WO2006007608A2 - Schalteinrichtung - Google Patents

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WO2006007608A2
WO2006007608A2 PCT/AT2005/000224 AT2005000224W WO2006007608A2 WO 2006007608 A2 WO2006007608 A2 WO 2006007608A2 AT 2005000224 W AT2005000224 W AT 2005000224W WO 2006007608 A2 WO2006007608 A2 WO 2006007608A2
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switching device
electronic control
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regulating module
base
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Karl-Heinz Mayer
Wolfgang ÖSTERREICHER
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Moeller Gebäudeautomation KG
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    • H01H71/0228—Mounting or assembling the different parts of the circuit breaker having provisions for interchangeable or replaceable parts
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    • H01H83/02—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by earth fault currents
    • H01H83/04—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by earth fault currents with testing means for indicating the ability of the switch or relay to function properly
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    • H01H2300/00—Orthogonal indexing scheme relating to electric switches, relays, selectors or emergency protective devices covered by H01H
    • H01H2300/03—Application domotique, e.g. for house automation, bus connected switches, sensors, loads or intelligent wiring
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    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/08—Terminals; Connections
    • H01H71/082—Connections between juxtaposed circuit breakers

Definitions

  • the invention relates to a switching device, in particular residual current circuit breaker, comprising arranged in a housing functional groups such as detection unit, trip relay, switching mechanism, switching contacts and a test device, and input and output terminals.
  • Such switching devices take on a variety of switching and, above all, safety tasks in the installation technology.
  • Residual current circuit breakers serve to disconnect sections of an electrical supply system from a voltage source in the event of fault currents, for example caused by insulation faults.
  • Such residual current circuit breakers are different in terms of their operation in mains voltage-independent and mains voltage-dependent residual current circuit breaker, the voltage dependence relates to the function of detecting fault currents and the trip unit.
  • the resulting fault current is detected by the detection unit and a trigger signal is output to the trigger relay, which subsequently leads via a switch lock for disconnecting the contacts and thus disconnecting the faulty distributor system from the voltage source.
  • the fault current protective switch with standardized values with respect to the fault current current amplitude (for example, 10mA, 30mA, 100mA)
  • a disadvantage of these residual current circuit breakers is that they are only suitable for a specific requirement. Due to the large number of possible designs results in a large parts cost which leads to high costs. In addition, especially residual current circuit breaker with deviating from the usual embodiments fürspro fil, such as when detection of unusual fault currents is required, are particularly complex to manufacture. Furthermore, already installed residual current circuit breakers can not be adapted to changed tasks but merely exchanged which leads not only to the exchange of an otherwise intact component, but also to considerable costs.
  • the object of the invention is therefore to provide a switching device, in particular a residual current circuit breaker of the type mentioned in such a way that it avoids the known disadvantages and can be easily, quickly and flexibly adapted to given application requirements and allows a simple and straightforward connection, with any additional components possible should be able to be made compact. Furthermore, it is the object of a switching device, in particular residual current circuit breaker; especially mains voltage-independent residual current circuit breaker, indicate which has additional possibilities of evaluation or classification of a fault current and thereby safely triggers even with unusual fault currents and avoids false tripping as much as possible.
  • at least one electronic control and / or regulating module can be quickly and easily arranged and / or removed inside the switching device without it being necessary to separate the switching device from the connections.
  • the module or the receptacle for the module can be kept small and compact, since this must not be designed to be safe to touch and no separate insulating material must have.
  • the circuit breaker in particular the residual current circuit breaker, can be adapted quickly to given requirements.
  • the circuit breaker can be adapted quickly to given requirements.
  • different electronic control and / or regulation modules or differently programmed electronic Control and / or regulation modules can be supplemented with additional functions of the circuit breaker, which can help to more effectively monitor and protect a line area to be protected.
  • mains voltage-independent residual current circuit breakers as prescribed in some countries or for some applications to extend mains voltage dependent additional functions
  • the residual current circuit breaker however, its mains voltage independent basic functions and thus further for the application or a country concerned as mains voltage-independent residual current circuit breaker applies.
  • the socket first contacts, for, preferably wireless, connection to the electronic control and / or control module and second contacts, for wireless connection to the at least one functional group and optionally connected to the input-side and / or output-side terminals contacts.
  • the functional group of the test device comprising a test current path and a test button is arranged.
  • the electronic control and / or regulating module is inserted, the latter is automatically connected to the test track and can be connected, for example, to the test track. Check if the functionality test has been carried out.
  • the first and the second contacts comprise contact springs, pins, pressure and / or sliding contacts.
  • the electronic control and / or regulating module can be quickly, easily, safely and easily inserted into the base, or the base into the receptacle of the switching device.
  • a variant of the invention may consist in that the upper part has a viewing window and / or an opening.
  • display means possibly present on the electronic control and / or regulation module can be viewed, or access to any infrared interface or data interface socket that may be present on the electronic control and / or regulation module is thereby made possible.
  • Opening includes a cover. This can, with not inserted control and / or control module, the free recording against unauthorized access, as well as before
  • Switching device comprises an internal data bus.
  • a data exchange between the electronic control and / or regulation module with internally existing sensors or provided with a switching device in the bus interface, such as an EIB, LON or LAN interface is possible.
  • the electronic control and / or regulation module third contacts to the wireless
  • Sensor for example, a temperature sensor and / or the diodes of a
  • the electronic control and / or regulating module has at least one analog / digital
  • Converter includes. As a result, incoming measuring signals can be further processed digitally which is both interference-proof and opens up a multitude of possibilities of signal analysis.
  • Control and / or regulation module at least one integrated circuit, preferably a microprocessor and / or microcontroller and / or digital
  • Signal processor and / or programmable gate array includes. As a result, various tasks of the electronic control and / or regulation module can be performed quickly and efficiently.
  • a variant of the invention may consist in that the electronic control and / or regulation module has a data interface, preferably infrared, radio,
  • the electronic control and / or regulating module means for displaying preferably
  • the invention relates to an electronic control and / or regulation module for a switching device, in particular a residual current circuit breaker.
  • the object of the invention is therefore to develop an electronic control and / or regulating module of the type mentioned in such a way that a switching device, in particular a circuit breaker or residual current circuit breaker of the type mentioned can be easily, quickly and flexibly adapted to given application requirements. Further it is
  • Task to specify an electronic control and / or regulating module, which has additional possibilities of evaluation or classification of a fault current and thereby also detects unusual fault currents safely while avoiding false tripping as much as possible.
  • Control module for wireless arrangement in a recording of the switching device
  • Control module on consuming housing or insulation measures are largely dispensed with, which makes it very compact can be kept. Due to the arrangement in the
  • Control module in a switching device this can be a variety of different
  • an electronic control and / or regulation module can be quickly and easily arranged in a switching device or removed from such.
  • FIG. 1 shows a switching device according to the invention with inserted electronic control and / or regulation module in axonometric representation.
  • FIG. 2 shows a switching device according to FIG. 1 without upper part
  • FIG. 3 shows a switching device according to FIG. 2 without base and without electronic control and / or regulation module
  • FIG. 4 shows the upper part of a switching device according to the invention according to FIG. 1;
  • FIG. 6 shows a further view of a base according to FIG. 5;
  • FIG. 7 shows a further view of a base according to FIG. 5;
  • FIG. 8 shows a further view of a base according to FIG. 5;
  • FIGS. 5 to 8 shows an electronic control and / or regulating module suitable for insertion into a socket according to FIGS. 5 to 8;
  • FIG. 10 shows a further view of an electronic control and / or regulation module according to FIG. 9;
  • FIG. 11 shows a switching device according to the invention with a base according to FIGS. 5 to 8 and an electronic control and / or regulating module according to FIGS. 9 and 10 in FIG.
  • FIG. 13 shows a further view of a base according to FIG. 12;
  • FIG. 14 shows a further view of a base according to FIG. 12;
  • FIGS. 12 to 14 shows an electronic control and / or regulating module suitable for insertion into a socket according to FIGS. 12 to 14;
  • FIG. 16 shows a further view of an electronic control and / or regulation module according to FIG. 15;
  • FIG. 17 shows a switching device according to the invention with a base according to FIGS. 12 to 14 and an electronic control and / or regulating module according to FIGS. 15 and 16 in FIG.
  • FIG. 18 shows a further view of a switching device according to FIG. 17; FIG. and
  • FIG. 19 is a block diagram of a switching device according to the invention.
