DE102022208081A1

DE102022208081A1 - Circuit breaker

Info

Publication number: DE102022208081A1
Application number: DE102022208081.5A
Authority: DE
Inventors: Martin Müllhofer; Anand VENKATRAMANI
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2022-08-03
Filing date: 2022-08-03
Publication date: 2024-02-08

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Niederspannungsleistungsschalter (10) mit:- einem Schaltwerk (12), welches für jede Phase einer mehrphasigen elektrischen Wechselspannung elektromechanisches Schaltelement (14) aufweist,- einem mit dem Schaltwerk (12) mechanisch verbundenen Schaltschloss (16),- einer mit dem Schaltschloss (16) elektrisch gekoppelten Auslöseeinheit (18),- einer Energieversorgungseinheit (20), die zumindest für jede Phase (L1, L2, L3) einen Stromwandler (22) sowie eine mit einer Sekundärwicklung (24) des jeweiligen Stromwandlers (22) elektrisch gekoppelte jeweilige Gleichrichtereinheit (26),- Einweggleichrichtereinheiten (28), wobei jeweils eine jeweilige der Einweggleichrichtereinheiten (28) an eine jeweilige der Sekundärwicklungen (24) angeschlossen ist, wobei die Einweggleichrichtereinheiten (28) ausgebildet sind, ein jeweiliges Gleichrichtsignal (32) bereitzustellen, und- eine mit den Einweggleichrichtereinheiten (28) elektrisch gekoppelte Auswerteeinheit (30), wobei die Auswerteeinheit (30) ausgebildet ist, die Gleichrichtsignale (32) mit einem vorgebbaren Vergleichswert (42) zu vergleichen und abhängig von dem Vergleich ein Störungssignal (38) abzugeben.The invention relates to a low-voltage circuit breaker (10) with: - a switching mechanism (12), which has an electromechanical switching element (14) for each phase of a multi-phase electrical alternating voltage, - a switching lock (16) mechanically connected to the switching mechanism (12), - one with the switching lock (16) electrically coupled tripping unit (18), - an energy supply unit (20), which has a current transformer (22) at least for each phase (L1, L2, L3) and a current transformer (22) with a secondary winding (24) of the respective current transformer (22). electrically coupled respective rectifier unit (26), half-wave rectifier units (28), each of the half-wave rectifier units (28) being connected to a respective one of the secondary windings (24), the half-wave rectifier units (28) being designed to provide a respective rectification signal (32). , and - an evaluation unit (30) electrically coupled to the half-wave rectifier units (28), the evaluation unit (30) being designed to compare the rectification signals (32) with a predeterminable comparison value (42) and, depending on the comparison, a fault signal (38) to give away.

Description

Die Erfindung betrifft einen Niederspannungsleistungsschalter mit einem Schaltwerk zum elektromechanischen Schalten einer mehrphasigen elektrischen Wechselspannung, wobei das Schaltwerk zumindest für jede Phase der mehrphasigen elektrischen Wechselspannung ein elektromechanisches Schaltelement aufweist, einem mit dem Schaltwerk mechanisch verbundenen Schaltschloss zum Betätigen der elektromechanischen Schaltelemente des Schaltwerks, einer mit dem Schaltschloss elektrisch gekoppelten Auslöseeinheit sowie einer Energieversorgungseinheit zumindest zum Versorgen der Auslöseeinheit mit elektrischer Energie, wobei die Energieversorgungseinheit zumindest für jede Phase der mehrphasigen elektrischen Wechselspannung einen jeweiligen Stromwandler zum Erfassen eines jeweiligen Phasenstroms sowie jeweils eine mit einer Sekundärwicklung des jeweiligen Stromwandlers elektrisch gekoppelte jeweilige Gleichrichtereinheit zum Bereitstellen der elektrischen Energie aufweist.The invention relates to a low-voltage circuit breaker with a switching mechanism for electromechanically switching a multi-phase electrical alternating voltage, the switching mechanism having an electromechanical switching element at least for each phase of the multi-phase electrical alternating voltage, a switch lock mechanically connected to the switching mechanism for actuating the electromechanical switching elements of the switching mechanism, one with the Switching lock electrically coupled tripping unit and an energy supply unit at least for supplying the tripping unit with electrical energy, the energy supply unit providing at least for each phase of the multi-phase electrical alternating voltage a respective current transformer for detecting a respective phase current and a respective rectifier unit electrically coupled to a secondary winding of the respective current converter of electrical energy.

Gattungsgemäße Niederspannungsleistungsschalter sind im Stand der Technik umfänglich bekannt, so zum Beispiel aus dem europäischen Patent 2 899 823 . Leistungsschalter der gattungsgemäßen Art werden insbesondere im Bereich der elektrischen Energieversorgung eingesetzt, beispielsweise bei Niederspannungsschaltanlagen sowie industriellen Anlagen der elektrischen Energieversorgung und/oder dergleichen. Aufgrund der besonderen Relevanz eines Niederspannungsleistungsschalters für die elektrische Sicherheit sowie auch die Sicherheit der Versorgung mit elektrischer Energie sind Niederspannungsleistungsschalter durch die Normung erfasst, so zum Beispiel durch die Norm EN 60 947-1 sowie weitere.Generic low-voltage circuit breakers are extensively known in the prior art, for example from the European patent 2,899,823 . Circuit breakers of the generic type are used in particular in the field of electrical energy supply, for example in low-voltage switchgear and industrial systems for electrical energy supply and/or the like. Due to the particular relevance of a low-voltage circuit breaker for electrical safety and the security of the supply of electrical energy, low-voltage circuit breakers are covered by standardization, for example by the EN 60 947-1 standard and others.

Gattungsgemäße Niederspannungsleistungsschalter werden im Bereich der Energieversorgung mit Niederspannung eingesetzt. Im Sinne dieser Offenbarung ist eine elektrische Spannung gemäß der Richtlinie 2014/35/EU des Europäischen Parlaments und des Rates vom 26. Februar 2014 zur Harmonisierung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten über die Bereitstellung elektrischer Betriebsmittel zur Verwendung innerhalb bestimmter Spannungsgrenzen auf dem Markt, auch Niederspannungsrichtlinie genannt. Häufig sind Niederspannungsleistungsschalter zum Einsatz bei einer elektrischen Wechselspannung eingesetzt. Die Niederspannungsrichtlinie bezieht sich unter anderem beispielsweise auf elektrische Betriebsmittel, die zur Nutzung bei einer Bemessungsspannung zwischen 50 V und 1000 V bei Wechselspannung und zwischen 75 V und 1500 V bei Gleichspannung bestimmt sind.Generic low-voltage circuit breakers are used in the area of low-voltage energy supply. For the purposes of this disclosure, an electrical voltage is in accordance with Directive 2014/35/EU of the European Parliament and of the Council of February 26, 2014 on the harmonization of the laws of the Member States relating to the making available on the market of electrical equipment for use within certain voltage limits, also known as the Low Voltage Directive . Low-voltage circuit breakers are often used for alternating electrical voltage. The Low Voltage Directive refers, among other things, to electrical equipment that is intended for use at a rated voltage of between 50 V and 1000 V for alternating voltage and between 75 V and 1500 V for direct voltage.

Die elektrische Wechselspannung kann eine einphasige oder auch eine mehrphasige Wechselspannung sein. Insbesondere kann die elektrische Wechselspannung eine dreiphasige Wechselspannung sein. Häufig genutzte elektrische Wechselspannungen weisen einen Effektivwert von etwa 230 V, etwa 400 V, etwa 650 V bei einer Frequenz von etwa 50 Hz oder dergleichen auf. Niederspannungsleistungsschalter sind in der Regel als elektromechanische Schalter ausgebildet, die für das Schalten von großen Strömen ausgelegt sind. Niederspannungsleistungsschalter können nicht nur einen regulären Betriebsstrom und einen geringen Überlaststrom schalten, insbesondere abschalten, sondern sie können auch bei einer Störung einen großen Überlaststrom, insbesondere einen Kurzschlussstrom, einschalten, diesen Strom eine vorgegebene Zeit halten und sicher abschalten, ohne Schaden zu nehmen. Niederspannungsleistungsschalter sind in der Regel einpolig oder mehrpolig, insbesondere dreipolig oder vierpolig, ausgebildet. Eine Anzahl der Pole des Niederspannungsleistungsschalters entspricht im Wesentlichen in der Regel einer Anzahl der Phasen der elektrischen Wechselspannung.The electrical alternating voltage can be a single-phase or a multi-phase alternating voltage. In particular, the electrical alternating voltage can be a three-phase alternating voltage. Frequently used alternating electrical voltages have an effective value of approximately 230 V, approximately 400 V, approximately 650 V at a frequency of approximately 50 Hz or the like. Low-voltage circuit breakers are usually designed as electromechanical switches that are designed for switching large currents. Low-voltage circuit breakers can not only switch, in particular switch off, a regular operating current and a small overload current, but they can also switch on a large overload current, in particular a short-circuit current, in the event of a fault, hold this current for a predetermined time and switch it off safely without causing damage. Low-voltage circuit breakers are usually single-pole or multi-pole, in particular three-pole or four-pole. A number of poles of the low-voltage circuit breaker generally corresponds essentially to a number of phases of the electrical alternating voltage.

Niederspannungsleistungsschalter sind folglich in der Regel dazu ausgelegt, einen vergleichsweise großen elektrischen Strom auch unter Belastung mehrfach elektrisch schalten zu können. Insbesondere sind sie in der Regel dafür ausgelegt, einen Kurzschlussstrom sicher ausschalten zu können und danach weiter bestimmungsgemäß betrieben werden zu können. Der elektrische Strom kann zum Beispiel ein elektrischer Wechselstrom sein, der einen Effektivwert von zum Beispiel 100 A, 350 A, 630 A, 1000 A oder auch noch größer aufweisen kann. Der Niederspannungsleistungsschalter ist für einen vorgegebenen Bemessungsstrom ausgelegt.Low-voltage circuit breakers are therefore generally designed to be able to electrically switch a comparatively large electrical current multiple times, even under load. In particular, they are generally designed to be able to safely switch off a short-circuit current and then continue to operate as intended. The electrical current can, for example, be an alternating electrical current, which can have an effective value of, for example, 100 A, 350 A, 630 A, 1000 A or even greater. The low-voltage circuit breaker is designed for a specified rated current.

