Wechselspannung bzw. bis zu 120 Volt Gleichspannung.The term “low voltage” refers to electrical voltages of up to 1000 volts alternating voltage or up to 1500 volts direct voltage. In particular, this refers to voltages that are greater than the extra-low voltage - with values of up to 50 volts alternating voltage or up to 120 volts direct voltage.
Mit dem Begriff „Niederspannungsstromkreis“ bzw. „Niederspannungsnetz“ oder „Niederspannungsanlage“ sind Stromkreise mit Nennströmen bzw. Bemessungsströmen von bis zu 125 Ampere, spezifischer bis zu 63 Ampere gemeint. Insbesondere sind hiermit Stromkreise mit Nennströmen bzw. Bemessungsströmen von bis zu 40 Ampere, 32 Ampere, 25 Ampere, 16 Ampere oder 10 Ampere gemeint. Mit den genannten Stromwerten sind insbesondere Nenn-, Bemessungs- oder/und Abschaltströme gemeint, d.h. derjenige Strom, der im Normalfall maximal über den Stromkreis geführt wird bzw. bei dem der elektrische Stromkreis üblicherweise unterbrochen wird, beispielsweise durch eine Schutzeinrichtung, wie ein Schutzschaltgerät, Leitungsschutzschalter oder Fehlerstromschutzschalter.The term “low-voltage circuit” or “low-voltage network” or “low-voltage system” refers to circuits with nominal currents or rated currents of up to 125 amperes, more specifically up to 63 amperes. In particular, this refers to circuits with nominal currents or rated currents of up to 40 amps, 32 amps, 25 amps, 16 amps or 10 amps. The current values mentioned refer in particular to nominal, rated and/or switching off currents, i.e. the current which is normally carried through the circuit at the maximum or at which the electrical circuit is usually interrupted, for example by a protective device such as a protective switching device. Circuit breaker or residual current circuit breaker.
Elektromechanische Schutzschaltgeräte - beispielsweise Leistungsschalter, Leitungsschutzschalter, Fehlerstromschutzschalter sowie Lichtbogen- bzw. Brandschutzschalter - dienen der Überwachung sowie der Absicherung eines elektrischen Stromkreises und werden insbesondere als Schalt- und Sicherheitselemente in elektrischen Energieversorgungs- und Verteilnetzen eingesetzt. Zur Überwachung und Absicherung des elektrischen Stromkreises wird das Schutzschaltgerät über zwei oder mehrere Anschlussklemmen mit einer elektrischen Leitung des zu überwachenden Stromkreises elektrisch leitend verbunden, um bei Bedarf den elektrischen Strom in der jeweiligen überwachten Leitung zu unterbrechen. Das Schutzschaltgerät weist hierzu zumindest einen Schaltkontakt auf, der bei Auftreten eines vordefinierten Zustandes - beispielsweise bei Erfassen eines Kurzschlusses oder eines Fehlerstromes - geöffnet werden kann, um den überwachten Stromkreis vom elektrischen Leitungsnetz zu trennen. Derartige Schutzschaltgeräte sind auf dem Gebiet der Niederspannungstechnik auch als Reiheneinbaugeräte bekannt.Electromechanical protective switching devices - for example circuit breakers, circuit breakers, residual current circuit breakers and arc or fire protection switches - are used to monitor and protect an electrical circuit and are used in particular as switching and safety elements in electrical energy supply and distribution networks. To monitor and protect the electrical circuit, the protective switching device is electrically connected via two or more connection terminals to an electrical line of the circuit to be monitored in order to interrupt the electrical current in the respective monitored line if necessary. For this purpose, the protective switching device has at least one switching contact, which can be opened when a predefined condition occurs - for example when a short circuit or a fault current is detected - in order to isolate the monitored circuit from the electrical line network. Such protective switching devices are also known as series-mounted devices in the field of low-voltage technology.
Leistungsschalter sind dabei speziell für hohe Ströme ausgelegt. Ein Leitungsschutzschalter (sogenannter LS-Schalter), welcher auch als „Miniature Circuit Breaker“ (MCB) bezeichnet wird, stellt in der Elektroinstallation eine sogenannte Überstromschutzeinrichtung dar und wird insbesondere im Bereich der Niederspannungsnetze eingesetzt. Leistungsschalter und Leitungsschutzschalter garantieren ein sicheres Abschalten bei Kurzschluss und schützen Verbraucher und Anlagen vor Überlast, beispielsweise vor Beschädigung der elektrischen Leitungen durch zu starke Erwärmung in Folge eines zu hohen elektrischen Stromes. Sie sind dazu ausgebildet, einen zu überwachenden Stromkreis im Falle eines Kurzschlusses oder bei Auftreten einer Überlast selbsttätig abzuschalten und damit vom übrigen Leitungsnetz zu trennen. Leistungsschalter und Leitungsschutzschalter werden daher insbesondere als Schalt- und Sicherheitselemente zur Überwachung und Absicherung eines elektrischen Stromkreises in elektrischen Energieversorgungsnetzen eingesetzt. Leitungsschutzschalter sind aus den Druckschriften
Zur Unterbrechung einer einzigen Phasenleitung wird in der Regel ein einpoliger Leitungsschutzschalter verwendet, welche üblicher Weise eine Breite von einer Teilungseinheit (entspricht ca. 18mm) aufweist. Für dreiphasige Anschlüsse werden (alternativ zu drei einpoligen Schaltgeräten) dreipolige Leitungsschutzschalter eingesetzt, welche dementsprechend eine Breite von drei Teilungseinheiten (entspricht ca. 54mm) aufweisen. Jedem der drei Phasenleiter ist dabei ein Pol, d.h. eine Schaltstelle zugeordnet. Soll zusätzlich zu den drei Phasenleitern auch noch der Neutralleiter unterbrochen werden, spricht man von vierpoligen Geräten, welche vier Schaltstellen aufweisen: drei für die drei Phasenleiter sowie einen für den gemeinsamen Neutralleiter.To interrupt a single phase line, a single-pole circuit breaker is usually used, which usually has a width of one pitch unit (corresponds to approx. 18mm). For three-phase connections, three-pole circuit breakers are used (as an alternative to three single-pole switching devices), which have a width of three pitch units (corresponds to approx. 54mm). Each of the three phase conductors is assigned a pole, i.e. a switching point. If the neutral conductor is to be interrupted in addition to the three phase conductors, one speaks of four-pole devices, which have four switching points: three for the three phase conductors and one for the common neutral conductor.
