EP4377981A1 - Schutzschaltgerät - Google Patents
SchutzschaltgerätInfo
- Publication number
- EP4377981A1 EP4377981A1 EP22744392.6A EP22744392A EP4377981A1 EP 4377981 A1 EP4377981 A1 EP 4377981A1 EP 22744392 A EP22744392 A EP 22744392A EP 4377981 A1 EP4377981 A1 EP 4377981A1
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- unit
- current
- switching device
- switched
- electronic
- 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
Links
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 76
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 107
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 52
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 16
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 13
- 238000011990 functional testing Methods 0.000 claims description 7
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 30
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 10
- 238000013461 design Methods 0.000 description 7
- HWWIYXKSCZCMFV-ZETCQYMHSA-N 2-[[(2s)-1-acetylpyrrolidine-2-carbonyl]-nitrosoamino]acetic acid Chemical compound CC(=O)N1CCC[C@H]1C(=O)N(CC(O)=O)N=O HWWIYXKSCZCMFV-ZETCQYMHSA-N 0.000 description 4
- 101150075622 UL80 gene Proteins 0.000 description 4
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 3
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 2
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010616 electrical installation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
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 interrupting unit and a method for a protective switching device for a low-voltage circuit with an electronic interrupting unit.
- low voltage voltages of up to 1000 volts AC or up to 1500 volts DC.
- Low voltage refers in particular to voltages that are greater than extra-low voltage, with values of 50 volts AC or 120 volts DC, are .
- Low-voltage circuit or network or system are circuits with rated currents or Rated currents of up to 125 amps, more specifically up to 63 amps.
- Low-voltage circuits are circuits with rated currents or Rated currents of up to 50 amps, 40 amps, 32 amps, 25 amps, 16 amps or 10 amps are meant.
- the current values mentioned mean in particular nominal, rated and/or cut-off currents, i.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 rated 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 circuit breaker can switch off the circuit in the event of an overload and/or Switch off short circuit automatically.
- a circuit breaker is a non-automatically resetting safety element.
- circuit breakers In contrast to miniature circuit breakers, circuit breakers are intended for currents greater than 125 A, sometimes even from 63 amperes. Miniature circuit breakers are therefore simpler and more filigree in construction. Miniature circuit breakers usually have a mounting option for mounting on a so-called top-hat rail (mounting rail, DIN rail, TH35).
- Miniature circuit breakers are built electromechanically. In a housing, they have a mechanical switching contact or Shunt trip for interrupting (tripping) the electrical current on .
- a bimetallic protective element or Bimetallic element used to trigger (interruption) in the event of prolonged overcurrent (overcurrent protection) or in the event of thermal overload (overload protection).
- An electromagnetic release with a coil is used for short-term release when an overcurrent limit value is exceeded or used in the event of a short circuit (short circuit protection).
- One or more arc quenching chamber(s) or Arc extinguishing devices are provided. Furthermore, connection elements for conductors of the electrical circuit to be protected.
- Protective switching devices with an electronic interrupting unit are relatively new developments. These have a semiconductor-based electronic interruption unit. D. H . the flow of electrical current in the low-voltage circuit is routed via semiconductor components or semiconductor switches, which interrupt or switch off the flow of electrical current. can be switched to be conductive.
- Protective switching devices with an electronic interruption unit also often have a mechanical isolating contact system, in particular with isolating properties in accordance with relevant standards for low-voltage circuits, the contacts of the mechanical isolating contact system are connected in series with the electronic interrupting unit, ie the current of the low-voltage circuit to be protected is routed 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 rotating a pointer whose length corresponds to the amplitude (U) of the voltage.
- the instantaneous deflection is the projection of the pointer onto a coordinate system.
- a period of oscillation corresponds to a full revolution of the pointer and its full angle is 2n (2Pi) or 360°.
- the angular frequency is the rate of change of the phase angle of this rotating phasor.
- the time-dependent value from the angular velocity w and the time t corresponds to the time-dependent angle cp(t), which is also referred to as the phase angle cp(t).
- the object of the present invention is to improve a protective switching device of the type mentioned at the outset, in particular to propose a new design for a protective switching device in order 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 having: a housing with mains-side connections and at least a load-side connection,
- the mechanical isolating contact unit can be switched by opening at least one contact to prevent a current flow or by closing the at least one contact for a current flow in the low-voltage circuit
- the electronic interruption unit can be switched by semiconductor-based switching elements to a high-impedance state of the switching elements to avoid current flow or a low-impedance state of the switching elements to current flow in the low-voltage circuit
- a control unit which is connected to the current sensor unit, the mechanical isolating contact unit and the electronic interrupter 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 series connection of a measurement impedance and a switch is provided between conductors of the low-voltage circuit such that when the switch is closed and the electronic interruption unit is switched to low resistance, a measurement current flows through the electronic interruption unit via the line-side connections.
- a switchable measuring impedance is suggested, so that a measuring current or a defined potential can be generated in the protective switching device.
- the series connection of the measuring impedance and the switch can be connected, for example, on the one hand to the connection between the mechanical isolating contact unit and the electronic interruption unit.
- she can Measuring impedance can be connected, for example, to the other conductor, in particular to the other conductor on the mains connection.
- a measuring current can optionally flow.
- the measuring current can advantageously be used to test the function of the protective switching device.
- the measuring impedance is an electrical resistor and/or capacitor, i. H . a single element or a series or Parallel connection of an electrical resistor and a capacitor. Alternatively, a series and parallel connection of two, three, four, five, ... elements.
- the measuring impedance can have a high resistance value or Have an impedance value in order to keep the losses low.
- the switchable measuring impedance i. H . the series connection of a measurement impedance (ZM) and a switch (Smeas)
- the measurement impedance can advantageously have a lower resistance value, since the losses are limited by a temporary connection by means of the switch.
- this means that the resistance value can be less than 1 MOhm, 500 kOhm, 100 kOhm, 50 kOhm, 10 kOhm, 5 kOhm, 1 kOhm, 500 Ohm or 100 Ohm.
- a measuring resistor e.g. B. 1 MOhm to about 50 mW losses.
- the level of the value of the measuring impedance is dimensioned such that with a high-impedance electronic interruption unit and switched-on measuring impedance (closed switch) and closed contacts of the mechanical isolating contact unit, the voltage at the load-side connections (or the at least one load-side connection compared to the other potential ) is less than a first voltage level.
- the first voltage level can correspond to the maximum value of the safety extra-low voltage (50 volts AC voltage rms value) or be smaller . In this way, the voltage at the load-side connections caused by a leakage current of the electronic interruption unit is advantageously reduced or eliminated.
- the switch is a controllable switch.
- the switch is connected to the control unit, so that the switch can be switched on and off by the control unit.
- the switch can be a relay, such as a reed relay, or a so-called analog switch, i . H . a switch that can be switched (on/off) by a control signal, where the switched signal (measuring current) can be an analog (or digital) signal.
- the switch can also be an electronic switch such. B. a TRIG, thyristor, IGBT or MOSFET.
- control unit can generate a measuring current depending on the state of the electronic interruption unit.
- the protective switching device is designed in such a way that the switch is switched on when the electronic interruption unit has a high resistance.
- This has the particular advantage that with a high-impedance electronic interruption unit and closed Contacts of the mechanical isolating contact unit have a defined (low) potential at the load-side connections.
- the potential is determined by the level of the (connected) measuring impedance. For example, the lower the resistance value of the measurement impedance, the lower the potential difference at the load-side connections.
- the potential difference is also determined by the leakage current of the electronic interruption unit. The lower the leakage current of the electronic interruption unit, the lower the potential difference/voltage drop across the (connected) measuring impedance.
- the protective switching device is designed in such a way that the switch is switched off when the electronic interruption unit has a low resistance.
- the protective switching device is designed in such a way that the switch is switched on when the electronic interruption unit has a high resistance and is switched off when the electronic interruption unit has a low resistance.
- the protective switching device is designed in such a way that when the electronic interruption unit has a high resistance and the switch is switched on, the magnitude of the current is determined by means of the current sensor unit. If a first current threshold value is exceeded, a faulty electronic interruption unit is concluded. If a first current threshold value is exceeded, the electronic interruption unit cannot usually be switched off, i. H . a high-impedance state no longer exists.
- the semiconductor-based switching elements are alloyed (permanently conductive/short-circuited). If a first current threshold value is exceeded, at which a faulty electronic interruption unit is inferred, the protective switching device can be designed in such a way that the mechanical isolating contact unit cannot be closed or is opened. This has the particular advantage that the (switchable) measuring impedance tests the electronic interruption unit, in particular its high-impedance state. If there is no or If the high resistance is insufficient, appropriate protective measures can be taken, such as preventing the contacts from closing (if they are not yet closed) or opening the contacts. This condition can also be reported.
- the first current threshold value can be in the range of less than 50 mA, advantageously less than 6 mA.
- the protective switching device is designed in such a way that for functional testing of the protective switching device with open contacts of the mechanical isolating contact unit and high-impedance switched electronic interruption unit and switched on switch, the electronic interruption unit is switched to a low-impedance state for a first period of time without the switch is switched off so that the measuring current flows through the measuring impedance, for functional testing of the protective switching device, in particular the electronic one interrupting unit .
- the electronic interruption unit is switched 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.
- a voltage change can be detected for a functional test. With periods of 20 ms to 100 ms or 1 second, it can be checked (repeatedly) whether there is a voltage of about 0 V (instantaneous or then also the effective value of the voltage) across the electronic interruption unit.
- the functional test of the protective switching device can:
- a faulty protective switching device is concluded (in particular, a faulty electronic interrupting unit can be closed; the first tolerance range can be a (further) current limit; i .e . if the current is too high, there is a faulty electronic interrupting unit; if the current is too small, the measuring impedance could be faulty).
- the mechanical isolating contact unit cannot be closed, for example, or is opened, or (/and) - have a determination of the level of a voltage across the electronic interruption unit, in particular that the level of the determined voltage is compared with a target voltage level and in the event of a deviation from the target voltage level that lies outside a second tolerance range, a faulty electronic interruption unit is concluded, in particular that the mechanical isolating contact unit cannot be closed or opened.
- the level of the determined voltage can also be compared in particular with the target voltage level and if the target voltage level is exceeded, a faulty electronic interruption unit is concluded, in particular that the mechanical isolating contact unit cannot be closed or is opened.
- This has the particular advantage that the low resistance of the electronic interruption unit can be checked, with the presence of a correct measurement current being checked for low resistance.
- the nominal measuring current level is, for example, equal to the value of the level of the currently applied mains voltage (voltage, low voltage) divided by the value of the level of the measuring impedance.
- the target measuring current level is 23 mA.
- the first tolerance range can, for. B. +/- 10% (or +/- 20%) of this value.
- the target voltage level for checking the low resistance of the electronic interruption unit is z. B. at values less than or equal to 1 V, more generally less than 2 V . D. H . in the alternative, if this setpoint voltage level is exceeded, a faulty interruption unit is concluded.
- the second tolerance range can, for. B. +/- 10% to +/- 100% of this value.
- the protective switching device is designed in such a way that the measuring current for calibrating the current determined by the current sensor unit Level of current is used, especially after a function test mentioned before (at least partially) has been carried out.
- the first time range can be in the range of 10 ms to 10 s.
- the switch is then switched to a closed state for the first time period when the level of the current determined by the current sensor unit falls below a first current level.
- the first current level can be less than 5 A, 1 A or in particular less than 0.5 A. In this way, a faulty protective switching device, in particular a faulty current sensor unit or current detection, can advantageously be determined. If there is no consumer, the current sensor unit or the determination of the magnitude of the current can be checked.
- the protective switching device is designed in such a way that (for one conductor) the magnitude of the voltage across the electronic interruption unit can be determined.
- the protective switching device is designed such that when the contacts of the mechanical isolating contact unit are open and the switch is switched on, the magnitude of the voltage across the electronic interruption unit determined by the switched-on measuring impedance is determined with the electronic interruption unit switched to high resistance. If the voltage falls below a first threshold value, a first fault condition is present, so that the electronic interruption unit is prevented from becoming low-impedance (possibly again or for the first time) and/or the mechanical isolating contact unit cannot be closed or opened. (i.e. if the first voltage threshold is exceeded, there is no error condition.)
- the magnitude of the voltage across the electronic interruption unit is determined. If a second voltage threshold value is exceeded, a second error condition is present, so that another or subsequent low resistance of the electronic interruption unit is avoided and/or the mechanical isolating contact unit cannot be closed or is opened. (Ie . if the voltage falls below the second threshold value, there is no error condition.)
- the second voltage threshold should be 1 volt or better less than 1V.
- closing of the contacts of the mechanical isolating contact unit is avoided when one (of the two) error condition is present. In particular, no release signal (enable) is sent to the mechanical isolating contact unit.
- D. H a closing of It is not possible to contact the mechanical isolating contact unit with a handle.
- the electronic interruption unit can be prevented from becoming low-impedance.
- the mechanical isolating contact unit can be opened.
- the protective switching device can also be configured in such a way that further configurations are provided:
- an electronic interruption unit in particular a single-pole one, with a line-side connection point which is electrically connected to the line-side phase conductor connection, and a load-side connection point which is connected to a mains-side connection point of the mechanical isolating contact unit, the electronic interruption unit having a high-impedance state of the switching elements to prevent current flow or a low-impedance state of the switching elements to current flow in the low-voltage circuit due to semiconductor-based switching elements,
- a control unit which is connected to the current sensor unit, the mechanical isolating contact unit and the electronic interrupter unit, wherein when current and/or current time limit values are exceeded, avoidance of a current flow in the low-voltage circuit is initiated.
- the magnitude of the voltage between the grid-side connection point and the load-side connection point of the electronic interruption unit can be determined or measured. is determined .
- At least one voltage sensor unit connected to the control unit can be provided for this purpose. If there are several voltage sensor units, these are connected to the control unit.
- a new architecture or Structural design of a protective switching device proposed, achieved with the increased operational reliability of a protective switching device or. of the low voltage circuit achieved .
- 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 network-side connection point and the load-side connection point of the electronic interruption unit.
- a second voltage sensor unit connected to the control unit is provided as an alternative or in addition, which determines the level of a second voltage between the network-side neutral conductor connection and the network-side phase conductor connection.
- a third voltage sensor unit connected to the control unit is provided, which determines the magnitude of a third voltage between the neutral conductor connection on the network side and the connection point of the electronic interruption unit on the load side.
