EP4374403A1 - Circuit breaker device - Google Patents

Circuit breaker device

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Publication number
EP4374403A1
EP4374403A1 EP22786794.2A EP22786794A EP4374403A1 EP 4374403 A1 EP4374403 A1 EP 4374403A1 EP 22786794 A EP22786794 A EP 22786794A EP 4374403 A1 EP4374403 A1 EP 4374403A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
unit
switching device
protective switching
impedance
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22786794.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Fabian Döbler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP4374403A1 publication Critical patent/EP4374403A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H01H9/548—Electromechanical and static switch connected in series
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H01H9/547—Combinations of mechanical switches and static switches, the latter being controlled by the former

Definitions

  • the invention relates to the technical field of a protective switching device for a low-voltage circuit with an electronic interruption unit.
  • Low voltage means voltages of up to 1000 volts AC or up to 1500 volts DC. Low voltage means, in particular, 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.
  • the current values mentioned mean in particular nominal, rated and/or cut-off currents, i.e. 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.
  • the nominal currents can be scaled further, from 0.5 A to 1 A, 2 A, 3 A, 4 A, 5 A, 6 A, 7 A, 8 A, 9 A, 10 A, etc. up to 16 A.
  • 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 miniature 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 design .
  • 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 for tripping (interruption) in the event of prolonged overcurrent (overcurrent protection) or 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 electrical current flow of the low-voltage circuit is routed via semiconductor components or semiconductor switches, which interrupt or switch off the electrical current flow. 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 the relevant standards for low-voltage circuits, the contacts of the mechanical isolating contact system being connected in series with the electronic interrupting unit, d. H . the current of the low-voltage circuit to be protected is carried both via the mechanical isolating contact system and via the electronic interrupting unit.
  • the present invention relates in particular to low-voltage AC circuits with an AC voltage, usually with a time-dependent sinusoidal AC voltage with the frequency f.
  • a harmonic AC voltage can be represented by the rotation of 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.
  • An oscillation period corresponds to a full rotation 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.
  • angular frequency ( ⁇ ) 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 2 ⁇ :
  • the time-dependent value from the angular velocity ⁇ and the time t corresponds to the time-dependent angle ⁇ (t), which is also referred to as the phase angle ⁇ (t).
  • the phase angle ⁇ ( t ) periodically runs through the range 0,.,2n or 0°...360°.
  • the object of the present invention is to improve a protective switching device of the type mentioned at the outset, in particular to improve the safety of such a protective switching device or to achieve greater safety in the electrical low-voltage circuit to be protected by the protective switching device.
  • a protective switching device for protecting an electrical low-voltage circuit, in particular a low-voltage alternating current circuit, having: a housing with a first and a second network-side connection (network-side connections) and a first and a second load-side connection (load-side connections), the The first network-side connection and the first load-side connection (the first connections) are provided in particular for a phase conductor of the low-voltage circuit and the second mains-side connection and the second load-side connection (the second connections) are intended in particular for a neutral conductor of the low-voltage circuit,
  • the mechanical isolating contact unit can be switched by opening contacts to avoid a current flow or closing the contacts for a current flow in the low-voltage circuit
  • the electronic interruption unit can be switched by semiconductor-based switching elements into 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 control unit which is connected to the current sensor unit, the mechanical isolating contact unit and the electronic interrupting unit, wherein when current and/or current time limit values are exceeded, avoidance of a current flow in the low-voltage circuit is initiated,
  • a first measuring impedance is provided between the first and the second load-side connection, such that when the contacts of the mechanical isolating contact unit are open, a current could flow from the first load-side connection via the measuring impedance to the second load-side connection.
  • a first measurement impedance is provided between the conductors on the load-side connections.
  • the first measurement impedance is seen from the line-side connections, i . H . Seen from a potential energy source, provided after the mechanical isolating contact unit. D. H .
  • the measuring impedance can be determined by measurement when the contacts of the mechanical isolating contact unit on the load-side connections are open. For example, if the measurement impedance is a resistor, its resistance value (plus potential line resistance) can be determined. Other units of the protective switching device are electrically separated by the open contacts.
  • the first measuring resistor can be used to test the function of the protective switching device.
  • a measuring current can thus flow via the first measuring resistor.
  • the protective switching device is designed in such a way that the first measuring impedance is used to determine a closed state of the contacts of the mechanical isolating contact unit, in particular when the load is not connected to the load-side connections.
  • an unintended (faulty) closed state of the contacts of the mechanical isolating contact unit is determined, e.g. B. if contacts are welded or stuck together, for example due to excessive currents .
  • the safety of a protective switching device is increased, since contacts that are not electrically isolated as touch or Provide personal protection, be detected.
  • the passive measurement impedance means that voltages or voltages are not carried over. Signals via the mechanical isolating contact unit (in particular when the contacts are open) does not take place (for example, in contrast to when a voltage measurement would be provided instead of the measuring resistor, which is connected to the control unit).
  • the measurement impedance is a purely passive element with no galvanic connection to the control unit.
  • the mechanical isolating contact unit has a handle for opening and closing the contacts. Furthermore, a position sensor connected to the control unit can be provided, which in particular determines the position of the handle and transmits it to the control unit.
  • the mechanical isolating contact unit is designed in such a way that the contacts can be opened by the control unit, but cannot be closed.
  • the protective switching device is designed in such a way that, for functional testing of the protective switching device, the electronic interruption unit is switched to a low-impedance state for a first period of time when the contacts of the mechanical isolating contact unit are open and the electronic interruption unit is switched to high resistance , so that a measuring current only flows through the first measuring impedance when the contacts of the mechanical isolating contact unit are unexpectedly (faulty) closed.
  • the electronic interruption unit then remains in a high-impedance state and/or an error state of the protective switching device is signaled.
  • the electronic interruption unit is switched, starting from the high-impedance state, to the low-impedance state for a first period of time and is then again in the high-impedance state.
  • the first period of time can be in the range of 100 ps to 1 s. For example 100 ⁇ s , 200 ⁇ s , 1 ms , 2 ms , 10 ms , 11 ms , ..., 20 ms , 21 ms , 100 ms , ..., 200 ms , ... 1 s .
  • switching times in the range of 1 ms to 2 ms a change in current can be detected relatively easily for a functional test.
  • switching times of up to 10 ms are advantageous in order to ensure personal protection despite a fault.
  • the protective switching device is designed in such a way that the magnitude of the voltage across the electronic interruption unit can be determined for a conductor.
  • the protective switching device is designed in such a way that, for functional testing of the protective switching device when the contacts of the mechanical isolating contact unit (MK) are open, the level of the voltage defined by the first measuring impedance across the electronic interrupter unit is measured with a high-impedance switched electronic Interruption unit (EU) is determined that when a first voltage threshold value is exceeded, a first error condition is present, so that a low resistance of the electronic interruption unit is avoided and/or an error condition of the protective switching device is signaled.
  • EU switched electronic Interruption unit
  • a sensible first voltage threshold value can be selected.
  • a first voltage threshold value that is greater than 0.4 times the applied nominal voltage UN or Umains (especially effective value) of low voltage circuit is (>0.4*UN) .
  • First voltage threshold values >(0.4;0.5;0.6;0.7; 0, 8 or 0.9)*UN are particularly useful.
  • a second measuring impedance is provided between the conductors of the low-voltage circuit in such a way that when the contacts of the mechanical isolating contact unit are open and the electronic interrupting unit is switched to low resistance, a measuring current flows through the electronic interrupting unit via the line-side connections.
  • a further measurement current can flow when the contacts of the mechanical isolating contact unit are open.
  • the additional measuring current can be used to advantage for further function testing of the protective switching device. In particular, to detect a faulty electronic interrupting unit.
  • the (first and/or second) measuring impedance is an electrical resistor and/or capacitor, ie an individual element or a series or parallel circuit or a series and parallel circuit. parallel connection of two, three, four, five ... elements .
  • the measuring impedance is a series connection of an electrical resistor and capacitor.
  • the measuring impedance has a high resistance or impedance value, in particular that the resistance value is greater than 100 kOhm, 500 kOhm, 1 Mohm, 2 Mohm, 3 Mohm, 4 Mohm or 5 Mohm.
  • a measuring resistor as a measuring impedance of e.g. B. 1 MOhm to about 50 mW losses.
  • the level of the value of the measuring impedance should be dimensioned such that the current through the measuring impedance when the mains voltage is applied (in the nominal range) is less than 1 mA, so that the losses in the measuring impedance are (negligibly) small.
  • the (measuring) current is preferably less than 0.1 mA.
  • the protective switching device is designed in such a way that, for functional testing of the protective switching device, when the contacts of the mechanical isolating contact unit are open and the electronic interruption unit is switched to high impedance, the electronic interruption unit is switched to a low-impedance state for a/first period of time is, so that a measuring current flows through the second measuring impedance, that the expected level of the measuring current through the second measuring impedance is compared with a first threshold value and when it is exceeded (to an unintended closed state of the contacts of the mechanical isolating contact unit can be closed, so that) the electronic interruption unit then in a high-impedance state status remains and/or an error status of the protective switching device is signaled.
  • the protective switching device is designed in such a way that the magnitude of the voltage across the electronic interruption unit can be determined for a conductor.
  • the protective switching device is designed in such a way that when the contacts of the mechanical isolating contact unit are open, the magnitude of the voltage across the electronic interruption unit, which is determined by the second measuring impedance, is determined when the electronic interruption unit is switched to high resistance, such that a second fault condition occurs when a second voltage threshold value is exceeded is present, so that a low resistance of the electronic interruption unit is avoided and/or an error state of the protective switching device is signaled.
  • the second voltage threshold depends on the ratio of the level of the impedance of the electronic interruption unit to the level of the impedance of the measuring impedance.
  • the second voltage threshold value can, for example, be less than a quarter of the level of the nominal voltage (UN) of the low-voltage circuit be . ( 0 , 25*UN) .
  • the rated voltage refers in particular to the actually present or applied mains voltage (at the protective switching device). The voltage ratio through the voltage divider remains constant. If the mains voltage changes, the switch voltage changes.
  • control unit has a microcontroller.
  • the protective switching device can also be designed in such a way that one or more refinements are provided:
  • a single-pole electronic interruption unit in particular, with a network-side connection point which is electrically connected to the network-side phase conductor connection, and a load-side connection point which is connected to a network-side connection point of the mechanical isolating contact unit.
  • a first voltage sensor unit connected to the control unit which determines the level of a/the first voltage across the electronic interruption unit, in particular between the grid-side connection point and the load-side connection point of the electronic interruption unit.
  • a second voltage connected to the control unit is alternatively voltage sensor unit is provided, which determines the level of a second voltage between the network-side neutral conductor connection and the network-side phase conductor connection. Furthermore, a third voltage sensor unit connected to the control unit is provided, which determines the level of a third voltage between the network-side neutral conductor connection and the load-side connection point of the electronic interruption unit.
  • the protective switching device is designed in such a way that the level of a/the first voltage between the network-side connection point and the load-side connection point of the electronic interruption unit is determined from the difference between the second and third voltage.
  • the current sensor unit is provided on the circuit side between the line-side phase conductor connection and the load-side phase conductor connection.
  • the device is compactly divided into two, with an electronic interruption unit in the phase conductor together with a current sensor unit on the one hand and a continuous neutral conductor on the other. Furthermore, with a current sensor unit in the phase conductor, more extensive monitoring with regard to currents is achieved both in the circuit itself and in the event of a faulty connection of a phase conductor to earth/an earth conductor.
  • a corresponding method for a protective switching device for a low-voltage circuit with electronic (semiconductor-based) switching elements can be provided with the same and additional advantages.
  • a corresponding computer program product can be claimed.
  • the computer program product includes instructions which, when the program is executed by a microcontroller, 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.
  • 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 can be claimed.
  • a corresponding data carrier signal that transmits the computer program product can be claimed.
  • Figure 1 is a first representation of a protective switching device
  • Figure 2 shows a second representation of a protective switching device
  • FIG. 3 shows a third representation of a 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:
  • a line-side neutral conductor connection NG a line-side phase conductor connection LG, a load-side neutral conductor connection NL, a load-side phase conductor connection LL of the low-voltage circuit;
  • an energy source is usually connected to the grid side GRID, a consumer or load connected;
  • a current sensor unit SI for determining the level of the current of the low-voltage circuit, which is arranged in particular in the phase conductor,
  • a control unit SE which is connected to the current sensor unit SI, the mechanical isolating contact unit MK and the electronic interrupting unit EU, with current and/or current time limit values being exceeded avoiding a current flow in the low-voltage circuit being initiated.
  • a first measuring impedance ZM1 is provided between conductors of the low-voltage circuit in such a way that when the contacts of the mechanical isolating contact unit are open, a current flows from the first load-side connection/load-side neutral conductor connection NL via the measuring impedance to the second load-side connection/load-side phase conductor connection LL could .
  • the first measurement impedance ZM1 can be an electrical resistor and/or capacitor, for example.
  • the measuring impedance can be a series connection or (/and) parallel connection of a resistor and/or a capacitor.
  • a second measurement impedance ZM2 can be provided between conductors of the low-voltage circuit such that when the contacts of the mechanical isolating contact unit are open and the electronic interruption unit is switched to low resistance, a measurement current flows through the electronic interruption unit via the line-side connections. This can be done in such a way that a second measuring impedance ZM2 is connected between the network-side connection points APLG, APNG of the mechanical isolating contact unit MK.
  • the second measuring impedance ZM2 can also be an electrical resistor and/or capacitor, for example.
  • the measuring impedance can be a series circuit or (/and) parallel circuit of a resistor and/or a capacitor.
  • a defined potential is generated in the protective switching device by the second measuring impedance ZM2, in particular a defined voltage potential across the electronic interruption unit EU. Furthermore, a defined measuring current in the protective switching device without affecting a connected consumer / load.
  • Both the measurement current caused by the first and/or second measurement impedance can be evaluated according to the invention, and (or/and) the voltage across certain units, such as the electronic interruption unit EU.
  • the correct behavior of the units, in particular of the electronic interruption unit EU, can be recorded by the evaluation.
  • the first measuring impedance is used to determine, in particular, a malfunction in the mechanical isolating contact unit, in particular when the consumer or Load .
  • the (first or second) measurement impedance ZM1, ZM2 should have a very high value (resistance or impedance value) in order to keep the losses low. For example, with a resistor, a value of z . B. 1 MOhm . A value of 1 MOhm results in losses of about 50 mW in a 230 V low voltage circuit.
  • the measurement impedance should be greater than 100 KOhm, 500 kohm, 1 MOhm, 2 MOhm, 3 MOhm, 4 MOhm or better 5 MOhm.
  • the protective switching device can be designed in such a way that the magnitude of the voltage across the electronic interruption unit can be determined.
  • D. H the level of a first voltage between the grid-side connection point EUG and the load-side connection point EUL of the electronic interruption unit EU can be determined or is determined .
  • a first voltage sensor unit SUI connected to the control unit SE is provided in the example according to FIG.
  • the voltage across the series connection of electronic interruption unit EU and current sensor SI can alternatively also be determined, as shown in FIG.
  • the current sensor unit SI has a very low internal resistance, so that the determination of the level of the voltage is not affected or is only negligibly affected.
  • a second voltage sensor unit SU2 can be provided, which determines the magnitude of the voltage between the line-side neutral conductor connection NG and the line-side phase conductor connection LG.
  • the first voltage sensor unit can also be replaced by using two voltage measurements (before the electronic interrupting unit and after the electronic interrupting unit).
  • the voltage across the electronic interruption unit is determined by calculating the difference.
  • a/the second voltage sensor unit SU2 connected to the control unit SE can be provided Level of a second voltage between the network-side neutral conductor connection (NG) and the network-side phase conductor connection (LG) determined.
  • a third voltage sensor unit SU3 (not shown) connected to the control unit can be provided, which determines the level of a third voltage between the network-side neutral conductor connection NG and the load-side connection point EUL of the electronic interruption unit EU.
  • the protective switching device is designed in such a way that the level of a/the first voltage between the network-side connection point EUG and the load-side connection point EUL of the electronic interruption unit EU is determined from the difference between the second and third voltage.
  • the electronic interruption unit EU is single-pole, in the example in the phase conductor.
  • the line-side connection point APNG for the neutral conductor of the mechanical isolating contact unit MK is connected to the line-side neutral conductor connection NG of the housing GEH.
  • the protective switching device SG is advantageously designed such that the contacts of the mechanical isolating contact unit MK can be opened by the control unit SE but not closed, which is indicated by an arrow from the control unit SE to the mechanical isolating contact unit MK.
  • the mechanical isolating contact unit MK can be operated by a mechanical handle HH on the protective switching device SG in order to switch a manual (manual) opening or closing of the contacts KKL, KKN.
  • the mechanical handle HH indicates the switching status (open or closed) of the contacts of the mechanical isolating contact unit MK.
  • the position of the handle can z. B. by means of a ( position )
  • the mechanical isolating contact unit MK is advantageously designed in such a way that a (manual) closing of the contacts by the mechanical handle is only possible after a release (enable), in particular a release signal. This is also indicated by the arrow from the control unit SE to the mechanical isolating contact unit MK. D. H . , The contacts KKL, KKN of the mechanical isolating contact unit MK can only be opened by the handle HH when the release or of the release signal (from the control unit) to be closed. Without the release or the release signal can be used to actuate the handle HH, but the contacts cannot be closed ("continuous slipping").
  • the protective switching device SG has an energy supply NT, for example a power pack.