Daneben existieren kompakte Leitungsschutzschalter, welche bei einer Gehäusebreite von nur einer Teilungseinheit zwei Schaltkontakte für je eine Anschlussleitung, d.h. entweder für zwei Phasenleitungen (Kompaktleitungsschutzschalter vom Typ 1+1) oder für eine Phasenleitung und den Neutralleiter (Kompaktleitungsschutzschalter vom Typ 1+N), bereitstellen. Derartige Kompakt-Schutzschaltgeräte in Schmalbauweise sind beispielsweise aus den Druckschriften
Ein Fehlerstromschutzschalter ist eine Schutzeinrichtung zur Gewährleistung eines Schutzes gegen einen gefährlichen Fehlerstrom in einer elektrischen Anlage. Ein derartiger Fehlerstrom - welcher auch als Differenzstrom bezeichnet wird - tritt auf, wenn ein spannungsführendes Leitungsteil einen elektrischen Kontakt gegen Erde aufweist. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn eine Person ein spannungsführendes Teil einer elektrischen Anlage berührt: in diesem Fall fließt der Strom als Fehlerstrom durch den Körper der betreffenden Person gegen die Erdung ab. Zum Schutz gegen derartige Körperströme muss der Fehlerstromschutzschalter bei Auftreten eines derartigen Fehlerstroms die elektrische Anlage schnell und sicher allpolig vom Leitungsnetz trennen. Im Allgemeinen Sprachgebrauch werden anstelle des Begriffs „Fehlerstromschutzschalter“ auch die Begriffe FI-Schutzschalter (kurz: FI-Schalter), Differenzstromschutzschalter (kurz: DI-Schalter) oder RCD (für „Residual Current Protective Device“) gleichwertig verwendet.A residual current circuit breaker is a protective device to ensure protection against a dangerous residual current in an electrical system. Such a fault current - which is also referred to as a differential current - occurs when a live line part has electrical contact with earth. This is the case, for example, when a person touches a live part of an electrical system: in this case the current flows as a residual current through the person's body towards grounding. To protect against such body currents, the residual current circuit breaker must quickly and safely disconnect all poles of the electrical system from the line network when such a residual current occurs. In general usage, instead of the term “residual current circuit breaker”, the terms FI circuit breaker (in short: FI switch), residual current circuit breaker (in short: DI switch) or RCD (for “Residual Current Protective Device”) are used equivalently.
Zur Erfassung eines derartigen Fehler- bzw. Differenzstromes wird die Größe des Stromes in einer zu einem elektrischen Verbraucher hinführenden Leitung, beispielsweise einer Phasenleitung, mit der Größe des Stromes in einer vom elektrischen Verbraucher zurückführenden Leitung, beispielsweise eines Neutralleiters, mit Hilfe eines sogenannten Summenstromwandlers verglichen. Dieser weist einen ringförmigen Magnetkern auf, durch den die Primärleiter (hin- und rückführende elektrische Leitungen) hindurchgeführt sind. Der Magnetkern selbst ist mit einem Sekundärleiter bzw. einer Sekundärwicklung umwickelt. Im fehlerstromfreien Zustand ist die Summe der zu dem Verbraucher hinfließenden elektrischen Ströme gleich der Summe der vom Verbraucher zurückfließenden elektrischen Ströme. Werden die Ströme vektoriell, d.h. richtungsbezogen bzw. vorzeichenbehaftet, addiert, so folgt hieraus, dass die vorzeichenbehaftete Summe der elektrischen Ströme in den Hin- und Rückleitungen im fehlerstromfreien Zustand gleich Null ist: im Sekundärleiter wird kein Induktionsstrom induziert. Im Unterschied dazu ist im Falle eines Fehler- bzw. Differenzstromes, der gegen Erde abfließt, die im Summenstromwandler erfasste Summe der hin- beziehungsweise zurückfließenden elektrischen Ströme ungleich Null. Die dabei auftretende Stromdifferenz führt dazu, dass an der Sekundärwicklung eine der Stromdifferenz proportionale Spannung induziert wird, wodurch ein Sekundärstrom in der Sekundärwicklung fließt. Dieser Sekundärstrom dient als Fehlerstromsignal und führt nach Überschreiten eines vorbestimmten Wertes zum Auslösen des Schutzschaltgerätes und infolgedessen - durch Öffnen des zumindest einen Schaltkontaktes des Schutzschaltgerätes - zur Abschaltung des entsprechend abgesicherten Stromkreises.To detect such a fault or differential current, the magnitude of the current in a line leading to an electrical consumer, for example a phase line, is compared with the magnitude of the current in a line leading back from the electrical consumer, for example a neutral conductor, using a so-called summation current transformer . This has a ring-shaped magnetic core through which the primary conductors (electrical lines leading back and forth) are passed. The magnetic core itself is wrapped with a secondary conductor or a secondary winding. In the fault-current-free state, the sum of the electrical currents flowing to the consumer is equal to the sum of the electrical currents flowing back from the consumer. If the currents are added vectorially, i.e. directional or with a sign, it follows that the signed sum of the electrical currents in the forward and return lines in the fault-current-free state is equal to zero: no induction current is induced in the secondary conductor. In contrast, in the case of a fault or differential current that flows towards earth, the sum of the electrical currents flowing to or from the current transformer is not equal to zero. The resulting current difference causes a voltage proportional to the current difference to be induced on the secondary winding, causing a secondary current to flow in the secondary winding. This secondary current serves as a residual current signal and, when a predetermined value is exceeded, leads to the protective switching device being triggered and, as a result - by opening the at least one switching contact of the protective switching device - to the correspondingly fused circuit being switched off.