- 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 current sensor unit is provided between the line-side phase conductor connection and the mechanical isolating contact unit, in particular so that the measurement current caused by the switched-on switch can be detected by the current sensor unit.
- 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 of currents is achieved both in the circuit itself and in the case of ground fault currents.
- the protective switching device is designed such that the contacts of mechanical isolating contact unit opened by the control unit but cannot be closed.
- the mechanical isolating contact unit can be operated by a mechanical handle in order to switch an opening of contacts or a closing of the contacts.
- the mechanical isolating contact unit is designed in such a way that the contacts can only be closed by the mechanical handle after a release (enable), in particular a release signal.
- an energy supply is provided, in particular for the control unit, which is connected to the grid-side neutral conductor connection and the grid-side phase conductor connection.
- the measurement impedance can advantageously be connected to the supply conductor connected to the network-side neutral conductor connection.
- the electronic Interruption unit With a determined current that exceeds a first current value, in particular that the first current value is exceeded for a first time limit, the electronic Interruption unit becomes highly resistive and the mechanical isolating contact unit remains closed,
- control unit has a microcontroller.
- 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.
- the method for a protective switching device for protecting a low-voltage electrical circuit comprising:
- 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 connection and the electronic interrupting unit being assigned to the network-side connections, - that the mechanical isolating contact unit can be switched by opening contacts to prevent 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 in a high-impedance state of the switching elements to avoid a current flow or a low-impedance state of the switching elements to current flow in the low-voltage circuit
- a series connection of a measuring impedance and a switch is provided such that when the switch is closed and the electronic interruption unit is switched to low resistance, a measurement current flows through the electronic interruption unit via the network-side connections.
- the switch is advantageously switched on when the electronic interruption unit has a high resistance and switched off when the electronic interruption unit has a low resistance.
- a defined potential can thus be generated in the case of a high-impedance electronic interruption unit and the losses due to the measurement impedance can be minimized in the case of a low-impedance electronic interruption unit.
- the electronic interruption unit When the electronic interruption unit has a high resistance and the switch is switched on, in particular when the contacts of the mechanical isolating contact unit are open, the magnitude of the current can be determined by means of the current sensor unit for functional testing of the protective switching device. If a first current threshold value is exceeded, a faulty electronic interruption unit is inferred. As a result, the mechanical isolating contact unit cannot be closed or is opened. To test the function of the protective switching device, with the contacts of the mechanical isolating contact unit open, the switch closed/switched on and the electronic interruption unit switched to high resistance, the electronic interruption unit is switched to a low-resistance state for a first period of time.
- the level of the current (measurement current) and/or the voltage across the electronic interruption unit is determined.
- the level of the determined measuring current is compared with a target measuring current level and if there is a deviation from the target measuring current level that lies outside a first tolerance range, a faulty protective switching device is inferred.
- the mechanical isolating contact unit cannot be closed or is being opened.
- the level of the determined voltage is compared with a nominal voltage level and a faulty electronic interrupter unit is concluded if there is a deviation from the nominal voltage level that lies outside a second tolerance range.
- the mechanical isolating contact unit cannot be closed or is being opened.
- the computer program product includes instructions which, when the program is executed by a microcontroller, cause the microcontroller to improve the safety of such a protective switching device or to switch it off. 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
- FIG. 2 shows a second 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, and a consumer is usually connected to the load side LOAD; - 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, and a line-side connection point for the phase conductor network-side connection point APLG is provided.
- 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,
- 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 connected to the grid-side Connection point APLG of the mechanical isolating contact unit MK is electrically connected or. is connected, wherein the electronic interruption unit has or has a high-impedance state of the switching elements to avoid a 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,
- a control unit SE which is connected to the current sensor unit S T , 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 series connection of a measuring impedance ZM and ZM is between conductors of the low-voltage circuit a switch Smeas is provided in such a way that when the switch Smeas is closed and the electronic interruption unit EU is switched to low resistance, a measurement current flows through the electronic interruption unit EU via the line-side connections LG, NG.
- a measurement current flows through the electronic interruption unit EU via the line-side connections LG, NG.
- the series connection of the measuring impedance ZM and the switch Smeas is connected between the network-side connection points APLG, APNG of the mechanical isolating contact unit MK.
- the series connection of the measuring impedance ZM and the switch Smeas is connected on the one hand to the connection (phase conductor) between the mechanical isolating contact unit MK (APLG) and the electronic interruption unit EU (EUL).
- the series connection of the measuring impedance ZM and the switch Smeas is connected to the other conductor (neutral conductor) on the network-side connection (NG).
- the measuring impedance ZM can be an electrical resistor and/or capacitor, for example.
- the measurement impedance can be a series connection or (/and) parallel connection of a resistor and/or a capacitor.
- a defined measuring current can be generated in the protective switching device, in particular when the contacts of the mechanical isolating contact unit MK are open.
- an additional current can be generated by the connected measurement impedance without affecting a connected consumer/load.
- Both the measuring current (or additional (measuring) current) 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 the electronic interruption unit EU, can be recorded by the evaluation.
- the measuring impedance ZM should have a high value (resistance or impedance value) in order to keep losses low.
- a high value resistance or impedance value
- medium and small values resistance or impedance values
- the resistance value may be less than 1 M ⁇ , 500 k ⁇ , 100 k ⁇ , 50 k ⁇ , 10 k ⁇ , 5 k ⁇ , 1 k ⁇ , 500 ⁇ , or 100 ⁇ .
- the losses can be reduced by the switch or switchable measuring impedance, since (larger) losses would only occur if the measuring impedance is switched on and the electronic interruption unit has a low-impedance state.
- the Smeas switch can be controlled, ie it can be switched on and off electrically.
- the switch is connected to the control unit SE so that it can be switched on and off.
- the Smeas switch can be switched on or off (on/off) by a Control Smeas control signal, which is indicated by an arrow from the control unit SE to the Smeas switch ("Control Smeas" with "(on/off)") ( Figure 2) .
- the protective switching device is designed in such a way that the switch (Smeas) is switched on when the electronic interruption unit (EU) has a high resistance, and in particular that the switch (Smeas) is switched off when the electronic interruption unit (EU) has a low resistance.
- 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 S I can alternatively also be determined, as shown in FIG.
- the current sensor unit S I 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 forming a difference.
- A/the second voltage sensor unit SU2 connected to the control unit SE can be provided, which determines the level of a second voltage between the network-side neutral conductor connection (NG) and the network-side phase conductor connection (LG). Furthermore, a third voltage sensor unit SU3 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 grid-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 has a single-pole design, 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 in such a way that the contacts of the mechanical isolating contact unit MK can be opened by the control unit SE but cannot be closed, which is indicated by an arrow with “b. ) open” from the control unit SE to the mechanical isolating contacts unit MK is indicated (FIG. 2).
- 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 contact position (or the position of the handle, closed or open) can be transmitted to the control unit SE.
- the contact position (or the position of the handle) can z. B. be determined by a sensor.
- the mechanical isolating contact unit MK is advantageously designed such that a (manual) closing of the contacts by the mechanical handle only after a release (enable), in particular an enable signal, is possible.
- 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 in FIG. 1 by a connection between the power supply NT and the control unit SE.
- 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 (or/and phase conductor connection LG).
- the measuring impedance ZM can be connected to the line-side neutral conductor connection NG via the fuse SS.
- a three-pole electronics unit EPART (FIG. 2) can advantageously be implemented, for example as a module that has three connection points, one neutral conductor connection point and two phase conductor connection points.
- the electronics unit EPART has, for example, the electronic interruption unit EU, the control unit SE, the power supply NT (in particular including fuse SS), the current sensor unit SI, the first voltage sensor unit SUI, optionally the second voltage sensor unit SU2 and the series connection of (electrically switchable) switches Smeas and measuring impedance ZM.
- High resistance means a state in which only a negligible current flows.
- 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.
- 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 the protective switching device is constructed essentially in two parts, with a first (three-pole) part/electronic unit EPART and a second mechanical part/mechanical unit MPART.
- the electronic first part EPART can be arranged, for example, on a circuit board / printed circuit board and contains the above or. units shown.
- the first part EPART has only three connections :
- connection NG a connection for a connection to the network-side neutral conductor connection NG .
- the second part MPART can have the mechanical isolating contact unit MK, the handle HH, a release unit LG. Furthermore, the second part can have a position unit POS (not shown) 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).
- POS position unit
- a compact protective switching device can advantageously be implemented as a result of the division into two.
- the protective switching device can also have a communication unit COM, a display unit DISP, an input unit EE. These can be assigned to the control unit SE or connected to it, as indicated in FIG.
- 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
- a current measurement and/or voltage measurement across the electronic interruption unit EU is provided for functional testing of the electronic interruption unit EU. If the electronic interruption unit EU is in the high-impedance state, then the potential between the electronic interruption unit EU (EUL) and the mechanical isolating contact unit MK (APLG) is indefinite or it is also determined by the connected load/consumer when the contacts are closed. According to the invention, a measurement impedance is between this point and the other Conductor / neutral conductor provided in the protective switching device. This defines the electrical potential at this point (with ). The design of the measurement impedance is problematic, since for an accurate measurement the value of the measurement impedance (e.g.
- the measurement impedance should be as small as possible (compared to the resistance of the electronic interruption unit EU in the high-impedance state).
- the measurement impedance is arranged/switched between the two conductors/phase conductor and neutral conductor, which results in permanent losses, so that the value of the measurement impedance should be as large as possible. In order to do justice to both, a compromise must be made in the design.
- the load can be supplied with very little energy via this leakage current.
- loads that only require very little energy e.g. LEDs
- this can lead to the energy supply of these loads, which is undesirable.
- a series connection of an (electrically) switchable switch Smeas and a measuring impedance is proposed, such as a measuring resistor that can be switched on in the protective switching device.
- Measuring impedance ZM is via the z.
- the measuring impedance can be switched on (switch Smeas on or closed) in order to measure the potential at the load-side connection point or To establish the connection point EUL of the electronic interruption unit EU and to implement an electrically conductive connection from this point to the network-side neutral conductor connection.
- the measuring impedance then forms a high-impedance together with the high-impedance/switched-off electronic interruption unit EU voltage divider .
- the voltage divider is dimensioned in such a way that the greater part of the mains voltage drops across the switched-off/high-impedance electronic interrupter unit.
- a value of the safety extra-low voltage, i. H . drop a maximum of 50 volts.
- the voltage divider is dimensioned in such a way that a maximum voltage value of e.g. B. 50 volts AC (RMS) across which the sense resistor is switched on (in a 230 volt low voltage circuit).
- RMS volts AC
- a voltage measurement across the electronic interruption unit EU can be used to check the functionality of the electronic interruption unit EU or to to monitor .
- An always present leakage current e.g. B. caused by existing (parasitic) capacitances in the electronic interrupting unit EU diverted to the neutral conductor connection on the mains side.
- This leakage current is usually less than 1 mA, but can lead to an unwanted flow of energy to the load, which is avoided in this way.
- the dimensioning/layout of the measurement impedance should be carried out based on the following points.
- the measurement impedance forms a high-impedance voltage divider.
- This voltage divider should be dimensioned in such a way that the voltage drop across the measuring impedance is less than the safety extra-low voltage (50 Vac), since this voltage is present at the load-side connections LL, NL.
- the measurement impedance can be 10% of the impedance of the switched off electronic interrupting unit. Is this e.g. B. at 2 MOhm the value of the measurement impedance ZM should be less than 200 kOhm. A maximum of 23 Vac can then occur at the load-side connections LL, NL.
- the measuring impedance ZM protects the switch Smeas against overvoltages (eg surges).
- the switch Smeas and the measuring impedance ZM are between the phase conductor and the neutral conductor.
- the Smeas switch would be loaded in the event of mains overvoltages (e.g. triggered by surge events).
- the measuring impedance ZM protects the switch Smeas from being destroyed, as this represents a larger series resistor and thus prevents a higher pulse current in the device.
- the measurement impedance ZM can be dimensioned in such a way that the protective switching device is protected from thermal destruction in the event of a defective switch Smeas.
- the current that would flow through the measuring impedance in this case is limited by the measuring impedance to a maximum value, e.g. of a few 10 mA.
- the control unit SE turns on the electronic interruption unit EU and the switch Smeas, so that (particularly when the contacts of the mechanical isolating contact unit MK are open) a measurement current imeas (FIG. 2) flows, which is detected by the current sensor unit SI.
- this can be in the range of a few mA or a few 10 mA, so that the current measurement (current sensor unit SI and control unit SE) can be checked for appropriate functionality.
- the electronic interruption unit EU is switched to high resistance again.
- the measurement lasts only a few ms, eg 10ms, 20ms, or a (further) multiple of half the mains period.
- the test and, if Calibration can advantageously take place before the contacts of the mechanical isolating contact unit are released to close by means of the handle. So that the functional test or Calibration of the current measurement before the release: switchability of the isolating contacts - is carried out.
- the measurement can also be carried out with closed contacts and a low-impedance electronic interruption unit EU by briefly closing the switch Smeas and generating an additional (measurement) current through the measurement impedance in the circuit.
- the additional measurement current imeas is then detected via the current sensor unit, evaluated by the control unit (algorithm), in order in particular to be able to distinguish it from the normal load current.
- the control unit SE can (for this purpose) have a microcontroller.
- the computer program product can be executed on the microcontroller.
- the computer program product includes instructions which, when the program is executed by the microcontroller, cause the microcontroller to control the protective switching device, in particular to support the method according to the invention, in particular to carry it out.
- the computer program product can be stored on a computer-readable storage medium, such as a CD-ROM, a USB stick or the like.
- a data carrier signal that transmits the computer program product can exist.