  • the power supply NT is provided for the control unit SE, which is indicated by a connection between the power supply NT and the control unit SE in FIG.
  • the power supply NT is (on the other hand) connected to the line-side neutral conductor connection NG and the line-side phase conductor connection LG.
  • a fuse SS in particular a fuse, can advantageously be provided in the connection to the network-side neutral conductor connection NG (and/or phase conductor connection LG).
  • this can be connected to the grid-side neutral conductor connection NG via the fuse SS.
  • a three-pole electronics unit EE (FIG. 3) can thus advantageously be implemented, for example as a module that has three
  • the electronics unit EE has, for example, the electronic interruption unit EU, the control unit SE, the power supply NT (in particular including the fuse SS), the current sensor unit SI, the first voltage sensor unit SUI and optionally the second voltage sensor unit SU2 on .
  • the low-voltage circuit can be a three-phase AC circuit, with one neutral wire and three phase wires.
  • the protective switching device can be designed as a three-phase variant and can have, for example, further line-side and load-side phase conductor connections. Between the other line-side and load-side phase conductor connections, a series connection of an electronic interruption unit or their semiconductor-based switching elements and a contact of the mechanical isolating contact unit are provided.
  • the first and/or second measuring impedance can be provided between phase conductors and neutral conductors and/or between the phase conductors.
  • High resistance means a state in which only a negligible current flows.
  • resistance values greater than 1 kilohm, more preferably greater than 10 kilohms, 100 kilohms, 1 megohm, 10 megohms, 100 megohms, 1 gigaohm, or greater.
  • Low-impedance means a condition in which the current value specified on the protective switching device could flow.
  • low-impedance means resistance values that are less than 10 ohms, better less than 1 ohm, 100 milliohms, 10 milliohms, 1 milliohm or less.
  • FIG. 2 shows an illustration according to FIG. 1, with the difference that an energy source EQ with a nominal voltage U N of the low-voltage circuit is connected to the network side GRID.
  • the nominal voltage U N should also be present between the line-side neutral conductor connection NG and the line-side phase conductor connection LG.
  • the nominal voltage is the actually existing or applied mains voltage (at the protective switching device). This can be determined in the protective switching device by the second voltage sensor unit SU2.
  • the voltage drop via the electronic interruption unit EU can be determined by the first voltage sensor unit SUI.
  • a release signal enable is drawn in at the connection of the control unit SE to the mechanical isolating contact unit MK.
  • the mechanical isolating contact unit MK is shown in an open state OFF, i. H . with open contacts KKN, KKL to avoid current flow.
  • the protective switching device SG works, for example, in principle such that when the contacts of the mechanical isolating contact unit and low-impedance interrupting unit and
  • FIG. 3 shows an illustration according to FIGS. 1 and 2, with the difference that the protective switching device is constructed in two parts. It contains an electronic first part EPART, for example on a circuit board/printed circuit board.
  • the first part EPART can have the control unit SE, the second measuring impedance ZM2, the current sensor unit SI, the electronic interruption unit EU, the power supply NT.
  • the first part can be the first voltage sensor unit SU1, the second voltage sensor unit SU2, the fuse SS, a switch SCH, a temperature sensor TEM (in particular for the electronic interruption unit EU), a communication unit COM, a display unit have DISP .
  • the first part EPART has only three connections :
  • connection NG a connection for a connection to the network-side neutral conductor connection NG .
  • the protective switching device contains an in particular mechanical second part MPART.
  • the second part MPART can have the mechanical isolating contact unit MK, the handle HH, a release unit FG. Furthermore, the second part can have a position unit POS for reporting the position of the contacts of the mechanical isolating contacts unit MK to the control unit, as well as the (neutral conductor) connection(s).
  • the second part MPART contains the first measurement impedance ZM1.
  • a compact protective switching device can advantageously be implemented as a result of the division into two.
  • the enabling unit FG causes the actuation of the contacts of the mechanical isolating contact unit to be enabled by the handle HH when an enabling signal enable is present.
  • a typical fault pattern of contacts of mechanical isolating contact units MK is the welding of the contact surfaces, which means that the contact can no longer be opened . However , there is also the possibility that a contact can no longer be closed .
  • One possibility is to monitor the position of the handle, for example using Hall sensors or end-of-travel sensors.
  • Another case is when the handle is held in the on (closed) position and a trip-free trip opens the contacts. The sensor continues to detect the on position of the handle, with the contact already being open.
  • a first measurement impedance is proposed on the load-side connection (between the mechanical isolating contact unit and the load-side connections).
  • the output impedance of the protective switching device with the first and second measurement impedances ZM1, ZM2 converges to the impedance value Z meas1
  • the measured voltage when the contact is open without a load converges to the voltage when the contacts are open.
  • the maximum output impedance of the protective switching device is limited upwards by the first measuring impedance ZM1, as a result of which the voltage ratios differ significantly from the case without the first measuring impedance ZM1 with the disconnector open.
  • the phase position of the measured voltages can optionally be evaluated for the measured voltage amplitude (or for the effective value). This makes the evaluation of the voltages more complex, but it can be differentiated even more clearly between the switching states .
  • large measuring impedances are used in order to keep the losses low, with a different value being used for the level of the first measuring impedance than for the level of the second measuring impedance, for example:
  • the impedance of the electronic interruption unit EU depends heavily on the circuit topology and its energy absorber. Typical values are included here where this is an ohmic-capacitive impedance.
  • the protective switching device is designed in such a way that, for a functional test of the protective switching device when the contacts of the mechanical isolating contact unit MK are open and the electronic interruption unit EU is switched to high resistance, the electronic interruption unit EU is switched to a low resistance state for a first period of time, so that only then is a measurement current flows via the first measuring impedance if the contacts of the mechanical isolating contact unit MK are faulty or are unexpectedly closed. If a measurement current flows, which is detected via the current sensor unit, a faulty closed state of the contacts can be concluded.
  • the level of the measuring current is determined by the value of the level of the first measuring impedance ZM1.
  • the electronic interruption unit can then remain in a high-impedance state, for example.
  • this error state of the protective switching device can be signaled.
  • the protective switching device can be designed in such a way that, for the functional test of the protective switching device, when the contacts of the mechanical isolating contact unit MK are open, the level of the voltage across the electronic interruption unit determined by the first measurement impedance ZM1 is determined when the electronic interruption unit EU is switched to high resistance becomes .
  • a first error condition is present when a first voltage threshold value is exceeded.
  • the protective switching device can be designed in such a way that, for functional testing of the protective switching device, when the contacts of the mechanical isolating contact unit MK are open and the electronic interrupting unit EU is switched to high resistance, the electronic interrupting unit EU is switched to a low-resistance state for a/first period of time, so that a measuring current flows through the second measurement impedance flows.
  • the expected height of the measuring current via the second measuring impedance is compared with a first threshold value and when it is exceeded, d. H . if the first measuring impedance reduces the impedance value due to the parallel circuit—a larger current flows, a non-intended closed state of the contacts of the mechanical isolating contact unit MK can be concluded.
  • the electronic interruption unit can then remain in a high-impedance state.
  • this error state of the protective switching device can be signaled.
  • the protective switching device can also be designed in such a way that when the contacts of the mechanical isolating contact unit MK are open, the magnitude of the voltage across the electronic interruption unit set by the second measuring impedance is determined when the electronic interruption unit (EU) is switched to high resistance. If a second voltage threshold value is exceeded, a second fault condition is present, since the first measurement impedance that was not provided causes a higher voltage drop across the electronic interruption unit, so that it can be concluded that the contacts of the mechanical isolating contact unit MK are in a closed state that was not provided . As a result, the electronic interruption unit can be prevented from becoming low-impedance. Alternatively or additionally, this error state of the protective switching device can be signaled.
  • the electronic interruption unit EU (or the electronic switch) is z. B. switched on for a very short time (in the millisecond range).
  • a current and/or voltage measurement and (subsequent) evaluation can be used to determine whether the planned (switching) state of the contacts (closed/open) matches the real (switching) state of the contacts (closed/open). .
  • a (first) release condition for switching on the protective switching device specifically the electronic interruption unit, can be present. If the check is not error-free, there will be no release for switching on the protective switching device, there is an error condition, so that the outgoing feeder or consumer/load cannot be switched on, thus preventing a dangerous state.
  • the switching state of the contacts of a protective switching device or. Its mechanical isolating contact unit can be clearly identified via the existing current or (especially) voltage measurements in the loaded and unloaded state.
  • the additional first measurement impedance ZM1 (Z meas1 ) can also be used in the current-based determination of the status of the contacts.
  • the first measuring impedance ZM1 defines a maximum output impedance and thus a firmly defined current level in the unloaded state of the protective switching device. A clear distinction between open and closed contacts is therefore always possible.
  • the switching state is determined using purely electrical quantities. He may be compared with other position detections.

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)

Abstract

The invention relates to a circuit breaker device for protection of an electrical low-voltage circuit, having: • -a housing having a first and a second connection on the mains side and a first and a second connection on the load side, • - a mechanical isolating contact unit connected in series to an electronic interrupting unit, wherein the mechanical isolating contact unit is associated with the load-side terminals and the electronic interrupting unit is associated with the mains-side terminals, • - such that the mechanical isolating contact unit can be switched by opening contacts to prevent current flow or by closing contacts for current flow in the low-voltage circuit, • - such that the electronic interrupting unit can be switched by semiconductor-based switching elements into a high-impedance state of the switching elements for preventing current flow or into a low-impedance state of the switching elements for current flow in the low-voltage circuit, • - a current sensor unit, for determining the level of the current of the low-voltage circuit, • - a control unit connected to the current sensor unit, the mechanical disconnect contact unit and the electronic interrupt unit, • - such that a first measuring impedance is provided between the first and the second load-side connection.

Description

Beschreibung Description
Schutz schalt gerät protection switching device
Die Erfindung betrifft das technische Gebiet eines Schutz- schaltgerätes 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 interruption unit.
Mit Niederspannung sind Spannungen von bis zu 1000 Volt Wech- selspannung oder bis zu 1500 Volt Gleichspannung gemeint . Mit Niederspannung sind insbesondere Spannungen gemeint , die grö- ßer als die Kleinspannung, mit Werten von 50 Volt Wechsel- spannung bzw . 120 Volt Gleichspannung, sind . Low voltage means voltages of up to 1000 volts AC or up to 1500 volts DC. Low voltage means, in particular, 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 Nie- derspannungsstromkreis sind insbesondere Stromkreise mit Nennströmen bzw . Bemessungsströmen von bis zu 50 Ampere , 40 Ampere , 32 Ampere , 25 Ampere , 16 Ampere oder 10 Ampere ge- meint . Mit den genannten Stromwerten sind insbesondere Nenn- , Bemessungs- oder/und Abschalt-Ströme gemeint , d . h . der Strom, der im Normal fall maximal über den Stromkreis geführt wird bzw . bei denen der elektrische Stromkreis üblicherweise un- terbrochen wird, beispielsweise durch eine Schutzeinrichtung, wie ein Schutzschaltgerät , Leitungsschutzschalter oder Leis- tungsschalter . Die Nennströme können sich weiter staffeln, von 0 , 5 A über 1 A, 2 A, 3 A, 4 A, 5 A, 6 A, 7 A, 8 A, 9 A, 10 A, usw . bis 16 A. 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. In particular, 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. The current values mentioned mean in particular nominal, rated and/or cut-off currents, i.e. 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. The nominal currents can be scaled further, from 0.5 A to 1 A, 2 A, 3 A, 4 A, 5 A, 6 A, 7 A, 8 A, 9 A, 10 A, etc. up to 16 A.
Leitungsschutzschalter sind seit langem bekannte Überstrom- schutzeinrichtungen, die in der Elektroinstallationstechnik in Niederspannungsstromkreisen eingesetzt werden . Diese schützen Leitungen vor Beschädigung durch Erwärmung infolge zu hohen Stromes und/oder Kurzschluss . Ein Leitungsschutz- schalter kann den Stromkreis bei Überlast und/oder Kurz- schluss selbsttätig abschalten . Ein Leitungsschutzschalter ist ein nicht selbsttätig zurückstellendes Sicherungselement . Leistungsschalter sind, im Gegensatz zu Leitungsschutzschal- tern, für Ströme größer als 125 A vorgesehen, teilweise auch schon ab 63 Ampere . Leitungsschutzschalter sind deshalb ein- facher und filigraner auf gebaut . Leitungsschutzschalter wei- sen üblicherweise eine Befestigungsmöglichkeit zur Befesti- gung 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 miniature 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 design . 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 (Unterbre- chung) bei länger anhaltenden Überstrom (Überstromschutz ) respektive bei thermischer Überlast (Überlastschut z ) einge- setzt . Ein elektromagnetischer Auslöser mit einer Spule wird zur kurz zeitigen Auslösung bei Überschreiten eines Überstrom- grenzwerts bzw . im Falle eines Kurzschlusses (Kurzschluss- schutz ) eingesetzt . Eine oder mehrere Lichtbogenlöschkam- mer (n) bzw . Einrichtungen zur Lichtbogenlöschung sind vorge- sehen . 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 for tripping (interruption) in the event of prolonged overcurrent (overcurrent protection) or 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 Unterbrechungs- einheit sind relativ neuartige Entwicklungen . Diese weisen eine halbleiterbasierte elektronische Unterbrechungseinheit auf . D . h . der elektrische Stromfluss des Niederspannungs- stromkreises wird über Halbleiterbauelemente respektive Halb- leiterschalter geführt , die den elektrischen Stromfluss un- terbrechen bzw . leitfähig geschaltet werden können . Schutz- schaltgeräte mit einer elektronischen Unterbrechungseinheit weisen ferner häufig ein mechanisches Trennkontaktsystem auf , insbesondere mit Trennereigenschaften gemäß einschlägigen 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 elektroni- sche 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 electrical current flow of the low-voltage circuit is routed via semiconductor components or semiconductor switches, which interrupt or switch off the electrical current flow. 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 the relevant standards for low-voltage circuits, the contacts of the mechanical isolating contact system being connected in series with the electronic interrupting unit, d. H . the current of the low-voltage circuit to be protected is carried both via the mechanical isolating contact system and via the electronic interrupting unit.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf Nie- derspannungswechselstromkreise, mit einer Wechselspannung, üblicherweise mit einer zeitabhängigen sinusförmigen Wechsel- spannung mit der Frequenz f. Die zeitliche Abhängigkeit des momentanen Spannungswertes u(t) der Wechselspannung ist durch die Gleichung: u(t) = U * sin (2π * f * t) beschrieben. Wobei: u(t) = momentaner Spannungswert zu der Zeit t The present invention relates in particular to low-voltage AC circuits with an AC voltage, usually with a time-dependent sinusoidal AC voltage with the frequency f. The time dependence of the instantaneous voltage value u(t) of the AC voltage is given by the equation: u(t)= U * sin (2π * f * t) is described. Where: u(t) = instantaneous voltage value at time t
U = Amplitude der Spannung U = amplitude of the voltage
Eine harmonische Wechselspannung lässt sich durch die Rotati- on 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 Zei- gers und dessen Vollwinkel beträgt 2n (2Pi) bzw. 360°. Die Kreisfrequenz ist die Anderungsrate des Phasenwinkels dieses rotierenden Zeigers. Die Kreisfrequenz einer harmonischen Schwingung beträgt immer das 2π-fache ihrer Frequenz, d.h. : ω = 2π*f = 2π/T = Kreisfrequenz der Wechselspannung (T = Periodendauer der Schwingung) A harmonic AC voltage can be represented by the rotation of 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. An oscillation period corresponds to a full rotation 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 2π times its frequency, i.e.: ω = 2π*f = 2π/T = angular frequency of the AC voltage (T = period of the oscillation)
Häufig wird die Angabe der Kreisfrequenz (ω) gegenüber der Frequenz (f) bevorzugt, da sich viele Formeln der Schwin- gungslehre aufgrund des Auftretens trigonometrischer Funktio- nen, deren Periode per Definition 2π ist, mit Hilfe der Kreisfrequenz kompakter darstellen lassen: The specification of the angular frequency (ω) 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 2π:
U (t) U * sin(ωt) Im Falle zeitlich nicht konstanter Kreisfrequenzen wird auch der Begriff momentane Kreisfrequenz verwendet. U (t) U * sin(ωt) 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 ω und der Zeit t dem zeitabhängigen Winkel φ (t) , der auch als Phasenwinkel φ ( t ) bezeichnet wird. D.h. der Phasenwinkel φ ( t ) durchläuft periodisch den Bereich 0,.,2n bzw. 0°...360°. D.h. der Phasenwinkel nimmt periodisch ei- nen Wert zwischen 0 und 2π bzw. 0° und 360° an (φ = n* (0...2π) bzw. φ = n* ( 0 °...360 ° ) , wegen Periodizität; verkürzt: cp = O..,2π bzw. φ = 0°...360° ) . In the case of a sinusoidal AC voltage, in particular one that is constant over time, the time-dependent value from the angular velocity ω and the time t corresponds to the time-dependent angle φ(t), which is also referred to as the phase angle φ(t). I.e. the phase angle φ ( t ) periodically runs through the range 0,.,2n or 0°...360°. I.e. the phase angle periodically assumes a value between 0 and 2π or 0° and 360° (φ = n* (0...2π) or φ = n* (0°...360°) , because Periodicity, abbreviated: cp = O..,2π or φ = 0°...360° ) .