Bei Fehlerstromschutzschaltern wird ferner zwischen netzspannungsabhängigen und netzspannungsunabhängigen Gerätetypen unterschieden: während netzspannungsabhängige Fehlerstromschutzschalter eine Steuerungselektronik mit einem Auslöser aufweisen, die zur Erfüllung ihrer Funktion auf eine Hilfs- oder Netzspannung angewiesen ist, benötigen netzspannungsunabhängige Fehlerstromschutzschalter zur Realisierung der Auslösefunktion keine Hilfs- oder Netzspannung, sondern weisen zur Realisierung der netzspannungsunabhängigen Auslösung in der Regel einen etwas größeren Summenstromwandler auf, wodurch ein größerer Induktionsstrom in der Sekundärwicklung erzeugt werden kann.In the case of residual current circuit breakers, a distinction is also made between mains voltage-dependent and mains voltage-independent device types: while mains voltage-dependent residual current circuit breakers have control electronics with a trigger, which is dependent on an auxiliary or mains voltage to fulfill their function, mains voltage-independent residual current circuit breakers do not require an auxiliary or mains voltage to implement the triggering function, but rather have To implement mains voltage-independent tripping, a slightly larger summation current transformer is usually used, which means that a larger induction current can be generated in the secondary winding.
Lichtbogen- bzw. Brandschutzschalter werden zur Erfassung von Störlichtbögen, wie sie an einer defekten Stelle einer elektrischen Leitung - beispielsweise einer lockeren Kabelklemme oder aufgrund eines Kabelbruchs - auftreten können, verwendet. Tritt der Störlichtbogen elektrisch in Reihe zu einem elektrischen Verbraucher auf, so wird der normale Betriebsstrom im Regelfall nicht überschritten, da er durch den Verbraucher begrenzt wird. Aus diesem Grund wird der Störlichtbogen von einer herkömmlichen Überstromschutzeinrichtung, beispielsweise einer Schmelzsicherung oder eines Leitungsschutzschalters, nicht erfasst. Zur Ermittlung, ob ein Störlichtbogen vorliegt, werden durch den Brandschutzschalter sowohl der Spannungsverlauf als auch der Stromverlauf über die Zeit gemessen und hinsichtlich der für einen Störlichtbogen charakteristischen Verläufe analysiert und ausgewertet. In der (englischsprachigen) Fachliteratur werden derartige Schutzeinrichtungen zur Erfassung von Störlichtbögen als „Arc Fault Detection Device“ (abgekürzt: AFDD) bezeichnet. Im nordamerikanischen Raum ist die Bezeichnung „Arc Fault Circuit Interrupter“ (abgekürzt: AFCI) geläufig.Arc or fire protection switches are used to detect arc faults that can occur at a defective point on an electrical cable - for example a loose cable clamp or due to a cable break. If the arc fault occurs electrically in series with an electrical consumer, the normal operating current is usually not exceeded because it is limited by the consumer. For this reason, the arc fault is not detected by a conventional overcurrent protection device, such as a fuse or a circuit breaker. To determine whether an arc fault is present, the fire protection switch measures both the voltage curve and the current curve over time and analyzes and evaluates them with regard to the curves characteristic of an arc fault. In the (English-language) specialist literature, such protective devices for detecting arc faults are referred to as “Arc Fault Detection Devices” (abbreviated: AFDD). The term “Arc Fault Circuit Interrupter” (abbreviated: AFCI) is common in North America.
Daneben existieren auch Gerätebauformen, bei denen die Funktionalität eines Fehlerstrom-Schutzschalters mit der Funktionalität eines Leitungsschutzschalters kombiniert wird: derartige kombinierte Schutzschaltgeräte werden im Deutschen als FI/LS oder im englischsprachigen Raum als RCBO (für Residual current operated Circuit-Breaker with Overcurrent protection) bezeichnet. Diese Kombigeräte haben im Vergleich zu getrennten Fehlerstrom- und Leitungsschutzschaltern den Vorteil, dass jeder Stromkreis seinen eigenen Fehlerstrom-Schutzschalter aufweist: Normalerweise wird ein einziger FehlerstromSchutzschalter für mehrere Stromkreise verwendet. Kommt es zu einem Fehlerstrom, werden somit in Folge alle abgesicherten Stromkreise abgeschaltet. Durch den Einsatz von RCBOs wird nur der jeweils betroffene Stromkreis abgeschaltet.There are also device designs in which the functionality of a residual current circuit breaker is combined with the functionality of a circuit breaker: such combined protective switching devices are referred to in German as FI/LS or in English-speaking countries as RCBO (for Residual current operated Circuit-Breaker with Overcurrent protection). . Compared to separate residual current and circuit breakers, these combination devices have the advantage that each circuit has its own residual current circuit breaker: Normally a single residual current circuit breaker is used for several circuits. If a fault current occurs, all protected circuits are switched off. By using RCBOs, only the affected circuit is switched off.
