DE102022211027A1 - Ageing test for low voltage components - Google Patents

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Thomas Hochmuth
Christian Rohrwild
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Abstract

Die Erfindung betrifft die Überprüfung der Alterung einer Niederspannungskomponente, welche zur Einbringung in einen Stromkreis ausgestaltet ist. Dabei wird für einen ersten Zeitpunkt eine erste auf die Niederspannungskomponente bezogene Temperaturinformation ermittelt, für einen zweiten Zeitpunkt eine zweite auf die Niederspannungskomponente bezogene Temperaturinformation ermittelt und mit Hilfe der beiden Temperaturinformationen eine erste Information ermittelt, die ein Maß für die Erwärmung zwischen den Zeitpunkten darstellt. Diese erste Information wird mit einer zweiten Information verglichen, welche ein Maß für eine vergleichbare Erwärmung zwischen den Zeitpunkten für eine entsprechende Niederspannungskomponente in einem bekannten Zustand darstellt. Mit Hilfe des Unterschieds zwischen der ersten und der zweiten Information wird dann eine Aussage zur Alterung der Niederspannungskomponenten abgeleitet. Die Erfindung erlaubt eine aufwandsarme und effiziente Überprüfung der Alterung einer Niederspannungskomponente.The invention relates to checking the aging of a low-voltage component which is designed to be introduced into an electrical circuit. In this case, a first item of temperature information relating to the low-voltage component is determined for a first point in time, a second item of temperature information relating to the low-voltage component is determined for a second point in time, and with the aid of the two items of temperature information, a first item of information is determined which represents a measure of the heating between the points in time. This first item of information is compared with a second item of information which represents a measure of a comparable heating between the points in time for a corresponding low-voltage component in a known state. With the aid of the difference between the first and the second item of information, a statement is then derived on the aging of the low-voltage components. The invention allows a low-effort and efficient check of the aging of a low-voltage component.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung der Alterung einer Niederspannungskomponente, welche zur Einbringung in einen Stromkreis ausgestaltet ist, eine Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens und ein Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, das die Berechnungsschritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchführt, wenn es auf einem Prozessor läuft.The invention relates to a method for checking the aging of a low-voltage component which is designed to be introduced into an electrical circuit, a device for carrying out a method according to the invention and a computer program product with a computer program which carries out the calculation steps of a method according to the invention when it runs on a processor.

Insb. stromführende Niederspannungskomponenten sind einem Alterungsprozess unterworfen, bei dem die Alterung nicht nur von den äußeren Bedingungen, sondern auch von den Belastungen im Betrieb abhängt.In particular, current-carrying low-voltage components are subject to an ageing process in which the ageing depends not only on the external conditions but also on the loads during operation.

Ein Beispiel für derartige Niederspannungskomponenten sind Sicherungseinsätze, welche im Betrieb bei hohen Umgebungstemperaturen, bei häufig auftretenden Wechsellasten sowie im Überlastbetrieb altern. Diese Alterung hat eine Änderung der Auslösecharakteristik, bis hin zum Auslösen bei Nennbetrieb, zur Folge.An example of such low-voltage components are fuse links, which age during operation at high ambient temperatures, with frequently occurring alternating loads and in overload operation. This ageing results in a change in the tripping characteristics, up to the point of tripping during nominal operation.

Fortschrittliche Sicherungslösungen sind mitunter mit Sensorik und Kommunikationsmittel ausgestattet, um z.B. Verbrauchsinformationen zur monitoren.Advanced security solutions are sometimes equipped with sensors and communication devices to monitor consumption information, for example.

Schmelzsicherungen mit integrierter Messfunktion sind z.B. in der WO 2020/127486A1 , der WO 2020/127488A1 , der WO 2020/148015A1 und der DE 102018213522 A1 offenbart.Fuses with integrated measuring function are e.g. in the WO2020/127486A1 , the WO2020/127488A1 , the WO2020/148015A1 and the DE 102018213522 A1 disclosed.

Es besteht ein Bedürfnis, derartige Sicherungen und allgemeiner Niederspannungskomponenten auszutauschen, wenn diese ihr Lebenszeitende erreicht haben. Dabei sollten die Komponenten zwar vor einem Ausfall ersetzt werden, um längere Unterbrechungen des Betriebs zu vermeiden, ein zu zeitiger Ersatz würde jedoch eine Ressourcenverschwendung bedeuten. Eine Überprüfung der Alterung ist daher wünschenswert.There is a need to replace such fuses and generally low-voltage components when they have reached the end of their service life. Although the components should be replaced before they fail in order to avoid longer interruptions in operation, replacing them too early would be a waste of resources. A check for ageing is therefore desirable.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, hierzu einen Beitrag zu leisten.The invention aims to make a contribution to this.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1, eine Vorrichtung nach Anspruch 13 und ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 17.This object is achieved by a method according to claim 1, a device according to claim 13 and a computer program product according to claim 17.

Erfindungsgemäß wird eine Überprüfung der Alterung einer Niederspannungskomponente, welche zur Einbringung bzw. Einschleifung in einen Stromkreis (z.B. durch entsprechende Anschlussklemmen und eine in der Niederspannungskomponente verlaufende Strombahn) ausgestaltet ist, vorgeschlagen. Diese Niederspannungskomponente kann der Überwachung oder der Unterbrechung des Stromkreises dienen.According to the invention, a check of the aging of a low-voltage component is proposed, which is designed to be introduced or looped into an electrical circuit (e.g. by means of corresponding connection terminals and a current path running in the low-voltage component). This low-voltage component can be used to monitor or interrupt the electrical circuit.

Hierbei und im Folgenden ist das Bindewort „oder“ immer als nicht exklusives „oder“ zu verstehen. Insbesondere soll darunter auch das Bindewort „und“ subsumiert sein, d.h. im obigen Fall, dass die Niederspannungskomponente auch der Überwachung und der Unterbrechung dienen kann.Here and in the following, the conjunction "or" is always to be understood as a non-exclusive "or". In particular, this should also include the conjunction "and", i.e. in the above case, the low-voltage component can also be used for monitoring and interruption.

Insbesondere kann es sich bei der Niederspannungskomponente um eine Sicherung, einen Niederspannungsschalter oder um ein Messgerät zum Energiemonitoring - häufig auch als PMD bzw. power measurement device bezeichnet - handeln.In particular, the low-voltage component can be a fuse, a low-voltage switch or a measuring device for energy monitoring - often also referred to as a PMD or power measurement device.

Erfindungsgemäß wird für einen ersten Zeitpunkt (und vorzugsweise auch zu diesem Zeitpunkt) eine erste auf die Niederspannungskomponente bezogene Temperaturinformation ermittelt. Bei dieser ersten Temperaturinformation handelt es sich z.B. um eine für die Niederspannungskomponente charakteristische Temperatur. Diese Temperatur kann eine durch einen Temperatursensor der Niederspannungskomponente gemessene Temperatur sein. Es ist aber auch z.B. denkbar, dass die Niederspannungskomponente über eine Mehrzahl von voneinander beanstandeten Temperatursensoren verfügt, deren Messwerte zu der ersten Temperaturinformation verknüpft werden.According to the invention, a first item of temperature information relating to the low-voltage component is determined for a first point in time (and preferably also at this point in time). This first item of temperature information is, for example, a temperature characteristic of the low-voltage component. This temperature can be a temperature measured by a temperature sensor of the low-voltage component. However, it is also conceivable, for example, that the low-voltage component has a plurality of temperature sensors spaced apart from one another, the measured values of which are linked to form the first item of temperature information.

