EP4229667A1 - Circuit breaker device and method - Google Patents
Circuit breaker device and methodInfo
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- EP4229667A1 EP4229667A1 EP21843953.7A EP21843953A EP4229667A1 EP 4229667 A1 EP4229667 A1 EP 4229667A1 EP 21843953 A EP21843953 A EP 21843953A EP 4229667 A1 EP4229667 A1 EP 4229667A1
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- H01H2009/544—Contacts shunted by static switch means the static switching means being an insulated gate bipolar transistor, e.g. IGBT, Darlington configuration of FET and bipolar transistor
Definitions
- the invention relates to the technical field of a protective switching device for a low-voltage circuit with an electronic interrupting unit and a method for a protective switching device for a low-voltage circuit with an electronic interrupting unit.
- low voltage voltages of up to 1000 volts AC or up to 1500 volts DC.
- Low voltage refers in particular to voltages that are greater than extra-low voltage, with values of 50 volts AC or 120 volts DC, are .
- Low-voltage circuit or network or system are circuits with rated currents or Rated currents of up to 125 amps, more specifically up to 63 amps.
- Low-voltage circuits are circuits with rated currents or Rated currents of up to 50 amps, 40 amps, 32 amps, 25 amps, 16 amps or 10 amps are meant.
- the current values mentioned mean in particular nominal, rated and/or cut-off currents, i. H . the maximum current that is normally conducted through the circuit or . where the electrical circuit is usually interrupted, for example by a protective device such as a protective switching device, miniature circuit breaker or circuit breaker.
- Miniature circuit breakers have long been known overcurrent protection devices that are used in electrical installation technology in low-voltage circuits. These protect lines from damage caused by heating due to excessive current and/or short circuits.
- a circuit breaker can switch off the circuit automatically in the event of an overload and/or short circuit.
- a circuit breaker is a non-automatically resetting safety element.
- circuit breakers are intended for currents greater than 125 A, sometimes even from 63 amperes. Miniature circuit breakers are therefore simpler and more filigree in construction.
- Miniature circuit breakers usually have a mounting option for mounting on a so-called top-hat rail (mounting rail, DIN rail, TH35).
- Miniature circuit breakers are built electromechanically. In a housing, they have a mechanical switching contact or Shunt trip for interrupting (tripping) the electrical current on .
- a bimetallic protective element or Bimetallic element used to trigger (interruption) in the event of prolonged overcurrent (overcurrent protection) or in the event of thermal overload (overload protection).
- An electromagnetic release with a coil is used for short-term release when an overcurrent limit value is exceeded or used in the event of a short circuit (short circuit protection).
- One or more arc quenching chamber(s) or Arc extinguishing devices are provided. Furthermore, connection elements for conductors of the electrical circuit to be protected.
- Protective switching devices with an electronic interrupting unit are relatively new developments. These have a semiconductor-based electronic interruption unit. D. H . the flow of electrical current in the low-voltage circuit is routed via semiconductor components or semiconductor switches, which interrupt or switch off the flow of electrical current. can be switched to be conductive.
- Protective switching devices with an electronic interrupting unit also often have a mechanical isolating contact system, in particular with isolating properties in accordance with relevant standards for low-voltage circuits, the contacts of the mechanical isolating contact system being connected in series with the electronic interrupting unit, i. H . the current of the low-voltage circuit to be protected is carried both via the mechanical isolating contact system as well as via the electronic interrupting unit.
- the switching energy does not have to be converted into an arc as with a mechanical switching device, but rather into heat by means of an additional circuit, the energy absorber.
- the shutdown energy includes the energy stored in the circuit, i.e. in the network, line or load impedances (consumer impedances).
- the current that flows when it is switched off must be as low as possible. This also applies in the event of a short circuit. Here the current rises very quickly.
- Fast short-circuit detection means that a short-circuit can be detected early and a short-circuit current that is too high can be avoided.
- the semiconductor-based protective switching device interrupts the circuit almost instantaneously, within ps, in the sense of a switch-off process. There are no high currents and the load on the energy absorber of a semiconductor-based protective switching device is reduced. Known short-circuit detections or switch-off criteria are usually based on the determination and evaluation of the actual current value.
- the present invention relates to low voltage AC circuits having an AC voltage, typically a time dependent sinusoidal AC voltage of frequency f, typically 50 or 60 Hertz (Hz).
- a harmonic AC voltage can be represented by rotating a pointer whose length corresponds to the amplitude (U) of the voltage.
- the instantaneous deflection is the projection of the pointer onto a coordinate system.
- a period of oscillation corresponds to a full revolution of the pointer and its full angle is 2n (2Pi) or 360°.
- the angular frequency is the rate of change of the phase angle of this rotating phasor.
- the time-dependent value from the angular velocity w and the time t corresponds to the time-dependent angle cp(t), which is also referred to as the phase angle cp(t).
- the object of the present invention is to improve a protective switching device of the type mentioned, in particular to show a possibility that when a short circuit or overcurrent occurs, d. H . if at least one current threshold value is exceeded, the electronic interruption unit reliably prevents an electrical current flow.
- an (electronic) protective switching device for protecting an electrical low-voltage circuit, in particular a low-voltage alternating current circuit, having:
- a housing with first, in particular the mains side, and second, in particular the load side, connections for conductors of the low-voltage circuit,
- a mechanical isolating contact unit which is connected in series with an electronic interrupting unit, in particular the mechanical isolating contact unit being assigned to the (second) load-side connections and the electronic interrupting unit to the (first) network-side connections,
- the mechanical isolating contact unit can be switched by opening contacts to avoid a current flow or by closing the contacts for a current flow in the low-voltage circuit
- the electronic interruption unit can be switched by semiconductor-based switching elements to a high-impedance state of the switching elements to avoid current flow or a low-impedance state of the switching elements to current flow in the low-voltage circuit
- a current sensor unit for determining the level of the current of the low-voltage circuit, such that the instantaneous current values are available
- a control unit which is connected to the current sensor unit, (the voltage sensor unit, ) the mechanical isolating contact unit and the electronic interrupter unit, wherein when at least one current threshold value is exceeded, avoidance of a current flow in the low-voltage circuit is initiated (in particular by the electronic interrupter unit)
- the protective switching device is designed in such a way that the at least one current threshold value is adjusted as a function of the magnitude of the current in the low-voltage circuit.
- the protective switching device is switched off in the event of an overcurrent or Short circuit this can be safely avoided in particular by the electronic interruption unit, d. H . can turn off .
- safe means that the semiconductor-based switching elements (e.g. power semiconductors) are protected against thermal destruction.
- the breaking capacity of the electronic interruption unit, in particular its semiconductor-based switching elements ((power) semiconductors) is determined by the (actual) current or limited by the (current) temperature of the (power) semiconductor, in particular by the amount of energy provided at high currents, which could lead to thermal overload.
- the level of the at least adjusted to a current threshold In order to achieve safe disconnection (in particular if at least one current threshold value is exceeded) without oversizing the electronic interruption unit, in particular its semiconductor-based switching elements ((power) semiconductors), depending on the level of the current in the low-voltage circuit, the level of the at least adjusted to a current threshold.
- the level of the at least adjusted to a current threshold In order to achieve safe disconnection (in particular if at least one current threshold value is exceeded) without oversizing the electronic interruption unit, in particular its semiconductor-based switching elements ((power) semiconductors), depending on the level of the current in the low-voltage circuit, the level of the at least adjusted to a current threshold.
- the protective switching device is designed in such a way that the at least one current threshold value is adjusted as a function of the magnitude of the instantaneous current value.
- the protective switching device is designed in such a way that the at least one current threshold value is adjusted as a function of the level of the effective value or a mean value of the current.
- the current threshold value is adjusted as a function of the rms value of the current of a mains period, in particular that the current threshold value is reduced at a higher rms value compared to a nominal current of the device.
- the rated current means the current that the protective switching device must carry continuously; it is defined in relevant standards. Usual rated currents are 16 A, 10 A, 32 A, for example.
- the current threshold value is adjusted over a third period of time as a function of the mean value of the effective value of the current.
- the third period of time is e.g. 3, 4, 5 or 10, 20, 30, 50 mains periods.
- a mean value of the rms value is formed over 200 ms and the current threshold value is reduced, particularly if the mean value of the rms value is higher than the nominal current of the device.
- the protective switching device is designed in such a way that the at least one current threshold value is adjusted as a function of the level of the current in such a way that the at least one current threshold value is reduced when the current increases and that the at least one current threshold value is increased when the current decreases. is increased in particular up to a maximum value of the at least one current threshold value.
- the current threshold value (the current threshold) is reduced at high currents, since high currents can result in a higher heat input, which is better recognized in order to increase the current-carrying capacity or Thermal capacity, in particular of the electronic interrupting unit, more specifically its (power) semiconductor, is used to the maximum and at the same time the (power) semiconductor of the electronic interrupting unit is protected from thermal destruction.
- the protective switching device is designed in such a way that the at least one current threshold value is continuously adapted. Furthermore, an adjustment can in particular take place which is carried out faster than 10 s, 5 s, 1 s, 200 ms, 100 ms, 50 ms, 20 ms, 10 ms or faster than 1 ms (all intermediate values are possible and disclosed).
- the protective switching device is designed in such a way that the instantaneous current value of the determined level of the current by means of an log comparator is compared with the at least one current threshold value in such a way that when the (in particular the amount) of the (analog) instantaneous current value is exceeded (in particular the amount of) at least one (analog) current threshold value, the avoidance of the current flow of the low-voltage circuit is initiated.
- Exceeding the magnitude of the current by the magnitude of the at least one current threshold value in this context means exceeding the current threshold value when the current value is positive and falling below a negative current threshold value (the same amount) when the current value is negative (alternating current). This could also be realized by comparing the amounts.
- instantaneous current value is meant, for example, an analog instantaneous current value that represents the magnitude of the current by an equivalent, such as an electrical voltage (voltage signal), with the magnitude of the voltage representing the magnitude of the current.
- an analog instantaneous current value is an analog measured value of the current, which is present as an electrical voltage signal, which depicts the course of the current as an equivalent.
- instantaneous current threshold is meant, for example, an analog instantaneous current threshold that indicates the magnitude of the current by an equivalent, such as an electrical voltage (voltage signal), where the magnitude of the voltage represents the magnitude of the current.
- analog instantaneous current threshold value is an analog signal, which is present as an electrical voltage (ssignal), which maps the instantaneous current threshold value (curve) as an equivalent.
- the protective switching device is designed in such a way that the at least one current threshold value is calculated digitally (by the control unit or, for example, by a microprocessor or microcontroller/microcontroller contained therein), the calculated digital current threshold value with a digital analog -Converter is converted into an analog current threshold value, the analog current threshold value is supplied to the comparator.
- the analog comparator works in a time-continuous manner, i.e. not in a time-discrete manner.
- the detection of an overcurrent (exceeding current threshold value) is hereby possible in a very short time.
- a microprocessor / microcontroller works as a time-discrete controller, so that the reaction time is limited to the processing cycle, which is typically in the range of 10-100 ps.
- the protective switching device is designed in such a way that the (analog) instantaneous current values are converted into digital current values. the fact that when the rms value of the current is exceeded via the rated current of the protective switching device for a first period of time, the at least one current threshold value is reduced by a percentage that is dependent on the level at which the rated current is exceeded in order to obtain an adjusted current threshold value.
- the current threshold value (the current threshold) is reduced at high currents, since high currents result in a higher heat input and the current-carrying capacity or Heat capacity, in particular of the electronic interruption unit, more specifically its (power) semiconductor, is utilized to the maximum and at the same time the (power) semiconductor of the electronic interruption unit is protected from thermal destruction.
- the protective switching device is designed in such a way that the instantaneous current values are converted into digital current values, a digital current value is reduced by a correction value and the result is subtracted from the at least one current threshold value in order to obtain an adjusted current threshold value.
- the protective switching device is designed in such a way that the instantaneous current values are converted into digital current values, an effective value and/or an effective value averaged over the first period of time is calculated from the digital current values, the current threshold value is determined as a function of the Amount of exceeding the rms value or average rms adjusted above the rated current to obtain an adjusted current threshold.
- the current threshold value is reduced by e.g. 20%.
- a different scaling of the current threshold value is also possible.
- a voltage sensor unit connected to the control unit is provided for determining the level of the voltage of the low-voltage circuit, such that instantaneous voltage values are present from the (in particular periodic) time profile of the level of the voltage (in particular alternating voltage), i.e. instantaneous current threshold values dependent (in particular periodic) on the instantaneous voltage values.
- the instantaneous current values are compared (particularly phase-related) with the instantaneous current threshold values. If the instantaneous current threshold value is exceeded (in particular in terms of amount), an interruption of the low-voltage circuit is initiated.
- the (periodic) instantaneous current threshold values have a minimum value that is greater than zero.
- this mini malvalue in the range of 5 to 20% of the maximum value, i.e. H . the maximum current threshold value.
- the low-voltage circuit has a voltage profile that is sinusoidal over time (ideal case).
- the low-voltage circuit is a low-voltage AC circuit.
- the instantaneous current threshold values likewise have a time-related, in particular amount-related, (approximately) sinusoidal current profile.
- the zero crossing or the area of the zero crossing has a (absolute) minimum value that is greater than zero, in particular this minimum value is greater than 5%, 10% or 20% of the maximum value, in particular this minimum value is in the range from 5 to 20% of the maximum value, d . H . the maximum current threshold value.
- the time curves of voltage and current threshold values are phase-related such that the point in time of the amplitude (maximum value) of the voltage corresponds to the point in time of the amplitude (maximum value) of the current threshold value.
- the range of the zero crossing of the voltage corresponds to the range of the minimum value of the current threshold value.
- the protective switching device is designed in such a way that the control unit has an analog first sub-unit and has a digital second sub-unit.
- the first sub-unit has an (analog) (current) comparator to which the instantaneous (analog) current values and the instantaneous (analog) current threshold values, the latter in particular from the second sub-unit, are supplied.
- the current threshold values are provided phase-related according to the time profile of the voltage from the second subunit. This enables a phase-related comparison of the instantaneous current values with the instantaneous current threshold values based on the voltage curve over time. With which an interruption of the low-voltage circuit can be initiated when the (instantaneous) current threshold values are exceeded.
- the protective switching device is designed in such a way that a network synchronization unit is provided. From the instantaneous voltage values supplied, this determines at least one phase angle (cp(t)) of the voltage and alternatively the amplitude (U) of the voltage.
- the instantaneous current values are compared phase-related with the instantaneous current threshold values to determine the initiation of avoidance of a current flow (interruption).
- an avoidance of the current flow is primarily initiated by the electronic interruption unit.
- a galvanic interruption can be initiated by the mechanical isolating contact system.
- the mechanical isolating contact unit being switched by opening contacts to prevent a current flow or by closing the contacts for a current flow in the low-voltage circuit can be switched by semiconductor-based switching elements in a high-impedance state of the switching elements to avoid a current flow or in a low-impedance state of the switching elements for current flow in the low-voltage circuit, the level of the voltage of the low-voltage circuit being determined such that the instantaneous voltage values are present, the magnitude of the current in the low-voltage circuit being determined in such a way that instantaneous current values are available, and if it is exceeded (in particular re of the amount) of the instantaneous current value compared with (in particular the amount of) at least one current threshold value to avoid current flow in the low-voltage circuit being initiated, the at least one current threshold value is adjusted as a function of the magnitude of
- the at least one current threshold value is adapted as a function of the magnitude of the current such that the at least one current threshold value is reduced when the current increases and that the at least one current threshold value increases when the current decreases is increased, in particular up to a maximum value of the at least one current threshold value.
- the at least one current threshold value is reduced by a percentage dependent on the level at which the nominal current is exceeded, in order to obtain an adjusted current threshold value.
- the rms value or the value of the rms value averaged over a first period of time can be used for comparison with the nominal current.
- the computer program product includes instructions which, when the program is executed by a microcontroller (microprocessor), cause the latter to improve or increase the safety of such a protective switching device. to achieve greater safety in the electrical low-voltage circuit to be protected by the protective switching device, specifically that the electronic interruption unit reliably prevents an electrical current flow.
- the microcontroller microprocessor
- the microcontroller is part of the protective switching device, in particular the control unit.
- a corresponding computer-readable storage medium on which the computer program product is stored is claimed.
- Figure 1 is a first representation of a protective switching device
- Figure 2 shows a second representation of a protective switching device
- Figure 3 shows a first embodiment of the protective switching device
- FIG. 4 shows a second embodiment of the protective switching device
- FIG. 1 shows a representation of a protective switching device SG for protecting an electrical low-voltage circuit, in particular a low-voltage alternating current circuit, with a housing GEH, comprising:
- connection ES consumer-side connection
- the load-side connection can be a passive load (consumer) and/or an active load ((further) energy source) indicate, or a load that can be both passive and active, e.g. B. in chronological order ;
- a voltage sensor unit SU for determining the magnitude of the voltage of the low-voltage circuit, so that instantaneous voltage values (phase-related voltage values) DU are present, instantaneous (phase-angle-related) voltage values mean in particular analog instantaneous voltage values, d. H . for example an analogue equivalent that indicates the magnitude of the voltage, for example an analogue voltage whose magnitude corresponds to that of the electrical voltage,
- a current sensor unit S I for determining the magnitude of the current of the low-voltage circuit, such that instantaneous (phase angle-related) current values DI are present, with instantaneous (phase angle-related) current values are meant in particular analog instantaneous current values, d. H . for example an analogue equivalent that indicates the magnitude of the current, for example an analogue voltage whose magnitude corresponds to that of the electric current,
- An electronic interruption unit EU which has a high-impedance state of the switching elements to avoid (in particular interruption) and a low-impedance state of the switching elements for current flow in the low-voltage circuit due to semiconductor-based switching elements,
- a mechanical isolating contact unit MK which can be switched by opening contacts to avoid a current flow or by closing the contacts for a current flow in the low-voltage circuit
- a control unit SE which is connected to the voltage sensor unit SU, the current sensor unit S I, the mechanical isolating contact unit MK and the electronic interruption unit EU.
- the mechanical isolating contact unit MK is electrically connected in series with the electronic interruption unit EU.
- the control unit SE can :
- microprocessor can also contain an analog part;
- the protective switching device SG in particular the control unit SE, is designed such that when at least one current threshold value is exceeded, avoidance of a current flow in the low-voltage circuit is initiated, in particular initiated in a first step by the electronic interruption unit EU.
- the electronic interruption unit EU is switched from the low-impedance state to the high-impedance state to interrupt the low-voltage circuit.
- the protective switching device is designed in such a way that the at least one current threshold value is adjusted as a function of the magnitude of the current in the low-voltage circuit.
- the at least one current threshold value is adjusted as a function of the level of the instantaneous current value.
- the at least one current threshold value can be adjusted as a function of the level of the effective value or a mean value of the current.
- D. H at least one current threshold value is provided, and when this value is exceeded, avoidance of a current flow in the low-voltage circuit is initiated. This current threshold value is then adjusted as a function of the magnitude of the current.
- a plurality of current threshold values can also be provided, in particular instantaneous/phase angle-related current threshold values can be provided, so that an instantaneous or phase angle-related comparison is carried out depending on the phase angle of the electrical voltage or the electric current. These instantaneous or phase angle-related current threshold values can then be adjusted as a function of the magnitude of the current.
- an adapted instantaneous or phase-angle-related current threshold value can then be made available quickly, for example for the next half-wave (or a set of adapted current threshold values for each half-wave - adaptation every 10 ms in a low-voltage AC circuit with a mains frequency of 50 Hz).
- a comparison can be made to the effect that there are instantaneous current threshold values that are dependent on the (particularly periodic) time profile of the level of the voltage or the determined instantaneous voltage values.
- the instantaneous current thresholds may be continuous or phase angle wise.
- the instantaneous current threshold values can be present for each individual phase angle, a phase angle range (several phase angles), e.g. every 2°, or a phase angle segment (part of a phase angle), e.g. every 0.5° or 0.1°.
- a resolution of 1° to 5° is particularly advantageous (this corresponds to a sampling rate of 3.5 to 20 kHz).
- the instantaneous current values are compared phase-related with the instantaneous current threshold values. If the instantaneous current threshold value is exceeded (in terms of absolute value) by the (amount of) instantaneous current value, the low-voltage circuit is interrupted, for example by a first interrupt signal TRIP from the control unit SE to the electrical ronic interruption unit EU, initiated, as shown in Figure 1 drawn.
- the electronic interruption unit EU is shown in FIG. 1 as a block in both conductors.
- At least one conductor, in particular the active conductor or phase conductor, has semiconductor-based switching elements.
- the neutral conductor can be free of switching elements, i.e. without semiconductor-based switching elements. I.e. the neutral conductor is directly connected, i.e. it does not become highly resistive. I.e. there is only a single-pole interruption (of the phase conductor). If further active conductors/phase conductors are provided, in a second variant of the electronic interruption unit EU the phase conductors have semiconductor-based switching elements.
- the neutral conductor is connected directly, i.e. it does not become highly resistive. For example, for a three-phase AC circuit.
- the neutral conductor can also have a semiconductor-based switching element, i.e. if the electronic interruption unit EU is interrupted, both conductors become highly resistive.
- the electronic interruption unit EU can have semiconductor components such as bipolar transistors, field effect transistors (FET), isolated gate bipolar transistors (IGBT), metal oxide layer field effect transistors (MOSFET) or other (self-controlled) power semiconductors.
- IGBTs and MOSFETs in particular are particularly well suited for the protective switching device according to the invention due to low flow resistances, high junction resistances and good switching behavior.