Die neueste Entwicklung betrifft Leitungsschutzschalter, welche eine halbleiterbasierte elektronische Unterbrechungseinheit aufweisen, d.h. der elektrische Stromfluss des Niederspannungsstromkreises wird über Halbleiterbauelemente respektive Halbleiterschalter geführt, die entweder den elektrischen Stromfluss unterbrechen oder leitfähig geschaltet werden können, um den elektrischen Stromfluss zu ermöglichen. Derartige halbleiterbasierte Schutzschaltgeräte werden auch als „Solid State Circuit Breaker“, kurz SSCB, bezeichnet. Halbleiterbasierte Schutzschaltgeräte unterbrechen, im Sinne eines Abschaltvorganges, den über den Stromkreis geführten elektrischen Strom nahezu unverzögert, inner-halb von ps. Die für die Initiierung eines Abschaltvorgangs erforderlichen Abschaltkriterien - beispielsweise im Falle eines Kurzschlusses, einer elektrischen Überlast oder eines Störlichtbogens - basieren üblicherweise auf der Ermittlung und Auswertung des über den Stromkreis geführten Strom-Istwertes.The latest development concerns circuit breakers, which have a semiconductor-based electronic interruption unit, ie the electrical current flow of the low-voltage circuit is routed via semiconductor components or semiconductor switches, which either control the electrical interrupt the flow of current or can be made conductive to enable the flow of electrical current. Such semiconductor-based protective switching devices are also referred to as “Solid State Circuit Breakers,” or SSCB for short. Semiconductor-based protective switching devices interrupt the electrical current carried over the circuit almost immediately, within ps, in the sense of a switch-off process. The shutdown criteria required to initiate a shutdown process - for example in the event of a short circuit, an electrical overload or an arc fault - are usually based on the determination and evaluation of the actual current value carried across the circuit.
All diesen Schutzschaltgerätetypen ist gemein, dass sie an einer Gehäuseaußenseite ein Betätigungselement aufweisen, mit dem das jeweilige Schutzschaltgerät von Hand ein- oder ausgeschaltet werden kann. Mit anderen Worten: durch Betätigung des Betätigungselements wird der der Stromfluss des mit Hilfe des jeweiligen Schutzschaltgerätes überwachten Stromkreises unterbrochen oder gewährleistet. Der Schaltzustand des Schutzschaltgerätes ist dabei anhand der Stellung des Betätigungselements erkennbar. Können mehrere Auslöseereignisse - beispielsweis ein Kurzschluss, eine elektrische Überlast oder das Auftreten eines Störlichtbogens - zu einer Unterbrechung des gesicherten Stromkreises führen, soll neben dem Schaltzustand des Schutzschaltgerätes auch der Grund für die Auslösung angezeigt werden. Einige Schutzschaltgeräte verfügen hierzu über eine Statusanzeige, welche an einer für einen Betrachter im eingebauten Zustand von außen sichtbaren Stelle an der Gehäuseaußenseite platziert ist. Insbesondere bei kompakten Schutzschaltgeräten gehen derartige Statusanzeigen jedoch aufgrund des hierfür erforderlichen Bauraumes mit Einschränkungen bei der Gestaltung des inneren Aufbaus des Schaltgerätes einher. Ferner sind Öffnungen in der Gehäuseaußenseite eines Schutzschaltgerätes gegen Umwelteinflüsse wie Schmutz oder Feuchtigkeit zu schützen, um die Funktionsfähigkeit des Schutzschaltgerätes nicht zu beeinträchtigen.What all of these types of protective switching devices have in common is that they have an actuating element on the outside of the housing with which the respective protective switching device can be switched on or off by hand. In other words: by actuating the actuating element, the current flow of the circuit monitored with the help of the respective protective switching device is interrupted or guaranteed. The switching state of the protective switching device can be recognized by the position of the actuating element. If several triggering events - for example a short circuit, an electrical overload or the occurrence of an arc fault - can lead to an interruption of the secured circuit, the reason for the tripping should also be displayed in addition to the switching status of the protective switching device. Some protective switching devices have a status display for this purpose, which is placed on the outside of the housing in a place that is visible to an observer when installed. However, particularly in the case of compact protective switching devices, such status displays are accompanied by restrictions in the design of the internal structure of the switching device due to the space required for this. Furthermore, openings in the outside of the housing of a protective switching device must be protected against environmental influences such as dirt or moisture in order not to impair the functionality of the protective switching device.
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine alternative Möglichkeit einer Zustandsanzeige für ein Schutzschaltgerät bereitzustellen, welches die vorstehend genannten Nachteile überwindet oder zumindest verbessert.It is therefore the object of the present invention to provide an alternative option for a status display for a protective switching device which overcomes or at least improves the disadvantages mentioned above.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Niederspannungs-Schutzschaltgerät gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Niederspannungs-Schutzschaltgerätes sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved according to the invention by the low-voltage protective switching device according to claim 1. Advantageous embodiments of the low-voltage protective switching device according to the invention are the subject of the dependent claims.