Mit momentanem Spannungswert u(t) ist folglich der momentane Wert der Spannung zum Zeitpunkt t, d.h. bei einer sinusförmi- gen (periodischen) Wechselspannung der Wert der Spannung zum Phasenwinkel cp gemeint (cp = O...2n bzw. cp = 0°...360°, der jewei- ligen Periode) . The instantaneous voltage value u(t) consequently means the instantaneous value of the voltage at the time t, i.e. in the case of a sinusoidal (periodic) AC voltage the value of the voltage at the phase angle cp (cp = 0...2n or cp = 0° ...360°, the respective period) .
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schutzschalt- gerät eingangs genannter Art zu verbessern, insbesondere die Sicherheit eines derartigen Schutzschaltgerätes zu verbessern bzw. eine höhere Sicherheit im durch das Schutzschaltgerät zu schützenden elektrischen Niederspannungsstromkreis zu errei- chen . The object of the present invention is to improve a protective switching device of the type mentioned at the outset, in particular to improve the safety of such a protective switching device or to achieve greater safety in the electrical low-voltage circuit to be protected by the protective switching device.
Diese Aufgabe wird durch ein Schutzschaltgerät mit den Merk- malen des Patentanspruchs 1 gelöst. This problem is solved by a protective switching device with the features of patent claim 1 .
Erfindungsgemäß wird ein Schutzschaltgerät zum Schutz eines elektrischen Niederspannungsstromkreises, insbesondere Nie- derspannungswechselstromkreises, vorgeschlagen, aufweisend: - ein Gehäuse mit einem ersten und einem zweiten netzseitigen Anschluss (netzseitige Anschlüsse) sowie einem ersten und ei- nem zweiten lastseitigen Anschluss (lastseitige Anschlüsse) , der erste netzseitige Anschluss und der erste lastseitige An- schluss (die ersten Anschlüsse) sind insbesondere für einen Phasenleiter des Niederspannungsstromkreises vorgesehen und der zweite netzseitige Anschluss und der zweite lastsei- tige Anschluss ( die zweiten Anschlüsse ) sind insbesondere für einen Neutralleiter des Niederspannungsstromkreises vorgese- hen, According to the invention, a protective switching device is proposed for protecting an electrical low-voltage circuit, in particular a low-voltage alternating current circuit, having: a housing with a first and a second network-side connection (network-side connections) and a first and a second load-side connection (load-side connections), the The first network-side connection and the first load-side connection (the first connections) are provided in particular for a phase conductor of the low-voltage circuit and the second mains-side connection and the second load-side connection (the second connections) are intended in particular for a neutral conductor of the low-voltage circuit,
- eine mechanische Trennkontakteinheit , die in Serie mit ei- ner elektronischen Unterbrechungseinheit geschaltet ist , wo- bei die mechanische Trennkontakteinheit den lastseitigen An- schlüssen und die elektronische Unterbrechungseinheit den netzseitigen Anschlüssen zugeordnet ist , - a mechanical isolating contact unit which is connected in series with an electronic interrupting unit, the mechanical isolating contact unit being assigned to the load-side connections and the electronic interrupting unit being assigned to the network-side connections,
- dass die mechanische Trennkontakteinheit durch ein Öffnen von Kontakten zur Vermeidung eines Stromflusses oder ein Schließen der Kontakte für einen Stromfluss im Niederspan- nungsstromkreis schaltbar ist , - That the mechanical isolating contact unit can be switched by opening contacts to avoid a current flow or closing the contacts for a current flow in the low-voltage circuit,
- dass die elektronische Unterbrechungseinheit durch halblei- terbasierte 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 can be switched by semiconductor-based switching elements into 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,
- einer Stromsensoreinheit , zur Ermittlung der Höhe des Stro- mes des Niederspannungsstromkreises , - a current sensor unit to determine the magnitude of the current in the low-voltage circuit,
- einer Steuerungseinheit , die mit der Stromsensoreinheit , der mechanischen Trennkontakteinheit und der elektronischen Unterbrechungseinheit verbunden ist , wobei bei Überschreitung von Strom- oder/und Strom-Zeitgrenzwerten eine Vermeidung ei- nes Stromflusses des Niederspannungsstromkreises initiiert wird, - A control unit, which is connected to the current sensor unit, the mechanical isolating contact unit and the electronic interrupting unit, wherein when current and/or current time limit values are exceeded, avoidance of a current flow in the low-voltage circuit is initiated,
- dass zwischen dem ersten und dem zweiten lastseitigen An- schluss eine erste Messimpedanz vorgesehen ist , derart , dass bei geöffneten Kontakten der mechanischen Trenn- kontakteinheit ein Strom vom ersten lastseitigen Anschluss über die Messimpedanz zum zweiten lastseitigen Anschluss fließen könnte . - That a first measuring impedance is provided between the first and the second load-side connection, such that when the contacts of the mechanical isolating contact unit are open, a current could flow from the first load-side connection via the measuring impedance to the second load-side connection.
Erfindungsgemäß ist zwischen den Leitern an den lastseitigen Anschlüssen eine erste Messimpedanz vorgesehen . Die erste Messimpedanz ist , von den netzseitigen Anschlüssen aus gese- hen, d . h . von einer potenziellen Energiequelle aus gesehen, nach der mechanischen Trennkontakteinheit vorgesehen . D . h . bei einem erfindungsgemäßen Schutzschaltgerät , dass sich im noch nicht eingebauten Zustand befindet (bzw . im noch nicht angeschlossenen Zustand) , ist bei geöffneten Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit an den lastseitigen An- schlüssen die Messimpedanz messtechnisch ermittelbar . Ist die Messimpedanz beispielsweise ein Widerstand, so ist dessen Wi- derstandswert (plus potenzielle Leitungswiderstände ) ermit- telbar . Weitere Einheiten des Schutzschaltgerätes sind durch die geöffneten Kontakte elektrisch getrennt . According to the invention, a first measurement impedance is provided between the conductors on the load-side connections. The first measurement impedance is seen from the line-side connections, i . H . Seen from a potential energy source, provided after the mechanical isolating contact unit. D. H . With a protective switching device according to the invention that is not yet installed (or not yet connected), the measuring impedance can be determined by measurement when the contacts of the mechanical isolating contact unit on the load-side connections are open. For example, if the measurement impedance is a resistor, its resistance value (plus potential line resistance) can be determined. Other units of the protective switching device are electrically separated by the open contacts.
Anders ausgedrückt : bei fehlender Last an den lastseitigen Anschlüssen und geschlossenen Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit und niederohmig geschalteter elektroni- scher Unterbrechungseinheit fließt ein Messstrom über die netzseitigen Anschlüsse durch die elektronische Unterbre- chungseinheit (EU) , die geschlossenen Kontakte der mechani- schen Trennkontakteinheit und durch die erste Messimpedanz . In other words: if there is no load at the load-side connections and the contacts of the mechanical isolating contact unit are closed and the electronic interruption unit is switched to low resistance, a measuring current flows via the connections on the mains side through the electronic interruption unit (EU), the closed contacts of the mechanical isolating contact unit and through the first measurement impedance .
Dies hat den besonderen Vorteil , dass der erste Messwider- stand zur Funktionsprüfung des Schutzschaltgerätes verwendet werden kann . So kann ein Messstrom über den ersten Messwider- stand fließen . Durch Positionierung des ersten Messwiderstan- des „am Ende" des Schutzschaltgerätes ( in Richtung Last ) , d . h . nach der mechanischen Trennkontakteinheit , kann so ins- besondere eine defekte mechanische Trennkontakteinheit ermit- telt werden, beispielsweise wenn Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit verklebt bzw . verschweißt sind bzw . nicht ordnungsgemäß öffnen . This has the particular advantage that the first measuring resistor can be used to test the function of the protective switching device. A measuring current can thus flow via the first measuring resistor. By positioning the first measuring resistor "at the end" of the protective switching device (in the direction of the load), i.e. after the mechanical isolating contact unit, a defective mechanical isolating contact unit can be determined in particular, for example if contacts of the mechanical isolating contact unit are stuck or .are welded or do not open properly .
So kann mit dieser Ausgestaltung ein sicheres Schutzschaltge- rät ermöglicht werden, wodurch die Sicherheit im Niederspan- nungsstromkreis für elektrische Verbraucher als auch Personen erhöht wird . With this configuration, a safe protective switching device can be made possible, as a result of which safety in the low-voltage circuit is increased for electrical consumers and people.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter- ansprüchen und im Aus führungsbeispiel angegeben . In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass die erste Messim- pedanz zur Ermittlung eines geschlossenen Zustandes der Kon- takte der mechanisches Trennkontakteinheit verwendet wird, insbesondere bei nicht angeschlossener Last an den lastseiti- gen Anschlüssen . Insbesondere wird ein nicht vorgesehener ( fehlerhafter ) geschlossener Zustand der Kontakte der mecha- nischen Trennkontakteinheit ermittelt , z . B . wenn Kontakte verschweißt oder verklebt sind, beispielsweise durch zu hohe Ströme . Advantageous refinements of the invention are specified in the dependent claims and in the exemplary embodiment. In an advantageous embodiment of the invention, the protective switching device is designed in such a way that the first measuring impedance is used to determine a closed state of the contacts of the mechanical isolating contact unit, in particular when the load is not connected to the load-side connections. In particular, an unintended (faulty) closed state of the contacts of the mechanical isolating contact unit is determined, e.g. B. if contacts are welded or stuck together, for example due to excessive currents .
Dies hat den besonderen Vorteil , dass die Sicherheit eines Schutzschaltgerät erhöht wird, da Kontakte , die keine galva- nische Trennung als Berührungs- bzw . Personenschutz bieten, erkannt werden . Weiterhin besteht der Vorteil , dass durch die passive Messimpedanz eine Verschleppung von Spannungen bzw . Signalen über die mechanische Trennkontakteinheit ( insbeson- dere bei geöffneten Kontakten) nicht erfolgt (beispielsweise im Gegensatz dazu, wenn eine Spannungsmessung an Stelle des Messwiderstandes vorgesehen wäre , die mit der Steuerungsein- heit verbunden ist ) . Die Messimpedanz ist ein rein passives Element ohne galvanische Verbindung zur Steuerungseinheit . This has the particular advantage that the safety of a protective switching device is increased, since contacts that are not electrically isolated as touch or Provide personal protection, be detected. There is also the advantage that the passive measurement impedance means that voltages or voltages are not carried over. Signals via the mechanical isolating contact unit (in particular when the contacts are open) does not take place (for example, in contrast to when a voltage measurement would be provided instead of the measuring resistor, which is connected to the control unit). The measurement impedance is a purely passive element with no galvanic connection to the control unit.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die mechanische Trennkontakteinheit eine Handhabe zum Öffnen und Schließen der Kontakte auf . Ferner kann ein mit der Steue- rungseinheit verbundener Positionssensor vorgesehen sein, der insbesondere die Position der Handhabe ermittelt und an die Steuerungseinheit überträgt . In an advantageous embodiment of the invention, the mechanical isolating contact unit has a handle for opening and closing the contacts. Furthermore, a position sensor connected to the control unit can be provided, which in particular determines the position of the handle and transmits it to the control unit.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass die Funktionalität ei- nes klassischen Leitungsschutzschalters gegeben ist . Ferner dass die Position der Handhabe und somit ein vorgesehener ge- öffneter oder geschlossener Zustand der mechanischen Trenn- kontakteinheit ermittelt wird, wobei der Zustand mit dem er- findungsgemäß ermittelten Zustand verglichen werden kann und bei Abweichungen entsprechende Maßnahmen (hochohmig werden, Signalisierung, etc . ) vorgenommen werden können . In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die mechanische Trennkontakteinheit derart ausgestaltet , dass die Kontakte durch die Steuerungseinheit geöffnet , aber nicht ge- schlossen werden können . This has the special advantage that the functionality of a classic circuit breaker is given. Furthermore, that the position of the handle and thus an intended open or closed state of the mechanical isolating contact unit is determined, whereby the state can be compared with the state determined according to the invention and, in the event of deviations, appropriate measures (high resistance, signalling, etc. ) can be made . In an advantageous embodiment of the invention, the mechanical isolating contact unit is designed in such a way that the contacts can be opened by the control unit, but cannot be closed.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass ein erhöhter Schutz und eine erhöhte Betriebssicherheit gegeben ist , da ein fehlerbe- dingtes Schließen von Kontakten durch die Steuerungseinheit nicht möglich ist . This has the particular advantage that there is increased protection and increased operational reliability, since it is not possible for the control unit to close contacts due to errors.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass zur Funktionsprüfung des Schutzschaltgerätes bei vorge- sehenen geöffneten Kontakten der mechanischen Trennkontakt- einheit und hochohmig geschalteter elektronischer Unterbre- chungseinheit die elektronische Unterbrechungseinheit für ei- ne erste Zeitspanne in einen niederohmigen Zustand geschaltet wird, so dass nur dann ein Messstrom über die erste Messimpe- danz fließt , wenn die Kontakte der mechanischen Trennkontakt- einheit unvorhergesehen ( fehlerhaft ) geschlossen sind . Insbe- sondere bleibt die elektronische Unterbrechungseinheit an- schließend in einem hochohmigen Zustand oder/und es wird ein Fehlerzustand des Schutzschaltgerätes signalisiert . In an advantageous embodiment of the invention, the protective switching device is designed in such a way that, for functional testing of the protective switching device, the electronic interruption unit is switched to a low-impedance state for a first period of time when the contacts of the mechanical isolating contact unit are open and the electronic interruption unit is switched to high resistance , so that a measuring current only flows through the first measuring impedance when the contacts of the mechanical isolating contact unit are unexpectedly (faulty) closed. In particular, the electronic interruption unit then remains in a high-impedance state and/or an error state of the protective switching device is signaled.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass relativ einfach eine Prüfung auf fehlerhaft geschlossene Kontakte durchgeführt werden kann, auch wenn kein Verbraucher bzw . keine Last am Schutzschaltgerät ( lastseitige Anschlüsse ) angeschlossen ist , wobei die erste Messimpedanz einen detektierbaren Messstrom zur Funktionsprüfung hervorruft . This has the particular advantage that it is relatively easy to check for incorrectly closed contacts, even if there is no consumer or no load is connected to the protective switching device (load-side connections), the first measuring impedance causing a detectable measuring current for the functional test.
Im Beispiel wird die elektronische Unterbrechungseinheit aus- gehend vom hochohmigen Zustand für eine erste Zeitspanne in den niederohmigen Zustand geschaltet und ist anschließend wieder im hochohmigen Zustand . Die erste Zeitspanne kann im Bereich 100 ps bis 1 s liegen . Beispielsweise 100 μs , 200 μs , 1 ms, 2 ms , 10 ms , 11 ms , ..., 20 ms , 21 ms , 100 ms , ..., 200 ms , ... 1 s . In the example, the electronic interruption unit is switched, starting from the high-impedance state, to the low-impedance state for a first period of time and is then again in the high-impedance state. The first period of time can be in the range of 100 ps to 1 s. For example 100 μs , 200 μs , 1 ms , 2 ms , 10 ms , 11 ms , ..., 20 ms , 21 ms , 100 ms , ..., 200 ms , ... 1 s .
Bei Schaltzeiten im Bereich 1 ms bis 2 ms kann relativ ein- fach eine Stromänderung zur Funktionsprüfung detektiert wer- den . Insbesondere Schaltzeiten von bis zu 10 ms sind vorteil- haft , um trotz eines Fehlers einen Personenschutz zu gewähr- leisten . With switching times in the range of 1 ms to 2 ms, a change in current can be detected relatively easily for a functional test. In particular, switching times of up to 10 ms are advantageous in order to ensure personal protection despite a fault.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass für einen Leiter die Höhe der Spannung über der elektronischen Unterbrechungs- einheit ermittelbar ist . In an advantageous embodiment of the invention, the protective switching device is designed in such a way that the magnitude of the voltage across the electronic interruption unit can be determined for a conductor.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine weitere Möglich- keit zur Ermittlung unvorhergesehener / fehlerhaft geschlos- sener Kontakte gegeben ist . This has the particular advantage that there is another possibility for determining unforeseen/incorrectly closed contacts.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass zur Funktionsprü- fung des Schutzschaltgerätes bei vorgesehenen geöffneten Kon- takten der mechanischen Trennkontakteinheit (MK) die Höhe der durch die ersten Messimpedanz festgelegten Spannung über der elektronischen Unterbrechungseinheit bei hochohmig geschalte- ter elektronischer Unterbrechungseinheit (EU) ermittelt wird, dass bei Überschreitung eines ersten Spannungsschwellwertes eine erste Fehlerbedingung vorliegt , so dass ein niederohmig werden der elektronischen Unterbrechungseinheit vermieden oder/und ein Fehlerzustand des Schutzschaltgerätes signali- siert wird . In an advantageous embodiment of the invention, the protective switching device is designed in such a way that, for functional testing of the protective switching device when the contacts of the mechanical isolating contact unit (MK) are open, the level of the voltage defined by the first measuring impedance across the electronic interrupter unit is measured with a high-impedance switched electronic Interruption unit (EU) is determined that when a first voltage threshold value is exceeded, a first error condition is present, so that a low resistance of the electronic interruption unit is avoided and/or an error condition of the protective switching device is signaled.