Niederspannungsleistungsschalter sind üblicherweise für große Schaltleistungen aber kleine Schalthäufigkeiten konstruiert. Je nach elektrischem Netz, in dem ein Leistungsschalter eingesetzt wird, kann dieser ein- oder mehrpolig ausgebildet sein. Wird das elektrische Netz mit einer einphasigen, insbesondere dreiphasigen, elektrischen Wechselspannung betrieben, kann vorgesehen sein, dass der Leistungsschalter entsprechend der Anzahl der mehrphasigen Wechselspannung, insbesondere der dreiphasigen Wechselspannung, ausgelegt ist und etwa als einpoliger oder auch mehrpoliger, insbesondere dreipoliger oder vierpoliger, Leistungsschalter ausgebildet. Darüber hinaus kann besonders bei Wechselspannungsnetzen vorgesehen sein, dass der Niederspannungsleistungsschalter nicht nur jeweilige Phasen einer Wechselspannung zu schalten vermag, sondern dass er darüber hinaus auch ein elektromechanisches Schaltelement zum Schalten eines Nullleiters aufweist. Je nach Bedarf kann dies variiert werden.Low-voltage circuit breakers are usually designed for high switching capacities but low switching frequencies. Depending on the electrical network in which a circuit breaker is used, it can be single-pole or multi-pole. If the electrical network is operated with a single-phase, in particular three-phase, alternating electrical voltage, it can be provided that the circuit breaker is designed according to the number of multi-phase alternating voltage, in particular the three-phase alternating voltage, and, for example, as a single-pole or multi-pole, in particular three-pole or four-pole, circuit breaker educated. In addition, it can be provided, particularly in alternating voltage networks, that the low-voltage circuit breaker is not only able to switch respective phases of an alternating voltage, but that it also has an electromechanical switching element Switching a neutral conductor. This can be varied depending on your needs.

Niederspannungsleistungsschalter, insbesondere für den Einsatz bei Niederspannung, werden häufig als Schutzbauteil eingesetzt, die bei einer vorgegebenen Störung, wie beispielsweise einem elektrischen Kurzschluss, einem elektrischen Erdschluss, einer elektrischen Überlastung und/oder dergleichen, auslösen und die elektromechanischen Schaltelemente in den ausgeschalteten Schaltzustand schalten können. Im bestimmungsgemäßen ungestörten Betrieb ist der Niederspannungsleistungsschalter dagegen in der Regel im eingeschalteten Schaltzustand, das heißt, dass die Schaltelemente sämtlicher Pole im eingeschalteten Schaltzustand sind und somit eine elektrische Verbindung zwischen jeweiligen zugehörigen Anschlusskontakten für jeweilige Phasen und gegebenenfalls den Nullleiter hergestellt sind.Low-voltage circuit breakers, in particular for use at low voltage, are often used as protective components that can trigger and switch the electromechanical switching elements to the switched-off switching state in the event of a given fault, such as an electrical short circuit, an electrical ground fault, an electrical overload and/or the like . In normal, undisturbed operation, however, the low-voltage circuit breaker is generally in the switched-on switching state, that is to say that the switching elements of all poles are in the switched-on switching state and an electrical connection is therefore established between respective associated connection contacts for respective phases and, if necessary, the neutral conductor.

Die elektromechanischen Schaltelemente für die Pole sind in der Regel zu einem Schaltwerk zusammengefasst und können gemeinsam betätigt, insbesondere ausgelöst, werden. Zum Auslösen ist das Schaltwerk mechanisch mit dem Schaltschloss verbunden, das dem Betätigen der elektromechanischen Schaltelemente des Schaltwerks dient. Das Schaltschloss kann beispielsweise eine geeignete Antriebseinheit aufweisen, um die Schaltelemente zuverlässig in den jeweiligen Schaltzustand schalten zu können. Derartige Antriebseinheiten können beispielsweise Magnetantriebe, Motorantriebe, Federantriebe, Druckluftantriebe und/oder dergleichen sein.The electromechanical switching elements for the poles are usually combined to form a switching mechanism and can be actuated, in particular triggered, together. To trigger, the rear derailleur is mechanically connected to the switch lock, which is used to actuate the electromechanical switching elements of the rear derailleur. The switching lock can, for example, have a suitable drive unit in order to be able to reliably switch the switching elements into the respective switching state. Such drive units can be, for example, magnetic drives, motor drives, spring drives, compressed air drives and/or the like.

Niederspannungsleistungsschalter sind in der Regel als elektromagnetische Selbstschalter ausgebildet. Ihre Funktionsweise entspricht dem Grunde nach der Funktionsweise eines handelsüblichen Leitungsschutzschalters. In diesem Sinn weist der Niederspannungsleistungsschalter in der Regel die Auslöseeinheit (englisch: electronic trip unit; ETU) auf, mittels der das Schaltschloss betätigt werden kann. Ist das Schaltschloss elektrisch betätigbar ausgebildet, stellt die Auslöseeinheit ein geeignetes elektrisches Signal bereit, um die gewünschte Schaltfunktion realisieren zu können.Low-voltage circuit breakers are usually designed as electromagnetic self-switches. The way they work basically corresponds to how a standard circuit breaker works. In this sense, the low-voltage circuit breaker usually has the trip unit (English: electronic trip unit; ETU), by means of which the switch lock can be operated. If the switching lock is designed to be electrically actuated, the triggering unit provides a suitable electrical signal in order to be able to implement the desired switching function.

Die Auslöseeinheit ist vorzugsweise mit geeigneten Sensoren zum Erfassen von elektrischen Größen wie einer elektrischen Spannung, einem elektrischen Strom, oder auch zum Erfassen von weiteren physikalischen Größen, wie beispielsweise einer Temperatur oder dergleichen, elektrisch verbunden. Die Auslöseeinheit oder der Niederspannungsleistungsschalter kann derartige Sensoren zumindest teilweise umfassen.The triggering unit is preferably electrically connected to suitable sensors for detecting electrical variables such as an electrical voltage, an electrical current, or also for detecting other physical variables, such as a temperature or the like. The tripping unit or the low-voltage circuit breaker can at least partially include such sensors.

Die Auslöseeinheit stellt eine Auswertefunktionalität bereit, die in der Regel vorsieht, dass ein entsprechendes Sensorsignal eines oder mehrerer Sensoren, welches von einem jeweiligen Sensor bereitgestellt wird, mit einem entsprechenden Vergleichswert vergleicht. Abhängig von dem Vergleich wird dann das Auslösesignal an das Schaltschloss abgegeben. Das Auslösesignal ist vorzugsweise ein elektrisches Signal, welches zum Steuern des Schaltschlosses dient. Das Schaltschloss kann hierfür zum Beispiel einen elektrischen Schaltmagneten aufweisen, der einen Federspeichermechanismus des Schaltschlosses betätigen kann, der dann seinerseits die Schaltelemente mechanisch betätigen kann.The triggering unit provides an evaluation functionality, which generally provides that a corresponding sensor signal from one or more sensors, which is provided by a respective sensor, is compared with a corresponding comparison value. Depending on the comparison, the trigger signal is then sent to the switch lock. The trigger signal is preferably an electrical signal which is used to control the switch lock. For this purpose, the switching lock can, for example, have an electrical switching magnet, which can actuate a spring-loaded mechanism of the switching lock, which in turn can then mechanically actuate the switching elements.

Die Auslöseeinheit ist in der Regel als elektronische Einheit ausgebildet und benötigt für ihren bestimmungsgemäßen Betrieb elektrische Energie. Mittlerweile ist es üblich, die für den bestimmungsgemäßen Betrieb erforderliche elektrische Energie aus einem Stromfluss im bestimmungsgemäßen Betrieb des Niederspannungsleistungsschalters zu beziehen. Zu diesem Zweck weist der Niederspannungsleistungsschalter eine Energieversorgungseinheit auf, die zumindest die Auslöseeinheit mit elektrischer Energie versorgt. Darüber hinaus kann natürlich vorgesehen sein, dass auch die Sensoren durch die Energieversorgungseinheit mit elektrischer Energie versorgt werden. Auch weitere Einheiten können für ihren bestimmungsgemäßen Betrieb an die Energieversorgungseinheit angeschlossen sein, damit sie zuverlässig mit elektrischer Energie versorgt werden können.The trigger unit is usually designed as an electronic unit and requires electrical energy for its intended operation. It is now common practice to obtain the electrical energy required for intended operation from a current flow when the low-voltage circuit breaker is operating as intended. For this purpose, the low-voltage circuit breaker has an energy supply unit which supplies at least the tripping unit with electrical energy. In addition, it can of course be provided that the sensors are also supplied with electrical energy by the energy supply unit. Other units can also be connected to the energy supply unit for their intended operation so that they can be reliably supplied with electrical energy.

Die Energieversorgungseinheit weist zumindest für jede Phase der mehrphasigen elektrischen Wechselspannung einen jeweiligen Stromwandler zum Erfassen eines jeweiligen Phasenstroms auf. Der Stromwandler kann häufig ringförmig mit einem magnetisierbaren Ringkern ausgebildet sein, wobei ein jeweiliger Phasenleiter einer jeweiligen Phase der mehrphasigen Wechselspannung durch den Ring durchgeführt ist. Ist ein Ringkern vorgesehen, weist dieser ferner eine Sekundärwicklung auf, an der abhängig vom Phasenstrom der jeweiligen Phase ein jeweiliger Sekundärwechselstrom bereitgestellt werden kann. Zu diesem Zweck ist der Stromwandler in der Regel niederohmig belastet.The energy supply unit has a respective current transformer for detecting a respective phase current at least for each phase of the multi-phase electrical alternating voltage. The current transformer can often be designed in a ring shape with a magnetizable ring core, with a respective phase conductor of a respective phase of the multi-phase alternating voltage being passed through the ring. If a toroidal core is provided, it also has a secondary winding on which a respective secondary alternating current can be provided depending on the phase current of the respective phase. For this purpose, the current transformer is usually loaded with low resistance.