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Protection Of Static Devices (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Schutzschaltgerät zum Schutz eineselektrischen Niederspannungsstromkreis mit: - einem Gehäuse mit netzseitigen Anschlüssen und mindestens einem lastseitigen Anschluss, - einer mechanische Trennkontakteinheit, die in Serie mit einer elektronischen Unterbrechungseinheit geschaltet ist, wobei die mechanische Trennkontakteinheit dem lastseitigen Anschluss und die elektronische Unterbrechungseinheit den netzseitigen Anschlüssen zugeordnet ist, - dass die Höhe des Stromes im Niederspannungsstromkreis, insbesondere zwischen netzseitigen Phasenleiteranschluss und lastseitigen Phasenleiteranschluss, ermittelt wird, dass bei Überschreitung von Strom- oder/und Strom-Zeitgrenzwerten eine Vermeidung eines Stromflusses des Niederspannungsstromkreises initiiert wird, - dass im Schutzschaltgerät zwischen Leitern des Niederspannungsstromkreises eine Serienschaltung einer Messimpedanz und eines Schalters derart vorgesehen ist, dass bei geschlossenem Schalter und niederohmig geschalteter elektronischer Unterbrechungseinheit ein Messstrom über die netzseitigen Anschlüsse durch die elektronische Unterbrechungseinheit fließt.
Description
Beschreibung
Schutz schalt gerät
Die Erfindung betri f ft das technische Gebiet eines Schutz- schaltgerätes für einen Niederspannungsstromkreis mit einer elektronischen Unterbrechungseinheit und ein Verfahren für ein Schutzschaltgerät für einen Niederspannungsstromkreis mit einer elektronischen Unterbrechungseinheit .
Mit Niederspannung sind Spannungen von bis zu 1000 Volt Wechselspannung oder bis zu 1500 Volt Gleichspannung gemeint . Mit Niederspannung sind insbesondere Spannungen gemeint , die größer als die Kleinspannung, mit Werten von 50 Volt Wechselspannung bzw . 120 Volt Gleichspannung, sind .
Mit Niederspannungsstromkreis bzw . -netz oder -anlage sind Stromkreise mit Nennströmen bzw . Bemessungsströmen von bis zu 125 Ampere , spezi fischer bis zu 63 Ampere gemeint . Mit Niederspannungsstromkreis sind insbesondere Stromkreise mit Nennströmen bzw . Bemessungsströmen von bis zu 50 Ampere , 40 Ampere , 32 Ampere , 25 Ampere , 16 Ampere oder 10 Ampere gemeint . Mit den genannten Stromwerten sind insbesondere Nenn- , Bemessungs- oder/und Abschalt-Ströme gemeint , d . h . der Strom der im Normal fall maximal über den Stromkreis geführt wird bzw . bei denen der elektrische Stromkreis üblicherweise unterbrochen wird, beispielsweise durch eine Schutzeinrichtung, wie ein Schutzschaltgerät , Leitungsschutzschalter oder Leistungsschalter . Die Nennströme können sich weiter staf feln, 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.
Leitungsschutzschalter sind seit langem bekannte Uberstrom- schut zeinrichtungen, die in der Elektroinstallationstechnik in Niederspannungsstromkreisen eingesetzt werden . Diese schützen Leitungen vor Beschädigung durch Erwärmung infolge zu hohen Stromes und/oder Kurzschluss . Ein Leitungsschutzschalter kann den Stromkreis bei Überlast und/oder
Kurzschluss selbsttätig abschalten . Ein Leitungsschutzschalter ist ein nicht selbsttätig zurückstellendes Sicherungselement .
Leistungsschalter sind, im Gegensatz zu Leitungsschutzschaltern, für Ströme größer als 125 A vorgesehen, teilweise auch schon ab 63 Ampere . Leitungsschutzschalter sind deshalb einfacher und filigraner auf gebaut . Leitungsschutzschalter weisen üblicherweise eine Befestigungsmöglichkeit zur Befestigung auf einer so genannten Hutschiene ( Tragschiene , DIN- Schiene , TH35 ) auf .
Leitungsschutzschalter sind elektromechanisch auf gebaut . In einem Gehäuse weisen sie einen mechanischen Schaltkontakt bzw . Arbeitsstromauslöser zur Unterbrechung (Auslösung) des elektrischen Stromes auf . Üblicherweise wird ein Bimetall- Schutzelement bzw . Bimetall-Element zur Auslösung (Unterbrechung) bei länger anhaltenden Überström (Überstromschutz ) respektive bei thermischer Überlast (Überlastschut z ) eingesetzt . Ein elektromagnetischer Auslöser mit einer Spule wird zur kurz zeitigen Auslösung bei Überschreiten eines Uberstrom- grenzwerts bzw . im Falle eines Kurzschlusses (Kurzschlussschutz ) eingesetzt . Eine oder mehrere Lichtbogenlöschkammer (n) bzw . Einrichtungen zur Lichtbogenlöschung sind vorgesehen . Ferner Anschlusselemente für Leiter des zu schützenden elektrischen Stromkreises .
Schutzschaltgeräte mit einer elektronischen Unterbrechungseinheit sind relativ neuartige Entwicklungen . Diese weisen eine halbleiterbasierte elektronische Unterbrechungseinheit auf . D . h . der elektrische Stromfluss des Niederspannungsstromkreises wird über Halbleiterbauelemente respektive Halbleiterschalter geführt , die den elektrischen Stromfluss unterbrechen bzw . leitfähig geschaltet werden können . Schutzschaltgeräte mit einer elektronischen Unterbrechungseinheit weisen ferner häufig ein mechanisches Trennkontaktsystem auf , insbesondere mit Trennereigenschaften gemäß einschlägigem Normen für Niederspannungsstromkreise , wobei die Kontakte des
mechanischen Trennkontaktsystems in Serie zur elektronischen Unterbrechungseinheit geschaltet sind, d.h. der Strom des zu schützenden Niederspannungsstromkreises wird sowohl über das mechanische Trennkontaktsystem als auch über die elektronische Unterbrechungseinheit geführt.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf Niederspannungswechselstromkreise, mit einer Wechselspannung, üblicherweise mit einer zeitabhängigen sinusförmigen Wechselspannung mit der Frequenz f. Die zeitliche Abhängigkeit des momentanen Spannungswertes u(t) der Wechselspannung ist durch die Gleichung: u(t) = U * sin (2n * f * t) beschrieben. Wobei: u(t) = momentaner Spannungswert zu der Zeit t
U = Amplitude der Spannung
Eine harmonische Wechselspannung lässt sich durch die Rotation eines Zeigers darstellen, dessen Länge der Amplitude (U) der Spannung entspricht. Die Momentanauslenkung ist dabei die Projektion des Zeigers auf ein Koordinatensystem. Eine Schwingungsperiode entspricht einer vollen Umdrehung des Zeigers und dessen Vollwinkel beträgt 2n (2Pi) bzw. 360°. Die Kreisfrequenz ist die Änderungsrate des Phasenwinkels dieses rotierenden Zeigers. Die Kreisfrequenz einer harmonischen Schwingung beträgt immer das 2n-fache ihrer Frequenz, d.h. : w = 2n*f = 2n/T = Kreisfrequenz der Wechselspannung (T = Periodendauer der Schwingung)
Häufig wird die Angabe der Kreisfrequenz (w) gegenüber der Frequenz (f) bevorzugt, da sich viele Formeln der Schwingungslehre aufgrund des Auftretens trigonometrischer Funktionen, deren Periode per Definition 2n ist, mit Hilfe der Kreisfrequenz kompakter darstellen lassen:
u ( t ) = U * sin (wt )
Im Falle zeitlich nicht konstanter Kreisfrequenzen wird auch der Begriff momentane Kreisfrequenz verwendet.
Bei einer sinusförmigen, insbesondere zeitlich konstanten, Wechselspannung entspricht der zeitabhängige Wert aus der Winkelgeschwindigkeit w und der Zeit t dem zeitabhängigen Winkel cp ( t ) , der auch als Phasenwinkel cp ( t ) bezeichnet wird. D.h. der Phasenwinkel cp ( t ) durchläuft periodisch den Bereich O...2n bzw. 0°...360°. D.h. der Phasenwinkel nimmt periodisch einen Wert zwischen 0 und 2n bzw. 0° und 360° an (cp = n* (0...2n) bzw. cp = n* ( 0 °...360 ° ) , wegen Periodizität; verkürzt: cp = O...2n bzw. cp = 0°...360° ) .
Mit momentanem Spannungswert u(t) ist folglich der momentane Wert der Spannung zum Zeitpunkt t, d.h. bei einer sinusförmigen (periodischen) Wechselspannung der Wert der Spannung zum Phasenwinkel cp gemeint (cp = O...2n bzw. cp = 0°...360°, der jeweiligen Periode) .
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schutzschaltgerät eingangs genannter Art zu verbessern, insbesondere eine neue Ausgestaltung für ein Schutzschaltgerät vorzuschlagen, um die Sicherheit eines derartigen Schutzschaltgerätes zu verbessern bzw. eine höhere Sicherheit im durch das Schutzschaltgerät zu schützenden elektrischen Niederspannungsstromkreis zu erreichen.
Diese Aufgabe wird durch ein Schutzschaltgerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 oder ein Verfahren gemäß Patentanspruch 15 gelöst.
Erfindungsgemäß wird ein Schutzschaltgerät zum Schutz eines elektrischen Niederspannungsstromkreises, insbesondere Niederspannungswechselstromkreises, vorgeschlagen, aufweisend: - ein Gehäuse mit netzseitigen Anschlüssen und mindestens
einem lastseitigen Anschluss ,
- eine mechanische Trennkontakteinheit , die in Serie mit einer elektronischen Unterbrechungseinheit geschaltet ist , wobei die mechanische Trennkontakteinheit dem lastseitigen Anschluss und die elektronische Unterbrechungseinheit den netzseitigen Anschlüssen zugeordnet ist ,
- dass die mechanische Trennkontakteinheit durch ein Öf fnen von mindestens einem Kontakt zur Vermeidung eines Stromflusses oder ein Schließen des mindestens einem Kontakt für einen Stromfluss im Niederspannungsstromkreis schaltbar ist ,
- dass die elektronische Unterbrechungseinheit durch halbleiterbasierte Schaltelemente in einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente zur Vermeidung eines Stromflusses oder einen niederohmigen Zustand der Schaltelemente zum Stromfluss im Niederspannungsstromkreis schaltbar ist ,
- einer Stromsensoreinheit , zur Ermittlung der Höhe des Stromes des Niederspannungsstromkreises ,
- 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 eines Stromflusses des Niederspannungsstromkreises initiiert wird .
Erfindungsgemäß ist zwischen Leitern des Niederspannungsstromkreises eine Serienschaltung einer Messimpedanz und eines Schalters derart vorgesehen, dass bei geschlossenem Schalter und niederohmig geschalteter elektronischer Unterbrechungseinheit ein Messstrom über die netzseitigen Anschlüsse durch die elektronische Unterbrechungseinheit fließt .
D . h . es wird eine zuschaltbare Messimpedanz vorgeschlagen, so dass wahlweise ein Messstrom bzw . ein definiertes Potential im Schutzschaltgerät erzeugbar ist .
Die Serienschaltung der Messimpedanz und des Schalters kann beispielsweise einerseits mit der Verbindung zwischen mechanischer Trennkontakteinheit und elektronischer Unterbrechungseinheit verbunden sein . Andererseits kann die
Messimpedanz beispielsweise mit dem anderen Leiter verbunden sein, insbesondere mit dem anderen Leiter am netzseitigen Anschluss .
Durch die zwischen zwei Leitern vor dem lastseitigen Anschluss , insbesondere vor der dem lastseitigen Anschluss zugeordneten mechanischen Trennkontakteinheit , kann bei geöf fneten Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit , d . h . bei von der Netzseite (Energiequelle ) getrennter Last/Ver- braucher, wahlweise ein Messstrom fließen . Der Messstrom kann vorteilhaft zur Funktionsprüfung des Schutzschaltgerätes verwendet werden . So kann mit dieser Ausgestaltung ein sicheres Schutzschaltgerät ermöglich werden, wodurch die Sicherheit im Niederspannungsstromkreis erhöht wird .
So kann bei geschlossenem Schalter und geöf fneten Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit und niederohmig geschalteter elektronischer Unterbrechungseinheit ein Messstrom über die netzseitigen Anschlüsse durch die elektronische Unterbrechungseinheit fließen .
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und im Aus führungsbeispiel angegeben .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Messimpedanz ein elektrischer Widerstand oder/und Kondensator, d . h . ein einzelnes Element oder eine Serien- bzw . Parallelschaltung eines elektrischen Widerstandes und eines Kondensators . Alternativ eine Serien- und Parallelschaltung zweier, dreier, vierer, fünfer, ... Elemente .
Speziell kann die Messimpedanz einen hohen Widerstandswert bzw . Impedanzwert haben, um vorteilhaft die Verluste gering zu halten . Durch die schaltbare Messimpedanz , d . h . die Serienschaltung einer Messimpedanz ( ZM) und eines Schalters ( Smeas ) kann die Messimpedanz vorteilhaft einen geringeren Widerstandswert aufweisen, da die Verluste durch eine temporäre Zuschaltung mittels des Schaltes begrenzt werden . Insbesondere kann dadurch der Widerstandswert kleiner als 1 MOhm, 500 kOhm, 100 kOhm, 50 kOhm, 10 kOhm, 5 kOhm, 1 kOhm, 500 Ohm oder 100 Ohm sein . In einem 230 Volt
Niederspannungsstromkreis führt der Einsatz eines Messwiderstandes von z . B . 1 MOhm zu etwa 50 mW Verlusten .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Höhe des Wertes der Messimpedanz derart bemessen, dass bei hochohmiger elektronischer Unterbrechungseinheit und eingeschalteter Messimpedanz ( geschlossener Schalter ) und geschlossenen Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit die Spannung an den lastseitigen Anschlüssen (bzw . dem mindestens einem lastseitigen Anschluss gegenüber dem anderen Potential ) kleiner als eine erste Spannungshöhe ist . Beispielweise kann die erste Spannungshöhe dem Maximalwert der Schutzkleinspannung ( 50 Volt Wechselspannung Ef fektivwert ) entsprechen bzw . kleiner sein . So wird vorteilhaft die durch einen Leckstrom der elektronischen Unterbrechungseinheit verursachte Spannung an den lastseitigen Anschlüssen verringert bzw . definiert .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Schalter ein steuerbarer Schalter . In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Schalter mit der Steuerungseinheit verbunden, so dass der Schalter durch die Steuerungseinheit ein- und ausgeschaltet werden kann . Beispielsweise kann der Schalter ein Relais , wie ein Reed-Re- lais , oder ein so genannter Analog-Schalter sein, d . h . ein Schalter, der durch ein Steuersignal geschaltet werden kann ( ein/aus ) , wobei das geschaltete Signal (Messstrom) ein Analog- ( oder Digital- ) Signal sein kann . Der Schalter kann auch ein elektronischer Schalter sein, wie z . B . ein TRIG, Thyristor, IGBT oder MOSFET .