Abhängig von der Dimensionierung der Höhe der Messimpedanz und der Impedanz der hochohmigen elektronischer Unterbre- chungseinheit , kann ein sinnvoller erster Spannungsschwell- wert gewählt werden . Üblicherweise ist ein erster Spannungs- schwellwert sinnvoll , der größer als 0 , 4 mal der anliegenden Nennspannung UN bzw . UNetz ( insbesondere Effektivwert ) des Niederspannungsstromkreises ist (>0,4*UN) . Spezieller sinn- voll sind erste Spannungsschwellwerte > (0,4; 0,5; 0, 6; 0,7; 0 , 8 oder 0,9) * UN . Depending on the dimensioning of the level of the measurement impedance and the impedance of the high-impedance electronic interruption unit, a sensible first voltage threshold value can be selected. A first voltage threshold value that is greater than 0.4 times the applied nominal voltage UN or Umains (especially effective value) of low voltage circuit is (>0.4*UN) . First voltage threshold values >(0.4;0.5;0.6;0.7; 0, 8 or 0.9)*UN are particularly useful.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass neben der Ermittlung durch Stromüberwachung eine Überwachung durch eine Ermittlung der Höhe der Spannung gegeben ist, was insbesondere bei gro- ßen Werten der Messimpedanz (geringe Ströme) vorteilhaft ist. Weiterer Vorteil gegenüber der strombasierten Variante ist, dass die elektronischen Unterbrechungseinheit nicht niederoh- mig geschaltet werden muss (eingeschaltet) und somit eine un- gewollte Versorgung eines evtl, angeschlossenen Verbrauchers / Last vermieden wird. This has the particular advantage that, in addition to determination by current monitoring, there is also monitoring by determining the magnitude of the voltage, which is particularly advantageous in the case of large values of the measuring impedance (low currents). A further advantage compared to the current-based variant is that the electronic interruption unit does not have to be switched to low resistance (switched on) and thus an unwanted supply of a possibly connected consumer / load is avoided.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zwi- schen Leitern des Niederspannungsstromkreises eine zweite Messimpedanz derart vorgesehen ist, dass bei geöffneten Kon- takten der mechanischen Trennkontakteinheit und niederohmig geschalteter elektronischer Unterbrechungseinheit ein Mess- strom über die netzseitigen Anschlüsse durch die elektroni- sche Unterbrechungseinheit fließt. In an advantageous embodiment of the invention, a second measuring impedance is provided between the conductors of the low-voltage circuit in such a way that when the contacts of the mechanical isolating contact unit are open and the electronic interrupting unit is switched to low resistance, a measuring current flows through the electronic interrupting unit via the line-side connections.
Durch die beispielsweise zwischen zwei Leitern vor der (dem lastseitigen Anschluss zugeordneten) mechanischen Trennkon- takteinheit vorgesehenen zweiten Messimpedanz kann bei geöff- neten Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit ein wei- terer Messstrom fließen. Der weitere Messstrom kann vorteil- haft zur weiteren Funktionsprüfung des Schutzschaltgerätes verwendet werden. Insbesondere, um eine fehlerhafte elektro- nische Unterbrechungseinheit zu ermitteln. So kann mit dieser Ausgestaltung die Sicherheit eines Schutzschaltgerätes weiter erhöht werden, wodurch die Sicherheit im Niederspannungs- stromkreis weiter erhöht wird. Through the second measurement impedance provided, for example, between two conductors in front of the mechanical isolating contact unit (assigned to the connection on the load side), a further measurement current can flow when the contacts of the mechanical isolating contact unit are open. The additional measuring current can be used to advantage for further function testing of the protective switching device. In particular, to detect a faulty electronic interrupting unit. With this configuration, the safety of a protective switching device can be further increased, as a result of which the safety in the low-voltage circuit is further increased.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die (erste oder/und zweite) Messimpedanz ein elektrischer Wider- stand oder/und Kondensator, d.h. ein einzelnes Element oder eine Serien- bzw. Parallelschaltung oder eine Serien- und Pa- rallelschaltung zweier, dreier, vierer, fünfer ... Elemente . In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Mes- simpedanz eine Serienschaltung eines elektrischen Widerstan- des und Kondensators . In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Messimpedanz einen hohen Widerstands- oder Impedanzwert auf , insbesondere dass der Widerstandswert größer als 100 kOhm, 500 kOhm, 1 MOhm, 2 MOhm, 3 MOhm, 4 MOhm oder 5 MOhm ist . In an advantageous embodiment of the invention, the (first and/or second) measuring impedance is an electrical resistor and/or capacitor, ie an individual element or a series or parallel circuit or a series and parallel circuit. parallel connection of two, three, four, five ... elements . In an advantageous embodiment of the invention, the measuring impedance is a series connection of an electrical resistor and capacitor. In an advantageous embodiment of the invention, the measuring impedance has a high resistance or impedance value, in particular that the resistance value is greater than 100 kOhm, 500 kOhm, 1 Mohm, 2 Mohm, 3 Mohm, 4 Mohm or 5 Mohm.
In einem 230 Volt (Nennspannung UN - Effektivwert ) Nieder- spannungsstromkreis führt der Einsatz eines Messwiderstandes als Messimpedanz von z . B . 1 MOhm zu etwa 50 mW Verlusten .In a 230 volt (nominal voltage UN - effective value) low-voltage circuit, the use of a measuring resistor as a measuring impedance of e.g. B. 1 MOhm to about 50 mW losses.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sollte die Höhe des Wertes der Messimpedanz so bemessen sein, dass der Strom durch die Messimpedanz bei angelegter Netzspannung ( im Nennbereich) kleiner als 1 mA ist , so dass die Verluste in der Messimpedanz (vernachlässigbar ) klein sind . Bevorzugt ist der (Mess- ) Strom kleiner als 0 , 1 mA. In an advantageous embodiment of the invention, the level of the value of the measuring impedance should be dimensioned such that the current through the measuring impedance when the mains voltage is applied (in the nominal range) is less than 1 mA, so that the losses in the measuring impedance are (negligibly) small. The (measuring) current is preferably less than 0.1 mA.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass die Erwärmung im Schutzschaltgerät durch die Messimpedanz gering gehalten wird . This has the special advantage that the heating in the protective switching device is kept low by the measuring impedance.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass zur Funktionsprü- fung des Schutzschaltgerätes bei geöffneten Kontakten der me- chanischen Trennkontakteinheit und hochohmig geschalteter elektronischer Unterbrechungseinheit die elektronische Unter- brechungseinheit für eine/die erste Zeitspanne in einen nie- derohmigen Zustand geschaltet wird, so dass ein Messstrom über die zweite Messimpedanz fließt , dass die erwartete Höhe des Messtromes über die zweite Mes- simpedanz mit einem ersten Schwellwert verglichen wird und bei dessen Überschreitung ( auf einen nicht vorgesehenen ge- schlossen Zustand der Kontakte der mechanischen Trennkontakt- einheit geschlossen werden kann, so dass ) die elektronische Unterbrechungseinheit anschließend in einem hochohmigen Zu- stand verbleibt oder/und ein Fehlerzustand des Schutzschalt- gerätes signalisiert wird . In an advantageous embodiment of the invention, the protective switching device is designed in such a way that, for functional testing of the protective switching device, when the contacts of the mechanical isolating contact unit are open and the electronic interruption unit is switched to high impedance, the electronic interruption unit is switched to a low-impedance state for a/first period of time is, so that a measuring current flows through the second measuring impedance, that the expected level of the measuring current through the second measuring impedance is compared with a first threshold value and when it is exceeded (to an unintended closed state of the contacts of the mechanical isolating contact unit can be closed, so that) the electronic interruption unit then in a high-impedance state status remains and/or an error status of the protective switching device is signaled.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine weitere Möglich- keit zur Ermittlung unvorhergesehen / fehlerhaft geschlosse- ner Kontakte gegeben ist , so dass ein Schutzschaltgerät mit erhöhter Sicherheit realisiert werden kann . This has the particular advantage that there is a further possibility for determining unforeseen/incorrectly closed contacts, so that a protective switching device with increased security can be implemented.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass für einen Leiter die Höhe der Spannung über der elektronischen Unterbrechungs- einheit ermittelbar ist . In an advantageous embodiment of the invention, the protective switching device is designed in such a way that the magnitude of the voltage across the electronic interruption unit can be determined for a conductor.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine weitere Möglich- keit zur Ermittlung unvorhergesehener / fehlerhaft geschlos- sener Kontakte gegeben ist . This has the particular advantage that there is another possibility for determining unforeseen/incorrectly closed contacts.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass bei vorgesehenen geöffneten Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit die Höhe der durch die zweite Messimpedanz festgelegten Spannung über der elektronischen Unterbrechungseinheit bei hochohmig geschalteter elektronischer Unterbrechungseinheit ermittelt wird, dass bei Überschreitung eines zweiten Spannungsschwellwertes eine zweite Fehlerbedingung vorliegt , so dass ein niederohmig werden der elektronischen Unterbrechungseinheit vermieden oder/und ein Fehlerzustand des Schutzschaltgerätes signali- siert wird . In an advantageous embodiment of the invention, the protective switching device is designed in such a way that when the contacts of the mechanical isolating contact unit are open, the magnitude of the voltage across the electronic interruption unit, which is determined by the second measuring impedance, is determined when the electronic interruption unit is switched to high resistance, such that a second fault condition occurs when a second voltage threshold value is exceeded is present, so that a low resistance of the electronic interruption unit is avoided and/or an error state of the protective switching device is signaled.
D . h . bei Unterschreitung des zweiten Spannungsschwellwertes liegt keine Fehlerbedingung vor . D. H . if the voltage falls below the second threshold value, there is no error condition.
Der zweite Spannungsschwellwert hängt vom Verhältnis der Höhe der Impedanz der elektronischen Unterbrechungseinheit zur Hö- he der Impedanz der Messimpedanz ab . Der zweite Spannungs- schwellwert kann beispielsweise kleiner als ein Viertel der Höhe der Nennspannung (UN) des Niederspannungsstromkreises sein . ( 0 , 25*UN) . Mit Nennspannung ist in dieser Patentanmel- dung insbesondere die tatsächlich vorliegende bzw . anliegende Netzspannung ( am Schutzschaltgerät ) gemeint . Das Spannungs- verhältnis durch den Spannungsteiler bleibt konstant . Bei ge- änderter Netzspannung ändert sich die Schalterspannung . The second voltage threshold depends on the ratio of the level of the impedance of the electronic interruption unit to the level of the impedance of the measuring impedance. The second voltage threshold value can, for example, be less than a quarter of the level of the nominal voltage (UN) of the low-voltage circuit be . ( 0 , 25*UN) . In this patent application, the rated voltage refers in particular to the actually present or applied mains voltage (at the protective switching device). The voltage ratio through the voltage divider remains constant. If the mains voltage changes, the switch voltage changes.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass neben der Ermittlung durch Stromüberwachung eine Überwachung durch eine Ermittlung der Höhe der Spannung gegeben ist , was insbesondere bei gro- ßen Werten der ( ersten oder/und) zweiten Messimpedanz ( gerin- ge Ströme ) vorteilhaft ist . This has the particular advantage that, in addition to determination by current monitoring, there is also monitoring by determining the magnitude of the voltage, which is particularly advantageous in the case of large values of the (first and/or) second measuring impedance (low currents).
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist bei geschlossenen Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit und niederohmiger Unterbrechungseinheit und In an advantageous embodiment of the invention, with closed contacts of the mechanical isolating contact unit and a low-impedance interrupting unit and
- bei einem ermittelten Strom, der einen ersten Stromwert überschreitet , insbesondere dass der erste Stromwert für eine erste Zeitgrenze überschritten wird, die elektronische Unter- brechungseinheit hochohmig wird und die mechanische Trennkon- takteinheit (MK) geschlossen bleibt , - When a current is determined that exceeds a first current value, in particular that the first current value is exceeded for a first time limit, the electronic interrupter unit becomes highly resistive and the mechanical isolating contact unit (MK) remains closed,
- bei einem ermittelten Strom, der einen zweiten Stromwert , insbesondere für eine zweite Zeitgrenze , überschreitet , die elektronische Unterbrechungseinheit hochohmig wird und die mechanische Trennkontakteinheit (MK) geöffnet wird, - When a current is determined that exceeds a second current value, in particular for a second time limit, the electronic interruption unit becomes highly resistive and the mechanical isolating contact unit (MK) is opened,
- bei einem ermittelten Strom, der einen dritten Stromwert überschreitet , die elektronische Unterbrechungseinheit hochohmig wird und die mechanische Trennkontakteinheit (MK) geöffnet wird . - When a current is determined that exceeds a third current value, the electronic interruption unit becomes highly resistive and the mechanical isolating contact unit (MK) is opened.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass ein abgestuftes Ab- schaltkonzept bei erhöhten Strömen für ein erfindungsgemäßes Schutzschaltgerät vorliegt . This has the particular advantage that there is a graduated shutdown concept for increased currents for a protective switching device according to the invention.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Steuerungseinheit einen Mikrocontroller auf . In an advantageous embodiment of the invention, the control unit has a microcontroller.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass die erfindungsgemäßen Funktionen zur Erhöhung der Sicherheit eines Schutzschaltge- rates bzw . des zu schützenden elektrischen Niederspannungs- stromkreis durch ein ( anpassbares ) Computerprogrammprodukt realisiert werden können . Ferner können Änderungen und Ver- besserungen der Funktion dadurch individuell auf ein Schutz- schaltgerät geladen werden . This has the particular advantage that the functions according to the invention for increasing the safety of a protective switching device rate or . of the electrical low-voltage circuit to be protected can be realized by a (customizable) computer program product. Furthermore, changes and improvements to the function can be loaded individually onto a protective switching device.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann das Schutzschaltgerät ferner derart ausgestaltet sein, dass eine oder weitere Verfeinerungen vorgesehen sind : In an advantageous embodiment of the invention, the protective switching device can also be designed in such a way that one or more refinements are provided:
- eine insbesondere zweipolige mechanische Trennkontaktein- heit mit lastseitigen Anschlusspunkten und netzseitigen An- schlusspunkten, wobei die lastseitigen Anschlusspunkte mit lastseitigen Neutral- und Phasenleiteranschlüssen verbunden sind, - A particularly two-pole mechanical isolating contact unit with load-side connection points and mains-side connection points, the load-side connection points being connected to load-side neutral and phase conductor connections,
- eine insbesondere einpolige elektronische Unterbrechungs- einheit , mit einem netzseitigen Verbindungspunkt , der mit dem netzsei- tigen Phasenleiteranschluss in elektrischer Verbindung steht , und einem lastseitigen Verbindungspunkt , der mit einem netzseiti- gen Anschlusspunkt der mechanischen Trennkontakteinheit ver- bunden ist . - A single-pole electronic interruption unit, in particular, with a network-side connection point which is electrically connected to the network-side phase conductor connection, and a load-side connection point which is connected to a network-side connection point of the mechanical isolating contact unit.
Wodurch vorteilhaft ein sicheres und zudem einfaches Schutz- schaltgerät realisierbar ist . As a result, a safe and also simple protective switching device can advantageously be implemented.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine mit der Steuerungseinheit verbundene erste Spannungs- sensoreinheit vorgesehen, die die Höhe einer/der ersten Span- nung über der elektronischen Unterbrechungseinheit , insbeson- dere zwischen netzseitigem Verbindungspunkt und lastseitigem Verbindungspunkt der elektronischen Unterbrechungseinheit , ermittelt . In an advantageous embodiment of the invention, a first voltage sensor unit connected to the control unit is provided, which determines the level of a/the first voltage across the electronic interruption unit, in particular between the grid-side connection point and the load-side connection point of the electronic interruption unit.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine einfache Lösung mit nur einer Spannungssensoreinheit gegeben ist . This has the particular advantage that there is a simple solution with only one voltage sensor unit.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist alter- nativ eine mit der Steuerungseinheit verbundene zweite Span- nungssensoreinheit vorgesehen, die die Höhe einer zweiten Spannung zwischen netzseitigem Neutralleiteranschluss und netzseitigem Phasenleiteranschluss ermittelt . Weiterhin ist eine mit der Steuerungseinheit verbundene dritte Spannungs- sensoreinheit vorgesehen, die die Höhe einer dritten Spannung zwischen netzseitigen Neutralleiteranschluss und lastseitigen Verbindungspunkt der elektronischen Unterbrechungseinheit er- mittelt . Das Schutzschaltgerät ist derart ausgestaltet , dass aus der Differenz zwischen zweiter und dritter Spannung die Höhe einer/der ersten Spannung zwischen netzseitigem Verbin- dungspunkt und lastseitigem Verbindungspunkt der elektroni- schen Unterbrechungseinheit ermittelt wird . In an advantageous embodiment of the invention, a second voltage connected to the control unit is alternatively voltage sensor unit is provided, which determines the level of a second voltage between the network-side neutral conductor connection and the network-side phase conductor connection. Furthermore, a third voltage sensor unit connected to the control unit is provided, which determines the level of a third voltage between the network-side neutral conductor connection and the load-side connection point of the electronic interruption unit. The protective switching device is designed in such a way that the level of a/the first voltage between the network-side connection point and the load-side connection point of the electronic interruption unit is determined from the difference between the second and third voltage.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine weitere Lösung, basierend auf klassischen Spannungsmessungen gegeben ist . Zu- dem wird eine weiterreichende Prüfung des Schutzschaltgerätes ermöglicht . This has the particular advantage that there is another solution based on classic voltage measurements. In addition, a more extensive testing of the protective switching device is made possible.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Stromsensoreinheit stromkreisseitig zwischen netzseitigem Phasenleiteranschluss und lastseitigem Phasenleiteranschluss vorgesehen . In an advantageous embodiment of the invention, the current sensor unit is provided on the circuit side between the line-side phase conductor connection and the load-side phase conductor connection.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine kompakte Zweitei- lung des Gerätes gegeben ist , mit einer elektronischen Unter- brechungseinheit im Phasenleiter nebst Stromsensoreinheit ei- nerseits und einem durchgehenden Neutralleiter andererseits . Ferner wird mit einer Stromsensoreinheit im Phasenleiter eine weitergehende Überwachung bezüglich Ströme sowohl im Strom- kreis selbst als auch bei einer fehlerhaften Verbindung eines Phasenleiters zur Erde / einem Erdleiter erreicht . This has the particular advantage that the device is compactly divided into two, with an electronic interruption unit in the phase conductor together with a current sensor unit on the one hand and a continuous neutral conductor on the other. Furthermore, with a current sensor unit in the phase conductor, more extensive monitoring with regard to currents is achieved both in the circuit itself and in the event of a faulty connection of a phase conductor to earth/an earth conductor.