Der Sekundärwechselstrom kann einer Gleichrichtereinheit zugeführt werden, die den Sekundärwechselstrom zumindest teilweise in einen Gleichstrom wandelt, sodass die Energieversorgungseinheit der Auslöseeinheit ein entsprechender Gleichstrom für den bestimmungsgemäßen Betrieb zur Verfügung gestellt werden kann, wie er insbesondere für die Funktion von elektronischen Schaltungen erforderlich ist. Auf diese Weise kann die elektrische Energie von der Energieversorgungseinheit bereitgestellt werden. In der Regel sind die Phasenströme der jeweiligen Phasen gegenüber einander in der Phasenlage verschoben. Bei einer dreiphasigen Wechselspannung beträgt die Phasenverschiebung in der Regel etwa 120°. Dadurch ist es möglich, eine kontinuierliche Versorgung der Auslöseeinheit zu gewährleisten, wobei ein Glättungsaufwand je nach Konstruktion der Gleichrichtereinheit gering sein kann oder eventuell sogar eingespart werden kann.The secondary alternating current can be supplied to a rectifier unit, which at least partially converts the secondary alternating current into a direct current, so that the energy supply unit of the tripping unit can be provided with a corresponding direct current for the intended operation, as is required in particular for the function of electronic circuits. In this way, the electrical energy can be taken from the power supply unit can be provided. As a rule, the phase currents of the respective phases are shifted in phase relative to one another. With a three-phase alternating voltage, the phase shift is usually around 120°. This makes it possible to ensure a continuous supply to the tripping unit, whereby smoothing effort can be low or possibly even saved depending on the design of the rectifier unit.

Als Problem hat es sich jedoch gezeigt, dass die Energieversorgung im bestimmungsgemäßen Betrieb für die Auslöseeinheit beeinträchtigt sein kann, wenn die Beaufschlagung eines der Stromwandler mit einem Wechselstrom beeinträchtigt ist, beispielsweise weil in einem Bereich der Sekundärwicklung des Stromwandlers eine elektromechanische Störung vorliegt, zum Beispiel eine Leiterunterbrechung, ein schlechter elektrischer Kontakt oder dergleichen, wodurch der Stromfluss beeinträchtigt, wenn nicht sogar unterbrochen, sein kann. Im Stand der Technik ist die Auslöseeinheit in der Regel nicht in der Lage, eine derartige Störung zuverlässig zu detektieren. Die folge kann eine gestörte Funktion der Auslöseeinheit sein, woraus gefährliche Zustände zur Folge haben kann.However, a problem that has emerged is that the energy supply for the tripping unit can be impaired during normal operation if the application of an alternating current to one of the current transformers is impaired, for example because there is an electromechanical fault in an area of the secondary winding of the current transformer, for example a Open circuit, poor electrical contact or the like, which may affect, if not interrupt, the flow of current. In the prior art, the triggering unit is generally not able to reliably detect such a fault. The result can be a malfunction of the trigger unit, which can result in dangerous conditions.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und kompakt zu realisierende Möglichkeit zu schaffen, unter anderem Störungen im Beriech der elektrischen Energieversorgung im Niederspannungsleistungsschalter
aber auch etwaige Leitungsstörungen besser ermitteln zu können.The invention is based on the object of creating a simple and compact way to implement, among other things, disruptions in the area of the electrical energy supply in the low-voltage circuit breaker
but also to be able to better determine any line faults.

Als Lösung wird mit der Erfindung ein Niederspannungsleistungsschalter gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen.As a solution, the invention proposes a low-voltage circuit breaker according to claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich durch Merkmale der abhängigen Ansprüche.Advantageous further developments result from features of the dependent claims.

In Bezug auf einen gattungsgemäßen Leistungsschalter wird mit der erfinderisch insbesondere vorgeschlagen, dass der Niederspannungsleistungsschalter Einweggleichrichtereinheiten, wobei jeweils eine jeweilige der Einweggleichrichtereinheiten an eine jeweilige der Sekundärwicklungen angeschlossen ist, wobei die Einweggleichrichtereinheiten ausgebildet sind, abhängig von einem jeweiligen Sekundärwechselstrom einer jeweiligen der Sekundärwicklungen ein jeweiliges Gleichrichtsignal bereitzustellen, und eine mit den Einweggleichrichtereinheiten elektrisch gekoppelte Auswerteeinheit aufweist, wobei die Auswerteeinheit ausgebildet ist, die Gleichrichtsignale mit einem vorgebbaren Vergleichswert zu vergleichen und abhängig von dem Vergleich ein Störungssignal abzugeben.With regard to a circuit breaker of the generic type, the invention proposes in particular that the low-voltage circuit breaker has half-wave rectifier units, with each of the half-wave rectifier units being connected to a respective one of the secondary windings, the half-wave rectifier units being designed to produce a respective rectification signal depending on a respective secondary alternating current of a respective one of the secondary windings to provide, and has an evaluation unit electrically coupled to the half-wave rectifier units, wherein the evaluation unit is designed to compare the rectification signals with a predeterminable comparison value and to emit a fault signal depending on the comparison.

Die Erfindung basiert unter anderem auf dem Gedanken, dass durch die Einweggleichrichtung, insbesondere wenn sie elektrisch glättungslos realisiert ist, jeweilige Stromimpulse beziehungsweise Spannungsimpulse bereitgestellt werden können, die entweder einzeln oder auch gemeinsam ausgewertet werden können, um die Funktionalität der Stromwandler sowie auch der an den Leistungsschalter angeschlossenen Leitungen der Phasen der Wechselspannung zuverlässig überprüfen zu können. Es ist mit der Erfindung möglich, die Gleichrichtsignale beispielsweise zugleich mittels der Auswerteeinheit auszuwerten, sodass eine separate Auswerteeinheit gegenüber der Auslöseeinheit eingespart werden kann.The invention is based, among other things, on the idea that the half-wave rectification, in particular if it is implemented without electrical smoothing, can provide respective current pulses or voltage pulses, which can be evaluated either individually or together in order to improve the functionality of the current transformers as well as those connected to them To be able to reliably check the lines of the alternating voltage phases connected to the circuit breaker. With the invention, it is possible to evaluate the rectification signals at the same time, for example, using the evaluation unit, so that a separate evaluation unit compared to the triggering unit can be saved.

Sobald ein jeweiliger Impuls eines jeweiligen Gleichrichtsignals ausbleibt, kann dies unmittelbar erkannt werden, und es besteht dadurch die Möglichkeit, das Störungssignal im Wesentlichen nahezu unverzüglich abzugeben. Das Störungssignal kann beispielsweise an eine übergeordnete Steuerung des Niederspannungsleistungsschalters abgegeben werden. Das Störungssignal kann aber auch dazu genutzt werden, die Auslöseeinheit und/oder das Schaltschloss entsprechend anzusteuern, um den Niederspannungsleistungsschalter in den ausgeschalteten Schaltzustand zu überführen. Die Auswerteeinheit kann zu diesem Zweck die jeweiligen Gleichrichtsignale mit jeweiligen oder lediglich einem einzigen Vergleichswert vergleichen und das Störungssignal abhängig von diesem Vergleich ausgeben.As soon as a respective pulse of a respective rectification signal is missing, this can be recognized immediately, and it is therefore possible to emit the fault signal essentially almost immediately. The fault signal can, for example, be sent to a higher-level control of the low-voltage circuit breaker. However, the fault signal can also be used to correspondingly control the tripping unit and/or the switching lock in order to transfer the low-voltage circuit breaker to the switched-off switching state. For this purpose, the evaluation unit can compare the respective rectification signals with respective or only a single comparison value and output the fault signal depending on this comparison.

Die Auswerteeinheit kann zum Beispiel durch eine elektronische Hardwareschaltung, eine programmgesteuerte Recheneinheit, Kombinationen hiervon und/oder dergleichen gebildet sein.The evaluation unit can be formed, for example, by an electronic hardware circuit, a program-controlled computing unit, combinations thereof and/or the like.

Die Schaltelemente des Schaltwerks werden mittels des Schaltschlosses in der Regel gemeinsam betätigt, sodass sie im Wesentlichen zeitgleich den Schaltzustand wechseln. Im bestimmungsgemäßen Betrieb, wenn kein Wechsel des Schaltzustands erfolgt, weisen sämtliche Schaltelemente des Schaltwerks in der Regel den gleichen Schaltzustand auf.The switching elements of the rear derailleur are usually actuated together by means of the switching lock, so that they change the switching state essentially at the same time. During normal operation, if there is no change in the switching state, all switching elements of the rear derailleur generally have the same switching state.

Die Gleichrichtereinheit kann als Einweggleichrichter, Zweiweggleichrichter oder auch als Brückengleichrichterschaltung ausgebildet sein. Natürlich können als Gleichrichterelemente elektronische Dioden, aber auch Thyristoren, Transistoren und/oder dergleichen vorgesehen sein.The rectifier unit can be designed as a half-wave rectifier, a full-wave rectifier or as a bridge rectifier circuit. Of course, electronic diodes, but also thyristors, transistors and/or the like can be provided as rectifier elements.

Die Einweggleichrichtereinheit kann eine Diode und/oder einen Thyristor und/oder einen Transistor zum Zwecke der Einweggleichrichtung aufweisen. Vorzugsweise umfasst die Einweggleichrichtereinheit keine Glättungsfunktion, insbesondere keine elektrische Kapazität wie einen elektrischen Kondensator. Die Einweggleichrichtereinheiten können das Gleichrichtsignal zum Beispiel an einem gemeinsamen elektrischen Widerstand bereitstellen.The half-wave rectifier unit can have a diode and/or a thyristor and/or a transistor for the purpose of half-wave rectification. Preferably, the half-wave rectifier unit does not include any smoothing function, in particular no electrical capacity such as an electrical capacitor sator. The half-wave rectifier units can provide the rectification signal, for example, at a common electrical resistance.