Dies hat den besonderen Vorteil , dass die Steuerungseinheit j e nach Zustand der elektronischen Unterbrechungseinheit einen Messstrom erzeugen kann .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass der Schalter bei hochohmiger elektronischer Unterbrechungseinheit eingeschaltet ist . Dies hat den besonderen Vorteil , dass bei hochohmiger elektronischer Unterbrechungseinheit und geschlossenen
Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit eine definiertes (niedriges ) Potential an den lastseitigen Anschlüssen vorliegt . Das Potential wird durch die Höhe der ( zugeschalteten) Messimpedanz bestimmt . Je geringer beispielsweise der Widerstandswert der Messimpedanz ist , desto geringer ist der Potentialunterschied an den lastseitigen Anschlüssen . Der Po- tentialunterschied wird ferner durch den Leckstrom der elektronischen Unterbrechungseinheit bestimmt . Je geringer der Leckstrom der elektronischen Unterbrechungseinheit , desto geringer der Potentialunterschied / Spannungsabfall über der ( zugeschalteten) Messimpedanz .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass der Schalter bei niederohmiger elektronischer Unterbrechungseinheit ausgeschaltet ist .
Dies hat den besonderen Vorteil , dass bei niederohmiger elektronischer Unterbrechungseinheit und geschlossenen Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit , d . h . üblicherweise bei einem normalen Betriebs fall des Schutzschaltgerätes , in der Regel mit angeschlossenem Verbraucher / Last , die durch die Messimpedanz verursachte Verlustleistung reduziert wird, da die Messimpedanz ausgeschaltet ist .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass der Schalter bei hochohmiger elektronischer Unterbrechungseinheit eingeschaltet ist und bei niederohmiger elektronischer Unterbrechungseinheit ausgeschaltet ist .
Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine einfache ( grundsätzliche ) Implementierung des Schaltverhaltens des Schalters gekoppelt an das Schaltverhalten der elektronischen Unterbrechungseinheit gegeben ist , so dass bei geschlossenen Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit einerseits ein definiertes Potential an den lastseitigen Anschlüssen und andererseits eine minimierte Verlustleistung erzielt wird .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass bei hochohmiger elektronischer Unterbrechungseinheit und eingeschaltetem Schalter die Höhe des Stromes mittels der Stromsensoreinheit ermittelt wird . Bei Überschreitung eines ersten Stromschwellwertes wird auf eine fehlerhafte elektronische Unterbrechungseinheit geschlossen wird . Bei Überschreitung eines ersten Stromschwellwertes liegt üblicherweise eine fehlende Ausschaltbarkeit der elektronischen Unterbrechungseinheit vor, d . h . ein hochomhiger Zustand ist nicht mehr gegeben . Beispielsweise sind die halbleiterbasierten Schaltelemente durchlegiert ( dauerhaft leitend / kurzgeschlossen) . Bei Überschreitung eines ersten Stromschwellwertes , bei der auf eine fehlerhafte elektronische Unterbrechungseinheit geschlossen wird, kann das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet sein, dass die mechanische Trennkontakteinheit nicht geschlossen werden kann oder geöf fnet wird . Dies hat den besonderen Vorteil , dass durch die ( zuschaltbare ) Messimpedanz die elektronische Unterbrechungseinheit geprüft wird, insbesondere dessen hochohmiger Zustand . Bei fehlender bzw . ungenügender Hochohmigkeit können entsprechende Schutzmaßnahmen, wie verhindern des Schließens der Kontakte ( falls diese noch nicht geschlossen sind) oder Öf fnen der Kontakte , voll zogen werden . Ebenso kann dieser Zustand gemeldet werden .
Der erste Stromschwellwert kann im Bereich kleiner 50 mA, sein, vorteilhaft kleiner als 6 mA sein .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass zur Funktionsprüfung des Schutzschaltgerätes bei geöf fneten Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit und hochohmig geschalteter elektronischer Unterbrechungseinheit sowie eingeschaltetem Schalter wird die elektronische Unterbrechungseinheit für eine erste Zeitspanne in einen niederohmigen Zustand geschaltet , ohne das der Schalter ausgeschaltet wird, so dass der Messstrom durch die Messimpedanz fließt , zur Funktionsprüfung des Schutzschaltgerätes , insbesondere der elektronischen
Unterbrechungseinheit .
D . h . die elektronischer Unterbrechungseinheit wird ausgehend 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 ps , 200 ps , 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 eine Spannungsänderung zur Funktionsprüfung detektiert werden . Bei Zeitspannen von 20 ms bis 100 ms oder 1 Sekunde , kann (mehrfach) überprüft werden, ob etwa 0 V Spannung (Momentan- bzw . dann auch Ef fektivwert der Spannung) über der elektronischen Unterbrechungseinheit anliegen .
Dies hat den besonderen Vorteil , dass die elektronische Unterbrechungseinheit hinsichtlich ihrer „Einschaltbarkeit" überprüft werden kann, wobei die ( eingeschaltete ) Messimpedanz einen detektierbaren Messstrom zur Funktionsprüfung hervorruft .
Die Funktionsprüfung des Schutzschaltgerätes kann :
- eine Ermittlung der Höhe des Messtromes mittels der Stromsensoreinheit aufweisen, insbesondere das die Höhe des ermittelten Messtromes mit einer Sollmessstromhöhe verglichen wird und bei einer Abweichung von der Sollmessstromhöhe , die außerhalb eines ersten Toleranzbereiches liegt , auf ein fehlerhaftes Schutzschaltgerät geschlossen wird ( insbesondere kann auf eine fehlerhafte elektronische Unterbrechungseinheit geschlossen werden; der erste Toleranzbereich kann eine (weitere ) Stromgrenze sein; d . h . ist der Strom zu groß , liegt eine fehlerhafte elektronische Unterbrechungseinheit vor ; ist der Strom zu klein, könnte die Messimpedanz fehlerhaft sein) .
Bei einer Abweichung von der Sollmessstromhöhe , die außerhalb eines ersten Toleranzbereiches liegt , kann beispielsweise die mechanische Trennkontakteinheit nicht geschlossen werden oder wird geöf fnet , oder ( /und)
- eine Ermittlung der Höhe einer Spannung über der elektronischen Unterbrechungseinheit aufweisen, insbesondere das die Höhe der ermittelten Spannung mit einer Sollspannungshöhe verglichen wird und bei einer Abweichung von der Sollspannungshöhe , die außerhalb eines zweiten Toleranzbereiches liegt , auf eine fehlerhafte elektronischen Unterbrechungseinheit geschlossen wird, insbesondere , dass die mechanische Trennkontakteinheit nicht geschlossen werden kann oder geöf fnet wird .
Alternativ oder zusätzlich kann die Höhe der ermittelten Spannung insbesondere auch mit der Sollspannungshöhe verglichen werden und bei Überschreitung der Sollspannungshöhe wird auf eine fehlerhafte elektronischen Unterbrechungseinheit geschlossen, insbesondere , dass die mechanische Trennkontakteinheit nicht geschlossen werden kann oder geöf fnet wird . Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine Prüfung auf die Niederohmigkeit der elektronischen Unterbrechungseinheit durchgeführt werden kann, wobei das Vorliegen eines korrekten Messstromes bei Niederohmigkeit überprüft wird .
Die Sollmessstromhöhe ist beispielsweise gleich des Wertes der Höhe der aktuell angelegten Netzspannung ( Spannung, Niederspannung) geteilt durch den Wert der Höhe der Messimpedanz . Bei z . B . 230 V aktuell angelegter Niederspannung (Effektivwert ) und einem Wert der Höhe der Messimpedanz von 10 kOhm ist die Sollmessstromhöhe 23 mA. Der erste Toleranzbereich kann z . B . +/- 10 % ( oder +/- 20% ) dieses Wertes betragen sein .
Die Sollspannungshöhe zur Überprüfung der Niederohmigkeit der elektronischen Unterbrechungseinheit liegt z . B . bei Werten von oder kleiner 1 V, allgemeiner kleiner 2 V . D . h . in der Alternative wird bei Überschreitung dieser Sollspannungshöhe auf eine fehlerhafte Unterbrechungseinheit geschlossen .
Der zweite Toleranzbereich kann z . B . +/- 10 % bis + /- 100 % dieses Wertes betragen sein .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass der Messstrom zur Kalibrierung der durch die Stromsensoreinheit ermittelten
Höhe des Stromes verwendet wird, insbesondere nachdem eine vor genannte Funktionsprüfung ( zumindest teilweise ) durchgeführt wurde .
Dies hat den besonderen Vorteil , dass die ( zugeschaltete ) Messimpedanz (bekannter Größe und somit bekannten Messstromes ) zur Kalibrierung der Stromsensoreinheit verwendet werden kann .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass zur Funktionsprüfung des Schutzschaltgerätes - bei geschlossenen Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit und niederohmig geschalteter elektronischer Unterbrechungseinheit sowie bei ausgeschaltetem Schalter - der Schalter für einen ersten Zeitbereich in einen geschlossenen Zustand geschaltet wird, so dass ein durch den Messwiderstand hervorgerufener zusätzlicher Strom (= Zusatzstrom) durch die elektronische Unterbrechungseinheit fließt , dessen Höhe (vom zusätzlichen Strom = Zusatzstrom) (mittels der Stromsensoreinheit oder/und Steuerungseinheit ) ermittelt wird, mit Zusatzstromwerten verglichen wird und bei Abweichung außerhalb eines dritten Toleranzbereiches eine Zusatzstrom- Fehlerbedingung vorliegt . I st an den lastseitigen Anschlüssen kein Verbraucher bzw . Last angeschlossen, kann der zugrunde liegende Ausgangsstrom den Wert Null aufweisen . In diesem Fall ist die Höhe des Stromes durch die Höhe des Zusatzstromes bestimmt .
Dies hat den besonderen Vorteil , dass bei fehlendem Verbraucher bzw . während des Betriebes des Schutzschaltgerätes die Stromsensoreinheit bzw . die Ermittlung der Höhe des Stromes überprüft werden kann .
Der erste Zeitbereich kann im Bereich 10 ms bis 10 s liegen .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Schalter dann für den ersten Zeitbereich in einen geschlossenen Zustand geschaltet , wenn die durch die Stromsensoreinheit ermittelte Höhe des Stromes eine erste Stromhöhe unterschreitet . Die erste Stromhöhe kann kleiner 5 A, 1 A oder insbesondere kleiner 0 , 5 A sein .
Damit kann vorteilhaft insbesondere ein fehlerhaftes Schutzschaltgerät , insbesondere eine fehlerhafte Stromsensoreinheit oder Stromerfassung ermittelt werden . So kann bei fehlendem Verbraucher die Stromsensoreinheit bzw . die Ermittlung der Höhe des Stromes überprüft werden .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass ( für einen Leiter ) die Höhe der Spannung über der elektronischen Unterbrechungseinheit ermittelbar ist .
Dies hat den besonderen Vorteil , dass speziell die Höhe der Spannung zwischen netzseitigen Verbindungspunkt und lastseitigen Verbindungspunkt der elektronischen Unterbrechungseinheit ermittelbar ist bzw . ermittelt wird .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass bei geöf fneten Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit und eingeschaltetem Schalter die Höhe der durch die eingeschaltete Messimpedanz festgelegten Spannung über der elektronischen Unterbrechungseinheit bei hochohmig geschalteter elektronischer Unterbrechungseinheit ermittelt wird . Bei Unterschrei- tung eines ersten Spannungsschwellwertes liegt eine erste Fehlerbedingung vor, so dass ein ( ggfs . erneutes bzw . erstmaliges ) niederohmig werden der elektronischen Unterbrechungseinheit vermieden wird oder/und die mechanische Trennkontakteinheit nicht geschlossen werden kann oder geöf fnet wird . ( D . h . bei Überschreitung des ersten Spannungsschwellwertes liegt keine Fehlerbedingung vor . )
Dies dient der Überprüfung der elektronischen Unterbrechungseinheit hinsichtlich ihrer „Ausschaltbarkeit" , d . h . dem Hochohmig werden der halbleiterbasierten Schaltelemente .
Der erste Spannungsschwellwert ist abhängig von der Höhe der Messimpedanz . Beispielsweise entspricht die Spannung über der ( funktions fähigen) ausgeschalteten (hochohmigen) elektronischen Unterbrechungseinheit der angelegten Netzspannung minus dem Spannungsabfall über der Messimpedanz . Die Spannung an der Messimpedanz ist gleich dem Leckstrom mal der Höhe des
Wertes der Messimpedanz . Z . B . ist bei einem Leckstrom vom 0 , 1 mA und einer Messimpedanz von 20 kOhm der Spannungsabfall 2 V und somit ist der erste Spannungsschwellwert z . B . kleiner 230 V - 2 V = 228 V (bei Ef fektivwerten) .
Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine einfache Überprüfung hinsichtlich des Ausschalterverhaltens der elektronischen Unterbrechungseinheit gegeben ist , wobei die Messimpedanz einerseits ein definiertes Potential und andererseits durch die Höhe des Widerstands- bzw . Impedanzwertes der Messimpedanz eine definierte Spannungshöhe in Verbindung mit ( der ermittelbaren) hochohmigen Impedanz der elektronischen Unterbrechungseinheit erzeugt wird .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird bei der Schaltung der elektronischen Unterbrechungseinheit für die erste Zeitspanne in den niederohmigen Zustand, ohne dass der Schalter ausgeschaltet wird, die Höhe der Spannung über der elektronischen Unterbrechungseinheit ermittelt . Bei Überschreiten eines zweiten Spannungsschwellwertes liegt eine zweite Fehlerbedingung vor, so dass ein weiteres bzw . nachfolgendes niederohmig werden der elektronischen Unterbrechungseinheit vermieden oder/und die mechanische Trennkontakteinheit nicht geschlossen werden kann oder geöf fnet wird . ( D . h . bei Unterschreitung des zweiten Spannungsschwellwertes liegt keine Fehlerbedingung vor . )
Der zweite Spannungsschwellwert sollte 1 Volt oder besser kleiner als 1 V sein .