Erfindungsgemäß kann ein korrespondierendes Verfahren für ein Schutzschaltgerät für einen Niederspannungsstromkreis mit elektronischen (halbleiterbasierten) Schaltelementen mit den gleichen und weiteren Vorteilen vorgesehen sein . Erfindungsgemäß kann ein korrespondierendes Computerprogramm- produkt beansprucht werden . Das Computerprogrammprodukt um- fasst Befehle , die bei der Aus führung des Programms durch ei- nen Mikrocontroller diesen veranlassen die Sicherheit eines derartigen Schutzschaltgerätes zu verbessern bzw . eine höhere Sicherheit im durch das Schutzschaltgerät zu schützenden elektrischen Niederspannungsstromkreis zu erreichen . According to the invention, a corresponding method for a protective switching device for a low-voltage circuit with electronic (semiconductor-based) switching elements can be provided with the same and additional advantages. According to the invention, a corresponding computer program product can be claimed. The computer program product includes instructions which, when the program is executed by a microcontroller, 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.
Der Mikrocontroller ist Teil des Schutzschaltgerätes , insbe- sondere der Steuerungseinheit . The microcontroller is part of the protective switching device, in particular the control unit.
Erfindungsgemäß kann ein korrespondierendes computerlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogrammprodukt gespei- chert ist , beansprucht werden . According to the invention, a corresponding computer-readable storage medium on which the computer program product is stored can be claimed.
Erfindungsgemäß kann ein korrespondierendes Datenträgersig- nal , das das Computerprogrammprodukt überträgt , beansprucht werden . According to the invention, a corresponding data carrier signal that transmits the computer program product can be claimed.
Alle Ausgestaltungen, sowohl in abhängiger Form rückbezogen auf den Patentanspruch 1 , als auch rückbezogen lediglich auf einzelne Merkmale oder Merkmalskombinationen von Patentan- sprüchen, bewirken eine Verbesserung eines Schutzschaltgerä- tes , insbesondere eine Verbesserung der Sicherheit eines Schutzschaltgerätes bzw . in Folge des elektrischen Stromkrei- ses , und stellen ein neues Konzept für ein Schutzschaltgerät bereit . All configurations, both in a dependent form related back to claim 1 and also related only to individual features or combinations of features of patent claims, bring about an improvement in a protective switching device, in particular an improvement in the safety of a protective switching device or as a result of the electrical circuit, and provide a new concept for a protective switching device.
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 , Figur 2 eine zweite Darstellung eines Schutzschaltgerätes , Figure 1 is a first representation of a protective switching device, Figure 2 shows a second representation of a protective switching device,
Figur 3 eine dritte Darstellung eines Schutzschaltgerätes . FIG. 3 shows a third representation of a protective switching device.
Figur 1 zeigt eine Darstellung eines Schutzschaltgerätes SG zum Schutz eines elektrischen Niederspannungsstromkreises , insbesondere Niederspannungswechselstromkreis , mit einem Ge- häuse 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:
- einen netzseitigen Neutralleiteranschluss NG, einem netz- seitigen Phasenleiteranschluss LG, einem lastseitigen Neutralleiteranschluss NL, einem lastseitigen Phasenleiteran- schluss LL des Niederspannungsstromkreises ; an der Netzseite GRID ist üblicherweise eine Energiequelle angeschlossen, an der Lastseite LOAD ist üblicherweise ein Verbraucher bzw . Last angeschlossen; a line-side neutral conductor connection NG, a line-side phase conductor connection LG, a load-side neutral conductor connection NL, a load-side phase conductor connection LL of the low-voltage circuit; an energy source is usually connected to the grid side GRID, a consumer or load connected;
- eine ( zweipolige ) mechanische Trennkontakteinheit MK mit lastseitigen Anschlusspunkten APLL, APNL und netzseitigen An- schlusspunkten APLG, APNG, wobei für den Neutralleiter ein lastseitiger Anschlusspunkt APNL, für den Phasenleiter ein lastseitiger Anschlusspunkt APLL, für den Neutralleiter ein netzseitiger Anschlusspunkt APNG, für den Phasenleiter ein netzseitiger Anschlusspunkt APLG vorgesehen ist . Die lastseitigen Anschlusspunkte APNL, APLL sind mit den lastseitigen Neutral- und Phasenleiteran- schlüssen NL, LL verbunden, so dass ein Öffnen von Kontakten KKN, KKL zur Vermeidung eines Stromflusses oder ein Schließen der Kontakte für einen Stromfluss im Niederspannungsstrom- kreis schaltbar ist , - a (two-pole) mechanical isolating contact unit MK with load-side connection points APLL, APNL and line-side connection points APLG, APNG, with a load-side connection point APNL for the neutral conductor, a load-side connection point APLL for the phase conductor, a line-side connection point APNG for the neutral conductor, for the Phase conductor is provided a line-side connection point APLG. The load-side connection points APNL, APLL are connected to the load-side neutral and phase conductor connections NL, LL, so that opening of contacts KKN, KKL to avoid current flow or closing of the contacts for current flow in the low-voltage circuit can be switched,
- eine , insbesondere einpolige , elektronische Unterbrechungs- einheit EU, ( die bei einpoliger Aus führung insbesondere im Phasenleiter angeordnet ist , ) mit einem netzseitigen Verbindungspunkt EUG, der mit dem netzseitigen Phasenleiteranschluss LG in elektrischer Verbin- dung steht , und einem lastseitigen Verbindungspunkt EUL, der mit dem netzsei- tigen Anschlusspunkt APLG der mechanischen Trennkontaktein- heit MK in elektrischer Verbindung steht bzw . verbunden ist , wobei die elektronische Unterbrechungseinheit durch halblei- terbasierte Schaltelemente einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente zur Vermeidung eines Stromflusses oder einen niederohmigen Zustand der Schaltelemente zum Stromfluss im Niederspannungsstromkreis aufweist bzw . schaltbar ist , - A, in particular single-pole, electronic interruption unit EU (which is arranged in particular in the phase conductor in the case of a single-pole design) with a grid-side connection point EUG, which is electrically connected to the grid-side phase conductor connection LG, and a load-side connection point EUL, which is electrically connected to the mains-side connection point APLG of the mechanical isolating contact unit MK or connected is , wherein the electronic interruption unit has or has 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 by semiconductor-based switching elements. is switchable,
- eine Stromsensoreinheit SI, zur Ermittlung der Höhe des Stromes des Niederspannungsstromkreises , die insbesondere im Phasenleiter angeordnet ist , - A current sensor unit SI, for determining the level of the current of the low-voltage circuit, which is arranged in particular in the phase conductor,
- einer Steuerungseinheit SE , die mit der Stromsensoreinheit SI, der mechanischen Trennkontakteinheit MK und der elektro- nischen Unterbrechungseinheit EU verbunden ist , wobei bei Überschreitung von Strom- oder/und Strom-Zeitgrenzwerten eine Vermeidung eines Stromflusses des Niederspannungsstromkreises initiiert wird . - A control unit SE, which is connected to the current sensor unit SI, the mechanical isolating contact unit MK and the electronic interrupting unit EU, with current and/or current time limit values being exceeded avoiding a current flow in the low-voltage circuit being initiated.
Erfindungsgemäß ist zwischen Leitern des Niederspannungs- stromkreises eine erste Messimpedanz ZM1 derart vorgesehen, dass bei geöffneten Kontakten der mechanischen Trennkontakt- einheit ein Strom vom ersten lastseitigen Anschluss / last- seitigen Neutralleiteranschluss NL über die Messimpedanz zum zweiten lastseitigen Anschluss / lastseitigen Phasenleiteran- schluss LL fließen könnte . According to the invention, a first measuring impedance ZM1 is provided between conductors of the low-voltage circuit in such a way that when the contacts of the mechanical isolating contact unit are open, a current flows from the first load-side connection/load-side neutral conductor connection NL via the measuring impedance to the second load-side connection/load-side phase conductor connection LL could .
Dies kann derart erfolgen, dass zwischen lastseitigen Neutralleiteranschluss NL und lastseitigen Phasenleiteran- schluss LL die erste Messimpedanz ZM1 geschaltet ist . Die erste Messimpedanz ZM1 kann beispielsweise ein elektrischer Widerstand oder/und Kondensator sein . Insbesondere kann die Messimpedanz eine Serienschaltung oder ( /und) Parallelschal- tung eines Widerstandes oder/und Kondensator sein . This can be done in such a way that the first measurement impedance ZM1 is connected between the load-side neutral conductor connection NL and the load-side phase conductor connection LL. The first measurement impedance ZM1 can be an electrical resistor and/or capacitor, for example. In particular, the measuring impedance can be a series connection or (/and) parallel connection of a resistor and/or a capacitor.
Ferner kann erfindungsgemäß zwischen Leitern des Niederspan- nungsstromkreises eine zweite Messimpedanz ZM2 derart vorge- sehen sein, dass bei geöffneten Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit und niederohmig geschalteter elektroni- scher Unterbrechungseinheit ein Messstrom über die netzseiti- gen Anschlüsse durch die elektronische Unterbrechungseinheit fließt . Dies kann derart erfolgen, dass zwischen den netzseitigen An- schlusspunkten APLG, APNG der mechanischen Trennkontaktein- heit MK eine zweite Messimpedanz ZM2 geschaltet ist . Die zweite Messimpedanz ZM2 kann ebenfalls beispielsweise ein elektrischer Widerstand oder/und Kondensator sein . Insbeson- dere kann die Messimpedanz eine Serienschaltung oder ( /und) Parallelschaltung eines Widerstandes oder/und Kondensator sein . Furthermore, according to the invention, a second measurement impedance ZM2 can be provided between conductors of the low-voltage circuit such that when the contacts of the mechanical isolating contact unit are open and the electronic interruption unit is switched to low resistance, a measurement current flows through the electronic interruption unit via the line-side connections. This can be done in such a way that a second measuring impedance ZM2 is connected between the network-side connection points APLG, APNG of the mechanical isolating contact unit MK. The second measuring impedance ZM2 can also be an electrical resistor and/or capacitor, for example. In particular, the measuring impedance can be a series circuit or (/and) parallel circuit of a resistor and/or a capacitor.
Durch die zweite Messimpedanz ZM2 wird ein definiertes Poten- tial im Schutzschaltgerät erzeugt , insbesondere ein definier- tes Spannungspotential über der elektronischen Unterbre- chungseinheit EU . Ferner ein definierter Messstrom im Schutz- schaltgerät , ohne dass ein angeschlossener Verbraucher / Last davon beeinflusst wird . A defined potential is generated in the protective switching device by the second measuring impedance ZM2, in particular a defined voltage potential across the electronic interruption unit EU. Furthermore, a defined measuring current in the protective switching device without affecting a connected consumer / load.
Sowohl der Messstrom, hervorgerufen durch die erste oder/und zweite Messimpedanz kann erfindungsgemäß ausgewertet werden, als auch ( oder/und) die Spannung über bestimmten Einheiten, wie beispielsweise der elektronischen Unterbrechungseinheit EU . Both the measurement current caused by the first and/or second measurement impedance can be evaluated according to the invention, and (or/and) the voltage across certain units, such as the electronic interruption unit EU.
Durch die Auswertung kann das korrekte Verhalten der Einhei- ten, insbesondere der elektronischen Unterbrechungseinheit EU, erfasst werden . The correct behavior of the units, in particular of the electronic interruption unit EU, can be recorded by the evaluation.
Durch die erste Messimpedanz wird insbesondere ein Fehlver- halten der mechanischen Trennkontakteinheit ermittelt , insbe- sondere bei nicht angeschlossenem Verbraucher bzw . Last . The first measuring impedance is used to determine, in particular, a malfunction in the mechanical isolating contact unit, in particular when the consumer or Load .
Die ( erste bzw . zweite ) Messimpedanz ZM1 , ZM2 sollte einen sehr hohen Wert (Widerstands- oder Impedanzwert ) haben, um die Verluste gering zu halten . Beispielsweise bei einem Wi- derstand einen Wert von z . B . 1 MOhm . Ein Wert von 1 MOhm führt zu Verlusten von etwa 50 mW in einem 230 V Niederspan- nungsstromkreis . Die Messimpedanz sollte größer als 100 KOhm, 500 kOHm, 1 MOhm, 2 MOhm, 3 MOhm, 4 MOhm oder besser 5 MOhm sein . The (first or second) measurement impedance ZM1, ZM2 should have a very high value (resistance or impedance value) in order to keep the losses low. For example, with a resistor, a value of z . B. 1 MOhm . A value of 1 MOhm results in losses of about 50 mW in a 230 V low voltage circuit. The measurement impedance should be greater than 100 KOhm, 500 kohm, 1 MOhm, 2 MOhm, 3 MOhm, 4 MOhm or better 5 MOhm.
Das Schutzschaltgerät kann derart ausgestaltet sein, dass die Höhe der Spannung über der elektronischen Unterbrechungsein” heit ermittelbar ist . D . h . die Höhe einer ersten Spannung zwischen netzseitigen Verbindungspunkt EUG und lastseitigen Verbindungspunkt EUL der elektronischen Unterbrechungseinheit EU ist ermittelbar bzw . wird ermittelt . The protective switching device can be designed in such a way that the magnitude of the voltage across the electronic interruption unit can be determined. D. H . the level of a first voltage between the grid-side connection point EUG and the load-side connection point EUL of the electronic interruption unit EU can be determined or is determined .
Hierzu ist im Beispiel gemäß Figur 1 eine mit der Steuerungs- einheit SE verbundene erste Spannungssensoreinheit SUI vorge- sehen, die die Höhe der Spannung zwischen netzseitigen Ver- bindungspunkt EUG und lastseitigen Verbindungspunkt EUL der elektronischen Unterbrechungseinheit EU ermittelt . For this purpose, a first voltage sensor unit SUI connected to the control unit SE is provided in the example according to FIG.
Bei der Spannungsmessung durch die erste Spannungssensorein- heit SUI kann alternativ auch die Spannung über der Serien- schaltung von elektronischer Unterbrechungseinheit EU und Stromsensor SI ermittelt werden, wie in Figur 1 dargestellt . Die Stromsensoreinheit SI weist einen sehr geringen Innenwi- derstand auf , so dass die Ermittlung der Höhe der Spannung nicht oder vernachlässigbar beeinträchtigt wird . When measuring the voltage by the first voltage sensor unit SUI, the voltage across the series connection of electronic interruption unit EU and current sensor SI can alternatively also be determined, as shown in FIG. The current sensor unit SI has a very low internal resistance, so that the determination of the level of the voltage is not affected or is only negligibly affected.
Vorteilhafterweise kann eine zweite Spannungssensoreinheit SU2 vorgesehen sein, die die Höhe der Spannung zwischen netz- seitigen Neutralleiteranschluss NG und netzseitigen Phasen- leiteranschluss LG ermittelt . Advantageously, a second voltage sensor unit SU2 can be provided, which determines the magnitude of the voltage between the line-side neutral conductor connection NG and the line-side phase conductor connection LG.
Die erste Spannungssensoreinheit kann auch ersetzt werden, in dem zwei Spannungsmessungen (vor der elektronischen Unterbre- chungseinheit und nach der elektronischen Unterbrechungsein- heit ) verwendet werden . Durch eine Differenzbildung wird die Spannung über der elektronischen Unterbrechungseinheit ermit- telt . The first voltage sensor unit can also be replaced by using two voltage measurements (before the electronic interrupting unit and after the electronic interrupting unit). The voltage across the electronic interruption unit is determined by calculating the difference.
So kann eine/die mit der Steuerungseinheit SE verbundene zweite Spannungssensoreinheit SU2 vorgesehen sein, die die Höhe einer zweiten Spannung zwischen netzseitigen Neutrallei- teranschluss (NG) und netzseitigen Phasenleiteranschluss ( LG) ermittelt . Ferner kann eine mit der Steuerungseinheit verbun- dene (nicht dargestellte ) dritte Spannungssensoreinheit SU3 vorgesehen sein, die die Höhe einer dritten Spannung zwischen netzseitigen Neutralleiteranschluss NG und lastseitigen Ver- bindungspunkt EUL der elektronischen Unterbrechungseinheit EU ermittelt . Das Schutzschaltgerät ist derart ausgestaltet , dass aus der Differenz zwischen zweiter und dritter Spannung die Höhe einer/der ersten Spannung zwischen netzseitigen Ver- bindungspunkt EUG und lastseitigen Verbindungspunkt EUL der elektronischen Unterbrechungseinheit EU ermittelt wird . Thus, a/the second voltage sensor unit SU2 connected to the control unit SE can be provided Level of a second voltage between the network-side neutral conductor connection (NG) and the network-side phase conductor connection (LG) determined. Furthermore, a third voltage sensor unit SU3 (not shown) connected to the control unit can be provided, which determines the level of a third voltage between the network-side neutral conductor connection NG and the load-side connection point EUL of the electronic interruption unit EU. The protective switching device is designed in such a way that the level of a/the first voltage between the network-side connection point EUG and the load-side connection point EUL of the electronic interruption unit EU is determined from the difference between the second and third voltage.