- the protective switching device SG can preferably be a mechanical isolating contact system MK in accordance with the standard with standard-compliant isolating properties for galvanic isolation of the circuit, in particular have special for standard-compliant activation (as opposed to deactivation) of the circuit.
- the mechanical isolating contact system MK is connected to the control unit SE, as shown in FIG. 1, so that the control unit SE can initiate a galvanic isolation of the circuit.
- an overcurrent detection can be provided, for example in the control unit SE, in the event of overcurrents, d. H . if current time limits are exceeded, i .e . H . if a current that exceeds a current limit value is present for a certain time, d. H .
- a certain energy threshold value is exceeded, a semiconductor-based and/or galvanic interruption of the circuit occurs.
- galvanic isolation can also be initiated.
- the galvanic interruption of the low-voltage circuit is initiated, for example, by a further second interruption signal TRIPG, which is sent from the control unit SE to the mechanical isolating contact system MK, as shown in FIG.
- the MK mechanical isolating contact system can interrupt on a single pole.
- D. H . only one conductor of the two conductors, in particular the active conductor or phase conductor, is interrupted, d . H . has a mechanical contact.
- the neutral conductor is then contact-free, i. H . the neutral wire is directly connected .
- phase conductors have mechanical contacts of the mechanical isolating contact system.
- neutral conductor is directly connected in this second variant. For example, for a three-phase AC circuit.
- the neutral conductor also has mechanical contacts, as shown in FIG.
- the mechanical isolating contact system MK means, in particular, a (standard-compliant) isolating function, implemented by the isolating contact system MK.
- the isolating function means the points: -minimum clearance according to the standard (minimum distance between the contacts), -contact position display of the contacts of the mechanical isolating contact system, -opening of the mechanical isolating contact system is always possible (no blocking of the isolating contact system by the handle), so-called trip-free release.
- the isolating contact system is advantageously characterized by a minimum clearance of the open isolating contacts in the exhibition (open position, open contacts) depending on the rated impulse withstand voltage and the degree of pollution.
- the minimum clearance is in particular between (at least) 0.01 mm and 14 mm.
- the minimum clearance is advantageously between 0.01 mm at 0.33 kV and 14 mm at 12 kV, in particular for pollution degree 1 and in particular for inhomogeneous fields.
- the minimum clearance can be as follows
- FIG. 2 shows an illustration according to Figure 1, with the difference that advantageously (with the series connection of mechanical isolating contact unit MK and electronic interruption unit EU), the mechanical isolating contact unit MK is assigned to the load-side connections and the electronic interruption unit EU is assigned to the network-side connections.
- the electronic interruption unit EU is designed as a single-pole electronic interruption unit EU, i. H . is in the phase conductor in the example, i . H . provided between the terminals LI, L2.
- the semiconductor-based switching element also has an overvoltage protection element, which is also indicated in FIG.
- the control unit SE has an analog first sub-unit SEA and a digital second sub-unit SED.
- the digital second sub-unit SED can, for example, be a microprocessor or digital signal processor (DSP).
- the analog first subunit SEA has at least one (current) comparator, as indicated in FIG.
- FIG. 3 shows an illustration according to FIGS. 1 and 2, with a further detailed configuration.
- the control unit SE has two sub-units, a preferably analog, first sub-unit SEA and a preferably digital, second sub-unit SED.
- the first sub-unit SEA has an analog (current) comparator CI.
- the instantaneous current values DI of the current sensor unit SI are fed to this, specifically analog instantaneous current values.
- the current comparator CI (in the example) is fed (a current threshold value or) the instantaneous current threshold values SWI from the second subunit SED.
- the (analog) instantaneous current threshold values are, in particular, an analog voltage profile.
- the current comparator CI compares the (analogue) instantaneous current values DI with the (analogue) instantaneous current threshold values SWI and, as described, emits a first current interruption signal TI for initiating an interruption of the low-voltage circuit if the limit is exceeded (particularly in terms of amount).
- the current interruption signal TI can be fed to a logic unit LG, which combines it with other interruption signals and uses the first interruption signal TRIP for semiconductor-based interruption or emits high-impedance interruption to the electronic interruption unit EU.
- a digital system would currently react in the ps range, i.e. between 2 - 100 ps, for example, due to the calculation and reaction times.
- the current comparator CI temporarily stores the instantaneous (current) threshold values SWI in order to have the values constantly available.
- the instantaneous current threshold values SWI are synchronized with the time curve of the instantaneous voltage values (the time curve of the voltage). As a result, at smaller instantaneous voltage (phase angle of a sinusoidal AC voltage of e.g. -30° to 0° to 30°) small instantaneous current threshold values SWI are used (or are available) and with high instantaneous voltage (phase angle of a sinusoidal AC voltage of e.g. 60° to 90° to 120°) high current threshold values SWI are used (or are available). As a result, for example, the tripping time is advantageously largely independent of the phase angle of the voltage, so that the tripping time is below a first temporal threshold value.
- the (analog) instantaneous current values DI and the (analog) instantaneous voltage values DU are also supplied to the second sub-unit SED.
- the instantaneous current threshold values SWI determined in particular by the microprocessor CPU are in turn supplied (by a digital-to-analog converter DAC) to the first subunit SEA, in particular to the current comparator CI, in order to carry out the comparison described above.
- the second sub-unit SED or the first sub-unit SEA can have a digital-to-analog converter DAC in order to convert the (digital) current threshold values SWI calculated in the second sub-unit SED into analog current threshold values SWI in order to carry out an analog comparison in the first analog sub-unit SEA.
- the digital-to-analog converter DAC is part of the second (digital) sub-unit SED (or assigned to it).
- the instantaneous current threshold values SWI can be determined digitally in the second sub-unit SED. with a slower processing speed speed as the continuous comparison of analog instantaneous current values DI with the analog instantaneous current threshold values SWI in the first sub-unit SEA. This is advantageous because the analog comparison of the current value is faster than the processing time or Calculation time of the digital second subunit SED.
- the first sub-unit SEA can have a voltage comparator CU.
- the instantaneous voltage values DU of the voltage sensor SU are fed to this.
- instantaneous voltage threshold values SWU are supplied to the voltage comparator CU by the second sub-unit SED.
- the voltage comparator CU compares the instantaneous voltage values DU with the instantaneous voltage threshold values SWU and, if they are exceeded or fallen below or Range check a voltage interrupt signal TU to initiate an interrupt of the low voltage circuit from .
- the voltage interrupt signal TU can be fed to the logic unit LG, which combines it with the (n) (other) interrupt signal(s) and uses the first interrupt signal TRIP to semiconductor-based interrupt or emits high-impedance interruption to the electronic interruption unit EU.
- the voltage comparator CU temporarily stores the instantaneous threshold values SWU in order to have the values constantly available.
- the microprocessor CPU performs a determination or Calculation of the instantaneous voltage threshold values SWU by .
- the instantaneous voltage threshold values SWU determined in particular by the microprocessor CPU are in turn supplied to the first sub-unit SEA, in particular to the voltage comparator CU, in order to carry out the comparison described above.
- the digital instantaneous voltage threshold values SWU can be converted into analog instantaneous voltage threshold values SWU by a further digital-to-analog converter (not shown). These are compared with the analog instantaneous voltage values DU using the voltage comparator CU.
- the instantaneous voltage threshold values SWU can be determined digitally in the second sub-unit SED. with a slower processing speed than the continuous comparison of instantaneous voltage values DU and instantaneous voltage threshold values SWU in the first sub-unit SEA.
- a second interrupt signal TRIPG can be emitted by the second subunit SED of the control unit SE, in particular by the microprocessor CPU, to the mechanical isolating contact system MK for galvanic interruption of the low-voltage circuit, as shown in FIG.
- the configuration of the control unit with an analog first sub-unit and a digital second sub-unit has the particular advantage that an efficient architecture is present.
- the first analog sub-unit can carry out a very quick comparison of instantaneous values and threshold values, as a result of which quick short-circuit detection is possible.
- the second sub-unit can perform a threshold value calculation or Carry out adjustment, according to the invention depending on the level of the current, which does not have to be carried out as quickly as the detection.
- the thresholds can be cached, for example, to be available for a quick comparison.
- the threshold values do not have to be constantly adjusted.
- FIG. 4 shows a further embodiment or. Variant according to Figures 1 to 3.
- FIG. 4 shows part of a simple variant of the preferably analog first subunit SEAE and part of an alternative variant of the preferably digital second subunit SEDE.
- the part of the simple variant of the first sub-unit SEAE has the current comparator CIE, to which the instantaneous current values DI, in particular for example their amount, and the instantaneous current threshold values SWI, in particular also related to the amount, are supplied.
- the current comparator CIE directly emits the first interrupt signal TRIP for interrupting the low-voltage circuit, analogously to the preceding figures.
- the amount can be formed by one or more units that are not shown.
- the part of the alternative variant of the second subunit SEDE has a network synchronization unit NSE. This is supplied with the (analog) instantaneous voltage values DU.
- the network synchronization unit NSE determines from the supplied (analog) instantaneous voltage values DU, z. B. are a sinusoidal AC voltage of the low-voltage circuit, the phase angle cp (t) of the voltage .
- the amplitude U and an expected time value of the voltage UE or the expected value of the voltage UE can also be determined.
- the expected value of the voltage UE is a kind of filtered or regenerated or generated equivalent instantaneous voltage value DU .
- phase angle cp ( t ) (as well as the expected value of the voltage UE or the amplitude U) of the voltage DU can be respected, for example, by a so-called phase locked loop.
- tive phase-locked loop, PLL for short, can be determined.
- a PLL is an electronic circuit arrangement or a software-programmed variant in the microcontroller that influences the phase position and the associated frequency of a variable oscillator via a closed control loop in such a way that the phase deviation between an external periodic reference signal (instantaneous voltage values) and the oscillator or a signal derived therefrom is as constant as possible.
- the phase angle cp ( t ), the fundamental frequency and its amplitude of the supplied mains voltage, i.e. the determined voltage values, can be determined with this, i.e. e. also the (undisturbed or filtered) expected value of the (mains) voltage.
- the phase angle cp(t) determined by the network synchronization unit NSE (and possibly the amplitude U and/or the expected time value of the voltage UE) are supplied to a threshold value unit SWE.
- the threshold value unit SWE can have a (scaled) curve for the (phase-related) instantaneous current threshold values SWI. For example, in the case of a sinusoidal AC voltage in the low-voltage circuit, an (approximately) sinusoidal current threshold value curve, i.e. a sinusoidal course of the instantaneous current threshold values SWI over the phase angle 0° to 360° or the period duration (or the (corresponding) time).
- the protective switching device SG can have one, in particular a single, setting element.
- a limit value or maximum value for the current threshold value can be set with this, in particular single, setting element on the protective switching device SG.
- the limit value or maximum value for the current threshold value can also be permanently specified or programmed.
- the current threshold curve with regard to this limit value or maximum value for the Current threshold scaled.
- the amplitude (ie maximum value) of the current threshold curve can be scaled with the limit/maximum value for the current threshold.
- the instantaneous current threshold values SWI can be transmitted synchronously to the instantaneous current value DI to the current comparator CIE due to the presence of the phase angle cp (t) of the voltage in the threshold value unit SWE, so that a phase-related (phase-angle-related) comparison between the instantaneous current value DI and the instantaneous current threshold value SWI can be done.
- FIG. 5 shows, on the one hand, the profile of the level of a grid-side voltage Vgrid in volts [V], on the left vertical axis, a period of a sinusoidal alternating voltage over time t in s [s], on the horizontal axis.
- Vgrid in volts [V] the profile of the level of a grid-side voltage
- Vgrid in volts [V] the profile of the level of a grid-side voltage
- Vgrid in volts [V] on the left vertical axis
- a period of a sinusoidal alternating voltage over time t in s [s] on the horizontal axis.
- the time (scaled) progression of the instantaneous current threshold values threshold corresponds to the (phase-related) instantaneous current threshold values SWI.
- the time profile of the instantaneous current threshold value (threshold) depends on the absolute value profile of the voltage, ie the profile in the area of the positive voltage half-wave is the same as the profile in the area of the negative voltage half-wave.
- the time (scaled) progression of the instantaneous current threshold values threshold is scaled according to the invention in accordance with the limit value/maximum value for the current threshold value set or fixed by means of the setting element.
- the amplitude (scaling 1) is set to 100 A, or e.g. 5 times the nominal current. With a nominal current of e.g. 16 A on e.g.
- the course of the instantaneous current threshold values corresponds to the course of the voltage in the circuit, as shown in FIG. That means, for example, in the case of a triangular voltage curve, a triangular current threshold value curve would be used.
- the background is that the level of the voltage determines the level of the (short-circuit) current.
- low threshold values are consequently used in the case of a high current and high threshold values in the case of a low current, in order to enable fast short-circuit detection that is independent of the phase angle.
- the (periodic) instantaneous current threshold values SWI have a minimum value. I.e. the sine curve is not ideal (only approximately or approximately sinusoidal).
- the minimum value is greater than zero.
- the minimum value is greater than 5%, 10% or 20% of the maximum value- More specifically, this minimum value can be in the range 5 to 20% of the maximum value, for example (at) 10% or 15%, i.e. the amplitude of the current threshold curve threshold.
- the minimum value takes the place of or in the area of the zero crossing of the (sine) curve for the current threshold values.
- the voltage and current threshold values over time are phase-synchronized in such a way that the point in time of the amplitude (maximum value) of the voltage corresponds to the point in time of the amplitude (maximum value) of the current threshold value, as shown in Figure 5.
- the range of the zero crossing of the voltage also corresponds to the range of the minimum value of the current threshold value.
- the phase angle resolution determines the speed of calculating the threshold values. With a phase angle resolution of 1°, i.e. there is a threshold value for each full phase angle of the voltage, i.e. there is an instantaneous threshold value approximately every 55.5 ps. Switching off takes place preferably via an analogue comparator, i.e. continuously, and is therefore significantly faster (e.g. in the nanosecond range) than the phase angle resolution.
- phase angle resolution determines the speed of detection. With a phase angle resolution of 1°, i.e. there is a threshold value for each full phase angle of the voltage, i.e. there is an instantaneous threshold value approximately every 55.5 ps, this means that a switch-off can take place after a minimum of approximately 60 ps. With higher phase angle resolutions, shorter switch-off times can be achieved.
- the values are then processed with at least 18 kHz.
- the current threshold values can also be stored (scaled) in a table, with the value then being adjusted if necessary.
- the current threshold values can, for example, be calculated generally or based on tables as follows:
- Variant A slow, mean value of the effective value: An effective value averaged over a first period of time is calculated in particular from the digital instantaneous current values. The average rms value is compared with the rated current of the protective device to determine whether it has been exceeded. The current threshold value is adjusted depending on the extent to which the mean effective value is exceeded via the rated current. In particular, the at least one current threshold value is reduced by a percentage that is dependent on how much the rated current is exceeded, in order to obtain an adjusted (reduced) current threshold value.
- the current threshold value is reduced by 30%, for example.
- Other scaling factors of the current threshold are also possible (e.g. 30% exceeding could also result in a 20% reduction).
- Percentage of threshold reduction percentage of exceeding multiplied by a first scaling factor.
- the first scaling factor can be 1, greater than one, less than one.
- the first period of time can be a mains period (20 ms at 50 Hz) or a multiple (up to 50 times, i .e . 1 s) of a mains period .
- a current value averaged over a second period of time is calculated in particular from the digital instantaneous current values.
- the averaged current value is compared with the nominal current of the protective device to see if it is exceeded.
- the current threshold value is adjusted depending on how much the mean current value exceeds the rated current.
- the at least one current threshold value is reduced by a percentage that is dependent on how much the rated current is exceeded, in order to obtain an adjusted (reduced) current threshold value. If, for example, the mean current value exceeds 100% above the nominal current, the current threshold value is reduced by 20%, for example.
- Other scaling factors of the current threshold are also possible (e.g. 200% exceeding could also result in a 30% reduction).
- percentage of threshold reduction percentage of exceeding multiplied by a second scaling factor.
- the second scaling factor can be 1 or less than one, for example.
- the second period of time may be part of a mains period (20 ms at 50 Hz). For example less than 10 ms, 5 ms, in particular less than 2 ms, 1 ms or 0.1 ms (any intermediate value is possible and disclosed).
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Abstract
The invention relates to a circuit breaker device for a low-voltage electric circuit, said circuit breaker device comprising a mechanical break contact unit (MK) which is connected in series to an electronic interrupting unit (EU). The mechanical break contact unit (MK) can be switched by breaking contacts to prevent current from flowing or by closing the contacts to allow current to flow in the low-voltage circuit. The electronic interrupting unit (EU) can be switched using semiconductor-based switching elements into a high-impedance state of the switching elements in order to prevent current from flowing or into a low-impedance state of the switching elements in order to allow current to flow in the low-voltage circuit. The amplitude of the current in the low-voltage circuit is ascertained such that instantaneous current values are provided. If the instantaneous current value is exceeded when compared with at least one current threshold value, prevention of current flowing in the low-voltage circuit is initiated. The at least one current threshold value is adapted according to the amplitude of the current in the low-voltage circuit.
Description
Beschreibung description
Schutzschaltgerät und Verfahren Protective switching device and method
Die Erfindung betri f ft das technische Gebiet eines Schutzschaltgerät für einen Niederspannungsstromkreis mit einer elektronischen Unterbrechungseinheit und ein Verfahren für ein Schutzschaltgerät für einen Niederspannungsstromkreis mit einer elektronischen Unterbrechungseinheit . The invention relates to the technical field of a protective switching device for a low-voltage circuit with an electronic interrupting unit and a method for a protective switching device for a low-voltage circuit with an electronic interrupting unit.
Mit Niederspannung sind Spannungen von bis zu 1000 Volt Wechselspannung oder bis zu 1500 Volt Gleichspannung gemeint . Mit Niederspannung sind insbesondere Spannungen gemeint , die größer als die Kleinspannung, mit Werten von 50 Volt Wechselspannung bzw . 120 Volt Gleichspannung, sind . By low voltage is meant voltages of up to 1000 volts AC or up to 1500 volts DC. Low voltage refers in particular to voltages that are greater than extra-low voltage, with values of 50 volts AC or 120 volts DC, are .
Mit Niederspannungsstromkreis bzw . -netz oder -anlage sind Stromkreise mit Nennströmen bzw . Bemessungsströmen von bis zu 125 Ampere , spezi fischer bis zu 63 Ampere gemeint . Mit Niederspannungsstromkreis sind insbesondere Stromkreise mit Nennströmen bzw . Bemessungsströmen von bis zu 50 Ampere , 40 Ampere , 32 Ampere , 25 Ampere , 16 Ampere oder 10 Ampere gemeint . Mit den genannten Stromwerten sind insbesondere Nenn- , Bemessungs- oder/und Abschaltströme gemeint , d . h . der Strom, der im Normal fall maximal über den Stromkreis geführt wird bzw . bei denen der elektrische Stromkreis üblicherweise unterbrochen wird, beispielsweise durch eine Schutzeinrichtung, wie ein Schutzschaltgerät , Leitungsschutzschalter oder Leis- tungs schal ter . With low-voltage circuit or network or system are circuits with rated currents or Rated currents of up to 125 amps, more specifically up to 63 amps. Low-voltage circuits are circuits with rated currents or Rated currents of up to 50 amps, 40 amps, 32 amps, 25 amps, 16 amps or 10 amps are meant. The current values mentioned mean in particular nominal, rated and/or cut-off currents, i. H . the maximum current that is normally conducted through the circuit or . where the electrical circuit is usually interrupted, for example by a protective device such as a protective switching device, miniature circuit breaker or circuit breaker.
Leitungsschutzschalter sind seit langem bekannte Uberstrom- schut zeinrichtungen, die in der Elektroinstallationstechnik in Niederspannungsstromkreisen eingesetzt werden . Diese schützen Leitungen vor Beschädigung durch Erwärmung infolge zu hohen Stromes und/oder Kurzschluss . Ein Leitungsschutzschalter kann den Stromkreis bei Überlast und/oder Kurzschluss selbsttätig abschalten . Ein Leitungsschutzschalter ist ein nicht selbsttätig zurückstellendes Sicherungselement .
Leistungsschalter sind, im Gegensatz zu Leitungsschutzschaltern, für Ströme größer als 125 A vorgesehen, teilweise auch schon ab 63 Ampere . Leitungsschutzschalter sind deshalb einfacher und filigraner auf gebaut . Leitungsschutzschalter weisen üblicherweise eine Befestigungsmöglichkeit zur Befestigung auf einer so genannten Hutschiene ( Tragschiene , DIN- Schiene , TH35 ) auf . Miniature circuit breakers have long been known overcurrent protection devices that are used in electrical installation technology in low-voltage circuits. These protect lines from damage caused by heating due to excessive current and/or short circuits. A circuit breaker can switch off the circuit automatically in the event of an overload and/or short circuit. A circuit breaker is a non-automatically resetting safety element. In contrast to miniature circuit breakers, circuit breakers are intended for currents greater than 125 A, sometimes even from 63 amperes. Miniature circuit breakers are therefore simpler and more filigree in construction. Miniature circuit breakers usually have a mounting option for mounting on a so-called top-hat rail (mounting rail, DIN rail, TH35).