Das erfindungsgemäße Niederspannungs-Schutzschaltgerät weist ein Isolierstoffgehäuse sowie eine Zustandsanzeigevorrichtung auf, welche ein an einer Außenseite des Isolierstoffgehäuses angeordnetes, zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbares Betätigungselement sowie zumindest ein innerhalb des Isolierstoffgehäuses ortsfest angeordnetes erstes Leuchtmittel aufweist. Das Betätigungselement weist einen ersten lichtleitenden Abschnitt mit einer ersten Einstrahlfläche und einer ersten Austrittsfläche auf. Dabei ist in der ersten Position des Betätigungselements die erste Einstrahlfläche unmittelbar benachbart zu dem ersten Leuchtmittel angeordnet, wobei die erste Austrittsfläche von außen sichtbar ist.The low-voltage protective switching device according to the invention has an insulating material housing and a status display device, which has an actuating element arranged on an outside of the insulating material housing and movable between a first position and a second position, and at least one first light source arranged in a stationary manner within the insulating material housing. The actuating element has a first light-conducting section with a first radiation surface and a first exit surface. In the first position of the actuating element, the first irradiation surface is arranged directly adjacent to the first lighting means, with the first exit surface being visible from the outside.
Unter den Begriff „Niederspannungs-Schutzschaltgerät“ fallen Reiheneinbaugeräte, wie beispielsweise die einleitend beschriebenen Leitungsschutzschalter oder Fehlerstromschutzschalter. Diese weisen ein Betätigungselement auf, welches zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position manuell betätigbar ist, um das Schutzschaltgerät per Hand ein- bzw. auszuschalten.The term “low-voltage protective switching device” includes series-mounted devices, such as the circuit breakers or residual current circuit breakers described in the introduction. These have an actuating element which can be manually actuated between a first position and a second position in order to switch the protective switching device on or off by hand.
Mit Hilfe der Zustandsanzeigevorrichtung wird die Statusanzeige des Niederspannungs-Schutzschaltgerätes in das Betätigungselement integriert. Auf diese Weise wird weniger Bauraum im Inneren des Isolierstoffgehäuses benötigt, wodurch das Packaging, d.h. die Anordnung der einzelnen Baugruppen und Komponenten des Schutzschaltgerätes im Inneren des Isolierstoffgehäuses - insbesondere bei kompakten Schutzschaltgeräten - deutlich erleichtert wird, wodurch weitere Funktionalitäten in das Schutzschaltgerät integriert werden können.With the help of the status display device, the status display of the low-voltage protective switching device is integrated into the actuating element. In this way, less installation space is required inside the insulating material housing, which means that packaging, i.e. the arrangement of the individual assemblies and components of the protective switching device inside the insulating material housing - especially in the case of compact protective switching devices - is significantly facilitated, whereby further functionalities can be integrated into the protective switching device.
Weiterhin sind für die erfindungsgemäße Gestaltung der Zustandsanzeigevorrichtung aufgrund der Integration in das Betätigungselement auch weniger Bauteile erforderlich, was einerseits wiederum der Platzproblematik zugutekommt, andererseits die Bauteil-, Lagerhaltungs- und Logistikkosten senkt. Darüber hinaus sind auch keine Öffnungen oder Durchbrüche an der Gehäuseaußenseite erforderlich, so dass der dadurch bedingte Aufwand für die Abdichtung entfällt, um die Anforderungen an die Schutzklasse des jeweiligen Schutzschaltgerätes zu erfüllen.Furthermore, fewer components are required for the design of the status display device according to the invention due to the integration into the actuating element, which on the one hand benefits the space problem and on the other hand reduces component, storage and logistics costs. In addition, no openings or breakthroughs are required on the outside of the housing, so that the resulting effort for sealing is eliminated in order to meet the requirements for the protection class of the respective protective switching device.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Niederspannungs-Schutzschaltgerätes weist das Isolierstoffgehäuse eine Frontseite, eine der Frontseite gegenüberliegende Befestigungsseite, sowie die Front- und die Befestigungsseite verbindende Schmal- und Breitseiten auf, wobei das Betätigungselement in dem Isolierstoffgehäuse um eine in Normalenrichtung der Breitseiten orientierte Drehachse drehbeweglich gelagert ist.In an advantageous development of the low-voltage protective switching device, the insulating material housing has a front side, a fastening side opposite the front side, and narrow and broad sides connecting the front side and the fastening side, the actuating element being rotatably mounted in the insulating material housing about an axis of rotation oriented in the normal direction of the broad sides is.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Niederspannungs-Schutzschaltgerätes ist das Betätigungselement an der Frontseite des Isolierstoffgehäuses angeordnet.In a further advantageous development of the low-voltage protective switching device, the actuating element is arranged on the front of the insulating material housing.
Neben in einer Längsrichtung verschiebbaren Betätigungselementen stellt die drehbare Lagerung des Betätigungselements eine einfach zu realisierende Alternative dar. Durch die Anordnung des Betätigungselements an der der Befestigungsseite gegenüberliegenden Frontseite ist sichergestellt, dass das Betätigungselement im montierten Zustand einfach zu bedienen ist.In addition to actuating elements that can be moved in a longitudinal direction, the rotatable mounting of the actuating element represents an easy-to-implement alternative. Arranging the actuating element on the front side opposite the fastening side ensures that the actuating element is easy to operate in the assembled state.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Niederspannungs-Schutzschaltgerätes ist das erste Leuchtmittel als mehrfarbiges Leuchtmittel ausgebildet.In a further advantageous development of the low-voltage protective switching device, the first lamp is designed as a multi-colored lamp.