Im Beispiel gemäß Figur 1 ist die elektronische Unterbre- chungseinheit EU einpolig ausgeführt , im Beispiel im Phasen- leiter . Hierbei ist der netzseitige Anschlusspunkt APNG für den Neutralleiter der mechanischen Trennkontakteinheit MK mit dem netzseitigen Neutralleiteranschluss NG des Gehäuses GEH verbunden . In the example according to FIG. 1, the electronic interruption unit EU is single-pole, in the example in the phase conductor. In this case, the line-side connection point APNG for the neutral conductor of the mechanical isolating contact unit MK is connected to the line-side neutral conductor connection NG of the housing GEH.
Das Schutzschaltgerät SG ist vorteilhaft derart ausgestaltet , dass die Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit MK durch die Steuerungseinheit SE geöffnet , aber nicht geschlos- sen werden können, was durch einen Pfeil von der Steuerungs- einheit SE zur mechanischen Trennkontakte Einheit MK angedeu- tet ist . The protective switching device SG is advantageously designed such that the contacts of the mechanical isolating contact unit MK can be opened by the control unit SE but not closed, which is indicated by an arrow from the control unit SE to the mechanical isolating contact unit MK.
Die mechanische Trennkontakteinheit MK ist durch eine mecha- nische Handhabe HH am Schutzschaltgerät SG bedienbar, um ein manuelles (händisches ) Öffnen oder ein Schließen der Kontakte KKL, KKN zu schalten . Die mechanische Handhabe HH zeigt den Schalt zustand ( Offen oder Geschlossen) der Kontakte der me- chanischen Trennkontakte Einheit MK an . The mechanical isolating contact unit MK can be operated by a mechanical handle HH on the protective switching device SG in order to switch a manual (manual) opening or closing of the contacts KKL, KKN. The mechanical handle HH indicates the switching status (open or closed) of the contacts of the mechanical isolating contact unit MK.
Des Weiteren kann die Position der Handhabe , geschlossen bzw . geöffnet ) an die Steuerungseinheit SE übermittelbar sein . Die Position der Handhabe kann z . B . mittels eines ( Positions- )Furthermore, the position of the handle, closed or opened ) to be transmittable to the control unit SE . The position of the handle can z. B. by means of a ( position )
Sensors ermittelt werden . Die mechanische Trennkontakteinheit MK ist vorteilhaft derart ausgestaltet , dass ein (manuelles ) Schließen der Kontakte durch die mechanische Handhabe erst nach einer Freigabe ( enable ) , insbesondere einem Freigabesignal , möglich ist . Dies ist ebenfalls durch den Pfeil von der Steuerungseinheit SE zur mechanischen Trennkontakte Einheit MK angedeutet . D . h . , die Kontakte KKL, KKN der mechanischen Trennkontaktein- heit MK können durch die Handhabe HH erst bei Vorliegen der Freigabe bzw . des Freigabesignals (von der Steuerungseinheit ) geschlossen werden . Ohne die Freigabe bzw . das Freigabesignal kann die Handhabe HH zwar betätigt , die Kontakte aber nicht geschlossen werden ( „Dauerrutscher" ) . Sensors are determined. The mechanical isolating contact unit MK is advantageously designed in such a way that a (manual) closing of the contacts by the mechanical handle is only possible after a release (enable), in particular a release signal. This is also indicated by the arrow from the control unit SE to the mechanical isolating contact unit MK. D. H . , The contacts KKL, KKN of the mechanical isolating contact unit MK can only be opened by the handle HH when the release or of the release signal (from the control unit) to be closed. Without the release or the release signal can be used to actuate the handle HH, but the contacts cannot be closed ("continuous slipping").
Das Schutzschaltgerät SG weist eine Energieversorgung NT , beispielsweise ein Netzteil , auf . Insbesondere ist die Ener- gieversorgung NT für die Steuerungseinheit SE vorgesehen, was durch eine Verbindung zwischen Energieversorgung NT und Steu- erungseinheit SE in Figur 1 angedeutet ist . Die Energiever- sorgung NT ist ( andererseits ) mit dem netzseitigen Neutral- leiteranschluss NG und dem netzseitigen Phasenleiteranschluss LG verbunden . In die Verbindung zum netzseitigen Neutrallei- teranschluss NG ( oder/und Phasenleiteranschluss LG) kann vor- teilhaft eine Sicherung SS , insbesondere Schmel zsicherung, vorgesehen sein . The protective switching device SG has an energy supply NT, for example a power pack. In particular, the power supply NT is provided for the control unit SE, which is indicated by a connection between the power supply NT and the control unit SE in FIG. The power supply NT is (on the other hand) connected to the line-side neutral conductor connection NG and the line-side phase conductor connection LG. A fuse SS, in particular a fuse, can advantageously be provided in the connection to the network-side neutral conductor connection NG (and/or phase conductor connection LG).
Alternativ kann im Falle einer zweiten Messimpedanz ZM2 diese über die Sicherung SS mit dem netzseitigen Neutralleiteran- schluss NG verbunden sein . Alternatively, in the case of a second measuring impedance ZM2, this can be connected to the grid-side neutral conductor connection NG via the fuse SS.
Damit kann vorteilhaft eine dreipolige Elektronikeinheit EE ( Fig 3 ) realisiert werden, beispielsweise als Modul , die dreiA three-pole electronics unit EE (FIG. 3) can thus advantageously be implemented, for example as a module that has three
Anschlusspunkte aufweist , einen Neutralleiteranschlusspunkt und zwei Phasenleiteranschlusspunkte . Die Elektronikeinheit EE weist beispielsweise die elektronische Unterbrechungsein- heit EU, die Steuerungseinheit SE , die Energieversorgung NT ( insbesondere inklusive Sicherung SS ) , die Stromsensoreinheit SI, die erste Spannungssensoreinheit SUI und optional die zweite Spannungssensoreinheit SU2 auf . Having connection points, a neutral connection point and two phase connection points. The electronics unit EE has, for example, the electronic interruption unit EU, the control unit SE, the power supply NT (in particular including the fuse SS), the current sensor unit SI, the first voltage sensor unit SUI and optionally the second voltage sensor unit SU2 on .
Der Niederspannungsstromkreis kann ein Dreiphasenwechsel- stromkreis sein, mit einem Neutralleiter und drei Phasenlei- tern . Das Schutzschaltgerät kann hierfür als dreiphasige Va- riante ausgestaltet sein und beispielsweise weitere netzsei- tige und lastseitige Phasenleiteranschlüsse aufweisen . Zwi- schen den weiteren netzseitigen und lastseitigen Phasenlei- teranschlüssen ist in analoger Weise jeweils eine Serien- schaltung einer elektronischer Unterbrechungseinheiten bzw . deren halbleiterbasierte Schaltelemente und ein Kontakt der mechanischen Trennkontakteinheit vorgesehen . Die erste oder/und zweite Messimpedanz können jeweils zwischen Phasen- leiter und Neutralleiter oder/und zwischen den Phasenleitern vorgesehen sein . The low-voltage circuit can be a three-phase AC circuit, with one neutral wire and three phase wires. For this purpose, the protective switching device can be designed as a three-phase variant and can have, for example, further line-side and load-side phase conductor connections. Between the other line-side and load-side phase conductor connections, a series connection of an electronic interruption unit or their semiconductor-based switching elements and a contact of the mechanical isolating contact unit are provided. The first and/or second measuring impedance can be provided between phase conductors and neutral conductors and/or between the phase conductors.
Mit hochohmig ist ein Zustand gemeint , bei dem nur noch ein Strom vernachlässigbarer Größe fließt . Insbesondere sind mit hochohmig Widerstandswerte von größer als 1 Kiloohm, besser größer als 10 Kiloohm, 100 Kiloohm, 1 Megaohm, 10 Megaohm, 100 Megaohm, 1 Gigaohm oder größer gemeint . High resistance means a state in which only a negligible current flows. In particular, by high resistance is meant resistance values greater than 1 kilohm, more preferably greater than 10 kilohms, 100 kilohms, 1 megohm, 10 megohms, 100 megohms, 1 gigaohm, or greater.
Mit niederohmig ist ein Zustand gemeint , bei dem der auf dem Schutzschaltgerät angegebene Stromwert fließen könnte . Low-impedance means a condition in which the current value specified on the protective switching device could flow.
Insbesondere sind mit niederohmig Widerstandswerte gemeint , die kleiner als 10 Ohm, besser kleiner als 1 Ohm, 100 Milli- ohm, 10 Milliohm, 1 Milliohm oder kleiner sind . In particular, low-impedance means resistance values that are less than 10 ohms, better less than 1 ohm, 100 milliohms, 10 milliohms, 1 milliohm or less.
Figur 2 zeigt eine Abbildung gemäß Figur 1 , mit dem Unter- schied, dass an der Netzseite GRID eine Energiequelle EQ mit einer Nennspannung UN des Niederspannungsstromkreises ange- schlossen ist . Die Nennspannung UN soll auch zwischen netz- seitigen Neutralleiteranschluss NG und netzseitigen Phasen- leiteranschluss LG anliegen . Mit Nennspannung ist in dieser Patentanmeldung die tatsächlich vorliegende bzw . anliegende Netzspannung ( am Schutzschaltgerät ) gemeint . Diese kann im Schutzschaltgerät durch die zweite Spannungs- sensoreinheit SU2 ermittelt werden . FIG. 2 shows an illustration according to FIG. 1, with the difference that an energy source EQ with a nominal voltage U N of the low-voltage circuit is connected to the network side GRID. The nominal voltage U N should also be present between the line-side neutral conductor connection NG and the line-side phase conductor connection LG. In this patent application, the nominal voltage is the actually existing or applied mains voltage (at the protective switching device). This can be determined in the protective switching device by the second voltage sensor unit SU2.
Der Spannungsabfall über der elektronischen Unterbre- chungseinheit EU kann durch die erste Spannungssensoreinheit SUI ermittelt werden . The voltage drop via the electronic interruption unit EU can be determined by the first voltage sensor unit SUI.
Ferner ist an der Lastseite LOAD ein Verbraucher bzw . Ener- giesenke ES angeschlossen . Furthermore, on the load side LOAD is a consumer or Energy sink ES connected.
Weiterhin ist bei der Verbindung von Steuerungseinheit SE zur mechanischen Trennkontakteinheit MK ein Freigabesignal enable eingezeichnet . Furthermore, a release signal enable is drawn in at the connection of the control unit SE to the mechanical isolating contact unit MK.
Die mechanische Trennkontakteinheit MK ist in einem geöffne- ten Zustand OFF dargestellt , d . h . mit geöffneten Kontakten KKN, KKL zur Vermeidung eines Stromflusses . The mechanical isolating contact unit MK is shown in an open state OFF, i. H . with open contacts KKN, KKL to avoid current flow.
Das Schutzschaltgerät SG arbeitet beispielsweise prinzipiell derart , dass bei geschlossenen Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit und niederohmiger Unterbrechungseinheit und The protective switching device SG works, for example, in principle such that when the contacts of the mechanical isolating contact unit and low-impedance interrupting unit and
- bei einem ermittelten Strom, der einen ersten Stromwert überschreitet , insbesondere dass der erste Stromwert für eine erste Zeitgrenze überschritten wird, die elektronische Unter- brechungseinheit EU hochohmig wird und die mechanische Trenn- kontakteinheit MK geschlossen bleibt , - When a current is determined that exceeds a first current value, in particular that the first current value is exceeded for a first time limit, the electronic interruption unit EU becomes highly resistive and the mechanical isolating contact unit MK remains closed,
- bei einem ermittelten Strom, der einen höheren zweiten Stromwert , insbesondere für eine zweite Zeitgrenze , über- schreitet , die elektronische Unterbrechungseinheit EU hochoh- mig wird und die mechanische Trennkontakteinheit MK geöffnet wird, - When a current is determined which exceeds a higher second current value, in particular for a second time limit, the electronic interruption unit EU becomes highly resistive and the mechanical isolating contact unit MK is opened,
- bei einem ermittelten Strom, der einen noch höheren dritten Stromwert überschreitet , die elektronische Unterbrechungsein- heit hochohmig wird und die mechanische Trennkontakteinheit MK geöffnet wird . Figur 3 zeigt eine Darstellung gemäß Figur 1 und 2 , mit dem Unterschied, dass das Schutzschaltgerät zweiteilig aufgebaut ist . Es enthält einen elektronischen ersten Teil EPART , bei- spielsweise auf einer Leiterplatte / Printed Circuit Board . Der erste Teil EPART kann die Steuerungseinheit SE , die zwei- te Messimpedanz ZM2 , die Stromsensoreinheit SI, die elektro- nische Unterbrechungseinheit EU, die Energieversorgung NT , aufweisen . Ferner kann der erste Teil die erste Spannungs- sensoreinheit SU1 , die zweite Spannungssensoreinheit SU2 , die Schmel zsicherung SS , einen Schalter SCH, einen Temperatur- sensor TEM ( insbesondere für die elektronische Unterbre- chungseinheit EU) , eine Kommunikationseinheit COM, eine An- zeigeeinheit DISP aufweisen . - When a current is determined that exceeds an even higher third current value, the electronic interruption unit becomes highly resistive and the mechanical isolating contact unit MK is opened. FIG. 3 shows an illustration according to FIGS. 1 and 2, with the difference that the protective switching device is constructed in two parts. It contains an electronic first part EPART, for example on a circuit board/printed circuit board. The first part EPART can have the control unit SE, the second measuring impedance ZM2, the current sensor unit SI, the electronic interruption unit EU, the power supply NT. Furthermore, the first part can be the first voltage sensor unit SU1, the second voltage sensor unit SU2, the fuse SS, a switch SCH, a temperature sensor TEM (in particular for the electronic interruption unit EU), a communication unit COM, a display unit have DISP .
Der erste Teil EPART weist nur drei Anschlüsse auf : The first part EPART has only three connections :
- den netzseitigen Phasenleiter Anschluss LG, - the line-side phase conductor connection LG,
- einen Anschluss für den bzw . zum netzseitigen Phasenleiter- anschlusspunkt APLG der mechanischen Trennkontakteinheit MK,- a connection for the resp. to the line-side phase conductor connection point APLG of the mechanical isolating contact unit MK,
- einen Anschluss für eine Verbindung zum netzseitigen Neutralleiteranschluss NG . - a connection for a connection to the network-side neutral conductor connection NG .
Das Schutzschaltgerät enthält einen, insbesondere mechani- schen, zweiten Teil MPART . Der zweite Teil MPART kann die me- chanische Trennkontakteinheit MK, die Handhabe HH, eine Frei- gabeeinheit FG aufweisen . Ferner kann der zweite Teil eine Positionseinheit POS , zur Meldung der Position der Kontakte der mechanischen Trennkontakte Einheit MK an die Steuerungs- einheit , sowie die (Neutralleiter- ) Verbindung ( en) aufweisen . Der zweite Teil MPART enthält in diesem Beispiel die erste Messimpedanz ZM1 . The protective switching device contains an in particular mechanical second part MPART. The second part MPART can have the mechanical isolating contact unit MK, the handle HH, a release unit FG. Furthermore, the second part can have a position unit POS for reporting the position of the contacts of the mechanical isolating contacts unit MK to the control unit, as well as the (neutral conductor) connection(s). In this example, the second part MPART contains the first measurement impedance ZM1.
Es können weitere , nicht näher bezeichnete , Einheiten vorge- sehen sein . Additional units that are not specified can be provided.
Durch die Zweiteilung lässt sich vorteilhaft ein erfindungs- gemäßes kompaktes Schutzschaltgerät realisieren . Die Freigabeeinheit FG bewirkt eine Freigabe der Betätigung der Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit durch die Handhabe HH, wenn ein Freigabesignal enable vorliegt . A compact protective switching device according to the invention can advantageously be implemented as a result of the division into two. The enabling unit FG causes the actuation of the contacts of the mechanical isolating contact unit to be enabled by the handle HH when an enabling signal enable is present.
Im Folgenden soll die Erfindung nochmals zusammengefasst und näher erläutert werden . In the following, the invention is to be summarized again and explained in more detail.
Ein typisches Fehlerbild von Kontakten mechanischer Trennkon- takteinheiten MK ist das Verschweißen der Kontakt flächen, wodurch ein Öffnen des Kontaktes nicht mehr möglich ist . Es besteht j edoch auch die Möglichkeit , dass sich ein Kontakt nicht mehr schließen lässt . A typical fault pattern of contacts of mechanical isolating contact units MK is the welding of the contact surfaces, which means that the contact can no longer be opened . However , there is also the possibility that a contact can no longer be closed .
Für die sichere Betriebs führung eines Schutzschaltgerätes wä- re eine verlässliche Erkennung des Schalt zustandes der Kon- takte wünschenswert bzw . andererseits die Erkennung einer fehlerhaften mechanischer Trennkontakteinheit . Reliable detection of the switching status of the contacts would be desirable or necessary for the safe operation of a protective switching device. on the other hand, the detection of a faulty mechanical isolating contact unit.