Dies hat den besonderen Vorteil , dass die elektronische Unterbrechungseinheit genauer hinsichtlich ihrer „Einschaltbarkeit" überprüft werden kann, wobei durch die eingeschaltete Messimpedanz ein definiertes Potential bereitgestellt wird .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird bei Vorliegen einer ( der beiden) Fehlerbedingung ein Schließen der Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit vermieden . Insbesondere wird kein Freigabesignal ( enable ) an die mechanische Trennkontakteinheit abgegeben . D . h . ein Schließen der
Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit durch eine Handhabe ist nicht möglich .
Ferner kann ein niederohmig werden der elektronischen Unterbrechungseinheit vermieden werden .
Alternativ bzw . weiterhin kann die mechanische Trennkontakteinheit geöf fnet werden .
Es können noch weitere Fehlerbedingungen existieren .
Dies hat den besonderen Vorteil , dass nur ein funktions fähiges Schutzschaltgerät mit einer funktions fähigen elektronischen Unterbrechungseinheit einschaltbar ist bzw . bei einem defekten Schutzschaltgerät , was durch die erfindungsgemäße Messimpedanz ermittelbar ist , wird der Niederspannungsstromkreis unterbrochen . Somit wird die Betriebssicherheit des Schutzschaltgerätes und dadurch auch im Niederspannungsstromkreis erhöht . Somit ist sichergestellt , dass die Einschaltbarkeit und die Ausschaltbarkeit der elektronischen Unterbrechungseinheit funktioniert .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann das Schutzschaltgerät ferner derart ausgestaltet sein, dass weitere Ausgestaltungen vorgesehen sind :
- ein Gehäuse mit einem netzseitigen Neutralleiteranschluss , einem netzseitigen Phasenleiteranschluss , einem lastseitigen Neutralleiteranschluss , einem lastseitigen Phasenleiteranschluss des Niederspannungsstromkreises ,
- eine , insbesondere zweipolige ( speziell bei einem einphasigen Stromkreis ) , mechanische Trennkontakteinheit mit lastseitigen Anschlusspunkten und netzseitigen Anschlusspunkten, wobei die lastseitigen Anschlusspunkte mit den lastseitigen Neutral- und Phasenleiteranschlüssen verbunden sind, so dass ein Öf fnen von Kontakten zur Vermeidung eines Stromflusses oder ein Schließen der Kontakte für einen Stromfluss im Niederspannungsstromkreis schaltbar ist ,
- eine , insbesondere einpolige , elektronische Unterbrechungseinheit , mit einem netzseitigen Verbindungspunkt , der mit dem netzseitigen Phasenleiteranschluss in elektrischer Verbindung steht , und
einem lastseitigen Verbindungspunkt , der mit einem netzseitigen Anschlusspunkt der mechanischen Trennkontakteinheit verbunden ist , wobei die elektronische Unterbrechungseinheit durch halbleiterbasierte Schaltelemente einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente zur Vermeidung eines Stromflusses oder einen niederohmigen Zustand der Schaltelemente zum Stromfluss im Nieder spannungs Stromkreis aufweist ,
- eine Stromsensoreinheit , zur Ermittlung der Höhe des Stromes des Niederspannungsstromkreises ,
- 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 eines Stromflusses des Niederspannungsstromkreises initiiert wird .
Die Höhe der Spannung zwischen netzseitigen Verbindungspunkt und lastseitigen Verbindungspunkt der elektronischen Unterbrechungseinheit ist ermittelbar bzw . wird ermittelt .
Hierzu kann mindestens eine , mit der Steuerungseinheit verbundene , Spannungssensoreinheit vorgesehen sein . Bei mehreren Spannungssensoreinheiten sind diese mit der Steuerungseinheit verbunden .
Erfindungsgemäß wird eine neue Architektur bzw . konstruktive Ausgestaltung eines Schutzschaltgerätes vorgeschlagen, mit dem eine erhöhte Betriebssicherheit eines Schutzschaltgerätes erzielt bzw . des Niederspannungsstromkreises erzielt .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine mit der Steuerungseinheit verbundene erste Spannungssensoreinheit vorgesehen, die die Höhe einer/der ersten Spannung über der elektronischen Unterbrechungseinheit , insbesondere zwischen netzseitigen Verbindungspunkt und lastseitigen Verbindungspunkt der elektronischen Unterbrechungseinheit , ermittelt .
Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine einfache Lösung mit nur einer Spannungssensoreinheit gegeben ist .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist alternativ oder zusätzlich eine mit der Steuerungseinheit verbundene zweite Spannungssensoreinheit vorgesehen, die die Höhe einer zweiten Spannung zwischen netzseitigen Neutralleiteranschluss und netzseitigen Phasenleiteranschluss ermittelt . Weiterhin ist eine mit der Steuerungseinheit verbundene dritte Spannungssensoreinheit vorgesehen, die die Höhe einer dritten Spannung zwischen netzseitigen Neutralleiteranschluss und lastseitigen Verbindungspunkt der elektronischen Unterbrechungseinheit ermittelt . Das Schutzschaltgerät ist derart ausgestaltet , dass aus der Di f ferenz zwischen zweiter und dritter Spannung die Höhe einer/der ersten Spannung zwischen netzseitigen Verbindungspunkt und lastseitigen Verbindungspunkt der elektronischen Unterbrechungseinheit ermittelt wird .
Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine weitere Lösung, basierend auf klassischen Spannungsmessungen gegeben ist . Zudem wird eine weiterreichende Prüfung des Schutzschaltgerätes ermöglicht .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Stromsensoreinheit stromkreisseitig zwischen netzseitigen Phasenleiteranschluss und lastseitigen Phasenleiteranschluss vorgesehen . Insbesondere ist die Stromsensoreinheit zwischen netzseitigen Phasenleiteranschluss und mechanischer Trennkontakteinheit vorgesehen, insbesondere dass der durch den eingeschalteten Schalter hervorgerufene Messstrom durch die Stromsensoreinheit erfassbar ist .
Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine kompakte Zweiteilung des Gerätes gegeben ist , mit einer elektronischen Unterbrechungseinheit im Phasenleiter nebst Stromsensoreinheit einerseits und einem durchgehenden Neutralleiter andererseits . Ferner wird mit einer Stromsensoreinheit im Phasenleiter eine weitergehende Überwachung bezüglich Ströme sowohl im Stromkreis selbst als auch bei Erdfehlerströmen erreicht .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass die Kontakte der
mechanischen Trennkontakteinheit durch die Steuerungseinheit geöf fnet , aber nicht geschlossen werden können .
Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine erhöhte Betriebssicherheit erreicht wird, da die Kontakte versehentlich durch die Steuerungseinheit nicht geschlossen werden können .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die mechanische Trennkontakteinheit durch eine mechanische Handhabe bedienbar, um ein Öf fnen von Kontakten oder ein Schließen der Kontakte zu schalten .
Dies hat den besonderen Vorteil , dass die Funktionalität eines klassischen Leitungsschutzschalters gegeben ist .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die mechanische Trennkontakteinheit derart ausgestaltet , dass ein Schließen der Kontakte durch die mechanische Handhabe erst nach einer Freigabe ( enable ) , insbesondere einem Freigabesignal , möglich ist .
Dies hat den besonderen Vorteil , dass ein erhöhter Schutz und eine erhöhte Betriebssicherheit gegeben ist da ein Einschalten eines defekten Schutzschaltgerätes vermieden wird .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Energieversorgung, insbesondere für die Steuerungseinheit , vorgesehen, die mit dem netzseitigen Neutralleiteranschluss und dem netzseitigen Phasenleiteranschluss verbunden ist . Vorteilhaft kann speziell die Messimpedanz an den mit dem netzseitigen Neutralleiteranschluss verbundenen Versorgungsleiter angeschlossen sein .
Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine kompakte elektronische Baugruppe ermöglicht wird .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist bei geschlossenen Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit und niederohmiger Unterbrechungseinheit und
- bei einem ermittelten Strom, der einen ersten Stromwert überschreitet , insbesondere dass der erste Stromwert für eine erste Zeitgrenze überschritten wird, die elektronische
Unterbrechungseinheit hochohmig wird und die mechanische Trennkontakteinheit geschlossen bleibt ,
- bei einem ermittelten Strom, der einen (höheren) zweiten Stromwert , insbesondere für eine zweite Zeitgrenze , überschreitet , die elektronische Unterbrechungseinheit hochohmig wird und die mechanische Trennkontakteinheit geöf fnet wird,
- bei einem ermittelten Strom, der einen (noch höheren) dritten Stromwert überschreitet , die elektronische Unterbrechungseinheit hochohmig wird und die mechanische Trennkontakteinheit geöf fnet wird .
Dies hat den besonderen Vorteil , dass ein abgestuftes Abschaltkonzept bei erhöhten Strömen für ein erfindungsgemäßes Schutzschaltgerät vorliegt .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Steuerungseinheit einen Mikrocontroller auf .
Dies hat den besonderen Vorteil , dass die erfindungsgemäßen Funktionen zur Erhöhung der Sicherheit eines Schutzschaltgerätes bzw . des zu schützenden elektrischen Niederspannungsstromkreis durch ein ( anpassbares ) Computerprogrammprodukt realisiert werden können . Ferner können Änderungen und Verbesserungen der Funktion dadurch individuell auf ein Schutzschaltgerät geladen werden .
Erfindungsgemäß kann ein korrespondierendes Verfahren für ein Schutzschaltgerät für einen Niederspannungsstromkreis mit elektronischen (halbleiterbasierten) Schaltelementen mit den gleichen und weiteren Vorteilen vorgesehen sein .
Das Verfahren für ein Schutzschaltgerät zum Schutz eines elektrischen Niederspannungsstromkreis aufweisend :
- ein Gehäuse mit netzseitigen Anschlüssen und mindestens einem lastseitigen Anschluss ,
- eine mechanische Trennkontakteinheit , die in Serie mit einer elektronischen Unterbrechungseinheit geschaltet ist , wobei die mechanische Trennkontakteinheit dem lastseitigen Anschluss und die elektronische Unterbrechungseinheit den netzseitigen Anschlüssen zugeordnet ist ,
- dass die mechanische Trennkontakteinheit durch ein Öf fnen von Kontakten zur Vermeidung eines Stromflusses oder ein Schließen der Kontakte für einen Stromfluss im Niederspannungsstromkreis geschaltet werden kann,
- dass die elektronische Unterbrechungseinheit durch halbleiterbasierte Schaltelemente in einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente zur Vermeidung eines Stromflusses oder einen niederohmigen Zustand der Schaltelemente zum Stromfluss im Niederspannungsstromkreis geschaltet werden kann,
- dass die Höhe des Stromes des Niederspannungsstromkreises ermittelt wird und bei Überschreitung von Strom- oder/und Strom-Zeitgrenzwerten eine Vermeidung eines Stromflusses des Niederspannungsstromkreises initiiert wird,
- dass im Schutzschaltgerät zwischen Leitern des Niederspannungsstromkreises eine Serienschaltung einer Messimpedanz und eines Schalters derart vorgesehen ist , dass bei geschlossenem Schalter und niederohmig geschalteter elektronischer Unterbrechungseinheit ein Messstrom über die netzseitigen Anschlüsse durch die elektronische Unterbrechungseinheit fließt .
Vorteilhafterweise wird der Schalter bei hochohmiger elektronischer Unterbrechungseinheit eingeschaltet und bei niederohmiger elektronischer Unterbrechungseinheit ausgeschaltet . So kann bei hochohmiger elektronischer Unterbrechungseinheit ein definiertes Potential erzeugt werden und bei niederohmiger elektronischer Unterbrechungseinheit die Verluste durch die Messimpedanz minimiert werden .
Bei hochohmiger elektronischer Unterbrechungseinheit und eingeschaltetem Schalter, insbesondere geöf fneten Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit , kann die Höhe des Stromes mittels der Stromsensoreinheit ermittelt werden, zur Funktionsprüfung des Schutzschaltgerätes . Bei Überschreitung eines ersten Stromschwellwertes wird auf eine fehlerhafte elektronische Unterbrechungseinheit geschlossen . Infolgedessen kann die mechanische Trennkontakteinheit nicht geschlossen werden oder wird geöf fnet .
Zur Funktionsprüfung des Schutzschaltgerätes wird bei geöf fneten Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit , geschlossenem / eingeschaltetem Schalter und hochohmig geschalteter elektronischer Unterbrechungseinheit die elektronische Unterbrechungseinheit für eine erste Zeitspanne in einen niederohmigen Zustand geschaltet . Bei der Schaltung der elektronischen Unterbrechungseinheit für die erste Zeitspanne in den niederohmigen Zustand wird die Höhe des Stromes (Messtromes ) oder/und die Spannung über der elektronischen Unterbrechungseinheit ermittelt . Die Höhe des ermittelten Messtromes wird mit einer Sollmessstromhöhe verglichen und bei einer Abweichung von der Sollmessstromhöhe , die außerhalb eines ersten Toleranzbereiches liegt , wird auf ein fehlerhaftes Schutzschaltgerät geschlossen . Die mechanische Trennkontakteinheit kann nicht geschlossen werden oder wird geöf fnet .
Bei Ermittlung der Höhe einer Spannung über der elektronischen Unterbrechungseinheit wird die Höhe der ermittelten Spannung mit einer Sollspannungshöhe verglichen wird und bei einer Abweichung von der Sollspannungshöhe , die außerhalb eines zweiten Toleranzbereiches liegt , auf eine fehlerhafte elektronischen Unterbrechungseinheit geschlossen wird . Die mechanische Trennkontakteinheit kann nicht geschlossen werden oder wird geöf fnet .
Erfindungsgemäß kann ein korrespondierendes Computerprogrammprodukt beansprucht werden . Das Computerprogrammprodukt umfasst Befehle , die bei der Aus führung des Programms durch einen Mikrocontroller diesen veranlassen die Sicherheit eines derartigen Schutzschaltgerätes zu verbessern bzw . eine höhere Sicherheit im durch das Schutzschaltgerät zu schützenden elektrischen Niederspannungsstromkreis zu erreichen .
Der Mikrocontroller ist Teil des Schutzschaltgerätes , insbesondere der Steuerungseinheit .
Erfindungsgemäß kann ein korrespondierendes computerlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogrammprodukt gespeichert ist , beansprucht werden .
Erfindungsgemäß kann ein korrespondierendes Datenträgersignal , das das Computerprogrammprodukt überträgt , beansprucht werden .