Unter einem „mehrfarbigen Leuchtmittel“ ist zu verstehen, dass das Leuchtmittel mehrere Farbzustände annehmen kann, welche einzeln ansteuerbar sind. Beispielsweise kann das Mehrfarben-Leuchtmittel, beispielsweise eine Mehrfarben-LED, je nach Ansteuerung entweder einen Rotton oder einen Gelbton emittieren. Auf diese Weise können in der ersten Position des Betätigungselements verschiedene Zustände, z.B. unterschiedliche Auslöse-Zustände des Schutzschaltgerätes wie ein Kurzschluss oder eine elektrische Überlast angezeigt werden.A “multi-colored lamp” means that the lamp can take on several color states, which can be controlled individually. For example, the multicolor lamp, for example a multicolor LED, can emit either a red tone or a yellow tone depending on the control. In this way, different states, e.g. different triggering states of the protective switching device such as a short circuit or an electrical overload, can be displayed in the first position of the actuating element.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Niederspannungs-Schutzschaltgerätes weist das Betätigungselement einen weiteren lichtleitenden Abschnitt mit einer weiteren Austrittsfläche, welche in der zweiten Position des Betätigungselements von außen sichtbar ist, auf.In a further advantageous development of the low-voltage protective switching device, the actuating element has a further light-conducting section with a further exit surface, which is visible from the outside in the second position of the actuating element.
In der zweiten Position des Betätigungselements ist somit die weitere Austrittsfläche sichtbar, d.h. für einen von außen auf das Schaltgerät blickenden Betrachter optisch wahrnehmbar, während die erste Austrittsfläche, welche in der ersten Position des Betätigungselements sichtbar ist, in der zweiten Position durch das Isolierstoffgehäuse verdeckt und somit für einen auf das Schaltgerät blickende Betrachter nicht mehr sichtbar ist. Dementsprechend ist die weitere Austrittsfläche in der ersten Position des Betätigungselements durch das Isolierstoffgehäuse verdeckt und somit für den Beobachter nicht sichtbar. Auf diese Weise können beide Schaltzustände des Betätigungselements für einen von außen auf das Schaltgerät blickenden Betrachter optisch angezeigt werden, wobei entweder der eine oder der andere Schaltzustand, nicht aber beide Schaltzustände gleichzeitig angezeigt werden können.In the second position of the actuating element, the further exit surface is therefore visible, i.e. visually perceptible to an observer looking at the switching device from outside, while the first exit surface, which is visible in the first position of the actuating element, is covered by the insulating material housing in the second position and is therefore no longer visible to an observer looking at the switching device. Accordingly, the further exit surface is covered by the insulating material housing in the first position of the actuating element and is therefore not visible to the observer. In this way, both switching states of the actuating element can be visually displayed to an observer looking at the switching device from outside, with either one or the other switching state, but not both switching states, being able to be displayed at the same time.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Niederspannungs-Schutzschaltgerätes weist der weitere lichtleitende Abschnitt eine weitere Einstrahlfläche auf, welche versetzt zur ersten Einstrahlfläche angeordnet ist.In a further advantageous development of the low-voltage protective switching device, the further light-conducting section has a further irradiation surface, which is arranged offset from the first irradiation surface.
Auf diese Weise kann - je nach Schaltstellung des Betätigungselements, d.h. je nachdem, ob sich das Betätigungselement in der ersten Position oder in der zweiten Position befindet - ein ortsfest im Isolierstoffgehäuse angeordnetes, gemeinsames Leuchtmittel verwendet werden, um beide Einstrahlflächen zu „bedienen“, d.h. zu beleuchten.In this way - depending on the switching position of the actuating element, i.e. depending on whether the actuating element is in the first position or in the second position - a common light source arranged stationary in the insulating material housing can be used to “serve” both irradiation surfaces, i.e. to illuminate.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Niederspannungs-Schutzschaltgerätes weist der weitere lichtleitende Abschnitt eine weitere Einstrahlfläche auf, welche mit der ersten Einstrahlfläche zumindest teilweise überlappt. Hierdurch wird die Anzahl an konstruktiven Gestaltungsmöglichkeiten des Betätigungselements mit den darin integrierten lichtleitenden Abschnitten deutlich erhöht.In a further advantageous development of the low-voltage protective switching device, the further light-conducting section has a further irradiation surface which at least partially overlaps with the first irradiation surface. This significantly increases the number of design options for the actuating element with the light-conducting sections integrated therein.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Niederspannungs-Schutzschaltgerätes weist die Zustandsanzeigevorrichtung ein zweites Leuchtmittel auf, welches innerhalb des Isolierstoffgehäuses angeordnet ist, derart, dass in der zweiten Position des Betätigungselements die erste und/oder die zweite Einstrahlfläche unmittelbar benachbart zu dem zweiten Leuchtmittel angeordnet ist.In a further advantageous development of the low-voltage protective switching device, the status display device has a second illuminant which is arranged within the insulating material housing, such that in the second position of the actuating element, the first and/or the second irradiation surface is arranged directly adjacent to the second illuminant.