Weiter wird für einen zweiten, typischerweise späteren Zeitpunkt (und vorzugsweise auch zu diesem Zeitpunkt) eine zweite auf die Niederspannungskomponente bezogene Temperaturinformation ermittelt. Die Ermittlung erfolgt vorzugsweise auf dieselbe Weise wie bei der ersten Temperaturinformation, um Vergleichbarkeit zu gewährleisten. Mit Hilfe der beiden Temperaturinformationen wird eine erste Information ermittelt, die ein Maß für die Erwärmung zwischen den Zeitpunkten darstellt. Wenn die beiden Temperaturinformationen Temperaturwerte darstellen, kann diese erste Information die Differenz zwischen diesen Temperaturwerten sein. Zudem wird eine zweite Information ermittelt, die ein Maß für eine vergleichbare Erwärmung zwischen den Zeitpunkten für eine entsprechende Niederspannungskomponente in einem bekannten Zustand darstellt. Es kann sich bei dem bekannten Zustand einer entsprechenden Niederspannungskomponente um das Lebenszeitende oder Neuwertigkeit handelt, d.h. man zielt auf einen Vergleich mit einer entsprechenden Niederspannungskomponente am Anfang oder am Ende ihrer Lebenszeit ab. Mit Hilfe des Unterschieds (z.B. in Form einer Differenz von zwei Werten) zwischen der ersten und der zweiten Information wird eine Aussage zur Alterung der Niederspannungskomponenten abgeleitet. Dabei können z.B. Werte für die Erwärmung zwischen den Zeitpunkten verglichen werden. Es ist aber auch z.B. möglich, mit Hilfe der Erwärmung Temperaturwerte zum zweiten Zeitpunkt zu berechnen und diese zu vergleichen.Furthermore, a second piece of temperature information relating to the low-voltage component is determined for a second, typically later point in time (and preferably also at this point in time). The determination is preferably carried out in the same way as for the first piece of temperature information in order to ensure comparability. Using the two pieces of temperature information, a first piece of information is determined which represents a measure of the heating between the points in time. If the two pieces of temperature information represent temperature values, this first piece of information can be the difference between these temperature values. In addition, a second piece of information is determined which represents a measure of a comparable heating between the points in time for a corresponding low-voltage component in a known state. The known state of a corresponding low-voltage component can be the end of its service life or new condition, i.e. the aim is to make a comparison with a corresponding low-voltage component at the beginning or at the end of its service life. Using the difference (e.g. in the form of a difference between two values) between the first and the second piece of information, a statement is derived on the aging of the low-voltage components. For example, values for the heating between the points in time can be determined. It is also possible, for example, to use heating to calculate temperature values at the second point in time and to compare them.

Da der Strom in den meisten Stromkreisen mit entsprechenden Niederspannungskomponenten auch nicht annähernd konstant ist und die Erwärmung von dem Stromfluss abhängt, ist es in der Regel sinnvoll, diesen zu berücksichtigen. Daher ist in einer Ausgestaltung die Niederspannungskomponente mit mindestens einem Strommessmittel versehen, und es wird für die Überprüfung der Alterung mit Hilfe von Strommessung durch das Strommessmittel ein Stromwert bestimmt. Dabei handelt es sich um einen geeigneten Wert, der z.B. ein gemessener Stromwert (evtl. für einen DC-Strom) oder auch einen Mittelwert aus gemessenen Stromwerten (z.B. RMS Wert bei AC-Strom) sein kann. Die zweite Information wird dann in Abhängigkeit dieses Stromwerts ermittelt.Since the current in most circuits with corresponding low-voltage components is not even close to constant and the heating depends on the current flow, it is usually sensible to take this into account. Therefore, in one design, the low-voltage component is provided with at least one current measuring device, and a current value is determined for checking the aging using current measurement by the current measuring device. This is a suitable value, which can be, for example, a measured current value (possibly for a DC current) or an average of measured current values (e.g. RMS value for AC current). The second piece of information is then determined depending on this current value.

Gem. einer Weiterbildung der Erfindung wird berücksichtigt, dass der herangezogene Stromwert zwischen den zwei Zeitpunkten typischerweise nicht konstant ist. Dabei wäre es prinzipiell möglich, die Änderung dieses Wertes zu verfolgen und in die Ermittlung der zweiten Information einfließen zu lassen. Aufwandsärmer und besser handhabbar ist aber, von einem hinreichend konstanten Stromwert auszugehen, d.h. die zweite Information nur in Abhängigkeit eines Stromwerts zu ermitteln. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird entsprechend vorgegangen, wobei ein Kriterium für einen hinreichend konstanten Stromwert überprüft wird, und die Ermittlung der zweiten Information nur erfolgt, wenn das Kriterium erfüllt ist. Konkret wird z.B. mittels Strommessung durch das Strommessmittel ein Stromwert zu für das Verfahren zur Bestimmung der Alterung relevanten Zeitpunkten (z.B. zu dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt, aber evtl. auch für dazwischen liegende Zeitpunkte) bestimmt. Dann wird ein auf diese Stromwertbestimmungen basierendes Maß für die Änderung des Stroms zwischen den Zeitpunkten verwendet (z.B. der Betrag der Differenz des Stromwertes zum ersten und zum zweiten Zeitpunkt). Das Verfahren wird dann nur durchgeführt bzw. die Ergebnisse des Verfahrens nur dann als relevante Alterungsinformation ausgegeben, wenn ein auf dieses Maß für die Änderung des Stroms bezogenes Kriterium (z.B. ein Schwellenwertkriterium für den Betrag der Differenz des Stromwertes zum ersten und zum zweiten Zeitpunkt) für eine geringe Änderung des Stroms erfüllt ist.According to a further development of the invention, it is taken into account that the current value used is typically not constant between the two points in time. In principle, it would be possible to track the change in this value and incorporate it into the determination of the second piece of information. However, it is less complex and easier to handle to assume a sufficiently constant current value, i.e. to determine the second piece of information only as a function of a current value. According to one embodiment of the invention, a corresponding procedure is followed, whereby a criterion for a sufficiently constant current value is checked and the second piece of information is only determined if the criterion is met. In concrete terms, for example, a current value is determined by the current measuring device at points in time relevant to the method for determining aging (e.g. at the first and second points in time, but possibly also for points in time in between). A measure based on these current value determinations is then used for the change in the current between the points in time (e.g. the amount of the difference in the current value at the first and second points in time). The procedure is then only carried out or the results of the procedure are only output as relevant aging information if a criterion related to this measure of the change in the current (e.g. a threshold criterion for the amount of the difference in the current value at the first and second point in time) is met for a small change in the current.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird als zweite Information ein Wert ermittelt, der ein Maß für eine vergleichbare Erwärmung zwischen den Zeitpunkten für eine entsprechende Niederspannungskomponente am Ende der Lebenszeit darstellt, und als dritte Information ein Wert ermittelt, der ein Maß für eine vergleichbare Erwärmung zwischen den Zeitpunkten für eine entsprechende neuwertige Niederspannungskomponente darstellt. Dann wird als Kriterium für die Signifikanz der Aussage zur Alterung der Niederspannungskomponenten oder für eine Hinweisinformation zur Alterung der Unterschied bzw. die Differenz zwischen der zweiten und der dritten Information herangezogen. Wenn dieser Unterschied zu klein ist (z.B. von derselben Größenordnung wie die intrinsischen Ungenauigkeiten aufgrund von Messungen, Näherungen etc.), sind die Ergebnisse evtl. nicht aussagekräftig. Dies wird gem. der Weiterbildung überprüft. Bei dieser Weiterbildung kann für die Überprüfung der Alterung mittels Strommessung durch das Strommessmittel ein Stromwert bestimmt werden (geeigneter Wert, z.B. RMS Wert bei Wechselstrom) und die dritte Information in Abhängigkeit dieses Stromwerts ermittelt werden (vorzugsweise dann ebenso die zweite Information).According to a development of the invention, a value is determined as the second piece of information which represents a measure of comparable heating between the points in time for a corresponding low-voltage component at the end of its service life, and a value is determined as the third piece of information which represents a measure of comparable heating between the points in time for a corresponding new low-voltage component. The difference between the second and third pieces of information is then used as a criterion for the significance of the statement on the aging of the low-voltage components or for information on aging. If this difference is too small (e.g. of the same order of magnitude as the intrinsic inaccuracies due to measurements, approximations, etc.), the results may not be meaningful. This is checked according to the development. In this development, a current value can be determined for checking aging by means of current measurement by the current measuring device (suitable value, e.g. RMS value for alternating current) and the third piece of information can be determined depending on this current value (preferably then also the second piece of information).