Mit der Erfindung ist es daher insgesamt auf einfache Weise möglich, die Zuverlässigkeit und die elektrische Sicherheit weiter zu verbessern.With the invention it is therefore possible to further improve reliability and electrical safety in a simple manner.

Gemäß einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass das Schaltwerk zusätzlich zu den Schaltelementen für die Phasen der mehrphasigen elektrischen Wechselspannung ein weiteres mittels des Schaltschlosses betätigbares elektromechanisches Schaltelement, wobei die Energieversorgungseinheit für das weitere elektromechanische Schaltelement einen weiteren Stromwandler aufweist, dessen Sekundärwicklung mit einer weiteren Gleichrichtereinheit elektrisch gekoppelt ist, und eine weitere an die Sekundärwicklung des weiteren Stromwandlers angeschlossene weitere Einweggleichrichtereinheit aufweist, wobei die weitere Einweggleichrichtereinheit ausgebildet ist, abhängig von einem Sekundärwechselstrom dieser Sekundärwicklung ein weiteres Gleichrichtsignal bereitzustellen, wobei die weitere Einweggleichrichtereinheit mit der Auswerteeinheit elektrisch gekoppelt ist. Der Niederspannungsleistungsschalter kann in dieser Ausgestaltung dazu genutzt werden, zusätzlich zu den jeweiligen Phasen der mehrphasigen elektrischen Wechselspannung auch einen Nullleiter der mehrphasigen elektrischen Wechselspannung entsprechend zu schalten.According to a further development, it is proposed that the switching mechanism, in addition to the switching elements for the phases of the multi-phase electrical alternating voltage, has a further electromechanical switching element that can be actuated by means of the switching lock, the energy supply unit for the further electromechanical switching element having a further current transformer, the secondary winding of which is electrically coupled to a further rectifier unit is, and has a further half-wave rectifier unit connected to the secondary winding of the further current transformer, the further half-wave rectifier unit being designed to provide a further rectification signal depending on a secondary alternating current of this secondary winding, the further half-wave rectifier unit being electrically coupled to the evaluation unit. In this embodiment, the low-voltage circuit breaker can be used to correspondingly switch a neutral conductor of the multi-phase electrical alternating voltage in addition to the respective phases of the multi-phase electrical alternating voltage.

Bei dieser Ausgestaltung kann daher vorgesehen sein, dass neben den Phasen der mehrphasigen Wechselspannung auch der entsprechende Nullleiter mittels des Niederspannungsleistungsschalters gemeinsam geschaltet werden können. Dabei kann vorgesehen, dass die Auslöseeinheit durch Auswerten der Gleichrichtsignale und/oder der durch die jeweilige Gleichrichtereinheit zugeführten elektrischen Energie automatisiert bestimmen kann, welches der elektromechanischen Schaltelemente beziehungsweise welcher der Stromwandler mit dem Nullleiter gekoppelt ist. Dies ist insbesondere für den Fall vorteilhaft, wenn bei einer symmetrischen Belastung der Phasen der mehrphasigen elektrischen Wechselspannung der Nullleiter im Wesentlichen stromlos sein kann. Damit der stromlose Nullleiter nicht zu einem Störungssignal führt, kann die Auswerteeinheit den Nullleiter vorzugsweise automatisiert erkennen und dieses Gleichrichtsignal beim Auswerten unberücksichtigt lassen. Darüber hinaus ist es natürlich auch möglich, dass durch eine automatisiert oder manuell vorgenommene Einstellung, beispielsweise bei der Montage des Niederspannungsleistungsschalters, eine entsprechende Einstellung vorgenommen wird, sodass die Auswerteeinheit das von dem mit dem Nullleiter gekoppelten Stromwandler und der zugehörigen Einweggleichrichtereinheit bereitgestellte Gleichrichtsignal unberücksichtigt lässt.In this embodiment, it can therefore be provided that, in addition to the phases of the multi-phase alternating voltage, the corresponding neutral conductor can also be switched together by means of the low-voltage circuit breaker. It can be provided that the triggering unit can automatically determine which of the electromechanical switching elements or which of the current transformers is coupled to the neutral conductor by evaluating the rectification signals and/or the electrical energy supplied by the respective rectifier unit. This is particularly advantageous in the case when, with a symmetrical load on the phases of the multi-phase electrical alternating voltage, the neutral conductor can be essentially de-energized. So that the de-energized neutral conductor does not lead to a fault signal, the evaluation unit can preferably detect the neutral conductor automatically and ignore this rectification signal when evaluating. In addition, it is of course also possible for a corresponding setting to be made by an automated or manual setting, for example when installing the low-voltage circuit breaker, so that the evaluation unit ignores the rectification signal provided by the current transformer coupled to the neutral conductor and the associated half-wave rectifier unit.

Ein weiterer Vorteil kann dabei sein, dass dadurch die Zuordnung der Phasen und des Nullleiters zu den jeweiligen elektromechanischen Schaltelementen das Schaltwerk flexibel eingestellt werden kann. Darüber hinaus ist es natürlich auch möglich, dass für das Schaltelement, welches mit dem Nullleiter zu verbinden ist, der entsprechende Stromwandler eingespart wird, sodass folglich auch die entsprechende Einweggleichrichtereinheit entfallen kann und ein entsprechendes Gleichrichtsignal der Auswerteeinheit gar nicht erst zugeführt zu werden braucht. Dabei ist jedoch zu bedenken, dass in diesem Fall der Nullleiter mit diesem spezifischen Schaltelement elektrisch gekoppelt sein muss.A further advantage can be that the assignment of the phases and the neutral conductor to the respective electromechanical switching elements of the switching mechanism can be flexibly adjusted. In addition, it is of course also possible for the corresponding current transformer to be saved for the switching element which is to be connected to the neutral conductor, so that the corresponding half-wave rectifier unit can therefore also be omitted and a corresponding rectification signal does not even need to be supplied to the evaluation unit. However, it should be borne in mind that in this case the neutral conductor must be electrically coupled to this specific switching element.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Auswerteeinheit ausgebildet ist, abhängig von einem Einstellsignal jeweilige der Gleichrichtsignale für das Auswerten zu berücksichtigen. Der Niederspannungsleistungsschalter kann hierzu eine Kommunikationsschnittstelle aufweisen, über das Einstellsignal beispielsweise von einem externen Gerät zuführbar ist. Mittels des Einstellsignals kann insbesondere für den Fall, dass das Schaltwerk das weitere Schaltelement umfasst, eine Auswahl der zu berücksichtigenden Gleichrichtsignale getroffen werden. Das Einstellsignal braucht nicht während seines bestimmungsgemäßen Betriebs zur Verfügung zu stehen. Es kann vorgesehen sein, dass das Einstellsignal lediglich bei einer Montage des Niederspannungsleistungsschalters zum einmaligen Einstellen für einen vorgegebenen Zeitraum zur Verfügung gestellt zu werden braucht, sodass die gewünschte Einstellung vorgenommen werden kann. Das Einstellsignal kann im Niederspannungsleistungsschalter oder in der Auslöseeinheit gespeichert sein. Es kann vorgesehen sein, dass das Einstellen lediglich ein einziges Mal möglich ist, um zu vermeiden, dass die Einstellung während des bestimmungsgemäßen Betriebs versehentlich geändert werden kann. Natürlich können auch weitere Sicherungsmaßnahmen vorgesehen sein, um eine entsprechende Schutzfunktion realisieren zu können. Das Einstellsignal kann ein Steuersignal sein, welches beispielsweise ein Spannungs- oder Stromsignal sein kann. Darüber hinaus kann das Einstellsignal auch ein optisches Signal sein. Das Einstellsignal kann von einem leistungsschalterexternen Gerät bereitgestellt sein, welches mit dem Niederspannungsleistungsschalter zum Einstellen entsprechend signaltechnisch koppelbar ist.In addition, it is proposed that the evaluation unit is designed to take into account each of the rectification signals for the evaluation depending on a setting signal. For this purpose, the low-voltage circuit breaker can have a communication interface via which the setting signal can be supplied, for example, from an external device. By means of the setting signal, a selection of the rectification signals to be taken into account can be made, particularly in the event that the switching mechanism includes the further switching element. The setting signal does not need to be available during its intended operation. It can be provided that the setting signal only needs to be made available when the low-voltage circuit breaker is installed for a one-time setting for a predetermined period of time, so that the desired setting can be made. The setting signal can be stored in the low-voltage circuit breaker or in the trip unit. It can be provided that the setting is only possible once to prevent the setting from being accidentally changed during intended operation. Of course, further security measures can also be provided in order to be able to implement a corresponding protective function. The setting signal can be a control signal, which can be, for example, a voltage or current signal. In addition, the setting signal can also be an optical signal. The setting signal can be provided by a device external to the circuit breaker, which can be coupled to the low-voltage circuit breaker for setting according to signaling technology.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Auswerteeinheit ausgebildet ist, die Gleichrichtsignale vor einem Durchführen des Vergleichs zu überlagern. Das Überlagern kann mit einer entsprechend ausgebildeten elektronischen Schaltung erfolgen. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass Überlagern digital mittels einer hierfür entsprechend programmierten Rechnereinheit durchzuführen, wobei vorzugsweise die entsprechenden Gleichrichtsignale zuvor mittels eines Analog-DigitalWandlers in entsprechende digitale Signale überführt werden, sodass die programmgesteuerte Rechnereinheit diese verarbeiten kann. Das Überlagern ist vorzugsweise nach Art eines Maximalwerts realisiert. Diese Art der Überlagerung eignet sich besonders für mehrphasige Wechselspannungen, bei denen die einzelnen Phasen gegeneinander phasenverschoben sind. Diese Art des Überlagerns kann im Übrigen schaltungstechnisch einfach mittels einer Diodenmatrix realisiert werden. Dem Grunde nach kann das Überlagern jedoch auch mittels Addieren, Multiplizieren oder dergleichen realisiert sein.It is further proposed that the evaluation unit is designed to superimpose the rectification signals before carrying out the comparison. The superimposition can be done using an appropriately designed electronic circuit. It However, it is also possible for the superimposition to be carried out digitally using a computer unit programmed accordingly for this purpose, with the corresponding rectification signals preferably being converted into corresponding digital signals beforehand using an analog-digital converter so that the program-controlled computer unit can process them. The overlaying is preferably implemented in the manner of a maximum value. This type of superposition is particularly suitable for multi-phase alternating voltages in which the individual phases are out of phase with one another. This type of superimposition can also be easily implemented in terms of circuitry using a diode matrix. Basically, however, the superimposition can also be implemented by adding, multiplying or the like.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Einweggleichrichtereinheit eine Reihenschaltung aus einer Diode und einem elektrischen Widerstand aufweist. Diese Reihenschaltung ist vorzugsweise unmittelbar an die jeweilige Sekundärwicklung des jeweiligen Stromwandlers angeschlossen. Auf diese Weise kann am elektrischen Widerstand eine dem elektrischen Strom des Stromwandlers entsprechende elektrische Spannung zur Verfügung gestellt werden. Bei dieser Ausgestaltung ist es vorteilhaft, wenn die jeweilige Gleichrichtereinheit parallel zur Einweggleichrichtereinheit an der Sekundärwicklung angeschlossen ist. Dadurch kann eine entsprechende Belastung des Stromwandlers erreicht werden. Dies ist bei einem Stromwandler insbesondere auch deshalb von Vorteil, weil der Stromwandler ansonsten lediglich hinsichtlich einer Polarität der Halbwellen des Wechselstroms belastet werden würde. Ein Stromwandler sollte jedoch vorzugsweise bipolar niederohmig abgeschlossen sein, insbesondere um gefährliche Zustände zu vermeiden. Durch die Parallelschaltung kann dies auf einfache Weise erreicht werden. Die elektrischen Widerstände können im Wesentlichen gleich ausgebildet sein.Furthermore, it is proposed that the half-wave rectifier unit has a series connection of a diode and an electrical resistor. This series connection is preferably connected directly to the respective secondary winding of the respective current transformer. In this way, an electrical voltage corresponding to the electrical current of the current transformer can be made available at the electrical resistance. In this embodiment, it is advantageous if the respective rectifier unit is connected to the secondary winding in parallel to the half-wave rectifier unit. This allows an appropriate load on the current transformer to be achieved. This is particularly advantageous in the case of a current transformer because the current transformer would otherwise only be loaded with regard to one polarity of the half-waves of the alternating current. However, a current transformer should preferably be terminated with bipolar low resistance, especially in order to avoid dangerous conditions. This can be achieved easily by connecting in parallel. The electrical resistances can be designed essentially the same.