Leitungsschutzschalter sind elektromechanisch auf gebaut . In einem Gehäuse weisen sie einen mechanischen Schaltkontakt bzw . Arbeitsstromauslöser zur Unterbrechung (Auslösung) des elektrischen Stromes auf . Üblicherweise wird ein Bimetall- Schutzelement bzw . Bimetall-Element zur Auslösung (Unterbrechung) bei länger anhaltenden Überström (Überstromschutz ) respektive bei thermischer Überlast (Überlastschut z ) eingesetzt . Ein elektromagnetischer Auslöser mit einer Spule wird zur kurz zeitigen Auslösung bei Überschreiten eines Uberstrom- grenzwerts bzw . im Falle eines Kurzschlusses (Kurzschlussschutz ) eingesetzt . Eine oder mehrere Lichtbogenlöschkammer (n) bzw . Einrichtungen zur Lichtbogenlöschung sind vorgesehen . Ferner Anschlusselemente für Leiter des zu schützenden elektrischen Stromkreises . Miniature circuit breakers are built electromechanically. In a housing, they have a mechanical switching contact or Shunt trip for interrupting (tripping) the electrical current on . A bimetallic protective element or Bimetallic element used to trigger (interruption) in the event of prolonged overcurrent (overcurrent protection) or in the event of thermal overload (overload protection). An electromagnetic release with a coil is used for short-term release when an overcurrent limit value is exceeded or used in the event of a short circuit (short circuit protection). One or more arc quenching chamber(s) or Arc extinguishing devices are provided. Furthermore, connection elements for conductors of the electrical circuit to be protected.
Schutzschaltgeräte mit einer elektronischen Unterbrechungseinheit sind relativ neuartige Entwicklungen . Diese weisen eine halbleiterbasierte elektronische Unterbrechungseinheit auf . D . h . der elektrische Stromfluss des Niederspannungsstromkreises wird über Halbleiterbauelemente respektive Halbleiterschalter geführt , die den elektrischen Stromfluss unterbrechen bzw . leitfähig geschaltet werden können . Schutzschaltgeräte mit einer elektronischen Unterbrechungseinheit weisen ferner häufig ein mechanisches Trennkontaktsystem auf , insbesondere mit Trennereigenschaften gemäß einschlägigem Normen für Niederspannungsstromkreise , wobei die Kontakte des mechanischen Trennkontaktsystems in Serie zur elektronischen Unterbrechungseinheit geschaltet sind, d . h . der Strom des zu schützenden Niederspannungsstromkreises wird sowohl über das
mechanische Trennkontaktsystem als auch über die elektronische Unterbrechungseinheit geführt. Protective switching devices with an electronic interrupting unit are relatively new developments. These have a semiconductor-based electronic interruption unit. D. H . the flow of electrical current in the low-voltage circuit is routed via semiconductor components or semiconductor switches, which interrupt or switch off the flow of electrical current. can be switched to be conductive. Protective switching devices with an electronic interrupting unit also often have a mechanical isolating contact system, in particular with isolating properties in accordance with relevant standards for low-voltage circuits, the contacts of the mechanical isolating contact system being connected in series with the electronic interrupting unit, i. H . the current of the low-voltage circuit to be protected is carried both via the mechanical isolating contact system as well as via the electronic interrupting unit.
Bei halbleiterbasierten Schutzschaltgeräte bzw. Schutzgeräten, neudeutsch Solid State Circuit Breaker, kurz SSCB, muss die Schaltenergie nicht wie bei einem mechanischen Schaltgerät in einen Lichtbogen, sondern mittels eines zusätzlichen Schaltkreises, dem Energy Absorber, in Wärme umgesetzt werden. Die Abschaltenergie umfasst dabei die im Stromkreis, d.h. in den Netz-, Leitungs- bzw. Lastimpedanzen (Verbraucherimpedanzen) , gespeicherte Energie. Um den Energy Absorber zu entlasten, muss der Strom, der im Moment des Abschaltens fließt, möglichst gering sein. Dies gilt auch im Falle eines Kurzschlusses. Hier steigt der Strom sehr schnell an. Durch schnelle Kurzschlusserkennung kann ein Kurzschluss frühzeitig erkannt und ein zu hoher Kurzschlussstrom vermieden werden. Das halbleiterbasierte Schutzschaltgerät unterbricht, im Sinne eines Abschaltvorganges, nahezu unverzögert, innerhalb von ps, den Stromkreis. Es treten keine hohen Ströme auf und die Belastung des Energy Absorbers eines halbleiterbasierten Schutzschaltgerätes wird reduziert. Bekannte Kurschlusserkennungen bzw. Abschaltkriterien basieren üblicherweise auf der Ermittlung und Auswertung des Strom-Istwertes. In the case of semiconductor-based protective switching devices or protective devices, the new German Solid State Circuit Breaker, SSCB for short, the switching energy does not have to be converted into an arc as with a mechanical switching device, but rather into heat by means of an additional circuit, the energy absorber. The shutdown energy includes the energy stored in the circuit, i.e. in the network, line or load impedances (consumer impedances). In order to relieve the energy absorber, the current that flows when it is switched off must be as low as possible. This also applies in the event of a short circuit. Here the current rises very quickly. Fast short-circuit detection means that a short-circuit can be detected early and a short-circuit current that is too high can be avoided. The semiconductor-based protective switching device interrupts the circuit almost instantaneously, within ps, in the sense of a switch-off process. There are no high currents and the load on the energy absorber of a semiconductor-based protective switching device is reduced. Known short-circuit detections or switch-off criteria are usually based on the determination and evaluation of the actual current value.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Niederspannungswechselstromkreise, mit einer Wechselspannung, üblicherweise mit einer zeitabhängigen sinusförmigen Wechselspannung mit der Frequenz f, typischerweise 50 oder 60 Hertz (Hz) . Die zeitliche Abhängigkeit des momentanen Spannungswertes u(t) der Wechselspannung ist durch die Gleichung: u(t) = U * sin (2n * f * t) beschrieben. Wobei: u(t) = momentaner Spannungswert zu der Zeit t The present invention relates to low voltage AC circuits having an AC voltage, typically a time dependent sinusoidal AC voltage of frequency f, typically 50 or 60 Hertz (Hz). The time dependency of the instantaneous voltage value u(t) of the AC voltage is described by the equation: u(t)=U*sin(2n*f*t). Where: u(t) = instantaneous voltage value at time t
U = Amplitude (Maximalwert) der Spannung
Eine harmonische Wechselspannung lässt sich durch die Rotation eines Zeigers darstellen, dessen Länge der Amplitude (U) der Spannung entspricht. Die Momentanauslenkung ist dabei die Projektion des Zeigers auf ein Koordinatensystem. Eine Schwingungsperiode entspricht einer vollen Umdrehung des Zeigers und dessen Vollwinkel beträgt 2n (2Pi) bzw. 360°. Die Kreisfrequenz ist die Änderungsrate des Phasenwinkels dieses rotierenden Zeigers. Die Kreisfrequenz einer harmonischen Schwingung beträgt immer das 2n-fache ihrer Frequenz, d.h. : w = 2n*f = 2n/T = Kreisfrequenz der Wechselspannung (T = Periodendauer der Schwingung) U = amplitude (maximum value) of the voltage A harmonic AC voltage can be represented by rotating a pointer whose length corresponds to the amplitude (U) of the voltage. The instantaneous deflection is the projection of the pointer onto a coordinate system. A period of oscillation corresponds to a full revolution of the pointer and its full angle is 2n (2Pi) or 360°. The angular frequency is the rate of change of the phase angle of this rotating phasor. The angular frequency of a harmonic oscillation is always 2n times its frequency, ie: w = 2n*f = 2n/T = angular frequency of the AC voltage (T = period of the oscillation)
Häufig wird die Angabe der Kreisfrequenz (w) gegenüber der Frequenz (f) bevorzugt, da sich viele Formeln der Schwingungslehre aufgrund des Auftretens trigonometrischer Funktionen, deren Periode per Definition 2n ist, mit Hilfe der Kreisfrequenz kompakter darstellen lassen: u ( t ) = U * sin (wt) The specification of the angular frequency (w) is often preferred to the frequency (f), since many formulas of vibration theory can be represented more compactly with the help of the angular frequency due to the occurrence of trigonometric functions whose period is by definition 2n: u ( t ) = U * sin (wt)
Im Falle zeitlich nicht konstanter Kreisfrequenzen wird auch der Begriff momentane Kreisfrequenz verwendet. In the case of angular frequencies that are not constant over time, the term instantaneous angular frequency is also used.
Bei einer sinusförmigen, insbesondere zeitlich konstanten, Wechselspannung entspricht der zeitabhängige Wert aus der Winkelgeschwindigkeit w und der Zeit t dem zeitabhängigen Winkel cp ( t ) , der auch als Phasenwinkel cp ( t ) bezeichnet wird. D.h. der Phasenwinkel cp ( t ) durchläuft periodisch den Bereich O...2n bzw. 0°...360°. D.h. der Phasenwinkel nimmt periodisch einen Wert zwischen 0 und 2n bzw. 0° und 360° an (cp = n* (0...2n) bzw. cp = n* ( 0 °...360 ° ) , wegen Periodizität; verkürzt: cp = O...2n bzw. cp = 0°...360° ) . In the case of a sinusoidal alternating voltage, in particular one that is constant over time, the time-dependent value from the angular velocity w and the time t corresponds to the time-dependent angle cp(t), which is also referred to as the phase angle cp(t). I.e. the phase angle cp ( t ) periodically runs through the range 0...2n or 0°...360°. This means that the phase angle periodically assumes a value between 0 and 2n or 0° and 360° (cp = n* (0...2n) or cp = n* (0°...360°) because of periodicity; abbreviated: cp = O...2n or cp = 0°...360° ) .
Mit momentanem Spannungswert u(t) ist folglich der momentane Wert der Spannung zum Zeitpunkt t, d.h. bei einer sinusförmigen (periodischen) Wechselspannung der Wert der Spannung zum
Phasenwinkel cp gemeint ( cp = O...2n bzw . cp = 0 °...360 ° , der j eweiligen Periode ) . The instantaneous voltage value u(t) is consequently the instantaneous value of the voltage at time t, ie in the case of a sinusoidal (periodic) alternating voltage, the value of the voltage at Phase angle cp meant ( cp = 0...2n or cp = 0°...360°, of the respective period).
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es , ein Schutzschaltgerät eingangs genannter Art zu verbessern, insbesondere eine Möglichkeit auf zuzeigen, dass bei einem auftretenden Kurzschluss oder Überstrom, d . h . bei Überschreitung mindestens eines Stromschwellwertes , die elektronische Unterbrechungseinheit sicher eine Vermeidung eines elektrischen Stromflusses durchführt . The object of the present invention is to improve a protective switching device of the type mentioned, in particular to show a possibility that when a short circuit or overcurrent occurs, d. H . if at least one current threshold value is exceeded, the electronic interruption unit reliably prevents an electrical current flow.
Diese Aufgabe wird durch ein Schutzschaltgeräte mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 , sowie durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 13 gelöst . This object is achieved by a protective switching device having the features of patent claim 1 and by a method according to patent claim 13 .
Erfindungsgemäß ist ein ( elektronisches ) Schutzschaltgerät zum Schutz eines elektrischen Niederspannungsstromkreises , insbesondere Niederspannungswechselstromkreises , vorgesehen, aufweisend : According to the invention, an (electronic) protective switching device is provided for protecting an electrical low-voltage circuit, in particular a low-voltage alternating current circuit, having:
- ein Gehäuse , mit ersten, insbesondere netzseitigen, und zweiten, insbesondere lastseitigen, Anschlüssen für Leiter des Niederspannungsstromkreises , - A housing with first, in particular the mains side, and second, in particular the load side, connections for conductors of the low-voltage circuit,
- eine mechanische Trennkontakteinheit , die in Serie mit einer elektronischen Unterbrechungseinheit geschaltet ist , wobei insbesondere die mechanische Trennkontakteinheit den ( zweiten) lastseitigen Anschlüssen und die elektronische Unterbrechungseinheit den ( ersten) netzseitigen Anschlüssen zugeordnet ist , - a mechanical isolating contact unit, which is connected in series with an electronic interrupting unit, in particular the mechanical isolating contact unit being assigned to the (second) load-side connections and the electronic interrupting unit to the (first) network-side connections,
- dass die mechanische Trennkontakteinheit durch ein Öf fnen von Kontakten zur Vermeidung eines Stromflusses oder ein Schließen der Kontakte für einen Stromfluss im Niederspannungsstromkreis schaltbar ist , - that the mechanical isolating contact unit can be switched by opening contacts to avoid a current flow or by closing the contacts for a current flow in the low-voltage circuit,
- dass die elektronische Unterbrechungseinheit durch halbleiterbasierte Schaltelemente in einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente zur Vermeidung eines Stromflusses oder einen niederohmigen Zustand der Schaltelemente zum Stromfluss im Niederspannungsstromkreis schaltbar ist ,
- einer Stromsensoreinheit , zur Ermittlung der Höhe des Stromes des Niederspannungsstromkreises , derart das momentane Stromwerte vorliegen, - that the electronic interruption unit can be switched by semiconductor-based switching elements to a high-impedance state of the switching elements to avoid current flow or a low-impedance state of the switching elements to current flow in the low-voltage circuit, - A current sensor unit for determining the level of the current of the low-voltage circuit, such that the instantaneous current values are available,
- insbesondere in einer Ausgestaltung einer Spannungssensoreinheit , zur Ermittlung der Höhe der Spannung des Niederspannungsstromkreises , derart das momentane Spannungswerte vorliegen, - In particular in an embodiment of a voltage sensor unit, for determining the level of the voltage of the low-voltage circuit, such that the instantaneous voltage values are present,
- einer Steuerungseinheit , die mit der Stromsensoreinheit , (der Spannungssensoreinheit , ) der mechanischen Trennkontakteinheit und der elektronischen Unterbrechungseinheit verbunden ist , wobei bei Überschreitung mindestens eines Stromschwellwertes eine Vermeidung eines Stromflusses des Niederspannungsstromkreises initiiert wird, ( insbesondere durch die elektronische Unterbrechungseinheit ) - A control unit, which is connected to the current sensor unit, (the voltage sensor unit, ) the mechanical isolating contact unit and the electronic interrupter unit, wherein when at least one current threshold value is exceeded, avoidance of a current flow in the low-voltage circuit is initiated (in particular by the electronic interrupter unit)
- dass das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet ist , dass der mindestens eine Stromschwellwert in Abhängigkeit von der Höhe des Stromes im Niederspannungsstromkreis angepasst wird . - that the protective switching device is designed in such a way that the at least one current threshold value is adjusted as a function of the magnitude of the current in the low-voltage circuit.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass das Schutzschaltgerät bei einem auftretendem Überström bzw . Kurzschluss diesen insbesondere durch die elektronische Unterbrechungseinheit sicher vermeiden kann, d . h . abschalten kann . Sicher bedeutet hier in diesem Zusammenhang, dass die halbleiterbasierten Schaltelemente ( z . B . Leistungshalbleiter ) vor einer thermischen Zerstörung geschützt werden . Die Abschaltleistung der elektronischen Unterbrechungseinheit , insbesondere dessen halbleiterbasierten Schaltelementen ( ( Leistungs- ) Halbleiter ) , ist durch den ( aktuelle ) Strom bzw . durch die ( aktuelle ) Temperatur des ( Leistungs- ) Halbleiters begrenzt , insbesondere durch die bei hohen Strömen bereitgestellte Energiemenge , die zur thermischen Überlastung führen könnte . Um eine sichere Abschaltung ( insbesondere bei Überschreitung mindestens eines Stromschwellwertes zu gewährleisten) ohne eine Überdimensionierung der elektronischen Unterbrechungseinheit , insbesondere dessen halbleiterbasierte Schaltelemente ( ( Leistungs- ) Halbleiter ) , zu erreichen, wird abhängig von der Höhe des Stromes im Niederspannungsstromkreis , die Höhe des mindestens
einen Stromschwellwertes angepasst. So kann erfindungsgemäß mit einfach ausgestalteten Einheiten eine hohe Effizienz sowie ein hoher ökonomischer Nutzen erreicht werden. This has the particular advantage that the protective switching device is switched off in the event of an overcurrent or Short circuit this can be safely avoided in particular by the electronic interruption unit, d. H . can turn off . In this context, safe means that the semiconductor-based switching elements (e.g. power semiconductors) are protected against thermal destruction. The breaking capacity of the electronic interruption unit, in particular its semiconductor-based switching elements ((power) semiconductors), is determined by the (actual) current or limited by the (current) temperature of the (power) semiconductor, in particular by the amount of energy provided at high currents, which could lead to thermal overload. In order to achieve safe disconnection (in particular if at least one current threshold value is exceeded) without oversizing the electronic interruption unit, in particular its semiconductor-based switching elements ((power) semiconductors), depending on the level of the current in the low-voltage circuit, the level of the at least adjusted to a current threshold. Thus, according to the invention, a high level of efficiency and a high economic benefit can be achieved with simply configured units.
Vorsteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet, dass der mindestens eine Stromschwellwert in Abhängigkeit von der Höhe des momentanen Stromwertes angepasst wird. In an advantageous embodiment of the invention, the protective switching device is designed in such a way that the at least one current threshold value is adjusted as a function of the magnitude of the instantaneous current value.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet, dass der mindestens eine Stromschwellwert in Abhängigkeit von der Höhe des Effektivwertes oder eines Mittelwertes des Stromes angepasst wird. In an advantageous embodiment of the invention, the protective switching device is designed in such a way that the at least one current threshold value is adjusted as a function of the level of the effective value or a mean value of the current.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Stromschwellwert in Abhängigkeit vom Effektivwert des Stromes einer Netzperiode angepasst, insbesondere dass beim höheren Effektivwert, verglichen mit einem Nennstrom des Gerätes, der Stromschwellwert reduziert wird. Mit Nennstrom ist der Strom gemeint, den das Schutzschaltgerät dauerhaft führen muss; er ist in einschlägigen Normen definiert. Übliche Nennströme sin beispielsweise 16 A, 10 A, 32 A. In an advantageous embodiment, the current threshold value is adjusted as a function of the rms value of the current of a mains period, in particular that the current threshold value is reduced at a higher rms value compared to a nominal current of the device. The rated current means the current that the protective switching device must carry continuously; it is defined in relevant standards. Usual rated currents are 16 A, 10 A, 32 A, for example.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der Stromschwellwert in Abhängigkeit vom Mittelwert des Effektivwertes des Stromes über eine dritte Zeitspanne angepasst. Die dritte Zeitspanne ist dabei z.B. 3, 4, 5 oder 10, 20, 30, 50 Netzperioden. Z.B. wird bei 10 Netzperioden ein Mittelwert des Effektivwertes über 200 ms gebildet und insbesondere bei höherem Mittelwert des Effektivwertes, verglichen mit dem Nennstrom des Gerätes, der Stromschwellwert reduziert. In a further advantageous embodiment, the current threshold value is adjusted over a third period of time as a function of the mean value of the effective value of the current. The third period of time is e.g. 3, 4, 5 or 10, 20, 30, 50 mains periods. For example, with 10 mains periods, a mean value of the rms value is formed over 200 ms and the current threshold value is reduced, particularly if the mean value of the rms value is higher than the nominal current of the device.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine momentanwertbezogene bzw. ef f ektivewertbezogene (mittelwertbezogene) Anpassung erfolgt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass der mindestens eine Stromschwellwert in Abhängigkeit von der Höhe des Stromes derart angepasst wird, dass bei zunehmendem Strom der mindestens eine Stromschwellwert verringert wird und dass bei abnehmenden Strom der mindestens eine Stromschwellwert erhöht wird, insbesondere bis zu einem Maximalwert des mindestens einen Stromschwellwert erhöht wird . This has the particular advantage that an instantaneous value-related or effective value-related (mean value-related) adjustment takes place. In an advantageous embodiment of the invention, the protective switching device is designed in such a way that the at least one current threshold value is adjusted as a function of the level of the current in such a way that the at least one current threshold value is reduced when the current increases and that the at least one current threshold value is increased when the current decreases. is increased in particular up to a maximum value of the at least one current threshold value.
Vorteilhaft wird so bei hohen Strömen der Stromschwellwert (die Stromschwelle ) verringert , da bei hohen Strömen ein höher Wärmeeintrag erfolgen kann, der so besser erkannt wird, um so die Stromtragfähigkeit bzw . Wärmekapazität , insbesondere der elektronischen Unterbrechungseinheit , spezieller dessen ( Leistungs- ) Halbleiter, maximal aus zunutzen und gleichzeitig den ( Leistungs- ) Halbleiter der elektronischen Unterbrechungseinheit vor einer thermischen Zerstörung geschützt wird . Advantageously, the current threshold value (the current threshold) is reduced at high currents, since high currents can result in a higher heat input, which is better recognized in order to increase the current-carrying capacity or Thermal capacity, in particular of the electronic interrupting unit, more specifically its (power) semiconductor, is used to the maximum and at the same time the (power) semiconductor of the electronic interrupting unit is protected from thermal destruction.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass eine kontinuierliche Anpassung des mindestens einen Stromschwellwertes erfolgt . Ferner kann insbesondere eine Anpassung erfolgen, die schneller als 10 s , 5s , 1 s , 200 ms , 100 ms , 50ms , 20ms , 10 ms oder schneller als 1 ms durchgeführt wird ( Sämtliche Zwischenwerte sind möglich und of fenbart ) . In an advantageous embodiment of the invention, the protective switching device is designed in such a way that the at least one current threshold value is continuously adapted. Furthermore, an adjustment can in particular take place which is carried out faster than 10 s, 5 s, 1 s, 200 ms, 100 ms, 50 ms, 20 ms, 10 ms or faster than 1 ms (all intermediate values are possible and disclosed).
Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine schnelle Mitführung des Stromschwellwertes erfolgt , um so eine maximale Ausnutzung der elektronischen Unterbrechungseinheit , insbesondere dessen ( Leistungs- ) Halbleiter / halbleiterbasierten Schaltelement , zu erreichen und so eine hohe ökonomische Ausnutzung erreicht wird . This has the particular advantage that the current threshold value is carried along quickly in order to achieve maximum utilization of the electronic interruption unit, in particular its (power) semiconductor/semiconductor-based switching element, and thus achieve high economic utilization.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass der momentane Stromwert der ermittelten Höhe des Stromes mittels eines ana-
logen Komparators mit dem mindestens einen Stromschwellwert derart verglichen wird, dass bei Überschreitung ( insbesondere des Betrages ) des ( analogen) momentanen Stromwertes über den ( insbesondere Betrag des ) mindestens einen ( analogen) Stromschwellwertes die Vermeidung des Stromflusses des Niederspannungsstromkreises initiiert wird . In an advantageous embodiment of the invention, the protective switching device is designed in such a way that the instantaneous current value of the determined level of the current by means of an log comparator is compared with the at least one current threshold value in such a way that when the (in particular the amount) of the (analog) instantaneous current value is exceeded (in particular the amount of) at least one (analog) current threshold value, the avoidance of the current flow of the low-voltage circuit is initiated.
Mit Überschreitung des Betrages des Stromes über den Betrag des mindestens einen Stromschwellwertes ist in diesem Zusammenhang sinnvollerweise die Überschreitung des Stromschwellwertes bei einem positiven Stromwert und die Unterschreitung eines negativen (betragsmäßig gleichem) Stromschwellwertes bei einem negativen Stromwert gemeint (Wechselstrom) . Dies könnte auch über einen betragsmäßigen Vergleich realisiert werden . Exceeding the magnitude of the current by the magnitude of the at least one current threshold value in this context means exceeding the current threshold value when the current value is positive and falling below a negative current threshold value (the same amount) when the current value is negative (alternating current). This could also be realized by comparing the amounts.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine schnelle Vermeidung eines Stromflusses (Abschaltung) , insbesondere durch die elektronische Unterbrechungseinheit erzielt wird . This has the particular advantage that rapid avoidance of a current flow (switching off) is achieved, in particular by the electronic interruption unit.
Mit momentanen Stromwert ist beispielsweise ein analoger momentaner Stromwert gemeint , der die Höhe des Stromes durch ein Äquivalent , wie eine elektrische Spannung ( Spannungssignal ) , wobei die Höhe der Spannung die Höhe des Stromes repräsentiert . Beispielsweise ist ein analoger momentaner Stromwert ein analoger Messwert des Stromes , welcher als ein elektrisches Spannungssignal vorliegt , welches den Stromverlauf als Äquivalent abbildet . By instantaneous current value is meant, for example, an analog instantaneous current value that represents the magnitude of the current by an equivalent, such as an electrical voltage (voltage signal), with the magnitude of the voltage representing the magnitude of the current. For example, an analog instantaneous current value is an analog measured value of the current, which is present as an electrical voltage signal, which depicts the course of the current as an equivalent.
Mit momentanen Stromschwellwert ist beispielsweise ein analoger momentaner Stromschwellwert gemeint , der die Höhe des Stromes durch ein Äquivalent angibt , wie eine elektrische Spannung ( Spannungssignal ) , wobei die Höhe der Spannung die Höhe des Stromes repräsentiert . Beispielsweise ist der analoge momentane Stromschwellwert ein analoges Signal , welches als elektrische ( s ) Spannung ( ssignal ) vorliegt , welches den momentanen Stromschwellwert (verlauf ) als Äquivalent abbildet .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass der mindestens eine Stromschwellwert digital berechnet wird (von der Steuerungseinheit bzw . beispielsweise von einem darin enthaltenen Mikroprozessor bzw . Microcontroller / Micro-Controller ) , der berechnete digitale Stromschwellwert mit einem Digital- Analog-Umsetzer in einen analogen Stromschwellwert umgesetzt wird, der analoge Stromschwellwert dem Komparator zugeführt wird . By instantaneous current threshold is meant, for example, an analog instantaneous current threshold that indicates the magnitude of the current by an equivalent, such as an electrical voltage (voltage signal), where the magnitude of the voltage represents the magnitude of the current. For example, the analog instantaneous current threshold value is an analog signal, which is present as an electrical voltage (ssignal), which maps the instantaneous current threshold value (curve) as an equivalent. In an advantageous embodiment of the invention, the protective switching device is designed in such a way that the at least one current threshold value is calculated digitally (by the control unit or, for example, by a microprocessor or microcontroller/microcontroller contained therein), the calculated digital current threshold value with a digital analog -Converter is converted into an analog current threshold value, the analog current threshold value is supplied to the comparator.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass die Verarbeitungsgeschwindigkeit einer analogen Schaltung ( typischer weise im Bereich von wenigen Nanosekunden [ns ] , z . B . 5- 10 ns ) mit der Flexibilität eines digitalen programmierbaren und intelligenten Systems ( z . B . Mikroprozessor / Micro-Controllers ) kombiniert wird . This has the particular advantage that the processing speed of an analog circuit (typically in the range of a few nanoseconds [ns], e.g. 5-10 ns) is combined with the flexibility of a digitally programmable and intelligent system (e.g. microprocessor/micro controllers) is combined.
Der analoge Komparator arbeitet zeitkontinuierlich, das heißt nicht zeitdiskret . Die Erkennung eines Uberstromes (Überschreitung Stromschwellwert ) ist hiermit in einer sehr kurzen Zeit möglich . Ein Mikroprozessor / Microcontroller arbeitet als zeitdiskrete Steuerung, sodass die Reaktions zeit auf den Verarbeitungstakt beschränkt ist , der typsicherweise im Bereich von 10- 100 ps liegt . The analog comparator works in a time-continuous manner, i.e. not in a time-discrete manner. The detection of an overcurrent (exceeding current threshold value) is hereby possible in a very short time. A microprocessor / microcontroller works as a time-discrete controller, so that the reaction time is limited to the processing cycle, which is typically in the range of 10-100 ps.
Mit dieser Kombination kann die Flexibilität und Anpassbar- keit eines digitalen (momentanen) Stromschwellwertes erhalten bleiben und gleichzeitig die hohe Reaktions zeit der analogen Schaltung erreicht werden . Dies ist möglich, da die Anpassung des Stromschwellwertes nicht im Nanosekundenbereich / ns passieren muss , nur dessen Vergleich mit dem ( aktuellen) Momentanwert des Stromwertes sollte im ns-Bereich durchgeführt werden, was durch diese Anordnung/Kombination möglich ist . With this combination, the flexibility and adaptability of a digital (instantaneous) current threshold value can be retained and at the same time the high response time of the analog circuit can be achieved . This is possible because the adjustment of the current threshold value does not have to happen in the nanosecond range/ns, only its comparison with the (current) instantaneous value of the current value should be carried out in the ns range, which is possible with this arrangement/combination.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass die ( analogen) momentanen Stromwerte in digitale Stromwerte umgesetzt wer-
den, dass bei Überschreitung des Ef fektivwertes des Stromes über den Nennstrom des Schutzschaltgerätes für eine erste Zeitspanne der mindestens eine Stromschwellwert um einen von der Höhe der Überschreitung des Nennstromes abhängigen Prozentsatz reduziert wird, um einen angepassten Stromschwellwert zu erhalten . In an advantageous embodiment of the invention, the protective switching device is designed in such a way that the (analog) instantaneous current values are converted into digital current values. the fact that when the rms value of the current is exceeded via the rated current of the protective switching device for a first period of time, the at least one current threshold value is reduced by a percentage that is dependent on the level at which the rated current is exceeded in order to obtain an adjusted current threshold value.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass bei hohen Strömen der Stromschwellwert ( die Stromschwelle ) verringert wird, da bei hohen Strömen ein höher Wärmeeintrag erfolgt und so die Stromtragfähigkeit bzw . Wärmekapazität , insbesondere der elektronischen Unterbrechungseinheit , spezieller dessen (Leistungs- ) Halbleiter , maximal ausgenutzt wird und gleichzeitig der ( Leistungs- ) Halbleiter der elektronischen Unterbrechungseinheit vor einer thermischen Zerstörung geschützt wird . This has the particular advantage that the current threshold value (the current threshold) is reduced at high currents, since high currents result in a higher heat input and the current-carrying capacity or Heat capacity, in particular of the electronic interruption unit, more specifically its (power) semiconductor, is utilized to the maximum and at the same time the (power) semiconductor of the electronic interruption unit is protected from thermal destruction.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass die momentanen Stromwerte in digitale Stromwerte umgesetzt werden, ein digitaler Stromwert um einen Korrekturwert vermindert wird und das Ergebnis von dem mindestens einen Stromschwellwert abgezogen wird, um einen angepassten Stromschwellwert zu erhalten . In an advantageous embodiment of the invention, the protective switching device is designed in such a way that the instantaneous current values are converted into digital current values, a digital current value is reduced by a correction value and the result is subtracted from the at least one current threshold value in order to obtain an adjusted current threshold value.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine weitere besonders einfache Berechnung bzw . Anpassung des Stromschwellwertes in Abhängigkeit von der Höhe des Stromes gegeben ist . This has the particular advantage that another particularly simple calculation or Adaptation of the current threshold value is given as a function of the level of the current.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass die momentanen Stromwerte in digitale Stromwerte umgesetzt werden, aus den digitalen Stromwerte ein Ef fektivwert oder/und ein über die erste Zeitspanne gemittelter Ef fektivwert berechnet wird, der Stromschwellwert wird in Abhängigkeit von der Höhe einer Überschreitung des Ef fektivwertes oder gemittelten Ef fektiv-
wertes über den Nennstrom angepasst, um einen angepassten Stromschwellwert zu erhalten. In an advantageous embodiment of the invention, the protective switching device is designed in such a way that the instantaneous current values are converted into digital current values, an effective value and/or an effective value averaged over the first period of time is calculated from the digital current values, the current threshold value is determined as a function of the Amount of exceeding the rms value or average rms adjusted above the rated current to obtain an adjusted current threshold.
Z.B. wird bei Überschreitung des gemittelten Effektivwertes über den Nennstrom des Schutzschaltgerätes von z.B. 20% der Stromschwellwert um z.B. 20% reduziert. Eine andere Skalierung des Stromschwellwertes ist ebenso möglich. For example, if the mean effective value of the rated current of the protective switching device is exceeded by e.g. 20%, the current threshold value is reduced by e.g. 20%. A different scaling of the current threshold value is also possible.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine weitere besonders einfache Berechnung bzw. Anpassung des Stromschwellwertes in Abhängigkeit von der Höhe des Stromes gegeben ist. This has the particular advantage that there is a further particularly simple calculation or adaptation of the current threshold value as a function of the level of the current.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, bei der eine mit der Steuerungseinheit verbundene Spannungssensoreinheit vorgesehen ist, zur Ermittlung der Höhe der Spannung des Niederspannungsstromkreises, derart das momentane Spannungswerte vorliegen, liegen vom (insbesondere periodischen) zeitlichen Verlauf der Höhe der Spannung (insbesondere Wechselspannung) , d.h. von den momentanen Spannungswerten, abhängige (insbesondere periodische) momentane Stromschwellwerte vor. In an advantageous embodiment of the invention, in which a voltage sensor unit connected to the control unit is provided for determining the level of the voltage of the low-voltage circuit, such that instantaneous voltage values are present from the (in particular periodic) time profile of the level of the voltage (in particular alternating voltage), i.e. instantaneous current threshold values dependent (in particular periodic) on the instantaneous voltage values.
Die momentanen Stromwerte werden (insbesondere phasenbezogen) mit den momentanen Stromschwellwerten verglichen. Bei (insbesondere betragsmäßiger) Überschreitung des momentanen Stromschwellwertes wird eine Unterbrechung des Niederspannungsstromkreises initiiert. The instantaneous current values are compared (particularly phase-related) with the instantaneous current threshold values. If the instantaneous current threshold value is exceeded (in particular in terms of amount), an interruption of the low-voltage circuit is initiated.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine von der Periodizität der Spannung abhängige Schwellwerte/Stromschwellwerte vorliegen, um eine schnelle Stromflussvermeidung (Auslösung) , insbesondere durch die elektronische Unterbrechungseinheit, zu erreichen. Bei hohen Strömen werden kleine Stromschwellwerte verwendet. This has the particular advantage that there are threshold values/current threshold values that are dependent on the periodicity of the voltage, in order to achieve rapid avoidance of current flow (tripping), in particular by the electronic interruption unit. At high currents, small current thresholds are used.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die (periodischen) momentanen Stromschwellwerte einen Minimalwert auf, der größer als Null ist. Insbesondere ist dieser Mini-
malwert im Bereich von 5 bis 20% des Maximalwertes , d . h . des maximalen Stromschwellwertes . In an advantageous embodiment of the invention, the (periodic) instantaneous current threshold values have a minimum value that is greater than zero. In particular, this mini malvalue in the range of 5 to 20% of the maximum value, i.e. H . the maximum current threshold value.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass bei kleinen Stromschwellwerten bzw . kleinen Spannungen eine sichere und schnelle Erkennung von Kurzschlussströmen ermöglicht wird und Fehlauslösungen vermieden werden . This has the particular advantage that with small current threshold values or small voltages, safe and rapid detection of short-circuit currents is made possible and false tripping is avoided.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Niederspannungsstromkreis einen zeitlich sinus förmigen Spannungsverlauf auf ( Ideal fall ) . Insbesondere ist der Niederspannungsstromkreis ein Niederspannungswechselstromkreis . Die momentanen Stromschwellwerte weisen ebenfalls einen zeitlich, insbesondere betragsmäßigen, ( annähernd) sinus förmigen Stromverlauf auf . Wobei insbesondere der Nulldurchgang bzw . der Bereich des Nulldurchganges einen (betragsmäßigen) Minimalwert aufweist , der größer als Null ist , insbesondere ist dieser Minimalwert größer als 5% , 10% oder 20% des Maximalwertes , insbesondere spezieller ist dieser Minimalwert im Bereich von 5 bis 20% des Maximalwertes , d . h . des maximalen Stromschwellwertes . Die zeitlichen Verläufe von Spannung und Stromschwellwerten sind phasenbezogen derart synchronisiert , dass der Zeitpunkt der Amplitude (Maximalwert ) der Spannung mit dem Zeitpunkt der Amplitude (Maximalwert ) des Stromschwellwertes übereinstimmt . In an advantageous embodiment of the invention, the low-voltage circuit has a voltage profile that is sinusoidal over time (ideal case). In particular, the low-voltage circuit is a low-voltage AC circuit. The instantaneous current threshold values likewise have a time-related, in particular amount-related, (approximately) sinusoidal current profile. In particular, the zero crossing or the area of the zero crossing has a (absolute) minimum value that is greater than zero, in particular this minimum value is greater than 5%, 10% or 20% of the maximum value, in particular this minimum value is in the range from 5 to 20% of the maximum value, d . H . the maximum current threshold value. The time curves of voltage and current threshold values are phase-related such that the point in time of the amplitude (maximum value) of the voltage corresponds to the point in time of the amplitude (maximum value) of the current threshold value.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine einfache Erkennung bei ( insbesondere ) sinus förmigen Spannungsverläufen ermöglicht wird . Dies ist besonders vorteilhaft für Niederspannungswechselstromkreise . This has the particular advantage that simple detection is made possible in the case of (particularly) sinusoidal voltage curves. This is particularly advantageous for low-voltage AC circuits.
Insbesondere stimmt der Bereich des Nulldurchganges der Spannung mit dem Bereich des Minimalwertes des Stromschwellwertes überein . In particular, the range of the zero crossing of the voltage corresponds to the range of the minimum value of the current threshold value.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass die Steuerungseinheit eine analoge erste Teileinheit und
eine digitale zweite Teileinheit aufweist . Die erste Teileinheit weist einen ( analogen) ( Strom- ) Komparator auf , dem die momentanen ( analogen) Stromwerte und die momentanen ( analogen) Stromschwellwerte , letztere insbesondere von der zweiten Teileinheit , zugeführt werden . Die Stromschwellwerte werden gemäß dem zeitlichen Verlauf der Spannung von der zweiten Teileinheit phasenbezogenen bereitgestellt . Hiermit wird ein auf den zeitlichen Verlauf der Spannung phasenbezogener Vergleich der momentanen Stromwerte mit den momentanen Stromschwellwerten ermöglicht . Womit eine Unterbrechung des Niederspannungsstromkreises bei Überschreitung der (momentanen) Stromschwellwerte initiiert werden kann . In an advantageous embodiment of the invention, the protective switching device is designed in such a way that the control unit has an analog first sub-unit and has a digital second sub-unit. The first sub-unit has an (analog) (current) comparator to which the instantaneous (analog) current values and the instantaneous (analog) current threshold values, the latter in particular from the second sub-unit, are supplied. The current threshold values are provided phase-related according to the time profile of the voltage from the second subunit. This enables a phase-related comparison of the instantaneous current values with the instantaneous current threshold values based on the voltage curve over time. With which an interruption of the low-voltage circuit can be initiated when the (instantaneous) current threshold values are exceeded.
Dies hat den besonderen Vorteil , einer einfachen Implementierung der Lösung . This has the special advantage of a simple implementation of the solution.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass eine Netzsynchronisationseinheit vorgesehen ist . Diese ermittelt aus den zugeführten momentanen Spannungswerten mindestens einen Phasenwinkel ( cp ( t ) ) der Spannung und alternativ die Amplitude (U) der Spannung . Eine Schwellwerteinheit ist vorgesehen, die mit der Netzsynchronisationseinheit verbunden ist , so dass mit dem Phasenwinkel ( cp ( t ) ) der Spannung, der Amplitude (U) der Spannung und einem maximalen Grenzwert/Schwellwert für den Stromschwellwert => momentane Stromschwellwerte ermittelt werden . Die momentanen Stromwerte werden phasenbezogen mit den momentanen Stromschwellwerten verglichen, zur Ermittlung der Initiierung einer Vermeidung eines Stromflusses (Unterbrechung) . In an advantageous embodiment of the invention, the protective switching device is designed in such a way that a network synchronization unit is provided. From the instantaneous voltage values supplied, this determines at least one phase angle (cp(t)) of the voltage and alternatively the amplitude (U) of the voltage. A threshold value unit is provided, which is connected to the grid synchronization unit, so that the phase angle (cp(t)) of the voltage, the amplitude (U) of the voltage and a maximum limit value/threshold value for the current threshold value => instantaneous current threshold values are determined. The instantaneous current values are compared phase-related with the instantaneous current threshold values to determine the initiation of avoidance of a current flow (interruption).
Dies hat den besonderen Vorteil einer weiteren einfachen Implementierung der Lösung . This has the special advantage of a further simple implementation of the solution.
Vorteilhaft wird primär eine Vermeidung des Stromflusses durch die elektronische Unterbrechungseinheit initiiert . Zusätzlich, bzw . bei Vorliegen weiterer Kriterien, kann eine
galvanische Unterbrechung durch das mechanische Trennkontaktsystem initiiert werden . Advantageously, an avoidance of the current flow is primarily initiated by the electronic interruption unit. In addition, or if other criteria are met, a galvanic interruption can be initiated by the mechanical isolating contact system.
Erfindungsgemäß wird ein korrespondierendes Verfahren für ein Schutzschaltgerät für einen Niederspannungsstromkreis mit elektronischen (halbleiterbasierten) Schaltelementen mit den gleichen und weiteren Vorteilen beansprucht . According to the invention, a corresponding method for a protective switching device for a low-voltage circuit with electronic (semiconductor-based) switching elements with the same and additional advantages is claimed.