Vorteilhaft ist eine Abfrage des Schalt zustandes der Kontakte mit unterschiedlichen Messprinzipien, um diese wichtige In- formation redundant bestimmen zu können . Weiterhin ist es von Vorteil , wenn möglichst wenig zusätzliche Komponenten für die Zustandserkennung benötigt werden . It is advantageous to query the switching state of the contacts using different measuring principles in order to be able to determine this important information redundantly. Furthermore, it is advantageous if as few additional components as possible are required for status detection.
Eine Möglichkeit ist die Positionsüberwachung der Handhabe , beispielsweise mittels Hall-Sensoren oder Endlagentastern . Hierbei ist es üblich, eine ( absolute ) Endlage zu erfassen . Verschweißt beispielsweise ein Kontakt beim Öffnen, kann z . B . eine Handhabe in einer Zwischenstellung zwischen „geschlos- sen" und „getrennt" verbleiben . Dieser Zustand ist dann nicht eindeutig auswertbar . Ein anderer Fall ist , wenn die Handhabe in der Ein-Position ( geschlossen) gehalten wird und eine Freiauslösung die Kontakte öffnet . Der Sensor erfasst weiter die Ein-Position der Handhabe , wobei der Kontakt bereits ge- öffnet ist . One possibility is to monitor the position of the handle, for example using Hall sensors or end-of-travel sensors. Here it is usual to record an (absolute) end position. For example, if a contact is welded when it is opened, e.g. B. a handle in an intermediate position between "closed" and "separated" remain. This state cannot then be clearly evaluated. Another case is when the handle is held in the on (closed) position and a trip-free trip opens the contacts. The sensor continues to detect the on position of the handle, with the contact already being open.
Durch Ermittlung der Spannung über dem Kontakt könnte derBy determining the voltage across the contact, the
Schalt zustand ermittelt werden, allerdings versagt diese Me- thode , wenn kein Verbraucher (bzw . Last ) angeschlossen ist , also im unbelasteten Fall des Schutzschaltgerätes . switching state can be determined, but this method fails Method when no consumer (or load) is connected, i.e. in the unloaded case of the protective switching device.
Erfindungsgemäß wird eine erste Messimpedanz am lastseitigen Anschluss vorgeschlagen ( zwischen mechanischer Trennkontakt- einheit und lastseitigen Anschlüssen) . According to the invention, a first measurement impedance is proposed on the load-side connection (between the mechanical isolating contact unit and the load-side connections).
Durch Messung und Auswertung von Strom, Spannung oder Impe- danz (bei rein ohmscher Messimpedanz ( en) : Widerstandswerten) kann eine Ermittlung eines fehlerhaften bzw . nicht vorgesehen Zustandes der Kontakte einer mechanischen Trennkontakteinheit erfolgen . By measuring and evaluating current, voltage or impedance (in the case of purely ohmic measurement impedance(s): resistance values), it is possible to determine a faulty or unintended state of the contacts of a mechanical isolating contact unit.
Dies soll anhand der folgenden Spannungs- bzw . Impedanzver- hältnisse beispielhaft erläutert werden . This should be based on the following voltage or Impedance ratios are explained by way of example.
Mit der zusätzlichen ersten Messimpedanz ZM1 ergeben sich die folgenden Spannungsverhältnisse . The following voltage ratios result with the additional first measurement impedance ZM1.
Wobei : Whereby :
Zel switch off Impedanzwert der elektronischen Unterbrechungsein- heit im hochohmigen Zustand Z el switch off Impedance value of the electronic interrupting unit in the high-impedance state
Zmeas1 Impedanzwert der ersten Messimpedanz ZM1 Z meas1 Impedance value of the first measuring impedance ZM1
Zmeas2 Impedanzwert der zweiten Messimpedanz ZM2 Z meas2 Impedance value of the second measuring impedance ZM2
Zload Impedanzwert eines angeschlossenen Verbrauchers ES Kontakte off-n : Z load Impedance value of a connected consumer ES contacts off-n :
• Kontakte geschlossen : Belastet (mit angeschlossenem Verbraucher ES ) : o Unbelastet ( ohne angeschlossenem Verbraucher ES ) : • Contacts closed : Loaded (with connected consumer ES ) : o Unloaded (without connected consumer ES):
Es ist zu erkennen, dass die Schalt zustände der Kontakte im belasteten und unbelasteten Fall eindeutig unterschieden wer- den können . It can be seen that the switching states of the contacts in the loaded and unloaded case can be clearly differentiated.
Im geschlossenen, unbelasteten Zustand konvergiert die Aus- gangsimpedanz des Schutzschaltgerätes mit erster und zweiter Messimpedanz ZM1 , ZM2 gegen den Impedanzwert Zmeas1 || ZmeaS2 ( Impedanzwert der Parallelschaltung beider Messimpedanzen) .In the closed, unloaded state, the output impedance of the protective switching device with the first and second measurement impedances ZM1, ZM2 converges to the impedance value Z meas1 || Z meaS 2 (impedance value of the parallel connection of both measuring impedances) .
Unter der Annahme Zmeas1 || Zmeas2 konvergiert die Ausgangsim- pedanz des Schutzschaltgerätes im geschlossenen, unbelasteten Zustand mit erster Messimpedanz ZM1 gegen den Impedanzwert Zmeas1 • Assuming Z meas1 || Z meas2 the output impedance of the protective switching device in the closed, unloaded state with the first measuring impedance ZM1 converges against the impedance value Z meas1 •
Ohne die erste Messimpedanz ZM1 konvergiert die gemessene Spannung bei offenem Kontakt ohne Last gegen die Spannung bei geöffnetem Kontakten . Without the first measurement impedance ZM1, the measured voltage when the contact is open without a load converges to the voltage when the contacts are open.
Durch die erste Messimpedanz ZM1 wird die maximale Ausgangsi- mpedanz des Schutzschaltgerätes nach oben hin begrenzt , wodurch die Spannungsverhältnisse sich deutlich vom Fall ohne die erste Messimpedanz ZM1 mit geöffnetem Trenner unterschei- den . The maximum output impedance of the protective switching device is limited upwards by the first measuring impedance ZM1, as a result of which the voltage ratios differ significantly from the case without the first measuring impedance ZM1 with the disconnector open.
In den vorangegangenen Aus führungen wurden für die Impedanz- werte ein ohmsches Verhalten angenommen . Das Verfahren kann jedoch genauso mit komplexen Impedanzen angewandt werden . In the previous explanations, ohmic behavior was assumed for the impedance values. However, the method can be used with complex impedances as well.
Bei der Verwendung von komplexen Impedanzen kann optional zur gemessen Spannungsamplitude ( oder zum Effektivwert ) die Pha- senlage der gemessenen Spannungen ausgewertet werden . Die Auswertung der Spannungen wird dadurch komplexer, aber es kann noch deutlicher zwischen den Schalt zuständen unterschie- den werden . When using complex impedances, the phase position of the measured voltages can optionally be evaluated for the measured voltage amplitude (or for the effective value). This makes the evaluation of the voltages more complex, but it can be differentiated even more clearly between the switching states .
In einer vorteilhaften Gestaltung werden große Messimpedanzen verwendet , um die Verluste gering zu halten, wobei für die Höhe der ersten Messimpedanz ein anderer Wert als für die Hö- he der zweiten Messimpedanz verwendet wird, beispielsweise : In an advantageous embodiment, large measuring impedances are used in order to keep the losses low, with a different value being used for the level of the first measuring impedance than for the level of the second measuring impedance, for example:
Die Impedanz der elektronischen Unterbrechungseinheit EU hängt stark von der Schaltungstopologie und dessen Energie- absorber ab . Typische Werte liegen hier bei wobei es sich hierbei um eine ohmsch-kapazitive Impedanz han- delt . The impedance of the electronic interruption unit EU depends heavily on the circuit topology and its energy absorber. Typical values are included here where this is an ohmic-capacitive impedance.
Das Schutzschaltgerät ist derart ausgestaltet , dass zur Funk- tionsprüfung des Schutzschaltgerätes bei vorgesehenen geöff- neten Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit MK und hochohmig geschalteter elektronischer Unterbrechungseinheit EU die elektronische Unterbrechungseinheit EU für eine erste Zeitspanne in einen niederohmigen Zustand geschaltet wird, so dass nur dann ein Messstrom über die erste Messimpedanz fließt , wenn die Kontakte der mechanischen Trennkontaktein- heit MK fehlerhaft bzw . unvorhergesehen geschlossen sind . Fließt ein Messstrom, der über die Stromsensoreinheit erfasst wird, so kann auf einen fehlerhaft geschlossenen Zustand der Kontakte geschluss folgert werden . Die Höhe des Messstromes ist durch den Wert der Höhe der ersten Messimpedanz ZM1 be- stimmt . Wird auf einen fehlerhaft geschlossenen Zustand der Kontakte geschluss folgert , weil ein Messstrom fließt , dessen Höhe im Bereich des durch den Wert der Höhe der ersten Mes- simpedanz ZM1 liegt , so kann beispielsweise die elektronische Unterbrechungseinheit anschließend in einem hochohmigen Zu- stand verbleiben . Alternativ oder zusätzlich kann dieser Feh- lerzustand des Schutzschaltgerätes signalisiert werden . Ferner kann das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet sein, das zur Funktionsprüfung des Schutzschaltgerätes bei vorgese- henen geöffneten Kontakten der mechanischen Trennkontaktein- heit MK die Höhe der durch die erste Messimpedanz ZM1 festge- legten Spannung über der elektronischen Unterbrechungseinheit bei hochohmig geschalteter elektronischer Unterbrechungsein- heit EU ermittelt wird . Bei Überschreitung eines ersten Span- nungsschwellwertes liegt eine erste Fehlerbedingung vor . Üb- licherweise wird bei geöffneten Kontakten und nur der ersten Messimpedanz eine sehr kleine Spannung ( idealerweise keine Spannung) ( kleiner 10 Volt ) über der elektronischen Unterbre- chungseinheit anliegen . Liegt eine Spannung an, insbesondere in der Höhe der durch die erste Messimpedanz ZM1 festgelegten Spannung, so kann auf fehlerhaft geschlossene Kontakte ge- schluss folgert werden . So kann in der Folge ein niederohmig werden der elektronischen Unterbrechungseinheit vermieden werden . Alternativ oder zusätzlich kann dieser Fehlerzustand des Schutzschaltgerätes signalisiert werden . The protective switching device is designed in such a way that, for a functional test of the protective switching device when the contacts of the mechanical isolating contact unit MK are open and the electronic interruption unit EU is switched to high resistance, the electronic interruption unit EU is switched to a low resistance state for a first period of time, so that only then is a measurement current flows via the first measuring impedance if the contacts of the mechanical isolating contact unit MK are faulty or are unexpectedly closed. If a measurement current flows, which is detected via the current sensor unit, a faulty closed state of the contacts can be concluded. The level of the measuring current is determined by the value of the level of the first measuring impedance ZM1. If it is concluded that the contacts are incorrectly closed because a measuring current is flowing whose level is in the range of the value of the level of the first measuring impedance ZM1, the electronic interruption unit can then remain in a high-impedance state, for example. Alternatively or additionally, this error state of the protective switching device can be signaled. Furthermore, the protective switching device can be designed in such a way that, for the functional test of the protective switching device, when the contacts of the mechanical isolating contact unit MK are open, the level of the voltage across the electronic interruption unit determined by the first measurement impedance ZM1 is determined when the electronic interruption unit EU is switched to high resistance becomes . A first error condition is present when a first voltage threshold value is exceeded. Normally, when the contacts are open and only the first measurement impedance, there is a very small voltage (ideally no voltage) (less than 10 volts) across the electronic interruption unit. If a voltage is present, in particular at the level of the voltage defined by the first measuring impedance ZM1, then it is possible to conclude that the contacts are incorrectly closed. In this way, it is possible to avoid the electronic interruption unit becoming low-impedance as a result. Alternatively or additionally, this error state of the protective switching device can be signaled.
Das Schutzschaltgerät kann derart ausgestaltet sein, dass zur Funktionsprüfung des Schutzschaltgerätes bei geöffneten Kon- takten der mechanischen Trennkontakteinheit MK und hochohmig geschalteter elektronischer Unterbrechungseinheit EU die elektronische Unterbrechungseinheit EU für eine/die erste Zeitspanne in einen niederohmigen Zustand geschaltet wird, so dass ein Messstrom über die zweite Messimpedanz fließt . Die erwartete Höhe des Messtromes über die zweite Messimpedanz wird mit einem ersten Schwellwert verglichen und bei dessen Überschreitung, d . h . wenn die erste Messimpedanz durch die Parallelschaltung den Impedanzwert verringert - ein größerer Strom fließt , kann auf einen nicht vorgesehen geschlossen Zu- stand der Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit MK geschlossenen werden . Infolgedessen kann die elektronische Unterbrechungseinheit anschließend in einem hochohmigen Zu- stand verbleiben . Alternativ oder zusätzlich kann dieser Feh- lerzustand des Schutzschaltgerätes signalisiert werden . Das Schutzschaltgerät kann ferner derart ausgestaltet sein, dass bei vorgesehenen geöffneten Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit MK die Höhe der durch die zweite Messim- pedanz festgelegten Spannung über der elektronischen Unter- brechungseinheit bei hochohmig geschalteter elektronischer Unterbrechungseinheit (EU) ermittelt wird . Bei Überschreitung eines zweiten Spannungsschwellwertes liegt eine zweite Fehlerbedingung vor, da durch die nicht vorgesehene erste Messimpedanz eine höhere Spannung über der elektronischen Un- terbrechungseinheit abfällt , so dass auf einen nicht vorgese- hen geschlossen Zustand der Kontakte der mechanischen Trenn- kontakteinheit MK geschlossenen werden kann . Infolgedessen kann ein niederohmig werden der elektronischen Unterbre- chungseinheit vermieden werden . Alternativ oder zusätzlich kann dieser Fehlerzustand des Schutzschaltgerätes signali- siert werden . The protective switching device can be designed in such a way that, for functional testing of the protective switching device, when the contacts of the mechanical isolating contact unit MK are open and the electronic interrupting unit EU is switched to high resistance, the electronic interrupting unit EU is switched to a low-resistance state for a/first period of time, so that a measuring current flows through the second measurement impedance flows. The expected height of the measuring current via the second measuring impedance is compared with a first threshold value and when it is exceeded, d. H . if the first measuring impedance reduces the impedance value due to the parallel circuit—a larger current flows, a non-intended closed state of the contacts of the mechanical isolating contact unit MK can be concluded. As a result, the electronic interruption unit can then remain in a high-impedance state. Alternatively or additionally, this error state of the protective switching device can be signaled. The protective switching device can also be designed in such a way that when the contacts of the mechanical isolating contact unit MK are open, the magnitude of the voltage across the electronic interruption unit set by the second measuring impedance is determined when the electronic interruption unit (EU) is switched to high resistance. If a second voltage threshold value is exceeded, a second fault condition is present, since the first measurement impedance that was not provided causes a higher voltage drop across the electronic interruption unit, so that it can be concluded that the contacts of the mechanical isolating contact unit MK are in a closed state that was not provided . As a result, the electronic interruption unit can be prevented from becoming low-impedance. Alternatively or additionally, this error state of the protective switching device can be signaled.
Mit einer Positionsmeldung der Kontakte kann z . B . ein erwar- teter Zustand der Kontakte ( geschlossen, geöffnet ) gemeldet bzw . abgefragt werden . With a position report of the contacts z. B. an expected state of the contacts (closed, open) reported or be queried.
Die elektronische Unterbrechungseinheit EU ( respektive der elektronische Schalter ) wird z . B . für eine sehr kurze Zeit ( im Millisekunden-Bereich) eingeschaltet . Durch eine Strom- oder/und Spannungsmessung und ( anschließender ) Auswertung kann festgestellt werden, ob der vorgesehene ( Schalt- ) Zustand der Kontakte ( geschlossen / geöffnet ) mit dem realen ( Schalt- ) Zustand der Kontakte ( geschlossen / geöffnet ) über- einstimmt . The electronic interruption unit EU (or the electronic switch) is z. B. switched on for a very short time (in the millisecond range). A current and/or voltage measurement and (subsequent) evaluation can be used to determine whether the planned (switching) state of the contacts (closed/open) matches the real (switching) state of the contacts (closed/open). .
So können verklebte bzw . verschweißte Kontakte ermittelt wer- den . In this way, glued or welded contacts can be determined.
Ist die Überprüfung fehlerfrei , kann eine ( erste ) Freigabebe- dingung zum Einschalten des Schutzschaltgerätes , speziell der elektronischen Unterbrechungseinheit vorliegen . Ist die Überprüfung nicht fehlerfrei , wird keine Freigabe zum Einschalten des Schutzschaltgerätes erfolgen, es lieget eine Fehlerbedingung vor, sodass der Abgang bzw . Verbraucher / Load nicht eingeschaltet werden kann und somit ein gefährli- cher Zustand verhindert wird . If the check is error-free, a (first) release condition for switching on the protective switching device, specifically the electronic interruption unit, can be present. If the check is not error-free, there will be no release for switching on the protective switching device, there is an error condition, so that the outgoing feeder or consumer/load cannot be switched on, thus preventing a dangerous state.