Die zweite Position des Betätigungselements zeichnet sich dadurch aus, dass nur die weitere Austrittsfläche von außen sichtbar ist. Die Verwendung eines zweiten Leuchtmittels erlaubt dabei eine flexible Gestaltung des Betätigungselements mit den darin integrierten lichtleitenden Abschnitten.The second position of the actuating element is characterized by the fact that only the further exit surface is visible from the outside. The use of a second lamp allows a flexible design of the actuating element with the light-conducting sections integrated therein.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Niederspannungs-Schutzschaltgerätes ist das zweite Leuchtmittel als mehrfarbiges Leuchtmittel ausgebildet.In a further advantageous development of the low-voltage protective switching device, the second lamp is designed as a multi-colored lamp.
Unter dem Begriff „mehrfarbiges Leuchtmittel“ ist zu verstehen, dass das jeweilige Leuchtmittel mehrere Farbzustände, beispielsweise rot oder gelb, annehmen kann. Als Leuchtmittel kommt hierfür beispielsweise eine Mehrfarben-LED in Betracht. Auf diese Weise können bei ein- und derselben Schalterstellung des Betätigungselements, also entweder in der ersten Position oder in der zweiten Position, mehrere Zustände des Niederspannungs-Schutzschaltgerätes, beispielsweise einer Auslösung aufgrund eines Kurzschlusses oder einer elektrischen Überlast, indiziert, d.h. angezeigt werden.The term “multi-colored lamp” means that the respective lamp can take on several color states, for example red or yellow. A multi-color LED, for example, can be considered as a light source for this purpose. In this way, with one and the same switch position of the actuating element, i.e. either in the first position or in the second position, several states of the low-voltage protective switching device, for example a trip due to a short circuit or an electrical overload, can be indicated, i.e. displayed.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele des Niederspannungs-Schutzschaltgerätes unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. In den Figuren sind:
-
1 und2 schematische Darstellungen eines aus dem Stand der Technik bekannten Niederspannungs-Schutzschaltgerätes in verschiedenen Ansichten; -
3 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Schutzschaltgerätes; -
4 eine schematische Detaildarstellung des erfindungsgemäßen Betätigungselements zu3 ; -
5 und6 schematische Darstellungen der Schaltzustände des Betätigungselements nach3 und4 ; -
7 und8 schematische Darstellungen der Schaltzustände des Betätigungselements gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; -
9 und10 schematische Darstellungen der Schaltzustände des Betätigungselements gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel; -
11 und 12 schematische Darstellungen der Schaltzustände des Betätigungselements gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.
-
1 and2 schematic representations of a low-voltage protective switching device known from the prior art in various views; -
3 a schematic representation of a first exemplary embodiment of the protective switching device according to the invention; -
4 a schematic detailed representation of the actuating element according to theinvention 3 ; -
5 and6 schematic representations of the switching states of theactuating element 3 and4 ; -
7 and8th schematic representations of the switching states of the actuating element according to a second exemplary embodiment; -
9 and10 schematic representations of the switching states of the actuating element according to a third exemplary embodiment; -
11 and12 schematic representations of the switching states of the actuating element according to a fourth exemplary embodiment.
In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. Die Beschreibung gilt für alle Zeichnungsfiguren, in denen das entsprechende Teil ebenfalls zu erkennen ist.In the various figures of the drawing, the same parts are always provided with the same reference numerals. The description applies to all drawing figures in which the corresponding part can also be recognized.
In den
Im Kopfbereich der Frontseite 3 ist ein Betätigungselement 10 zur manuellen Betätigung des Niederspannungs-Schutzschaltgerätes 1 angeordnet, mit dessen Hilfe das Niederspannungs-Schutzschaltgerät 1 manuell betätigt, d.h. ein- und ausgeschaltet werden kann. Das Betätigungselement 10 kann hierzu zwischen einer ersten Position, der EIN-Position (siehe
Weiterhin ist im Kopfbereich der Frontseite 3 unmittelbar unterhalb des Betätigungselements 10 eine Prüftaste 7 angeordnet, mit deren Hilfe die Funktionsfähigkeit der Auslösung im Falle eines Erdfehlerstroms überprüft werden kann. In einem unteren Schulterbereich der Frontseite 3 sind ferner zwei Klemmschrauben 9 zu sehen, mit deren Hilfe externe elektrische Anschlussleiter (nicht dargestellt) sicher mit dem Niederspannungs-Schutzschaltgerät 1 elektrisch leitend verbunden werden können.Furthermore, a test button 7 is arranged in the head area of the
Hierbei handelt es sich wiederum um einen Fehlerstromschutzschalter mit einem Isolierstoffgehäuse 2 mit einer Breite B von zwei Teilungseinheiten, dessen grundlegender Aufbau im Wesentlichen dem des vorstehend beschriebenen Niederspannungs-Schutzschaltgerätes 1 entspricht. Im Unterschied zu dem in
In