Es wird ferner vorgeschlagen, dass die elektrischen Widerstände der Einweggleichrichtereinheiten parallelgeschaltet sind, um die Gleichrichtsignale bereitzustellen und zu überlagen. Dadurch kann auf einfache Weise eine entsprechende Überlagerung erreicht werden. Der Auswerteeinheit brauchen daher nicht sämtliche Gleichrichtsignale separat zugeführt zu werden, sondern es kann gleich ein Überlagerungssignal bereitgestellt werden, sodass der Aufwand zum Auswerten reduziert werden kann. Besonders vorteilhaft erweist dies bei einer dreiphasigen Wechselspannung.It is further proposed that the electrical resistances of the half-wave rectifier units are connected in parallel in order to provide and superimpose the rectification signals. This allows a corresponding overlay to be achieved in a simple manner. The evaluation unit therefore does not need to be supplied with all rectification signals separately, but rather a superposition signal can be provided straight away, so that the effort required for evaluation can be reduced. This proves to be particularly advantageous with a three-phase alternating voltage.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Auswerteeinheit eine Komparatorschaltung zum Durchführen des Vergleichs aufweist. Die Komparatorschaltung kann eine der Anzahl der Einweggleichrichtereinheiten entsprechende Anzahl von Eingängen aufweisen, an denen die jeweiligen Gleichrichtsignale zugeführt werden können. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Komparatorschaltung lediglich einen Eingang aufweist, an dem ein Überlagerungssignal aus den überlagerten Gleichrichtsignalen zugeführt wird. Darüber hinaus wird der Komparatorschaltung vorzugsweise das vorgebbare Vergleichssignal zugeführt, welches zum Beispiel eine elektrische Gleichspannung sein kann. Die elektrische Gleichspannung ist hinsichtlich ihres Werts entsprechend gewählt, sodass die Komparatorschaltung die gewünschte Vergleichsfunktionalität zuverlässig realisieren kann.In addition, it is proposed that the evaluation unit has a comparator circuit for carrying out the comparison. The comparator circuit can have a number of inputs corresponding to the number of half-wave rectifier units, to which the respective rectification signals can be supplied. However, it can also be provided that the comparator circuit only has one input to which a superposition signal from the superimposed rectification signals is supplied. In addition, the comparator circuit is preferably supplied with the predefinable comparison signal, which can be, for example, an electrical direct voltage. The electrical DC voltage is selected accordingly in terms of its value, so that the comparator circuit can reliably implement the desired comparison functionality.

Vorzugsweise ist die Komparatorschaltung ausgebildet, das Störungssignal abhängig von dem Vergleich abzugeben. In diesem Fall ist eine separate Signalverarbeitung nicht weiter erforderlich. Vielmehr kann das von der Komparatorschaltung abgegebene Signal, welches von dem Vergleich abhängig ist, unmittelbar als Störungssignal genutzt und abgegeben werden.The comparator circuit is preferably designed to emit the interference signal depending on the comparison. In this case, separate signal processing is no longer required. Rather, the signal emitted by the comparator circuit, which is dependent on the comparison, can be used and emitted directly as a disturbance signal.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Auswerteeinheit zum Übermitteln des Störungssignals an die Auslöseeinheit mit der Auslöseeinheit elektrisch gekoppelt ist. Die elektrische Kopplung kann beispielsweise darin bestehen, dass die Komparatorschaltung das Störungssignal an die Auslöseeinheit übermittelt. Die Auslöseeinheit kann dann ein entsprechendes Signal an das Schaltwerk abgeben. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Auslöseeinheit das Störungssignal an eine übergeordnete Steuerung übermittelt, die dann eine entsprechende Wartung des Niederspannungsleistungsschalters veranlassen kann. Auch weitere Funktionen können vorgesehen sein, mit denen der sichere Betrieb der elektrischen Anlage unter Nutzung des Niederspannungsleistungsschalters realisiert werden kann.Furthermore, it is proposed that the evaluation unit be electrically coupled to the triggering unit for transmitting the fault signal to the triggering unit. The electrical coupling can, for example, consist of the comparator circuit transmitting the fault signal to the triggering unit. The trigger unit can then send a corresponding signal to the switching mechanism. However, it can also be provided that the tripping unit transmits the fault signal to a higher-level controller, which can then initiate appropriate maintenance of the low-voltage circuit breaker. Further functions can also be provided with which the safe operation of the electrical system can be realized using the low-voltage circuit breaker.

Es wird ferner vorgeschlagen, dass die Auslöseeinheit ausgebildet ist, das Schaltschloss abhängig vom Störungssignal mit einem Auslösesignal zu beaufschlagen, um die Schaltelemente des Schaltwerks in einen ausgeschalteten Schaltzustand zu schalten. Hierdurch kann eine besonders zuverlässige und sichere Betriebsweise erreicht werden, weil bei Auftreten des Störungssignals der Niederspannungsleistungsschalter unmittelbar in den ausgeschalteten Schaltzustand überführt wird, somit gefährliche Zustände weitgehend vermieden werden können. Die Sicherheit, insbesondere die elektrische Sicherheit, kann dadurch weiter verbessert werden.It is further proposed that the triggering unit is designed to apply a triggering signal to the switching lock depending on the fault signal in order to switch the switching elements of the switching mechanism into a switched-off switching state. In this way, a particularly reliable and safe mode of operation can be achieved because when the fault signal occurs, the low-voltage circuit breaker is immediately transferred to the switched-off switching state, thus dangerous states can be largely avoided. Safety, especially electrical safety, can thereby be further improved.

Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the figures Male and feature combinations can be used not only in the combination specified in each case but also in other combinations without departing from the scope of the invention.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Die vorhergehend in der Beschreibung angegebenen Merkmale, Merkmalskombinationen sowie auch die in der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung umfasst beziehungsweise als offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungsformen hervorgehen und erzeugbar sind. Die anhand der Ausführungsbeispiele dargestellten Merkmale, Funktionen und/oder Wirkungen können für sich genommen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale, Funktionen und/oder Wirkungen der Erfindung darstellen, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher sollen die Ausführungsbeispiele auch andere Kombinationen als die in den erläuterten Ausführungsformen umfassen. Darüber hinaus können die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale, Funktionen und/oder Wirkungen der Erfindung ergänzt sein.The exemplary embodiments explained below are preferred embodiments of the invention. The features, combinations of features specified previously in the description as well as the features and combinations of features mentioned in the following description of exemplary embodiments and/or shown alone in the figures can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations. The invention therefore also includes or is to be regarded as disclosed embodiments which are not explicitly shown and explained in the figures, but which emerge and can be generated from the explained embodiments through separate combinations of features. The features, functions and/or effects shown using the exemplary embodiments can each represent individual features, functions and/or effects of the invention that can be viewed independently of one another and which also further develop the invention independently of one another. Therefore, the exemplary embodiments should also include combinations other than those in the explained embodiments. In addition, the described embodiments can also be supplemented by further features, functions and/or effects of the invention that have already been described.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale beziehungsweise Funktionen.

1 eine schematische Schaltbildansicht eines 4-poligen Niederspannungsleistungsschalters;
2 eine schematische Schaltbildansicht eine Einweggleichrichtereinheit zum Anschließen an einen Stromwandler des Niederspannungsleistungsschalters;
3 eine schematische Schaltbildansicht gemäß 1, bei der für 3 Pole des 4-poligen Niederspannungsleistungsschalters jeweils eine Einweggleichrichtereinheit und eine gemeinsame Auswerteeinheit vorgesehen sind; und
4 eine schematische Diagrammdarstellung in der ein zeitlicher Verlauf von überlagerten Gleichrichtsignalen einem Spannungsverlauf einer Energieversorgung einer Auslöseeinheit des Niederspannungsleistungsschalters gemäß 3 gegenübergestellt ist.