  • Figs. 1 to 18 show embodiments or parts of an inventive
  • Switching device in particular residual current circuit breaker, comprising functional groups arranged in a housing 3, such as detection unit, tripping relay, switching mechanism 45,
  • Terminals with at least one receptacle 7 for at least one electronic
  • Control and / or regulating module 8 which is used in the receptacle 7, preferably wireless, connected to contacts 9, which are connected to at least one functional group and optionally to the input-side and / or output-side terminals.
  • switching devices 1 without inserted electronic control and / or
  • Control module 8 a predetermined number of basic functions, such as the functions of a simple residual current circuit breaker meet. As a result, mains voltage-independent residual current circuit breakers in particular can be supplemented by a large number of additional ones
  • Residual current circuit breaker fully maintained.
  • Residual current circuit breaker with all its possibilities can also be used in areas where the mains voltage independence of the tripping is required.
  • Fig. 19 shows the block diagram of a preferred embodiment of a four-pin mains voltage independent residual current circuit breaker with an electronic control and / or regulating module 8.
  • the residual current circuit breaker has, to implement the mains voltage independent triggering on a permanent magnet release 46.
  • the residual current circuit breaker comprises a summation current transformer 42, switch contacts 43, shunt release 44, switch lock 45, ⁇ ffherWallet 47 and a power supply 48 for the electronic control and / or regulating module 8.
  • the residual current circuit breaker when not inserted electronic control and / or regulation module 8 mains voltage independent basic functions.
  • the normally closed contact 47 is open, whereby the permanent magnet release 46 is deactivated.
  • the electronic control and / or regulation module 8 is preferably supplied via all external conductors and the neutral conductor via the voltage supply 48, so that the functions of the electronic control and / or regulating module 8 remain ensured even if one conductor fails.
  • the opener contact 47 closes and activates the tripping path via the permanent magnet release 46, and the fault current circuit breaker operates independently of the mains voltage.
  • a switching device 1 By inserting at least one electronic control and / or regulation module 8 into the receptacle 7 provided for this purpose, the functions of a switching device 1 can be expanded. It can also be provided switching devices 1, which are not functional without the electronic control and / or control module 8 inserted.
  • a switching device 1 according to the invention as shown in FIGS. 1 to 4, as well as 11, 17 and 18, comprises a housing 3 made of insulating material comprising an upper part 16 and a lower part 15, wherein the housing parts 15, 16, preferably with releasable connecting means, in particular with screws, are connected, and the switching device can be opened by loosening the connecting means and lifting the upper part 16, thereby accessing the arranged in the lower part 15 functional part of the switching device 1 is given.
  • the lower part 15 of the switching device 1 are input and Output terminals arranged for connection of electrical conductors, wherein any number of electrical conductors or input and output terminals may be provided. Embodiments are preferred for two or four electrical conductors, wherein in each case one terminal for the neutral conductor is provided and one or three terminals for the current-carrying phases.
  • the lower part of the switching device 1 further comprises switching mechanism, actuating element, detection unit, trip unit, and possibly a test device 4, wherein the actuating element 21 protrudes with the upper part 16 through an opening 17 of the upper part 16.
  • the actuating element 21 is mechanically connected to the switching mechanism.
  • the preferred embodiments of a switching device 1 according to the invention are residual current circuit breakers.
  • Switching devices 1 have a receptacle 7 for at least one electronic control and / or regulating module 8, which can be arranged in the switching device 1 such that it can be easily removed from the switching device 1 after removal of the upper part 16.
  • the electronic control and / or regulation module 8 is preferably arranged in a base 10, wherein the base 10 first contacts 11, for wireless connection to the electronic control and / or regulating module 8 and second contacts 12, for, preferably wireless, connection with having the contacts 9 connected to at least one functional group and optionally to the input-side and / or output-side terminals.
  • the base 10 has a substantially frame-like basic shape with a first base surface 22 and a second base surface 23 (FIG. 18), as well as outer base side surfaces 24.
  • the base has a module receptacle 25 with inner Modulaufhahmedressn 26, wherein the module receptacle 25 is carried out gegentechnisch the outer dimensions of the electronic control and / or regulating module 8. It can be provided that the module receptacle 25 is closed at the second base surface 23 with a base bottom 27, as in the embodiment of FIG. 12 to 14. It can also be embodiments without base bottom 27, as in the embodiment of FIG. 5 to 8 , be provided.
  • the base 10 has an L-shaped extension 28.
  • socket 10 hardware components such as the functional group of the test device 4 comprising a test current path and a test button 13 is arranged. This supports automated production. Furthermore, in this way an electronic control and / or regulation module 8 can document the actuation of the test button 13.
  • a receptacle 7 for the base 10 is provided in the lower part 15. It can be provided that the base 10 releasably secured by means not shown connecting means on a part of the switching device 1, preferably plugged or screwed is. It is preferably provided to fasten the base 10 to the carrier 29 of the actuating element 21.
  • corresponding means may be provided along an outer base side surface 24, such as receiving grooves, holes and / or threaded holes.
  • the base 10 contacted, in the preferred embodiments, via second contacts 12, which are preferably arranged on the outer base side surfaces 24 and the second base surface 23, preferably contact lugs or contact springs, electrical contacts 9, 30 on the shift drum 31, by means of which the connection is made to the terminals, preferably to the output-side terminals, and thus to the current-carrying phases and the neutral conductor.
  • second contacts 12 which are preferably arranged on the outer base side surfaces 24 and the second base surface 23, preferably contact lugs or contact springs, electrical contacts 9, 30 on the shift drum 31, by means of which the connection is made to the terminals, preferably to the output-side terminals, and thus to the current-carrying phases and the neutral conductor.
  • the shift drum 31 When switching device 1 is turned off, the shift drum 31 is in a position in which the electrical contacts 9, 30 are not applied to the second contacts 12, and the contact lugs 37 of the base 10 and therefore the electronic control and / or regulating module 8 is de-energized , It can be provided to supply the electronic control and / or regulating module 8 with energy in a different way, so that it remains in operation when the switching device 1 is switched off.
  • the second contacts 12 further include contact pads 38 disposed on the outer socket side surfaces 24.
  • the contact surfaces 38 are preferably designed as arranged in grooves 32 conductive surfaces. These serve for contacting with components or sensors arranged in the switching device 1, such as the detection unit, the tripping relay, a permanent magnet release, a shunt release, temperature sensors and / or the diodes of a current transformer tertiary winding.
  • the connections to the sensor or to the Sensors can be wirelessly performed via contact springs, pins, pressure and / or sliding contacts 14, or by means of cables which are soldered or attached to the contact surfaces 38.
  • the module receptacle 25 of the base 10 has a plurality of first contacts 11 for contacting the electronic control and / or regulating module 8.
  • the electronic control and / or regulating module 8 is electrically connected to the base 10 only via third contacts 40, which are preferably designed as contact springs, pins, pressure and / or sliding contacts 14. A cable connection, especially a firmly soldered, is not provided.
  • the first contacts 11 are arranged in an embodiment shown in FIGS. 5 to 8 on the inner module receiving walls 26. The lateral arrangement results in a simple production of the base 10. In the embodiment according to FIGS. 12 to 14, the first contacts 11 are made on the second base surface 23. For contacting the first contacts 11 openings 39 are provided in the base base 27 in this embodiment.
  • the third contacts 40 of the electronic control and / or regulating module 8 By inserting the third contacts 40 of the electronic control and / or regulating module 8 in the corresponding opposite openings 39 they come into contact with the first conductive contacts 11 on the second base surface 23.
  • the first contacts 11 can also inside the base 10, between be carried out the base bottom 27 and the second base surface 23.
  • the openings 39 can be designed both as fürgangsöffhungen and as Sacköffhungen. In this embodiment of the base 10, no electrically conductive surfaces are accessible to the fitter in the module holder 25. This increases the security in the case of changes or exchanges of the electronic control and / or regulating module 8, since this can not lead to any contact with current-carrying conductors, and thus to no injuries.
  • the electronic control and / or regulating module 8 is provided for expanding and / or changing the functionality of the switching device 1, especially of residual current circuit breakers, and is therefore preferably connected to the detection and / or tripping and / or test units of the switching device the first and second contacts 11, 12 of the base 10, connected.
  • the electronic control and / or regulating module 8 is preferably in the form of a cuboid with a rectangular base, comprising a top surface 33 and a bottom surface 34, and side surfaces 35, executed. According to the invention, the electronic control and / or regulating module 8 may have any desired shape, which however should be executed in the same form of a Modulaufhahme 25.