Beim Verfahren zum Schutz eines elektrischen Niederspannungsstromkreis in einem Schutzschaltgerät mit einer mechanischen Trennkontakteinheit , die in Serie mit einer elektronischen Unterbrechungseinheit geschaltet ist , wobei die mechanische Trennkontakteinheit durch ein Öf fnen von Kontakten zur Vermeidung eines Stromflusses oder ein Schließen der Kontakte für einen Stromfluss im Niederspannungsstromkreis geschaltet werden kann, wobei die elektronische Unterbrechungseinheit durch halbleiterbasierte Schaltelemente in einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente zur Vermeidung eines Stromflusses oder einen niederohmigen Zustand der Schaltelemente zum Stromfluss im Niederspannungsstromkreis geschaltet werden kann, wobei die Höhe der Spannung des Niederspannungsstromkreises ermittelt wird, derart das momentane Spannungswerte vorliegen, wobei die Höhe des Stromes des Niederspannungsstromkreises ermittelt wird, derart das momentane Stromwerte vorliegen, wobei bei Überschreitung ( insbesondere des Betrages ) des momentanen Stromwertes verglichen mit ( insbesondere dem Betrag des ) mindestens einem Stromschwellwert eine Vermeidung des Stromflusses des Niederspannungsstromkreises initiiert wird, wird der mindestens eine Stromschwellwert in Abhängigkeit von der Höhe des Stromes im Niederspannungsstromkreis angepasst . In the method for protecting an electrical low-voltage circuit in a protective switching device with a mechanical isolating contact unit, which is connected in series with an electronic interrupting unit, the mechanical isolating contact unit being switched by opening contacts to prevent a current flow or by closing the contacts for a current flow in the low-voltage circuit can be switched by semiconductor-based switching elements in a high-impedance state of the switching elements to avoid a current flow or in a low-impedance state of the switching elements for current flow in the low-voltage circuit, the level of the voltage of the low-voltage circuit being determined such that the instantaneous voltage values are present, the magnitude of the current in the low-voltage circuit being determined in such a way that instantaneous current values are available, and if it is exceeded (in particular re of the amount) of the instantaneous current value compared with (in particular the amount of) at least one current threshold value to avoid current flow in the low-voltage circuit being initiated, the at least one current threshold value is adjusted as a function of the magnitude of the current in the low-voltage circuit.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der mindestens eine Stromschwellwert in Abhängigkeit von der Höhe des Stromes derart angepasst , dass bei zunehmendem Strom der mindestens eine Stromschwellwert verringert wird und dass bei abnehmendem Strom der mindestens eine Stromschwellwert erhöht
wird, insbesondere bis zu einem Maximalwert des mindestens einen Stromschwellwertes erhöht wird . In an advantageous embodiment of the invention, the at least one current threshold value is adapted as a function of the magnitude of the current such that the at least one current threshold value is reduced when the current increases and that the at least one current threshold value increases when the current decreases is increased, in particular up to a maximum value of the at least one current threshold value.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird bei Überschreitung eines Nennstromes des Schutzschaltgerätes der mindestens eine Stromschwellwert um einen von der Höhe der Überschreitung des Nennstromes abhängigen Prozentsatz reduziert , um einen angepassten Stromschwellwert zu erhalten . In an advantageous embodiment of the invention, when a nominal current of the protective switching device is exceeded, the at least one current threshold value is reduced by a percentage dependent on the level at which the nominal current is exceeded, in order to obtain an adjusted current threshold value.
Bei der Überschreitung des Nennstromes kann der Ef fektivwert oder der über eine erste Zeitspanne gemittelte Wert des Effektivwertes (Mittelwert des Ef fektivwertes über die erste Zeitspanne ) zum Vergleich mit dem Nennstrom verwendet werden . If the nominal current is exceeded, the rms value or the value of the rms value averaged over a first period of time (mean value of the rms value over the first period of time) can be used for comparison with the nominal current.
Erfindungsgemäß wird ein korrespondierendes Computerprogrammprodukt beansprucht . Das Computerprogrammprodukt umfass Befehle , die bei der Aus führung des Programms durch einen Mikrocontroller ^Mikroprozessor ) diesen veranlassen die Sicherheit eines derartigen Schutzschaltgerätes zu verbessern bzw . eine höhere Sicherheit im durch das Schutzschaltgerät zu schützenden elektrischen Niederspannungsstromkreis zu erreichen, speziell dass die elektronische Unterbrechungseinheit sicher eine Vermeidung eines elektrischen Stromflusses durchführt . Der Mikrocontroller ^Mikroprozessor ) ist Teil des Schutzschaltgerätes , insbesondere der Steuerungseinheit . According to the invention, a corresponding computer program product is claimed. The computer program product includes instructions which, when the program is executed by a microcontroller (microprocessor), cause the latter to improve or increase the safety of such a protective switching device. to achieve greater safety in the electrical low-voltage circuit to be protected by the protective switching device, specifically that the electronic interruption unit reliably prevents an electrical current flow. The microcontroller (microprocessor) is part of the protective switching device, in particular the control unit.
Erfindungsgemäß wird ein korrespondierendes computerlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogrammprodukt gespeichert ist , beansprucht . According to the invention, a corresponding computer-readable storage medium on which the computer program product is stored is claimed.
Erfindungsgemäß wird ein korrespondierendes Datenträgersignal , das das Computerprogrammprodukt überträgt , beansprucht . According to the invention, a corresponding data carrier signal that transmits the computer program product is claimed.
Alle Ausgestaltungen, sowohl in abhängiger Form rückbezogen auf den Patentanspruch 1 bzw . 13 , als auch rückbezogen lediglich auf einzelne Merkmale oder Merkmalskombinationen von Patentansprüchen, bewirken eine Verbesserung eines Schutz- schaltgerätes zur schnellen und sicheren Abschaltung bei
Überströmen und Kurzschlüssen und vermeidet eine thermische Zerstörung der eingesetzten halbleiterbasierten Schaltelemente bei Überströmen oder Kurzschlüssen . All configurations, both in dependent form based on patent claim 1 or 13, as well as referring back only to individual features or feature combinations of patent claims, bring about an improvement in a protective switching device for quick and safe shutdown Overcurrents and short circuits and avoids thermal destruction of the semiconductor-based switching elements used in the event of overcurrents or short circuits.
Die beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise , wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Aus führungsbeispiele , die im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden . The described properties, features and advantages of this invention and the manner in which they are achieved become clearer and more clearly understandable in connection with the following description of the exemplary embodiments, which are explained in more detail in connection with the drawing.
Dabei zeigt die Zeichnung : The drawing shows:
Figur 1 eine erste Darstellung eines Schutzschaltgerätes , Figure 1 is a first representation of a protective switching device,
Figur 2 eine zweite Darstellung eines Schutzschaltgerätes , Figure 2 shows a second representation of a protective switching device,
Figur 3 eine erste Ausgestaltung des Schutzschaltgerätes , Figure 3 shows a first embodiment of the protective switching device,
Figur 4 eine zweite Ausgestaltung des Schutzschaltgerätes , FIG. 4 shows a second embodiment of the protective switching device,
Figur 5 Spannungs- und Stromschwellwertverläufe über der Zeit . Figure 5 voltage and current threshold curves over time.
Figur 1 zeigt eine Darstellung eines Schutzschaltgerätes SG zum Schutz eines elektrischen Niederspannungsstromkreises , insbesondere Niederspannungswechselstromkreises , mit einem Gehäuse GEH, aufweisend : FIG. 1 shows a representation of a protective switching device SG for protecting an electrical low-voltage circuit, in particular a low-voltage alternating current circuit, with a housing GEH, comprising:
- Anschlüsse für Leiter des Niederspannungsstromkreises , insbesondere erste Anschlüsse LI , NI für eine netzseitigen, insbesondere energiequellenseitigen, Anschluss EQ des Schutz- schaltgerätes SG und zweite Anschlüsse L2 , N2 für einen lastseitigen, insbesondere energiesenkenseitigen - im Falle passiver Lasten, Anschluss ES (verbraucherseitigen Anschluss ) des Schutzschaltgerätes SG, wobei speziell phasenleiterseitige Anschlüsse LI , L2 und neutralleiterseitige Anschlüsse NI , N2 vorgesehen sein können; der lastseitige Anschluss kann eine passive Last (Verbraucher ) oder/und eine aktive Last ( (weitere ) Energiequelle auf-
weisen, bzw . eine Last , die sowohl passiv als auch aktiv sein kann, z . B . in zeitlicher Abfolge ; - Connections for conductors of the low-voltage circuit, in particular first connections LI, NI for a network-side, in particular energy-source-side, connection EQ of the protective switching device SG and second connections L2, N2 for a load-side, in particular energy-sink side - in the case of passive loads, connection ES (consumer-side connection ) of the protective switching device SG, with special connections LI, L2 on the phase conductor side and connections NI, N2 on the neutral conductor side being able to be provided; the load-side connection can be a passive load (consumer) and/or an active load ((further) energy source) indicate, or a load that can be both passive and active, e.g. B. in chronological order ;
- eine Spannungssensoreinheit SU, zur Ermittlung der Höhe der Spannung des Niederspannungsstromkreises , so dass momentane Spannungswerte (phasenbezogene Spannungswerte ) DU vorliegen, mit momentanen (phasenwinkelbezogene ) Spannungswerten sind insbesondere analoge momentane Spannungswerte gemeint , d . h . beispielsweise ein analoges Äquivalent , dass die Höhe der Spannung angibt , beispielsweise eine analoge Spannung, dessen Höhe der der elektrischen Spannung entspricht , - A voltage sensor unit SU, for determining the magnitude of the voltage of the low-voltage circuit, so that instantaneous voltage values (phase-related voltage values) DU are present, instantaneous (phase-angle-related) voltage values mean in particular analog instantaneous voltage values, d. H . for example an analogue equivalent that indicates the magnitude of the voltage, for example an analogue voltage whose magnitude corresponds to that of the electrical voltage,
- eine Stromsensoreinheit S I , zur Ermittlung der Höhe des Stromes des Niederspannungsstromkreises , derart das momentane (phasenwinkelbezogene ) Stromwerte DI vorliegen, mit momentanen (phasenwinkelbezogene ) Stromwerten sind insbesondere analoge momentane Stromwerte gemeint , d . h . beispielsweise ein analoges Äquivalent , dass die Höhe des Stromes angibt , beispielsweise eine analoge Spannung, dessen Höhe der des elektrischen Stromes entspricht , - A current sensor unit S I, for determining the magnitude of the current of the low-voltage circuit, such that instantaneous (phase angle-related) current values DI are present, with instantaneous (phase angle-related) current values are meant in particular analog instantaneous current values, d. H . for example an analogue equivalent that indicates the magnitude of the current, for example an analogue voltage whose magnitude corresponds to that of the electric current,
- einer elektronischen Unterbrechungseinheit EU, die durch halbleiterbasierte Schaltelemente einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente zur Vermeidung ( insbesondere Unterbrechung) und einen niederohmigen Zustand der Schaltelemente zum Stromfluss im Niederspannungsstromkreis aufweist , - An electronic interruption unit EU, which has a high-impedance state of the switching elements to avoid (in particular interruption) and a low-impedance state of the switching elements for current flow in the low-voltage circuit due to semiconductor-based switching elements,
- eine mechanische Trennkontakteinheit MK, die durch ein Öf fnen von Kontakten zur Vermeidung eines Stromflusses oder ein Schließen der Kontakte für einen Stromfluss im Niederspannungsstromkreis schaltbar ist , - A mechanical isolating contact unit MK, which can be switched by opening contacts to avoid a current flow or by closing the contacts for a current flow in the low-voltage circuit,
- einer Steuerungseinheit SE , die mit der Spannungssensoreinheit SU, der Stromsensoreinheit S I , der mechanischen Trennkontakteinheit MK und der elektronischen Unterbrechungseinheit EU verbunden ist . - A control unit SE, which is connected to the voltage sensor unit SU, the current sensor unit S I, the mechanical isolating contact unit MK and the electronic interruption unit EU.
Die mechanische Trennkontakteinheit MK ist elektrisch in Serie mit der elektronischen Unterbrechungseinheit EU geschaltet . The mechanical isolating contact unit MK is electrically connected in series with the electronic interruption unit EU.
Die Steuerungseinheit SE kann : The control unit SE can :
* mit einer digitalen Schaltung, z . B . mit einem Mikroprozes-
sor (= Mikrocontroller ) , realisiert sein; der Mikroprozessor kann auch einen Analog-Teil enthalten; * with a digital circuit, e.g. B. with a microprocessor sor (= microcontroller) , be realized; the microprocessor can also contain an analog part;
* mit einer digitalen Schaltung mit analogen Schaltungsteilen realisiert sein . * Be realized with a digital circuit with analog circuit parts.
Das Schutzschaltgerät SG, insbesondere die Steuerungseinheit SE , ist derart ausgestaltet , dass bei Überschreitung mindestens eines Stromschwellwertes eine Vermeidung eines Stromflusses des Niederspannungsstromkreises initiiert wird, insbesondere in einem ersten Schritt durch die elektronische Unterbrechungseinheit EU initiiert wird . The protective switching device SG, in particular the control unit SE, is designed such that when at least one current threshold value is exceeded, avoidance of a current flow in the low-voltage circuit is initiated, in particular initiated in a first step by the electronic interruption unit EU.
D . h . bei Überschreitung mindestens eines Stromschwellwertes , der in der Regel durch einen, insbesondere lastseitigen (ES ) , Kurzschluss verursacht wird, wird die elektronische Unterbrechungseinheit EU vom niederohmigen Zustand in den hochohmigen Zustand zur Unterbrechung des Niederspannungsstromkreises geschaltet . D. H . if at least one current threshold value is exceeded, which is usually caused by a short circuit, in particular on the load side (ES), the electronic interruption unit EU is switched from the low-impedance state to the high-impedance state to interrupt the low-voltage circuit.
Das Schutzschaltgerät ist derart ausgestaltet , dass der mindestens eine Stromschwellwert in Abhängigkeit von der Höhe des Stromes im Niederspannungsstromkreis angepasst wird . The protective switching device is designed in such a way that the at least one current threshold value is adjusted as a function of the magnitude of the current in the low-voltage circuit.
Speziell bzw . im allgemeinen Fall wird der mindestens eine Stromschwellwert in Abhängigkeit von der Höhe des momentanen Stromwertes angepasst . In einer Variante kann der mindestens eine Stromschwellwert in Abhängigkeit von der Höhe des Ef fektivwertes oder eines Mittelwertes des Stromes angepasst werden . special or in the general case, the at least one current threshold value is adjusted as a function of the level of the instantaneous current value. In one variant, the at least one current threshold value can be adjusted as a function of the level of the effective value or a mean value of the current.
D . h . es ist mindestens ein Stromschwellwert vorgesehen, bei dessen betragsmäßiger Überschreitung eine Vermeidung eines Stromflusses des Niederspannungsstromkreises initiiert wird . Dieser eine Stromschwellwert wird dann in Abhängigkeit von der Höhe des Stromes angepasst . Hiermit wäre eine einfache Lösung für die Erfindung gegeben .
Es können auch mehrere Stromschwellwerte vorgesehen sein, insbesondere können momentane / phasenwinkelbezogene Stromschwellwerte vorgesehen sein, so dass abhängig vom Phasenwinkel der elektrischen Spannung bzw. des elektrischen Stromes ein momentaner bzw. phasenwinkelbezogener Vergleich durchgeführt wird. Diese momentanen bzw. phasenwinkelbezogenen Stromschwellwerte können dann in Abhängigkeit von der Höhe des Stromes angepasst werden. Insbesondere in einem Niederspannungswechselstromkreis kann dann schnell, beispielsweise für die nächste Halbwelle, ein angepasster momentaner bzw. phasenwinkelbezogener Stromschwellwert zur Verfügung gestellt werden (bzw. ein Satz angepasster Stromschwellwerte für jede Halbwelle - Anpassung alle 10 ms in einem Niederspannungswechselstromkreis mit einer Netzfrequenz von 50 Hz) . D. H . at least one current threshold value is provided, and when this value is exceeded, avoidance of a current flow in the low-voltage circuit is initiated. This current threshold value is then adjusted as a function of the magnitude of the current. This would provide a simple solution for the invention. A plurality of current threshold values can also be provided, in particular instantaneous/phase angle-related current threshold values can be provided, so that an instantaneous or phase angle-related comparison is carried out depending on the phase angle of the electrical voltage or the electric current. These instantaneous or phase angle-related current threshold values can then be adjusted as a function of the magnitude of the current. In a low-voltage AC circuit in particular, an adapted instantaneous or phase-angle-related current threshold value can then be made available quickly, for example for the next half-wave (or a set of adapted current threshold values for each half-wave - adaptation every 10 ms in a low-voltage AC circuit with a mains frequency of 50 Hz). .
Ein Vergleich kann dahingehend erfolgen, dass vom (insbesondere periodischen) zeitlichen Verlauf der Höhe der Spannung bzw. der ermittelten momentanen Spannungswerte abhängige (insbesondere periodische) momentane Stromschwellwerte vorliegen . A comparison can be made to the effect that there are instantaneous current threshold values that are dependent on the (particularly periodic) time profile of the level of the voltage or the determined instantaneous voltage values.
Die momentanen Stromschwellwerte können kontinuierlich oder phasenwinkelweise vorliegen. The instantaneous current thresholds may be continuous or phase angle wise.
Die momentanen Stromschwellwerte können dabei pro einzelnen Phasenwinkel, einen Phasenwinkelbereich (mehrere Phasenwinkel) , z.B. alle 2°, oder einen Phasenwinkelabschnitt (ein Teil eines Phasenwinkels) , z.B. alle 0,5° oder 0,1° vorliegen. Insbesondere eine Auflösung von 1° bis 5° ist besonders vorteilhaft (dies entspricht einer Abtastrate von 3,5 bis 20 kHz ) . The instantaneous current threshold values can be present for each individual phase angle, a phase angle range (several phase angles), e.g. every 2°, or a phase angle segment (part of a phase angle), e.g. every 0.5° or 0.1°. In particular, a resolution of 1° to 5° is particularly advantageous (this corresponds to a sampling rate of 3.5 to 20 kHz).
Die momentanen Stromwerte werden phasenbezogen mit den momentanen Stromschwellwerten verglichen. Bei (betragsmäßiger) Überschreitung des momentanen Stromschwellwertes durch den (Betrag des) momentanen Stromwertes wird eine Unterbrechung des Niederspannungsstromkreises, z.B. durch ein erstes Unterbrechungssignal TRIP von der Steuerungseinheit SE zur elekt-
ronischen Unterbrechungseinheit EU, initiiert, wie in Figur 1 eingezeichnet . The instantaneous current values are compared phase-related with the instantaneous current threshold values. If the instantaneous current threshold value is exceeded (in terms of absolute value) by the (amount of) instantaneous current value, the low-voltage circuit is interrupted, for example by a first interrupt signal TRIP from the control unit SE to the electrical ronic interruption unit EU, initiated, as shown in Figure 1 drawn.
Die elektronische Unterbrechungseinheit EU ist gemäß Figur 1 als Block in beiden Leitern eingezeichnet. Damit ist in einer ersten Variante keine Unterbrechung beider Leiter gemeint. Mindestens ein Leiter, insbesondere der aktive Leiter respektive Phasenleiter, weist halbleiterbasierte Schaltelemente auf. Der Neutralleiter kann schaltelementefrei sein, d.h. ohne halbleiterbasierte Schaltelemente. D.h. der Neutralleiter ist direkt verbunden, d.h. wird nicht hochohmig. D.h. es erfolgt nur eine einpolige Unterbrechung (des Phasenleiters) . Sind weitere aktive Leiter / Phasenleiter vorgesehen, weisen in einer zweiten Variante der elektronischen Unterbrechungseinheit EU die Phasenleiter halbleiterbasierten Schaltelemente auf. Der Neutralleiter ist direkt verbunden, d.h. wird nicht hochohmig. Beispielsweise für einen Dreiphasen- Wechselstromkreis . The electronic interruption unit EU is shown in FIG. 1 as a block in both conductors. In a first variant, this means that there is no interruption in both conductors. At least one conductor, in particular the active conductor or phase conductor, has semiconductor-based switching elements. The neutral conductor can be free of switching elements, i.e. without semiconductor-based switching elements. I.e. the neutral conductor is directly connected, i.e. it does not become highly resistive. I.e. there is only a single-pole interruption (of the phase conductor). If further active conductors/phase conductors are provided, in a second variant of the electronic interruption unit EU the phase conductors have semiconductor-based switching elements. The neutral conductor is connected directly, i.e. it does not become highly resistive. For example, for a three-phase AC circuit.
In einer dritten Variante der elektronischen Unterbrechungseinheit EU kann der Neutralleiter ebenfalls ein halbleiterbasiertes Schaltelement aufweisen, d.h. bei einer Unterbrechung der elektronischen Unterbrechungseinheit EU werden beide Leiter hochohmig. In a third variant of the electronic interruption unit EU, the neutral conductor can also have a semiconductor-based switching element, i.e. if the electronic interruption unit EU is interrupted, both conductors become highly resistive.
Die elektronische Unterbrechungseinheit EU kann Halbleiterbauelemente wie Bipolartransistoren, Feldeffekttransistoren (FET) , Isolated Gate Bipolartransistoren (IGBT) , Metall Oxid Schicht Feldeffekttransistoren (MOSFET) oder andere (selbstgeführte) Leistungshalbleiter aufweisen. Insbesondere IGBT's und MOSFET' s eignen sich auf Grund geringer Durchflusswiderstände, hoher Sperrschichtwiderstände und eines guten Schaltverhaltens besonderes gut für das erfindungsgemäße Schutzschaltgerät . The electronic interruption unit EU can have semiconductor components such as bipolar transistors, field effect transistors (FET), isolated gate bipolar transistors (IGBT), metal oxide layer field effect transistors (MOSFET) or other (self-controlled) power semiconductors. IGBTs and MOSFETs in particular are particularly well suited for the protective switching device according to the invention due to low flow resistances, high junction resistances and good switching behavior.
Das Schutzschaltgerät SG kann bevorzugt ein mechanisches Trennkontaktsystem MK gemäß Norm mit normgerechten Trennereigenschaften, zur galvanischen Trennung des Stromkreises, ins-
besondere zum normgerechten Freischalten ( im Gegensatz zum Abschalten) des Stromkreises aufweisen . Das mechanische Trennkontaktsystem MK ist mit der Steuerungseinheit SE verbunden, wie in Figur 1 eingezeichnet , so dass die Steuerungseinheit SE eine galvanische Trennung des Stromkreises initiieren kann . The protective switching device SG can preferably be a mechanical isolating contact system MK in accordance with the standard with standard-compliant isolating properties for galvanic isolation of the circuit, in particular have special for standard-compliant activation (as opposed to deactivation) of the circuit. The mechanical isolating contact system MK is connected to the control unit SE, as shown in FIG. 1, so that the control unit SE can initiate a galvanic isolation of the circuit.