In the figures, the same reference numbers designate the same features or functions.

1 a schematic circuit diagram view of a 4-pole low voltage circuit breaker;
2 a schematic circuit diagram view of a half-wave rectifier unit for connecting to a current transformer of the low-voltage circuit breaker;
3 a schematic circuit diagram view according to 1 , in which a half-wave rectifier unit and a common evaluation unit are provided for each of 3 poles of the 4-pole low-voltage circuit breaker; and
4 a schematic diagram representation in which a time profile of superimposed rectification signals corresponds to a voltage profile of a power supply of a tripping unit of the low-voltage circuit breaker 3 is confronted.

1 zeigt in einer schematischen Schaltbilddarstellung einen Niederspannungsleistungsschalter 10, der als vier-poliger Leistungsschalter ausgebildet ist. Der Leistungsschalter 10 ist vorliegend für eine Bemessungsspannung von 400 V ausgebildet. Alternativ können Leistungsschalter dem Grunde nach auch für beliebige andere elektrische Spannungen ausgebildet sein. Der Niederspannungsleistungsschalter 10 ist vorliegend für eine Anwendung bei einer dreiphasigen Wechselspannung ausgebildet. Zu diesem Zweck weist der Niederspannungsleistungsschalter 10 Anschlussklemmen L1, L2, L3, N auf, wobei die Anschlussklemmen L1, L2, L3, N zum Anschließen an Phasen einer dreiphasigen elektrischen Wechselspannung eines elektrischen Netzes einer öffentlichen Energieversorgung vorgesehen sind. Die Anschlussklemme N dient zum Anschließen eines Nullleiters. Der Niederspannungsleistungsschalter 10 weist ferner Anschlussklemmen R, S, T, N auf, die zum elektrischen Anschließen an ein nicht dargestelltes elektrisches beziehungsweise elektronisches Gerät oder auch an eine elektrische Unterverteilung im Bereich der elektrischen Energieversorgung vorgesehen sind. 1 shows a schematic circuit diagram of a low-voltage circuit breaker 10, which is designed as a four-pole circuit breaker. The circuit breaker 10 is designed here for a rated voltage of 400 V. Alternatively, circuit breakers can basically also be designed for any other electrical voltages. The low-voltage circuit breaker 10 is designed here for use with a three-phase alternating voltage. For this purpose, the low-voltage circuit breaker 10 has connection terminals L1, L2, L3, N, wherein the connection terminals L1, L2, L3, N are intended for connecting to phases of a three-phase electrical alternating voltage of an electrical network of a public power supply. The connection terminal N is used to connect a neutral conductor. The low-voltage circuit breaker 10 also has connection terminals R, S, T, N, which are provided for electrical connection to an electrical or electronic device, not shown, or to an electrical sub-distribution in the area of the electrical energy supply.

Der Niederspannungsleistungsschalter 10 weist ein Schaltwerk 12 auf, welches zum elektromechanischen Schalten der dreiphasigen elektrischen Wechselspannung dient. Das Schaltwerk 12 weist für jede der drei Phasen der dreiphasigen elektrischen Wechselspannung sowie für den Nullleiter jeweils ein elektromechanisches Schaltelement 14 auf.The low-voltage circuit breaker 10 has a switching mechanism 12, which is used to electromechanically switch the three-phase electrical alternating voltage. The switching mechanism 12 has an electromechanical switching element 14 for each of the three phases of the three-phase electrical alternating voltage and for the neutral conductor.

Der Niederspannungsleistungsschalter 10 weist ferner ein mit dem Schaltwerk 12 mechanisch verbundenes Schaltschloss 16 auf, das dem Betätigen der elektromechanischen Schaltelemente 14 des Schaltwerks 12 dient. Zu diesem Zweck ist eine nicht weiter dargestellte mechanische Verbindung zwischen dem Schaltschloss 16 und den Schaltelementen 14 vorgesehen, sodass die Schaltelemente 14 mittels des Schaltschlosses 16 gemeinsam hinsichtlich des jeweiligen Schaltzustands betätigt werden können.The low-voltage circuit breaker 10 also has a switching lock 16 which is mechanically connected to the switching mechanism 12 and is used to actuate the electromechanical switching elements 14 of the switching mechanism 12. For this purpose, a mechanical connection (not shown) between the switching lock 16 and the switching elements 14 is provided, so that the switching elements 14 can be actuated together with regard to the respective switching state by means of the switching lock 16.

Der Niederspannungsleistungsschalter 10 weist ferner eine mit dem Schaltschloss 16 elektrisch gekoppelte Auslöseeinheit 18 auf. Die Auslöseeinheit 18 dient dazu, bei Vorliegen eines Auslösezustands ein elektrisches Auslösesignal an das Schaltschloss 16 abzugeben, sodass das Schaltschloss 16 die Schaltelemente 14 zum Wechseln ihres jeweiligen Schaltzustands mechanisch betätigt. Die Auslöseeinheit 18 ist vorliegend als elektronische Auslöseeinheit ausgebildet und kann als Hardware-Schaltung und/oder als programmgesteuerte Rechnereinheit ausgebildet sein.The low-voltage circuit breaker 10 also has a tripping unit 18 that is electrically coupled to the switch lock 16. The trigger unit 18 serves to deliver an electrical trigger signal to the switching lock 16 when a triggering state is present, so that the switching lock 16 mechanically actuates the switching elements 14 to change their respective switching state. The trigger unit 18 is designed here as an electronic trigger unit and can be designed as a hardware circuit and/or as a program-controlled computer unit.

Die Auslöseeinheit 18 benötigt für ihre bestimmungsgemäße Funktion eine Versorgung mit elektrischer Energie, die in der Regel durch eine Gleichspannung nach Art einer Kleinspannung realisiert ist. Zu diesem Zweck weist der Niederspannungsleistungsschalter 10 eine Energieversorgungseinheit 20 auf, die der elektrischen Energieversorgung der Auslöseeinheit 18 mit elektrischer Energie dient. Die Energieversorgungseinheit 20 weist für jede Phase L1, L2, L3 der mehrphasigen elektrischen Wechselspannung einen jeweiligen Stromwandler 22 zum Erfassen eines jeweiligen Phasenstroms der jeweiligen Phase L1, L2, L3 auf. Jeder Stromwandler 22 weist eine jeweilige Sekundärwicklung 24 auf, die elektrisch mit einer jeweiligen Gleichrichtereinheit 26 der Energieversorgungseinheit 20 verbunden ist. Die Gleichrichtereinheiten 26 sind gleichspannungsseitig parallelgeschaltet, sodass sie gleichspannungsseitig die elektrische Energie bereitzustellen vermögen, die der Auswerteeinheit 18 zugeführt werden kann. Die Energieversorgungseinheit 20 kann darüber hinaus auch dazu vorgesehen sein, weitere elektrische Einheiten des Niederspannungsleistungsschalters 10 mit elektrischer Energie zu versorgen, beispielsweise Sensoren, Kommunikationseinheiten zum Kommunizieren mit einer übergeordneten Steuerung oder einer Zentrale und/oder dergleichen.In order to function as intended, the trigger unit 18 requires a supply of electrical energy, which is usually implemented by a direct voltage in the manner of a low voltage. For this purpose, the low-voltage circuit breaker 10 has an energy supply unit 20, which serves to supply the tripping unit 18 with electrical energy. The power supply unit 20 has a respective current transformer 22 for detecting a respective phase current of the respective phase L1, L2, L3 for each phase L1, L2, L3 of the multi-phase electrical alternating voltage. Each current transformer 22 has a respective secondary winding 24, which is electrically connected to a respective rectifier unit 26 of the power supply unit 20. The rectifier units 26 are connected in parallel on the DC voltage side, so that they are able to provide the electrical energy on the DC voltage side, which can be supplied to the evaluation unit 18. The energy supply unit 20 can also be intended to supply further electrical units of the low-voltage circuit breaker 10 with electrical energy, for example sensors, communication units for communicating with a higher-level controller or a central unit and/or the like.

In einer alternativen Ausgestaltung kann ergänzend auch für den Nullleiter einen Stromwandler 22 mit einer jeweiligen Sekundärwicklung 24 aufweisen, die elektrisch mit einer jeweiligen Gleichrichtereinheit 26 der Energieversorgungseinheit 20 verbunden ist. Die Funktion der Erfindung ist hierdurch nicht beeinträchtigt. Dadurch ist es möglich, dass beim paarweisen Anschließen der Phasen der Wechselspannung und des Nullleiters an den Niederspannungsleistungsschalter ein jeweiliger Pol beliebig gewählt werden kann.In an alternative embodiment, the neutral conductor can also have a current transformer 22 with a respective secondary winding 24, which is electrically connected to a respective rectifier unit 26 of the energy supply unit 20. The function of the invention is not affected by this. This makes it possible for a respective pole to be selected arbitrarily when connecting the phases of the alternating voltage and the neutral conductor to the low-voltage circuit breaker in pairs.

Nicht dargestellt in den Figuren ist, dass der Niederspannungsleistungsschalter 10 auch eine leitungsgebundene oder drahtlose Kommunikationsschnittstelle aufweisen kann, an der kommunikationstechnisch ein externes, insbesondere tragbares, Steuergerät zum Einstellen von Funktionen des Niederspannungsleistungsschalters 10 lösbar gekoppelt werden kann.What is not shown in the figures is that the low-voltage circuit breaker 10 can also have a wired or wireless communication interface to which an external, in particular portable, control device for setting functions of the low-voltage circuit breaker 10 can be detachably coupled in terms of communication technology.