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Niederspannungskomponente mit mindestens einem Temperatursensor versehen und die Ermittlung der ersten oder der zweiten Temperaturinformation erfolgt durch Messung der Temperatur mittels des mindestens einem Temperatursensors. Als erste Information, die ein Maß für die Erwärmung zwischen den Zeitpunkten darstellt, wird dann die Differenz zwischen den gemessenen Temperaturen herangezogen.According to one embodiment of the invention, the low-voltage component is provided with at least one temperature sensor and the first or second temperature information is determined by measuring the temperature using the at least one temperature sensor. The difference between the measured temperatures is then used as the first information, which represents a measure of the heating between the points in time.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist die erste Temperaturinformation die Temperatur der ersten Niederspannungskomponente zum ersten Zeitpunkt, und für die Ermittlung der zweiten Information oder der dritten Information wird die Temperatur einer vergleichbaren Niederspannungskomponente in dem bekannten Zustand bestimmt, die diese ausgehend von der Temperatur der ersten Niederspannungskomponente nach einem durch die Zeitdifferenz zwischen ersten und zweiten Zeitpunkt gegebenen Zeitraum bei vergleichbaren Stromfluss (als Kriterium für einen vergleichbaren Stromfluss kann z.B. überprüft werden, ob der Stromwert hinreichend konstant zwischen den beiden Zeitpunkten ist) annehmen würde. Dabei kann für die Ermittlung der zweiten oder dritten Information die Umgebungstemperatur zum ersten oder zweiten Zeitpunkt außerhalb der Niederspannungskomponente (z.B. an zentraler Stelle in einem Verteilerkasten oder durch eine zentrale, für mehrere Niederspannungskomponenten zuständige Kommunikationseinheit) gemessen und an die Niederspannungskomponente übermittelt werden.According to one embodiment of the invention, the first temperature information is the temperature of the first low-voltage component at the first point in time, and to determine the second information or the third information, the temperature of a comparable low-voltage component in the known state is determined, which it would assume based on the temperature of the first low-voltage component after a period of time given by the time difference between the first and second points in time with comparable current flow (as a criterion for comparable current flow, it can be checked, for example, whether the current value is sufficiently constant between the two points in time). To determine the second or third information, the ambient temperature at the first or second point in time can be measured outside the low-voltage component (e.g. at a central location in a distribution box or by a central communication unit responsible for several low-voltage components) and transmitted to the low-voltage component.

Gemäß einer Ausgestaltung erfolgt die Ermittlung der zweiten oder (falls vorgesehen) dritten Information mittels einer auf Formeln basierenden Beschreibung der Erwärmung, einer Tabelle oder eines neuronalen Netzes. Dabei kann die Ermittlung der zweiten oder dritten Information mittels einer auf Formeln basierenden Beschreibung der Erwärmung erfolgen, wofür von einer sich in Abhängigkeit des Stromflusses (der als konstant angenommen sein kann) einstellenden Endtemperatur oder Enderwärmung ausgegangen und ein z.B. empirischer Ansatz für diese Endtemperatur bzw. diese Enderwärmung und das Annäherungsverhalten aufgestellt wird.According to one embodiment, the determination of the second or (if provided) third information is carried out by means of a formula-based description of the heating, a table or a neural network. The determination of the second or third information can be carried out using a formula-based description of the heating, for which a final temperature or final heating is assumed to be dependent on the current flow (which can be assumed to be constant) and an empirical approach is established for this final temperature or final heating and the approach behavior.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung, die die Niederspannungskomponente umfassen kann. Die Niederspannungskomponente kann mit mindestens einem Strommessmittel (z.B. Rogowskispule, Shunt, Stromwandler ...) und mit mindestens einem Temperatursensor versehen sein. Zudem kann die Niederspannungskomponente einen Empfänger zum Empfangen einer außerhalb (evtl. zentral) der Niederspannungskomponenten gemessenen Umgebungstemperatur aufweisen.The invention also relates to a device that can comprise the low-voltage component. The low-voltage component can be provided with at least one current measuring device (e.g. Rogowski coil, shunt, current transformer ...) and with at least one temperature sensor. In addition, the low-voltage component can have a receiver for receiving an ambient temperature measured outside (possibly centrally) the low-voltage components.

Weiter betrifft der Erfindungsgegenstand ein Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, das die Berechnungsschritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchführt, wenn es auf einem Prozessor läuft.Furthermore, the subject matter of the invention relates to a computer program product with a computer program that carries out the calculation steps of a method according to the invention when it runs on a processor.

Die Erfindung wird im Folgenden im Rahmen von einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen

  • 1: eine Sicherung mit einem Temperatursensor,
  • 2: ein Ablaufdiagramm für ein erfindungsgemäßes Verfahren,
  • 3: einen Vergleich von dem Erwärmungsverhalten einer neuen Sicherung und dem Erwärmungsverhalten einer baugleichen gealterten Sicherung und
  • 4: die Abhängigkeit der Enderwärmung einer Sicherung vom Laststrom.
The invention is explained in more detail below within the framework of an embodiment.
  • 1 : a fuse with a temperature sensor,
  • 2 : a flow chart for a method according to the invention,
  • 3 : a comparison of the heating behaviour of a new fuse and the heating behaviour of an identical aged fuse and
  • 4 : the dependence of the final heating of a fuse on the load current.

In 1 ist eine Schmelzsicherung 1 schematisch dargestellt. Die Schmelzsicherung weist ein Schutzgehäuse 2 sowie ein weiteres Gehäuse 12 auf, welche in der Längserstreckungsrichtung L hintereinander liegend angeordnet sind und insgesamt die Höhe H einer standardisierten NH-Sicherung erreichen.In 1 a fuse 1 is shown schematically. The fuse has a protective housing 2 and a further housing 12, which are arranged one behind the other in the longitudinal direction L and reach the total height H of a standardized NH fuse.