Speziell kann eine weitere Auswertung implementiert sein, die bei Erfüllung anderer Kriterien eine galvanische Trennung herbei führt . Beispielsweise kann eine Überstromerkennung vorgesehen sein, beispielsweise in der Steuerungseinheit SE , die bei Überströmen, d . h . bei Überschreitung von Strom-Zeitgrenz- werten, d . h . wenn ein Strom, der einen Stromgrenzwert überschreitet , eine bestimmte Zeit anliegt , d . h . beispielsweise ein bestimmter Energieschwellwert überschritten, eine halbleiterbasierte oder/und galvanische Unterbrechung des Stromkreises erfolgen . In particular, a further evaluation can be implemented, which brings about a galvanic isolation when other criteria are met. For example, an overcurrent detection can be provided, for example in the control unit SE, in the event of overcurrents, d. H . if current time limits are exceeded, i .e . H . if a current that exceeds a current limit value is present for a certain time, d. H . For example, a certain energy threshold value is exceeded, a semiconductor-based and/or galvanic interruption of the circuit occurs.
Alternativ bzw . zusätzlich kann beispielsweise bei einem erkannten Kurzschluss auch eine galvanische Trennung initiiert werden . Alternatively or in addition, if a short circuit is detected, for example, galvanic isolation can also be initiated.
Die Initiierung der galvanischen Unterbrechung des Niederspannungsstromkreises erfolgt beispielsweise durch ein weiteres zweites Unterbrechungssignal TRIPG, dass von der Steuerungseinheit SE zum mechanisches Trennkontaktsystem MK gesendet wird, wie in Figur 1 eingezeichnet . The galvanic interruption of the low-voltage circuit is initiated, for example, by a further second interruption signal TRIPG, which is sent from the control unit SE to the mechanical isolating contact system MK, as shown in FIG.
Das mechanische Trennkontaktsystem MK kann in einer ersten Variante einpolig unterbrechen . D . h . es wird nur ein Leiter der beiden Leiter, insbesondere der aktive Leiter respektive Phasenleiter unterbrochen, d . h . weist einen mechanischen Kontakt auf . Der Neutralleiter ist dann kontaktfrei , d . h . der Neutralleiter ist direkt verbunden . In a first variant, the MK mechanical isolating contact system can interrupt on a single pole. D. H . only one conductor of the two conductors, in particular the active conductor or phase conductor, is interrupted, d . H . has a mechanical contact. The neutral conductor is then contact-free, i. H . the neutral wire is directly connected .
Sind weitere aktive Leiter / Phasenleiter vorgesehen, weisen in einer zweiten Variante die Phasenleiter mechanische Kontakte des mechanischen Trennkontaktsystems auf . Der Neutral-
leiter ist in dieser zweiten Variante direkt verbunden . Beispielsweise für einen Dreiphasen-Wechselstromkreis . If further active conductors/phase conductors are provided, in a second variant the phase conductors have mechanical contacts of the mechanical isolating contact system. the neutral conductor is directly connected in this second variant. For example, for a three-phase AC circuit.
In einer dritten Variante des mechanischen Trennkontaktsystem MK weist der Neutralleiter ebenfalls mechanische Kontakte auf , wie in Figur 1 eingezeichnet . In a third variant of the mechanical isolating contact system MK, the neutral conductor also has mechanical contacts, as shown in FIG.
Mit mechanischem Trennkontaktsystem MK ist insbesondere eine (normgerechte ) Trennfunktion gemeint , realisiert durch das Trennkontaktsystem MK . Mit Trennfunktion sind die Punkte : -Mindestluf tstrecke nach Norm (Mindestabstand der Kontakte ) , -Kontaktstellungsanzeige der Kontakte des mechanischen Trennkontaktsystem, -Öf fnung des mechanischen Trennkontaktsystem immer möglich ( keine Blockierung des Trennkontaktsystems durch die Handhabe ) , so genannte Freiauslösung gemeint . The mechanical isolating contact system MK means, in particular, a (standard-compliant) isolating function, implemented by the isolating contact system MK. The isolating function means the points: -minimum clearance according to the standard (minimum distance between the contacts), -contact position display of the contacts of the mechanical isolating contact system, -opening of the mechanical isolating contact system is always possible (no blocking of the isolating contact system by the handle), so-called trip-free release.
Hinsichtlich der Mindestluf tstrecke zwischen den Kontakten des Trennkontaktsystem ist diese im Wesentlichen spannungsabhängig . Weitere Parameter sind der Verschmutzungsgrad, die Art des Feldes (homogen, inhomogen) , und der Luftdruck bzw . die Höhe über Normalnull . With regard to the minimum clearance between the contacts of the isolating contact system, this is essentially dependent on the voltage. Other parameters are the degree of contamination, the type of field (homogeneous, inhomogeneous) and the air pressure or the height above sea level.
Für diese Mindestluf tstrecken bzw . Kriechstrecken gibt es entsprechende Vorschri ften bzw . Normen . Diese Vorschri ften geben beispielsweise bei Luft für eine Stoßspannungs festigkeit die Mindestluf tstrecke für ein inhomogenes und ein homogenes ( ideales ) elektrisches Feld in Abhängigkeit vom Verschmutzungsgrad an . Die Stoßspannungs festigkeit ist die Festigkeit beim Anlegen einer entsprechenden Stoßspannung . Nur bei Vorliegen dieser Mindestlänge (Mindeststrecke ) weist das Trennkontaktsystem bzw . Schutzschaltgerät eine Trennfunktion ( Trennereigenschaft ) auf . For these minimum clearances or Creepage distances, there are corresponding regulations or norms . In the case of air, for example, these regulations specify the minimum clearance for an inhomogeneous and a homogeneous (ideal) electrical field for surge voltage resistance, depending on the degree of pollution. The impulse withstand voltage is the strength when a corresponding impulse voltage is applied. The isolating contact system or Protective switching device on an isolating function (isolating property).
Im Sinne der Erfindung sind hierbei für die Trennerfunktion und deren Eigenschaften der Normenreihe DIN EN 60947 bzw . IEC
60947 einschlägig, auf die hier durch Referenz Bezug genommen wird . Within the meaning of the invention are here for the separator function and its properties of the standard series DIN EN 60947 or. IEC 60947 relevant, incorporated herein by reference.
Das Trennkontaktsystem ist vorteilhafterweise durch eine Min- destluf tstrecke der geöffneten Trennkontakte in der Ausstellung (Geöffnet Stellung, geöffnete Kontakte) in Abhängigkeit von der Bemessungsstoßspannungsfestigkeit und dem Verschmutzungsgrad gekennzeichnet. Die Mindestluf tstrecke beträgt insbesondere zwischen (im Minimum) 0,01 mm und 14 mm. Insbesondere beträgt vorteilhafterweise die Mindestluf tstrecke zwischen 0,01 mm bei 0,33 kV und 14 mm bei 12 kV, insbesondere für Verschmutzungsgrad 1 sowie insbesondere für inhomogene Felder. Vorteilhafterweise kann die Mindestluf tstrecke die folgendenThe isolating contact system is advantageously characterized by a minimum clearance of the open isolating contacts in the exhibition (open position, open contacts) depending on the rated impulse withstand voltage and the degree of pollution. The minimum clearance is in particular between (at least) 0.01 mm and 14 mm. In particular, the minimum clearance is advantageously between 0.01 mm at 0.33 kV and 14 mm at 12 kV, in particular for pollution degree 1 and in particular for inhomogeneous fields. Advantageously, the minimum clearance can be as follows
Werte aufweisen: have values:
E DIN EN 60947-1 (VDE 0660-100): 2018-06 E DIN EN 60947-1 (VDE 0660-100): 2018-06
Tabelle 13 - Mindestluftstrecken
Die Verschmutzungsgrade und Feldarten entsprechen den in den Normen definierten . Dadurch lässt vorteilhafterweise ein entsprechend der Bemessungsstoßspannungs festigkeit dimensioniertes normgerechtes Schutzschaltgerät erzielen . Table 13 - Minimum clearances The pollution degrees and field types correspond to those defined in the standards. As a result, a standard-compliant protective switching device dimensioned according to the rated surge withstand voltage can advantageously be achieved.
Figur 2 zeigt eine Darstellung gemäß Figur 1 , mit dem Unterschied, dass vorteilhaft (bei der Serienschaltung aus mechanischer Trennkontakteinheit MK und elektronischer Unterbrechungseinheit EU) die mechanische Trennkontakteinheit MK den lastseitigen Anschlüssen und die elektronische Unterbrechungseinheit EU den netzseitigen Anschlüssen zugeordnet ist . Ferner ist die elektronische Unterbrechungseinheit EU als einpolige elektronische Unterbrechungseinheit EU ausgeführt , d . h . ist im Beispiel im Phasenleiter, d . h . zwischen den Anschlüssen LI , L2 , vorgesehen . Die elektronische Unterbrechungseinheit EU weist ferner (mindestens ) ein halbleiterbasiertes Schaltelement (= Leistungshalbleiter ) auf , was in Figur 2 angedeutet ist . Das halbleiterbasierte Schaltelement weist ferner ein Uberspannungsschut zelement auf , was in Figur 2 ebenfalls angedeutet ist . Die Steuerungseinheit SE weist eine analoge erste Teileinheit SEA und eine digitale zweite Teileinheit SED auf . Die digitale zweite Teileinheit SED kann beispielsweise ein Mikroprozessor bzw . digitaler Signalprozessor ( DSP ) sein . Die analoge erste Teileinheit SEA weist mindestens einen ( Strom- ) Komparator auf , wie in Figur 2 angedeutet . Figure 2 shows an illustration according to Figure 1, with the difference that advantageously (with the series connection of mechanical isolating contact unit MK and electronic interruption unit EU), the mechanical isolating contact unit MK is assigned to the load-side connections and the electronic interruption unit EU is assigned to the network-side connections. Furthermore, the electronic interruption unit EU is designed as a single-pole electronic interruption unit EU, i. H . is in the phase conductor in the example, i . H . provided between the terminals LI, L2. The electronic interruption unit EU also has (at least) one semiconductor-based switching element (=power semiconductor), which is indicated in FIG. The semiconductor-based switching element also has an overvoltage protection element, which is also indicated in FIG. The control unit SE has an analog first sub-unit SEA and a digital second sub-unit SED. The digital second sub-unit SED can, for example, be a microprocessor or digital signal processor (DSP). The analog first subunit SEA has at least one (current) comparator, as indicated in FIG.
Figur 3 zeigt eine Darstellung gemäß Figur 1 und 2 , mit einer weiteren detaillierten Ausgestaltung . Die Steuerungseinheit SE weist zwei Teileinheiten auf , eine , bevorzugt analoge , erste Teileinheit SEA und eine , bevorzugt digitale , zweite Teileinheit SED . Die erste Teileinheit SEA weist hierbei einen analogen ( Strom- ) Komparator CI auf . Diesem werden einerseits die momentanen Stromwerte DI der Stromsensoreinheit S I zugeführt , speziell analoge momentane Stromwerte . Andererseits werden dem Stromkomparator CI ( im Beispiel ) ( ein Stromschwellwert oder ) die momentanen Stromschwellwerte SWI von der zweiten Teileinheit SED zugeführt . Mit Strom-Komparator
ist hierbei ein Komparator gemeint , der zwei ( Strom- ) Größen miteinander vergleicht , wobei hierbei insbesondere Äquivalente der Höhe des Stromes miteinander verglichen werden ( z . B . zwei Spannungen, deren Spannungshöhe j eweils die Stromhöhe bzw . die Höhe des Stromschwellwertes repräsentiert ) . FIG. 3 shows an illustration according to FIGS. 1 and 2, with a further detailed configuration. The control unit SE has two sub-units, a preferably analog, first sub-unit SEA and a preferably digital, second sub-unit SED. The first sub-unit SEA has an analog (current) comparator CI. On the one hand, the instantaneous current values DI of the current sensor unit SI are fed to this, specifically analog instantaneous current values. On the other hand, the current comparator CI (in the example) is fed (a current threshold value or) the instantaneous current threshold values SWI from the second subunit SED. With current comparator What is meant here is a comparator that compares two (current) variables with one another, in which case in particular equivalents of the level of the current are compared with one another (e.g. two voltages whose voltage level each represents the current level or the level of the current threshold value).
Die ( analogen) momentanen Stromschwellwerte sind insbesondere ein analoger Spannungsverlauf . The (analog) instantaneous current threshold values are, in particular, an analog voltage profile.
Der Stromkomparator CI vergleicht die ( analogen) momentanen Stromwerte DI mit den ( analogen) momentanen Stromschwellwerten SWI und gibt , wie beschrieben, bei ( insbesondere betragsmäßiger ) Überschreitung, ein erstes Stromunterbrechungssignal TI , zur Initiierung einer Unterbrechung des Niederspannungsstromkreises , ab . The current comparator CI compares the (analogue) instantaneous current values DI with the (analogue) instantaneous current threshold values SWI and, as described, emits a first current interruption signal TI for initiating an interruption of the low-voltage circuit if the limit is exceeded (particularly in terms of amount).
Das Stromunterbrechungssignal TI kann einer Logikeinheit LG zugeführt werden, die es mit anderen Unterbrechungssignalen kombiniert und das erste Unterbrechungssignal TRIP zur halbleiterbasierten Unterbrechung bzw . hochohmigen Unterbrechung an die elektronische Unterbrechungseinheit EU abgibt . The current interruption signal TI can be fed to a logic unit LG, which combines it with other interruption signals and uses the first interruption signal TRIP for semiconductor-based interruption or emits high-impedance interruption to the electronic interruption unit EU.
Mit dem analogen ( Strom- ) Komparator ist insbesondere eine sofortige , d . h . sehr schnelle , Erkennung der Überschreitung möglich, diese findet üblicherweise im ns-Bereich statt , d . h . zwischen 1 und 100 ns . With the analog (current) comparator is in particular an immediate, d. H . very fast, detection of exceeding possible, this usually takes place in the ns range, i. H . between 1 and 100 ns.
Im Vergleich dazu würde ein digitales System aktuell im ps- bereich, also beispielsweise zwischen 2 - 100 ps reagieren, auf Grund der Berechnungs- und Reaktions zeiten . In comparison, a digital system would currently react in the ps range, i.e. between 2 - 100 ps, for example, due to the calculation and reaction times.
In einer Ausgestaltung speichert der Stromkomparator CI die momentanen ( Strom- ) Schwellwerte SWI zwischen, um die Werte ständig zur Verfügung zu haben . In one embodiment, the current comparator CI temporarily stores the instantaneous (current) threshold values SWI in order to have the values constantly available.
Wobei die momentanen Stromschwellwerte SWI mit dem zeitlichen Verlauf der momentanen Spannungswerte ( dem zeitlichen Verlauf der Spannung) synchronisiert sind . Dadurch werden bei kleiner
momentaner Spannung ( Phasenwinkel einer sinus förmigen Wechselspannung von z . B . -30 ° bis 0 ° bis 30 ° ) kleine momentane Stromschwellwerte SWI verwendet (bzw . liegen vor ) und bei hoher momentaner Spannung ( Phasenwinkel einer sinus förmigen Wechselspannung von z . B . 60 ° bis 90 ° bis 120 ° ) hohe Stromschwellwerte SWI verwendet (bzw . liegen vor ) . Dadurch ist beispielsweise vorteilhaft die Auslösezeit weitestgehend unabhängig vom Phasenwinkel der Spannung, so dass die Auslösezeit unter einem zeitlichen ersten Schwellwert liegt . The instantaneous current threshold values SWI are synchronized with the time curve of the instantaneous voltage values (the time curve of the voltage). As a result, at smaller instantaneous voltage (phase angle of a sinusoidal AC voltage of e.g. -30° to 0° to 30°) small instantaneous current threshold values SWI are used (or are available) and with high instantaneous voltage (phase angle of a sinusoidal AC voltage of e.g. 60° to 90° to 120°) high current threshold values SWI are used (or are available). As a result, for example, the tripping time is advantageously largely independent of the phase angle of the voltage, so that the tripping time is below a first temporal threshold value.
Die ( analogen) momentanen Stromwerte DI und die ( analogen) momentanen Spannungswerte DU werden zudem der zweiten Teileinheit SED zugeführt . In einer bevorzugten Ausgestaltung werden die momentanen Stromwerte DI oder/und momentanen Spannungswerte DU dort durch einen Analog-Digital-Umsetzer ADC digitalisiert und einem Mikroprozessor (=Mikrocontroller ) CPU zugeführt . Dieser führte eine Ermittlung bzw . Berechnung der momentanen Stromschwellwerte SWI durch, in Abhängigkeit von der Höhe des Stromes / der zugeführten momentanen Stromwerte DI . Die durch die zweite Teileinheit SED bzw . insbesondere den Mikroprozessor CPU ermittelten momentanen Stromschwellwerte SWI werden wiederum ( durch einen Digital-Analog- Umsetzer DAC ) der ersten Teileinheit SEA zugeführt , insbesondere dem Stromkomparator CI , um den oben beschriebenen Vergleich durchzuführen . The (analog) instantaneous current values DI and the (analog) instantaneous voltage values DU are also supplied to the second sub-unit SED. In a preferred embodiment, the instantaneous current values DI and/or instantaneous voltage values DU are digitized there by an analog/digital converter ADC and fed to a microprocessor (=microcontroller) CPU. This led an investigation or Calculation of the instantaneous current threshold values SWI by, depending on the magnitude of the current/the instantaneous current values DI supplied. The through the second sub-unit SED or. The instantaneous current threshold values SWI determined in particular by the microprocessor CPU are in turn supplied (by a digital-to-analog converter DAC) to the first subunit SEA, in particular to the current comparator CI, in order to carry out the comparison described above.
Die zweite Teileinheit SED oder die erste Teileinheit SEA kann einen Digital-Analog Umsetzer DAC aufweisen, um die in der zweite Teileinheit SED berechneten ( digitalen) Stromschwellwerte SWI in analoge Stromschwellwerte SWI umzusetzen, um einen anlogen Vergleich in der erste analogen Teileinheit SEA durchzuführen . Im Beispiel gemäß Figur 3 ist der Digital- Analog Umsetzer DAC ein Teil der zweiten ( digitalen) Teileinheit SED (bzw . dieser zugeordnet ) . The second sub-unit SED or the first sub-unit SEA can have a digital-to-analog converter DAC in order to convert the (digital) current threshold values SWI calculated in the second sub-unit SED into analog current threshold values SWI in order to carry out an analog comparison in the first analog sub-unit SEA. In the example according to FIG. 3, the digital-to-analog converter DAC is part of the second (digital) sub-unit SED (or assigned to it).
Dabei kann vorteilhaft die Ermittlung der momentanen Stromschwellwerte SWI in der zweiten Teileinheit SED digital erfolgen bzw . mit einer langsameren Verarbeitungsgeschwindig-
keit als der fortlaufende Vergleich von analogen momentanen Stromwerten DI mit den analogen momentanen Stromschwellwerten SWI in der ersten Teileinheit SEA. Dies ist vorteilhaft , da der analoge Vergleich des Stromwertes schneller erfolgt , als die Verarbeitungs zeit bzw . Berechnungs zeit der digitalen zweiten Teileinheit SED . Advantageously, the instantaneous current threshold values SWI can be determined digitally in the second sub-unit SED. with a slower processing speed speed as the continuous comparison of analog instantaneous current values DI with the analog instantaneous current threshold values SWI in the first sub-unit SEA. This is advantageous because the analog comparison of the current value is faster than the processing time or Calculation time of the digital second subunit SED.
Der phasengenaue Vergleich ist in der Regel durch die schnellen Verarbeitungsgeschwindigkeiten von Analog-Digital- Umsetzer ADC, Mikroprozessor (=Mikrocontroller ) CPU und Digital-Analog Umsetzer DAC im Vergleich zur Frequenz des Niederspannungsstromkreises , der in Europa in Regel 50 Hertz beträgt , sichergestellt . The phase-accurate comparison is usually ensured by the fast processing speeds of analog-digital converter ADC, microprocessor (= microcontroller) CPU and digital-analog converter DAC compared to the frequency of the low-voltage circuit, which is usually 50 Hertz in Europe.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die erste Teileinheit SEA einen Spannungskomparator CU aufweisen . Diesem werden einerseits die momentanen Spannungswerte DU des Spannungssensors SU zugeführt . Andererseits werden dem Spannungskomparator CU momentane Spannungsschwellwerte SWU von der zweiten Teileinheit SED zugeführt . In an advantageous embodiment of the invention, the first sub-unit SEA can have a voltage comparator CU. On the one hand, the instantaneous voltage values DU of the voltage sensor SU are fed to this. On the other hand, instantaneous voltage threshold values SWU are supplied to the voltage comparator CU by the second sub-unit SED.
Der Spannungskomparator CU vergleicht die momentanen Spannungswerte DU mit den momentanen Spannungsschwellwerten SWU und gibt bei Überschreitung oder Unterschreitung bzw . Bereichsprüfung ein Spannungsunterbrechungssignal TU zur Initiierung einer Unterbrechung des Niederspannungsstromkreises ab . The voltage comparator CU compares the instantaneous voltage values DU with the instantaneous voltage threshold values SWU and, if they are exceeded or fallen below or Range check a voltage interrupt signal TU to initiate an interrupt of the low voltage circuit from .