  • the electronic control and / or regulating module 8 has a predeterminable number of electrically conductive third contacts 40 for contacting the first contacts 11 of the base 10. In the embodiment according to FIGS. 9 to 11, the third contacts 40 are made on the side surfaces 35 in the region of the bottom surface 34.
  • the third contacts 40 are designed as pin-shaped projections 41 which rise from the bottom surface 34.
  • the connection of the electronic control and / or regulating module 8 to the base 10 or to the receptacle 7 is executed reverse polarity protected.
  • the electronic control and / or regulating module 8 can also be provided to use the electronic control and / or regulating module 8 without socket 10 directly in a switching device 1.
  • the third contacts 40 of the electronic control and / or regulating module 8 are made of the type of the second contacts 12 of the base 10, and the electronic control and / or regulating module 8 contacts the functional groups of the switching device 1 without base 10.
  • Das electronic control and / or regulation module 8 includes internal electronics comprising at least one of the functions: recording data, storing data, transmitting data, receiving commands, receiving work routines or program code, performing control and / or regulatory tasks preferably based predetermined routines, performing switching tasks.
  • the electronic control and / or regulation module 8 comprises at least one analog / digital converter for digitizing incoming, analog measured values for internal further processing. It can be provided that a separate analog / digital converter is assigned to each third contact 40 configured as an input, or that a plurality of measured value inputs are switched to an analog / digital converter via a multiplexer.
  • the electronic control and / or regulating module comprises at least one integrated circuit, preferably a microprocessor and / or microcontroller and / or digital signal processor and / or programmable gate array.
  • An electronic control and / or regulating module 8 may change the magnitude of the permissible fault current current amplitude, the residual current quality and the type of triggering of the relevant switching device 1, for example.
  • a standard switching device can be adapted to the respective application, or a switching device 1 that has already been integrated into a building installation can be adapted to it under changed conditions.
  • an electronic control and / or regulating module 8 extends the functionality of a switching device 1, in particular of a residual current circuit breaker. It may be provided to adjust the values outside the usual standard values.
  • a short-term delay of the fault current tripping during transient processes eg lightning strike
  • It can be provided to selectively coordinate a plurality of fault current protection switches to one another via adjustable delay times, in order to increase the availability of installation sections in the event of a fault. Furthermore, it can be provided to expand the detection and processing of fault currents, for example by detecting fault currents whose waveform differs from pure sinusoids, eg truncated half-waves, by detecting fault currents which are superimposed by a DC component and / or by detecting pure DC fault currents.
  • the applications shown for an electronic control and / or regulation module can be easily implemented.
  • Various methods can be used for this purpose, for example the evaluation of the digital signal current with regard to asymmetry or continuity, the division of the measured fault current into different frequency ranges by means of digital filters and evaluation of the fault currents according to their frequency occurrence and / or the evaluation of the measured one and digitized fault current by means of transformation algorithms, such as FFT, DCT or wavelet transformation.
  • an inventive switching device 1 or arranged in this electronic control and / or regulating module 8, a data interface can be used both for programming the electronic control and / or regulating module 8 and for reading various data, such as the magnitude of the instantaneous fault current, the type of fault current, the operating status, and statistical data.
  • several, preferably two, arranged in the switching device 1 electronic control and / or control modules 8 communicate by means of data interface. Thereby, e.g. a redundant system are built, or multiple, not necessarily similar, electronic control and / or regulation modules 8 share the protection tasks. It can also be provided to switch the switching device 1 via the data interface, therefore to disconnect the respective installation section from the network, and / or turn it back on.
  • Infrared, radio, Bluetooth, GSM, Internet or a serial or parallel line-connected interface are provided as preferred data interfaces.
  • any other type of data interface may be provided, such as LAN, UMTS, USB, Firewire, EDB, LON, Fiber Optic, RS-232.
  • the integration in a building's own building management system may be provided, such as with radio systems in which the individual devices act as routers for the entire building radio system and also forward data intended for other terminals.
  • It can also be provided internal data bus, which, especially when connecting the switching device to a wired system for data exchange, the data of at least one electronic control and / or regulating module 8 to the bus interface, another electronic control and / or regulating module. 8 or transfers to a bus controller, which need not be arranged in the electronic control and / or regulation module 8.
  • the at least one electronic control and / or regulating module 8 may be provided to program the at least one electronic control and / or regulating module 8 both before being arranged in the switching device 1 and after being arranged in the switching device 1. Furthermore, it can be provided that the at least one electronic control and / or regulation module 8 can be reprogrammed at any time. It can also be provided that in the case of several electronic control and / or regulating modules 8 in a switching device 1 only one via has a data interface to the outside, which receives the data for all, in the switching device arranged electronic control and / or regulation modules 8, and passes to this.
  • the electronic control and / or regulation module 8 for the reception of data by means of infrared, has an infrared receiver 36.
  • the electronic control and / or regulation module 8 further comprises means for displaying 19 operating states, which are preferably carried out on the top surface 33.
  • any type of means for display 19 may be provided, such as LCD displays, LED 20 or mechanical display means.
  • the means for displaying preferably five, light-emitting diodes 20.
  • an opening or a viewing window 17 is provided in the upper part 16 of the housing 3, which is not inserted in electronic control and / or control module 8 can be closed by means of a cover 18.

Landscapes

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Abstract

Bei einer Schalteinrichtung (1), insbesondere Fehlerstromschutzschalter, umfassend in einem Gehäuse (3) angeordnete Funktionsgruppen wie Detektionseinheit, Auslöserelais, Schaltschloss (45), Schaltkontakte (43) sowie eine Prüfeinrichtung (4), sowie eingangs- und ausgangsseitige Anschlussklemmen, wird zur schnellen Anpassung an gegebene Einsatzanforderungen vorgeschlagen, wenigstens eine Aufnahme (7) für wenigstens ein elektronisches Steuerungs- und/oder Regelungsmodul (8) vorzusehen, das eingesetzt in die Aufnahme (7), vorzugsweise kabellos, an Kontakte (9), die mit wenigstens einer Funktionsgruppe und gegebenenfalls mit den eingansseitigen und/oder ausgangsseitigen Anschlussklemmen verbunden sind, angeschlossen ist.

Description

Schalteinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung, insbesondere Fehlerstromschutzschalter, umfassend in einem Gehäuse angeordnete Funktionsgruppen wie Detektionseinheit, Auslöserelais, Schaltschloss, Schaltkontakte sowie eine Prüfeinrichtung, sowie eingangs- und ausgangsseitige Anschlussklemmen.
Derartige Schalteinrichtungen übernehmen vielfältige Schalt- und vor allem Sicherheitsaufgaben in der Installationstechnik.
Fehlerstromschutzschalter dienen zum Trennen von Abschnitten eines elektrischen Versorgungssystems von einer Spannungsquelle im Falle von Fehlströmen, etwa verursacht durch Isolationsfehler. Derartige Fehlerstromschutzschalter werden hinsichtlich ihrer Arbeitsweise unterschieden in netzspannungsunabhängige und netzspannungsabhängige Fehlerstromschutzschalter, wobei die Spannungsabhängigkeit die Funktion der Detektion von Fehlströmen sowie die Auslöseeinheit betrifft.
Bei Vorliegen eines Isolationsfehlers wird der dadurch entstandene Fehlerstrom von der Detektionseinheit erkannt und ein Auslösesignal an das Auslöserelais ausgegeben, welches in weiterer Folge über ein Schaltschloss zum Auftrennen der Kontakte und damit zum Abtrennen des fehlerbehafteten Verteilersystems von der Spannungsquelle führt. Gemäß dem bekannten Stand der Technik werden Fehlerstromschutzschalter mit genormten Werten hinsichtlich der Fehlerstromstromamplitude (z.B. 10mA, 30mA, 100mA), der Fehlerstromqualität (z.B. reiner Sinusstrom = „AC", pulsierender Sinusstrom mit Gleichstromanteil = „A", Gleichstrom = „B")> sowie nach Art der Auslösung (unverzögert, kurzzeitverzögert, selektiv) klassifiziert. Konstruktiv werden diese Varianten nur mit bestimmten festgelegten Parametern gelöst, wodurch sich der Verwendungszweck des Fehlerstromschutzschalter ergibt.