Die Schmelzsicherung 1 weist zwei Anschlusselemente 3 auf, welche aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, beispielsweise Kupfer, bestehen. Die Anschlusselemente 3 erstrecken sich jeweils durch eine in den Verschlusskappen 4 ausgebildete Öffnung in den Hohlraum des Schutzgehäuses 2. In diesem Hohlraum ist zumindest ein sogenannter Schmelzleiter 5 angeordnet, welcher die beiden Anschlusselemente 3 elektrisch leitend miteinander verbindet.The fuse 1 has two connection elements 3, which consist of an electrically conductive material, for example copper. The connection elements 3 each extend through an opening formed in the closure caps 4 into the cavity of the protective housing 2. In this cavity, at least one so-called fusible conductor 5 is arranged, which connects the two connection elements 3 to one another in an electrically conductive manner.

In dem weiteren Gehäuse 12 sind Elemente 10 zum Überwachen von Verbrauchsparametern angeordnet, umfassend einen Stromwandler 11 zur Messung eines durch die Schmelzsicherung 1 fließenden elektrischen Stromes I sowie eine Übertragungseinrichtung 13 zur Übertragung des Messwertes an eine außerhalb der Schmelzsicherung 1 angeordnete Empfangsvorrichtung (nicht dargestellt). Zusätzlich ist ein Temperatur-Sensor 15 vorgesehen.Elements 10 for monitoring consumption parameters are arranged in the further housing 12, comprising a current transformer 11 for measuring an electric current I flowing through the fuse 1 and a transmission device 13 for transmitting the measured value to a receiving device arranged outside the fuse 1 (not shown). In addition, a temperature sensor 15 is provided.

Der für das Schutzgehäuse 2 sowie das weitere Gehäuse 12 insgesamt benötigte Bauraum ist genauso groß wie der Bauraum einer standardisierten NH-Sicherung, d.h. der von Schutzgehäuse 2 und weiterem Gehäuse 12 beanspruchte Bauraum entspricht in Summe dem vordefinierten Bauraum einer standardisierten NH-Sicherung, wobei in diesem Bauraum nun eben zusätzlich zur eigentlichen Schmelzsicherung noch die Messvorrichtung integriert angeordnet ist. Auf diese Weise kann die Schmelzsicherung 1 auch für Retrofit-Anwendungen im Rahmen einer Nachrüstung oder Modernisierung bestehender elektrotechnischer Anlagen, in deren Rahmen eine herkömmliche Schmelzsicherung ohne Messvorrichtung durch die erfindungsgemäße Schmelzsicherung ersetzt werden soll, eingesetzt werden.The total installation space required for the protective housing 2 and the additional housing 12 is just as large as the installation space of a standardized NH fuse, i.e. the installation space required by the protective housing 2 and the additional housing 12 corresponds in total to the predefined installation space of a standardized NH fuse, whereby the measuring device is now integrated in this installation space in addition to the actual fuse. In this way, the fuse 1 can also be used for retrofit applications as part of retrofitting or modernizing existing electrical systems, in which a conventional fuse without a measuring device is to be replaced by the fuse according to the invention.

Die Höhe H bei der Schmelzsicherung 1 teilt sich in einen ersten Abschnitt mit einer ersten Höhe HD sowie einen zweiten Abschnitt mit einer zweiten Höhe HM auf. Mit der ersten Höhe HD ist dabei die Höhe des Druckkörpers 2, d.h. des eigentlichen Schutzkörpers 2 der Schmelzsicherung 1 bezeichnet, die zweite Höhe HM bezieht sich auf die Höhe des zweiten Gehäuses 12, in dem die Messvorrichtung 10 angeordnet ist. An dieses Gehäuse werden auch deutlich geringere Anforderungen hinsichtlich seiner mechanischen Stabilität gestellt.The height H of the fuse 1 is divided into a first section with a first height H D and a second section with a second height H M. The first height H D refers to the height of the pressure body 2, ie the actual protective body 2 of the fuse 1, the second height H M refers to the height of the second housing 12 in which the measuring device 10 is arranged. This housing also has significantly lower requirements in terms of its mechanical stability.

Der Stromwandler 11 und ein Temperatur-Sensor 15 sind mit der Verarbeitungseinrichtung 14, welche in 1 schematisch als Leiterplatte dargestellt ist, für eine Übermittlung der entsprechenden Messsignale Strom bzw. Temperatur verbunden. Die Übertragungseinrichtung 13 ist mit der als Leiterplatte dargestellten Verarbeitungseinrichtung 14 verbunden. Bei der Übertragungseinrichtung 13 kann es sich beispielsweise um ein RFID-Modul handeln, wobei sowohl aktive RFID als auch passive RFID Lösungen in Frage kommen. Auch andere - vorteilhafter Weise drahtlose - Übertragungstechniken wie Bluetooth, Zigbee oder Thread kommen hierfür in Betracht.The current transformer 11 and a temperature sensor 15 are connected to the processing device 14, which is 1 shown schematically as a circuit board, for transmitting the corresponding current or temperature measurement signals. The transmission device 13 is connected to the processing device 14 shown as a circuit board. The transmission device 13 can be an RFID module, for example, whereby both active RFID and passive RFID solutions are possible. Other - advantageously wireless - transmission technologies such as Bluetooth, Zigbee or Thread are also possible.

2 zeigt den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wie es beispielsweise in der Verarbeitungseinrichtung 14 ablaufen kann. Der Start des Verfahrens (Schritt S1) wird z.B. durch eine Zeitinformation getriggert. Es kann z.B. vorgesehen sein, dass in regelmäßigen Zeitintervallen, z.B. täglich eine Alterungsüberprüfung erfolgt. Zu diesem Zweck kann an eine Sicherung gem. 1 eine Datumsinformation eines Zeitgebers bzw. einer Uhr übertragen werden. Alternativ umfasst die Verarbeitungseinrichtung gem. 1 selber eine Uhr. Dabei ist eine von extern übermittelte Datumsinformation dann sinnvoll, wenn die Sicherung einen Ruhemodus hat, in dem die Verarbeitungseinrichtung nicht aktiv ist. Die Datumsinformation wird dann mit einem Solldatum für die nächste Alterungsüberprüfung verglichen und die Überprüfung durchgeführt, wenn das Datum der Prüfung erreicht oder überschritten wurde. 2 shows the sequence of a method according to the invention, as it can run, for example, in the processing device 14. The start of the method (step S1) is triggered, for example, by time information. It can be provided, for example, that an aging check is carried out at regular intervals, eg daily. For this purpose, a fuse according to. 1 date information from a timer or clock can be transmitted. Alternatively, the processing device comprises 1 a clock itself. Date information transmitted externally is useful if the backup has a sleep mode in which the processing device is not active. The date information is then compared with a target date for the next aging check and the check is carried out if the date of the check has been reached or exceeded.

Typischerweise ist in Energieverteilungssystemen eine Vielzahl von Sicherungen verbaut (z.B. in einem Sicherungskasten). Es ist meist sinnvoll, für alle relevanten Sicherungen die Alterungsüberprüfung durchzuführen, da sich das Alterungsverhalten aufgrund von baulichen Abweichungen, unterschiedlicher Belastung oder unterschiedlichem Alter (z.B. wegen Austausch von einzelnen Sicherungen) meist unterscheiden wird. In 2 ist das durch die Schleife von Schritt S2 verdeutlicht. Dabei werden verschiedene Sicherungstypen durch eine Kennung (z.B. die MLFB bzw. maschinenlesbare Fabrikatsbezeichnung) unterschieden.Typically, a large number of fuses are installed in energy distribution systems (e.g. in a fuse box). It is usually sensible to carry out an ageing test for all relevant fuses, as the ageing behavior will usually differ due to structural deviations, different loads or different ages (e.g. due to replacement of individual fuses). In 2 This is illustrated by the loop in step S2. Different types of fuses are distinguished by an identifier (e.g. the MLFB or machine-readable product designation).