Weiterhin ist in den Grundkörper 14 des Betätigungselements 10 ein erster lichtleitender Abschnitt 11 integriert, welcher eine erste Einstrahlfläche 12 sowie eine erste Austrittsfläche 13 aufweist. Innerhalb des Isolierstoffgehäuses 2 ist ein erstes Leuchtmittel 20 (siehe
Befindet sich das Betätigungselement 10 hingegen in der zweiten Position (AUS-Position, in
Zur besseren Informationsübermittlung kann die Austrittsfläche 13 auch mit einem zur Stellung des Betätigungselements 10 passenden Symbol bedruckt sein. Ferner besteht die Möglichkeit, als erstes Leuchtmittel ein mehrfarbiges Leuchtmittel, beispielsweise eine Mehrfarben-LED, zu verwenden, welches mehrere Farbzustände annehmen kann, um in der ersten Position des Betätigungselements 10 verschiedene (Auslöse-)Zustände des Niederspannungs-Schutzschaltgerätes 1 anzeigen zu können.For better information transmission, the
In den
Das erste Leuchtmittel 20 ist ortsfest im Isolierstoffgehäuse 2 angeordnet und befeindet sich in der in
Befindet sich hingegen das Betätigungselement 10 in der in
In den
Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel weist das Betätigungselement 10 einen vom ersten lichtleitenden Abschnitt 11 verschiedenen, zweiten lichtleitenden Abschnitt 21 auf, dessen Einstrahlfläche mit der ersten Einstrahlfläche 12 zusammenfällt. Der zweite lichtleitende Abschnitt 21 weist eine zweite Austrittsfläche 23 auf, welche in der in
Es ist nicht zwingend erforderlich, dass die Einstrahlflächen des ersten lichtleitenden Abschnitts 11 und des zweiten lichtleitenden Abschnitts 21 zusammenfallen. Erfindungsgemäß wäre es ebenso möglich, dass der zweite lichtleitenden Abschnitts 21 eine eigene, von der ersten Einstrahlfläche 11 räumlich separierte zweite Einstrahlfläche aufweist. Die
Darüber hinaus ist es möglich, dass lediglich ein einziges Leuchtmittel benötigt wird, welches sowohl Licht über die erste Einstrahlfläche 12 in den ersten lichtleitenden Abschnitt 11 als auch über die zweite Einstrahlfläche 22 in den zweiten lichtleitenden Abschnitt 21 einkoppelt. Hierzu müsste lediglich die räumliche Lage der ersten Einstrahlfläche 12 in der ersten Position des Betätigungselements 10 mit der räumliche Lage der zweiten Einstrahlfläche 22 in der zweiten Position des Betätigungselements 10 übereinstimmen, um das Licht über die jeweilige Einstrahlfläche 12 bzw. 22 in den ersten bzw. zweiten lichtleitenden Abschnitt 11 bzw. 21 einzukoppeln. In den
Mithilfe des Betätigungselements 10 können an der Frontseite 3 eines Niederspannungs-Schutzschaltgerätes 1 zusätzlich zu den mechanischen Gerätezustandsanzeigen ON und OFF, welche durch die Position des Betätigungselements 10 ablesbar sind, weitere Statusanzeigen mittels an der Frontseite 3 anzeigbarer Lichtsignale angezeigt werden. Diese mittels eines in den Grundkörper des Betätigungselements 10 integrierten Lichtleiters realisierte Statusanzeigen sind dabei in die Gerätefront integriert, wodurch die Dichtigkeit des Niederspannungs-Schutzschaltgerätes 1 gewährleistet ist.With the help of the
Im Gegensatz zu einer Anordnung einer oder mehrerer Leuchtmittel im Inneren des Isolierstoffgehäuses 2, um ein Lichtsignal direkt oder indirekt mittels zugeordneter Lichtleiter über eine Öffnung in der Frontseite 3 zur Anzeige zu bringen, sind bei der erfindungsgemäßen Anordnung weniger Bauteile und Montageschritte erforderlich, was einerseits die Herstellkosten reduziert und andererseits das Packaging, d.h. die Anordnung der Komponenten im Inneren des Isolierstoffgehäuses 2, deutlich erleichtert. Auch der Aufwand, der mit der Abdichtung zusätzlicher Gehäuseöffnungen verbunden wäre, kann bei Einhaltung der jeweiligen Schutzklasse entfallen.In contrast to an arrangement of one or more lamps inside the insulating
Bei dem erfindungsgemäßen Betätigungselement 10 kann auf die Geometrie und Struktur des ursprünglichen Betätigungselements zurückgegriffen werden, in das lichtleitende Elemente integriert werden. Ggf. erforderliche Lichtumlenkungen im Inneren des Betätigungselements 10 sind über Prismen oder andere hierfür geeignete Konturen realisierbar. Alternativ kann auch das gesamte Betätigungselement 10 selbst als lichtleitendes Element ausgebildet sein.In the
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- Niederspannungs-ReiheneinbaugerätLow-voltage series-mounted device
- 22
- IsolierstoffgehäuseInsulated housing
- 33
- FrontseiteFront
- 44
- BefestigungsseiteFastening side
- 55
- Schmalseitenarrow side
- 66
- BreitseiteBroadside
- 77
- PrüftasteTest button
- 88th
- AnzeigeöffnungDisplay opening
- 99
- Klemmschraubeclamping screw
- 1010
- BetätigungselementActuator
- 1111
- erster lichtleitender Abschnittfirst light-conducting section
- 1212
- erste Einstrahlflächefirst radiation surface
- 1313
- erste Austrittsflächefirst exit surface
- 1414
- GrundkörperBasic body
- 1515
- BetätigungsgriffOperating handle
- 2020
- erstes Leuchtmittelfirst light source
- 2121
- zweiter lichtleitender Abschnittsecond light-conducting section
- 2222
- zweite Einstrahlflächesecond radiation surface
- 2323
- zweite Austrittsflächesecond exit surface
- 3030
- zweites Leuchtmittel second light source
- Bb
- BreiteWidth
- DD
- DrehachseAxis of rotation
- TETE
- TeilungseinheitDivision unit
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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