Nachteilig an diesen Fehlerstromschutzschaltern ist, dass diese jeweils lediglich für eine bestimmte Anforderung geeignet sind. Durch die Vielzahl an möglichen Ausführungen ergibt sich ein großer Teileaufwand was zu hohen Kosten führt. Hinzu kommt, dass vor allem Fehlerstromschutzschalter mit von den gängigen Ausführungsformen abweichendem Anwendungspro fil, etwa wenn Detektion ungewöhnlicher Fehlerströme gefordert ist, besonders aufwändig in der Herstellung sind. Weiters können bereits installierte Fehlerstromschutzschalter nicht an geänderte Aufgaben angepasst sondern lediglich getauscht werden, was nicht nur zum Tausch einer ansonsten intakten Komponente fuhrt, sondern auch zu erheblichen Kosten.
In einer Vielzahl von Ländern sind ausschließlich netzspannungsunabhängige Schutzschalter zugelassen.
Nachteilig an netzspannungsunabhängige Schutzschaltern ist, dass diese prinzipbedingt nur bestimmte Grundfunktionen aufweisen, welche durch die geforderte Netzspannungsunabhängigkeit nicht erweitert werden können, etwa zur Verbesserung der Fehlerauslösung.
Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Schalteinrichtung, insbesondere einen Fehlerstromschutzschalter, der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass diese die bekannten Nachteile vermeidet und einfach, schnell und flexibel an gegebene Einsatzanforderungen angepasst werden kann und ein einfaches und unkompliziertes Anschließen erlaubt, wobei etwaige Zusatzkomponenten möglichst kompakt ausgeführt werden können sollen. Weiters ist es Aufgabe eine Schalteinrichtung, insbesondere Fehlerstromschutzschalter; vor allem netzspannungsunabhängige Fehlerstromschutzschalter, anzugeben, welche zusätzliche Möglichkeiten der Bewertung bzw. Klassifizierung eines Fehlerstroms aufweist und dadurch auch bei ungewöhnlichen Fehlerströmen sicher auslöst und dabei Fehlauslösungen weitestgehend vermeidet.
Erfindungsgemäß wird dies bei einer Schalteinrichtung der eingangs genannten Art durch wenigstens eine Aufnahme für wenigstens ein elektronisches Steuerungs- und/oder Regelungsmodul, das eingesetzt in die Aufnahme, vorzugsweise kabellos, an Kontakte, die mit wenigstens einer Funktionsgruppe und gegebenenfalls mit den eingansseitigen und/oder ausgangsseitigen Anschlussklemmen verbunden sind, angeschlossen ist, erreicht. Dadurch kann wenigstens ein elektronisches Steuerungs- und/oder Regelungsmodul im Inneren der Schalteinrichtung schnell und einfach angeordnet und/oder entfernt werden, ohne das es dazu notwendig wäre die Schalteinrichtung von den Anschlüssen zu trennen. Durch die Aufnahme im Inneren der Schalteinrichtung kann das Modul bzw. die Aufnahme für das Modul klein und kompakt gehalten werden, da dieser nicht berührungssicher ausgeführt sein muss und kein separates Isolierstoffgehäuse aufweisen muss. Durch die Einbindung wenigstens eines elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmoduls kann der Schutzschalter, insbesondere der Fehlerstromschutzschalter, schnell an gegebene Anforderungen angepasst werden. Durch Verwendung unterschiedlicher elektronischer Steuerungs- und/oder Regelungsmodule, bzw. unterschiedlich programmierter elektronischer Steuerungs- und/oder Regelungsmodule können die Möglichkeiten des Schutzschalters um zusätzliche Funktionen erweitert werden, welche dazu beitragen können, einen zu schützenden Leitungsbereich effektiver zu Überwachen und zu Schützen. Weiters ist es dadurch möglich netzspannungsunabhängige Fehlerstromschutzschalter, wie sie in manchen Ländern bzw. für manche Anwendungen vorgeschrieben sind, um netzspannungsabhängige Zusatzfunktionen zu erweitern, wobei der Fehlerstromschutzschalter jedoch dessen netzspannungsunabhängige Grundfunktionen beibehält und damit für die betreffenden Anwendung bzw. ein betreffendes Land weiters als netzspannungsunabhängiger Fehlerstromschutzschalter gilt.
In diesem Zusammenhang kann in Weiterführung der Erfindung vorgesehen sein, dass in der Aufnahme ein, vorzugsweise rahmenartiger, Sockel für das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul angeordnet ist, wobei der Sockel erste Kontakte, zur, vorzugsweise kabellosen, Verbindung mit dem elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodul und zweite Kontakte, zur kabellosen Verbindung mit den mit wenigstens einer Funktionsgruppe und gegebenenfalls mit den eingangsseitigen und/oder ausgangsseitigen Anschlussklemmen verbundenen Kontakten aufweist. Durch Einsetzen des elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmoduls in einen Sockel können Steuerungs- und/oder Regelungsmodule mit identen Außenabmessungen in unterschiedlich dimensionierte Schutzschaltergehäuse eingesetzt werden. Weiters ist es dadurch möglich Hardwarebaugruppen in dem Sockel anzuordnen, was vor allem fertigungstechnische Vorteile bringt. Dadurch ist es weiters möglich Leitungen an den Sockel anzulöten, wobei das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul weiterhin aus dem Schaltgerät entfernbar ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass im Sockel die Funktionsgruppe der Prüfeinrichtung umfassend eine Prüfstromstrecke und eine Prüftaste angeordnet ist. Dadurch wird ein platzsparender Aufbau realisiert. Bei eingesetztem elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodul steht dieses automatisch mit der Prüfstrecke in Verbindung und kann z.B. überprüfen ob der Test der Funktionsfähigkeit durchgeführt wurde.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die ersten und die zweiten Kontakte Kontaktfedern, Stifte, Druck- und/oder Schleifkontakte umfassen. Dadurch kann das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul schnell, einfach, sicher und unkompliziert in den Sockel eingesetzt werden, bzw. der Sockel in die Aufnahme der Schalteinrichtung. In weiterer Ausbildung der Erfindung kann eine Schalteinrichtung bei welcher das Gehäuse zweiteilig in Form eines die Funktionsgruppen aufnehmenden Unterteils und eines deckelartigen Oberteils ausgebildet ist, nach einem der Ansprüche 1 bis 4, vorgesehen sein, wobei die Aufnahme im Unterteil des Gehäuses angeordnet ist. Dadurch ist ein einfacher
Zugang zu der Aufnahme durch Entfernen des Oberteils gegeben.
Eine Variante der Erfindung kann darin bestehen, dass das Oberteil ein Sichtfenster und/oder eine Durchbrechung aufweist. Dadurch können, eventuell an dem elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodul vorhandene Anzeigemittel betrachtet werden, bzw. wird dadurch der Zugriff auf eine eventuell an dem elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodul vorhandene Infrarotschnittstelle bzw. einen Datenschnittstellensteckdose ermöglicht.
In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass das Sichtfenster und/oder die
Durchbrechung eine Abdeckung umfasst. Dadurch kann, bei nicht eingesetztem Steuerungs- und/oder Regelungsmodul die freie Aufnahme vor unbefugtem Zugriff, sowie vor
Verschmutzung bewahrt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das
Schaltgerät einen internen Datenbus umfasst. Dadurch ist ein Datenaustausch zwischen dem elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodul mit intern vorhandenen Sensoren bzw. mit einer in der Schalteinrichtung vorgesehenen Busschnittstelle, wie etwa einer EIB, LON oder LAN Schnittstelle möglich.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul dritte Kontakte zur kabellosen
Verbindung mit einem Sockel und/oder einer Aufnahme umfassen. Dadurch wird die leitende
Verbindung zum Sockel und/oder zu einer Aufnahme sichergestellt.
In Weiterführung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul mit wenigstens einem in der Schalteinrichtung angeordneten
Sensor, beispielsweise einem Temperatursensor und/oder den Dioden einer
Stromwandlertertiärwicklung, verbunden ist. Dadurch können weitere Betriebsparameter bei der Auslösung berücksichtigt werden, bzw. gespeichert oder an einen externen Kontroller übermittelt werden.