Für die einzelnen Sicherungstypen wurde werksseitig das Erwärmungsverhalten ausgetestet und empirische Formeln ermittelt.The heating behavior of the individual fuse types was tested at the factory and empirical formulas were determined.

Für eine neue Sicherung lässt sich die Erwärmung wie im Folgenden ausgeführt näherungsweise beschreiben. Mit Erwärmung ist dabei eine Temperaturänderung, typischerweise ein Temperaturanstieg, gemeint. Die Erwärmung wird unten in Formeln mit dem Buchstaben T bezeichnet, während für Temperaturen der griechische Buchstabe ϑ verwendet wird, d.h. die Erwärmung während eines Zeitraums Δt = t2 - t1 wäre dann T (t2 - t1) = ϑ(t2) - ϑ(t1), wobei wegen der einfacheren Notation wenn möglich t1 = 0 und t2 = t gesetzt wird.For a new fuse, the heating can be described approximately as follows. Heating refers to a change in temperature, typically a rise in temperature. Heating is denoted by the letter T in the formulas below, while the Greek letter ϑ is used for temperatures, ie the heating during a period Δt = t 2 - t 1 would then be T (t 2 - t 1 ) = ϑ(t 2 ) - ϑ(t 1 ), whereby t 1 = 0 and t 2 = t are set where possible for the sake of simpler notation.

Falls ein Strom I0 angelegt wird, erwärmt sich die Sicherung. Unmittelbar nach Anlegen des Stromes wird sich die Temperatur der Sicherung nicht stark von der Umgebungstemperatur unterscheiden. Die Temperatur steigt dann an und wird sich mit der Zeit einem Grenzwert nähern, der der maximalen Temperatur bei einem Strom I0 entspricht. Der Anstieg bzw. die Erwärmung kann erfahrungsgemäß in etwa mit Hilfe einer Exponentialfunktion beschrieben werden und ist dann proportional zu (1 - exp (-t/τ)), wobei exp die Exponentialfunktion, t die Zeit und τ eine für die Erwärmung charakteristische Konstante (thermische Zeitkonstante) bezeichnen. Die Enderwärmung hängt von dem Strom I0 ab. Man kann für sie eine Näherungsformel aufstellen, indem man für die Differenz zwischen Endtemperatur und Umgebungstemperatur eine Taylorentwicklung nach dem Strom I0 vornimmt. Es bezeichne Te(i;I0) die Enderwärmung für den Sicherungstyp i. Wenn die Taylorreihe nach dem quadratischen Glied abgebrochen wird, gilt dann die Näherung T e ( i;I 0 ) = a e ,i * I 0 2 + b e ,i * I 0 + c e ,i

Figure DE102022211027A1_0001
If a current I 0 is applied, the fuse heats up. Immediately after the current is applied, the temperature of the fuse will not differ greatly from the ambient temperature. The temperature then rises and over time will approach a limit value that corresponds to the maximum temperature at a current I 0. Experience has shown that the rise or heating can be roughly described using an exponential function and is then proportional to (1 - exp (-t/τ)), where exp is the exponential function, t is the time and τ is a constant characteristic of the heating (thermal time constant). The final heating depends on the current I 0. An approximate formula can be set up for it by carrying out a Taylor expansion for the difference between the final temperature and the ambient temperature with respect to the current I 0. Let T e (i;I 0 ) denote the final heating for the fuse type i. If the Taylor series is terminated after the square term, the approximation applies T e ( i;I 0 ) = a e ,i * I 0 2 + b e ,i * I 0 + c e ,i
Figure DE102022211027A1_0001

Bevor der Strom fließt, entspricht die Temperatur der Sicherung der Umgebungstemperatur. Mit dem oben angesprochenen Anstiegsverhalten kann dann die Erwärmung der Sicherung wie folgt beschrieben werden: T ( i;I 0 ;t ) = T e ( i;I 0 ) * ( 1 exp ( t / τ ) )

Figure DE102022211027A1_0002
Before the current flows, the temperature of the fuse corresponds to the ambient temperature. With the rise behavior mentioned above, the heating of the fuse can then be described as follows: T ( i;I 0 ;t ) = T e ( i;I 0 ) * ( 1 ex ( t / τ ) )
Figure DE102022211027A1_0002

Für die thermische Zeitkonstante τ kann man auch einen empirischen Ansatz machen. Diese Zeitkonstante wird von der Stromstärke I0 abhängen, weil die Erwärmung umso schneller erfolgt, je höher der Strom ist. Bei Berücksichtigung der linearen Abhängigkeit von τ von der Stromstärke erhält man folgenden Ansatz: τ ( i;I 0 ) = a τ ,i * I 0 + b τ ,i

Figure DE102022211027A1_0003
An empirical approach can also be used for the thermal time constant τ. This time constant will depend on the current I 0 because the higher the current, the faster the heating occurs. Taking into account the linear dependence of τ on the current, the following approach is obtained: τ ( i;I 0 ) = a τ ,i * I 0 + b τ ,i
Figure DE102022211027A1_0003

Eine zentrale Idee der Erfindung ist, dass sich aufgrund der Alterung der Verlauf und die Enderwärmung der Sicherung mit der Zeit ändert. Dies zeigt 3, bei der die untere Kurve das Erwärmungsverhalten einer neuen Sicherung und die obere Kurve das Erwärmungsverhalten einer baugleichen gealterten Sicherung beschreibt. Die Enderwärmung hängt vom Laststrom ab, wie in 4 gezeigt ist.A central idea of the invention is that the course and the final heating of the fuse changes over time due to aging. This shows 3 , where the lower curve describes the heating behavior of a new fuse and the upper curve describes the heating behavior of an identical aged fuse. The final heating depends on the load current, as in 4 is shown.

Für das Erwärmungsverhalten am Ende der Lebensdauer einer Sicherung kann nun ebenfalls ein Ansatz entsprechend Formel (1) verwendet werden. Im Folgenden wird mit Te,tot die Enderwärmung einer Sicherung am Ende der Lebensdauer bezeichnet. Dann gilt analog Gleichung (1): T e ,tot ( i;I 0 ) = a tot ,i * I 0 2 + b tot ,i * I 0 + c tot ,i

Figure DE102022211027A1_0004
An approach according to formula (1) can now also be used for the heating behavior at the end of the service life of a fuse. In the following, T e,tot refers to the final heating of a fuse at the end of its service life. Then the following equation (1) applies: T e ,dead ( i;I 0 ) = a dead ,i * I 0 2 + b dead ,i * I 0 + c dead ,i
Figure DE102022211027A1_0004