Mit vorliegender Erfindung ist es möglich, den Schalt zustand der Kontakte eines Schutzschaltgerätes bzw . dessen mechani- scher Trennkontakteinheit über die vorhandenen Strom- oder ( speziell ) Spannungsmessungen im belasteten und unbelasteten Zustand eindeutig zu erkennen . With the present invention, it is possible, the switching state of the contacts of a protective switching device or. Its mechanical isolating contact unit can be clearly identified via the existing current or (especially) voltage measurements in the loaded and unloaded state.
Die zusätzliche erste Messimpedanz ZM1 (Zmeas1 ) kann genauso bei den strombasierten Zustandsermittlungen der Kontakte ein- gesetzt werden . Auch hier definiert die erste Messimpedanz ZM1 eine maximale Ausgangsimpedanz und somit fest definierte Strompegel im unbelasteten Zustand des Schutzschaltgerätes . Eine eindeutige Unterscheidung zwischen geöffnetem und ge- schlossenem Kontakten ist somit stets möglich . The additional first measurement impedance ZM1 (Z meas1 ) can also be used in the current-based determination of the status of the contacts. Here, too, the first measuring impedance ZM1 defines a maximum output impedance and thus a firmly defined current level in the unloaded state of the protective switching device. A clear distinction between open and closed contacts is therefore always possible.
Erfindungsgemäß müssen keine zusätzlichen Messungen bzw . Sen- soren verwendet werden . Der Schalt zustand wird anhand rein elektrischer Größen ermittelt . Er kann ggfs . mit weiteren Po- sitionserfassungen verglichen werden . According to the invention, no additional measurements or sensors are used. The switching state is determined using purely electrical quantities. He may be compared with other position detections.
Vorteile : Advantages :
• Nutzung bereits vorhandener Messungen • Use of existing measurements
• Nur eine zusätzliche Messimpedanz wird benötigt güns- tige Lösung • Only one additional measurement impedance is required economical solution
• Eindeutige Detektion von geöffneten und geschlossenen Trennkontakten mit und ohne angeschlossene Last • Clear detection of opened and closed isolating contacts with and without connected load
• Erkennung von verschweißten Kontakten • Detection of welded contacts
• Unabhängig von mechanischen Endlagenschaltern oder Hallsensoren • Independent of mechanical limit switches or Hall sensors
• Erkennung des offenen Kontaktes auch bei Freiauslösung . Dies ist mit einem einzelnen Positionssensor, der den Ein-Zustand der Handhabe erkennt , nicht möglich . Obwohl die Erfindung im Detail durch das Aus führungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde , so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und ande- re Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen . • Detection of the open contact even with trip-free tripping. This is not possible with a single position sensor that detects the on state of the handle. 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

34 Patentansprüche 34 patent claims
1 . Schutzschaltgerät ( SG) zum Schutz eines elektrischen Nie- derspannungsstromkreis aufweisend : 1 . Protective switching device (SG) for protecting an electrical low-voltage circuit having:
- ein Gehäuse ( GEH) mit einem ersten und einem zweiten netz- seitigen Anschluss sowie einem ersten und einem zweiten last- seitigen Anschluss , - A housing (GEH) with a first and a second mains-side connection and a first and a second load-side connection,
- eine mechanische Trennkontakteinheit (MK) , die in Serie mit einer elektronischen Unterbrechungseinheit (EU) geschaltet ist , wobei die mechanische Trennkontakteinheit den lastseiti- gen Anschlüssen und die elektronische Unterbrechungseinheit (EU) den netzseitigen Anschlüssen zugeordnet ist , - a mechanical isolating contact unit (MK), which is connected in series with an electronic interrupting unit (EU), the mechanical isolating contact unit being assigned to the load-side connections and the electronic interrupting unit (EU) being assigned to the network-side connections,
- dass die mechanische Trennkontakteinheit (MK) durch ein Öffnen von Kontakten zur Vermeidung eines Stromflusses oder ein Schließen der Kontakte für einen Stromfluss im Nieder- spannungsstromkreis schaltbar ist , - That the mechanical isolating contact unit (MK) can be switched by opening contacts to avoid a current flow or closing the contacts for a current flow in the low-voltage circuit,
- dass die elektronische Unterbrechungseinheit (EU) durch halbleiterbasierte Schaltelemente in einen hochohmigen Zu- stand 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 ( SI) , zur Ermittlung der Höhe des Stromes des Niederspannungsstromkreises , - A current sensor unit (SI) to determine the level of the current of the low-voltage circuit,
- einer Steuerungseinheit ( SE ) , die mit der Stromsensorein- heit ( SI) , der mechanischen Trennkontakteinheit (MK) und der elektronischen Unterbrechungseinheit (EU) verbunden ist , wo- bei bei Überschreitung von Strom- oder/und Strom- Zeitgrenzwerten eine Vermeidung eines Stromflusses des Nie- derspannungsstromkreises initiiert wird, - A control unit (SE), which is connected to the current sensor unit (SI), the mechanical isolating contact unit (MK) and the electronic interrupting unit (EU), whereby when current and/or current time limit values are exceeded, an avoidance of a current flow of the low-voltage circuit is initiated,
- dass zwischen dem ersten und dem zweiten lastseitigen An- schluss eine erste Messimpedanz ( ZM1 ) vorgesehen ist , derart , dass bei geöffneten Kontakten der mechanischen Trenn- kontakteinheit (MK) ein Strom vom ersten lastseitigen An- schluss über die Messimpedanz zum zweiten lastseitigen An- schluss fließen könnte . 35 - that between the first and the second load-side connection a first measuring impedance (ZM1) is provided such that when the contacts of the mechanical isolating contact unit (MK) are open, a current flows from the first load-side connection via the measuring impedance to the second load-side connection - could finally flow . 35
2 . Schutzschaltgerät ( SG) nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet ist , dass die erste Messimpedanz zur Ermittlung eines geschlossenen Zustan- des der Kontakte der mechanisches Trennkontakteinheit (MK) verwendet wird, insbesondere bei nicht angeschlossener Last an den lastseitigen Anschlüssen, insbesondere dass ein nicht vorgesehener geschlossener Zu- stand der Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit (MK) ermittelt wird . 2 . Protective switching device (SG) according to claim 1, characterized in that the protective switching device is designed in such a way that the first measuring impedance is used to determine a closed state of the contacts of the mechanical isolating contact unit (MK), in particular when the load is not connected to the load-side connections, in particular that an unintended closed state of the contacts of the mechanical isolating contact unit (MK) is determined.
3 . Schutzschaltgerät ( SG) nach Patentanspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet , dass die mechanische Trennkontakteinheit eine Handhabe zum Öffnen und Schließen der Kontakte aufweist , dass ein mit der Steuerungseinheit verbundener Positions- sensor vorgesehen ist , der insbesondere die Position der Handhabe ermittelt und an die Steuerungseinheit überträgt . 3 . Protective switching device (SG) according to claim 1 or 2, characterized in that the mechanical isolating contact unit has a handle for opening and closing the contacts, that a position sensor connected to the control unit is provided, which in particular determines the position of the handle and to the control unit transfers .
4 . Schutzschaltgerät ( SG) nach einem der vorhergehenden Pa- tentansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass die mechanische Trennkontakteinheit (MK) derart ausge- staltet ist , dass die Kontakte durch die Steuerungseinheit ( SE ) geöffnet , aber nicht geschlossen werden können . 4 . Protective switching device (SG) according to one of the preceding patent claims, characterized in that the mechanical isolating contact unit (MK) is designed in such a way that the contacts are opened by the control unit (SE), but cannot be closed.
5 . Schutzschaltgerät ( SG) nach einem der vorhergehenden Pa- tentansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet ist , dass zur Funktionsprüfung des Schutzschaltgerätes bei vorge- sehenen geöffneten Kontakten der mechanischen Trennkontakt- einheit (MK) und hochohmig geschalteter elektronischer Unter- brechungseinheit (EU) die elektronische Unterbrechungseinheit (EU) für eine erste Zeitspanne in einen niederohmigen Zustand geschaltet wird, so dass nur dann ein Messstrom über die ers- te Messimpedanz fließt , wenn die Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit (MK) fehlerhaft/unvorhergesehen geschlos- sen sind, insbesondere dass die elektronische Unterbrechungseinheit an- schließend in einem hochohmigen Zustand verbleibt oder/und ein Fehlerzustand des Schutzschaltgerätes signalisiert wird . 5 . Protective switching device (SG) according to one of the preceding patent claims, characterized in that the protective switching device is designed in such a way that for the functional test of the protective switching device with the intended open contacts of the mechanical isolating contact unit (MK) and high-impedance switched electronic interruption unit (EU ) the electronic interrupting unit (EU) is switched to a low-impedance state for a first period of time, so that a measuring current only flows through the first measuring impedance if the contacts of the mechanical isolating contact unit (MK) are closed incorrectly/unforeseen sen are, in particular that the electronic interruption unit then remains in a high-impedance state and/or an error state of the protective switching device is signaled.
6 . Schutzschaltgerät ( SG) nach einem der vorhergehenden Pa- tentansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet ist , dass für einen Leiter die Höhe der Spannung über der elektronischen Unterbrechungseinheit (EU) ermittelbar ist . 6 . Protective switching device (SG) according to one of the preceding patent claims, characterized in that the protective switching device is designed in such a way that the level of the voltage across the electronic interruption unit (EU) can be determined for a conductor.
7 . Schutzschaltgerät ( SG) nach Patentanspruch 6 , dadurch gekennzeichnet , dass das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet ist , dass zur Funktionsprüfung des Schutzschaltgerätes bei vorge- sehenen geöffneten Kontakten der mechanischen Trennkontakt- einheit (MK) die Höhe der durch die ersten Messimpedanz fest- gelegten Spannung über der elektronischen Unterbrechungsein- heit bei hochohmig geschalteter elektronischer Unterbre- chungseinheit (EU) ermittelt wird, dass bei Überschreitung eines ersten Spannungsschwellwertes eine erste Fehlerbedingung vorliegt , so dass ein niederohmig werden der elektronischen Unterbrechungseinheit vermieden oder/und ein Fehlerzustand des Schutzschaltgerätes signali- siert wird . 7 . Protective switching device (SG) according to claim 6, characterized in that the protective switching device is designed in such a way that, for the function test of the protective switching device when the contacts of the mechanical isolating contact unit (MK) are open, the level of the voltage determined by the first measuring impedance is above the electronic interruption unit when the electronic interruption unit (EU) is switched to high resistance, it is determined that when a first voltage threshold value is exceeded, a first fault condition is present, so that the electronic interruption unit becomes low resistance and/or a fault status of the protective switching device is signaled.
8 . Schutzschaltgerät ( SG) nach einem der vorhergehenden Pa- tentansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass zwischen Leitern des Niederspannungsstromkreises eine zweite Messimpedanz ( ZM2 ) derart vorgesehen ist , dass bei ge- öffneten Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit (MK) und niederohmig geschalteter elektronischer Unterbrechungs- einheit (EU) ein Messstrom über die netzseitigen Anschlüsse durch die elektronische Unterbrechungseinheit (EU) fließt . 8th . Protective switching device (SG) according to one of the preceding patent claims, characterized in that a second measuring impedance (ZM2) is provided between conductors of the low-voltage circuit in such a way that when the contacts of the mechanical isolating contact unit (MK) and the electronic interruption unit (switched to low resistance) are open EU) a measuring current flows through the electronic interruption unit (EU) via the mains-side connections.
9 . Schutzschaltgerät ( SG) nach einem der vorhergehenden Pa- tentansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass die Messimpedanz ein elektrischer Widerstand oder/und Kondensator ist . 9 . Protective switching device (SG) according to one of the preceding patent claims, characterized in that the measuring impedance is an electrical resistor and/or capacitor.
10 . Schutzschaltgerät ( SG) nach einem der vorhergehenden Pa- tentansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass die Messimpedanz eine Serienschaltung eines elektrischen Widerstandes und Kondensators ist . 10 . Protective switching device (SG) according to one of the preceding patent claims, characterized in that the measuring impedance is a series connection of an electrical resistor and capacitor.
11 . Schutzschaltgerät ( SG) nach einem der vorhergehenden Pa- tentansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass die Messimpedanz einen hohen Widerstands- oder Impedanz- wert aufweist , insbesondere dass der Widerstandswert größer als 100 kOhm, 500 kOhm, 1 MOhm, 2 MOhm, 3 MOhm, 4 MOhm oder 5 MOhm ist . 11 . Protective switching device (SG) according to one of the preceding patent claims, characterized in that the measuring impedance has a high resistance or impedance value, in particular that the resistance value is greater than 100 kOhm, 500 kOhm, 1 MOhm, 2 MOhm, 3 MOhm, 4 MOhm or 5 MOhm is .
12 . Schutzschaltgerät ( SG) nach einem der vorhergehenden Pa- tentansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet , dass das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet ist , dass zur Funktionsprüfung des Schutzschaltgerätes bei geöff- neten Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit (MK) und hochohmig geschalteter elektronischer Unterbrechungseinheit (EU) die elektronische Unterbrechungseinheit (EU) für eine erste Zeitspanne in einen niederohmigen Zustand geschaltet wird, so dass ein Messstrom über die zweite Messimpedanz fließt , dass die erwartete Höhe des Messtromes über die zweite Mes- simpedanz mit einem ersten Schwellwert verglichen wird und bei dessen Überschreitung die elektronische Unterbrechungs- einheit anschließend in einem hochohmigen Zustand verbleibt oder/und ein Fehlerzustand des Schutzschaltgerätes signali- siert wird . 12 . Protective switching device (SG) according to one of the preceding patent claims 8 to 11, characterized in that the protective switching device is designed in such a way that the electronic interrupting unit (EU) is switched to a low-impedance state for a first period of time, so that a measuring current flows through the second measuring impedance, that the expected level of the measuring current through the second measuring impedance is compared with a first threshold value and, when it is exceeded, the electronic Interruption unit then remains in a high-impedance state and/or an error state of the protective switching device is signaled.
13 . Schutzschaltgerät ( SG) nach einem der vorhergehenden Pa- tentansprüche 8 bis 12 , dadurch gekennzeichnet , dass das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet ist , dass für einen Leiter die Höhe der Spannung über der elektronischen Unterbrechungseinheit (EU) ermittelbar ist . 13 . Protective switching device (SG) according to one of the preceding patent claims 8 to 12, characterized in that the protective switching device is designed in such a way that the level of the voltage across the electronic interruption unit (EU) can be determined for a conductor.
14 . Schutzschaltgerät ( SG) nach Patentanspruch 13 , dadurch gekennzeichnet , dass das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet ist , dass bei vorgesehenen geöffneten Kontakten der mechanischen Trennkon- takteinheit (MK) die Höhe der durch die zweite Messimpedanz festgelegten Spannung über der elektronischen Unterbrechungs- einheit bei hochohmig geschalteter elektronischer Unterbre- chungseinheit (EU) ermittelt wird, dass bei Überschreitung eines zweiten Spannungsschwellwertes eine zweite Fehlerbedingung vorliegt , so dass ein niederohmig werden der elektronischen Unterbrechungseinheit vermieden oder/und ein Fehlerzustand des Schutzschaltgerätes signali- siert wird . 14 . Protective switching device (SG) according to claim 13, characterized in that the protective switching device is designed in such a way that when the contacts of the mechanical isolating contact unit (MK) are open, the level of the voltage defined by the second measuring impedance across the electronic interrupting unit in the case of a high-impedance switched electronic Interruption unit (EU) is determined that when a second voltage threshold value is exceeded, a second error condition is present, so that a low resistance of the electronic interruption unit is avoided and/or an error state of the protective switching device is signaled.
15 . Schutzschaltgerät ( SG) nach einem der vorhergehenden Pa- tentansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass bei geschlossenen Kontakten der mechanischen Trennkon- takteinheit und niederohmiger Unterbrechungseinheit und 15 . Protective switching device (SG) according to one of the preceding patent claims, characterized in that with closed contacts of the mechanical isolating contact unit and low-impedance interruption unit and
- bei einem ermittelten Strom, der einen ersten Stromwert überschreitet , insbesondere dass der erste Stromwert für eine erste Zeitgrenze überschritten wird, die elektronische Unter- brechungseinheit hochohmig wird und die mechanische Trennkon- takteinheit (MK) geschlossen bleibt , - When a current is determined that exceeds a first current value, in particular that the first current value is exceeded for a first time limit, the electronic interrupter unit becomes highly resistive and the mechanical isolating contact unit (MK) remains closed,
- bei einem ermittelten Strom, der einen zweiten Stromwert , insbesondere für eine zweite Zeitgrenze , überschreitet , die elektronische Unterbrechungseinheit hochohmig wird und die mechanische Trennkontakteinheit (MK) geöffnet wird, - When a current is determined that exceeds a second current value, in particular for a second time limit, the electronic interruption unit becomes highly resistive and the mechanical isolating contact unit (MK) is opened,
- bei einem ermittelten Strom, der einen dritten Stromwert überschreitet , die elektronische Unterbrechungseinheit 39 hochohmig wird und die mechanische Trennkontakteinheit (MK) geöffnet wird. - When a current is determined that exceeds a third current value, the electronic interruption unit 39 becomes highly resistive and the mechanical isolating contact unit (MK) is opened.
16. Schutzschaltgerät (SG) nach einem der vorhergehenden Pa- tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (SE) einen Mikrocontroller auf- weist. 16. Protective switching device (SG) according to one of the preceding patent claims, characterized in that the control unit (SE) has a microcontroller.
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