Alle Ausgestaltungen, sowohl in abhängiger Form rückbezogen auf den Patentanspruch 1 oder 15 , als auch rückbezogen lediglich auf einzelne Merkmale oder Merkmalskombinationen von Patentansprüchen, bewirken eine Verbesserung eines Schutz- schaltgerätes , insbesondere eine Verbesserung der Sicherheit eines Schutzschaltgerätes bzw . in Folge des elektrischen Stromkreises , und stellen ein neues Konzept für ein Schutzschaltgerät bereit .
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 .
Dabei zeigt die Zeichnung :
Figur 1 eine erste Darstellung eines Schutzschaltgerätes ,
Figur 2 eine zweite Darstellung eines Schutzschaltgerätes .
Figur 1 zeigt eine Darstellung eines Schutzschaltgerätes SG zum Schutz eines elektrischen Niederspannungsstromkreises , insbesondere Niederspannungswechselstromkreis , mit einem Gehäuse GEH, aufweisend :
- einen netzseitigen Neutralleiteranschluss NG, einem netzseitigen Phasenleiteranschluss LG, einem lastseitigen Neutralleiteranschluss NL, einem lastseitigen Phasenleiteranschluss LL des Niederspannungsstromkreises ; an der Netzseite GRID ist üblicherweise eine Energiequelle angeschlossen, an der Lastseite LOAD ist üblicherweise ein Verbraucher angeschlossen;
- eine ( zweipolige ) mechanische Trennkontakteinheit MK mit lastseitigen Anschlusspunkten APLL, APNL und netzseitigen Anschlusspunkten 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 Phasenleiteranschlüssen NL, LL verbunden, so dass ein Öf fnen von Kontakten KKN, KKL zur Vermeidung eines Stromflusses oder ein Schließen der Kontakte für einen Stromfluss im Niederspannungsstromkreis schaltbar ist ,
- eine , insbesondere einpolige , elektronische Unterbrechungseinheit EU, ( die bei einpoliger Aus führung insbesondere im Phasenleiter angeordnet ist , ) mit einem netzseitigen Verbindungspunkt EUG, der mit dem netzseitigen Phasenleiteranschluss LG in elektrischer Verbindung steht , und einem lastseitigen Verbindungspunkt EUL, der mit dem netzseitigen Anschlusspunkt APLG der mechanischen Trennkontakteinheit MK in elektrischer Verbindung steht bzw . verbunden ist , wobei die elektronische Unterbrechungseinheit durch halbleiterbasierte Schaltelemente einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente zur Vermeidung eines Stromflusses oder einen niederohmigen Zustand der Schaltelemente zum Stromfluss im Niederspannungsstromkreis aufweist bzw . schaltbar ist ,
- eine Stromsensoreinheit S T , zur Ermittlung der Höhe des Stromes des Niederspannungsstromkreises , die insbesondere im Phasenleiter angeordnet ist ,
- einer Steuerungseinheit SE , die mit der Stromsensoreinheit S T , der mechanischen Trennkontakteinheit MK und der elektronischen Unterbrechungseinheit EU verbunden ist , wobei bei Überschreitung von Strom- oder/und Strom-Zeitgrenzwerten eine Vermeidung eines Stromflusses des Niederspannungsstromkreises initiiert wird .
Erfindungsgemäß ist zwischen Leitern des Niederspannungsstromkreises eine Serienschaltung einer Messimpedanz ZM und
eines Schalters Smeas derart vorgesehen ist , dass bei geschlossenem Schalter Smeas und niederohmig geschalteter elektronischer Unterbrechungseinheit EU ein Messstrom über die netzseitigen Anschlüsse LG, NG durch die elektronische Unterbrechungseinheit EU fließt . Gemäß Figur 1 fließt bei geschlossenem Schalter Smeas und geöf fneten Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit MK und niederohmig geschalteter elektronischer Unterbrechungseinheit EU ein Messstrom über die netzseitigen Anschlüsse LG, NG durch die elektronische Unterbrechungseinheit EU .
Gemäß Figur 1 ist zwischen den netzseitigen Anschlusspunkten APLG, APNG der mechanischen Trennkontakteinheit MK die Serienschaltung der Messimpedanz ZM und des Schalters Smeas geschaltet . Die Serienschaltung der Messimpedanz ZM und des Schalters Smeas ist einerseits mit der Verbindung ( Phasenleiter ) zwischen mechanischer Trennkontakteinheit MK (APLG) und elektronischer Unterbrechungseinheit EU (EUL ) verbunden . Die Serienschaltung der Messimpedanz ZM und des Schalters Smeas ist anderseits mit dem anderen Leiter (Neutralleiter ) am netzseitigen Anschluss (NG) verbunden .
Die Messimpedanz ZM kann beispielsweise ein elektrischer Widerstand oder/und Kondensator sein . Insbesondere kann die Messimpedanz eine Serienschaltung oder ( /und) Parallelschaltung eines Widerstandes oder/und Kondensator sein .
Durch die zugeschaltete (=eingeschaltete ) Messimpedanz wird ein definiertes Potential im Schutzschaltgerät erzeugt , insbesondere ein definiertes Spannungspotential über der elektronischen Unterbrechungseinheit EU, konkret am lastseitigen Verbindungspunkt EUL .
Ferner kann ein definierter Messstrom im Schutzschaltgerät , insbesondere bei geöf fneten Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit MK erzeugt werden .
Ferner kann ein zusätzlicher Strom durch die zugeschaltete Messimpedanz erzeugt werden, ohne dass ein angeschlossener Verbraucher / Last davon beeinflusst wird .
Sowohl der Messstrom (bzw. zusätzliche (Mess- ) Strom) kann erfindungsgemäß ausgewertet werden, als auch (oder/und) die Spannung über bestimmten Einheiten, wie beispielsweise der elektronischen Unterbrechungseinheit EU.
Durch die Auswertung kann das korrekte Verhalten der Einheiten, insbesondere der elektronischen Unterbrechungseinheit EU, erfasst werden.
Die Messimpedanz ZM sollte einen hohen Wert (Widerstandsoder Impedanzwert) haben, um die Verluste gering zu halten. Allerdings können durch die Erfindung auch mittlere und kleinere Werte (Widerstands- oder Impedanzwerte) verwendet werden .
Beispielsweise kann der Widerstandswert kleiner als 1 MOhm, 500 kOhm, 100 kOhm, 50 kOhm, 10 kOhm, 5 kOhm, 1 kOhm, 500 Ohm oder 100 Ohm sein.
Durch den Schalter bzw. zuschaltbare Messimpedanz können die Verluste reduziert werden, da (größere) Verluste nur auftreten würden, wenn die Messimpedanz eingeschaltet ist und die elektronische Unterbrechungseinheit einen niederohmigen Zustand aufweist.
Der Schalter Smeas ist steuerbar, d.h. elektrisch ein- und ausschaltbar. Der Schalter ist im Beispiel mit der Steuerungseinheit SE verbunden, so dass er ein- und ausgeschaltet werden kann. Beispielsweise kann der Schalter Smeas durch ein Steuersignal Control Smeas ein bzw. ausgeschaltet (on / off) werden, was durch einen Pfeil von der Steuerungseinheit SE zum Schalter Smeas angedeutet ist („Control Smeas" mit „(on/off)") (Figur 2) . Das Schutzschaltgerät ist derart ausgestaltet, dass der Schalter (Smeas) bei hochohmiger elektronischer Unterbrechungseinheit (EU) eingeschaltet ist, und insbesondere, dass der Schalter (Smeas) bei niederohmiger elektronischer Unterbrechungseinheit (EU) ausgeschaltet ist. So können die Verluste durch die Messimpedanz, auch bei niedrigen Werten, verringert werden.
Das Schutzschaltgerät kann derart ausgestaltet sein, dass die Höhe der Spannung über der elektronischen Unterbrechungseinheit 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 .
Hierzu ist im Beispiel gemäß Figur 1 eine mit der Steuerungseinheit SE verbundene erste Spannungssensoreinheit SUI vorgesehen, die die Höhe der Spannung zwischen netzseitigen Verbindungspunkt EUG und lastseitigen Verbindungspunkt EUL der elektronischen Unterbrechungseinheit EU ermittelt .
Bei der Spannungsmessung durch die erste Spannungssensoreinheit SUI kann alternativ auch die Spannung über der Serienschaltung von elektronischer Unterbrechungseinheit EU und Stromsensor S I ermittelt werden, wie in Figur 1 dargestellt . Die Stromsensoreinheit S I weist einen sehr geringen Innenwiderstand auf , so dass die Ermittlung der Höhe der Spannung nicht oder vernachlässigbar beeinträchtigt wird .
Vorteilhafterweise kann eine zweite Spannungssensoreinheit SU2 vorgesehen ist , die die Höhe der Spannung zwischen netzseitigen Neutralleiteranschluss NG und netzseitigen Phasenleiteranschluss LG ermittelt .
Die erste Spannungssensoreinheit kann auch ersetzt werden, in dem zwei Spannungsmessungen (vor der elektronischen Unterbrechungseinheit und nach der elektronischen Unterbrechungseinheit ) verwendet werden . Durch eine Di f ferenzbildung wird die Spannung über der elektronischen Unterbrechungseinheit ermittelt .
So kann eine/die mit der Steuerungseinheit SE verbundene zweite Spannungssensoreinheit SU2 vorgesehen sein, die die Höhe einer zweiten Spannung zwischen netzseitigen Neutralleiteranschluss (NG) und netzseitigen Phasenleiteranschluss ( LG) ermittelt . Ferner kann eine mit der Steuerungseinheit verbundene (nicht dargestellte ) dritte Spannungssensoreinheit SU3
vorgesehen sein, die die Höhe einer dritten Spannung zwischen netzseitigen Neutralleiteranschluss NG und lastseitigen Verbindungspunkt EUL der elektronischen Unterbrechungseinheit EU ermittelt . Das Schutzschaltgerät ist derart ausgestaltet , dass aus der Di f ferenz zwischen zweiter und dritter Spannung die Höhe einer/der ersten Spannung zwischen netzseitigen Verbindungspunkt EUG und lastseitigen Verbindungspunkt EUL der elektronischen Unterbrechungseinheit EU ermittelt wird .
Im Beispiel gemäß Figur 1 ist die elektronische Unterbrechungseinheit EU einpolig ausgeführt , im Beispiel im Phasenleiter . Hierbei ist der netzseitige Anschlusspunkt APNG für den Neutralleiter der mechanischen Trennkontakteinheit MK mit den netzseitigen Neutralleiteranschluss NG des Gehäuses GEH verbunden .
Das Schutzschaltgerät SG ist vorteilhaft derart ausgestaltet , dass die Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit MK durch die Steuerungseinheit SE geöf fnet , aber nicht geschlossen werden können, was durch einen Pfeil mit „b . ) open" von der Steuerungseinheit SE zur mechanischen Trennkontakte Einheit MK angedeutet ist ( Figur 2 ) .
Die mechanische Trennkontakteinheit MK ist durch eine mechanische Handhabe HH am Schutzschaltgerät SG bedienbar, um ein manuelles (händisches ) Öf fnen oder ein Schließen der Kontakte KKL, KKN zu schalten . Die mechanische Handhabe HH zeigt den Schalt zustand ( Of fen oder Geschlossen) der Kontakte der mechanischen Trennkontakte Einheit MK an .
Des Weiteren kann die Kontaktstellung (bzw . die Position der Handhabe , geschlossen bzw . geöf fnet ) an die Steuerungseinheit SE übermittelbar sein . Die Kontaktstellung (bzw . die Position der Handhabe ) kann z . B . mittels eines 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 mit ,,a.) enable" von der Steuerungseinheit SE zur mechanischen Trennkontakte Einheit MK angedeutet (Figur 2) . D. h., die Kontakte KKL, KKN der mechanischen Trennkontakteinheit 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") . Hierfür kann eine weitere Freigabeeinheit LC vorgesehen sein (Figur 2) .
Das Schutzschaltgerät SG weist eine Energieversorgung NT, beispielsweise ein Netzteil, auf. Insbesondere ist die Energieversorgung NT für die Steuerungseinheit SE vorgesehen, was durch eine Verbindung zwischen Energieversorgung NT und Steuerungseinheit SE in Figur 1 angedeutet ist. Die Energieversorgung NT ist (andererseits) mit dem netzseitigen Neutralleiteranschluss NG und dem netzseitigen Phasenleiteranschluss LG verbunden. In die Verbindung zum netzseitigen Neutralleiteranschluss NG (oder/und Phasenleiteranschluss LG) kann vorteilhaft eine Sicherung SS, insbesondere Schmelzsicherung, vorgesehen sein.
Alternativ kann die Messimpedanz ZM über die Sicherung SS mit dem netzseitigen Neutralleiteranschluss NG verbunden sein.
Vorteilhaft kann eine dreipolige Elektronikeinheit EPART (Figur 2) realisiert werden, beispielsweise als Modul, die drei Anschlusspunkte aufweist, einen Neutralleiteranschlusspunkt und zwei Phasenleiteranschlusspunkte. Die Elektronikeinheit EPART weist beispielsweise die elektronische Unterbrechungseinheit EU, die Steuerungseinheit SE, die Energieversorgung NT (insbesondere inklusive Sicherung SS) , die Stromsensoreinheit SI, die erste Spannungssensoreinheit SUI, optional die zweite Spannungssensoreinheit SU2 auf sowie die Serienschaltung aus (elektrisch schaltbarem) Schalter Smeas und Messimpedanz ZM auf.
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 .
Mit niederohmig ist ein Zustand gemeint , bei dem der auf dem Schutzschaltgerät angegebene Stromwert fließen könnte . Insbesondere sind mit niederohmig Widerstandswerte gemeint , die kleiner als 10 Ohm, besser kleiner als 1 Ohm, 100 Milliohm, 10 Milliohm, 1 Milliohm oder kleiner sind .
Figur 2 zeigt eine Abbildung gemäß Figur 1 , mit dem Unterschied, dass das Schutzschaltgerät im Wesentlichen zweiteilig aufgebaut ist , mit einem ersten ( dreipoligen) Teil / Elektronikeinheit EPART und einem zweiten mechanischen Teil / mechanische Einheit MPART . Der elektronische ersten Teil EPART kann beispielsweise auf einer Leiterplatte / Printed Circuit Board angeordnet sein und enthält die oben genannten bzw . dargestellten Einheiten .