Die Koeffizienten der Gleichungen 1, 3 und 4 werden werkseitig durch Tests ermittelt und sind Input für das Verfahren nach 2. Sie liegen entweder schon bei Auslieferung in einem Speicher der Sicherung vor oder werden vor dem Verfahren durch eine zentrale Stelle an die Sicherung übertragen (die Bereitstellung der Koeffizienten ist in 2 der Schritt S3). In Schritt S4 werden der Ladestrom I0 und die aktuelle Temperatur ϑa der Sicherung gemessen. Wenn die Werte von I0 und ϑa vorliegen, wird ein Timer bzw. Zeitgeber auf null gesetzt (t=0, Schritt S5). Anschließend wird ein Belastungsfaktor k berechnet, der als der Quotient zwischen dem Ladestrom I0 und dem Nennstrom bzw. „rated current“ Ir definiert ist (Schritte S6 und S7). In dem folgenden Schritt S8 wird überprüft, ob der Belastungsfaktor größer als 0,4 ist. Falls nicht, wird 10 Sekunden gewartet (Schritt S9) und anschließend mit Schritt S4 fortgefahren. Bei einer geringen Belastung (hier definiert als k ≤ 0,4) fällt die in 3 gezeigte Verschiebung der Erwärmungskurve gering aus, und aufgrund von Toleranzen bzw. Ungenauigkeit stößt das Verfahren an seine Grenzen. Daher ist es sinnvoll, das Verfahren gem. den Schritten S10 - S21 nur durchzuführen, wenn die Belastung einen Schwellenwert überschritten hat. Dabei sind natürlich je nach Sicherung und Einsatzszenario andere Schwellenwerte als k = 0,4 und andere Wartezeiten als 10 Sekunden evtl. denkbar bzw. günstiger. Falls die Belastung hoch genug ist, werden in den Schritten S10 bzw. S11 die Werte von Te, Te,tot und τ aus den mit den Koeffizienten gem. Schritt S3 nach den Formeln (1), (3) und (4) bestimmt. Anschließend wird 10s gewartet (Schritt S12) und der Zeitnehmer entsprechend inkrementiert (Schritt S13), bevor eine erneute Messung von Laststrom und Sicherungstemperatur und zusätzlich der Umgebungstemperatur erfolgt. Dabei muss die Messung der Umgebungstemperatur nicht durch die Sicherung selber erfolgen, sondern kann an zentraler Stelle gemessen und an die Sicherung übertragen werden. Die zentrale Messung kann z.B. durch ein Kommunikationsmodul, wie es in der DE 202021000293 U1 beschrieben ist, erfolgen. Eine Messung der Umgebungstemperatur kann auch zentral in einem Schaltschrank mit einer Mehrzahl von Sicherungen erfolgen und von dort aus den Sicherungen des Schaltschranks dann kommuniziert werden. Es kann auch ein Datenkollektor für eine Mehrzahl von Sicherungen zuständig sein, der einen selber gemessenen oder von einer Messstelle erhaltenen Wert der Umgebungstemperatur an die Mehrzahl von Sicherungen übermittelt. Diese Messung bzw. deren Zeitpunkt ist mit dem Index 1 referenziert und die zugehörigen Werte von Laststrom, Umgebungstemperatur und Sicherungstemperatur sind mit I1, ϑU1 und ϑ1 bezeichnet (Schritte S14 und S15) . Im Schritt S16 wird abgeprüft, ob sich der Laststrom im Vergleich zur Messung von I0, ϑa in Schritt S4 erheblich geändert hat. Das Kriterium dafür ist eine Abweichung von weniger als 5%, d.h. 0,95*I0 < I1 > 1,05*I0. Falls die Abweichung zu groß ist, wird 10 Sekunden gewartet (Schritt S9) und dann mit Schritt S4 fortgefahren. Anderenfalls werden in Schritt S17 Werte berechnet, mittels denen eine Bewertung der Alterung der Sicherung erfolgt.The coefficients of equations 1, 3 and 4 are determined by factory tests and are input for the procedure according to 2 . They are either already available in a backup storage facility upon delivery or are transferred to the backup facility by a central location before the procedure (the provision of the coefficients is in 2 step S3). In step S4, the charging current I 0 and the current temperature ϑ a of the fuse are measured. If the values of I 0 and ϑ a are available, a timer is set to zero (t=0, step S5). A load factor k is then calculated, which is defined as the quotient between the charging current I 0 and the rated current I r (steps S6 and S7). In the following step S8, it is checked whether the load factor is greater than 0.4. If not, it waits 10 seconds (step S9) and then continues with step S4. With a low load (here defined as k ≤ 0.4), the load factor drops in 3 shown is small, and the process reaches its limits due to tolerances and inaccuracies. It is therefore sensible to only carry out the process in steps S10 - S21 if the load has exceeded a threshold value. Of course, depending on the fuse and application scenario, threshold values other than k = 0.4 and waiting times other than 10 seconds may be conceivable or more favorable. If the load is high enough, the values of T e , T e,tot and τ are determined in steps S10 and S11 from the coefficients in step S3 using formulas (1), (3) and (4). Then wait 10s (step S12) and increment the timer accordingly (step S13) before the load current and fuse temperature and also the ambient temperature are measured again. The ambient temperature does not have to be measured by the fuse itself, but can be measured at a central location and transmitted to the fuse. The central measurement can be carried out, for example, by a communication module, as in the DE 202021000293 U1 described. The ambient temperature can also be measured centrally in a control cabinet with a plurality of fuses and then communicated from there to the fuses in the control cabinet. A data collector can also be responsible for a plurality of fuses, which transmits a value of the ambient temperature measured by itself or received from a measuring point to the plurality of fuses. This measurement or its time is referenced with the index 1 and the associated values of load current, ambient temperature and fuse temperature are designated I 1 , ϑ U1 and ϑ 1 (steps S14 and S15). In step S16 it is checked whether the load current has changed significantly compared to the measurement of I 0 , ϑ a in step S4. The criterion for this is a deviation of less than 5%, i.e. 0.95*I 0 < I 1 > 1.05*I 0 . If the deviation is too large, the system waits for 10 seconds (step S9) and then continues with step S4. Otherwise, values are calculated in step S17 to evaluate the aging of the fuse.

Der Ausgangspunkt für die Berechnung gem. Schritt S17 sind dabei die in Schritt S4 erhaltenen Werte für den Ladestrom I0 und die aktuelle Temperatur der Sicherung ϑa. Die Überlegung ist nun, dass in der Zeit t zwischen Schritt S4 und der Messung der entsprechenden Größen bei Schritt S14 sich die Sicherung weiter erwärmt hat. Diese Erwärmung wird davon abhängen, wie stark die Sicherung gealtert ist. Für eine neue Sicherung kann man den folgenden Ansatz aufstellen, der dann die Berechnung einer Solltemperatur ϑsoll ermöglicht. Ausgangspunkt ist dann die in Schritt S4 bzw. zum Zeitpunkt null gemessene Temperatur der Sicherung ϑa. Im Grenzwert t → ∞ nähert sich die Temperatur der Sicherung einer Grenz- bzw. Endtemperatur. Diese Grenztemperatur setzt sich zusammen aus der Umgebungstemperatur und der Enderwärmung Te. Oben wurde Formel (1) für diese Differenz Te angegeben. Mit der Annahme, dass die Erwärmung ab Schritt S4 (Zeitpunkt null) ein Verhalten gem. (1 - exp (-t/τ)) aufweist, erhält man für ϑsoll: ϑ soll = ϑ a + ( ϑ U1 + T e ϑ a ) * ( 1 exp ( t / τ ) )