Das Spannungsunterbrechungssignal TU kann der Logikeinheit LG zugeführt werden, die es mit dem (n) ( anderen) Unterbrechungssignal ( en) kombiniert und das erste Unterbrechungssignal TRIP zur halbleiterbasierten Unterbrechung bzw . hochohmigen Unterbrechung an die elektronische Unterbrechungseinheit EU abgibt . The voltage interrupt signal TU can be fed to the logic unit LG, which combines it with the (n) (other) interrupt signal(s) and uses the first interrupt signal TRIP to semiconductor-based interrupt or emits high-impedance interruption to the electronic interruption unit EU.
In einer Ausgestaltung speichert der Spannungskomparator CU die momentanen Schwellwerte SWU zwischen, um die Werte ständig zur Verfügung zu haben .
In einer Ausgestaltung führt der Mikroprozessor CPU eine Ermittlung bzw . Berechnung der momentanen Spannungsschwellwerte SWU durch . Die durch die zweite Teileinheit SED bzw . insbesondere den Mikroprozessor CPU ermittelten momentanen Spannungsschwellwerte SWU werden wiederum der ersten Teileinheit SEA zugeführt , insbesondere dem Spannungskomparator CU, um den oben beschriebenen Vergleich durchzuführen . Die digitalen momentanen Spannungsschwellwerte SWU können durch einen weiteren, nicht dargestellten, Digital-Analog-Umsetzer in analoge momentanen Spannungsschwellwerte SWU umgesetzt werden . Diese werden mit dem Spannungskomparator CU mit den analogen momentanen Spannungswerten DU verglichen . In one embodiment, the voltage comparator CU temporarily stores the instantaneous threshold values SWU in order to have the values constantly available. In one embodiment, the microprocessor CPU performs a determination or Calculation of the instantaneous voltage threshold values SWU by . The through the second sub-unit SED or. The instantaneous voltage threshold values SWU determined in particular by the microprocessor CPU are in turn supplied to the first sub-unit SEA, in particular to the voltage comparator CU, in order to carry out the comparison described above. The digital instantaneous voltage threshold values SWU can be converted into analog instantaneous voltage threshold values SWU by a further digital-to-analog converter (not shown). These are compared with the analog instantaneous voltage values DU using the voltage comparator CU.
Dabei kann vorteilhaft die Ermittlung der momentanen Spannungsschwellwerte SWU in der zweiten Teileinheit SED digital erfolgen bzw . mit einer langsameren Verarbeitungsgeschwindigkeit als der fortlaufende Vergleich von momentanen Spannungswerten DU und momentanen Spannungsschwellwerten SWU in der ersten Teileinheit SEA. Advantageously, the instantaneous voltage threshold values SWU can be determined digitally in the second sub-unit SED. with a slower processing speed than the continuous comparison of instantaneous voltage values DU and instantaneous voltage threshold values SWU in the first sub-unit SEA.
Je nach Ausgestaltung kann ein zweites Unterbrechungssignal TRIPG von der zweiten Teileinheit SED der Steuerungseinheit SE , insbesondere vom Mikroprozessor CPU, zur galvanischen Unterbrechung des Niederspannungsstromkreises an das mechanische Trennkontaktsystem MK abgegeben werden, wie in Figur 3 eingezeichnet . Depending on the configuration, a second interrupt signal TRIPG can be emitted by the second subunit SED of the control unit SE, in particular by the microprocessor CPU, to the mechanical isolating contact system MK for galvanic interruption of the low-voltage circuit, as shown in FIG.
Die Ausgestaltung der Steuerungseinheit mit einer analogen ersten Teileinheit und eine digitale zweiten Teileinheit hat den besonderen Vorteil , dass eine ef fi ziente Architektur vorliegt . Die erste analoge Teileinheit kann einen sehr schnellen Vergleich von momentanen Werten und Schwellwerten durchführen, wodurch eine schnelle Kurzschlusserkennung möglich ist . Die zweite Teileinheit kann eine davon unabhängige Schwellwertberechnung bzw . Anpassung durchführen, erfindungsgemäß abhängig von der Höhe des Stromes , die nicht so schnell wie die Erkennung durchgeführt werden muss . Die Schwellwerte
können beispielsweise zwischengespeichert werden, um für einen schnellen Vergleich zur Verfügung zu stehen . Die Schwellwerte müssen nicht ständig angepasst werden . The configuration of the control unit with an analog first sub-unit and a digital second sub-unit has the particular advantage that an efficient architecture is present. The first analog sub-unit can carry out a very quick comparison of instantaneous values and threshold values, as a result of which quick short-circuit detection is possible. The second sub-unit can perform a threshold value calculation or Carry out adjustment, according to the invention depending on the level of the current, which does not have to be carried out as quickly as the detection. The thresholds can be cached, for example, to be available for a quick comparison. The threshold values do not have to be constantly adjusted.
Figur 4 zeigt eine weitere Ausgestaltung bzw . Variante gemäß der Figuren 1 bis 3 . Figur 4 zeigt einen Teil einer einfachen Variante der, bevorzugt analogen, ersten Teileinheit SEAE und einen Teil einer alternativen Variante der, bevorzug digitalen, zweiten Teileinheit SEDE auf . Figure 4 shows a further embodiment or. Variant according to Figures 1 to 3. FIG. 4 shows part of a simple variant of the preferably analog first subunit SEAE and part of an alternative variant of the preferably digital second subunit SEDE.
Der Teil der einfachen Variante der ersten Teileinheit SEAE weist den Stromkomparator CIE auf , dem die momentanen Stromwerte DI , insbesondere beispielsweise deren Betrag, und die momentanen Stromschwellwerte SWI , insbesondere ebenso betragsbezogen, zugeführt werden . Der Stromkomparator CIE gibt in diesem Beispiel direkt das erste Unterbrechungssignal TRIP zur Unterbrechung des Niederspannungsstromkreises ab, analog zu den vorhergehenden Figuren . Die Betragsbildung kann durch eine oder weitere , nicht dargestellte Einheiten erfolgen . Der Teil der alternativen Variante der zweiten Teileinheit SEDE weist eine Netzsynchronisationseinheit NSE auf . Dieser werden die ( analogen) momentanen Spannungswerte DU zugeführt . Die Netzsynchronisationseinheit NSE ermittelt aus den zugeführten ( analogen) momentanen Spannungswerten DU, die z . B . eine sinus förmige Wechselspannung des Niederspannungsstromkreises sind, den Phasenwinkel cp ( t ) der Spannung . The part of the simple variant of the first sub-unit SEAE has the current comparator CIE, to which the instantaneous current values DI, in particular for example their amount, and the instantaneous current threshold values SWI, in particular also related to the amount, are supplied. In this example, the current comparator CIE directly emits the first interrupt signal TRIP for interrupting the low-voltage circuit, analogously to the preceding figures. The amount can be formed by one or more units that are not shown. The part of the alternative variant of the second subunit SEDE has a network synchronization unit NSE. This is supplied with the (analog) instantaneous voltage values DU. The network synchronization unit NSE determines from the supplied (analog) instantaneous voltage values DU, z. B. are a sinusoidal AC voltage of the low-voltage circuit, the phase angle cp (t) of the voltage .
Alternativ kann zusätzlich noch die Amplitude U und ein erwarteter Zeitwert der Spannung UE respektive Erwartungswert der Spannung UE ermittelt werden . Alternatively, the amplitude U and an expected time value of the voltage UE or the expected value of the voltage UE can also be determined.
Der Erwartungswert der Spannung UE ist hierbei eine Art gefilterter bzw . regenerierter bzw . erzeugter äquivalenter momentaner Spannungswert DU . The expected value of the voltage UE is a kind of filtered or regenerated or generated equivalent instantaneous voltage value DU .
Der Phasenwinkel cp ( t ) ( als auch der Erwartungswert der Spannung UE bzw . die Amplitude U) der Spannung DU können beispielsweise durch eine so genannte Phase Locked Loop respek-
tive Phasenregelschleife, kurz PLL, ermittelt werden. Eine PLL ist eine elektronische Schaltungsanordnung oder eine in Software programmierte Variante im Mikrocontroller, die die Phasenlage und damit zusammenhängend die Frequenz eines veränderbaren Oszillators über einen geschlossenen Regelkreis so beeinflusst, dass die Phasenabweichung zwischen einem äußeren periodischen Referenzsignal (momentane Spannungswerte) und dem Oszillator oder einem daraus abgeleiteten Signal möglichst konstant ist. The phase angle cp ( t ) (as well as the expected value of the voltage UE or the amplitude U) of the voltage DU can be respected, for example, by a so-called phase locked loop. tive phase-locked loop, PLL for short, can be determined. A PLL is an electronic circuit arrangement or a software-programmed variant in the microcontroller that influences the phase position and the associated frequency of a variable oscillator via a closed control loop in such a way that the phase deviation between an external periodic reference signal (instantaneous voltage values) and the oscillator or a signal derived therefrom is as constant as possible.
Damit kann u.a. der Phasenwinkel cp ( t ) , die Grundfrequenz und deren Amplitude der zugeführten Netzspannung, d.h. der ermittelten Spannungswerte, ermittelt werden, d.h. z.B. auch der (ungestörte bzw. gefilterte) Erwartungswert der (Netz- ) Spannung . Among other things, the phase angle cp ( t ), the fundamental frequency and its amplitude of the supplied mains voltage, i.e. the determined voltage values, can be determined with this, i.e. e.g. also the (undisturbed or filtered) expected value of the (mains) voltage.
Der von der Netzsynchronisationseinheit NSE ermittelte Phasenwinkel cp ( t ) (und eventuell die Amplitude U oder/und der erwartete Zeitwert der Spannung UE) werden einer Schwellwerteinheit SWE zugeführt. Die Schwellwerteinheit SWE kann eine (skalierte) Kurve für die (phasenbezogenen) momentanen Stromschwellwerte SWI aufweisen. Beispielsweise bei einer sinusförmigen Wechselspannung des Niederspannungsstromkreis eine (annähernd) sinusförmige Stromschwellwertkurve, d.h. einen in der Höhe sinusförmigen Verlauf der momentanen Stromschwellwerte SWI über den Phasenwinkel 0° bis 360° respektive der Periodendauer (bzw. der (korrespondierenden) Zeit) . The phase angle cp(t) determined by the network synchronization unit NSE (and possibly the amplitude U and/or the expected time value of the voltage UE) are supplied to a threshold value unit SWE. The threshold value unit SWE can have a (scaled) curve for the (phase-related) instantaneous current threshold values SWI. For example, in the case of a sinusoidal AC voltage in the low-voltage circuit, an (approximately) sinusoidal current threshold value curve, i.e. a sinusoidal course of the instantaneous current threshold values SWI over the phase angle 0° to 360° or the period duration (or the (corresponding) time).
Das Schutzschaltgerät SG kann ein, insbesondere einziges, Einstellelement aufweisen. Mit diesem, insbesondere einzigen Einstellelement am Schutzschaltgerät SG, kann ein Grenzwert bzw. Maximalwert für den Stromschwellwert einstellbar sein. Alternativ kann der Grenzwert bzw. Maximalwert für den Stromschwellwert auch fest vorgeben bzw. programmiert sein. The protective switching device SG can have one, in particular a single, setting element. A limit value or maximum value for the current threshold value can be set with this, in particular single, setting element on the protective switching device SG. Alternatively, the limit value or maximum value for the current threshold value can also be permanently specified or programmed.
Erfindungsgemäß wird dann die Stromschwellwertkurve hinsichtlich dieses mittels des Einstellelementes eingestellten bzw. fest vorgegebenen Grenzwertes bzw. Maximalwertes für den
Stromschwellwert skaliert. Beispielsweise kann die Amplitude (d.h. der Maximalwert) der Stromschwellwertkurve mit dem Grenzwert/Maximalwert für den Stromschwellwert skaliert werden . According to the invention, the current threshold curve with regard to this limit value or maximum value for the Current threshold scaled. For example, the amplitude (ie maximum value) of the current threshold curve can be scaled with the limit/maximum value for the current threshold.
Beispielsweise kann der Maximalwert des Stromschwellwertes bei dem 4-fachen der Amplitude eines Nennstromes (d.h. mindestens der Strom, den das Schutzschaltgerätes dauerhaft führen muss, Normenabhängig) des Schutzschaltgerätes liegen, beispielsweise weisen übliche Schutzschaltgeräte einen Nennstrom von z.B. 16 A auf. Daraus ergibt sich im Beispiel ein Maximalwert des Stromschwellwertes von: 90 A = (Wurzel 2) * 16 A * 4. For example, the maximum value of the current threshold value can be four times the amplitude of a rated current (i.e. at least the current that the protective switching device must carry continuously, depending on the standard) of the protective switching device, for example, conventional protective switching devices have a rated current of e.g. 16 A. In the example, this results in a maximum value of the current threshold of: 90 A = (square root 2) * 16 A * 4.
(Wurzel 2 => Amplitude des Nennstromwertes) (root 2 => amplitude of the nominal current value)
Die momentanen Stromschwellwerte SWI können durch das Vorliegen des Phasenwinkels cp ( t ) der Spannung in der Schwellwerteinheit SWE von dieser synchron zum momentanen Stromwert DI an den Stromkomparator CIE übermittelt werden, so dass ein phasenbezogener (phasenwinkelbezogener) Vergleich zwischen momentanen Stromwert DI und momentanen Stromschwellwert SWI erfolgen kann. The instantaneous current threshold values SWI can be transmitted synchronously to the instantaneous current value DI to the current comparator CIE due to the presence of the phase angle cp (t) of the voltage in the threshold value unit SWE, so that a phase-related (phase-angle-related) comparison between the instantaneous current value DI and the instantaneous current threshold value SWI can be done.
Figur 5 zeigt einerseits den Verlauf der Höhe einer netzseitigen Spannung Vgrid in Volt [V] , auf der linken vertikalen Achse, einer Periode einer sinusförmigen Wechselspannung über der Zeit t in s [s] , auf der horizontalen Achse. Beispielsweise einer sinusförmigen Wechselspannung im Niederspannungswechselstromkreis. Hierbei sind die momentanen Spannungswerte der Spannung über der Zeit angegeben, wobei die Zeit proportional zum Phasenwinkel ist (f = 50 Hz) . FIG. 5 shows, on the one hand, the profile of the level of a grid-side voltage Vgrid in volts [V], on the left vertical axis, a period of a sinusoidal alternating voltage over time t in s [s], on the horizontal axis. For example, a sinusoidal AC voltage in the low-voltage AC circuit. The instantaneous voltage values of the voltage are given over time, with the time being proportional to the phase angle (f=50 Hz).
Andererseits einen phasenwinkelbezogenen bzw. phasenwinkelabhängigen (betragsmäßigen) skalierten (0 bis 1) momentanen Stromschwellwert threshold, auf der rechten vertikalen Achse, über der Zeit t in s [s] . Der zeitliche (skalierte) Verlauf der momentanen Stromschwellwerte threshold entspricht dabei den (phasenbezogenen) momentanen Stromschwellwerten SWI.
Der zeitliche Verlauf des momentanen Stromschwellwertes (threshold) richtet sich hierbei nach dem betragsmäßigen Verlauf der Spannung, d.h. der Verlauf ist im Bereich der positiven Spannungshalbwelle gleich zum Verlauf im Bereich der negativen Spannungshalbwelle. On the other hand, a phase angle-related or phase angle-dependent (absolute) scaled (0 to 1) instantaneous current threshold value threshold, on the right vertical axis, over time t in s [s]. The time (scaled) progression of the instantaneous current threshold values threshold corresponds to the (phase-related) instantaneous current threshold values SWI. The time profile of the instantaneous current threshold value (threshold) depends on the absolute value profile of the voltage, ie the profile in the area of the positive voltage half-wave is the same as the profile in the area of the negative voltage half-wave.
Der zeitliche (skalierte) Verlauf der momentanen Stromschwellwerte threshold wird entsprechend dem mittels des Einstellelementes eingestellten bzw. fest vorgegebenen Grenzwer- tes/Maximalwertes für den Stromschwellwert erfindungsgemäß skaliert. Z.B. wird die Amplitude (Skalierung 1) auf 100 A Eingestellt, oder z.B. dem 5-fachen Nennstrom. Bei einem Nennstrom von z.B. 16 A auf z.B. The time (scaled) progression of the instantaneous current threshold values threshold is scaled according to the invention in accordance with the limit value/maximum value for the current threshold value set or fixed by means of the setting element. For example, the amplitude (scaling 1) is set to 100 A, or e.g. 5 times the nominal current. With a nominal current of e.g. 16 A on e.g.
5 * 16A * 1,414 (Wurzel 2) = 113 A (Wurzel 2 => Spitzenwert des Momentanwertes des Stromes) . 5 * 16A * 1.414 (root 2) = 113 A (root 2 => peak value of the instantaneous value of the current) .
Im Allgemeinen entspricht der Verlauf der momentanen Stromschwellwerte threshold dem Verlauf der Spannung im Stromkreis, wie in Figur 5 dargestellt. D.h. beispielsweise bei einem dreieckigen Spannungsverlauf würde eine dreieckige Stromschwellwertkurve verwendet werden. Der Hintergrund ist der, dass die Höhe der Spannung die Höhe des (Kurzschluss- ) Stromes bestimmt. Erfindungsgemäß werden folglich bei hohem Strom niedrige Schwellwerte und bei niedrigem Strom hohe Schwellwerte verwendet, um eine schnelle, phasenwinkelunabhängige, Kurzschlusserkennung zu ermöglichen. In general, the course of the instantaneous current threshold values corresponds to the course of the voltage in the circuit, as shown in FIG. That means, for example, in the case of a triangular voltage curve, a triangular current threshold value curve would be used. The background is that the level of the voltage determines the level of the (short-circuit) current. According to the invention, low threshold values are consequently used in the case of a high current and high threshold values in the case of a low current, in order to enable fast short-circuit detection that is independent of the phase angle.
Gemäß Figur 5 weisen die (periodischen) momentanen Stromschwellwerte SWI einen Minimalwert auf. D.h. die Sinuskurve ist nicht ideal (nur näherungsweise bzw. annähernd sinusförmig) . Der Minimalwert ist größer als Null. Insbesondere ist der Minimalwert größer als 5%, 10% oder 20% des Maximalwertes- Spezieller kann dieser Minimalwert im Bereich 5 bis 20% vom Maximalwert liegen, beispielsweise (bei) 10% oder 15 %, d.h. der Amplitude der Stromschwellwertkurve threshold. According to FIG. 5, the (periodic) instantaneous current threshold values SWI have a minimum value. I.e. the sine curve is not ideal (only approximately or approximately sinusoidal). The minimum value is greater than zero. In particular, the minimum value is greater than 5%, 10% or 20% of the maximum value- More specifically, this minimum value can be in the range 5 to 20% of the maximum value, for example (at) 10% or 15%, i.e. the amplitude of the current threshold curve threshold.
Der Minimalwert tritt an die Stelle bzw. im Bereich des Nulldurchganges der ( Sinus- ) Kurve für die Stromschwellwerte.
Bei einem zeitlich sinusförmigen Spannungsverlauf im Niederspannungswechselstromkreis sind die zeitlichen Verläufe von Spannung und Stromschwellwerten phasenbezogen derart synchronisiert, dass der Zeitpunkt der Amplitude (Maximalwert) der Spannung mit dem Zeitpunkt der Amplitude (Maximalwert) des Stromschwellwertes übereinstimmt, wie in Figur 5 gezeigt. Der Bereich des Nulldurchganges der Spannung stimmt ferner mit dem Bereich des Minimalwertes des Stromschwellwertes überein . The minimum value takes the place of or in the area of the zero crossing of the (sine) curve for the current threshold values. In the case of a sinusoidal voltage curve over time in the low-voltage AC circuit, the voltage and current threshold values over time are phase-synchronized in such a way that the point in time of the amplitude (maximum value) of the voltage corresponds to the point in time of the amplitude (maximum value) of the current threshold value, as shown in Figure 5. The range of the zero crossing of the voltage also corresponds to the range of the minimum value of the current threshold value.
Die Phasenwinkelauflösung bestimmt die Schnelligkeit der Berechnung der Schwellwerte. Bei einer Phasenwinkelauflösung von 1°, d.h. für jeden vollen Phasenwinkel der Spannung liegt ein Schwellwert vor, d.h. etwa alle 55,5 ps liegt ein momentaner Schwellwert vor. Die Abschaltung erfolgt über bevorzugt über einen analogen Komparator, d.h. kontinuierlich, und ist damit deutlich schneller (z.B. im Nanosekunden-Bereich) als die Phasenwinkelauflösung. The phase angle resolution determines the speed of calculating the threshold values. With a phase angle resolution of 1°, i.e. there is a threshold value for each full phase angle of the voltage, i.e. there is an instantaneous threshold value approximately every 55.5 ps. Switching off takes place preferably via an analogue comparator, i.e. continuously, and is therefore significantly faster (e.g. in the nanosecond range) than the phase angle resolution.
Alternativ gilt bei einer voll digitalen Verarbeitung der folgende zeitliche Verlauf. Die Phasenwinkelauflösung bestimmt die Schnelligkeit der Erkennung. Bei einer Phasenwinkelauflösung von 1°, d.h. für jeden vollen Phasenwinkel der Spannung liegt ein Schwellwert vor, d.h. etwa alle 55,5 ps liegt ein momentaner Schwellwert vor, bedeutet dies, dass eine Abschaltung nach minimal ca. 60ps erfolgen kann. Bei höheren Phasenwinkelauflösungen lassen sich kürzere Abschaltzeiten erreichen. Alternatively, in the case of fully digital processing, the following time profile applies. The phase angle resolution determines the speed of detection. With a phase angle resolution of 1°, i.e. there is a threshold value for each full phase angle of the voltage, i.e. there is an instantaneous threshold value approximately every 55.5 ps, this means that a switch-off can take place after a minimum of approximately 60 ps. With higher phase angle resolutions, shorter switch-off times can be achieved.