In diesem Zusammenhang kann in Weiterführung der Erfindung vorgesehen sein, dass das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul wenigstens einen Analog/Digital-
Konverter umfasst. Dadurch können ankommende Messsignale digital weiterverarbeitet werden, was sowohl störsicher ist als auch eine Vielzahl an Möglichkeiten der Signalanalyse eröffnet.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das elektronische
Steuerungs- und/oder Regelungsmodul wenigstens einen integrierten Schaltkreis, vorzugsweise einen Mikroprozessor und/oder Mikrokontroller und/oder digitalen
Signalprozessor und/oder Programmable Gate Array, umfasst. Dadurch können verschiedenste Aufgaben des elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmoduls schnell und effizient ausgeführt werden.
Eine Variante der Erfindung kann darin bestehen, dass das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul eine Datenschnittstelle aufweist, vorzugsweise Infrarot, Funk,
Bluetooth, GSM, Internet, dadurch ist eine einfache Programmierung bzw. ein einfaches
Auslesen gespeicherter Daten möglich.
Gemäß einer anderen Ausfuhrungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul Mittel zur Anzeige, vorzugsweise
Leuchtdioden, umfasst. Dadurch können in einfacher Weise verschiedene Betriebszustände, wie etwa verschiedene Auslösegründe, veranschaulicht werden.
Weiters betrifft die Erfindung ein elektronisches Steuerungs- und/oder Regelungsmodul für eine Schalteinrichtung, insbesondere einen Fehlerstromschutzschalter.
Aufgabe der Erfindung ist es daher ein elektronisches Steuerungs- und/oder Regelungsmodul der genannten Art derart weiterzubilden, dass dadurch eine Schalteinrichtung, insbesondere ein Schutzschalter oder Fehlerstromschutzschalter, der Eingangs genannten Art einfach, schnell und flexibel an gegebene Einsatzanforderungen angepasst werden kann. Weiters ist es
Aufgabe ein elektronisches Steuerungs- und/oder Regelungsmodul anzugeben, welches zusätzliche Möglichkeiten der Bewertung bzw. Klassifizierung eines Fehlerstroms aufweist und dadurch auch ungewöhnliche Fehlerströme sicher erkennt und dabei Fehlauslösungen weitestgehend vermeidet.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass das elektronische Steuerungs- und/oder
Regelungsmodul zur kabellosen Anordnung in einer Aufnahme der Schalteinrichtung und zur
Steuerung und/oder Regelung von Funktionen, insbesondere Zusatzfunktionen, vorzugsweise
Einstellung des Nennfehlerstroms, Darstellung des momentan fließenden Fehlerstromes,
Kurzzeitverzögerung der Fehlerstromauslösung bei transienten Vorgängen, einstellbare
Verzögerungszeiten der Fehlerstromauslösung, Erkennen und Verarbeiten von nicht sinusförmigen Fehlerströmen wie etwa angeschnittenen Halbwellen und/oder überlagerte Gleichstromanteile, Erkennen von Über- und/oder Unterspannung, Feststellen des
Leistungsfaktors cos φ, Anpassen der Auslösegrenzwerte entsprechend dem aktuellen cos φ,
Programmierung der Funktionen über eine Schnittstelle vor und/oder nach der Anordnung in einer Schalteinrichtung, Austausch von Daten mit weiteren in einer Schalteinrichtung angeordneten elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodulen, der Schalteinrichtung ausgebildet ist.
Dadurch kann bei einem erfindungsgemäßen elektronischen Steuerungs- und/oder
Regelungsmodul auf aufwändige Gehäuse bzw. auf Isolierungsmaßnahmen weitestgehend verzichtet werden, wodurch es sehr kompakt gehalten werden kann. Durch die Anordnung im
Inneren wird weiters die Kontaktierung der Schalteinrichtung nicht beeinflusst.
Durch die Anordnung eines erfindungsgemäßen elektronischen Steuerungs- und/oder
Regelungsmoduls in einer Schalteinrichtung kann diese eine Vielzahl unterschiedlicher
Aufgaben der Schalteinrichtung übernehmen, welche darüber hinaus anpassbar sind. Durch die kabellose Anordnung kann ein elektronisches Steuerungs- und/oder Regelungsmodul schnell und einfach in einer Schalteinrichtung angeordnet bzw. aus einer solchen entfernt werden.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen, in welchen Ausführungsformen dargestellt sind, beispielsweise beschrieben. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Schalteinrichtung mit eingesetztem elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodul in axonometrischer Darstellung;
Fig. 2 eine Schalteinrichtung gemäß Fig. 1 ohne Oberteil;
Fig. 3 eine Schalteinrichtung gemäß Fig. 2 ohne Sockel und ohne elektronischem Steuerungs- und/oder Regelungsmodul;
Fig. 4 den Oberteil einer erfindungsgemäßen Schalteinrichtung gemäß Fig. 1 ;
Fig. 5 eine erste Ausführungsform eines Sockels in axonometrischer Darstellung;
Fig. 6 eine weitere Ansicht eines Sockels gemäß Fig. 5;
Fig. 7 eine weitere Ansicht eines Sockels gemäß Fig. 5;
Fig. 8 eine weitere Ansicht eines Sockels gemäß Fig. 5;
Fig. 9 ein elektronisches Steuerungs- und/oder Regelungsmodul geeignet zum Einsetzen in einen Sockel gemäß Fig. 5 bis 8;
Fig. 10 eine weitere Ansicht eines elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmoduls gemäß Fig. 9; Fig. 11 eine erfindungsgemäße Schalteinrichtung mit einem Sockel gemäß Fig. 5 bis 8 und einem elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodul gemäß den Fig. 9 und 10 in
Explosionsdarstellung;
Fig. 12 eine zweite Ausführungsform eines Sockels in axonometrischer Darstellung;
Fig. 13 eine weitere Ansicht eines Sockels gemäß Fig. 12;
Fig. 14 eine weitere Ansicht eines Sockels gemäß Fig. 12;
Fig. 15 ein elektronisches Steuerungs- und/oder Regelungsmodul geeignet zum Einsetzen in einen Sockel gemäß Fig. 12 bis 14;
Fig. 16 eine weitere Ansicht eines elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmoduls gemäß Fig. 15;
Fig. 17 eine erfindungsgemäße Schalteinrichtung mit einem Sockel gemäß Fig. 12 bis 14 und einem elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodul gemäß den Fig. 15 und 16 in
Explosionsdarstellung;
Fig. 18 eine weitere Ansicht einer Schalteinrichtung gemäß Fig. 17; und
Fig. 19 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schalteinrichtung.
Die Fig. 1 bis 18 zeigen Ausfuhrungsformen bzw. Teile einer erfindungsgemäßen
Schalteinrichtung 1, insbesondere Fehlerstromschutzschalter, umfassend in einem Gehäuse 3 angeordnete Funktionsgruppen wie Detektionseinheit, Auslöserelais, Schaltschloss 45,
Schaltkontakte 43 sowie eine Prüfeinrichtung 4, sowie eingangs- und ausgangsseitige
Anschlussklemmen, mit wenigstens einer Aufnahme 7 für wenigstens ein elektronisches
Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8, das eingesetzt in die Aufnahme 7, vorzugsweise kabellos, an Kontakte 9, die mit wenigstens einer Funktionsgruppe und gegebenenfalls mit den eingansseitigen und/oder ausgangsseitigen Anschlussklemmen verbunden sind, angeschlossen ist.
In den bevorzugen Ausführungsformen erfindungsgemäßer Schalteinrichtungen 1 kann vorgesehen sein, dass diese, ohne eingesetztes elektronisches Steuerungs- und/oder
Regelungsmodul 8, eine vorgebbare Anzahl an Grundfunktionen, etwa die Funktionen eines einfachen Fehlerstromschutzschalters, erfüllen. Dadurch können vor allem netzspannungsunabhängige Fehlerstromschutzschalter um eine Vielzahl zusätzlicher
Funktionen erweitert werden, welche den Betrieb eines zu schützenden Netzes effektiver machen, wobei bei einem Ausfall der Spannungsversorgung des elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmoduls 8 die netzspannungsunabhängigen Grundfunktionen des
Fehlerstromschutzschalters voll erhalten bleiben. Somit ist ein derartiger Fehlerstromschutzschalter mit all seinen Möglichkeiten auch in Bereichen einsetzbar, in denen die Netzspannungsunabhängigkeit der Auslösung gefordert ist.