Der erste Teil EPART weist nur drei Anschlüsse auf :
- den netzseitigen Phasenleiter Anschluss LG,
- einen Anschluss für den bzw . zum netzseitigen Phasenleiteranschlusspunkt APLG der mechanischen Trennkontakteinheit MK,
- einen Anschluss für eine Verbindung zum netzseitigen Neutralleiteranschluss NG .
Der zweite Teil MPART kann die mechanische Trennkontakteinheit MK, die Handhabe HH, eine Freigabeeinheit LG aufweisen . Ferner kann der zweite Teil eine Positionseinheit POS (nicht dargestellt ) , zur Meldung der Position der Kontakte der mechanischen Trennkontakte Einheit MK an die Steuerungseinheit , sowie die (Neutralleiter- ) Verbindung ( en) aufweisen .
Es können weitere , nicht näher bezeichnete , Einheiten vorgesehen sein .
Durch die Zweiteilung lässt sich vorteilhaft ein erfindungsgemäßes kompaktes Schutzschaltgerät realisieren .
Das Schutzschaltgerät kann ferner eine Kommunikationseinheit COM, eine Anzeigeeinheit DISP, eine Eingabeeinheit EE aufweisen . Diese können der Steuerungseinheit SE zugeordnet sein oder mit dieser verbunden sein, wie in Figur 2 angedeutet .
Das Schutzschaltgerät SG arbeitet beispielsweise prinzipiell derart , dass bei geschlossenen Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit und niederohmiger Unterbrechungseinheit und
- bei einem ermittelten Strom, der einen ersten Stromwert überschreitet , insbesondere dass der erste Stromwert für eine erste Zeitgrenze überschritten wird, die elektronische Unterbrechungseinheit EU hochohmig wird und die mechanische Trennkontakteinheit MK geschlossen bleibt ,
- bei einem ermittelten Strom, der einen höheren zweiten Stromwert , insbesondere für eine zweite Zeitgrenze , überschreitet , die elektronische Unterbrechungseinheit EU hochohmig wird und die mechanische Trennkontakteinheit MK geöf fnet wird,
- bei einem ermittelten Strom, der einen noch höheren dritten Stromwert überschreitet , die elektronische Unterbrechungseinheit hochohmig wird und die mechanische Trennkontakteinheit MK geöf fnet wird .
Im Folgenden wird die Erfindung für das Schutzschaltgerät SG weiter mit anderen Worten beschrieben .
Zur Funktionsprüfung der elektronischen Unterbrechungseinheit EU ist eine Strommessung oder/und Spannungsmessung über der elektronischen Unterbrechungseinheit EU vorgesehen . I st die elektronische Unterbrechungseinheit EU im hochohmigen Zustand, dann ist das Potential zwischen der elektronischen Unterbrechungseinheit EU (EUL ) und der mechanischen Trennkontakteinheit MK (APLG) bei geöf fneten Kontakten unbestimmt bzw . es wird bei geschlossenen Kontakten von der angeschlossenen Last / Verbraucher mitbestimmt . Erfindungsgemäß wird eine Messimpedanz zwischen diesem Punkt und dem anderen
Leiter / Neutralleiter im Schutzschaltgerät vorgesehen . Damit wird das elektrische Potential an diesem Punkt (mit ) festlegt . Die Auslegung der Messimpedanz ist problematisch, da für eine genaue Messung der Wert der Messimpedanz (Bsp . Widerstand) einerseits möglichst klein ( im Vergleich zum Widerstand der elektronischen Unterbrechungseinheit EU im hochohmigen Zustand) sein sollte . Andererseits ist die Messimpedanz zwischen den beiden Leitern / Phasenleiter und Neutralleiter angeordnet / geschaltet , wodurch dauerhaft Verluste entstehen, sodass der Wert der Messimpedanz möglichst groß sein sollte . Um beidem gerecht zu werden, muss bei der Auslegung ein Kompromiss getrof fen werden .
Zudem besteht das Problem, dass ein kleiner Ableitstrom ( Leckstrom) durch die elektronische Unterbrechungseinheit EU fließt , wenn diese sich im hochohmigen Zustand befindet .
Je nach angeschlossener Last / Verbraucher kann über diesen Ableitstrom die Last mit sehr geringer Energie versorgt werden . Insbesondere bei Lasten, die nur eine sehr kleine Energie benötigen ( z . B . LEDs ) , kann dies zur Energieversorgung dieser Lasten führen, was nicht erwünscht ist .
Erfindungsgemäß wird eine Serienschaltung eines ( elektrisch) schaltbaren Schalters Smeas und einer Messimpedanz vorgeschlagen, wie beispielsweise ein einschaltbarer Messwiderstand im Schutzschaltgerät . Messimpedanz ZM ist über den z . B . (Halbleiter- ) Schalter Smeas ein- bzw . ausschaltbar .
Befindet sich die elektronische Unterbrechungseinheit EU im hochohmigen ( ausgeschalteten) Zustand ( Gerätezustand : Standby) , kann die Messimpedanz eingeschaltet ( Schalter Smeas ein bzw . geschlossen) werden, um das Potential am lastseitigen Verbindungspunkt bzw . Anschlusspunkt EUL der elektronischen Unterbrechungseinheit EU festzulegen und eine elektrisch leitende Verbindung von diesem Punkt zum netzseitigen Neutralleiteranschluss zu realisieren . Die Messimpedanz bildet dann zusammen mit der hochohmigen/ausgeschalteten elektronischen Unterbrechungseinheit EU einen hochohmigen
Spannungsteiler . Der Spannungsteiler ist dabei so dimensioniert , dass der größere Teil der Netzspannung über der ausge- schalteten/hochohmigen elektronischen Unterbrechungseinheit abfällt . Uber der Messimpedanz kann vorteilhaft ein Wert der Schutzkleinspannung, d . h . maximal 50 Volt abfallen .
D . h . der Spannungsteiler ist so dimensioniert , dass ein maximaler Spannungswert , von z . B . 50 Volt Wechselspannung (Ef fektivwert ) , über dem eingeschalteten Messwiderstand abfällt ( in einem 230 Volt Niederspannungsstromkreis ) .
Eine Spannungsmessung über der elektronischen Unterbrechungseinheit EU kann genutzt werden um die Funktions fähigkeit der elektronischen Unterbrechungseinheit EU zu prüfen bzw . zu überwachen .
Vorteilhaft wird durch die eingeschaltete Messimpedanz ein stets vorhandener Leckstrom, z . B . verursacht durch vorhandene (parasitäre ) Kapazitäten in der elektronischen Unterbrechungseinheit EU gegen den netzseitigen Neutralleiteranschluss abgeleitet . Dieser Leckstrom ist üblicherweise kleiner als 1 mA, kann j edoch zu einem ungewollten Energiefluss zur Last führen, der so vermieden wird .
Die Dimensionierung/Auslegung der Messimpedanz sollte anhand der folgenden Punkte durchgeführt werden .
Die Messimpedanz bildet zusammen mit der ausgeschalteten elektronischen Unterbrechungseinheit EU einen hochohmigen Spannungsteiler . Dieser Spannungsteiler sollte so dimensioniert werden, dass der Spannungsabfall über der Messimpedanz kleiner der Schutzkleinspannung ( 50 Vac ) ist , da diese Spannung an den lastseitigen Anschlüssen LL, NL ansteht . Z . B kann die Messimpedanz 10 % der Impedanz der ausgeschalteten elektronischen Unterbrechungseinheit sein . Liegt diese z . B . bei 2 MOhm sollte der Wert der Messimpedanz ZM kleiner 200 kOhm sein . An den lastseitigen Anschlüssen LL, NL kann dann maximal 23 Vac auftreten .
Die Messimpedanz ZM schützt den Schalter Smeas vor Überspannungen (z.B. Surges) . Im eingeschalteten Zustand und bei geschlossenen Kontakten liegt der Schalter Smeas und die Messimpedanz ZM zwischen Phasenleiter und Neutralleiter. Dies führt dazu, dass bei Netzüberspannungen (z. B. ausgelöst durch Surge-Events) der Schalter Smeas belastet würde. Die Messimpedanz ZM schützt in diesem Fall den Schalter Smeas vor einer Zerstörung, da dieser einen größeren Vorwiderstand darstellt und somit einem höheren Impulssstrom im Gerät verhindert .
Des Weiteren kann die Messimpedanz ZM so dimensioniert sein, dass das Schutzschaltgerät vor einer thermischen Zerstörung im Fall eines defekten Schalters Smeas geschützt wird. Der Strom, der in diesem Fall über die Messimpedanz fließen würde, wird durch die Messimpedanz auf einen maximalen Wert, z.B. von einigen 10 mA begrenzt.
Neben dem Nutzen zur Funktionsprüfung des elektronischen Schalters und der Ableitung eines Leck-Stromes ist eine weitere Funktion der einschaltbaren Messimpedanz denkbar. Die einschaltbare Messimpedanz kann bei einer entsprechenden Dimensionierung bzw. Auslegung zur Überprüfung und ggfs. Kalibrierung der enthaltenen Strommessung genutzt werden. Die Steuerungseinheit SE schaltet die elektronische Unterbrechungseinheit EU und den Schalter Smeas ein, sodass (insbesondere bei geöffneten Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit MK) ein Messstrom imeas (Figur 2) fließt, der durch die Stromsensoreinheit SI erfasst wird. Je nach Dimensionierung der Messimpedanz kann dieser im Bereich von einigen mA oder einigen 10 mA liegen, sodass hiermit die Strommessung (Stromsensoreinheit SI und Steuerungseinheit SE) auf eine entsprechende Funktionsfähigkeit überprüft werden kann. Nach der Funktionsprüfung wird die elektronische Unterbrechungseinheit EU wieder hochohmig geschaltet. Die Messung dauert nur wenige ms, z.B. 10ms, 20ms, oder ein (weiteres) Vielfaches der halben Netzperiodendauer.
Die Prüfung und ggfs . Kalibrierung kann vorteilhaft vor der Freigabe des Schließens der Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit mittels der Handhabe erfolgen . Sodass die Funktionsprüfung bzw . Kalibrierung der Strommessung vor der Freigabe : Einschaltbarkeit der Trennkontakte - durchgeführt wird . Des Weiteren kann die Messung (bei entsprechender Dimensionierung) auch bei geschlossenen Kontakten und niederohmiger elektronischer Unterbrechungseinheit EU erfolgen, indem kurz zeitig der Schalter Smeas geschlossen wird und ein zusätzlicher (Mess- ) Strom durch die Messimpedanz im Stromkreis erzeugt wird . Der zusätzliche Messstrom imeas wird dann über die Stromsensoreinheit erfasst , durch die Steuerungseinheit ausgewertet werden (Algorithmus ) , um insbesondere vom normalen Laststrom unterschieden werden zu können .
Die Erfindung weist die folgenden Vorteile auf :
1 . ) Durch geringere Widerstandswerte genauere Spannungsmessung über der elektronischen Unterbrechungseinheit EU zur Funktionsprüfung der elektronischen Unterbrechungseinheit EU .
2 . ) Reduzierte Verluste im Gerät , da die Messimpedanz im niederohmigen Zustand der elektronischen Unterbrechungseinheit EU ausgeschaltet werden kann .
3 . ) Ableitung von Leckströmen der elektronischer Unterbrechungseinheit EU im hochohmigen Zustand der elektronischen Unterbrechungseinheit EU .
4 . ) Möglichkeit zur Überprüfung und Kalibrierung der Strommessung
5 . ) Berührspannung an den lastseitigen Anschlüssen im hochohmigen Zustand der elektronischen Unterbrechungseinheit EU wird begrenzt wird begrenzt .
Vorgeschlagen wird ferner ein Computerprogrammprodukt bzw . Algorithmus , der die elektronische Unterbrechungseinheit EU bzw . den Schalter Smeas zu geeigneten Zeitpunkten (Momentanwerten der Netzspannung) ein- und ausschaltet und gleichzeitig die gemessenen Strom- und Spannungswerte auswertet , um zu erkennen, dass die elektronische Unterbrechungseinheit funktions fähig bzw . nicht funktions fähig ist .
Die Steuerungseinheit SE kann ( dazu) einen Mikrocontroller aufweisen . Auf dem Mikrocontroller kann das Computerprogrammprodukt ausgeführt werden . Das Computerprogrammprodukt umfasst Befehle , die bei der Aus führung des Programms durch den Mikrocontroller diesen veranlassen das Schutzschaltgerät zu steuern, insbesondere das erfindungsgemäße Verfahren zu unterstützen, insbesondere durchzuführen .
Auf einem computerlesbaren Speichermedium, wie einer CD-ROM, einem USB-Stick oder ähnlichen, kann das Computerprogrammprodukt gespeichert sein .
Ferner kann ein Datenträgersignal , das das Computerprogrammprodukt überträgt , existieren .
Obwohl die Erfindung im Detail durch das Aus führungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde , so ist die Erfindung nicht durch die of fenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .
Claims
1 . Schutzschaltgerät ( SG) zum Schutz eines elektrischen Niederspannungsstromkreis aufweisend :
- ein Gehäuse ( GEH) mit netzseitigen Anschlüssen und mindestens einem lastseitigen Anschluss ,
- eine mechanische Trennkontakteinheit (MK) , die in Serie mit einer elektronischen Unterbrechungseinheit (EU) geschaltet ist , wobei die mechanische Trennkontakteinheit dem lastseitigen Anschluss und die elektronische Unterbrechungseinheit (EU) den netzseitigen Anschlüssen zugeordnet ist ,
- dass die mechanische Trennkontakteinheit (MK) durch ein Öf fnen von Kontakten zur Vermeidung eines Stromflusses oder ein Schließen der Kontakte für einen Stromfluss im Niederspannungsstromkreis schaltbar ist ,
- dass die elektronische Unterbrechungseinheit (EU) durch halbleiterbasierte Schaltelemente in einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente zur Vermeidung eines Stromflusses oder einen niederohmigen Zustand der Schaltelemente zum Stromfluss im Niederspannungsstromkreis schaltbar ist ,
- einer Stromsensoreinheit ( S T ) , zur Ermittlung der Höhe des Stromes des Niederspannungsstromkreises ,
- einer Steuerungseinheit ( SE ) , die mit der Stromsensoreinheit ( S T ) , der mechanischen Trennkontakteinheit (MK) und der elektronischen Unterbrechungseinheit (EU) verbunden ist , wobei bei Überschreitung von Strom- oder/und Strom-Zeitgrenz- werten eine Vermeidung eines Stromflusses des Niederspannungsstromkreises initiiert wird,
- dass zwischen Leitern des Niederspannungsstromkreises eine Serienschaltung einer Messimpedanz ( ZM) und eines Schalters ( Smeas ) derart vorgesehen ist , dass bei geschlossenem Schalter ( Smeas ) und niederohmig geschalteter elektronischer Unterbrechungseinheit (EU) ein Messstrom über die netzseitigen Anschlüsse durch die elektronische Unterbrechungseinheit (EU) fließt .