In diesem Beispiel erfolgt dann eine Verarbeitung der Werte mit mindestens 18 kHz. In this example, the values are then processed with at least 18 kHz.
Die Stromschwellwerte können auch (skaliert) in einer Tabelle abgelegt sein, wobei dann der Wert ggfs. angepasst wird. The current threshold values can also be stored (scaled) in a table, with the value then being adjusted if necessary.
Die Stromschwellwerte können beispielsweise allgemein bzw. tabellenbezogen wie folgt berechnet werden: The current threshold values can, for example, be calculated generally or based on tables as follows:
Variante A (langsam, Mittelwert vom Effektivwert) :
Insbesondere aus dem digitalen momentanen Stromwerten wird ein über eine erste Zeitspanne gemittelter Ef fektivwert berechnet . Der gemittelte Ef fektivwert wird mit dem Nennstrom des Schutzgerätes auf eine Überschreitung verglichen . Der Stromschwellwert wird in Abhängigkeit von der Höhe der Überschreitung des gemittelten Ef fektivwertes über den Nennstrom angepasst . Insbesondere , dass der mindestens eine Stromschwellwert um einen von der Höhe der Überschreitung des Nennstromes abhängigen Prozentsatz reduziert wird, um einen angepassten ( reduzierten) Stromschwellwert zu erhalten . Variant A (slow, mean value of the effective value): An effective value averaged over a first period of time is calculated in particular from the digital instantaneous current values. The average rms value is compared with the rated current of the protective device to determine whether it has been exceeded. The current threshold value is adjusted depending on the extent to which the mean effective value is exceeded via the rated current. In particular, the at least one current threshold value is reduced by a percentage that is dependent on how much the rated current is exceeded, in order to obtain an adjusted (reduced) current threshold value.
Bei einer beispielsweisen Überschreitung des gemittelten Effektivwertes von 20% über den Nennstrom wird der Stromschwellwert um beispielsweise 30% reduziert . Andere Skalierungs faktoren des Stromschwellwertes sind ebenso möglich (beispielsweise könnten 30 % Überschreitung auch eine 20 % Reduzierung durchführen) . Als mögliche allgemeine Variante : Prozentsatz der Schwellwertreduzierung = Prozentsatz der Überschreitung multipli ziert mit einem ersten Skalierungs faktor . If, for example, the average effective value of 20% is exceeded by the nominal current, the current threshold value is reduced by 30%, for example. Other scaling factors of the current threshold are also possible (e.g. 30% exceeding could also result in a 20% reduction). As a possible general variant: Percentage of threshold reduction = percentage of exceeding multiplied by a first scaling factor.
Der erste Skalierungs faktor kann beispielsweise 1 sein, größer als eins , kleiner als eins . For example, the first scaling factor can be 1, greater than one, less than one.
Die erste Zeitspanne kann eine Netzperiode ( 20ms bei 50 Hz ) oder auch ein Viel faches (bis zum 50- fachen, d . h . 1 s ) einer Netzperiode sein . The first period of time can be a mains period (20 ms at 50 Hz) or a multiple (up to 50 times, i .e . 1 s) of a mains period .
Variante B ( schnell , Momentanwert ) : Variant B (fast, instantaneous value):
Insbesondere aus dem digitalen momentanen Stromwerten wird ein über eine zweite Zeitspanne gemittelter Stromwert berechnet . Der gemittelte Stromwert wird mit dem Nennstrom des Schutzgerätes auf eine Überschreitung verglichen . Der Stromschwellwert wird in Abhängigkeit von der Höhe der Überschreitung des gemittelten Stromwertes über den Nennstrom angepasst . Insbesondere , dass der mindestens eine Stromschwellwert um einen von der Höhe der Überschreitung des Nennstromes abhängigen Prozentsatz reduziert wird, um einen angepassten ( reduzierten) Stromschwellwert zu erhalten .
Bei einer beispielsweisen Überschreitung des gemittelten Stromwertes von 100% über den Nennstrom wird der Stromschwellwert um beispielsweise 20% reduziert . Andere Skalierungs faktoren des Stromschwellwertes sind ebenso möglich (beispielsweise könnten 200 % Überschreitung auch eine 30 % Reduzierung durchführen) . Als mögliche allgemeine Variante : Prozentsatz der Schwellwertreduzierung = Prozentsatz der Überschreitung multipli ziert mit einem zweiten Skalierungsfaktor . A current value averaged over a second period of time is calculated in particular from the digital instantaneous current values. The averaged current value is compared with the nominal current of the protective device to see if it is exceeded. The current threshold value is adjusted depending on how much the mean current value exceeds the rated current. In particular, the at least one current threshold value is reduced by a percentage that is dependent on how much the rated current is exceeded, in order to obtain an adjusted (reduced) current threshold value. If, for example, the mean current value exceeds 100% above the nominal current, the current threshold value is reduced by 20%, for example. Other scaling factors of the current threshold are also possible (e.g. 200% exceeding could also result in a 30% reduction). As a possible general variant: percentage of threshold reduction = percentage of exceeding multiplied by a second scaling factor.
Der zweite Skalierungs faktor kann beispielsweise 1 sein oder kleiner als eins sein . The second scaling factor can be 1 or less than one, for example.
Die zweite Zeitspanne kann ein Teil einer Netzperiode ( 20ms bei 50 Hz ) sein . Beispielsweise kleiner als 10 ms , 5ms , insbesondere kleiner als 2 ms , 1 ms oder 0 , 1 ms ( j eder Zwischenwert ist möglich und of fenbart ) . The second period of time may be part of a mains period (20 ms at 50 Hz). For example less than 10 ms, 5 ms, in particular less than 2 ms, 1 ms or 0.1 ms (any intermediate value is possible and disclosed).
Obwohl die Erfindung im Detail durch das Aus führungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde , so ist die Erfindung nicht durch die of fenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .
Although the invention has been illustrated and described in more detail by the exemplary embodiment, the invention is not restricted by the examples disclosed and other variations can be derived therefrom by a person skilled in the art without departing from the scope of protection of the invention.
Claims
1 . Schutzschaltgerät ( SG) zum Schutz eines elektrischen Niederspannungsstromkreis aufweisend : 1 . Protective switching device (SG) for protecting an electrical low-voltage circuit having:
- ein Gehäuse ( GEH) , mit ersten ( LI , NI ) und zweiten ( L2 , N2 ) Anschlüssen für Leiter des Niederspannungsstromkreises , - a housing (GEH), with first (LI, NI) and second (L2, N2) terminals for conductors of the low-voltage circuit,
- eine die ersten und die zweiten Anschlüsse elektrisch verbindende Serienschaltung einer mechanischen Trennkontakteinheit (MK) und einer elektronischen Unterbrechungseinheit- A series circuit, electrically connecting the first and second terminals, of a mechanical isolating contact unit (MK) and an electronic interrupter unit
(EU) , (EU) ,
- dass die mechanische Trennkontakteinheit (MK) durch ein Öf fnen von Kontakten zur Vermeidung eines Stromflusses oder ein Schließen der Kontakte für einen Stromfluss im Niederspannungsstromkreis schaltbar ist , - That the mechanical isolating contact unit (MK) can be switched by opening contacts to avoid a current flow or by closing the contacts for a current flow in the low-voltage circuit,
- dass die elektronische Unterbrechungseinheit (EU) durch halbleiterbasierte Schaltelemente in einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente zur Vermeidung eines Stromflusses oder einen niederohmigen Zustand der Schaltelemente zum Stromfluss im Niederspannungsstromkreis schaltbar ist , - that the electronic interruption unit (EU) can be switched by semiconductor-based switching elements into a high-impedance state of the switching elements to avoid a current flow or a low-impedance state of the switching elements for current flow in the low-voltage circuit,
- einer Stromsensoreinheit ( S T ) , zur Ermittlung der Höhe des Stromes des Niederspannungsstromkreises , derart das momentane Stromwerte vorliegen, - A current sensor unit (S T ) to determine the level of the current of the low-voltage circuit, such that the instantaneous current values are available,
- einer Steuerungseinheit ( SE ) , die mit der Stromsensoreinheit ( S T ) , der mechanischen Trennkontakteinheit (MK) und der elektronischen Unterbrechungseinheit (EU) verbunden ist , wobei bei Überschreitung mindestens eines Stromschwellwertes eine Vermeidung eines Stromflusses des Niederspannungsstromkreises initiiert wird, - A control unit (SE), which is connected to the current sensor unit (S T), the mechanical isolating contact unit (MK) and the electronic interrupter unit (EU), with at least one current threshold value being exceeded avoiding a current flow in the low-voltage circuit is initiated,
- dass das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet ist , dass der mindestens eine Stromschwellwert in Abhängigkeit von der Höhe des Stromes im Niederspannungsstromkreis angepasst wird . - that the protective switching device is designed in such a way that the at least one current threshold value is adjusted as a function of the magnitude of the current in the low-voltage circuit.
2 . Schutzschaltgerät ( SG) nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet ist , dass der mindestens eine Stromschwellwert in Abhängigkeit von der Höhe des momentanen Stromwertes angepasst wird .
38 2 . Protective switching device (SG) according to Patent Claim 1, characterized in that the protective switching device is designed in such a way that the at least one current threshold value is adjusted as a function of the level of the instantaneous current value. 38
3 . Schutzschaltgerät ( SG) nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet ist , dass der mindestens eine Stromschwellwert in Abhängigkeit von der Höhe des Ef fektivwertes oder eines Mittelwertes des Stromes angepasst wird . 3 . Protective switching device (SG) according to Patent Claim 1, characterized in that the protective switching device is designed in such a way that the at least one current threshold value is adjusted as a function of the level of the effective value or a mean value of the current.
4 . Schutzschaltgerät ( SG) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass die ersten Anschlüsse ( LI , NI ) netzseitige Anschlüsse und die zweiten Anschlüsse ( L2 , N2 ) lastseitige Anschlüsse sind, dass die mechanische Trennkontakteinheit (MK) den lastseitigen Anschlüssen und die elektronische Unterbrechungseinheit (EU) den netzseitigen Anschlüssen zugeordnet ist , 4 . Protective switching device (SG) according to one of the preceding claims, characterized in that the first connections (LI, NI) network-side connections and the second connections (L2, N2) are load-side connections, that the mechanical isolating contact unit (MK) the load-side connections and the electronic Interruption unit (EU) is assigned to the network-side connections,
5. Schutzschaltgerät ( SG) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass der mindestens eine Stromschwellwert in Abhängigkeit von der Höhe Stromes derart angepasst wird, dass bei zunehmendem Strom der mindestens eine Stromschwellwert verringert wird und bei abnehmenden Strom der mindestens eine Stromschwellwert erhöht wird, insbesondere bis zu einem Maximalwert des mindestens einen Stromschwellwertes erhöht wird . 5. Protective switching device (SG) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one current threshold value is adjusted as a function of the magnitude of the current such that the at least one current threshold value is reduced as the current increases and the at least one current threshold value is increased as the current decreases , is increased in particular up to a maximum value of the at least one current threshold value.
6. Schutzschaltgerät ( SG) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet ist , dass der momentane Stromwert der ermittelten Höhe des Stromes mittels eines analogen Komparators mit dem mindestens einen Stromschwellwert verglichen wird und bei Überschreitung des mindestens einen Stromschwellwertes die Vermeidung des Stromflusses des Niederspannungsstromkreises initiiert wird .
6. Protective switching device (SG) according to one of the preceding claims, characterized in that the protective switching device is designed in such a way that the instantaneous current value of the determined magnitude of the current is compared with the at least one current threshold value by means of an analog comparator and, if the at least one current threshold value is exceeded, the Avoiding the current flow of the low-voltage circuit is initiated.
7 . Schutzschaltgerät ( SG) nach Patentanspruch 6 , dadurch gekennzeichnet , dass das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet ist , dass der mindestens eine Stromschwellwert digital berechnet wird, der berechnete digitale Stromschwellwert mit einem Digital- Analog-Umsetzer ( DAC ) in einen analogen Stromschwellwert umgesetzt wird, der analoge Stromschwellwert dem Komparator zugeführt wird . 7 . Protective switching device (SG) according to claim 6, characterized in that the protective switching device is designed in such a way that the at least one current threshold value is calculated digitally, the calculated digital current threshold value is converted into an analogue current threshold value with a digital-to-analog converter (DAC), the analogue Current threshold is supplied to the comparator.
8 . Schutzschaltgerät ( SG) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet ist , dass die momentanen Stromwerte in digitale Stromwerte umgesetzt werden, dass aus den digitalen Stromwerten ein Ef fektivwert oder ein über eine erste Zeitspanne gemittelter Ef fektivwert berechnet wird, der Stromschwellwert wird in Abhängigkeit von der Höhe einer Überschreitung des Ef fektivwertes oder gemittelten Ef fektivwertes über einen Nennstrom reduziert , um einen angepassten Stromschwellwert zu erhalten . 8th . Protective switching device (SG) according to one of the preceding claims, characterized in that the protective switching device is designed in such a way that the instantaneous current values are converted into digital current values, that an effective value or an effective value averaged over a first period of time is calculated from the digital current values, the current threshold value is reduced as a function of the extent to which the rms value or average rms value is exceeded by a rated current in order to obtain an adjusted current threshold value.
9. Schutzschaltgerät ( SG) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 1 bis 8 , dadurch gekennzeichnet , dass das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet ist , dass die momentanen Stromwerte in digitale Stromwerte umgesetzt werden, dass aus den digitalen Stromwerten ein über eine zweite Zeitspanne gemittelter Stromwert berechnet wird, der Stromschwellwert wird in Abhängigkeit von der Höhe einer Überschreitung des gemittelten Stromwertes über einen Nennstrom reduziert , um einen angepassten Stromschwellwert zu erhalten . 9. Protective switching device (SG) according to one of the preceding claims 1 to 8, characterized in that the protective switching device is designed in such a way that the instantaneous current values are converted into digital current values, that a current value averaged over a second period of time is calculated from the digital current values, the current threshold value is reduced as a function of the extent to which the mean current value exceeds a nominal current in order to obtain an adjusted current threshold value.
10 . Schutzschaltgerät ( SG) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche ,
dadurch gekennzeichnet, dass eine mit der Steuerungseinheit verbundene Spannungssensoreinheit (SU) vorgesehen ist, zur Ermittlung der Höhe der Spannung des Niederspannungsstromkreises, derart das momentane Spannungswerte vorliegen, dass vom, insbesondere periodischen, zeitlichen Verlauf der momentanen Spannungswerte abhängige, insbesondere periodische, momentane Stromschwellwerte (SWI) vorliegen, dass die momentanen Stromwerte (DI) , insbesondere phasenbezogen, mit den momentanen Stromschwellwerten (SWI) verglichen werden, dass bei betragsmäßiger Überschreitung des momentanen Stromschwellwertes (SWI) eine Unterbrechung des Niederspannungsstromkreises initiiert wird. 10 . Protective switching device (SG) according to one of the preceding claims, characterized in that a voltage sensor unit (SU) connected to the control unit is provided for determining the magnitude of the voltage of the low-voltage circuit in such a way that instantaneous voltage values are present such that, in particular periodic, instantaneous current threshold values ( SWI) that the instantaneous current values (DI), in particular phase-related, are compared with the instantaneous current threshold values (SWI), that when the amount of the instantaneous current threshold value (SWI) is exceeded, an interruption of the low-voltage circuit is initiated.
11. Schutzschaltgerät (SG) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederspannungsstromkreis einen zeitlich sinusförmigen Spannungsverlauf aufweist, dass die momentanen Stromschwellwerte (SWI) einen zeitlich, insbesondere betragsmäßigen, annähernd sinusförmigen Stromschwellwertverlauf aufweisen, mit einem Minimalwert, der größer als Null ist, insbesondere größer als 5, 10, 15 oder 20 % vom Maximalwert ist, dass die zeitlichen Verläufe von Spannung (DU) und Stromschwellwerten (SWI) phasenbezogen derart synchronisiert sind, dass der Zeitpunkt der Amplitude der Spannung (DU) mit dem Zeitpunkt der Amplitude des Stromschwellwertes (SWI) übereinstimmt . 11. Protective switching device (SG) according to one of the preceding claims 10, characterized in that the low-voltage circuit has a voltage curve that is sinusoidal over time, that the instantaneous current threshold values (SWI) have a current threshold value curve that is approximately sinusoidal in terms of time, in particular in terms of amount, with a minimum value that is greater than Is zero, in particular greater than 5, 10, 15 or 20% of the maximum value, that the time curves of voltage (DU) and current threshold values (SWI) are phase-synchronized in such a way that the time of the amplitude of the voltage (DU) coincides with the time corresponds to the amplitude of the current threshold value (SWI) .
12. Schutzschaltgerät (SG) nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich des Nulldurchganges der Spannung (DU) mit dem Bereich des Minimalwertes des Stromschwellwertes (SWI) übereinstimmt . 12. Protective switching device (SG) according to claim 11, characterized in that the range of the zero crossing of the voltage (DU) corresponds to the range of the minimum value of the current threshold value (SWI).
13. Verfahren zum Schutz eines elektrischen Niederspannungsstromkreis in einem Schutzschaltgerät mit einer mechanischen
Trennkontakteinheit (MK) , die in Serie mit einer elektronischen Unterbrechungseinheit (EU) geschaltet ist , dass die mechanische Trennkontakteinheit (MK) durch ein Öf fnen von Kontakten zur Vermeidung eines Stromflusses oder ein Schließen der Kontakte für einen Stromfluss im Niederspannungsstromkreis geschaltet werden kann, dass die elektronische Unterbrechungseinheit (EU) durch halbleiterbasierte Schaltelemente in einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente zur Vermeidung eines Stromflusses oder einen niederohmigen Zustand der Schaltelemente zum Stromfluss im Niederspannungsstromkreis geschaltet werden kann, dass die Höhe des Stromes des Niederspannungsstromkreises ermittelt wird, derart das momentane Stromwerte vorliegen, dass bei Überschreitung des momentanen Stromwertes verglichen mit mindestens einem Stromschwellwert eine Vermeidung des Stromflusses des Niederspannungsstromkreises initiiert wird, dass der mindestens eine Stromschwellwert in Abhängigkeit von der Höhe des Stromes im Niederspannungsstromkreis angepasst wird . 13. Method of protecting a low-voltage electrical circuit in a protective switching device with a mechanical Isolating contact unit (MK), which is connected in series with an electronic interrupting unit (EU), that the mechanical isolating contact unit (MK) can be switched by opening contacts to prevent current flow or closing the contacts to current flow in the low-voltage circuit, that the electronic interrupting unit (EU) can be switched by semiconductor-based switching elements into a high-impedance state of the switching elements to prevent current flow or a low-impedance state of the switching elements to prevent current flow in the low-voltage circuit, so that the magnitude of the current in the low-voltage circuit is determined in such a way that instantaneous current values are present that when the instantaneous current value is exceeded compared with at least one current threshold value, avoidance of the current flow in the low-voltage circuit is initiated, that the at least one current threshold value depends on the magnitude of the current is adjusted in the low-voltage circuit.
14 . Verfahren nach Patentanspruch 13 , dadurch gekennzeichnet , dass der mindestens eine Stromschwellwert in Abhängigkeit von der Höhe des Stromes derart angepasst wird, dass bei zunehmendem Strom der mindestens eine Stromschwellwert verringert wird und dass bei abnehmendem Strom der mindestens eine Stromschwellwert erhöht wird, insbesondere bis zu einem Maximalwert des mindestens einen Stromschwellwertes erhöht wird . 14 . Method according to Patent Claim 13, characterized in that the at least one current threshold value is adapted as a function of the magnitude of the current in such a way that the at least one current threshold value is reduced as the current increases and that the at least one current threshold value is increased as the current decreases, in particular up to one Maximum value of at least one current threshold value is increased.
15 . Verfahren nach Patentanspruch 13 oder 14 , dadurch gekennzeichnet , dass bei Überschreitung eines Nennstromes des Schutzschaltgerätes der mindestens eine Stromschwellwert um einen von der Höhe der Überschreitung des Nennstromes abhängigen Prozentsatz reduziert wird, um einen angepassten Stromschwellwert zu erhalten .
42 15 . Method according to Patent Claim 13 or 14, characterized in that when a nominal current of the protective switching device is exceeded, the at least one current threshold value is reduced by a percentage dependent on the level at which the nominal current is exceeded in order to obtain an adjusted current threshold value. 42
16 . Computerprogrammprodukt umfassend Befehle , die bei der Aus führung des Programms durch einen Mikrocontroller diesen veranlassen das Verfahren nach einem der Patentansprüche 13 bis 15 mit einem Schutzschaltgerät gemäß einem der Patentan- Sprüche 1 bis 12 zu unterstützen, insbesondere durchzuführen . 16 . Computer program product comprising instructions which, in the execution of the program by a microcontroller, cause this to support the method according to one of claims 13 to 15 with a protective switching device according to one of claims 1 to 12, in particular to carry it out.
17 . Computerlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogrammprodukt nach Patentanspruch 16 gespeichert ist . 17 . Computer-readable storage medium on which the computer program product according to claim 16 is stored.
18 . Datenträgersignal , das das Computerprogrammprodukt nach18 . Data medium signal, which the computer program product according to
Patentanspruch 16 überträgt .
Claim 16 transfers.
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