Fig. 19 zeigt das Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführung eines vierpoligen netzspannungsunabhängigen Fehlerstromschutzschalters mit einem elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8. Der Fehlerstromschutzschalter weist dabei, zur Umsetzung der netzspannungsunabhängigen Auslösung, einen Permanentmagnetauslöser 46 auf. Weiters umfasst der Fehlerstromschutzschalter einen Summenstromwandler 42, Schaltkontakte 43, Arbeitsstromauslöser 44, Schaltschloss 45, Öffherkontakt 47 und eine Spannungsversorgung 48 für das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8. Über die Wirkung des Permanentmagnetauslöser 46 auf das Schaltschloss 45 weist der Fehlerstromschutzschalter bei nicht eingesetztem elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 netzspannungsunabhängige Grundfunktionen auf. Bei eingesetztem elektronisches Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 übernimmt dieses die Auslösefunktion über den Arbeitstromauslöser 44, der ebenfalls auf das Schaltschloss 45 wirkt. Der Öffnerkontakt 47 ist geöffnet, womit der Permanentmagnetauslöser 46 deaktiviert ist. Das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 wird bevorzugt über alle Außenleiter und den Neutralleiter über die Spannungsversorgung 48 versorgt, sodass auch bei Ausfall eines Leiters die Funktionen des elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmoduls 8 gewährleistet bleiben. Bei spannungslosem elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 schließt der Öffherkontakt 47 und aktiviert den Auslöseweg über den Permanentmagnetauslöser 46 und der Fehlerstromschutzschalter arbeitet wieder netzspannungsunabhängig.
Durch Einsetzen wenigstens eines elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmoduls 8 in die dafür vorgesehene Aufnahme 7 können die Funktionen einer Schalteinrichtung 1 erweitert werden. Es können auch Schalteinrichtungen 1 vorgesehen sein, welche ohne eingesetztem elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 nicht funktionsfähig sind. Eine erfindungsgemäße Schalteinrichtung 1, wie in den Fig. 1 bis 4, sowie 11, 17 und 18 dargestellt, umfasst ein Gehäuse 3 aus Isolierstoff welches einen Oberteil 16 und einen Unterteil 15 umfasst, wobei die Gehäuseteile 15, 16, bevorzugt mit lösbaren Verbindungsmitteln, insbesondere mit Schrauben, verbunden sind, und die Schalteinrichtung durch Lösen der Verbindungsmittel und Abheben des Oberteils 16 geöffnet werden kann, wobei dadurch der Zugriff auf den im Unterteil 15 angeordneten funktionellen Teil der Schalteinrichtung 1 gegeben ist. Im Unterteil 15 der Schalteinrichtung 1 sind Eingangs- und Ausgangsklemmen zum Anschluss elektrischer Leiter angeordnet, wobei jede Anzahl elektrischer Leiter bzw. Eingangs- und Ausgangsklemmen vorgesehen sein kann. Bevorzugt sind Ausführungsformen für zwei oder vier elektrische Leiter, wobei jeweils eine Klemme für den Neutralleiter vorgesehen ist und ein bzw. drei Klemmen für die stromführenden Phasen. Der Unterteil der Schalteinrichtung 1 umfasst weiters Schaltschloss, Betätigungselement, Detektionseinheit, Auslöseeinheit, und eventuell eine Prüfeinrichtung 4, wobei das Betätigungselement 21 bei aufgesetztem Oberteil 16 durch eine Durchbrechung 17 des Oberteils 16 ragt. Das Betätigungselement 21 ist mechanisch mit dem Schaltschloss verbunden.
Die bevorzugten Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Schalteinrichtung 1 sind Fehlerstromschutzschalter.
Erfindungsgemäße Schalteinrichtungen 1 weisen eine Aufnahme 7 für zumindest ein elektronisches Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 auf, wobei dieses derart in der Schalteinrichtung 1 angeordnet werden kann, dass es, nach Entfernen des Oberteils 16 auf einfache Weise aus der Schalteinrichtung 1 entfernbar ist.
Das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 ist bevorzugt in einem Sockel 10 angeordnet, wobei der Sockel 10 erste Kontakte 11, zur kabellosen Verbindung mit dem elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 und zweite Kontakte 12, zur, vorzugsweise kabellosen, Verbindung mit den mit wenigstens einer Funktionsgruppe und gegebenenfalls mit den eingangsseitigen und/oder ausgangsseitigen Anschlussklemmen verbundenen Kontakten 9 aufweist.
Der Sockel 10 weist eine im wesentlichen rahmenartige Grundform mit einer ersten Sockelfläche 22 und einer zweiten Sockelfläche 23 (Fig. 18), sowie äußeren Sockelseitenflächen 24 auf. Der Sockel weist eine Modulaufnahme 25 mit inneren Modulaufhahmewänden 26 auf, wobei die Modulaufnahme 25 gegengleich den Außenabmessungen des elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmoduls 8 ausgeführt ist. Es kann vorgesehen sein, dass die Modulaufnahme 25 an der zweiten Sockelfläche 23 mit einem Sockelboden 27 verschlossen ist, wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 12 bis 14. Es können auch Ausführungsformen ohne Sockelboden 27, wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 bis 8, vorgesehen sein. In den bevorzugten Ausfuhrungsformen weist der Sockel 10 einen L- förmigen Fortsatz 28 auf.
Es kann vorgesehen sein, dass in dem Sockel 10 Hardwarekomponenten wie etwa die Funktionsgruppe der Prüfeinrichtung 4 umfassend eine Prüfstromstrecke und eine Prüftaste 13 angeordnet ist. Dadurch wird die automatisierte Fertigung unterstützt. Weiters kann auf diese Weise ein elektronisches Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 die Betätigung der Prüftaste 13 dokumentieren.
Im Unterteil 15 ist eine Aufnahme 7 für den Sockel 10 vorgesehen. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Sockel 10 mittels nicht dargestellter Verbindungsmittel an einem Teil der Schalteinrichtung 1 lösbar befestigt, vorzugsweise aufgesteckt oder verschraubt, wird. Bevorzugt ist vorgesehen, den Sockel 10 am Träger 29 des Betätigungselements 21 zu befestigen. Hierfür können entsprechende Mittel entlang einer äußeren Sockelseitenfläche 24 vorgesehen sein, etwa Aufnahmenuten, Löcher und/oder Gewindebohrungen. Durch die Befestigung des Sockels 10 an einem Teil des Schaltgeräts 1 kann auch bei abgenommenem Oberteil 16 eine definierte Lage des Sockels 10 gewährleistet werden. Dies ist vor allem bei der automatisierten Fertigung von Vorteil.
Der Sockel 10 kontaktiert, in den bevorzugten Ausführungsformen, über zweite Kontakte 12, welche vorzugsweise an den äußeren Sockelseitenflächen 24 sowie an der zweiten Sockelfläche 23 angeordnet sind, vorzugsweise Kontaktfahnen oder Kontaktfedern, elektrische Kontakte 9, 30 an der Schaltwalze 31, mittels derer die Verbindung zu den Anschlussklemmen, vorzugsweise zu den ausgangsseitigen Anschlussklemmen, und damit zu den stromführenden Phasen und dem Neutralleiter hergestellt wird. Auf diesem Weg wird auch das im Sockel 10 angeordnete elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 mit Energie, sowie mit Daten über Versorgungsspannung bzw. Strom versorgt. Bei ausgeschalteter Schalteinrichtung 1 befindet sich die Schaltwalze 31 in einer Stellung in der die elektrischen Kontakte 9, 30 nicht an den zweiten Kontakten 12, bzw. den Kontaktfahnen 37 des Sockels 10 anliegen und daher auch das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 stromlos ist. Es kann vorgesehen sein, das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 auf anderem Weg mit Energie zu versorgen, sodass es bei ausgeschalteter Schalteinrichtung 1 weiter in Betrieb ist.
In den bevorzugten Ausführungsformen umfassen die zweiten Kontakte 12 weiters Kontaktflächen 38, welche an den äußeren Sockelseitenflächen 24 angeordnet sind. Die Kontaktflächen 38 sind bevorzugt als in Nuten 32 angeordnete leitende Flächen ausgeführt. Diese dienen zur Kontaktierung mit in der Schalteinrichtung 1 angeordneten Komponenten bzw. Sensoren, wie etwa der Detektionseinheit, dem Auslöserelais, einem Permanentmagnetauslöser, einem Arbeitsstromauslöser, Temperatursensoren und/oder die Dioden einer Stromwandlertertiärwicklung. Die Verbindungen zu dem Sensor bzw. zu den Sensoren können dabei kabellos über Kontaktfedern, Stifte, Druck und/oder Schleifkontakte 14 ausgeführt sein, oder mittels Kabel, welche an den Kontaktflächen 38 angelötet bzw. aufgesteckt sind.
Die Modulaufnahme 25 des Sockels 10 weist eine Mehrzahl erster Kontakte 11 zur Kontaktierung des elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmoduls 8 auf. Das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 ist lediglich über dritte Kontakte 40, welche bevorzugt als Kontaktfedern, Stifte, Druck und/oder Schleifkontakte 14 ausgebildet sind, mit dem Sockel 10 elektrisch verbunden. Eine Kabelverbindung, vor allem eine fest verlötete, ist nicht vorgesehen. Die ersten Kontakte 11 sind bei einer in den Fig. 5 bis 8 dargestellten Ausführungsform an den inneren Modulaufhahmewänden 26 angeordnet. Durch die seitliche Anordnung ergibt sich eine einfache Fertigung des Sockels 10. Bei der Ausführungsform gemäß den Fig.12 bis 14 sind die ersten Kontakte 11 an der zweiten Sockelfläche 23 ausgeführt. Zur Kontaktierung der ersten Kontakte 11 sind bei dieser Ausführungsform Durchbrechungen 39 im Sockelboden 27 vorgesehen. Durch Einführen der dritten Kontakte 40 des elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmoduls 8 in die entsprechend gegengleichen Durchbrechungen 39 kommen diese in Kontakt mit den leitenden ersten Kontakten 11 an der zweiten Sockelfläche 23. Die ersten Kontakte 11 können auch im Inneren des Sockels 10, zwischen dem Sockelboden 27 und der zweiten Sockelfläche 23 ausgeführt sein. Die Durchbrechungen 39 können sowohl als Durchgangsöffhungen als auch als Sacköffhungen ausgeführt sein. Bei dieser Ausführungsform des Sockels 10 sind in der Modulaufhahme 25 für den Monteur keine elektrisch leitenden Flächen zugänglich. Dies erhöht die Sicherheit bei Veränderungen bzw. Tausch des elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmoduls 8, da es dadurch zu keinem Kontakt mit stromführenden Leitern, und damit zu keinen Verletzungen, kommen kann.
Das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 ist zur Erweiterung und/oder Veränderung der Funktionalität von Schalteinrichtung 1, vor allem von Fehlerstromschutzschaltern, vorgesehen, und ist daher mit den Detektions- und/oder Auslöse- und/oder Testeinheiten der Schalteinrichtung, vorzugsweise über die ersten und zweiten Kontakte 11, 12 des Sockels 10, verbunden.
Das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 ist vorzugsweise in der Form eines Quaders mit rechteckiger Grundfläche, umfassend eine Deckfläche 33 und eine Bodenfläche 34, sowie Seitenflächen 35, ausgeführt. Erfindungsgemäß kann das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 jede beliebige Form aufweisen, welche jedoch gegengleich der Form einer Modulaufhahme 25 ausgeführt sein sollte. Das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 weist eine vorgebbare Anzahl elektrisch leitender dritter Kontakte 40 zur Kontaktierung der ersten Kontakte 11 des Sockels 10 auf. In der Ausfuhrungsform gemäß den Fig. 9 bis 11 sind die dritten Kontakte 40 an den Seitenflächen 35 im Bereich der Bodenfläche 34 ausgeführt.
In der Ausführungsform gemäß den Fig. 15 bis 18 sind die dritten Kontakte 40 als stiftfbrmige Fortsätze 41 ausgebildet, welche sich aus der Bodenfläche 34 erheben. Die Verbindung des elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmoduls 8 zum Sockel 10 bzw. zur Aufnahme 7 ist verpolungssicher ausgeführt. Entweder in Form einer unsymmetrischen Grundform des elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8, einer unsymmetrischen Anordnung der dritten Kontakte 40 und/oder durch das Vorsehen von Führungen und Fortsätzen.
Es kann auch vorgesehen sein, das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 ohne Sockel 10 direkt in eine Schalteinrichtung 1 einzusetzen. In diesem Fall sind die dritten Kontakte 40 des elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 von der Art der zweiten Kontakte 12 des Sockels 10 ausgeführt, und das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 kontaktiert die Funktionsgruppen der Schalteinrichtung 1 ohne Sockel 10. Das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 beinhaltet eine interne Elektronik umfassend wenigstens eine der Funktionen: Aufnahme von Daten, Speicherung von Daten, Übermittlung von Daten, Empfang von Befehlen, Empfang von Arbeitsroutinen oder Programmcode, Ausführen von Steuerungs- und/oder Regelungsaufgaben vorzugsweise aufgrund vorgegebener Routinen, Ausführen von Schaltaufgaben. All diese Funktionen könne in beliebiger Weise in analoger und/oder digitaler Technologie ausgeführt sein, hi der bevorzugten Ausführung umfasst das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 wenigstens einen Analog/Digital-Konverter um eingehende, analoge Messwerte für die interne Weiterverarbeitung zu digitalisieren. Es kann vorgesehen sein, dass jedem, als Eingang konfigurierten, dritten Kontakt 40 ein separater Analog/Digital-Konverter zugeordnet ist, oder, dass mehrere Messwerteingänge über einen Multiplexer auf einen Analog/Digital-Konverter geschalten werden. Zur internen Weiterverarbeitung der Messdaten ist vorgesehen, dass das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul wenigstens einen integrierten Schaltkreis, vorzugsweise einen Mikroprozessor und/oder Mikrokontroller und/oder digitalen Signalprozessor und/oder Programmable Gate Array, umfasst. Hinzu kommen noch Speicherbausteine um Programme und/oder Messdaten zu speichern. Ein elektronisches Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 kann etwa die Höhe der zulässigen Fehlerstromstromamplitude, die Fehlerstromqualität sowie die Art der Auslösung der betreffenden Schalteinrichtung 1 verändern. Dadurch kann eine Standardschalteinrichtung an die jeweilige Anwendung angepasst werden, bzw. eine bereits in eine Hausinstallation integrierte Schalteinrichtung 1 bei geänderten Bedingungen an diese angepasst werden. Darüber hinaus erweitert ein elektronisches Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 die Funktionalität einer Schalteinrichtung 1, insbesondere eines Fehlerstromschutzschalters. Es kann vorgesehen sein, die Werte außerhalb der üblichen Normwerte anzupassen. Weiters kann eine Kurzzeitverzögerung der Fehlerstromauslösung bei transienten Vorgängen (z.B. Blitzschlag) vorgesehen sein, um die Verfügbarkeit eines Installationsabschnittes zu erhöhen und Fehlauslösungen zu vermeiden. Es kann vorgesehen sein, über einstellbare Verzögerungszeiten mehrere Fehlerstromschutzschalter selektiv zueinander zu koordinieren, um im Fehlerfall die Verfügbarkeit von Installationsabschnitten zu erhöhen. Weiters kann vorgesehen sein das Erkennen und Verarbeiten von Fehlerströmen zu erweitern, etwa durch Erkennen von Fehlerströmen, deren Kurvenform von reinen Sinusschwingungen abweicht, z.B. angeschnittene Halbwellen, durch Erkennen von Fehlerströmen die von einem Gleichstromanteil überlagert sind und/oder durch Erkennen von reinen Gleichstromfehlerströmen.
Weiters kann das Erkennen von Über- bzw. Unterspannungen vorgesehen sein, sowie von Überströmen.
Es kann vorgesehen sein, den aktuellen Leistungsfaktor cos φ zu bestimmen und diesen bei der Bestimmung der zulässigen Fehlerströme zu berücksichtigen. Bei Vorhandensein eines hohen kapazitiven Lastanteils können höhere betriebsmäßige Ableitströme gegen Erde zugelassen werden, während bei Personenschluss ohmsche Anteile wesentlich kritischer bewertet werden müssen.
Zusätzlichen kann vorgesehen sein weitere Messwerte aus dem Schaltgerät 1 aufzunehmen und zu verarbeiten, wie etwa die Temperatur.
Mit Hilfe der digitalen Signalverarbeitung können die aufgezeigten Anwendungen für ein elektronisches Steuerungs- und/oder Regelungsmodul einfach realisiert werden. Hierfür können verschiedene Methoden Verwendung finden, etwa die Bewertung des digitalen Signalstroms hinsichtlich Unsymmetrie oder Stetigkeit, die Teilung des gemessenen Fehlerstroms in verschiedene Frequenzbereiche mittels digitaler Filter und Bewertung der Fehlerströme nach deren frequenzmäßigen Auftreten und/oder die Bewertung des gemessenen und digitalisierten Fehlerstroms mittels Transformationsalgorithmen, wie etwa FFT, DCT oder Wavelettransformation.