2 . Schutzschaltgerät ( SG) nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet ,
dass bei geschlossenem Schalter (Smeas) und geöffneten Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit (MK) und niederohmig geschalteter elektronischer Unterbrechungseinheit (EU) ein Messstrom über die netzseitigen Anschlüsse durch die elektronische Unterbrechungseinheit (EU) fließt.
3. Schutzschaltgerät (SG) nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Serienschaltung der Messimpedanz (ZM) und des Schalters (Smeas) einerseits mit der Verbindung zwischen mechanischer Trennkontakteinheit (MK) und elektronischer Unterbrechungseinheit (EU) verbunden ist.
4. Schutzschaltgerät (SG) nach Patentanspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Serienschaltung der Messimpedanz (ZM) und des Schalters (Smeas) anderseits mit dem anderen Leiter am netzseitigen Anschluss verbunden ist.
5. Schutzschaltgerät (SG) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messimpedanz ein elektrischer Widerstand oder/und Kondensator ist.
6. Schutzschaltgerät (SG) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messimpedanz eine Serienschaltung oder Parallelschaltung eines elektrischen Widerstandes und Kondensators ist .
7. Schutzschaltgerät (SG) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messimpedanz einen hohen Widerstands- oder Impedanzwert aufweist, insbesondere dass der Widerstandswert kleiner
als 1 MOhm, 500 kOhm, 100 kOhm, 50 kOhm, 10 kOhm, 5 kOhm, 1 kOhm, 500 Ohm oder 100 Ohm ist .
8 . Schutzschaltgerät ( SG) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass der Schalter mit der Steuerungseinheit verbunden ist , so dass der Schalter durch die Steuerungseinheit ein- und ausgeschaltet werden kann; dass das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet ist , dass der Schalter ( Smeas ) bei hochohmiger elektronischer Unterbrechungseinheit (EU) eingeschaltet ist , insbesondere , dass der Schalter ( Smeas ) bei niederohmiger elektronischer Unterbrechungseinheit (EU) ausgeschaltet ist .
9 . Schutzschaltgerät ( SG) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet ist , dass bei hochohmiger elektronischer Unterbrechungseinheit
(EU) und eingeschaltetem Schalter ( Smeas ) die Höhe des Stromes mittels der Stromsensoreinheit ermittelt wird, dass bei Überschreitung eines ersten Stromschwellwertes auf eine fehlerhafte elektronische Unterbrechungseinheit geschlossen wird, insbesondere , dass die mechanische Trennkontakteinheit nicht geschlossen werden kann oder geöf fnet wird .
10 . Schutzschaltgerät ( SG) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet ist , dass zur Funktionsprüfung des Schutzschaltgerätes bei geöf fneten Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit (MK) und hochohmig geschalteter elektronischer Unterbrechungseinheit (EU) sowie eingeschaltetem Schalter ( Smeas ) die elektronische Unterbrechungseinheit (EU) für eine erste Zeitspanne in einen niederohmigen Zustand geschaltet wird, ohne das der Schalter ( Smeas ) ausgeschaltet wird, so dass der Messstrom durch die
Messimpedanz fließt , zur Funktionsprüfung des Schutzschaltgerätes , insbesondere der elektronischen Unterbrechungseinheit (EU) .
11 . Schutzschaltgerät ( SG) nach Patentanspruch 10 , dadurch gekennzeichnet , dass die Funktionsprüfung des Schutzschaltgerätes :
- eine Ermittlung der Höhe des Messtromes mittels der Stromsensoreinheit aufweist , insbesondere das die Höhe des ermittelten Messtromes mit einer Sollmessstromhöhe verglichen wird und bei einer Abweichung von der Sollmessstromhöhe , die außerhalb eines ersten Toleranzbereiches liegt , auf ein fehlerhaftes Schutzschaltgerät geschlossen wird, insbesondere , dass die mechanische Trennkontakteinheit nicht geschlossen werden kann oder geöf fnet wird, oder
- eine Ermittlung der Höhe einer Spannung über der elektronischen Unterbrechungseinheit aufweist , insbesondere das die Höhe der ermittelten Spannung mit einer Sollspannungshöhe verglichen wird und bei einer Abweichung von der Sollspannungshöhe , die außerhalb eines zweiten Toleranzbereiches liegt , auf eine fehlerhafte elektronischen Unterbrechungseinheit geschlossen wird, insbesondere , dass die mechanische Trennkontakteinheit nicht geschlossen werden kann oder geöf fnet wird .
12 . Schutzschaltgerät ( SG) nach Patentanspruch 10 , dadurch gekennzeichnet , dass der Messstrom zur Kalibrierung der durch die Stromsensoreinheit ermittelten Höhe des Stromes verwendet wird, insbesondere nachdem eine Funktionsprüfung gemäß Patentanspruch 11 durchgeführt wurde .
13 . Schutzschaltgerät ( SG) nach Patentanspruch , dadurch gekennzeichnet , dass das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet ist , dass zur Funktionsprüfung des Schutzschaltgerätes bei geschlossenen Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit (MK) und
niederohmig geschalteter elektronischer Unterbrechungseinheit (EU) sowie bei ausgeschaltetem Schalter ( Smeas ) der Schalter ( Smeas ) für eine erste Zeitbereich in einen geschlossenen Zustand geschaltet wird, so dass ein durch die Messimpedanz hervorgerufener zusätzlicher Strom durch die elektronische Unterbrechungseinheit (EU) fließt , dessen Höhe ermittelt wird, mit Zusatzstromwerten verglichen wird und bei Abweichung außerhalb eines dritten Toleranzbereiches eine Zusatzstrom-Fehlerbedingung vorliegt .
14 . Schutzschaltgerät ( SG) nach Patentanspruch 13 , dadurch gekennzeichnet , dass der Schalter ( Smeas ) für den ersten Zeitbereich dann in einen geschlossenen Zustand geschaltet wird, wenn die durch die Stromsensoreinheit ermittelte Höhe des Stromes eine erste Stromhöhe unterschreitet , um insbesondere ein fehlerhaftes Schutzschaltgerät , insbesondere eine fehlerhafte Stromsensoreinheit oder Stromerfassung zu ermitteln .
15 . Verfahren für ein Schutzschaltgerät zum Schutz eines elektrischen Niederspannungsstromkreis aufweisend :
- ein Gehäuse ( GEH) mit netzseitigen Anschlüssen und mindestens einem lastseitigen Anschluss ,
- eine mechanische Trennkontakteinheit (MK) , die in Serie mit einer elektronischen Unterbrechungseinheit (EU) geschaltet ist , wobei die mechanische Trennkontakteinheit dem lastseitigen Anschluss und die elektronische Unterbrechungseinheit (EU) den netzseitigen Anschlüssen zugeordnet ist ,
- dass die mechanische Trennkontakteinheit (MK) durch ein Öf fnen von Kontakten zur Vermeidung eines Stromflusses oder ein Schließen der Kontakte für einen Stromfluss im Niederspannungsstromkreis geschaltet werden kann,
- dass die elektronische Unterbrechungseinheit (EU) durch halbleiterbasierte Schaltelemente in einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente zur Vermeidung eines Stromflusses oder einen niederohmigen Zustand der Schaltelemente zum
41
Stromfluss im Niederspannungsstromkreis geschaltet werden kann,
- dass die Höhe des Stromes des Niederspannungsstromkreises ermittelt wird und bei Überschreitung von Strom- oder/und Strom-Zeitgrenzwerten eine Vermeidung eines Stromflusses des Niederspannungsstromkreises initiiert wird,
- dass im Schutzschaltgerät zwischen Leitern des Niederspannungsstromkreises eine Serienschaltung einer Messimpedanz ( ZM) und eines Schalters ( Smeas ) derart vorgesehen ist , dass bei geschlossenem Schalter ( Smeas ) und niederohmig geschalteter elektronischer Unterbrechungseinheit (EU) ein Messstrom über die netzseitigen Anschlüsse durch die elektronische Unterbrechungseinheit (EU) fließt .
16 . Verfahren nach Patentanspruch 15 , dadurch gekennzeichnet , dass der Schalter ( Smeas ) bei hochohmiger elektronischer Unterbrechungseinheit (EU) eingeschaltet wird und bei niederohmiger elektronischer Unterbrechungseinheit (EU) ausgeschaltet wird .
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021210829.6A DE102021210829A1 (de) | 2021-09-28 | 2021-09-28 | Schutzschaltgerät |
PCT/EP2022/067897 WO2023051962A1 (de) | 2021-09-28 | 2022-06-29 | Schutzschaltgerät |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP4377981A1 true EP4377981A1 (de) | 2024-06-05 |
Family
ID=78957818
Family Applications (4)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP21216126.9A Pending EP4156217A1 (de) | 2021-09-28 | 2021-12-20 | Schutzschaltgerät |
EP22744392.6A Pending EP4377981A1 (de) | 2021-09-28 | 2022-06-29 | Schutzschaltgerät |
EP22786794.2A Pending EP4374403A1 (de) | 2021-09-28 | 2022-09-19 | Schutzschaltgerät |
EP22790302.8A Pending EP4367704A1 (de) | 2021-09-28 | 2022-09-20 | Schutzschaltgerät |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP21216126.9A Pending EP4156217A1 (de) | 2021-09-28 | 2021-12-20 | Schutzschaltgerät |
Family Applications After (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP22786794.2A Pending EP4374403A1 (de) | 2021-09-28 | 2022-09-19 | Schutzschaltgerät |
EP22790302.8A Pending EP4367704A1 (de) | 2021-09-28 | 2022-09-20 | Schutzschaltgerät |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (4) | EP4156217A1 (de) |
CN (3) | CN118160059A (de) |
DE (1) | DE102021210829A1 (de) |
WO (3) | WO2023051962A1 (de) |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202009014759U1 (de) * | 2009-11-02 | 2010-02-18 | E. Dold & Söhne KG | Halbleiterrelais mit integriertem mechanischem Schaltelement zur Lastkreisunterbrechung (Hybridrelais) |
CN108885951B (zh) | 2016-03-01 | 2020-12-11 | 原子动力公司 | 混合式气隙和固态断路器及防止电路故障和过载的方法 |
DE102018213354A1 (de) * | 2018-08-08 | 2020-02-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Schaltgerät und Verfahren |
US11348752B2 (en) * | 2019-05-18 | 2022-05-31 | Amber Solutions, Inc. | Intelligent circuit breakers with air-gap and solid-state switches |
US11437211B2 (en) | 2019-09-03 | 2022-09-06 | Atom Power, Inc. | Solid-state circuit breaker with self-diagnostic, self-maintenance, and self-protection capabilities |
-
2021
- 2021-09-28 DE DE102021210829.6A patent/DE102021210829A1/de active Pending
- 2021-12-20 EP EP21216126.9A patent/EP4156217A1/de active Pending
-
2022
- 2022-06-29 EP EP22744392.6A patent/EP4377981A1/de active Pending
- 2022-06-29 CN CN202280065408.XA patent/CN118160059A/zh active Pending
- 2022-06-29 WO PCT/EP2022/067897 patent/WO2023051962A1/de active Application Filing
- 2022-09-19 CN CN202280065374.4A patent/CN118043926A/zh active Pending
- 2022-09-19 EP EP22786794.2A patent/EP4374403A1/de active Pending
- 2022-09-19 WO PCT/EP2022/075901 patent/WO2023052163A1/de active Application Filing
- 2022-09-20 WO PCT/EP2022/076036 patent/WO2023052188A1/de active Application Filing
- 2022-09-20 CN CN202280065334.XA patent/CN118103935A/zh active Pending
- 2022-09-20 EP EP22790302.8A patent/EP4367704A1/de active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN118160059A (zh) | 2024-06-07 |
CN118103935A (zh) | 2024-05-28 |
EP4367704A1 (de) | 2024-05-15 |
WO2023052188A1 (de) | 2023-04-06 |
EP4156217A1 (de) | 2023-03-29 |
WO2023051962A1 (de) | 2023-04-06 |
DE102021210829A1 (de) | 2023-03-30 |
CN118043926A (zh) | 2024-05-14 |
WO2023052163A1 (de) | 2023-04-06 |
EP4374403A1 (de) | 2024-05-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2023052147A1 (de) | Schutzschaltgerät | |
EP4377986A1 (de) | Schutzschaltgerät | |
DE102021210810A1 (de) | Schutzschaltgerät und Verfahren | |
EP4377981A1 (de) | Schutzschaltgerät | |
WO2023052105A1 (de) | Schutzschaltgerät und verfahren | |
DE102021210834A1 (de) | Schutzschaltgerät und Verfahren | |
EP4377983A1 (de) | Schutzschaltgerät und verfahren | |
WO2023052081A1 (de) | Schutzschaltgerät | |
WO2023052108A1 (de) | Schutzschaltgerät | |
EP4367699A1 (de) | Schutzschaltgerät und verfahren | |
WO2023052022A1 (de) | Schutzschaltgerät und verfahren | |
WO2024046836A1 (de) | Schutzschaltgerät und verfahren | |
DE102021210824A1 (de) | Schutzschaltgerät und Verfahren | |
WO2024046850A1 (de) | Schutzschaltgerät und verfahren | |
DE102021210828A1 (de) | Schutzschaltgerät und Verfahren | |
WO2024046845A2 (de) | Schutzschaltgerät und verfahren | |
EP4356409A1 (de) | Schutzschaltgerät | |
WO2024068267A1 (de) | Schutzschaltgerät und verfahren | |
WO2024046795A1 (de) | Schutzschaltgerät und verfahren |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: UNKNOWN |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE |
|
PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE |
|
17P | Request for examination filed |
Effective date: 20240228 |
|
AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR |