EP4377986A1 - Circuit breaker - Google Patents

Circuit breaker

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Publication number
EP4377986A1
EP4377986A1 EP22785717.4A EP22785717A EP4377986A1 EP 4377986 A1 EP4377986 A1 EP 4377986A1 EP 22785717 A EP22785717 A EP 22785717A EP 4377986 A1 EP4377986 A1 EP 4377986A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
unit
switching device
protective switching
low
isolating contact
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22785717.4A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Marvin TANNHÄUSER
Manfred Heindl
Jörg Hußmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP4377986A1 publication Critical patent/EP4377986A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • H01H9/54Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H01H9/547Combinations of mechanical switches and static switches, the latter being controlled by the former
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    • H01H71/123Automatic release mechanisms with or without manual release using a solid-state trip unit
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    • H01H83/22Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by excess current as well as by some other abnormal electrical condition the other condition being imbalance of two or more currents or voltages
    • H01H83/226Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by excess current as well as by some other abnormal electrical condition the other condition being imbalance of two or more currents or voltages with differential transformer
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    • H01H71/123Automatic release mechanisms with or without manual release using a solid-state trip unit
    • H01H2071/124Automatic release mechanisms with or without manual release using a solid-state trip unit with a hybrid structure, the solid state trip device being combined with a thermal or a electromagnetic trip

Definitions

  • the invention relates to the technical field of a protective switching device for a low-voltage circuit with an electronic interruption unit.
  • low voltage 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 60 volts DC, are .
  • Low-voltage circuit or network or system are circuits with rated currents or Rated currents of up to 125 amps, more specifically up to 63 amps.
  • Low-voltage circuits are circuits with rated currents or Rated currents of up to 50 amps, 40 amps, 32 amps, 25 amps, 16 amps or 10 amps are meant.
  • the current values mentioned mean in particular nominal, rated and/or cut-off currents, i. H . the maximum current that is normally conducted through the circuit or where the electrical circuit is usually interrupted, for example by a protective device such as a protective switching device, miniature circuit breaker or circuit breaker.
  • 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 automatically in the event of an overload and/or short circuit.
  • a circuit breaker is a non-automatically resetting safety element.
  • circuit breakers are intended for currents greater than 125 A, sometimes even from 63 amperes. Miniature circuit breakers are therefore simpler and more filigree in construction.
  • Miniature circuit breakers usually have a mounting option for mounting on a so-called top-hat rail (mounting rail, DIN rail, TH35).
  • Miniature circuit breakers are built electromechanically. In a housing, they have a mechanical switching contact or Shunt trip for interrupting (tripping) the electrical current on .
  • a bimetallic protective element or Bimetallic element used for tripping (interruption) in the event of prolonged overcurrent (overcurrent protection) or in the event of thermal overload (overload protection).
  • An electromagnetic release with a coil is used for short-term release when an overcurrent limit value is exceeded or used in the event of a short circuit (short circuit protection).
  • One or more arc quenching chamber(s) or Arc extinguishing devices are provided. Furthermore, connection elements for conductors of the electrical circuit to be protected.
  • Protective switching devices with an electronic interrupting unit are relatively new developments. These have a semiconductor-based electronic interruption unit. D. H . the flow of electrical current in the low-voltage circuit is routed via semiconductor components or semiconductor switches, which interrupt or switch off the flow of electrical current. can be switched to be conductive.
  • Protective switching devices with an electronic interrupting unit also often have a mechanical isolating contact system, in particular with isolating properties in accordance with relevant standards for low-voltage circuits, the contacts of the mechanical isolating contact system being connected in series with the electronic interrupting unit, i. H . the current of the low-voltage circuit to be protected is carried both via the mechanical isolating contact system as well as via the electronic interrupting unit.
  • the object of the present invention is to improve a protective switching device of the type mentioned at the outset, in particular to specify or to provide a new, improved architecture for such a protective switching device. a concept with increased safety for a protective switching device or Specify the low voltage circuit to be protected.
  • a protective switching device for protecting an electrical low-voltage circuit, in particular a low-voltage alternating current circuit having:
  • - a housing with network-side and load-side connections for conductors of the low-voltage alternating current circuit, in particular a network-side phase conductor connection, a network-side neutral conductor connection, a load-side phase conductor connection, a load-side neutral conductor connection,
  • EU electronic interruption unit
  • the mechanical isolating contact unit has a handle for manually closing and opening the contacts
  • a current sensor unit which is arranged in a conductor between the isolating contact unit and the interrupting unit, for determining the magnitude of the current in the low-voltage circuit
  • a control unit which is connected to the current sensor unit, the electronic interruption unit and the mechanical isolating contact unit, the protective switching device being designed in such a way that when current and/or current time limit values are exceeded, avoidance of a current flow in the low-voltage circuit is initiated,
  • a protective switching device is proposed, the electronic interruption unit being assigned to the load-side connections (consumer, energy sink) and the mechanical isolating contact unit being assigned to the network-side connections (energy source).
  • the power supply unit is electrically connected to the conductors of the low-voltage circuit at the mains-side terminals, ahead of the mechanical isolating contact unit. D. H .
  • the power supply unit is constantly supplied with energy (voltage) from the low-voltage circuit, regardless of the switching position of the contacts of the mechanical isolating contact unit or the high or low resistance state of the electronic interrupting unit (the low voltage circuit/power source is assumed to supply power/voltage under normal conditions) .
  • the protective switching device in particular the control unit, protective or Execute monitoring functions, even if the contacts of the mechanical isolating contact unit are open or the electronic interrupting unit is in a high-impedance state to prevent current flow.
  • a voltage sensor unit connected to the control unit is provided.
  • the voltage sensor unit is provided for determining the magnitude of the voltage between the conductors of the low-voltage circuit, the voltage sensor unit being connected in particular to the conductors between the isolating contact unit and the interrupting unit.
  • the architecture of the invention supports increased operational reliability of the protective switching device or. in the circuit.
  • the mechanical isolating contact unit has a position indicator unit.
  • the position indicator unit shows the position of the contacts, i .e . H . the contact position (open, closed) is signalled.
  • the position display unit is z. B. a mechanical position indicator unit.
  • the protective switching device has a display unit connected to the control unit.
  • This has the particular advantage that (status) information about the protective switching device can be displayed, e.g. B. about switching and/or error states.
  • the protective switching device has a communication unit which is connected to the control unit and which, in particular, enables wireless communication.
  • a residual current determination unit connected to the control unit is provided for determining a residual current in the conductors of the low-voltage circuit.
  • the protective switching device is designed in such a way that when the mechanical isolating contact unit is actuated by the handle before the contacts are opened, a signal is sent to the control unit, so that it puts the semiconductor-based switching elements of the electronic interruption unit into a high-impedance state .
  • the mechanical isolating contact unit is designed in such a way that the contacts can be opened by the control unit but cannot be closed. Specifically, the contacts can be opened even if the handle is blocked. This has the particular advantage that increased operational reliability is achieved, since the contact/contacts cannot be accidentally closed by the control unit. Because the contacts are opened even if the handle is blocked, a so-called free tripping/free tripping is achieved, i. H . even if the handle is blocked, the low-voltage circuit is safely protected.
  • the protective switching device in particular the mechanical isolating contact unit, is designed in such a way that the mechanical isolating contact unit can be placed in a blocked state, so that the contacts are prevented from being closed by the handle.
  • the control unit can put the mechanical isolating contact unit into a blocked state.
  • the protective switching device in particular the mechanical isolating contact unit
  • the mechanical isolating contact unit is designed in such a way that the mechanical isolating contact unit can be set to an unblocked state, with the contacts, in particular from the control unit, not being closed. In the unblocked state, the contacts can be closed (again) using the handle.
  • the control unit can put the mechanical isolating contact unit into an unblocked state.
  • the unblocked state is resumed after a blocked state.
  • the protective switching device in particular the mechanical isolating contact unit, is designed in such a way that a bistable blocking state is provided, so that the blocked state or the unblocked state of the mechanical isolating contact unit is maintained even in the event of a power failure in the low-voltage circuit.
  • the mechanical isolating contact unit has a blocking function or a blocking state that can be reset again, in particular is configured as bistable.
  • the power supply unit is preceded by a protective element, in particular a fuse and/or a switch.
  • the power supply unit has a galvanic isolation.
  • a transformer is provided.
  • the power supply unit may have reinforced insulation such as double insulation.
  • the power supply unit has isolating properties in accordance with those for open contacts in order to achieve isolation between the network side and the load side in accordance with the standard.
  • a standard-compliant protective switching device is made available, its particular control unit is normally constantly active ( switched on ) .
  • the protective switching device is designed in such a way that when the protective switching device is put into operation for the first time in the de-energized (i.e. de-energized) state of the low-voltage circuit, the switching elements of the electronic interruption unit are in the high-impedance state and the mechanical isolating contact unit is in a blocked state.
  • the protective switching device In the event of an energy supply (usually a voltage supply) in the low-voltage circuit, the protective switching device is supplied with energy by the power supply unit.
  • the protective switching device in particular the control unit, carries out a first checking function of the protective switching device. If the result of the first check function is positive, the mechanical isolating contact unit is unblocked, so that the contacts of the mechanical isolating contact unit can be closed by the handle.
  • the mechanical isolating contact unit after a positive result of the first checking function and unblocked mechanical isolating contact unit, is also unblocked after a power outage.
  • the protective switching device can be switched on immediately after a power failure.
  • the switching elements of the electronic interruption unit after a positive first check function and an unblocked mechanical isolating contact unit, after the contacts of the mechanical isolating contact unit have been closed by means of the handle, the switching elements of the electronic interruption unit are in a high-impedance state.
  • a second verification function is performed. If the result of the second checking function is positive, the switching elements of the electronic interruption unit are switched to a low-impedance state.
  • this step completes the switch-on process.
  • the first (or second) checking function has a self-test of the functionality of the protective switching device.
  • the self-test of the functionality of the protective switching device at least one component, in particular several components, a unit, in particular several units, of the protective switching device is checked.
  • the first (or second) checking function ends with a positive result.
  • the contacts of the mechanical isolating contact unit remain in a blocked state, so that they cannot be closed by the handle.
  • the contacts of the mechanical isolating contact unit can be opened and placed in a blocked state, depending on the error.
  • only the electronic interruption unit can remain high-impedance.
  • the checking functions include checking at least one electrical parameter of the load-side or network-side connection.
  • the checking function carries out a check of at least one, in particular several or all, of the following parameters:
  • overvoltage or Overvoltage value means that the valid operating voltage is exceeded. Not meant are the heights of overvoltage dips, for example with so-called bursts or Surges, which can typically be around 4 kV or 8 kV (in a 230 volt or 400 volt network), so-called network overvoltages (i.e. e.g. ten times the normative voltage of the low-voltage circuit).
  • the first overvoltage value can be a certain percentage higher than the normative voltage value. For example, with a normative voltage value of 230 volts, for example 10% higher, 230V + 10%.
  • the second overvoltage value can be a certain higher percentage higher than the normative voltage value. For example, with a normative voltage value of 230 volts, for example 20% higher, 230V + 20%.
  • the third overvoltage value can be a certain even higher percentage higher than the normative voltage value.
  • a normative voltage value of 230 volts, for example 30% higher, 230V + 30%.
  • a protective switching device is not connected to a network with a deviating normative voltage (operating voltage) or to a load with incorrect parameters. So e.g. B. A lack of protection in the event of incorrect connection of e.g. B. a 230 volt protective switching device to e.g. B. the two phases with a voltage of 400 volts can be detected and avoided, and an incorrect supply of a load with too high a voltage can be avoided. A related potential destruction of the protective switching device can also be avoided. In an analogous manner, switching on after a short circuit can be detected and avoided before the full supply voltage is switched on.
  • the electronic interrupter unit is prevented from becoming low-resistance, if the third overvoltage value is exceeded, the contacts open If the voltage falls below the first undervoltage value, undervoltage information is issued and/or the electronic interruption unit remains at high resistance, in particular if the voltage level is greater than a second undervoltage value, if the first temperature limit value is exceeded, temperature information is issued, if the second temperature limit value is exceeded, the electronic interruption unit remains at high resistance If the third temperature limit value is exceeded, the contacts open, if the value falls below the first resistance value on the load side or the first impedance value on the load side, impedance information is output, if the temperature falls below the second value on the load side Resistance value or second impedance value on the load side, the electronic interruption unit remains highly resistive.
  • the protective switching device is designed in such a way that when the handle is actuated to open the contacts, a signal is sent to the control unit before the contacts are opened, so that the switching elements of the electronic interruption unit are placed in a high-impedance state become .
  • the control unit has at least one current value or Stores current-time value of the current flow in the low-voltage circuit in a mains voltage-independent memory.
  • the protective switching device is designed such that when a current and/or current time limit value is exceeded, the switching elements of the electronic interruption unit are switched to a high-impedance state to prevent current flow in the low-voltage circuit. Furthermore, depending on the adjustable configuration of the protective switching device:
  • the switching elements remain in a high-impedance state and this state is displayed.
  • the switching elements can become low-impedance as a result of an input be initiated.
  • switching elements become low-impedance after a first period of time or after a test of the load-side connection, in particular a test of at least one electrical parameter of the load-side connection, more specifically that the electrical parameter falls below or exceeds a threshold value.
  • the protective switching device is designed in such a way that when a fault is detected in a unit of the protective switching device, the switching elements of the electronic interruption unit are placed in a high-impedance state to prevent a current flow in the low-voltage circuit, so that the contacts of the mechanical isolating contact unit are also opened and the mechanical isolating contact unit is placed in a blocked state, so that the contacts are prevented from being closed by the handle, that the detection of the fault is communicated by the communication unit.
  • a protective switching device detects faults itself and, if a fault is detected, automatically creates a safe state in the low-voltage circuit, also prevents it from being switched on again and communicates the fault, with the latter being constantly supplied with energy, in particular due to the inventive architecture of the protective switching device supplied power supply unit allows or is supported.
  • control unit has a microcontroller.
  • the method is directed, for example, to the operation of a protective switching device with a series connection of a mechanical isolating contact unit and an electronic interrupting unit, the mechanical isolating contact unit being arranged on the line side and the electronic interrupting unit being arranged on the load side (in the protective switching device).
  • the mechanical isolating contact unit has a handle for closing and opening contacts.
  • a current flow in the low-voltage circuit can be enabled OR open contacts of the isolating contact unit enable galvanic isolation while avoiding a current flow in the low-voltage circuit and/or a high-impedance state of the switching elements avoids a current flow allowed in the low-voltage circuit.
  • the magnitude of the current in the low-voltage circuit is determined (in the protective switching device) and if current and/or current time limit values are exceeded, a current flow in the low-voltage circuit is avoided (by means of the mechanical isolating contact unit and/or the electronic interrupting unit).
  • a power supply unit for supplying energy to the protective switching device is provided, which is connected to conductors of the low-voltage circuit in the housing on the network side, d. H . is/is connected in the area from the mains connections to the isolating contact unit (in the protective switching device).
  • the protective switching device When the protective switching device is started up for the first time in the de-energized state of the low-voltage circuit, the switching elements of the electronic interruption unit are in the high-impedance state and the mechanical isolating contact unit is in a blocked state.
  • the protective switching device When power is supplied to the low-voltage circuit, the protective switching device is supplied with power by the power supply unit. A first checking function of the protective switching device is carried out. If the result of the first checking function is positive, the mechanical isolating contact unit is unblocked, so that the contacts of the mechanical isolating contact unit can be closed by the handle.
  • Figure 1 is a block diagram 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 having:
  • the line-side connections comprise a line-side neutral conductor connection NI and a line-side phase conductor connection LI
  • the load-side connections comprise a load-side neutral conductor connection N2 and a load-side phase conductor connection L2
  • the mains connections or an energy source is connected to the grid side, for example, to the load-side connections or the load side Load is, for example, (at least) a consumer or load connected
  • a series connection of a mechanical isolating contact unit MK and an electronic interrupting unit EU the mechanical isolating contact unit MK being connected to the line-side connections LI, NI or is assigned to the grid side and the electronic interruption unit EU is connected to the load-side connections L2, N2 or is assigned to the load side Load,
  • T2 of the electronic interruption unit EU allows a current flow in the low-voltage circuit or through open contacts KL, KN of the isolating contact unit MK a galvanic isolation while avoiding a current flow in Low-voltage circuit and/or a high-impedance state of the switching elements TI, T2 of the electronic interruption unit EU makes it possible to avoid a current flow in the low-voltage circuit,
  • the mechanical isolating contact unit MK has a handle for closing and opening the contacts KL, KN, which is accessible on the outside of the housing, so that it can be operated manually by an operator,
  • a current sensor unit S I which is arranged in a conductor between the isolating contact unit MK and the interruption unit EU, for determining the level of the current in the low-voltage circuit, in the example the current sensor unit S I is arranged in the phase conductor,
  • a control unit SE which is connected to the current sensor unit SI, the electronic interruption unit EU and the mechanical isolating contact unit MK, the protective switching device SG being designed in such a way that when current and/or current time limit values are exceeded, a current flow of the low-voltage circuit is initiated, This can be done by switching elements TI, T2 of the electronic interruption unit EU becoming highly resistive and/or by opening the contacts KL, KN of the mechanical isolating contact unit MK,
  • the NT power supply unit is connected before the mechanical isolating contact unit (MK), so that it is supplied with energy from the mains-side connections regardless of the switching state of the contacts of the mechanical isolating contact unit (MK) (provided the mains-side connections supply energy/voltage).
  • the power pack unit (power pack) is constantly supplied with energy in the normal case (provided the mains side or energy source supplies energy).
  • protective and monitoring functions can be (virtually) constantly installed in the protective switching device or be carried out by the control unit.
  • a protective element in particular a fuse S ICH (as shown in FIG. 1), and/or a switch can be connected upstream of the power supply unit.
  • the protective switching device SG also has a voltage sensor unit SU connected to the control unit SE for determining the magnitude of the voltage between the conductors of the low-voltage circuit between the isolating contact unit MK and the interruption unit EU.
  • the protective switching device SG has a residual current determination unit ZCT connected to the control unit, which is arranged on the conductors of the low-voltage circuit between the isolating contact unit MK and the interruption unit EU, for determining a residual current in the conductors of the low-voltage circuit.
  • the protective switching device SG has a display unit AE connected to the control unit SE, for Display of status information of the protective switching device, in particular the control unit SE.
  • the protective switching device SG has a communication unit COM connected to the control unit SE. This can enable a wired or wireless communication option, as well as both.
  • the control unit SE has a microcontroller MCU for controlling the protective switching device.
  • the microcontroller MCU or the control unit SE can have a computer program product CPP.
  • the computer program product CPP includes commands which, when the program is executed by the microcontroller MCU, cause the latter to initiate the functions mentioned for a protective switching device.
  • a computer-readable storage medium on which the computer program product CPP is stored can be provided.
  • a data carrier signal that transmits the computer program product CPP can also be provided.
  • the computer program product CPP or a new computer program product CPP reach the protective switching device through the communication unit COM.
  • control unit SE includes the microcontroller MCU together with the computer program product CPP, the display unit AE, the communication unit CPP, the current sensor unit S I , the voltage sensor unit SU and the residual current determination unit ZCT.
  • the units can also be separate resp . be grouped differently.
  • the electronic interruption unit EU has two semiconductor-based switching elements TI, T2, such as transistors, field effect transistors, IGBT, or the like. uh .
  • the semiconductor-based switching elements TI, T2 can be driven by a driver unit Drv.
  • the driver unit Drv is in turn controlled by the control unit SE.
  • the electronic interruption unit EU can have an energy absorber EA to avoid destructive voltage spikes or. the absorption of switching energy.
  • the electronic interruption unit EU is single-pole (for one conductor of the low-voltage circuit).
  • the electronic interruption unit EU is arranged in the phase conductor.
  • the mechanical isolating contact unit MK has two poles in the example (in both conductors of the single-phase AC circuit in the example). Safe electrical isolation is possible with a two-pole design, provided that the mechanical isolating contact unit MK is designed with isolating properties in accordance with the standard (distances, minimum air gaps, etc.).
  • the mechanical isolating contact unit MK has a position indicator unit POSA, which indicates the (switching) position of the contacts of the mechanical isolating contact unit MK.
  • the position display unit is designed mechanically so that the contact position can be displayed even when there is no voltage (no energy from the grid side).
  • the protective switching device or the mechanical isolating contact unit MK is designed such that when the mechanical isolating contact unit MK is actuated by the handle HH before the contacts KL, KN are opened, an (actuating) signal AS is sent to the control unit SE.
  • the protective switching device SG or the control unit SE is designed in such a way that the semiconductor-based switching elements TI, T2 of the electronic interruption unit EU are then put into a high-impedance state, so that power-free switching with the mechanical isolating contact unit MK is made possible.
  • the protective switching device or the mechanical isolating contact unit MK is designed in such a way that the contacts KL, KN can be opened by the control unit SE, for example by means of an opening signal OPEN, but cannot be closed.
  • the contacts can be opened even if the handle is blocked (e.g. contrary to the usual use is permanently set to "On" / closing the contacts) .
  • the mechanical isolating contact unit MK is designed in such a way that in particular the control unit SE can put the mechanical isolating contact unit MK into a blocked state, so that the contacts are prevented from being closed by the handle.
  • control unit SE can put the mechanical isolating contact unit MK into an unblocked state, the contacts, in particular from the control unit, not being closed, but the contacts can be closed by the handle.
  • the protective switching device specifically the mechanical isolating contact unit MK, is designed in such a way that a bistable blocking state is provided, so that the blocked state or the unblocked state of the mechanical isolating contact unit MK is retained even in the event of a power failure in the low-voltage circuit.
  • switching lock unit SS or a combined opening blocking unit O/B.
  • the new protective switching device SG according to the invention is designed in such a way that when the protective switching device is started up for the first time when the low-voltage circuit is de-energized (i.e. de-energized), the switching elements of the electronic interruption unit are in the high-impedance state and the mechanical isolating contact unit is in a blocked state.
  • the protective switching device In the event of an energy supply (usually a voltage supply) in the low-voltage circuit, the protective switching device is supplied with energy by the power supply unit.
  • the protective switching device in particular the control unit, carries out a first checking function of the protective switching device. If the result of the first check function is positive, the mechanical isolating contact unit is unblocked, so that a Closing the contacts of the mechanical isolating contact unit is possible through the handle.
  • a second verification function is performed. If the result of the second checking function is positive, the switching elements of the electronic interruption unit are switched to a low-impedance state.
  • this step completes the switch-on process.
  • the first and second checking function includes, for example, a self-test of the functionality of the protective switching device.
  • a self-test of the functionality of the protective switching device at least one component, in particular several components, a unit, in particular several units, of the protective switching device is checked.
  • the first (or second) checking function is ended with a positive result.
  • the first checking function is aimed specifically at a self-test of the control unit SE, since this is supplied with energy.
  • the second checking function can, for example, be aimed specifically at a self-test of the electronic interruption unit EU, since it is now being supplied with energy/voltage is present.
  • the contacts of the mechanical isolating contact unit can be opened and placed in a blocked state, depending on the error.
  • only the electronic interruption unit can remain high-impedance.
  • the checking functions include checking at least one electrical parameter of the load-side or grid-side connection.
  • the checking function carries out a check of at least one, in particular several or all, of the following parameters:
  • the first checking function can include checking whether a network-side first overvoltage value and/or second overvoltage value and/or third overvoltage value is exceeded. Furthermore, a check for falling below a first undervoltage value on the network side.
  • the second checking function can include checking parameters of the connection on the load side, in particular whether the value falls below a first and/or second resistance value on the load side or a first and/or second impedance value on the load side. In this way, switching on after a short circuit can be avoided.
  • the electronic interruption unit is prevented from becoming low-resistance, if the third overvoltage value is exceeded, the contacts open, if the first undervoltage value is not reached, undervoltage information is issued and/or the electronic Interruption unit remains high-impedance, in particular if the voltage level is greater than a second undervoltage value, if the first temperature limit value is exceeded, temperature information is output, if the second temperature limit value is exceeded, the electronic interruption unit remains high-impedance, if the third temperature limit value is exceeded, the contacts open, if the temperature falls below this limit of the first resistance value on the load side or first impedance value on the load side, impedance information is output, if the value falls below the second resistance value on the load side or second impedance value on the load side, the electronic interruption unit remains at high resistance.
  • control unit When the handle is actuated to open the contacts before the contacts are opened, a signal is sent to the control unit, so that the switching elements of the electronic interruption unit are put into a high-impedance state. Furthermore, that the control unit has at least one current value or Stores current-time value of the current flow in the low-voltage circuit in a mains voltage-independent memory.
  • the switching elements of the electronic interruption unit are in a high-impedance state to prevent a current flow in the low-voltage circuit shifted . Furthermore, depending on the adjustable configuration of the protective switching device:
  • the switching elements remain in a high-impedance state and this state is displayed.
  • the switching elements can become low-impedance by an input.
  • switching elements become low-impedance after a first period of time or after a test of the load-side connection, in particular a test of at least one electrical parameter of the load-side connection, more specifically that the electrical parameter falls below or exceeds a threshold value.
  • the switching elements of the electronic interruption unit are placed in a high-impedance state to prevent a current flow in the low-voltage circuit. Furthermore, the contacts of the mechanical isolating contact unit are opened and the mechanical isolating contact unit is placed in a blocked state, so that the contacts are prevented from being closed by the handle. In addition, the detection of the error is communicated by the communication unit.
  • the first/second checking function can be implemented by the control unit, specifically the microcontroller MCU, in cooperation with the computer program product CPP.
  • the protective switching device can be designed in such a way that in the event of a power outage in the electrical low-voltage circuit, the mechanical isolating contact unit remains in its switching state, so that when the contacts are closed and there is a subsequent power outage after the power supply has been restored, the contacts remain closed.
  • High resistance means a state in which only a negligible current flows.
  • resistance values greater than 1 kilohm, more preferably greater than 10 kilohms, 100 kilohms, 1 megohm, 10 megohms, 100 megohms, 1 gigaohm, or greater.
  • Low-impedance means a condition in which the current value specified on the protective switching device could flow.
  • low-impedance means resistance values that are less than 10 ohms, better less than 1 ohm, 100 milliohms, 10 milliohms, 1 milliohm or less.
  • phase conductor L is connected by an electronic interruption unit with semiconductor-based switching elements, e.g. B. Power semiconductor, protected - discharge network (energy absorber) over the switching elements
  • semiconductor-based switching elements e.g. B. Power semiconductor, protected - discharge network (energy absorber) over the switching elements
  • the galvanic isolation should meet standard requirements, e.g. double isolation.
  • the control unit can put the mechanical isolating contact unit in a blocked state. It is then no longer possible to close the contacts using the handle.
  • the control unit can return the mechanical isolating contact unit to an unblocked state.
  • the device has a communication interface (preferably wireless) -The contact position of the (mechanical) contacts is displayed mechanically. (E.g. with green: off and red: on -The device has a display unit that shows the status of the device. E.g. with light-emitting diodes / LEDs, e.g. as follows: o Red: on-state o Green: off-state, unlocked o Yellow: Control state, high impedance
  • the device When switching on, the device is switched on via the handle. a) The device is connected to the mains voltage. b) Power supply unit begins to power the device, specifically the control unit. c) The device, especially the control unit, carries out an initial check function / self-test (especially of the electronic components). d) If the conclusion is positive, the mechanical isolating contact unit, eg the switching mechanism, is "switched" from the blocked to the unblocked state (manual mechanical switching on by handling the main current path is now possible).
  • the mechanical isolating contact unit eg the switching mechanism
  • bistable states It remains in the respective state even when there is no voltage, switching is actively controlled by the control unit.
  • the contacts are closed by the handle.
  • f) Contacts close g) The output on the load side is still dead because the interrupter unit is high-impedance / in the blocked state.
  • Second check function e.g. load is checked for e.g. short circuit i) If the test is positive, the interruption unit becomes low-impedance (without further (manual) actuation).
  • Load side receives energy, load / consumer is supplied.
  • the device When switching off, the device is switched off using the handle (manual operation).
  • a) Handle is set to Off (contacts to open)
  • the actuation is sent to the control unit before the contacts open
  • the interrupting unit becomes high-impedance immediately (or intelligently at zero crossing)
  • the contacts open e)
  • the power supply for the electronics remain intact even when disconnected (released).
  • the control unit is supplied with a corresponding safety extra-low voltage from the power supply unit, e.g. B. 3V or 5V ii.
  • the power supply includes safe galvanic isolation from the mains voltage (e.g. through double or extra reinforced isolation in the transformer voltage converter) iii.
  • the power supply could be separated from the mains via a small switch.
  • the device Occurs on a device e.g. B. Short-circuit in the load, the device reacts as follows. a) Exceeding a current limit value is detected by the corresponding units b) The interrupting unit is switched to the high-impedance state, so that the load / consumer is no longer supplied with energy / voltage c) Then the device can decide depending on the configuration (due to Error type and/or error current) which of the following (two) states, for example
  • the device goes into a safe state from which the device cannot be switched on again.
  • the prerequisite is the detection of the defect by the protective switching device.
  • the error in the protective switching device is detected.
  • the device switches the interruption unit to high resistance.
  • the device opens the contacts of the isolating contact unit and blocks the isolating contact unit (e.g. the switching mechanism) to such an extent that it is no longer possible to close the contacts with the handle. d)
  • the error is reported via the communication unit.
  • the protective switching device is no longer supplied with energy.
  • the contacts remain closed / in the previous position. This means that when the mains voltage is restored, the device can switch to the previous switching state without manual operation.

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Abstract

The invention relates to a circuit breaker for protecting an electric low-voltage circuit, having: - a housing with grid-side connections and load-side connections for conductors of the low-voltage circuit; - a series circuit consisting of a mechanical separating contact unit and an electronic interruption unit, wherein - the separating contact unit is paired with the grid-side connections, and the interruption unit is paired with the load-side connections, and - the mechanical separating contact unit has a handle for closing and opening contacts; and - a current sensor unit, which is arranged in a conductor between the separating contact unit and the interruption unit, for ascertaining the level of the current of the low-voltage circuit. The circuit breaker is designed such that when current thresholds and/or current/time thresholds are exceeded, a process for preventing a current flow in the low-voltage circuit is initiated, and a power supply unit for supplying energy to the circuit breaker is provided, said power supply unit being connected to conductors of the low-voltage circuit between the grid-side connection and the separating contact unit.

Description

Beschreibung Description
Schutz schalt gerät protection switching device
Die Erfindung betri f ft das technische Gebiet eines Schutz- schaltgerätes für einen Niederspannungsstromkreis mit einer elektronischen Unterbrechungseinheit . The invention relates to the technical field of a protective switching device for a low-voltage circuit with an electronic interruption unit.
Mit Niederspannung sind Spannungen von bis zu 1000 Volt 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 . 60 Volt Gleichspannung, sind . By low voltage is meant voltages of up to 1000 volts AC or up to 1500 volts DC. Low voltage refers in particular to voltages that are greater than extra-low voltage, with values of 50 volts AC or 60 volts DC, are .
Mit Niederspannungsstromkreis bzw . -netz oder -anlage sind Stromkreise mit Nennströmen bzw . Bemessungsströmen von bis zu 125 Ampere , spezi fischer bis zu 63 Ampere gemeint . Mit Niederspannungsstromkreis sind insbesondere Stromkreise mit Nennströmen bzw . Bemessungsströmen von bis zu 50 Ampere , 40 Ampere , 32 Ampere , 25 Ampere , 16 Ampere oder 10 Ampere gemeint . Mit den genannten Stromwerten sind insbesondere Nenn- , Bemessungs- oder/und Abschaltströme gemeint , d . h . der Strom der im Normal fall maximal über den Stromkreis geführt wird bzw . bei denen der elektrische Stromkreis üblicherweise unterbrochen wird, beispielsweise durch eine Schutzeinrichtung, wie ein Schutzschaltgerät , Leitungsschutzschalter oder 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. With low-voltage circuit or network or system are circuits with rated currents or Rated currents of up to 125 amps, more specifically up to 63 amps. Low-voltage circuits are circuits with rated currents or Rated currents of up to 50 amps, 40 amps, 32 amps, 25 amps, 16 amps or 10 amps are meant. The current values mentioned mean in particular nominal, rated and/or cut-off currents, i. H . the maximum current that is normally conducted through the circuit or where the electrical circuit is usually interrupted, for example by a protective device such as a protective switching device, miniature circuit breaker or circuit breaker. 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.
Leitungsschutzschalter sind seit langem bekannte Überstromschutzeinrichtungen, die in der Elektroinstallationstechnik in Niederspannungsstromkreisen eingesetzt werden . Diese schützen Leitungen vor Beschädigung durch Erwärmung infolge zu hohen Stromes und/oder Kurzschluss . Ein Leitungsschutzschalter kann den Stromkreis bei Überlast und/oder Kurzschluss selbsttätig abschalten . Ein Leitungsschutzschalter ist ein nicht selbsttätig zurückstellendes Sicherungselement . Leistungsschalter sind, im Gegensatz zu Leitungsschutzschaltern, für Ströme größer als 125 A vorgesehen, teilweise auch schon ab 63 Ampere . Leitungsschutzschalter sind deshalb einfacher und filigraner auf gebaut . Leitungsschutzschalter weisen üblicherweise eine Befestigungsmöglichkeit zur Befestigung auf einer so genannten Hutschiene ( Tragschiene , DIN- Schiene , TH35 ) auf . Miniature circuit breakers have long been known overcurrent protection devices that are used in electrical installation technology in low-voltage circuits. These protect lines from damage caused by heating due to excessive current and/or short circuits. A circuit breaker can switch off the circuit automatically in the event of an overload and/or short circuit. A circuit breaker is a non-automatically resetting safety element. In contrast to miniature circuit breakers, circuit breakers are intended for currents greater than 125 A, sometimes even from 63 amperes. Miniature circuit breakers are therefore simpler and more filigree in construction. Miniature circuit breakers usually have a mounting option for mounting on a so-called top-hat rail (mounting rail, DIN rail, TH35).
Leitungsschutzschalter sind elektromechanisch auf gebaut . In einem Gehäuse weisen sie einen mechanischen Schaltkontakt bzw . Arbeitsstromauslöser zur Unterbrechung (Auslösung) des elektrischen Stromes auf . Üblicherweise wird ein Bimetall- Schutzelement bzw . Bimetall-Element zur Auslösung (Unterbrechung) bei länger anhaltenden Überstrom (Überstromschutz ) respektive bei thermischer Überlast (Überlastschut z ) eingesetzt . Ein elektromagnetischer Auslöser mit einer Spule wird zur kurz zeitigen Auslösung bei Überschreiten eines Überstromgrenzwerts bzw . im Falle eines Kurzschlusses (Kurzschlussschutz ) eingesetzt . Eine oder mehrere Lichtbogenlöschkammer (n) bzw . Einrichtungen zur Lichtbogenlöschung sind vorgesehen . Ferner Anschlusselemente für Leiter des zu schützenden elektrischen Stromkreises . Miniature circuit breakers are built electromechanically. In a housing, they have a mechanical switching contact or Shunt trip for interrupting (tripping) the electrical current on . A bimetallic protective element or Bimetallic element used for tripping (interruption) in the event of prolonged overcurrent (overcurrent protection) or in the event of thermal overload (overload protection). An electromagnetic release with a coil is used for short-term release when an overcurrent limit value is exceeded or used in the event of a short circuit (short circuit protection). One or more arc quenching chamber(s) or Arc extinguishing devices are provided. Furthermore, connection elements for conductors of the electrical circuit to be protected.
Schutzschaltgeräte mit einer elektronischen Unterbrechungseinheit sind relativ neuartige Entwicklungen . Diese weisen eine halbleiterbasierte elektronische Unterbrechungseinheit auf . D . h . der elektrische Stromfluss des Niederspannungsstromkreises wird über Halbleiterbauelemente respektive Halbleiterschalter geführt , die den elektrischen Stromfluss unterbrechen bzw . leitfähig geschaltet werden können . Schutzschaltgeräte mit einer elektronischen Unterbrechungseinheit weisen ferner häufig ein mechanisches Trennkontaktsystem auf , insbesondere mit Trennereigenschaften gemäß einschlägigem Normen für Niederspannungsstromkreise , wobei die Kontakte des mechanischen Trennkontaktsystems in Serie zur elektronischen Unterbrechungseinheit geschaltet sind, d . h . der Strom des zu schützenden Niederspannungsstromkreises wird sowohl über das mechanische Trennkontaktsystem als auch über die elektronische Unterbrechungseinheit geführt . Protective switching devices with an electronic interrupting unit are relatively new developments. These have a semiconductor-based electronic interruption unit. D. H . the flow of electrical current in the low-voltage circuit is routed via semiconductor components or semiconductor switches, which interrupt or switch off the flow of electrical current. can be switched to be conductive. Protective switching devices with an electronic interrupting unit also often have a mechanical isolating contact system, in particular with isolating properties in accordance with relevant standards for low-voltage circuits, the contacts of the mechanical isolating contact system being connected in series with the electronic interrupting unit, i. H . the current of the low-voltage circuit to be protected is carried both via the mechanical isolating contact system as well as via the electronic interrupting unit.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es , ein Schutzschaltgerät eingangs genannter Art zu verbessern, insbesondere eine neue , verbesserte Architektur für ein derartiges Schutzschaltgerät anzugeben bzw . ein Konzept mit erhöhter Sicherheit für ein Schutzschaltgerät bzw . den zu schützenden Niederspannungsstromkreis anzugeben . The object of the present invention is to improve a protective switching device of the type mentioned at the outset, in particular to specify or to provide a new, improved architecture for such a protective switching device. a concept with increased safety for a protective switching device or Specify the low voltage circuit to be protected.
Diese Aufgabe wird durch ein Schutzschaltgeräte mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst . This problem is solved by a protective switching device with the features of patent claim 1 .
Erfindungsgemäß wird ein Schutzschaltgerät zum Schutz eines elektrischen Niederspannungsstromkreises , insbesondere Niederspannungswechselstromkreises , vorgeschlagen, aufweisend :According to the invention, a protective switching device for protecting an electrical low-voltage circuit, in particular a low-voltage alternating current circuit, is proposed, having:
- ein Gehäuse mit netzseitigen und lastseitigen Anschlüssen für Leiter des Niederspannungswechselstromkreises , insbesondere einem netzseitigen Phasenleiteranschluss , einem netzseitigen Neutralleiteranschluss , einem lastseitigen Phasenleiteranschluss , einem lastseitigen Neutralleiteranschluss ,- a housing with network-side and load-side connections for conductors of the low-voltage alternating current circuit, in particular a network-side phase conductor connection, a network-side neutral conductor connection, a load-side phase conductor connection, a load-side neutral conductor connection,
- eine mit den netzseitigen Anschlüssen verbundene mechanische Trennkontakteinheit (MK) , die andererseits mit einer elektronischen Unterbrechungseinheit (EU) verbunden ist , die andererseits mit den lastseitigen Anschlüssen ( L2 , N2 ) verbunden ist , so dass durch geschlossene Kontakte der Trennkontakteinheit und einem niederohmigen Zustand von halbleiterbasierten Schaltelementen der elektronischen Unterbrechungseinheit ein Stromfluss im Niederspannungsstromkreis ermöglicht oder durch geöf fnete Kontakte der Trennkontakteinheit eine galvanische Trennung unter Vermeidung eines Stromflusses im Niederspannungsstromkreis oder/und durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente eine Vermeidung eines Stromflusses im Niederspannungsstromkreis ermöglicht wird, d . h . eine Serienschaltung einer mechanischen Trennkontakteinheit und einer elektronischen Unterbrechungseinheit , wobei die mechanische Trennkontakteinheit netzseitig und die elektronische Unterbrechungseinheit lastseitig angeordnet ist . - A mechanical isolating contact unit (MK) connected to the mains-side connections, which is connected on the other hand to an electronic interruption unit (EU), which is connected to the load-side connections (L2, N2) on the other hand, so that through closed contacts of the isolating contact unit and a low-impedance state semiconductor-based switching elements of the electronic interrupting unit enable a current flow in the low-voltage circuit or open contacts of the isolating contact unit enable galvanic isolation while avoiding a current flow in the low-voltage circuit or/and a high-impedance state of the switching elements avoids a current flow in the low-voltage circuit, d . H . a series connection of a mechanical isolating contact unit and an electronic interruption unit, wherein the mechanical isolating contact unit on the mains side and the electronic interruption unit is arranged on the load side.
- dass die mechanische Trennkontakteinheit eine Handhabe zum manuellen Schließen und Öf fnen der Kontakte aufweist , - that the mechanical isolating contact unit has a handle for manually closing and opening the contacts,
- einer Stromsensoreinheit , die in einem Leiter zwischen Trennkontakteinheit und Unterbrechungseinheit angeordnet ist , zur Ermittlung der Höhe des Stromes des Niederspannungsstromkreises , - a current sensor unit, which is arranged in a conductor between the isolating contact unit and the interrupting unit, for determining the magnitude of the current in the low-voltage circuit,
- einer Steuerungseinheit , die mit der Stromsensoreinheit , der elektronischen Unterbrechungseinheit und der mechanischen Trennkontakteinheit verbunden ist , wobei das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet ist , dass bei Überschreitung von Strom- oder/und Strom-Zeitgrenz- werten eine Vermeidung eines Stromflusses des Niederspannungsstromkreises initiiert wird, - A control unit, which is connected to the current sensor unit, the electronic interruption unit and the mechanical isolating contact unit, the protective switching device being designed in such a way that when current and/or current time limit values are exceeded, avoidance of a current flow in the low-voltage circuit is initiated,
- einer Netzteileinheit zur Energieversorgung des Schutz- schaltgerätes , insbesondere der Steuerungseinheit , wobei die Netzteileinheit an Leitern des Niederspannungsstromkreises zwischen den netzseitigen ( LI , NI ) Anschlüssen und der mechanischen Trennkontakteinheit (MK) angeschlossen ist , d . h . netzseitig angeordnet ist . - A power supply unit for supplying power to the protective switching device, in particular the control unit, the power supply unit being connected to conductors of the low-voltage circuit between the mains-side (LI, NI) connections and the mechanical isolating contact unit (MK), d. H . is arranged on the mains side.
Erfindungsgemäß wird ein Schutzschaltgerät vorgeschlagen, wobei die elektronische Unterbrechungseinheit den lastseitigen Anschlüssen (Verbraucher, Energiesenke ) zugeordnet ist und die mechanische Trennkontakteinheit den netzseitigen Anschlüssen (Energiequelle ) zugeordnet ist . Die Netzteileinheit ist an den Leitern des Niederspannungsstromkreises elektrisch an den netzseitigen Anschlüssen, noch vor der mechanischer Trennkontakteinheit , angeschlossen . D . h . die Netzteileinheit wird im Normall fall ständig mit Energie ( Spannung) aus dem Niederspannungsstromkreis versorgt , unabhängig von der Schaltstellung der Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit bzw . dem hoch- oder niederohmigen Zustand der elektronischen Unterbrechungseinheit ( es wird davon ausgegangen, dass der Niederspannungsstromkreis / die Energiequelle im Normalfall Energie / Spannung liefert ) . Somit kann das Schutzschaltgerät , insbesondere die Steuerungseinheit , Schutz- bzw . Uberwachungs funktionen aus führen, auch wenn die Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit geöf fnet sind bzw . die elektronische Unterbrechungseinheit in einem hochohmigen Zustand zur Vermeidung eines Stromflusses ist . According to the invention, a protective switching device is proposed, the electronic interruption unit being assigned to the load-side connections (consumer, energy sink) and the mechanical isolating contact unit being assigned to the network-side connections (energy source). The power supply unit is electrically connected to the conductors of the low-voltage circuit at the mains-side terminals, ahead of the mechanical isolating contact unit. D. H . Normally, the power supply unit is constantly supplied with energy (voltage) from the low-voltage circuit, regardless of the switching position of the contacts of the mechanical isolating contact unit or the high or low resistance state of the electronic interrupting unit (the low voltage circuit/power source is assumed to supply power/voltage under normal conditions) . Thus, the protective switching device, in particular the control unit, protective or Execute monitoring functions, even if the contacts of the mechanical isolating contact unit are open or the electronic interrupting unit is in a high-impedance state to prevent current flow.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und im Aus führungsbeispiel angegeben . Advantageous refinements of the invention are specified in the dependent claims and in the exemplary embodiment.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine mit der Steuerungseinheit verbundene Spannungssensoreinheit vorgesehen . Die Spannungssensoreinheit ist zur Ermittlung der Höhe der Spannung zwischen den Leitern des Niederspannungsstromkreises vorgesehen, wobei die Spannungssensoreinheit insbesondere mit den Leitern zwischen Trennkontakteinheit und Unterbrechungseinheit verbunden ist . In an advantageous embodiment of the invention, a voltage sensor unit connected to the control unit is provided. The voltage sensor unit is provided for determining the magnitude of the voltage between the conductors of the low-voltage circuit, the voltage sensor unit being connected in particular to the conductors between the isolating contact unit and the interrupting unit.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass die Spannung des Niederspannungsstromkreises überwacht werden kann und gegebenenfalls bei Über- oder Unterspannungen der Stromkreis getrennt werden kann . Somit unterstützt die erfindungsgemäße Architektur eine erhöhte Betriebssicherheit des Schutzschaltgerätes bzw . im Stromkreis . This has the particular advantage that the voltage of the low-voltage circuit can be monitored and, if necessary, the circuit can be disconnected in the event of overvoltage or undervoltage. Thus, the architecture of the invention supports increased operational reliability of the protective switching device or. in the circuit.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die mechanische Trennkontakteinheit eine Positionsanzeigeeinheit auf . Die Positionsanzeigeeinheit zeigt die Position der Kontakte an, d . h . die Kontaktstellung ( of fen, geschlossen) wird signalisiert . Die Positionsanzeigeeinheit ist z . B . eine mechanische Positionsanzeigeeinheit . In an advantageous embodiment of the invention, the mechanical isolating contact unit has a position indicator unit. The position indicator unit shows the position of the contacts, i .e . H . the contact position (open, closed) is signalled. The position display unit is z. B. a mechanical position indicator unit.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine Information über die Kontaktstellung ( of fen, geschlossen) vorliegt . Ferner, bei einer mechanische Positionsanzeigeeinheit , diese Information auch im spannungslosen Zustand anzeigbar ist / angezeigt wird . This has the particular advantage that information about the contact position (open, closed) is available. Furthermore, in the case of a mechanical position display unit, this information can also be displayed when the power is off.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Schutzschaltgerät eine mit der Steuerungseinheit verbundene Anzeigeeinheit auf . Dies hat den besonderen Vorteil , dass ( Status- ) Inf ormationen des Schutzschaltgerätes anzeigbar sind, z . B . über Schalt- oder/und Fehlerzustände . In an advantageous embodiment of the invention, the protective switching device has a display unit connected to the control unit. This has the particular advantage that (status) information about the protective switching device can be displayed, e.g. B. about switching and/or error states.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Schutzschaltgerät eine mit der Steuerungseinheit verbundene Kommunikationseinheit auf , die insbesondere eine drahtlosen Kommunikationsmöglichkeit ermöglicht . In an advantageous embodiment of the invention, the protective switching device has a communication unit which is connected to the control unit and which, in particular, enables wireless communication.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass ( Status- ) Inf ormationen, wie Schalt- und Fehlerzustände zu einem anderen Schutzschaltgerät oder Überwachungs- bzw . Managementsystem übermittelbar sind . This has the particular advantage that (status) information, such as switching and error states, can be sent to another protective switching device or monitoring or Management system can be transmitted.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dass eine mit der Steuerungseinheit verbundene Di f ferenzstromermittlungseinheit vorgesehen ist , zur Ermittlung eines Di f ferenzstromes der Leiter des Niederspannungsstromkreis . Dies hat den besonderen Vorteil , dass das Schutzschaltgerät auch eine Fehlerstromüberwachung ( Di f ferenzstromüberwachung) aufweist und somit eine weitere Funktionalität hat . In an advantageous embodiment of the invention, a residual current determination unit connected to the control unit is provided for determining a residual current in the conductors of the low-voltage circuit. This has the particular advantage that the protective switching device also has residual current monitoring (residual current monitoring) and thus has additional functionality.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass bei einer Betätigung der mechanischen Trennkontakteinheit durch die Handhabe vor dem Öf fnen der Kontakte ein Signal an die Steuerungseinheit gesendet wird, so dass diese die halbleiterbasierten Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit in einen hochohmigen Zustand versetzt . In an advantageous embodiment of the invention, the protective switching device is designed in such a way that when the mechanical isolating contact unit is actuated by the handle before the contacts are opened, a signal is sent to the control unit, so that it puts the semiconductor-based switching elements of the electronic interruption unit into a high-impedance state .
Dies hat den besonderen Vorteil , dass ein stromloses ( leistungsloses ) Schalten der mechanischen Trennkontakteinheit unterstützt wird, insbesondere das Lichtbögen oder Kontaktabbrand vermieden wird . This has the particular advantage that currentless (powerless) switching of the mechanical isolating contact unit is supported, in particular arcing or contact erosion is avoided.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die mechanische Trennkontakteinheit derart ausgestaltet , dass die Kontakte von der Steuerungseinheit geöf fnet , aber nicht geschlossen werden können . Speziell können die Kontakte geöf fnet werden, auch wenn die Handhabe blockiert ist . Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine erhöhte Betriebssicherheit erreicht wird, da der Kontakt / die Kontakte versehentlich durch die Steuerungseinheit nicht geschlossen werden können . Dadurch dass die Kontakte geöf fnet werden, auch wenn die Handhabe blockiert ist , wird eine so genannte freie Auslösung / Freiauslösung erreicht , d . h . auch bei blockierter Handhabe wird der Niederspannungsstromkreis sicher geschützt . In an advantageous embodiment of the invention, the mechanical isolating contact unit is designed in such a way that the contacts can be opened by the control unit but cannot be closed. Specifically, the contacts can be opened even if the handle is blocked. This has the particular advantage that increased operational reliability is achieved, since the contact/contacts cannot be accidentally closed by the control unit. Because the contacts are opened even if the handle is blocked, a so-called free tripping/free tripping is achieved, i. H . even if the handle is blocked, the low-voltage circuit is safely protected.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät , insbesondere die mechanische Trennkontakteinheit , derart ausgestaltet , dass die mechanische Trennkontakteinheit in einen geblockten Zustand versetzt werden kann, so dass ein Schließen der Kontakte durch die Handhabe verhindert wird . Insbesondere die Steuerungseinheit kann die mechanische Trennkontakteinheit in einen geblockten Zustand versetzten . In an advantageous embodiment of the invention, the protective switching device, in particular the mechanical isolating contact unit, is designed in such a way that the mechanical isolating contact unit can be placed in a blocked state, so that the contacts are prevented from being closed by the handle. In particular, the control unit can put the mechanical isolating contact unit into a blocked state.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät , insbesondere die mechanische Trennkontakteinheit , derart ausgestaltet , dass die mechanische Trennkontakteinheit in einen entblockten Zustand versetzt werden kann, wobei die Kontakte , insbesondere von der Steuerungseinheit , nicht geschlossen werden . Im entblockten Zustand sind die Kontakte durch die Handhabe (wieder ) schließbar . Insbesondere die Steuerungseinheit kann die mechanische Trennkontakteinheit in einen entblockten Zustand versetzen . In an advantageous embodiment of the invention, the protective switching device, in particular the mechanical isolating contact unit, is designed in such a way that the mechanical isolating contact unit can be set to an unblocked state, with the contacts, in particular from the control unit, not being closed. In the unblocked state, the contacts can be closed (again) using the handle. In particular, the control unit can put the mechanical isolating contact unit into an unblocked state.
Der entblockte Zustand wird insbesondere nach einem geblockten Zustand wieder eingenommen . In particular, the unblocked state is resumed after a blocked state.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät , insbesondere die mechanische Trennkontakteinheit , derart ausgestaltet , dass ein bistabiler Blockierungs-Zustand vorgesehen ist , so dass der geblockte Zustand bzw . der entblockte Zustand der mechanischen Trennkontakteinheit auch bei einem Energieaus fall im Niederspannungsstromkreis erhalten bleibt . In an advantageous embodiment of the invention, the protective switching device, in particular the mechanical isolating contact unit, is designed in such a way that a bistable blocking state is provided, so that the blocked state or the unblocked state of the mechanical isolating contact unit is maintained even in the event of a power failure in the low-voltage circuit.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass nach z . B . einem Anliegen eines Blockierungssignals , insbesondere von der Steuerungseinheit , ein Schließen der Kontakte durch die Handhabe verhindert wird . Nach z.B. einem Anliegen eines Entriegelungssignals, insbesondere von der Steuerungseinheit, ist ein Schließen der Kontakte durch die Handhabe wieder möglich. This has the particular advantage that after z. B. an application of a blocking signal, in particular from the control unit, closing of the contacts by the handle is prevented. After, for example, an unlocking signal has been received, in particular from the control unit, the contacts can again be closed by the handle.
D.h. die mechanische Trennkontakteinheit weist eine Blockierungsfunktion bzw. einen Blockierungszustand auf, der wieder zurückgesetzt werden kann, insbesondere bistabil ausgestaltet ist . I.e. the mechanical isolating contact unit has a blocking function or a blocking state that can be reset again, in particular is configured as bistable.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass vor Beendung von Überprüfungsfunktionen oder nach einem Fehler, insbesondere in der Steuerungseinheit, des Schutzschaltgerätes, der speziell die Funktionsfähigkeit des Schutzschaltgerätes gefährdet, eine Energieversorgung des zu schützenden Niederspannungsstromkreises unterbunden wird (durch Vermeidung eines Stromflusses und nicht möglichem Schließen der Kontakte) . Somit wird die Sicherheit des Niederspannungsstromkreises erhöht, da die Kontakte nicht geschlossen werden können und folglich ein ungeschützter Verbraucher nicht mit Energie versorgt wird . This has the particular advantage that before the end of the checking function or after a fault, especially in the control unit, of the protective switching device, which specifically endangers the functionality of the protective switching device, the power supply to the low-voltage circuit to be protected is prevented (by avoiding a current flow and not being able to close the Contacts) . Thus, the security of the low-voltage circuit is increased, since the contacts cannot be closed and consequently an unprotected load is not supplied with energy.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Netzteileinheit ein Schutzelement, insbesondere eine Sicherung, oder/und ein Schalter vorgeschaltet. In an advantageous embodiment of the invention, the power supply unit is preceded by a protective element, in particular a fuse and/or a switch.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass die Netzteileinheit bzw. die Steuerungseinheit abgeschaltet werden kann, z.B. für Isolationsmessungen. Ferner kann das Netzteil bzw. die Steuerungseinheit abgesichert werden, um eine erhöhte Sicherheit des Schutzschaltgerätes gegen weitere Fehler zu erreichen. This has the particular advantage that the power supply unit or the control unit can be switched off, e.g. for insulation measurements. Furthermore, the power pack or the control unit can be secured in order to achieve increased security of the protective switching device against further faults.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Netzteileinheit eine galvanische Trennung auf. Insbesondere ist ein Transformator vorgesehen. Ferner kann die Netzteileinheit eine verstärkte Isolierung, wie eine doppelte Isolierung, aufweisen. In an advantageous embodiment of the invention, the power supply unit has a galvanic isolation. In particular, a transformer is provided. Further, the power supply unit may have reinforced insulation such as double insulation.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass die Netzteileinheit Trennereigenschaften gemäß denen für geöffnete Kontakte aufweist, um eine Trennung gemäß Norm zwischen Netzseite und Lastseite zu erreichen. Somit wird ein normgerechtes Schutzschaltgerät zur Verfügung gestellt, dessen insbesondere Steuerungseinheit im Normal fall ständig aktiv ( eingeschaltet ) ist . This has the particular advantage that the power supply unit has isolating properties in accordance with those for open contacts in order to achieve isolation between the network side and the load side in accordance with the standard. Thus, a standard-compliant protective switching device is made available, its particular control unit is normally constantly active ( switched on ) .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass bei einer Erstinbetriebnahme des Schutzschaltgerätes im energielosen ( i . B . spannungslosen) Zustand des Niederspannungsstromkreis die Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit im hochohmigen Zustand sind und die mechanische Trennkontakteinheit in einem geblockten Zustand ist . Bei einer Energiezufuhr ( i . B . Spannungs zufuhr ) im Niederspannungsstromkreis wird das Schutzschaltgerät durch die Netzteileinheit mit Energie versorgt . Das Schutzschaltgerät , insbesondere die Steuerungseinheit , führt eine erste Überprüfungs funktion des Schutzschaltgerätes durch . Bei positivem Ergebnis der ersten Überprüfungs funktion wird die mechanische Trennkontakteinheit ent- blockt , so dass ein Schließen der Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit durch die Handhabe möglich ist . In an advantageous embodiment of the invention, the protective switching device is designed in such a way that when the protective switching device is put into operation for the first time in the de-energized (i.e. de-energized) state of the low-voltage circuit, the switching elements of the electronic interruption unit are in the high-impedance state and the mechanical isolating contact unit is in a blocked state. In the event of an energy supply (usually a voltage supply) in the low-voltage circuit, the protective switching device is supplied with energy by the power supply unit. The protective switching device, in particular the control unit, carries out a first checking function of the protective switching device. If the result of the first check function is positive, the mechanical isolating contact unit is unblocked, so that the contacts of the mechanical isolating contact unit can be closed by the handle.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass ein sehr sicheres Schutzschaltgerät zur Verfügung gestellt wird . Nur bei positiv abgeschlossenen ersten Überprüfungs funktionen, die insbesondere einen Selbsttest umfassen, so dass das Schutzschaltgerät ordnungsgemäß funktions fähig ist und den Stromkreis überwachen kann, wird die Möglichkeit eröf fnet , den Stromkreis bzw . die lastseitigen Leitungen mit Energie zu versorgen, so dass eine Last bzw . Verbraucher bzw . der lastseitige Stromkreis bzw . die lastseitigen Leitungen sicher geschützt sind . This has the particular advantage that a very safe protective switching device is made available. Only when the first verification functions have been completed positively, which include a self-test in particular, so that the protective switching device is properly functional and can monitor the circuit, is it possible to open the circuit or to supply the load-side lines with energy, so that a load or consumer or the load-side circuit or the load-side lines are safely protected.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist nach positivem Ergebnis der ersten Überprüfungs funktion und ent- blockter mechanischer Trennkontakteinheit auch nach einem Energieaus fall die mechanische Trennkontakteinheit entblockt . Dies hat den besonderen Vorteil , dass nach einem Energieausfall ein sofortiges Einschalten des Schutzschaltgerätes möglich ist . In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind nach positiver erster Überprüfungs funktion und entblockter mechanischer Trennkontakteinheit nach einem Schließen der Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit mittels der Handhabe die Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit in einem hochohmigen Zustand . In an advantageous embodiment of the invention, after a positive result of the first checking function and unblocked mechanical isolating contact unit, the mechanical isolating contact unit is also unblocked after a power outage. This has the special advantage that the protective switching device can be switched on immediately after a power failure. In an advantageous embodiment of the invention, after a positive first check function and an unblocked mechanical isolating contact unit, after the contacts of the mechanical isolating contact unit have been closed by means of the handle, the switching elements of the electronic interruption unit are in a high-impedance state.
Eine zweite Überprüfungs funktion wird durchgeführt . Nach positivem Ergebnis der zweiten Überprüfungs funktion werden die Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit in einen niederohmigen Zustand versetzt . A second verification function is performed. If the result of the second checking function is positive, the switching elements of the electronic interruption unit are switched to a low-impedance state.
Mit diesem Schritt ist insbesondere der Einschaltvorgang abgeschlossen . In particular, this step completes the switch-on process.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass ein sehr sicheres Schutzschaltgerät und Stromkreis zur Verfügung gestellt wird . Nur bei positiv abgeschlossenen zweiten Überprüfungs funktionen, die insbesondere einen Selbsttest der elektronischen Unterbrechungseinheit sowie speziell lastseitige oder/und netzseitige Parameter umfassen können, so dass das Schutzschaltgerät ordnungsgemäß funktions fähig ist und der zu schützende Stromkreis hinsichtlich seiner ausgewählten Parameter geprüft wird, insbesondere dass das Schutzschaltgerät für den zu schützenden Stromkreis geeignet ist sowie der Stromkreis hinsichtlich seiner geprüften Parameter in Ordnung ist , erfolgt eine Energieversorgung der lastseitigen Leitungen, so dass eine Last bzw . Verbraucher bzw . der lastseitige Stromkreis bzw . die lastseitigen Leitungen sicher geschützt sind . This has the particular advantage that a very safe protective switching device and circuit is made available. Only in the case of positively completed second check functions, which can include in particular a self-test of the electronic interrupting unit and special load-side and/or network-side parameters, so that the protective switching device is properly functional and the circuit to be protected is checked with regard to its selected parameters, in particular that the protective switching device is suitable for the circuit to be protected and the circuit is OK with regard to its tested parameters, the load-side lines are supplied with energy so that a load or consumer or the load-side circuit or the load-side lines are safely protected.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die erste (bzw . zweite ) Überprüfungs funktion einen Selbsttest der Funktions fähigkeit des Schutzschaltgerätes auf . Beim Selbsttest der Funktions fähigkeit des Schutzschaltgerätes wird : mindestens eine Komponente , insbesondere mehrere Komponenten, einer Einheit , insbesondere mehrerer Einheiten, des Schutzschaltgerätes überprüft . In an advantageous embodiment of the invention, the first (or second) checking function has a self-test of the functionality of the protective switching device. During the self-test of the functionality of the protective switching device: at least one component, in particular several components, a unit, in particular several units, of the protective switching device is checked.
Bei Funktions fähigkeit der mindestens einen Komponente , insbesondere mehrerer Komponenten, einer Einheit , insbesondere mehrerer Einheiten, wird die erste (bzw . zweite ) Überprüfungs funktion mit positivem Ergebnis beendet . If the at least one component, in particular several components, of a unit, in particular several units, is functional, the first (or second) checking function ends with a positive result.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass nur ein Schutzschaltgerät mit funktionierenden Einheiten eingeschaltet wird bzw . den Stromkreis überwacht , so dass die Sicherheit im Niederspannungsstromkreis gewährleistet wird . This has the particular advantage that only one protective switching device with functioning units is switched on or monitors the circuit to ensure safety in the low-voltage circuit.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bleiben bei negativem Ergebnis der ersten Überprüfungs funktion die Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit in einem geblockten Zustand, so dass sie nicht durch die Handhabe geschlossen werden können . In an advantageous embodiment of the invention, if the result of the first check function is negative, the contacts of the mechanical isolating contact unit remain in a blocked state, so that they cannot be closed by the handle.
Bei negativem Ergebnis der zweiten Überprüfungs funktion können j e nach Fehler die Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit geöf fnet und in einen geblockten Zustand versetzt werden . Alternativ kann, abhängig vom Fehler, lediglich die elektronische Unterbrechungseinheit hochohmig bleiben . If the result of the second checking function is negative, the contacts of the mechanical isolating contact unit can be opened and placed in a blocked state, depending on the error. Alternatively, depending on the error, only the electronic interruption unit can remain high-impedance.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass ein defektes Schutzschaltgerät , das seine Überwachungs funktionen nicht wahrnehmen kann, eine (versehentliche ) Energieversorgung einer Last bzw . der lastseitigen Leitungen nicht ermöglicht , so dass ungeschützte Stromkreise vermieden werden, wodurch die Sicherheit massiv erhöht wird . This has the particular advantage that a defective protective switching device that cannot perform its monitoring functions can (accidentally) supply power to a load or of the load-side lines is not allowed, so that unprotected circuits are avoided, which increases safety massively.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfassen die Überprüfungs funktionen eine Überprüfung mindestens eines elektrischen Parameters des lastseitigen oder netzseitigen Anschlusses . Insbesondere führt die Überprüfungs funktion eine Überprüfung mindestens eines , insbesondere mehrerer oder aller, der nachfolgenden Parameter durch : In an advantageous embodiment of the invention, the checking functions include checking at least one electrical parameter of the load-side or network-side connection. In particular, the checking function carries out a check of at least one, in particular several or all, of the following parameters:
- Überprüfung auf Überschreitung eines , insbesondere netzseitigen, ersten Überspannungswertes oder/und zweiten Überspannungswertes oder/und dritten Überspannungswertes , - checking whether a first overvoltage value and/or second overvoltage value and/or third overvoltage value, in particular on the network side, has been exceeded,
- Überprüfung auf Unterschreitung eines , insbesondere netzseitigen, ersten Unterspannungswertes , - Checking for falling below a first undervoltage value, in particular on the mains side,
- Überprüfung auf Überschreitung eines ersten Temperaturgrenzwertes oder/und zweiten Temperaturgrenzwertes oder/und dritten Temperaturgrenzwertes , - Überprüfung auf Parameter des lastseitigen Anschlusses , insbesondere auf Unterschreitung eines lastseitigen ersten oder/und zweiten Widerstandeswertes oder lastseitigen ersten oder/und zweiten Impedanzwertes . - Checking for exceeding a first temperature limit value and/or second temperature limit value and/or third temperature limit value, Checking for parameters of the load-side connection, in particular for falling below a load-side first and/or second resistance value or load-side first and/or second impedance value.
Mit Überspannung bzw . Überspannungswert ist hierbei ein Überschreiten der gültigen Betriebsspannung gemeint . Nicht gemeint sind die Höhen von Überspannungsdips , beispielsweise bei so genannten Bursts bzw . Surges , die typischerweise bei 4 kV oder 8 kV liegen können (bei einem 230 Volt bzw . 400 Volt Netz ) , so genannte Netz-Überspannungen ( d . h . beispielsweise das zehnfache der normativen Spannung des Niederspannungsstromkreises ) . With overvoltage or Overvoltage value means that the valid operating voltage is exceeded. Not meant are the heights of overvoltage dips, for example with so-called bursts or Surges, which can typically be around 4 kV or 8 kV (in a 230 volt or 400 volt network), so-called network overvoltages (i.e. e.g. ten times the normative voltage of the low-voltage circuit).
Insbesondere kann der erste Überspannungswert einen bestimmten Prozentsatz höher sein als der normative Spannungswert . Beispielsweise bei einem normativen Spannungswert von 230 Volt beispielsweise 10 % höher, 230V + 10% . In particular, the first overvoltage value can be a certain percentage higher than the normative voltage value. For example, with a normative voltage value of 230 volts, for example 10% higher, 230V + 10%.
Insbesondere kann der zweite Überspannungswert einen bestimmten höheren Prozentsatz höher sein als der normative Spannungswert . Beispielsweise bei einem normativen Spannungswert von 230 Volt beispielsweise 20 % höher, 230V + 20% . In particular, the second overvoltage value can be a certain higher percentage higher than the normative voltage value. For example, with a normative voltage value of 230 volts, for example 20% higher, 230V + 20%.
Insbesondere kann der dritte Überspannungswert einen bestimmten noch höheren Prozentsatz höher sein als der normative Spannungswert . Beispielsweise bei einem normativen Spannungswert von 230 Volt beispielsweise 30 % höher, 230V + 30% . In particular, the third overvoltage value can be a certain even higher percentage higher than the normative voltage value. For example, with a normative voltage value of 230 volts, for example 30% higher, 230V + 30%.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass z . B . ein Schutzschaltgerät an ein Netz mit abweichender normativer Spannung (Betriebsspannung) oder auf eine Last mit fehlerhaften Parametern nicht eingeschaltet wird . So kann z . B . ein fehlender Schutz bei fehlerhaftem Anschluss von z . B . eines 230 Volt Schutzschaltgerätes an z . B . den beiden Phasen mit einer Spannung von 400 Volt erkannt werden und vermieden werden sowie eine Fehlversorgung einer Last mit zu hoher Spannung vermieden werden . Ebenso kann eine damit in Zusammenhang stehende potenzielle Zerstörung des Schutzschaltgerätes vermieden werden . In analoger Weise kann ein Einschalten auf einen Kurzschluss vor Zuschalten der vollen Versorgungsspannung erkannt und vermieden werden . In analoger Weise können bei zu geringen Spannungen ( ein 230 Volt Gerät im 115 Volt Netz ) Probleme und fehlender Schutz vermieden werden . So wird eine erhöhte Betriebssicherheit im Niederspannungsstromkreis erreicht . Ferner hat dies den besonderen Vorteil , dass nicht nur das Schutzschaltgerät selbst überprüft wird, sondern auch der mit dem Schutzschaltgerät verbundene Stromkreis / Leitungen, d . h . speziell die Energiequelle bzw . die Energiesenke / Verbraucher . Dies stellt eine neue Funktionalität für ein Schutzschaltgerät dar . So können Fehler auf der Netzseite durch z . B . anklemmen des Schutzschaltgerätes an die falschen Leiter ( 400 Volt statt 230 Volt ) o . ä . erkannt und vermieden werden . Ebenso können mögliche Fehler auf der Lastseite , z . B . glatte Kurzschlüsse , rechtzeitig erkannt und ein Einschalten auf den Kurzschluss vermieden werden . This has the particular advantage that e.g. B. a protective switching device is not connected to a network with a deviating normative voltage (operating voltage) or to a load with incorrect parameters. So e.g. B. A lack of protection in the event of incorrect connection of e.g. B. a 230 volt protective switching device to e.g. B. the two phases with a voltage of 400 volts can be detected and avoided, and an incorrect supply of a load with too high a voltage can be avoided. A related potential destruction of the protective switching device can also be avoided. In an analogous manner, switching on after a short circuit can be detected and avoided before the full supply voltage is switched on. Similarly, if the voltage is too low (a 230 volt device in a 115 volt network), problems can arise and lack of protection can be avoided. In this way, increased operational reliability is achieved in the low-voltage circuit. Furthermore, this has the particular advantage that not only the protective switching device itself is checked, but also the circuit/lines connected to the protective switching device, i. H . specifically the energy source the energy sink / consumer . This represents a new functionality for a protective switching device. Errors on the web side can be caused by e.g. B. connecting the protective switching device to the wrong conductor (400 volts instead of 230 volts) o. uh . be recognized and avoided. Likewise, possible faults on the load side, e.g. B. smooth short circuits can be detected in good time and switching on to the short circuit can be avoided.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird abhängig von den überprüften Parametern : bei Überschreitung des ersten Überspannungswertes eine Überspannungsinformation abgegeben wird, bei Überschreitung des zweiten Überspannungswertes ein niederohmig werden der elektronischen Unterbrechungseinheit verhindert wird, bei Überschreitung des dritten Überspannungswertes ein Öf fnen der Kontakte erfolgt , bei Unterschreitung des ersten Unterspannungswertes eine Unterspannungsinformation abgegeben wird oder/und die elektronische Unterbrechungseinheit hochohmig bleibt , insbesondere sofern die Spannungshöhe größer als ein zweiter Unterspannungswert ist , bei Überschreitung des ersten Temperaturgrenzwertes eine Temperaturinformation abgegeben wird, bei Überschreitung des zweiten Temperaturgrenzwertes die elektronische Unterbrechungseinheit hochohmig bleibt , bei Überschreitung des dritten Temperaturgrenzwertes ein Öf fnen der Kontakte erfolgt , bei Unterschreitung des lastseitigen ersten Widerstandeswer- tes oder lastseitigen ersten Impedanzwertes eine Impedanzinformation abgegeben wird, bei Unterschreitung des lastseitigen zweiten Widerstandeswertes oder lastseitigen zweiten Impedanzwertes die elektronische Unterbrechungseinheit hochohmig bleibt . Dies hat den besonderen Vorteil , dass abgestuft definierte Maßnahmen - Warnung - hochohmig bleiben - galvanische Trennung - durchgeführt werden, abhängig vom Über- bzw . Unterschreiten bestimmter definierter Paramater . So wird ein abgestuftes Schutzkonzept und eine erhöhte Betriebssicherheit im Niederspannungsstromkreis erreicht . In an advantageous embodiment of the invention, depending on the parameters checked: if the first overvoltage value is exceeded, overvoltage information is output, if the second overvoltage value is exceeded, the electronic interrupter unit is prevented from becoming low-resistance, if the third overvoltage value is exceeded, the contacts open If the voltage falls below the first undervoltage value, undervoltage information is issued and/or the electronic interruption unit remains at high resistance, in particular if the voltage level is greater than a second undervoltage value, if the first temperature limit value is exceeded, temperature information is issued, if the second temperature limit value is exceeded, the electronic interruption unit remains at high resistance If the third temperature limit value is exceeded, the contacts open, if the value falls below the first resistance value on the load side or the first impedance value on the load side, impedance information is output, if the temperature falls below the second value on the load side Resistance value or second impedance value on the load side, the electronic interruption unit remains highly resistive. This has the particular advantage that graded defined measures - warning - remain high-impedance - galvanic isolation - are carried out, depending on the over- or Falling below certain defined parameters. This achieves a graded protection concept and increased operational safety in the low-voltage circuit.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass bei einer Betätigung der Handhabe für ein Öf fnen der Kontakte vor dem Öf fnen der Kontakte ein Signal an die Steuerungseinheit gesendet wird, so dass die Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit in einen hochohmigen Zustand versetzt werden . Ferner dass die Steuerungseinheit mindestens einen Stromwert bzw . Strom-Zeitwert des Stromflusses im Niederspannungsstromkreis in einem netzspannungsunabhängigen Speicher speichert . Dies hat den besonderen Vorteil , dass ein stromloses ( leistungsloses ) Schalten der mechanischen Trennkontakteinheit unterstützt wird, insbesondere das Lichtbögen oder Kontaktabbrand vermieden wird . Ferner dass die Höhe des Stromes vor der z . B . initiierten Öf fnung erfasst wird und im Nachgang ausgelesen werden kann . So wird die Ermittlung der Fehlerursache unterstützt . In an advantageous embodiment of the invention, the protective switching device is designed in such a way that when the handle is actuated to open the contacts, a signal is sent to the control unit before the contacts are opened, so that the switching elements of the electronic interruption unit are placed in a high-impedance state become . Furthermore, that the control unit has at least one current value or Stores current-time value of the current flow in the low-voltage circuit in a mains voltage-independent memory. This has the particular advantage that currentless (powerless) switching of the mechanical isolating contact unit is supported, in particular arcing or contact erosion is avoided. Furthermore, that the amount of current before the z. B. initiated opening is recorded and can be read afterwards. This supports the determination of the cause of the error.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass bei einer Überschreitung eines Strom- oder/und Strom-Zeitgrenzwertes die Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit in einen hochohmigen Zustand zur Vermeidung eines Stromflusses im Niederspannungsstromkreis versetzt werden . Je nach einstellbarer Konfiguration des Schutzschaltgerätes wird ferner :In an advantageous embodiment of the invention, the protective switching device is designed such that when a current and/or current time limit value is exceeded, the switching elements of the electronic interruption unit are switched to a high-impedance state to prevent current flow in the low-voltage circuit. Furthermore, depending on the adjustable configuration of the protective switching device:
- die Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit werden geöf fnet oder - the contacts of the mechanical isolating contact unit are opened or
- die Schaltelemente bleiben in einem hochohmigen Zustand und eine Anzeige dieses Zustandes erfolgt . Insbesondere kann ein niederohmig werden der Schaltelemente durch eine Eingabe initiiert werden . Oder - The switching elements remain in a high-impedance state and this state is displayed. In particular, the switching elements can become low-impedance as a result of an input be initiated. Or
- dass ein niederohmig werden der Schaltelemente nach einer ersten Zeitspanne oder nach einer Prüfung des lastseitigen Anschlusses , insbesondere eine Prüfung mindestens eines elektrischen Parameters des lastseitigen Anschlusses , spezieller das ein Schwellwert des elektrischen Parameters unterschritten oder überschritten wird, erfolgt . - That the switching elements become low-impedance after a first period of time or after a test of the load-side connection, in particular a test of at least one electrical parameter of the load-side connection, more specifically that the electrical parameter falls below or exceeds a threshold value.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass ein Verhalten des Schutzschaltgerätes konfigurierbar ist . Insbesondere können zur Vermeidung eines Stromflusses j e nach Anwendungs fall verschiedene Maßnahmen konfiguriert werden . Zudem kann ein wiedereinschalten des Stromkreises konfiguriert werden . Somit wird der Einsatzbereich und die Funktionalität durch ein Schutzschaltgerät erhöht . This has the particular advantage that the behavior of the protective switching device can be configured. In particular, various measures can be configured to avoid current flow, depending on the application. In addition, switching on the circuit again can be configured. Thus, the area of application and the functionality are increased by a protective switching device.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass bei einer Erkennung eines Fehlers einer Einheit des Schutzschaltgerätes die Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit in einen hochohmigen Zustand zur Vermeidung eines Stromflusses im Niederspannungsstromkreis versetzt werden, dass ferner die Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit geöf fnet werden und die mechanische Trennkontakteinheit in einen geblockten Zustand versetzt wird, so dass ein Schließen der Kontakte durch die Handhabe verhindert wird, dass die Erkennung des Fehlers durch die Kommunikationseinheit kommuni ziert wird . In an advantageous embodiment of the invention, the protective switching device is designed in such a way that when a fault is detected in a unit of the protective switching device, the switching elements of the electronic interruption unit are placed in a high-impedance state to prevent a current flow in the low-voltage circuit, so that the contacts of the mechanical isolating contact unit are also opened and the mechanical isolating contact unit is placed in a blocked state, so that the contacts are prevented from being closed by the handle, that the detection of the fault is communicated by the communication unit.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass ein Schutzschaltgerät Fehler selbst erkennt und bei einem erkannten Fehler selbstständig einen sicheren Zustand im Niederspannungsstromkreis herstellt , zudem ein Wiedereinschalten verhindert sowie den Fehler kommuni ziert , wobei letzteres insbesondere durch die auf Grund der erfinderischen Architektur des Schutzschaltgerätes ständig mit Energie versorgte Netzteileinheit ermöglicht bzw . unterstützt wird . This has the particular advantage that a protective switching device detects faults itself and, if a fault is detected, automatically creates a safe state in the low-voltage circuit, also prevents it from being switched on again and communicates the fault, with the latter being constantly supplied with energy, in particular due to the inventive architecture of the protective switching device supplied power supply unit allows or is supported.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist dasIn an advantageous embodiment of the invention, this is
Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass bei einem Energieaus fall des elektrischen Niederspannungsstromkreis die mechanische Trennkontakteinheit in ihrem Schalt zustand verbleibt , so dass bei geschlossenen Kontakten und anschließendem Energieaus fall nach Wiederherstellung der Energieversorgung die Kontakte weiterhin geschlossen sind . Protective switching device designed in such a way that with a In the event of a power failure in the electrical low-voltage circuit, the mechanical isolating contact unit remains in its switching state, so that when the contacts are closed and there is a subsequent power failure after the power supply has been restored, the contacts remain closed.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass nach einem Energieausfall das Schutzschaltgerät nicht erneut (manuell ) eingeschaltet werden braucht , so dass eine erneute Energieversorgung sichergestellt ist . This has the particular advantage that after a power failure, the protective switching device does not have to be switched on again (manually), so that a renewed power supply is ensured.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Steuerungseinheit einen Mikrocontroller auf . In an advantageous embodiment of the invention, the control unit has a microcontroller.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass die erfindungsgemäßen Funktionen zur Erhöhung der Sicherheit eines 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, beispielsweise auch über die Kommunikationseinheit . This has the particular advantage that the functions according to the invention for increasing the safety of a protective switching device or of the low voltage electrical circuit to be protected can be realized by a (customizable) computer program product. Furthermore, changes and improvements to the function can be loaded individually onto a protective switching device, for example via the communication unit.
Erfindungsgemäß wird ein korrespondierendes Verfahren für ein Schutzschaltgerät für einen Niederspannungsstromkreis mit elektronischen (halbleiterbasierten) Schaltelementen mit den gleichen und weiteren Vorteilen beansprucht . According to the invention, a corresponding method for a protective switching device for a low-voltage circuit with electronic (semiconductor-based) switching elements with the same and additional advantages is claimed.
Es wird ein Verfahren zum Betrieb eines Schutzschaltgerätes nach einem der gegenständlichen Patentansprüche beansprucht , insbesondere nach den Patentansprüchen 14 bis 23 . A method for operating a protective switching device according to one of the patent claims in question, in particular according to patent claims 14 to 23, is claimed.
Das Verfahren ist beispielsweise gerichtet auf den Betrieb eines Schutzschaltgerätes mit einer Serienschaltung einer mechanischen Trennkontakteinheit und einer elektronischen Unterbrechungseinheit , wobei die mechanische Trennkontakteinheit netzseitig und die elektronische Unterbrechungseinheit lastseitig ( im Schutzschaltgerät ) angeordnet ist . Die mechanische Trennkontakteinheit weist eine Handhabe zum Schließen und Öf fnen von Kontakten auf . Durch geschlossene Kontakte der Trennkontakteinheit und einem niederohmigen Zustand von halbleiterbasierten Schaltelementen der elektronischen Unterbrechungseinheit kann ein Stromfluss im Niederspannungsstromkreis ermöglicht werden ODER durch geöf fnete Kontakte der Trennkontakteinheit wird eine galvanische Trennung unter Vermeidung eines Stromflusses im Niederspannungsstromkreis ermöglicht oder/und durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente wird eine Vermeidung eines Stromflusses im Niederspannungsstromkreis ermöglicht . Die Höhe des Stromes des Niederspannungsstromkreises wird ( im Schutzschaltgerät ) ermittelt und bei Überschreitung von Strom- oder/und Strom-Zeitgrenzwerten wird eine Vermeidung eines Stromflusses des Niederspannungsstromkreises initiiert (mittels der mechanischen Trennkontakteinheit oder/und der elektronischen Unterbrechungseinheit ) . The method is directed, for example, to the operation of a protective switching device with a series connection of a mechanical isolating contact unit and an electronic interrupting unit, the mechanical isolating contact unit being arranged on the line side and the electronic interrupting unit being arranged on the load side (in the protective switching device). The mechanical isolating contact unit has a handle for closing and opening contacts. By closed contacts Isolating contact unit and a low-impedance state of semiconductor-based switching elements of the electronic interruption unit, a current flow in the low-voltage circuit can be enabled OR open contacts of the isolating contact unit enable galvanic isolation while avoiding a current flow in the low-voltage circuit and/or a high-impedance state of the switching elements avoids a current flow allowed in the low-voltage circuit. The magnitude of the current in the low-voltage circuit is determined (in the protective switching device) and if current and/or current time limit values are exceeded, a current flow in the low-voltage circuit is avoided (by means of the mechanical isolating contact unit and/or the electronic interrupting unit).
Eine Netzteileinheit zur Energieversorgung des Schutzschaltgerätes wird vorgesehen, die an Leitern des Niederspannungsstromkreises im Gehäuse an der Netzseite , d . h . im Bereich von den netzseitigen Anschlüssen bis zur Trennkontakteinheit ( im Schutzschaltgerät ) angeschlossen wird/ ist . A power supply unit for supplying energy to the protective switching device is provided, which is connected to conductors of the low-voltage circuit in the housing on the network side, d. H . is/is connected in the area from the mains connections to the isolating contact unit (in the protective switching device).
Bei einer Erst- Inbetriebnahme des Schutzschaltgerätes im energielosen Zustand des Niederspannungsstromkreis sind die Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit im hochohmigen Zustand und die mechanische Trennkontakteinheit ist in einem geblockten Zustand . Bei einer Energiezufuhr im Niederspannungsstromkreis wird das Schutzschaltgerät durch die Netzteileinheit mit Energie versorgt . Es wird eine erste Überprüfungs funktion des Schutzschaltgerätes durchgeführt . Bei positivem Ergebnis der ersten Überprüfungs funktion wird die mechanische Trennkontakteinheit entblockt , so dass ein Schließen der Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit durch die Handhabe möglich ist . When the protective switching device is started up for the first time in the de-energized state of the low-voltage circuit, the switching elements of the electronic interruption unit are in the high-impedance state and the mechanical isolating contact unit is in a blocked state. When power is supplied to the low-voltage circuit, the protective switching device is supplied with power by the power supply unit. A first checking function of the protective switching device is carried out. If the result of the first checking function is positive, the mechanical isolating contact unit is unblocked, so that the contacts of the mechanical isolating contact unit can be closed by the handle.
Weitere Verfahren ( -sausgestaltungen) können aus den gegenständlichen Ausgestaltungen, Patentansprüchen und dem Aus führungsbeispiel abgeleitet werden . Alle Ausgestaltungen, sowohl in abhängiger Form rückbezogen auf den Patentanspruch 1 oder 25 , als auch rückbezogen lediglich auf einzelne Merkmale oder Merkmalskombinationen von Patentansprüchen, bewirken eine Verbesserung eines Schutz- schaltgerätes , insbesondere eine neue Architektur und Verbesserung der Sicherheit eines Schutzschaltgerätes bzw . des elektrischen Stromkreises , und stellen ein neues Konzept für ein Schutzschaltgerät bereit . Further methods (designs) can be derived from the specific design, patent claims and the exemplary embodiment. All configurations, both in a dependent form referring back to patent claim 1 or 25, as well as referring back only to individual features or combinations of features of patent claims, bring about an improvement in a protective switching device, in particular a new architecture and an improvement in the safety of a protective switching device or of the electrical circuit , and provide a new concept for a protective switching device .
Die beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise , wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Aus führungsbeispiele , die im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden . The described properties, features and advantages of this invention and the manner in which they are achieved become clearer and more clearly understandable in connection with the following description of the exemplary embodiments, which are explained in more detail in connection with the drawing.
Dabei zeigt die Zeichnung : The drawing shows:
Figur 1 ein Blockschaltbild eines Schutzschaltgerätes . Figure 1 is a block diagram of a protective switching device.
Figur 1 zeigt eine Darstellung eines Schutzschaltgerätes SG zum Schutz eines elektrischen Niederspannungsstromkreises , insbesondere Niederspannungswechselstromkreis aufweisend :FIG. 1 shows a representation of a protective switching device SG for protecting an electrical low-voltage circuit, in particular a low-voltage alternating current circuit having:
- ein Gehäuse GEH mit netzseitigen LI , NI und lastseitigen L2 , N2 Anschlüssen für Leiter des Niederspannungswechselstromkreises , die netzseitigen Anschlüsse umfassen einen netzseitigen Neutralleiteranschluss NI und einen netzseitigen Phasenleiteranschluss LI , die die lastseitigen Anschlüsse umfassen einen lastseitigen Neutralleiteranschluss N2 und einen lastseitigen Phasenleiteranschluss L2 , an den netzseitigen Anschlüssen bzw . der Netzseite Grid ist beispielsweise eine Energiequelle angeschlossen, an den lastseitigen Anschlüssen bzw . der Lastseite Load ist beispielsweise (mindestens ) ein Verbraucher bzw . Last angeschlossen, - a housing GEH with line-side LI, NI and load-side L2, N2 connections for conductors of the low-voltage AC circuit, the line-side connections comprise a line-side neutral conductor connection NI and a line-side phase conductor connection LI, the load-side connections comprise a load-side neutral conductor connection N2 and a load-side phase conductor connection L2 the mains connections or an energy source is connected to the grid side, for example, to the load-side connections or the load side Load is, for example, (at least) a consumer or load connected,
- eine mit den netzseitigen LI , NI Anschlüssen verbundene mechanische Trennkontakteinheit MK, die andererseits mit einer elektronischen Unterbrechungseinheit EU verbunden ist , die andererseits mit den lastseitigen Anschlüssen L2 , N2 verbunden ist , d . h . eine Serienschaltung einer mechanischen Trennkontakteinheit MK und einer elektronischen Unterbrechungseinheit EU, wobei die mechanischen Trennkontakteinheit MK den netzseitigen Anschlüssen LI , NI bzw . der Netzseite Grid zugeordnet ist und die elektronische Unterbrechungseinheit EU den lastseitigen Anschlüssen L2 , N2 bzw . der Lastseite Load zugeordnet ist ,- A mechanical isolating contact unit MK connected to the mains-side LI, NI connections, which on the other hand is connected to a electronic interruption unit EU , which on the other hand is connected to the load - side terminals L2 , N2 , d. H . a series connection of a mechanical isolating contact unit MK and an electronic interrupting unit EU, the mechanical isolating contact unit MK being connected to the line-side connections LI, NI or is assigned to the grid side and the electronic interruption unit EU is connected to the load-side connections L2, N2 or is assigned to the load side Load,
- so dass durch geschlossene Kontakte KL, KN der Trennkontakteinheit MK und einem niederohmigen Zustand von halbleiterbasierten Schaltelementen TI , T2 der elektronischen Unterbrechungseinheit EU ein Stromfluss im Niederspannungsstromkreis ermöglicht oder durch geöf fnete Kontakte KL, KN der Trennkontakteinheit MK eine galvanische Trennung unter Vermeidung eines Stromflusses im Niederspannungsstromkreis oder/und durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente TI , T2 der elektronischen Unterbrechungseinheit EU eine Vermeidung eines Stromflusses im Niederspannungsstromkreis ermöglicht wird, - So that through closed contacts KL, KN of the isolating contact unit MK and a low-impedance state of semiconductor-based switching elements TI, T2 of the electronic interruption unit EU allows a current flow in the low-voltage circuit or through open contacts KL, KN of the isolating contact unit MK a galvanic isolation while avoiding a current flow in Low-voltage circuit and/or a high-impedance state of the switching elements TI, T2 of the electronic interruption unit EU makes it possible to avoid a current flow in the low-voltage circuit,
- die mechanische Trennkontakteinheit MK weist eine Handhabe zum Schließen und Öf fnen der Kontakte KL, KN auf , die an der Außenseite des Gehäuses zugänglich ist , so dass sie von einem Bediener manuell betätigt werden kann, - The mechanical isolating contact unit MK has a handle for closing and opening the contacts KL, KN, which is accessible on the outside of the housing, so that it can be operated manually by an operator,
- einer Stromsensoreinheit S I , die in einem Leiter zwischen Trennkontakteinheit MK und Unterbrechungseinheit EU angeordnet ist , zur Ermittlung der Höhe des Stromes des Niederspannungsstromkreises , im Beispiel ist die Stromsensoreinheit S I im Phasenleiter angeordnet , - a current sensor unit S I, which is arranged in a conductor between the isolating contact unit MK and the interruption unit EU, for determining the level of the current in the low-voltage circuit, in the example the current sensor unit S I is arranged in the phase conductor,
- einer Steuerungseinheit SE , die mit der Stromsensoreinheit S I , der elektronischen Unterbrechungseinheit EU und der mechanischen Trennkontakteinheit MK verbunden ist , wobei das Schutzschaltgerät SG derart ausgestaltet ist , dass bei Überschreitung von Strom- oder/und Strom-Zeitgrenz- werten eine Vermeidung eines Stromflusses des Niederspannungsstromkreises initiiert wird, dies kann durch hochohmig werden der Schaltelemente TI , T2 der elektronischen Unterbrechungseinheit EU oder/und durch Öf fnen der Kontakte KL, KN der mechanischen Trennkontakteinheit MK erfolgen, - A control unit SE, which is connected to the current sensor unit SI, the electronic interruption unit EU and the mechanical isolating contact unit MK, the protective switching device SG being designed in such a way that when current and/or current time limit values are exceeded, a current flow of the low-voltage circuit is initiated, This can be done by switching elements TI, T2 of the electronic interruption unit EU becoming highly resistive and/or by opening the contacts KL, KN of the mechanical isolating contact unit MK,
- einer Netzteileinheit NT zur Energieversorgung des Schutz- schaltgerätes SG, insbesondere der Steuerungseinheit SE , das an Leitern des Niederspannungsstromkreises zwischen den netzseitigen ( LI , NI ) Anschlüssen und der mechanischen Trennkontakteinheit (MK) angeschlossen ist . Damit ist ein Anschluss umfasst , der einen direkten Anschluss an den netzseitigen ( LI , NI ) Anschlüssen bzw . der mechanischen Trennkontakteinheit (MK) umfasst . Elektrisch ist die Netzteileinheit NT vor der mechanischen Trennkontakteinheit (MK) angeschlossen, so dass sie unabhängig vom Schalt zustand der Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit (MK) mit Energie von den netzseitigen Anschlüssen versorgt wird ( sofern die netzseitigen Anschlüsse Energie / Spannung liefern) . - A power supply unit NT for powering the protective switching device SG, in particular the control unit SE, which is connected to conductors of the low-voltage circuit between the mains-side (LI, NI) connections and the mechanical isolating contact unit (MK). This includes a connection that requires a direct connection to the line-side (LI, NI) connections or the mechanical isolating contact unit (MK) includes. Electrically, the NT power supply unit is connected before the mechanical isolating contact unit (MK), so that it is supplied with energy from the mains-side connections regardless of the switching state of the contacts of the mechanical isolating contact unit (MK) (provided the mains-side connections supply energy/voltage).
Damit wird die Netzteileinheit (Netzteil ) im Normal fall ( sofern die Netzseite bzw . Energiequelle Energie liefert ) ständig mit Energie versorgt . Somit können ( quasi ) ständig Schutz- und Überwachungs funktionen im Schutzschaltgerät bzw . durch die Steuerungseinheit durchgeführt werden . In this way, the power pack unit (power pack) is constantly supplied with energy in the normal case (provided the mains side or energy source supplies energy). In this way, protective and monitoring functions can be (virtually) constantly installed in the protective switching device or be carried out by the control unit.
Der Netzteileinheit kann ein Schutzelement , insbesondere eine Sicherung S ICH (wie in Figur 1 eingezeichnet ) , oder/und ein Schalter vorgeschaltet sein . A protective element, in particular a fuse S ICH (as shown in FIG. 1), and/or a switch can be connected upstream of the power supply unit.
Das Schutzschaltgerät SG weist im Beispiel ferner eine mit der Steuerungseinheit SE verbundene Spannungssensoreinheit SU auf , zur Ermittlung der Höhe der Spannung zwischen den Leitern des Niederspannungsstromkreises zwischen Trennkontakteinheit MK und Unterbrechungseinheit EU . In the example, the protective switching device SG also has a voltage sensor unit SU connected to the control unit SE for determining the magnitude of the voltage between the conductors of the low-voltage circuit between the isolating contact unit MK and the interruption unit EU.
Das Schutzschaltgerät SG weist im Beispiel eine mit der Steuerungseinheit verbundene Di f ferenzstromermittlungseinheit ZCT auf , die an den Leitern des Niederspannungsstromkreises zwischen Trennkontakteinheit MK und Unterbrechungseinheit EU angeordnet ist , zur Ermittlung eines Di f ferenzstromes der Leiter des Niederspannungsstromkreis . In the example, the protective switching device SG has a residual current determination unit ZCT connected to the control unit, which is arranged on the conductors of the low-voltage circuit between the isolating contact unit MK and the interruption unit EU, for determining a residual current in the conductors of the low-voltage circuit.
Das Schutzschaltgerät SG weist im Beispiel eine mit der Steuerungseinheit SE verbundene Anzeigeeinheit AE auf , zur Anzeige von Statusinformationen des Schutzschaltgerätes , insbesondere der Steuerungseinheit SE . In the example, the protective switching device SG has a display unit AE connected to the control unit SE, for Display of status information of the protective switching device, in particular the control unit SE.
Das Schutzschaltgerät SG weist im Beispiel eine mit der Steuerungseinheit SE verbundene Kommunikationseinheit COM auf . Diese kann eine drahtgebundene oder drahtlose Kommunikationsmöglichkeit ermöglichen, ebenso beides . In the example, the protective switching device SG has a communication unit COM connected to the control unit SE. This can enable a wired or wireless communication option, as well as both.
Die Steuerungseinheit SE weist einen Mikrocontroller MCU auf , zur Steuerung des Schutzschaltgerätes . Der Mikrocontroller MCU bzw . die Steuerungseinheit SE kann ein Computerprogrammprodukt CPP aufweisen . Das Computerprogrammprodukt CPP umfasst Befehle , die bei der Aus führung des Programms durch den Mikrocontroller MCU diesen veranlassen, die genannten Funktionen für ein Schutzschaltgerät zu veranlassen . The control unit SE has a microcontroller MCU for controlling the protective switching device. The microcontroller MCU or the control unit SE can have a computer program product CPP. The computer program product CPP includes commands which, when the program is executed by the microcontroller MCU, cause the latter to initiate the functions mentioned for a protective switching device.
Ein computerlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogrammprodukt CPP gespeichert ist , kann vorgesehen sein . A computer-readable storage medium on which the computer program product CPP is stored can be provided.
Ebenso kann ein Datenträgersignal , das das Computerprogrammprodukt CPP überträgt , vorgesehen sein . So kann das Computerprogrammprodukt CPP bzw . ein neues Computerprogrammprodukt CPP durch die Kommunikationseinheit COM auf das Schutzschaltgerät gelangen . A data carrier signal that transmits the computer program product CPP can also be provided. The computer program product CPP or a new computer program product CPP reach the protective switching device through the communication unit COM.
Im Bespiel gemäß Figur 1 umfasst die Steuerungseinheit SE den Mikrocontroller MCU nebst Computerprogrammprodukt CPP, die Anzeigeeinheit AE , die Kommunikationseinheit CPP, die Stromsensoreinheit S I , die Spannungssensoreinheit SU und die Di f ferenzstromermittlungseinheit ZCT . Dies ist nur ein Beispiel , die Einheiten können auch separat sein bzw . anders gruppiert sein . In the example according to FIG. 1, the control unit SE includes the microcontroller MCU together with the computer program product CPP, the display unit AE, the communication unit CPP, the current sensor unit S I , the voltage sensor unit SU and the residual current determination unit ZCT. This is just an example , the units can also be separate resp . be grouped differently.
Die elektronische Unterbrechungseinheit EU weist im Beispiel gemäß Figur 1 zwei halbleiterbasierte Schaltelemente TI , T2 auf , wie Transistoren, Feldef fekttransistoren, IGBT , o . ä .In the example according to FIG. 1, the electronic interruption unit EU has two semiconductor-based switching elements TI, T2, such as transistors, field effect transistors, IGBT, or the like. uh .
Die halbleiterbasierte Schaltelemente TI , T2 können durch eine Treibereinheit Drv angesteuert werden . Die Treibereinheit Drv wird im Beispiel wiederum von der Steuerungseinheit SE angesteuert . Die elektronische Unterbrechungseinheit EU kann einen Energieabsorber EA aufweisen, zur Vermeidung von zerstörerischen Spannungsspitzen bzw . der Aufnahme von Schaltenergien . Die elektronische Unterbrechungseinheit EU ist im Beispiel einpolig ( für einen Leiter des Niederspannungsstromkreises ) ausgeführt . Im Beispiel ist die elektronische Unterbrechungseinheit EU im Phasenleiter angeordnet . The semiconductor-based switching elements TI, T2 can be driven by a driver unit Drv. In the example, the driver unit Drv is in turn controlled by the control unit SE. The electronic interruption unit EU can have an energy absorber EA to avoid destructive voltage spikes or. the absorption of switching energy. In the example, the electronic interruption unit EU is single-pole (for one conductor of the low-voltage circuit). In the example, the electronic interruption unit EU is arranged in the phase conductor.
Die mechanische Trennkontakteinheit MK ist im Beispiel zweipolig ausgeführt ( in beiden Leitern, des im Beispiel einphasigen Wechselstromkreises ) . Mit einer zweipoligen Aus führung ist eine sichere galvanische Trennung möglich, sofern die mechanische Trennkontakteinheit MK gemäß Norm mit Trennereigenschaften ausgeführt ist (Abstände , Mindestluf tstrecken, etc . ) . The mechanical isolating contact unit MK has two poles in the example (in both conductors of the single-phase AC circuit in the example). Safe electrical isolation is possible with a two-pole design, provided that the mechanical isolating contact unit MK is designed with isolating properties in accordance with the standard (distances, minimum air gaps, etc.).
Die mechanische Trennkontakteinheit MK weist eine Positionsanzeigeeinheit POSA auf , die die ( Schalt- ) Position der Kontakte der mechanische Trennkontakteinheit MK anzeigt . Die Positionsanzeigeeinheit ist mechanisch ausgestaltet , so dass auch im spannungslosen Zustand ( keine Energie von der Netzseite Grid) eine Anzeige der Kontaktposition möglich ist . The mechanical isolating contact unit MK has a position indicator unit POSA, which indicates the (switching) position of the contacts of the mechanical isolating contact unit MK. The position display unit is designed mechanically so that the contact position can be displayed even when there is no voltage (no energy from the grid side).
Das Schutzschaltgerät bzw . die mechanische Trennkontakteinheit MK ist derart ausgestaltet , dass bei einer Betätigung der mechanischen Trennkontakteinheit MK durch die Handhabe HH vor dem Öf fnen der Kontakte KL, KN ein (Betätigungs- ) Signal AS an die Steuerungseinheit SE gesendet wird . Das Schutzschaltgerät SG bzw . die Steuerungseinheit SE ist derart ausgestaltet , dass die halbleiterbasierten Schaltelemente TI , T2 der elektronischen Unterbrechungseinheit EU dann in einen hochohmigen Zustand versetzt werden, so dass ein leistungsloses Schalten mit der mechanischen Trennkontakteinheit MK ermöglicht wird . The protective switching device or the mechanical isolating contact unit MK is designed such that when the mechanical isolating contact unit MK is actuated by the handle HH before the contacts KL, KN are opened, an (actuating) signal AS is sent to the control unit SE. The protective switching device SG or the control unit SE is designed in such a way that the semiconductor-based switching elements TI, T2 of the electronic interruption unit EU are then put into a high-impedance state, so that power-free switching with the mechanical isolating contact unit MK is made possible.
Das Schutzschaltgerät bzw . die mechanische Trennkontakteinheit MK ist derart ausgestaltet , dass die Kontakte KL, KN von der Steuerungseinheit SE geöf fnet , beispielsweise durch ein Öf fnungssignal OPEN, aber nicht geschlossen werden können . Speziell können die Kontakte geöf fnet werden, auch wenn die Handhabe blockiert ist (beispielsweise entgegen der üblichen Benutzung permanent auf „Ein" / Schließen der Kontakte betä- tigt wird) . The protective switching device or the mechanical isolating contact unit MK is designed in such a way that the contacts KL, KN can be opened by the control unit SE, for example by means of an opening signal OPEN, but cannot be closed. In particular, the contacts can be opened even if the handle is blocked (e.g. contrary to the usual use is permanently set to "On" / closing the contacts) .
Das Schutzschaltgerät bzw . die mechanische Trennkontakteinheit MK ist in einer Ausgestaltung derart ausgestaltet , dass insbesondere die Steuerungseinheit SE die mechanische Trennkontakteinheit MK in einen geblockten Zustand versetzen kann, so dass ein Schließen der Kontakte durch die Handhabe verhindert wird . The protective switching device or In one embodiment, the mechanical isolating contact unit MK is designed in such a way that in particular the control unit SE can put the mechanical isolating contact unit MK into a blocked state, so that the contacts are prevented from being closed by the handle.
Ferner dass insbesondere die Steuerungseinheit SE die mechanische Trennkontakteinheit MK in einen entblockten Zustand versetzen kann, wobei die Kontakte , insbesondere von der Steuerungseinheit , nicht geschlossen werden, die Kontakte durch die Handhabe aber schließbar sind . Weiterhin dass das Schutzschaltgerät , speziell die mechanische Trennkontakteinheit MK, derart ausgestaltet ist , dass ein bistabiler Blockierungs-Zustand vorgesehen ist , so dass der geblockte Zustand bzw . der entblockte Zustand der mechanischen Trennkontakteinheit MK auch bei einem Energieaus fall im Niederspannungsstromkreis erhalten bleibt . Furthermore, that in particular the control unit SE can put the mechanical isolating contact unit MK into an unblocked state, the contacts, in particular from the control unit, not being closed, but the contacts can be closed by the handle. Furthermore, that the protective switching device, specifically the mechanical isolating contact unit MK, is designed in such a way that a bistable blocking state is provided, so that the blocked state or the unblocked state of the mechanical isolating contact unit MK is retained even in the event of a power failure in the low-voltage circuit.
Es können weitere Einheiten vorgesehen sein, wie eine Schaltschlosseinheit SS oder eine kombinierte Öf fnungs-Blockie- rungseinheit O/B . Further units can be provided, such as a switching lock unit SS or a combined opening blocking unit O/B.
Das neue erfindungsgemäße Schutzschaltgerät SG ist derart ausgestaltet , dass bei einer Erst- Inbetriebnahme des Schutz- schaltgerätes im energielosen ( i . B . spannungslosen) Zustand des Niederspannungsstromkreis die Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit im hochohmigen Zustand sind und die mechanische Trennkontakteinheit in einem geblockten Zustand ist . Bei einer Energiezufuhr ( i . B . Spannungs zufuhr ) im Niederspannungsstromkreis wird das Schutzschaltgerät durch die Netzteileinheit mit Energie versorgt . Das Schutzschaltgerät , insbesondere die Steuerungseinheit , führt eine erste Überprüfungs funktion des Schutzschaltgerätes durch . Bei positivem Ergebnis der ersten Überprüfungs funktion wird die mechanische Trennkontakteinheit entblockt , so dass ein Schließen der Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit durch die Handhabe möglich ist . The new protective switching device SG according to the invention is designed in such a way that when the protective switching device is started up for the first time when the low-voltage circuit is de-energized (i.e. de-energized), the switching elements of the electronic interruption unit are in the high-impedance state and the mechanical isolating contact unit is in a blocked state. In the event of an energy supply (usually a voltage supply) in the low-voltage circuit, the protective switching device is supplied with energy by the power supply unit. The protective switching device, in particular the control unit, carries out a first checking function of the protective switching device. If the result of the first check function is positive, the mechanical isolating contact unit is unblocked, so that a Closing the contacts of the mechanical isolating contact unit is possible through the handle.
Nach positiver erster Überprüfungs funktion und entblockter mechanischer Trennkontakteinheit ist nach einem (nun möglichen) Schließen der Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit mittels der Handhabe die Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit (wie vorher ) in einem hochohmigen Zustand . After a positive first check function and unblocked mechanical isolating contact unit, after a (now possible) closing of the contacts of the mechanical isolating contact unit by means of the handle, the switching elements of the electronic interruption unit (as before) are in a high-impedance state.
Eine zweite Überprüfungs funktion wird durchgeführt . Nach positivem Ergebnis der zweiten Überprüfungs funktion werden die Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit in einen niederohmigen Zustand versetzt . A second verification function is performed. If the result of the second checking function is positive, the switching elements of the electronic interruption unit are switched to a low-impedance state.
Mit diesem Schritt ist insbesondere der Einschaltvorgang abgeschlossen . In particular, this step completes the switch-on process.
Die erste und zweite Überprüfungs funktion weist beispielsweise einen Selbsttest der Funktions fähigkeit des Schutz- schaltgerätes auf . Beim Selbsttest der Funktions fähigkeit des Schutzschaltgerätes wird : mindestens eine Komponente , insbesondere mehrere Komponenten, einer Einheit , insbesondere mehrerer Einheiten, des Schutzschaltgerätes überprüft . The first and second checking function includes, for example, a self-test of the functionality of the protective switching device. During the self-test of the functionality of the protective switching device: at least one component, in particular several components, a unit, in particular several units, of the protective switching device is checked.
Bei Funktions fähigkeit der mindestens einen Komponente , insbesondere mehrerer Komponenten, einer Einheit , insbesondere mehrerer Einheiten, wird die erste (bzw . zweite ) Überprüfungs funktion mit positivem Ergebnis beendet . If the at least one component, in particular a plurality of components, or a unit, in particular a plurality of units, is functional, the first (or second) checking function is ended with a positive result.
Die erste Überprüfungs funktion ist beispielsweise speziell auf einen Selbsttest der Steuerungseinheit SE gerichtet , da diese mit Energie versorgt wird . For example, the first checking function is aimed specifically at a self-test of the control unit SE, since this is supplied with energy.
Die zweite Überprüfungs funktion kann beispielsweise speziell auf einen Selbsttest der elektronischen Unterbrechungseinheit EU gerichtet sein, da diese nun mit Energie versorgt wird / Spannung anliegt . The second checking function can, for example, be aimed specifically at a self-test of the electronic interruption unit EU, since it is now being supplied with energy/voltage is present.
Bei einem negativen Ergebnis der ersten Überprüfungs funktion bleiben die Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit in einem geblockten Zustand, so dass sie nicht durch die Handhabe geschlossen werden können . If the result of the first check function is negative, the contacts of the mechanical isolating contact unit remain in a blocked state so that they cannot be closed by the handle.
Bei einem negativen Ergebnis der zweiten Überprüfungs funktion können j e nach Fehler die Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit geöf fnet und in einen geblockten Zustand versetzt werden . Alternativ kann, abhängig vom Fehler, lediglich die elektronische Unterbrechungseinheit hochohmig bleiben . If the result of the second checking function is negative, the contacts of the mechanical isolating contact unit can be opened and placed in a blocked state, depending on the error. Alternatively, depending on the error, only the electronic interruption unit can remain high-impedance.
Die Überprüfungs funktionen umfassen eine Überprüfung mindestens eines elektrischen Parameters des lastseitigen oder netzseitigen Anschlusses . Insbesondere führt die Überprüfungs funktion eine Überprüfung mindestens eines , insbesondere mehrerer oder aller, der nachfolgenden Parameter durch : The checking functions include checking at least one electrical parameter of the load-side or grid-side connection. In particular, the checking function carries out a check of at least one, in particular several or all, of the following parameters:
- Überprüfung auf Überschreitung eines , insbesondere netzseitigen, ersten Überspannungswertes oder/und zweiten Überspannungswertes oder/und dritten Überspannungswertes , - checking whether a first overvoltage value and/or second overvoltage value and/or third overvoltage value, in particular on the network side, has been exceeded,
- Überprüfung auf Unterschreitung eines , insbesondere netzseitigen, ersten Unterspannungswertes , - Checking for falling below a first undervoltage value, in particular on the mains side,
- Überprüfung auf Überschreitung eines ersten Temperaturgrenzwertes oder/und zweiten Temperaturgrenzwertes oder/und dritten Temperaturgrenzwertes , - Checking for exceeding a first temperature limit value and/or second temperature limit value and/or third temperature limit value,
- Überprüfung auf Parameter des lastseitigen Anschlusses , insbesondere auf Unterschreitung eines lastseitigen ersten oder/und zweiten Widerstandeswertes oder lastseitigen ersten oder/und zweiten Impedanzwertes . Checking for parameters of the load-side connection, in particular for falling below a load-side first and/or second resistance value or load-side first and/or second impedance value.
Die erste Überprüfungs funktion kann die Überprüfung auf Überschreitung eines netzseitigen ersten Überspannungswertes oder/und zweiten Überspannungswertes oder/und dritten Überspannungswertes umfassen . Ferner eine Überprüfung auf Unterschreitung eines netzseitigen ersten Unterspannungswertes . Die zweite Überprüfungs funktion kann die Überprüfung auf Parameter des lastseitigen Anschlusses , insbesondere auf Unterschreitung eines lastseitigen ersten oder/und zweiten Widerstandeswertes oder lastseitigen ersten oder/und zweiten Impedanzwertes beinhalten . So kann ein Einschalten auf einen Kurzschluss vermieden werden . The first checking function can include checking whether a network-side first overvoltage value and/or second overvoltage value and/or third overvoltage value is exceeded. Furthermore, a check for falling below a first undervoltage value on the network side. The second checking function can include checking parameters of the connection on the load side, in particular whether the value falls below a first and/or second resistance value on the load side or a first and/or second impedance value on the load side. In this way, switching on after a short circuit can be avoided.
Ferner kann abhängig von den überprüften Parametern : bei Überschreitung des ersten Überspannungswertes eine Überspannungsinformation abgegeben wird, bei Überschreitung des zweiten Überspannungswertes ein niederohmig werden der elektronischen Unterbrechungseinheit verhindert wird, bei Überschreitung des dritten Überspannungswertes ein Öf fnen der Kontakte erfolgt , bei Unterschreitung des ersten Unterspannungswertes eine Unterspannungsinformation abgegeben wird oder/und die elektronische Unterbrechungseinheit hochohmig bleibt , insbesondere sofern die Spannungshöhe größer als ein zweiter Unterspannungswert ist , bei Überschreitung des ersten Temperaturgrenzwertes eine Temperaturinformation abgegeben wird, bei Überschreitung des zweiten Temperaturgrenzwertes die elektronische Unterbrechungseinheit hochohmig bleibt , bei Überschreitung des dritten Temperaturgrenzwertes ein Öf fnen der Kontakte erfolgt , bei Unterschreitung des lastseitigen ersten Widerstandeswer- tes oder lastseitigen ersten Impedanzwertes eine Impedanzinformation abgegeben wird, bei Unterschreitung des lastseitigen zweiten Widerstandeswer- tes oder lastseitigen zweiten Impedanzwertes die elektronische Unterbrechungseinheit hochohmig bleibt . Furthermore, depending on the checked parameters: if the first overvoltage value is exceeded, overvoltage information is issued, if the second overvoltage value is exceeded, the electronic interruption unit is prevented from becoming low-resistance, if the third overvoltage value is exceeded, the contacts open, if the first undervoltage value is not reached, undervoltage information is issued and/or the electronic Interruption unit remains high-impedance, in particular if the voltage level is greater than a second undervoltage value, if the first temperature limit value is exceeded, temperature information is output, if the second temperature limit value is exceeded, the electronic interruption unit remains high-impedance, if the third temperature limit value is exceeded, the contacts open, if the temperature falls below this limit of the first resistance value on the load side or first impedance value on the load side, impedance information is output, if the value falls below the second resistance value on the load side or second impedance value on the load side, the electronic interruption unit remains at high resistance.
Bei einer Betätigung der Handhabe für ein Öf fnen der Kontakte vor dem Öf fnen der Kontakte ein Signal an die Steuerungseinheit gesendet wird, so dass die Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit in einen hochohmigen Zustand versetzt werden . Ferner dass die Steuerungseinheit mindestens einen Stromwert bzw . Strom-Zeitwert des Stromflusses im Niederspannungsstromkreis in einem netzspannungsunabhängigen Speicher speichert . When the handle is actuated to open the contacts before the contacts are opened, a signal is sent to the control unit, so that the switching elements of the electronic interruption unit are put into a high-impedance state. Furthermore, that the control unit has at least one current value or Stores current-time value of the current flow in the low-voltage circuit in a mains voltage-independent memory.
Bei einer Überschreitung eines Strom- oder/und Strom-Zeitgrenzwertes werden die Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit in einen hochohmigen Zustand zur Vermeidung eines Stromflusses im Niederspannungsstromkreis versetzt . Je nach einstellbarer Konfiguration des Schutz- schaltgerätes kann ferner : If a current and/or current time limit value is exceeded, the switching elements of the electronic interruption unit are in a high-impedance state to prevent a current flow in the low-voltage circuit shifted . Furthermore, depending on the adjustable configuration of the protective switching device:
- die Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit werden geöf fnet oder - the contacts of the mechanical isolating contact unit are opened or
- die Schaltelemente bleiben in einem hochohmigen Zustand und eine Anzeige dieses Zustandes erfolgt . Insbesondere kann ein niederohmig werden der Schaltelemente durch eine Eingabe initiiert werden . Oder - The switching elements remain in a high-impedance state and this state is displayed. In particular, the switching elements can become low-impedance by an input. Or
- dass ein niederohmig werden der Schaltelemente nach einer ersten Zeitspanne oder nach einer Prüfung des lastseitigen Anschlusses , insbesondere eine Prüfung mindestens eines elektrischen Parameters des lastseitigen Anschlusses , spezieller das ein Schwellwert des elektrischen Parameters unterschritten oder überschritten wird, erfolgt . - That the switching elements become low-impedance after a first period of time or after a test of the load-side connection, in particular a test of at least one electrical parameter of the load-side connection, more specifically that the electrical parameter falls below or exceeds a threshold value.
Bei einer Erkennung eines Fehlers einer Einheit des Schutz- schaltgerätes werden die Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit in einen hochohmigen Zustand zur Vermeidung eines Stromflusses im Niederspannungsstromkreis versetzt . Ferner werden die Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit geöf fnet und wird die mechanische Trennkontakteinheit in einen geblockten Zustand versetzt , so dass ein Schließen der Kontakte durch die Handhabe verhindert wird . Zudem wird die Erkennung des Fehlers durch die Kommunikationseinheit kommuni ziert . When an error is detected in a unit of the protective switching device, the switching elements of the electronic interruption unit are placed in a high-impedance state to prevent a current flow in the low-voltage circuit. Furthermore, the contacts of the mechanical isolating contact unit are opened and the mechanical isolating contact unit is placed in a blocked state, so that the contacts are prevented from being closed by the handle. In addition, the detection of the error is communicated by the communication unit.
Die erste/ zweite Überprüfungs funktion kann durch die Steuerungseinheit , speziell den Mikrocontroller MCU in Zusammenwirken mit dem Computerprogrammprodukt CPP realisiert sein . The first/second checking function can be implemented by the control unit, specifically the microcontroller MCU, in cooperation with the computer program product CPP.
Bei fehlender Funktions fähigkeit können die Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit geöf fnet werden . Fehlt die Funktions fähigkeit bei einem erneuten (bzw . einer bestimmten Anzahl weiterer, z . B . 0 bis 3 ) Einschaltvorgang, kann die mechanischen Trennkontakteinheit in einen geblockten Zustand versetzt werden, so dass ein erneutes (weiteres ) Schließen der Kontakte verhindert wird . Das Schutzschaltgerät kann derart ausgestaltet sein, dass bei einem Energieaus fall des elektrischen Niederspannungsstromkreis die mechanische Trennkontakteinheit in ihrem Schaltzustand verbleibt , so dass bei geschlossenen Kontakten und anschließendem Energieaus fall nach Wiederherstellung der Energieversorgung die Kontakte weiterhin geschlossen sind . If it is not functional, the contacts of the mechanical isolating contact unit can be opened. If there is no functionality after a renewed (or a certain number of further, e . The protective switching device can be designed in such a way that in the event of a power outage in the electrical low-voltage circuit, the mechanical isolating contact unit remains in its switching state, so that when the contacts are closed and there is a subsequent power outage after the power supply has been restored, the contacts remain closed.
Mit hochohmig ist ein Zustand gemeint , bei dem nur noch ein Strom vernachlässigbarer Größe fließt . Insbesondere sind mit hochohmig Widerstandswerte von größer als 1 Kiloohm, besser größer als 10 Kiloohm, 100 Kiloohm, 1 Megaohm, 10 Megaohm, 100 Megaohm, 1 Gigaohm oder größer gemeint . High resistance means a state in which only a negligible current flows. In particular, by high resistance is meant resistance values greater than 1 kilohm, more preferably greater than 10 kilohms, 100 kilohms, 1 megohm, 10 megohms, 100 megohms, 1 gigaohm, or greater.
Mit niederohmig ist ein Zustand gemeint , bei dem der auf dem Schutzschaltgerät angegebene Stromwert fließen könnte . 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 . Low-impedance means a condition in which the current value specified on the protective switching device could flow. In particular, low-impedance means resistance values that are less than 10 ohms, better less than 1 ohm, 100 milliohms, 10 milliohms, 1 milliohm or less.
Im Folgenden soll die Erfindung nochmal mit anderen Worten beschrieben bzw . zusammengefasst werden . In the following, the invention is to be described or described again in other words. be summarized.
In erfindungsgemäßen elektronischen Schutzschaltgeräten werden mechanische Schaltkontakte in Kombination mit einem elektronischen Schalter die Schalt funktionen übernehmen . In electronic protective switching devices according to the invention, mechanical switching contacts in combination with an electronic switch will assume the switching functions.
1 . ) Neues Konzept : 1 . ) New concept :
-Mechanische Trenn-Kontakte in beiden Polen -Mechanical break contacts in both poles
-Ein Pol ( insbesondere Phasenleiter L ) ist durch eine elektronischen Unterbrechungseinheit mit halbleiterbasierten Schaltelementen, z . B . Leistungshalbleiter, geschützt -Entlastungsnetzwerk (Energy-Absorber ) über den Schaltelementen -One pole (in particular phase conductor L) is connected by an electronic interruption unit with semiconductor-based switching elements, e.g. B. Power semiconductor, protected - discharge network (energy absorber) over the switching elements
-Eine mechanische Betätigung der Handhabe , die so aufgebaut ist , dass vor dem Öf fnen der Kontakte ein Signal an die Steuerungseinheit gesendet wird und diese die Unterbrechungseinheit hochohmig werden lässt -Die mechanischen Trennkontakteinheit kann durch die Steuerungseinheit geöffnet werden, aber nicht geschlossen werden -Ein Schließen der mechanischen Trennkontakteinheit ist nur manuell durch die Handhabe möglich -Messtechnik : -A mechanical actuation of the handle, which is constructed in such a way that before the contacts are opened, a signal is sent to the control unit and this causes the interrupter unit to become highly resistive -The mechanical isolating contact unit can be opened by the control unit, but not closed -The mechanical isolating contact unit can only be closed manually using the handle -Measuring technology:
0 Spannungsmessung zwischen L und N 0 Voltage measurement between L and N
0 Strommessung im geschützten Pol (L) 0 Current measurement in the protected pole (L)
0 Summenstrommessung über L und N 0 Total current measurement across L and N
-Die Spannungsversorgung (= Netzteileinheit) für die Steuerungseinheit greift vor den Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit die Spannung an L und N ab -The voltage supply (= power supply unit) for the control unit picks up the voltage at L and N before the contacts of the mechanical isolating contact unit
Die Spannungsversorgung ( = Netzteileinheit) besitzt eine galvanische Trennung (z.B. über einen transformatorischen Spannungswandler) , um im Gesamtkonzept die Trennfunktion der mechanischen Kontakte auf recht zuerhalten . Die galvanische Trennung soll normgerechte Anforderungen erfüllen, z.B. eine doppelte Isolierung. The power supply (= power supply unit) has a galvanic isolation (e.g. via a transformer voltage converter) in order to maintain the isolation function of the mechanical contacts in the overall concept. The galvanic isolation should meet standard requirements, e.g. double isolation.
Die Spannungsversorgung (= Netzteileinheit) hat einen geschützten Anschluss an L (z.B. Sicherung) -Die Steuerungseinheit kann die mechanischen Trennkontakteinheit in einen geblockten Zustand versetzten. Ein Schließen der Kontakte mittels der Handhabe ist dann nicht mehr möglich. Die Steuerungseinheit kann die mechanischen Trennkontakteinheit wieder in einen entblockten Zustand versetzten. -Das Gerät verfügt über eine Kommunikationsschnittstelle (bevorzugt kabellos) -Die Kontaktstellung der (mechanischen) Kontakte wird mechanisch angezeigt. (Z.B. mit Grün: Aus und Rot: Ein -Das Gerät verfügt über eine Anzeigeeinheit, die den Status des Gerätes anzeigt. Z.B. mit Lichtemmitterdioden / LEDs, z.B. wie folgt: o Rot: Ein-Zustand o Grün: Aus-Zustand, Freigeschaltet o Gelb: Control-Zustand, Hochohmig The power supply (= power supply unit) has a protected connection to L (e.g. fuse) - The control unit can put the mechanical isolating contact unit in a blocked state. It is then no longer possible to close the contacts using the handle. The control unit can return the mechanical isolating contact unit to an unblocked state. -The device has a communication interface (preferably wireless) -The contact position of the (mechanical) contacts is displayed mechanically. (E.g. with green: off and red: on -The device has a display unit that shows the status of the device. E.g. with light-emitting diodes / LEDs, e.g. as follows: o Red: on-state o Green: off-state, unlocked o Yellow: Control state, high impedance
2.) Verhalten beim Einschalten: 2.) Behavior when switching on:
Beim Einschalten wird das Gerät über die Handhabe eingeschaltet . a) Das Gerät liegt an Netzspannung. b) Netzteileinheit beginnt das Gerät, speziell die Steuerungseinheit mit Energie zu versorgen. c) Das Gerät, speziell die Steuerungseinheit führt eine erste Überprüfungsfunktion / einen Selbsttest (speziell der elektronischen Komponenten) durch. d) Bei positivem Abschluss wird die mechanische Trennkontakteinheit, z.B. das Schaltschloss , vom geblockten in den entblockten Zustand „geschaltet" (manuelles mechanisches Einschalten durch Handhabe des Hauptstrompfades ist jetzt möglich) . When switching on, the device is switched on via the handle. a) The device is connected to the mains voltage. b) Power supply unit begins to power the device, specifically the control unit. c) The device, especially the control unit, carries out an initial check function / self-test (especially of the electronic components). d) If the conclusion is positive, the mechanical isolating contact unit, eg the switching mechanism, is "switched" from the blocked to the unblocked state (manual mechanical switching on by handling the main current path is now possible).
Vorzugsweise bistabile Zustände: Es verbleibt im jeweiligen Zustand auch im spannungslosen Fall, ein Umschalten wird aktiv von der Steuerungseinheit gesteuert. e) Durch die Handhabe werden die Kontakte geschlossen. f) Kontakte schließen g) Lastseitige Ausgang ist noch spannungslos, da Unterbrechungseinheit hochohmig / im gesperrten Zustand. h) Zweite Überprüfungsfunktion, z.B. Last wird überprüft auf z.B. Kurzschluss i) Bei positivem Test wird die Unterbrechungseinheit niederohmig (ohne weitere (manuelle) Betätigung) ) . j) Lastseite erhält Energie, Last / Verbraucher wird versorgt . Preferably bistable states: It remains in the respective state even when there is no voltage, switching is actively controlled by the control unit. e) The contacts are closed by the handle. f) Contacts close g) The output on the load side is still dead because the interrupter unit is high-impedance / in the blocked state. h) Second check function, e.g. load is checked for e.g. short circuit i) If the test is positive, the interruption unit becomes low-impedance (without further (manual) actuation). j) Load side receives energy, load / consumer is supplied.
3.) Verhalten beim Ausschalten: 3.) Behavior when switching off:
Beim Ausschalten wird Gerät über die Handhabe (manuelle Betätigung) ausgeschaltet. a) Handhabe wird auf Aus gestellt (Kontakte zu öffnen) b) Die Betätigung wird an die Steuerungseinheit gesendet, bevor die Kontakte öffnen c) Die Unterbrechungseinheit wird sofort (bzw. intelligent im Nulldurchgang) hochohmig d) Die Kontakte öffnen e) Die Spannungsversorgung für die Elektronik bleibt auch im getrennten Zustand (freigeschaltet) erhalten. i. Die Steuerungseinheit wird ggfs. mit einer entsprechenden Schutzkleinspannung von der Netzteileinheit versorgt, z. B. 3 V oder 5 V ii. Die Spannungsversorgung enthält eine sichere galvanische Trennung zur Netzspannung (z. B. durch eine doppelte oder extra verstärkte Isolierung im transformatorischen Spannungswandler) iii. Die Spannungsversorgung könnte über einen kleinen Schalter vom Netz getrennt werden. When switching off, the device is switched off using the handle (manual operation). a) Handle is set to Off (contacts to open) b) The actuation is sent to the control unit before the contacts open c) The interrupting unit becomes high-impedance immediately (or intelligently at zero crossing) d) The contacts open e) The power supply for the electronics remain intact even when disconnected (released). i. If necessary, the control unit is supplied with a corresponding safety extra-low voltage from the power supply unit, e.g. B. 3V or 5V ii. The power supply includes safe galvanic isolation from the mains voltage (e.g. through double or extra reinforced isolation in the transformer voltage converter) iii. The power supply could be separated from the mains via a small switch.
4.) Verhalten im Fehlerfall in der Last: Kurzschluss oder Überlast : 4.) Behavior in the event of a fault in the load: short circuit or overload:
Tritt bei einem Gerät ein z. B. Kurzschluss in der Last auf, reagiert das Gerät wie folgt. a) Die Überschreitung eines Stromgrenzwertes wird von den entsprechenden Einheiten erkannt b) Die Unterbrechungseinheit wird in den hochohmigen Zustand geschaltet, sodass die Last / der Verbraucher nicht mehr mit Energie / Spannung versorgt wird c) Anschließend kann das Gerät je nach Konfiguration entscheiden (aufgrund von Fehlerart, und/oder Fehlerstrom) welcher der z.B. folgenden (beiden) Zustände Occurs on a device e.g. B. Short-circuit in the load, the device reacts as follows. a) Exceeding a current limit value is detected by the corresponding units b) The interrupting unit is switched to the high-impedance state, so that the load / consumer is no longer supplied with energy / voltage c) Then the device can decide depending on the configuration (due to Error type and/or error current) which of the following (two) states, for example
1) Das Gerät öffnet selbstständig die mechanischen Kontakte und die Last wird komplett freigeschaltet 1) The device automatically opens the mechanical contacts and the load is completely disconnected
2) Das Gerät bleibt im hochohmigen Zustand, (die Kontakte der Trennkontakteinheit bleiben geschlossen - das Gerät schaltet nicht frei) Von diesem Zustand ist ein automatisches Einschalten wieder möglich. 2) The device remains in the high-impedance state (the contacts of the isolating contact unit remain closed - the device does not switch off) Automatic switching on is possible again from this state.
5.) Verhalten bei (internen) Geräte-Fehlerf all : 5.) Behavior in the event of (internal) device errors:
Tritt ein Fehlerfall im Schutzschaltgerät, insbesondere der Steuerungseinheit, auf, geht das Gerät in einen sicheren Zustand, aus dem das Gerät nicht wieder eingeschaltet werden kann. Die Voraussetzung ist die Detektion des Defektes durch das Schutzschaltgerät. a) Der Fehler im Schutzschaltgerät wird detektiert. b) Das Gerät schaltet die Unterbrechungseinheit hochohmig. c) Das Gerät öffnet die Kontakte der Trennkontakteinheit und blockiert dabei die Trennkontakteinheit (z.B. das Schaltschloss) in dem Maße, dass ein Schließen der Kontakte durch die Handhabe nicht mehr möglich ist. d) Der Fehlerfall wird über die Kommunikationseinheit gemeldet . If an error occurs in the protective switching device, in particular the control unit, the device goes into a safe state from which the device cannot be switched on again. The prerequisite is the detection of the defect by the protective switching device. a) The error in the protective switching device is detected. b) The device switches the interruption unit to high resistance. c) The device opens the contacts of the isolating contact unit and blocks the isolating contact unit (e.g. the switching mechanism) to such an extent that it is no longer possible to close the contacts with the handle. d) The error is reported via the communication unit.
6.) Verhalten bei Netzausfall / Energieausfall: 6.) Behavior in the event of a power failure / power failure:
Tritt ein Netzausfall auf, wird das Schutzschaltgerät nicht mehr mit Energie versorgt. Die Kontakte bleiben geschlossen / in der vorherigen Stellung. Somit kann das Gerät beim wieder Auftreten der Netzspannung in den vorherigen Schalt zustand ohne manuelle Betätigung wechseln. If a power failure occurs, the protective switching device is no longer supplied with energy. The contacts remain closed / in the previous position. This means that when the mains voltage is restored, the device can switch to the previous switching state without manual operation.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Although the invention has been illustrated and described in more detail by the exemplary embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples and other variations can be derived therefrom by a person skilled in the art without departing from the protective scope of the invention.

Claims

33 Patentansprüche 33 patent claims
1 . Schutzschaltgerät ( SG) zum Schutz eines elektrischen Niederspannungsstromkreis aufweisend : 1 . Protective switching device (SG) for protecting an electrical low-voltage circuit having:
- ein Gehäuse ( GEH) mit netzseitigen ( LI , NI ) und lastseitigen ( L2 , N2 ) Anschlüssen für Leiter des Niederspannungswechselstromkreises , - a housing (GEH) with line-side (LI, NI) and load-side (L2, N2) connections for conductors of the low-voltage AC circuit,
- eine mit den netzseitigen ( LI , NI ) Anschlüssen verbundene mechanische Trennkontakteinheit (MK) , die andererseits mit einer elektronischen Unterbrechungseinheit (EU) verbunden ist , die andererseits mit den lastseitigen Anschlüssen ( L2 , N2 ) verbunden ist , so dass durch geschlossene Kontakte der Trennkontakteinheit und einem niederohmigen Zustand von halbleiterbasierten Schaltelementen der elektronischen Unterbrechungseinheit ein Stromfluss im Niederspannungsstromkreis ermöglicht oder durch geöf fnete Kontakte der Trennkontakteinheit eine galvanische Trennung unter Vermeidung eines Stromflusses im Niederspannungsstromkreis oder/und durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente eine Vermeidung eines Stromflusses im Niederspannungsstromkreis ermöglicht wird, - A mechanical isolating contact unit (MK) connected to the mains-side (LI, NI) connections, which is connected on the other hand to an electronic interruption unit (EU), which is connected to the load-side connections (L2, N2) on the other hand, so that closed contacts of the isolating contact unit and a low-impedance state of semiconductor-based switching elements of the electronic interrupting unit allows a current flow in the low-voltage circuit or through open contacts of the isolating contact unit a galvanic isolation is made possible while avoiding a current flow in the low-voltage circuit or/and through a high-impedance state of the switching elements avoiding a current flow in the low-voltage circuit,
- dass die mechanische Trennkontakteinheit eine Handhabe zum Schließen und Öf fnen der Kontakte aufweist , - that the mechanical isolating contact unit has a handle for closing and opening the contacts,
- einer Stromsensoreinheit ( S I ) , die in einem Leiter nach der Trennkontakteinheit angeordnet ist , zur Ermittlung der Höhe des Stromes des Niederspannungsstromkreises , - a current sensor unit (SI), which is arranged in a conductor after the isolating contact unit, for determining the level of the current of the low-voltage circuit,
- einer Steuerungseinheit ( SE ) , die mit der Stromsensoreinheit ( S I ) , der elektronischen Unterbrechungseinheit (EU) und der mechanischen Trennkontakteinheit (MK) verbunden ist , wobei das Schutzschaltgerät ( SG) derart ausgestaltet ist , dass bei Überschreitung von Strom- oder/und Strom-Zeitgrenz- werten eine Vermeidung eines Stromflusses des Niederspannungsstromkreises initiiert wird, - a control unit (SE), which is connected to the current sensor unit (SI), the electronic interruption unit (EU) and the mechanical isolating contact unit (MK), the protective switching device (SG) being designed in such a way that when the current and/or Current-time limits avoidance of a current flow of the low-voltage circuit is initiated,
- einer Netzteileinheit (NT ) zur Energieversorgung des Schutzschaltgerätes ( SG) , das an Leitern des Niederspannungsstromkreises zwischen den netzseitigen ( LI , NI ) Anschlüssen und der mechanischen Trennkontakteinheit (MK) angeschlossen ist . 34 - A power supply unit (NT) for the energy supply of the protective switching device (SG), which is connected to conductors of the low-voltage circuit between the mains-side (LI, NI) connections and the mechanical isolating contact unit (MK). 34
2. Schutzschaltgerät (SG) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit der Steuerungseinheit (SE) verbundene Spannungssensoreinheit (SU) vorgesehen ist, zur Ermittlung der Höhe der Spannung zwischen den Leitern des Niederspannungsstromkreises zwischen Trennkontakteinheit und Unterbrechungseinheit . 2. Protective switching device (SG) according to claim 1, characterized in that one with the control unit (SE) connected voltage sensor unit (SU) is provided to determine the level of the voltage between the conductors of the low-voltage circuit between isolating contact unit and interruption unit.
3. Schutzschaltgerät (SG) nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Trennkontakteinheit eine Positionsanzeigeeinheit der Position der Kontakte aufweist, insbesondere eine mechanische Positionsanzeigeeinheit. 3. Protective switching device (SG) according to claim 1 or 2, characterized in that the mechanical isolating contact unit has a position display unit for the position of the contacts, in particular a mechanical position display unit.
4. Schutzschaltgerät (SG) nach Patentanspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzschaltgerät eine mit der Steuerungseinheit (SE) verbundene Anzeigeeinheit (AE) aufweist, insbesondere zur Anzeige des hochohmigen oder niederohmigen Zustandes der elektronischen Unterbrechungseinheit . 4. Protective switching device (SG) according to Patent Claim 1, 2 or 3, characterized in that the protective switching device has a display unit (AE) connected to the control unit (SE), in particular for displaying the high-impedance or low-impedance state of the electronic interruption unit.
5. Schutzschaltgerät (SG) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzschaltgerät eine mit der Steuerungseinheit (SE) verbundene Kommunikationseinheit (COM) aufweist, die insbesondere eine drahtlosen Kommunikationsmöglichkeit ermöglicht . 5. Protective switching device (SG) according to one of the preceding claims, characterized in that the protective switching device has a control unit (SE) connected to the communication unit (COM), which in particular enables wireless communication.
6. Schutzschaltgerät (SG) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit der Steuerungseinheit (SE) verbundene Differenzstromermittlungseinheit (ZCT) vorgesehen ist, zur Ermittlung eines Differenzstromes der Leiter des Niederspannungsstromkreis . 6. Protective switching device (SG) according to one of the preceding claims, characterized in that one with the control unit (SE) connected residual current determination unit (ZCT) is provided for determining a residual current of the conductors of the low-voltage circuit.
7. Schutzschaltgerät (SG) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet ist, dass bei einer Betätigung der mechanischen Trennkontakteinheit durch die Handhabe vor dem Öffnen der Kontakte ein Signal an die Steuerungseinheit (SE) gesendet wird, so dass diese die halbleiterbasierten Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit (EU) in einen hochohmigen Zustand versetzt. 7. Protective switching device (SG) according to one of the preceding claims, characterized in that the protective switching device is designed in such a way that when the mechanical isolating contact unit is actuated by the handle before the contacts open, a signal is sent to the control unit (SE), so that this puts the semiconductor-based switching elements of the electronic interruption unit (EU) in a high-impedance state.
8. Schutzschaltgerät (SG) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Trennkontakteinheit (MK) derart ausgestaltet ist, dass die Kontakte von der Steuerungseinheit (SE) geöffnet, aber nicht geschlossen werden können, insbesondere, dass die Kontakte geöffnet werden können, auch wenn die Handhabe blockiert ist. 8. Protective switching device (SG) according to one of the preceding claims, characterized in that the mechanical isolating contact unit (MK) is designed such that the contacts of the control unit (SE) can be opened but not closed, in particular that the contacts are opened even if the handle is blocked.
9. Schutzschaltgerät (SG) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet ist, dass, insbesondere die Steuerungseinheit (SE) , die mechanische Trennkontakteinheit (MK) in einen geblockten Zustand versetzen kann, so dass ein Schließen der Kontakte durch die Handhabe verhindert wird. 9. Protective switching device (SG) according to one of the preceding claims, characterized in that the protective switching device is designed in such a way that, in particular the control unit (SE), the mechanical isolating contact unit (MK) can be put into a blocked state, so that the contacts close prevented by the handle.
10. Schutzschaltgerät (SG) nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass, insbesondere die Steuerungseinheit (SE) , die mechanische Trennkontakteinheit (MK) in einen entblockten Zustand versetzen kann, wobei die Kontakte, insbesondere von der Steuerungseinheit, nicht geschlossen werden, die Kontakte durch die Handhabe aber schließbar sind. 10. Protective switching device (SG) according to Patent Claim 9, characterized in that, in particular the control unit (SE), the mechanical isolating contact unit (MK) can be put into an unblocked state, the contacts, in particular from the control unit, not being closed, the contacts but can be closed by the handle.
11. Schutzschaltgerät (SG) nach Patentanspruch 9 oder 10 dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Trennkontakteinheit (MK) derart ausgestaltet ist , dass ein bistabiler Blockierungs-Zustand vorgesehen ist , so dass der geblockte Zustand bzw . der entblockte Zustand der mechanischen Trennkontakteinheit (MK) auch bei einem Energieaus fall im Niederspannungsstromkreis erhalten bleibt . 11. Protective switching device (SG) according to claim 9 or 10, characterized in that that the mechanical isolating contact unit (MK) is designed such that a bistable blocking state is provided, so that the blocked state or the unblocked state of the mechanical isolating contact unit (MK) is retained even in the event of a power failure in the low-voltage circuit.
12 . Schutzschaltgerät ( SG) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass der Netzteileinheit (NT ) ein Schutzelement ( S ICH) , insbesondere eine Sicherung, oder ein Schalter vorgeschaltet ist . 12 . Protective switching device (SG) according to one of the preceding claims, characterized in that the power supply unit (NT) is preceded by a protective element (S ICH), in particular a fuse, or a switch.
13 . Schutzschaltgerät ( SG) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass die Netzteileinheit (NT ) eine galvanische Trennung aufweist , insbesondere einen Trans formator aufweist . 13 . Protective switching device (SG) according to one of the preceding claims, characterized in that the power supply unit (NT) has a galvanic isolation, in particular has a transformer.
14 . Schutzschaltgerät ( SG) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass das Schutzschaltgerät ( SG) derart ausgestaltet ist , dass bei einer Erst- Inbetriebnahme des Schutzschaltgerätes im energielosen Zustand des Niederspannungsstromkreis die Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit (EU) im hochohmigen Zustand sind und die mechanische Trennkontakteinheit (MK) in einem geblockten Zustand ist , dass bei einer Energiezufuhr im Niederspannungsstromkreis das Schutzschaltgerät durch die Netzteileinheit (NT ) mit Energie versorgt wird, die Steuerungseinheit ( SE ) eine erste Überprüfungs funktion des Schutzschaltgerätes durchführt , bei positivem Ergebnis der Überprüfungs funktion die mechanische Trennkontakteinheit entblockt wird, so dass ein Schließen der Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit durch die Handhabe möglich ist . 37 14 . Protective switching device (SG) according to one of the preceding claims, characterized in that the protective switching device (SG) is designed in such a way that when the protective switching device is first put into operation in the de-energized state of the low-voltage circuit, the switching elements of the electronic interruption unit (EU) are in the high-impedance state and the mechanical isolating contact unit (MK) in a blocked state is that when there is a power supply in the low-voltage circuit, the protective switching device is supplied with energy by the power pack unit (NT), the control unit (SE) carries out an initial check function of the protective switching device, with a positive result of the checking function the mechanical isolating contact unit is unblocked, so that closing the contacts of the mechanical isolating contact unit is possible through the handle. 37
15. Schutzschaltgerät (SG) nach Patentanspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass nach positivem Ergebnis der ersten Überprüfungsfunktion und entblockter mechanischer Trennkontakteinheit (MK) auch nach einem Energieausfall die mechanische Trennkontakteinheit (MK) entblockt ist. 15. Protective switching device (SG) according to claim 14, characterized in that after a positive result of the first check function and unblocked mechanical isolating contact unit (MK) the mechanical isolating contact unit (MK) is unblocked even after a power failure.
16. Schutzschaltgerät (SG) nach Patentanspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass nach positiver erster Überprüfungsfunktion und entblockter mechanischer Trennkontakteinheit nach einem Schließen der Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit mittels der Handhabe die Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit in einem hochohmigen Zustand sind, dass eine zweite Überprüfungsfunktion durchgeführt wird, dass nach positivem Ergebnis der zweiten Überprüfungsfunktion die Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit in einen niederohmigen Zustand versetzt werden. 16. Protective switching device (SG) according to claim 14 or 15, characterized in that after a positive first check function and unblocked mechanical isolating contact unit after closing the contacts of the mechanical isolating contact unit by means of the handle, the switching elements of the electronic interruption unit are in a high-impedance state, that a second check function is carried out that after a positive result of the second checking function, the switching elements of the electronic interruption unit are placed in a low-impedance state.
17. Schutzschaltgerät (SG) nach Patentanspruch 14, 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Überprüfungsfunktion einen Selbsttest der Funktionsfähigkeit des Schutzschaltgerätes aufweist, bei dem mindestens eine Komponente, insbesondere mehrere Komponenten, einer Einheit, insbesondere mehrerer Einheiten, des Schutzschaltgerätes überprüft wird, und bei Funktionsfähigkeit der mindestens einen Komponente, insbesondere mehrerer Komponenten, einer Einheit, insbesondere mehrerer Einheiten, die erste Überprüfungsfunktion mit positivem Ergebnis beendet wird . 17. Protective switching device (SG) according to Patent Claim 14, 15 or 16, characterized in that the first checking function has a self-test of the functionality of the protective switching device, in which at least one component, in particular a plurality of components, of a unit, in particular a plurality of units, of the protective switching device is checked , and if the at least one component, in particular a plurality of components, of a unit, in particular a plurality of units, is functional, the first checking function is terminated with a positive result.
18. Schutzschaltgerät (SG) nach Patentanspruch 14, 15, 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Überprüfungsfunktion eine Überprüfung 38 mindestens eines elektrischen Parameters des netzseitigen Anschlusses umfasst , insbesondere die Höhe der Spannung des netzseitigen Anschlusses , insbesondere , dass bei Überschreitung eines Überspannungswertes die erste Überprüfungs funktion negativ beendet wird . 18. Protective switching device (SG) according to claim 14, 15, 16 or 17, characterized in that the first verification function is a verification 38 includes at least one electrical parameter of the grid-side connection, in particular the magnitude of the voltage of the grid-side connection, in particular that if an overvoltage value is exceeded, the first checking function is ended negatively.
19 . Schutzschaltgerät ( SG) nach Patentanspruch 16 , 17 oder 18 , dadurch gekennzeichnet , dass die zweite Überprüfungs funktion einen Selbsttest der Funktions fähigkeit des Schutzschaltgerätes gemäß der ersten Überprüfungs funktion aufweist oder/und eine Überprüfung mindestens eines elektrischen Parameters des lastseitigen Anschlusses umfasst . 19 . Protective switching device (SG) according to claim 16, 17 or 18, characterized in that the second checking function has a self-test of the functionality of the protective switching device according to the first checking function and/or includes a check of at least one electrical parameter of the load-side connection.
20 . Schutzschaltgerät ( SG) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet ist , dass bei einem eingeleiteten Öf fnen der Kontakte mittels der Handhabe vor dem Öf fnen der Kontakte ein Signal an die Steuerungseinheit gesendet wird, so dass die Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit in einen hochohmigen Zustand versetzt werden, und insbesondere dass die Steuerungseinheit mindestens einen Stromwert bzw . Strom-Zeitwert des Stromflusses im Niederspannungsstromkreis in einem netzspannungsunabhängigen Speicher speichert . 20 . Protective switching device (SG) according to one of the preceding claims, characterized in that the protective switching device is designed in such a way that when the contacts are opened by means of the handle before the contacts are opened, a signal is sent to the control unit so that the switching elements of the electronic interruption unit can be put into a high-impedance state, and in particular that the control unit has at least one current value or Stores current-time value of the current flow in the low-voltage circuit in a mains voltage-independent memory.
21 . Schutzschaltgerät ( SG) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet ist , dass bei einer Überschreitung eines Strom- oder/und Strom-Zeitgrenz- wertes die Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit (EU) in einen hochohmigen Zustand zur Vermeidung eines Stromflusses im Niederspannungsstromkreis versetzt 39 werden, dass j e nach einstellbarer Konfiguration des Schutzschaltgerätes ferner : 21 . Protective switching device (SG) according to one of the preceding claims, characterized in that the protective switching device is designed in such a way that when a current and/or current time limit value is exceeded, the switching elements of the electronic interruption unit (EU) go into a high-impedance state to avoid a Current flow offset in the low-voltage circuit 39 that, depending on the adjustable configuration of the protective switching device:
- die Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit geöf fnet werden oder - the contacts of the mechanical isolating contact unit are opened or
- die Schaltelemente in einem hochohmigen Zustand bleiben und eine Anzeige dieses Zustandes erfolgt , insbesondere dass ein niederohmig werden der Schaltelemente durch eine Eingabe initiiert werden kann, oder - The switching elements remain in a high-impedance state and this state is displayed, in particular that the switching elements can be initiated to become low-impedance by an input, or
- dass ein niederohmig werden der Schaltelemente nach einer ersten Zeitspanne oder nach einer Prüfung des lastseitigen Anschlusses , insbesondere eine Prüfung mindestens eines elektrischen Parameters des lastseitigen Anschlusses , spezieller das ein Schwellwert des elektrischen Parameters unterschritten oder überschritten wird, erfolgt . - That the switching elements become low-impedance after a first period of time or after a test of the load-side connection, in particular a test of at least one electrical parameter of the load-side connection, more specifically that the electrical parameter falls below or exceeds a threshold value.
22 . Schutzschaltgerät ( SG) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet ist , dass bei einer Erkennung eines Fehlers einer Einheit des Schutzschaltgerätes die Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit in einen hochohmigen Zustand zur Vermeidung eines Stromflusses im Niederspannungsstromkreis versetzt werden, dass ferner die Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit geöf fnet werden und die mechanische Trennkontakteinheit in einen geblockten Zustand versetzt wird, so dass ein Schließen der Kontakte durch die Handhabe verhindert wird, dass die Erkennung des Fehlers durch die Kommunikationseinheit kommuni ziert wird . 22 . Protective switching device (SG) according to one of the preceding patent claims, characterized in that the protective switching device is designed in such a way that when a fault is detected in a unit of the protective switching device, the switching elements of the electronic interruption unit are put into a high-impedance state to prevent a current flow in the low-voltage circuit, that furthermore the contacts of the mechanical isolating contact unit are opened and the mechanical isolating contact unit is placed in a blocked state, so that the contacts are prevented from being closed by the handle, the detection of the error is communicated by the communication unit.
23 . Schutzschaltgerät ( SG) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet ist , dass bei einem Energieaus fall des elektrischen Niederspannungsstromkreis die mechanische Trennkontakteinheit in ihrem Schaltzustand verbleibt , so dass bei geschlossenen Kontakten und 40 anschließendem Energieausfall nach Wiederherstellung der23 . Protective switching device (SG) according to one of the preceding claims, characterized in that the protective switching device is designed in such a way that in the event of a power failure in the electrical low-voltage circuit, the mechanical isolating contact unit remains in its switching state, so that when the contacts and 40 subsequent power failure after restoring the
Energieversorgung die Kontakte weiterhin geschlossen sind. power supply the contacts remain closed.
24. Schutzschaltgerät (SG) nach einem der vorhergehenden Pa- tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (SE) einen Mikrocontroller (MCU) aufweist . 24. Protective switching device (SG) according to one of the preceding patent claims, characterized in that the control unit (SE) has a microcontroller (MCU).
25. Verfahren zum Betrieb eines Schutzschaltgerätes (SG) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche. 25. Method for operating a protective switching device (SG) according to one of the preceding claims.
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