In der bevorzugten Ausfuhrungsform weist ein erfindungsgemäßes Schaltgerät 1 bzw. das in diesem angeordnete elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8, eine Datenschnittstelle auf. Diese kann sowohl zum Programmieren des elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmoduls 8 dienen als auch zum Auslesen verschiedener Daten, wie etwa der Höhe des momentanen Fehlerstroms, die Art des Fehlerstroms, der Betriebsstatus, sowie statistischer Daten. Weiters kann vorgesehen sein, dass mehrere, vorzugsweise zwei, in der Schalteinrichtung 1 angeordnete elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodule 8 mittels Datenschnittstelle kommunizieren. Dadurch kann z.B. eine redundantes System aufgebaut werden, oder mehrere, nicht notgedrungen gleichartige, elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodule 8 teilen sich die Schutzaufgaben. Es kann auch vorgesehen sein, das Schaltgerät 1 über die Datenschnittstelle zu schalten, daher den betreffenden Installationsabschnitt vom Netz zu trennen, und/oder wieder einzuschalten. Als bevorzugte Datenschnittstellen sind Infrarot, Funk, Bluetooth, GSM, Internet oder eine serielle oder parallele leitungergebundene Schnittstelle vorgesehen. Es kann jedoch auch jede andere Art der Datenschnittstelle vorgesehen sein, wie etwa LAN, UMTS, USB, Firewire, EDB, LON, Lichtwellenleiter, RS-232. Insbesondere kann die Einbindung in ein gebäudeeigenes Gebäudemanagementsystem vorgesehen sein, etwa mit Funksystemen bei welchen die einzelnen Geräte als Router für das gesamte Gebäudefunksystem fungieren und auch Daten weiterleiten die für andere Endgeräte bestimmt sind. Es kann auch interner Datenbus vorgesehen sein, welcher, vor allem bei Anschluss der Schalteinrichtung an ein kabelgebundenes System zum Datenaustausch, die Daten des wenigstens einen elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmoduls 8 bis zur Busschnittstelle, einem anderen elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 bzw. bis zu einem Buscontroller überträgt, welche nicht im elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 angeordnet sein müssen.
Es kann vorgesehen sein, das wenigstens eine elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 sowohl vor dem Anordnen in der Schalteinrichtung 1 als auch nach dem Anordnen in der Schalteinrichtung 1 zu programmieren. Weiters kann vorgesehen sein, das wenigstens eine elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 jederzeit nachträglich umzuprogrammieren. Es kann auch vorgesehen sein, dass bei mehreren elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodulen 8 in einer Schalteinrichtung 1 lediglich eines über eine Datenschnittstelle nach Außen verfugt, welches die Daten für alle, in der Schalteinrichtung angeordneten elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodule 8 empfängt, und an diese weitergibt.
Für den Empfang von Daten mittels Infrarot, weist das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 in den bevorzugten Ausführungsformen einen Infrarotempfänger 36 auf. Das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 umfasst weiters Mittel zur Anzeige 19 von Betriebszuständen, welche bevorzugt an der Deckfläche 33 ausgeführt sind. Erfindungsgemäß können jede Art der Mittel zur Anzeige 19 vorgesehen sein, etwa LCD- Anzeigen, LED 20 oder mechanische Anzeigemittel. In der bevorzugten Ausführungsform umfassen die Mittel zur Anzeige, vorzugsweise fünf, Leuchtdioden 20. Im Bereich des elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmoduls 8 ist eine Durchbrechung bzw. ein Sichtfenster 17 im Oberteil 16 des Gehäuses 3 vorgesehen, welches bei nicht eingesetztem elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodul 8 mittels einer Abdeckung 18 verschlossen werden kann.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Schalteinrichtung (1), insbesondere Fehlerstromschutzschalter, umfassend in einem Gehäuse (3) angeordnete Funktionsgruppen wie Detektionseinheit, Auslöserelais, Schaltschloss (45), Schaltkontakte (43) sowie eine Prüfeinrichtung (4), sowie eingangs- und ausgangsseitige Anschlussklemmen, gekennzeichnet durch wenigstens eine Aufnahme (7) für wenigstens ein elektronisches Steuerungs- und/oder Regelungsmodul (8), das eingesetzt in die Aufnahme (7), vorzugsweise kabellos, an Kontakte (9), die mit wenigstens einer Funktionsgruppe und gegebenenfalls mit den eingansseitigen und/oder ausgangsseitigen Anschlussklemmen verbunden sind, angeschlossen ist.
2. Schalteinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Aufnahme (7) ein, vorzugsweise rahmenartiger, Sockel (10) für das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul (8) angeordnet ist, wobei der Sockel (10) erste Kontakte (11), zur kabellosen Verbindung mit dem elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodul (8) und zweite Kontakte (12), zur, vorzugsweise kabellosen, Verbindung mit den mit wenigstens einer Funktionsgruppe und gegebenenfalls mit den eingangsseitigen und/oder ausgangsseitigen Anschlussklemmen verbundenen Kontakten (9) aufweist.
3. Schaltgerät (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Sockel (10) die Funktionsgruppe der Prüfeinrichtung (4) umfassend eine Prüfstromstrecke und eine Prüftaste (13) angeordnet ist.
4. Schalteinrichtung (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und die zweiten Kontakte (11, 12) Kontaktfedern, Stifte, Druck und/oder Schleifkontakte umfassen.
5. Schalteinrichtung (1) bei welcher das Gehäuse (3) zweiteilig in Form eines die Funktionsgruppen aufnehmenden Unterteils (15) und eines deckelartigen Oberteils (16) ausgebildet ist, nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (7) im Unterteil (15) des Gehäuses (3) angeordnet ist.
6. Schalteinrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (16) ein Sichtfenster und/oder eine Durchbrechung (17) aufweist.
7. Schalteinrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sichtfenster und/oder die Durchbrechung (17) eine Abdeckung (18) umfasst.
8. Schalteinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen internen Datenbus.
9. Schalteinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul (8) dritte Kontakte (40) zur kabellosen Verbindung mit dem Sockel (10) und/oder der Aufnahme (7) umfassen.
10. Schalteinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul (8) mit wenigstens einem in der Schalteinrichtung (1) angeordneten Sensor, beispielsweise einem Temperatursensor und/oder den Dioden einer Stromwandlertertiärwicklung, verbunden ist.
11. Schalteinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul (8) wenigstens einen Analog/Digital-Konverter umfasst.
12. Schalteinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul (8) wenigstens einen integrierten Schaltkreis, vorzugsweise einen Mikroprozessor und/oder Mikrokontroller und/oder digitalen Signalprozessor und/oder Programmable Gate Array, umfasst.
13. Schalteinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul (8) eine Datenschnittstelle aufweist, vorzugsweise Infrarot, Funk, Bluetooth, GSM, Internet.
14. Schalteinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Steuerungs- und/oder Regelungsmodul (8) Mittel zur Anzeige (19), vorzugsweise Leuchtdioden (20), umfasst.
15. Elektronischer Steuerungs- und/oder Regelungsmodul (8) für eine Schalteinrichtung (1), insbesondere einen Fehlerstromschutzschalter, dadurch gekennzeichnet, dass es zur kabellosen Anordnung in einer Aufnahme (7) der Schalteinrichtung (1) und zur Steuerung und/oder Regelung von Funktionen, insbesondere Zusatzfunktionen, vorzugsweise Einstellung des Nennfehlerstroms, Darstellung des momentan fließenden Fehlerstromes, Kurzzeitverzögerung der Fehlerstromauslösung bei transienten Vorgängen, einstellbare Verzögerungszeiten der Fehlerstromauslösung, Erkennen und Verarbeiten von nicht sinusförmigen Fehlerströmen wie etwa angeschnittenen Halbwellen und/oder überlagerte Gleichstromanteile, Erkennen von Über- und/oder Unterspannung, Feststellen des Leistungsfaktors cos φ, Anpassen der Auslösegrenzwerte entsprechend dem aktuellen cos φ, Programmierung der Funktionen über eine Schnittstelle vor und/oder nach der Anordnung in einer Schalteinrichtung, Austausch von Daten mit weiteren in einer Schalteinrichtung angeordneten elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungsmodulen, der Schalteinrichtung (1) ausgebildet ist.
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