Um die Funktion der Stromwandler 22 überwachen zu können und beispielsweise einen Ausfall einer der Phasen L1, L2, L3 sowie gegebenenfalls auch des Nullleiters N der dreiphasigen Wechselspannung ermitteln zu können, ist an jeder der Sekundärwicklungen 24 eine Einweggleichrichtereinheit 28 angeschlossen. Die Einweggleichrichtereinheiten 28 sind ausgebildet, abhängig von einem jeweiligen Sekundärwechselstrom einer jeweiligen der Sekundärwicklungen 24 ein jeweiliges Gleichrichtsignal 32 (2) bereitzustellen. Die Gleichrichtsignale 32 werden ohne Glättung bereitgestellt. Vorliegend handelt es sich bei den Gleichrichtsignalen 32 um elektrische Spannungen, die durch die Einweggleichrichtereinheiten 28 entsprechend bereitgestellt werden. Da es sich um eine dreiphasige Wechselspannung handelt, sind auch die jeweiligen Phasenströme der Phasen L1, L2, L3 sowie die jeweiligen Sekundärwechselströme in der Phase entsprechend verschoben. Die durch die Einweggleichrichtereinheiten 28 bereitgestellten Gleichrichtsignale 32 sind daher vorliegend gegenüber einander phasenverschobenen Spannungswerten entsprechend phasenverschoben.In order to be able to monitor the function of the current transformers 22 and, for example, to be able to determine a failure of one of the phases L1, L2, L3 and, if necessary, also the neutral conductor N of the three-phase alternating voltage, a half-wave rectifier unit 28 is connected to each of the secondary windings 24. The half-wave rectifier units 28 are designed to produce a respective rectification signal 32 ( 2 ) to provide. The rectification signals 32 are provided without smoothing. In the present case, the rectification signals 32 are electrical voltages which are correspondingly provided by the half-wave rectifier units 28. Since it is a three-phase alternating voltage, the respective phase currents of phases L1, L2, L3 as well as the respective secondary alternating currents in the phase are shifted accordingly. The rectification signals 32 provided by the half-wave rectifier units 28 are therefore correspondingly phase-shifted in the present case compared to voltage values that are phase-shifted from one another.

Der Niederspannungsleistungsschalter 10 weist ferner eine mit den Einweggleichrichtereinheiten 28 elektrisch gekoppelte Auswerteeinheit 30 auf. Die Auswerteeinheit 30 ist ausgebildet, die Gleichrichtsignale 32 mit einem vorgegebenen Vergleichswert zu vergleichen und abhängig von dem Vergleich ein Störungssignal 38 (3) abzugeben. In der vorliegenden Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Störungssignal 38 an eine übergeordnete Steuerung übermittelt wird. Zugleich wird das Störungssignal 38 an die Auslöseeinheit 18 übertragen, die das Störungssignal 38 verarbeitet und ein entsprechend das Auslösesignal an das Schaltschloss 16 abgibt. Das Auslösesignal beziehungsweise das Störungssignal 38 dient also in der vorliegenden Ausgestaltung dazu, die Schaltelemente 14 des Schaltwerks 12 in den ausgeschalteten Schaltzustand zu schalten. Damit können die Anschlussklemmen R, S, T, N von den Anschlussklemmen L1, L2, L3, N elektrisch getrennt werden.The low-voltage circuit breaker 10 also has an evaluation unit 30 that is electrically coupled to the half-wave rectifier units 28. The evaluation unit 30 is designed to compare the rectification signals 32 with a predetermined comparison value and, depending on the comparison, generate a fault signal 38 ( 3 ) to give. In the present embodiment it is provided that the fault signal 38 is transmitted to a higher-level controller. At the same time, the fault signal 38 is transmitted to the trigger unit 18, which processes the fault signal 38 and emits a corresponding trigger signal to the switching lock 16. In the present embodiment, the trigger signal or the fault signal 38 serves to switch the switching elements 14 of the switching mechanism 12 into the switched-off switching state. This allows the connection terminals R, S, T, N to be electrically separated from the connection terminals L1, L2, L3, N.

2 zeigt in einer schematischen Schaltbilddarstellung für eine der Phasen L1, L2, L3, dass an die Sekundärwicklung 24 eine Einweggleichrichtereinheit 28 angeschlossen ist. Die Einweggleichrichtereinheit 28 stellt ein Gleichrichtsignal 32 bereit. Die Gleichrichtereinheit 28 weist eine Reihenschaltung aus einer Diode 34 und einem elektrischen Widerstand 36 auf. Dadurch kann das Gleichrichtsignal 32 ohne Glättung bereitgestellt werden, sodass das Gleichrichtsignal 32 im Wesentlichen einen momentanen Stromfluss des Sekundärwechselstroms hinsichtlich einer Polarität bereitzustellen vermag. 2 shows in a schematic circuit diagram representation for one of the phases L1, L2, L3 that a half-wave rectifier unit 28 is connected to the secondary winding 24. The half-wave rectifier unit 28 provides a rectification signal 32. The rectifier unit 28 has a series connection of a diode 34 and an electrical resistor 36. As a result, the rectification signal 32 can be provided without smoothing, so that the rectification signal 32 can essentially provide an instantaneous current flow of the secondary alternating current with respect to a polarity.

3 zeigt einen Ausschnitt aus dem Niederspannungsleistungsschalter gemäß 1 in einer schematischen Schaltbilddarstellung, aus der ersichtlich ist, dass für jede Sekundärwicklung 24 eine Einweggleichrichtereinheit 28, wie gemäß 2 erläutert, vorhanden ist. Aus 3 ist ferner ersichtlich, dass die elektrischen Widerstände 36 der Einweggleichrichtereinheiten 28 parallelgeschaltet sind, um die Gleichrichtsignale 32 bereitzustellen und zu überlagern. Diese Funktionalität wird durch die Auswerteeinheit 30 bereitgestellt. 3 shows a section of the low-voltage circuit breaker according to 1 in a schematic circuit diagram representation, from which it can be seen that for each secondary winding 24 there is a half-wave rectifier unit 28, as shown 2 explained, is available. Out of 3 It can also be seen that the electrical resistors 36 of the half-wave rectifier units 28 are connected in parallel to provide the rectification signals 32 and to overlay. This functionality is provided by the evaluation unit 30.

Die Auswerteeinheit 30 weist ferner eine Komparatorschaltung 40 zum Durchführen des Vergleichs auf. Zu diesem Zweck werden die überlagerten Gleichrichtsignale 32 einem Eingang der Komparatorschaltung 40 zugeführt. Die Komparatorschaltung 40 vergleicht die überlagerten Gleichrichtsignale 32 mit einem Vergleichswert 42, der vorliegend durch eine entsprechende Gleichspannung gebildet ist, die in geeigneter Weise gewählt ist. Abhängig von dem Vergleich wird von der Komparatorschaltung 40 das Störungssignal 38 erzeugt und abgegeben.The evaluation unit 30 also has a comparator circuit 40 for carrying out the comparison. For this purpose, the superimposed rectification signals 32 are fed to an input of the comparator circuit 40. The comparator circuit 40 compares the superimposed rectification signals 32 with a comparison value 42, which in the present case is formed by a corresponding direct voltage that is selected in a suitable manner. Depending on the comparison, the comparator circuit 40 generates and outputs the interference signal 38.

Aus 3 ist nicht ersichtlich, dass die Auswerteeinheit 30 zum Übermitteln des Störungssignals 38 an die Auslöseeinheit 18 mit der Auslöseeinheit 18 elektrisch gekoppelt ist. Dadurch kann die Auslöseeinheit 18 das Störungssignal 38 empfangen und entsprechend verarbeiten, um ein Auslösesignal abzugeben. Die Auslöseeinheit 18 ist vorliegend ausgebildet, das Schaltschloss 16 abhängig vom Störungssignal 38 mit dem Auslösesignal zu beaufschlagen, damit die Schaltelemente 14 des Schaltwerks 12 in den ausgeschalteten Schaltzustand schalten können.Out of 3 It is not apparent that the evaluation unit 30 is electrically coupled to the trigger unit 18 for transmitting the fault signal 38 to the trigger unit 18. This allows the trigger unit 18 to receive the fault signal 38 and process it accordingly in order to emit a trigger signal. In the present case, the triggering unit 18 is designed to apply the triggering signal to the switching lock 16 depending on the fault signal 38, so that the switching elements 14 of the switching mechanism 12 can switch to the switched-off switching state.

4 zeigt in einer schematischen Diagrammdarstellung die Funktion der Erfindung. In 4 ist eine Abszisse der Zeit in Sekunden und eine Ordinate einer elektrischen Spannung in Volt zugeordnet. Ein Graph 44 stellt eine Spannungsversorgung der Energieversorgungseinheit 20 für die Auslöseeinheit 18 dar. Hierbei handelt es sich um eine durch die Gleichrichtereinheiten 26 bereitgestellte Gleichspannung, die vorliegend einen Wert im Bereich von etwa 12 bis 13 V aufweist. Eine durch die Energieversorgungseinheit 20 bereitgestellte Glättung sorgt für eine zuverlässige Gleichspannung von etwa 12 V. 4 shows the function of the invention in a schematic diagram representation. In 4 is assigned an abscissa of the time in seconds and an ordinate of an electrical voltage in volts. A graph 44 represents a voltage supply of the energy supply unit 20 for the tripping unit 18. This is a direct voltage provided by the rectifier units 26, which in the present case has a value in the range of approximately 12 to 13 V. Smoothing provided by the power supply unit 20 ensures a reliable DC voltage of approximately 12 V.

Mit einem Graphen 46 ist eine Überlagerungsspannung der Gleichrichtsignale 32 nach dem Maximalwertprinzip dargestellt. Ein Graph 52 stellt ein Steuersignal dar, welches eine Unterbrechung einer der Sekundärwicklungen 24 kennzeichnet, und zwar vorliegend der des Stromwandlers 22, der mit der Phase L1 gekoppelt ist.A graph 46 shows a superposition voltage of the rectification signals 32 according to the maximum value principle. A graph 52 represents a control signal which characterizes an interruption of one of the secondary windings 24, in this case that of the current transformer 22, which is coupled to the phase L1.