Figure DE102022211027A1_0005
(Zum Zeitpunkt t=0 ist die Temperatur ϑa, zum Zeitpunkt t = ∞ ist die Temperatur ϑU1 + Te, und der Verlauf der Erwärmung ab Zeitpunkt null hat ein Verhalten, das durch (1-exp(-t/τ)) beschrieben werden kann.)The starting point for the calculation according to step S17 are the values for the charging current I 0 and the current temperature of the fuse ϑ a obtained in step S4. The consideration is now that in the time t between step S4 and the measurement of the corresponding variables in step S14, the fuse has continued to heat up. This heating will depend on how much the fuse has aged. For a new fuse, the following approach can be used, which then enables the calculation of a target temperature ϑ set. The starting point is then the temperature of the fuse ϑ a measured in step S4 or at time zero. In the limit value t → ∞, the temperature of the fuse approaches a limit or end temperature. This limit temperature is made up of the ambient temperature and the final heating T e . Formula (1) was given above for this difference T e . Assuming that the heating from step S4 (time zero) exhibits a behavior according to (1 - exp (-t/τ)), the following is obtained for ϑ set : ϑ should = ϑ a + ( ϑ U1 + T e ϑ a ) * ( 1 ex ( t / τ ) )
Figure DE102022211027A1_0005
(At time t=0 the temperature is ϑ a , at time t = ∞ the temperature is ϑ U1 + T e , and the course of the heating from time zero has a behavior that can be described by (1-exp(-t/τ)).)

Eine Sicherung hat gegen Ende der Lebensdauer eine höhere Enderwärmung. Analog zu Gleichung (2) erhält man dann: T ( i;I 0 ;t ) = T e ,tot ( i;I 0 ) * ( 1 exp ( t / τ ) )

Figure DE102022211027A1_0006
A fuse has a higher final temperature rise towards the end of its service life. Analogous to equation (2) we then obtain: T ( i;I 0 ;t ) = T e ,dead ( i;I 0 ) * ( 1 ex ( t / τ ) )
Figure DE102022211027A1_0006

Es wird ein von der Erwärmungsdauer t abhängiges Maß Ttot für den Unterschied der Erwärmung für die Sicherung i im Neuzustand und bei Ende der Lebensdauer eingeführt: T tot ( i;I 0 ;t ) = ( T e ,tot T e ) * ( 1 exp ( t / τ ) )

Figure DE102022211027A1_0007
A measure T tot, which depends on the heating time t, is introduced for the difference in heating for the fuse i in new condition and at the end of its service life: T dead ( i;I 0 ;t ) = ( T e ,dead T e ) * ( 1 ex ( t / τ ) )
Figure DE102022211027A1_0007

In Schritt S17 bzw. S18 wird dann noch die Größe Δ T = ϑ 1 ϑ soll

Figure DE102022211027A1_0008
definiert.In step S17 or S18 the size Δ T = ϑ 1 ϑ should
Figure DE102022211027A1_0008
Are defined.

Diese Größe wird in der Abfrage gem. Schritt S19 verwendet, nämlich ob Δ T T tot

Figure DE102022211027A1_0009
und Δ T 2,5  K
Figure DE102022211027A1_0010
ist. Das Kriterium (9) gilt der Frage, ob die Erwärmung auf ein Ende der Lebenszeit der Sicherung hinweist und das Kriterium (10) wurde eingeführt, um sicherzustellen, dass die Erwärmung signifikant genug ist, um eine Aussage über die Lebensdauer zu machen. Falls beide Bedingungen erfüllt sind, wird auf das Lebensdauerende geschlossen (Schritt S22) und das Verfahren beendet (Schritt S23). Es ist sinnvoll, das Lebensdauerende an eine zentrale Überwachungsstelle zu senden und ein Erfordernis des Austausches der Sicherung zu platzieren. Falls nicht beide Kriterien erfüllt sind, kann überprüft werden, ob das Kriterium (10) für sich erfüllt ist (Schritt S20), und in dem Fall eine Warnung ausgeben, dass eine signifikante Alterung der Sicherung besteht (Schritt S21). Anschließend wird wieder mit Schritt S12 weiterverfahren.This size is used in the query according to step S19, namely whether Δ T T dead
Figure DE102022211027A1_0009
and Δ T 2.5 K
Figure DE102022211027A1_0010
is. Criterion (9) addresses the question of whether the heating indicates the end of the fuse's service life, and criterion (10) was introduced to ensure that the heating is significant enough to make a statement about the service life. If both conditions are met, the end of service life is concluded (step S22) and the process is terminated (step S23). It is useful to send the end of service life to a central monitoring point and to indicate a requirement to replace the fuse. If both criteria are not met, it can be checked whether criterion (10) is met on its own (step S20), and in that case a warning can be issued that the fuse is significantly aging (step S21). The process then continues with step S12.

Das erfinderische Vorgehen ist nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann für andere Niederspannungskomponenten, z.B. den in der DE 10 2021 203 050 B3 beschriebenen Leistungsschalter mit Temperaturerfassung zum Einsatz kommen. Auch müssen die Berechnungsschritte nicht notwendigerweise mit den obigen Formeln durchgeführt werden. Es sind nicht nur Modifikationen dieser Formeln (z.B. die Berücksichtigung von mehr Gliedern der Taylorentwicklung von Formel (1)) sondern auch vom Prinzip her andersartige Methoden vorstellbar. So ist es z.B. möglich, ein geeignet trainiertes neuronales Netz oder vorberechnete bzw. vorbestimmte Tabellen zu verwenden.The inventive approach is not limited to this embodiment, but can be used for other low-voltage components, e.g. the EN 10 2021 203 050 B3 described circuit breakers with temperature detection can be used. The calculation steps do not necessarily have to be carried out using the above formulas. Not only modifications to these formulas (e.g. taking into account more terms of the Taylor expansion of formula (1)) but also fundamentally different methods are conceivable. For example, it is possible to use a suitably trained neural network or pre-calculated or predetermined tables.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2020/127486 A1 [0005]WO 2020/127486 A1 [0005]
  • WO 2020/127488 A1 [0005]WO 2020/127488 A1 [0005]
  • WO 2020/148015 A1 [0005]WO 2020/148015 A1 [0005]
  • DE 102018213522 A1 [0005]DE 102018213522 A1 [0005]
  • DE 202021000293 U1 [0038]DE 202021000293 U1 [0038]
  • DE 102021203050 B3 [0044]DE 102021203050 B3 [0044]

Claims (17)

Verfahren zur Überprüfung der Alterung einer Niederspannungskomponente, welche zur Einbringung in einen Stromkreis ausgestaltet ist, bei dem - für einen ersten Zeitpunkt eine erste auf die Niederspannungskomponente bezogene Temperaturinformation ermittelt wird, - für einen zweiten Zeitpunkt eine zweite auf die Niederspannungskomponente bezogene Temperaturinformation ermittelt wird, - mit Hilfe der beiden Temperaturinformationen eine erste Information ermittelt wird, die ein Maß für die Erwärmung zwischen den Zeitpunkten darstellt, - eine zweite Information ermittelt wird, die ein Maß für eine vergleichbare Erwärmung zwischen den Zeitpunkten für eine entsprechende Niederspannungskomponente in einem bekannten Zustand darstellt, und - mit Hilfe des Unterschieds zwischen der ersten und der zweiten Information eine Aussage zur Alterung der Niederspannungskomponenten abgeleitet wird.Method for checking the aging of a low-voltage component which is designed to be introduced into an electrical circuit, in which - a first piece of temperature information relating to the low-voltage component is determined for a first point in time, - a second piece of temperature information relating to the low-voltage component is determined for a second point in time, - a first piece of information which represents a measure of the heating between the points in time is determined using the two pieces of temperature information, - a second piece of information which represents a measure of a comparable heating between the points in time for a corresponding low-voltage component in a known state is determined, and - a statement on the aging of the low-voltage components is derived using the difference between the first and the second piece of information. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem bekannten Zustand einer entsprechenden Niederspannungskomponente um das Lebenszeitende oder Neuwertigkeit handelt.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the known condition of a corresponding low-voltage component is the end of its service life or as good as new. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass - die Niederspannungskomponente mit einem Strommessmittel versehenen ist, - für die Überprüfung der Alterung mit Hilfe von Strommessung durch das Strommessmittel ein Stromwert bestimmt wird, und - die zweite Information in Abhängigkeit dieses Stromwerts ermittelt wird.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that - the low-voltage component is provided with a current measuring device, - a current value is determined for checking the ageing with the aid of current measurement by the current measuring device, and - the second information is determined as a function of this current value. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass - mittels Strommessung durch das Strommessmittel ein Stromwert zu für das Verfahren zur Bestimmung der Alterung relevanten Zeitpunkten bestimmt wird, - ein auf diese Stromwertbestimmungen basierendes Maß für die Änderung des Stroms zwischen den Zeitpunkten verwendet wird, und - das Verfahren nur durchgeführt wird oder die Ergebnisse des Verfahrens nur dann als relevante Alterungsinformation ausgegeben werden, wenn ein auf dieses Maß für die Änderung des Stroms bezogenes Kriterium für eine geringe Änderung des Stroms erfüllt ist.Procedure according to Claim 3 , characterized in that - by means of current measurement by the current measuring means, a current value is determined at points in time relevant to the method for determining ageing, - a measure of the change in current between the points in time based on these current value determinations is used, and - the method is only carried out or the results of the method are only output as relevant ageing information if a criterion for a small change in current related to this measure of the change in current is met. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - als zweite Information ein Wert ermittelt wird, der ein Maß für eine vergleichbare Erwärmung zwischen den Zeitpunkten für eine entsprechende Niederspannungskomponente am Ende der Lebenszeit darstellt, - als dritte Information ein Wert ermittelt wird, der ein Maß für eine vergleichbare Erwärmung zwischen den Zeitpunkten für eine entsprechende neuwertige Niederspannungskomponente darstellt, und - als Kriterium für die Signifikanz der Aussage zur Alterung der Niederspannungskomponenten oder für eine Hinweisinformation zur Alterung der Unterschied zwischen der zweiten und der dritten Information herangezogen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that - as second information, a value is determined which represents a measure of comparable heating between the points in time for a corresponding low-voltage component at the end of its service life, - as third information, a value is determined which represents a measure of comparable heating between the points in time for a corresponding new low-voltage component, and - the difference between the second and third pieces of information is used as a criterion for the significance of the statement on the ageing of the low-voltage components or for information on the ageing. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass - für die Überprüfung der Alterung mit Hilfe von Strommessung durch das Strommessmittel ein Stromwert bestimmt wird, und - die dritte Information in Abhängigkeit dieses Stromwerts ermittelt wird.Procedure according to Claim 5 , characterized in that - for checking the ageing with the aid of current measurement by the current measuring device, a current value is determined, and - the third information is determined as a function of this current value. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die Niederspannungskomponente mit mindestens einem Temperatursensor versehen ist, - die Ermittlung der ersten oder der zweiten Temperaturinformation durch Messung der Temperatur mittels des mindestens einem Temperatursensors erfolgt, und - als erste Information, die ein Maß für die Erwärmung zwischen den Zeitpunkten darstellt, die Differenz zwischen den gemessenen Temperaturen herangezogen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that - the low-voltage component is provided with at least one temperature sensor, - the determination of the first or the second temperature information takes place by measuring the temperature by means of the at least one temperature sensor, and - the difference between the measured temperatures is used as the first information, which represents a measure of the heating between the points in time. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die erste Temperaturinformation die Temperatur der ersten Niederspannungskomponente zum ersten Zeitpunkt ist, - für die Ermittlung der zweiten Information oder der dritten Information die Temperatur oder Erwärmung einer vergleichbaren Niederspannungskomponente in dem bekannten Zustand bestimmt wird, die diese ausgehend von der Temperatur der ersten Niederspannungskomponente nach einem durch die Zeitdifferenz zwischen ersten und zweiten Zeitpunkt gegebenen Zeitraum bei vergleichbaren Stromfluss annehmen bzw. erfahren würde.Method according to one of the preceding claims, characterized in that - the first temperature information is the temperature of the first low-voltage component at the first point in time, - for determining the second information or the third information, the temperature or heating of a comparable low-voltage component in the known state is determined, which it would assume or experience starting from the temperature of the first low-voltage component after a period of time given by the time difference between the first and second points in time with a comparable current flow. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass für die Ermittlung der zweiten oder dritten Information die Umgebungstemperatur zum ersten oder zweiten Zeitpunkt außerhalb der Niederspannungskomponente gemessen und an die Niederspannungskomponente übermittelt wird.Procedure according to Claim 8 , characterized in that for determining the second or third information, the ambient temperature is measured outside the low-voltage component at the first or second point in time and transmitted to the low-voltage component. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der zweiten oder dritten Information mittels einer auf Formeln basierenden Beschreibung der Erwärmung, einer Tabelle oder eines neuronalen Netzes erfolgt.Method according to one of the Claims 8 or 9 , characterized in that the determination of the second or third information is carried out by means of a formula-based description of the heating calculation, a table or a neural network. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass - die Ermittlung der zweiten oder dritten Information mittels einer auf Formeln basierenden Beschreibung der Erwärmung erfolgt, - dafür von einer sich in Abhängigkeit des Stromflusses einstellenden Enderwärmung ausgegangen wird, und - ein Ansatz für diese Enderwärmung und das Annäherungsverhalten aufgestellt wird.Procedure according to Claim 10 , characterized in that - the determination of the second or third information is carried out by means of a description of the heating based on formulas, - for this purpose a final heating which occurs depending on the current flow is assumed, and - an approach for this final heating and the approximation behaviour is established. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Niederspannungskomponente um eine Sicherung, einen Niederspannungsschalter oder um ein Energiemonitoringgerät handelt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the low-voltage component is a fuse, a low-voltage switch or an energy monitoring device. Vorrichtung, die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgebildet ist.Device for carrying out a method according to one of the Claims 1 until 12 is trained. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie die Niederspannungskomponente umfasst.Device according to Claim 13 , characterized in that it comprises the low-voltage component. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederspannungskomponente mit einem Strommessmittel und mit mindestens einem Temperatursensor versehen ist.Device according to Claim 14 , characterized in that the low-voltage component is provided with a current measuring means and with at least one temperature sensor. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederspannungskomponente einen Empfänger zum Empfangen einer außerhalb der Niederspannungskomponenten gemessenen Umgebungstemperatur aufweist.Device according to Claim 14 or 15 , characterized in that the low-voltage component has a receiver for receiving an ambient temperature measured outside the low-voltage components. Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, das die Berechnungsschritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 durchführt, wenn es auf einem Prozessor läuft.Computer program product comprising a computer program which implements the calculation steps of a method according to one of the Claims 1 until 12 when it runs on a processor.
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