Aus 4 ist ersichtlich, dass in einem Zeitbereich von 0 bis etwa t₁ ein ungestörter Betrieb vorliegt. Zum Zeitpunkt t₁ tritt eine Unterbrechung auf, die mit einem entsprechenden Signalverlauf gemäß dem Graphen 52 gekennzeichnet ist. Zu erkennen ist, dass ab dem Zeitpunkt t₁ die elektrische Spannung gemäß dem Graphen 44 bis auf etwa 10 V einbricht. Hierdurch können Störungen bei dem bestimmungsgemäßen Betrieb der Auslöseeinheit 18 auftreten. Dies soll unbedingt vermieden werden.Out of 4 It can be seen that there is undisturbed operation in a time range from 0 to approximately t ₁ . At time t ₁ an interruption occurs, which is marked with a corresponding signal curve according to graph 52. It can be seen that from time t ₁ the electrical voltage drops to approximately 10 V according to graph 44. This can cause disruptions in the intended operation of the trigger unit 18. This should be avoided at all costs.

Der Graph 46 zeigt bis zum Zeitpunkt t₁ eine etwa im Wesentlichen konstante Gleichspannung von etwa 3 V. Ab dem Zeitpunkt t₁ treten Spannungseinbrüche auf, die bis etwa 0 V betragen. Dies ist mit einem Kasten 48 dargestellt. Zu einem Zeitpunkt t₂ ist die Störung in Bezug auf die Sekundärwicklung 24 wieder behoben, sodass gemäß den Graphen 44 und 46 wieder die bestimmungsgemäße elektrische Spannung bereitgestellt wird. Dies ist mit einem Kasten 50 in dem Diagramm gemäß 4 dargestellt. Zu einem Zeitpunkt t₃ tritt die Störung wieder auf, sodass wieder ein gestörter Betrieb vorliegt.The graph 46 shows an approximately essentially constant direct voltage of approximately 3 V up to time t _1. From time t ₁ onwards, voltage dips occur that amount to approximately 0 V. This is shown with a box 48. At a time t _{2 ,} the fault in relation to the secondary winding 24 is eliminated again, so that the intended electrical voltage is provided again according to graphs 44 and 46. This is indicated by box 50 in the diagram 4 shown. At a time t ₃ the fault occurs again, so that disrupted operation again occurs.

Mit der Auswerteeinheit 30 ist es nunmehr möglich, die Störung nahezu unmittelbar und zuverlässig zu erfassen und mittels der Komparatorschaltung 40 das entsprechende Störungssignal 38 abzugeben. Zu diesem Zweck kann als Vergleichswert 42 für die Komparatorschaltung 40 zum Beispiel eine Gleichspannung von etwa 2 V vorgegeben sein. Aus dem Diagramm gemäß 4 ist ersichtlich, dass bei einem derart gewählten Vergleichswert 42 eine zuverlässige Detektion der Störung erreicht werden kann.With the evaluation unit 30, it is now possible to detect the fault almost immediately and reliably and to emit the corresponding fault signal 38 using the comparator circuit 40. For this purpose, a direct voltage of approximately 2 V, for example, can be specified as the comparison value 42 for the comparator circuit 40. From the diagram according to 4 It can be seen that with a comparison value 42 chosen in this way, reliable detection of the fault can be achieved.

Die schnelle Reaktion ist insbesondere auch deshalb möglich, weil die Gleichrichtsignale 32 in der vorliegenden Ausgestaltung keiner Glättung unterzogen werden. Insbesondere werden die Gleichrichtsignale 32 auf keine elektrische Kapazität, insbesondere keinen elektrischen Kondensator, geführt. Die Auswerteeinheit 30 kann im Störungsfall die Spannungslücken erfassen, um die Störung zu erkennen. Sobald die Phasenleitungen oder die Sekundärwicklungen 24 der Stromwandler 22 eine Unterbrechung aufweisen, können entsprechende Einbrüche der überlagerten Gleichrichtsignale 32 ermittelt werden. Dadurch kann eine entsprechende Störung ermittelt werden.The quick response is possible in particular because the rectification signals 32 are not subjected to any smoothing in the present embodiment. In particular, the rectification signals 32 are not routed to any electrical capacitance, in particular no electrical capacitor. In the event of a fault, the evaluation unit 30 can detect the voltage gaps in order to detect the fault. As soon as the phase lines or the secondary windings 24 of the current transformers 22 have an interruption, corresponding drops in the superimposed rectification signals 32 can be determined. This allows a corresponding malfunction to be identified.

Die Erfindung kann auf einfache Weise kompakt und günstig realisiert werden. Sie kann darüber hinaus zur Erkennung einer ausgefallenen Phase L1, L2, L3 der mehrphasigen elektrischen Wechselspannung dienen.The invention can be implemented in a simple, compact and inexpensive manner. It can also be used to detect a failed phase L1, L2, L3 of the multi-phase electrical alternating voltage.

Die vorgenannten Ausführungsbeispiele dienen ausschließlich der Erläuterung der Erfindung und sollen diese nicht beschränken. Insbesondere ist die Erfindung auch bei Niederspannungsleistungsschaltern anwendbar, die mehr als drei Pole aufweisen und folglich für eine mehrphasige Wechselspannung mit mehr als drei Phasen ausgebildet sind.The aforementioned exemplary embodiments serve exclusively to explain the invention and are not intended to limit it. In particular, the invention is also applicable to low-voltage circuit breakers that have more than three poles and are therefore designed for a multi-phase alternating voltage with more than three phases.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1010: LeistungsschalterCircuit breaker
1212: SchaltwerkRear derailleur
1414: SchaltelementSwitching element
1616: SchaltschlossSwitch lock
1818: AuslöseeinheitTrigger unit
2020: EnergieversorgungseinheitPower supply unit
2222: StromwandlerPower converter
2424: SekundärwicklungSecondary winding
2626: GleichrichtereinheitRectifier unit
2828: EinweggleichrichtereinheitHalf-wave rectifier unit
3030: AuswerteeinheitEvaluation unit
3232: GleichrichtsignalRectification signal
3434: Diodediode
3636: WiderstandResistance
3838: StörungssignalFault signal
4040: KomparatorschaltungComparator circuit
4242: VergleichswertComparative value
4444: Graphgraph
4646: Graphgraph
4848: KastenCrate
5050: KastenCrate
5252: Graphgraph
t1t1: Zeitpunkttime
t2t2: Zeitpunkttime
t3t3: Zeitpunkttime
L1L1: AnschlussklemmeConnection terminal
L2L2: AnschlussklemmeConnection terminal
L3L3: AnschlussklemmeConnection terminal
RR: AnschlussklemmeConnection terminal
SS: AnschlussklemmeConnection terminal
TT: AnschlussklemmeConnection terminal
NN: AnschlussklemmeConnection terminal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2899823 [0002]

Claims

Low-voltage circuit breaker (10) with: - a switching mechanism (12) for electromechanically switching a multi-phase electrical alternating voltage, the switching mechanism (12) having an electromechanical switching element (14) at least for each phase of the multi-phase electrical alternating voltage, - one with the switching mechanism (12) mechanically connected switching lock (16) for actuating the electromechanical switching elements (14) of the switching mechanism (12), - a tripping unit (18) electrically coupled to the switching lock (16) and - a power supply unit (20) at least for supplying the tripping unit (18) with electrical Energy, wherein the energy supply unit (20) has a respective current transformer (22) for detecting a respective phase current at least for each phase (L1, L2, L3) of the multi-phase electrical alternating voltage and one with a secondary winding (24) of the respective current transformer (22). coupled respective rectifier unit (26) for providing the electrical energy, characterized by - half-wave rectifier units (28), each of the half-wave rectifier units (28) being connected to a respective one of the secondary windings (24), the half-wave rectifier units (28) being formed, to provide a respective rectification signal (32) depending on a respective secondary alternating current of each of the secondary windings (24), and - an evaluation unit (30) electrically coupled to the half-wave rectifier units (28), the evaluation unit (30) being designed to receive the rectification signals (32). to compare with a predeterminable comparison value (42) and to emit a fault signal (38) depending on the comparison.

Low voltage circuit breaker Claim 1 , characterized in that the switching mechanism (12) has, in addition to the switching elements (14) for the phases (L1, L2, L3) of the multi-phase electrical alternating voltage, a further electromechanical switching element (14) which can be actuated by means of the switching lock (16), the energy supply unit (20) for the further electromechanical switching element (14), a further current transformer (22), the secondary winding (24) of which is electrically coupled to a further rectifier unit (26), and another connected to the secondary winding (24) of the further current transformer (22). further half-wave rectifier unit (28), wherein the further half-wave rectifier unit (28) is designed to provide a further rectification signal (32) depending on a secondary alternating current of this secondary winding (24), the further half-wave rectifier unit (28) being electrically coupled to the evaluation unit (30). .

Low-voltage circuit breaker according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation unit (30) is designed to take into account each of the rectification signals (32) for the evaluation depending on a setting signal.

Low-voltage circuit breaker according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation unit (30) is designed to superimpose the rectification signals (32) before carrying out the comparison.

Low-voltage circuit breaker according to one of the preceding claims, characterized in that the half-wave rectifier unit (28) has a series connection of a diode (34) and an electrical resistor (36).

Low-voltage circuit breaker according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical resistances (36) of the half-wave rectifier units (28) are connected in parallel in order to provide and superimpose the rectification signals (32).

Low-voltage circuit breaker according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation unit (30) has a comparator circuit (40) for carrying out the comparison.

Low voltage circuit breaker Claim 7 , characterized in that the comparator circuit (40) is designed to emit the fault signal (38) depending on the comparison.

Low-voltage circuit breaker according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation unit (30) is electrically coupled to the tripping unit (18) for transmitting the fault signal (38) to the tripping unit (18).

Low-voltage circuit breaker according to one of the preceding claims, characterized in that the tripping unit (18) is designed to apply a tripping signal to the switching lock (16) depending on the fault signal (38) in order to switch the switching elements (14) of the switching mechanism (12) into a switched-off state to switch switching state.