WO2020008019A1 - Geräteschutzschalter mit intelligenter grenzwertermittlung und verfahren hierfür - Google Patents

Geräteschutzschalter mit intelligenter grenzwertermittlung und verfahren hierfür Download PDF

Info

Publication number
WO2020008019A1
WO2020008019A1 PCT/EP2019/068063 EP2019068063W WO2020008019A1 WO 2020008019 A1 WO2020008019 A1 WO 2020008019A1 EP 2019068063 W EP2019068063 W EP 2019068063W WO 2020008019 A1 WO2020008019 A1 WO 2020008019A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
energy
circuit breaker
current
device circuit
determining
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/068063
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gerhard Wölk
Martin Striewe
Alexander Fomenko
Guido NAHLES
Original Assignee
Phoenix Contact Gmbh & Co.Kg
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 Phoenix Contact Gmbh & Co.Kg filed Critical Phoenix Contact Gmbh & Co.Kg
Priority to US17/257,779 priority Critical patent/US11418021B2/en
Priority to CN201980039785.4A priority patent/CN112272856B/zh
Publication of WO2020008019A1 publication Critical patent/WO2020008019A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H47/00—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
    • H01H47/002—Monitoring or fail-safe circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/0007—Details of emergency protective circuit arrangements concerning the detecting means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
    • H02H3/093—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current with timing means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H47/00—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
    • H01H2047/009—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current with self learning features, e.g. measuring the attracting current for a relay and memorising it
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/04—Arrangements for preventing response to transient abnormal conditions, e.g. to lightning or to short duration over voltage or oscillations; Damping the influence of dc component by short circuits in ac networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/006—Calibration or setting of parameters

Definitions

  • the invention relates to a device circuit breaker with intelligent limit value determination and method therefor.
  • Circuit breakers are used in many areas of electrical system engineering. The task of these device circuit breakers is to protect downstream consumers and their surroundings from overcurrent and its effects. If such circuit breakers are not used and there is an overcurrent, both the downstream consumer and other objects can be affected directly or indirectly. For example, overloading can lead to fires in the downstream consumer or on the supply lines.
  • 1 is a schematic flow diagram of aspects according to an embodiment of the invention
  • 2 shows a schematic flow diagram of further aspects according to an embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows a diagram of an exemplary current profile of a device circuit breaker according to the embodiment of the invention
  • FIG. 4 shows a diagram of an exemplary current profile of a device circuit breaker according to an embodiment of the invention
  • FIG. 5 shows a diagram of an exemplary current profile of a device circuit breaker according to an embodiment of the invention according to a first load case
  • FIG. 6 is a schematic flow diagram of aspects according to a further embodiment of the invention.
  • FIG. 7 is a schematic flow diagram of aspects according to a further embodiment of the invention.
  • FIG. 8 shows a diagram of an exemplary energy profile of a device circuit breaker according to an embodiment of the invention in a training phase
  • FIG. 9 shows a diagram of an exemplary energy profile of a device circuit breaker according to an embodiment of the invention in a monitoring phase
  • Fig. 10 is a schematic representation of means of a device circuit breaker according to the invention.
  • neighboring explicitly includes a direct neighborhood relationship, but is not limited to this.
  • between explicitly includes a position in which the intermediate part is in close proximity to the surrounding parts.
  • a device circuit breaker 1 according to the invention with intelligent limit value determination has means for determining the current IM through the device circuit breaker 1. These means for determining the current IM can e.g. be carried out as a voltage measurement on a resistor or as an inductive measurement etc. These means for determining the current IM can provide the size of the current in a suitable manner.
  • the device circuit breaker 1 has means for time recording CLK.
  • a digital clock such as a clock signal or a quartz-controlled time signal or a signal derived from a mains voltage, can be used as the base time.
  • a counter for example, a start or stop condition as well as a counting direction can then be defined, so that a time period can be counted up / down in a controlled manner on the basis of the counting intervals controlled by the base time.
  • the device circuit breaker can have a processing unit CPU that controls the corresponding method. These methods can be permanently programmed or else can be programmed through an inclined wireless or wired interface 10.
  • the interface can also be used for remote signaling and / or remote inquiry and / or remote start of the training phase and / or parameterization.
  • the processing unit CPU can e.g. a microcontroller or a microprocessor.
  • the device circuit breaker 1 knows at least two operating modes.
  • a first operating mode is a so-called training phase.
  • the device circuit breaker measures how long (t tra in) a current that flows through the device circuit breaker 1 and thus through the connected device, which is greater than a certain lower limit value.
  • This lower limit can be assumed to be 1, 3 IN (with IN as the nominal current).
  • the invention is not limited to this value.
  • the training phase ends at the latest when a certain maximum training time is reached.
  • a maximum current I tr ain which flows through the device circuit breaker and the connected device, is determined.
  • the second operating mode is a so-called monitoring phase.
  • the device circuit breaker 1 monitors the current flow through the device circuit breaker and the connected device, and when the current flow is above the lower limit, that is, for example, above 1.3 IN, the current is compared with the determined maximum current I tra in.
  • the circuit breaker 1 interrupts the current flow, for example by means of a switch S.
  • the switch S can be suitable as an electromechanical or electrical switch ⁇ for example
  • Semiconductor switch can be designed.
  • the device circuit breaker is taught to the device in the training phase.
  • t cons determines the peak current of the consumer and / or the amount of time that the current example, on the 1, 3 x rated current is to be determined.
  • a maximum current and a maximum learning time t const can then be specified as limit values. If one of the limit values is exceeded, the training phase is ended.
  • the measured values determined in this way from the peak current and / or the maximum exposure time are / are stored as a threshold (s) for the subsequent monitoring phase.
  • the training phase ends when a certain upper limit value IM E »of the current is reached. Ie, if the current output limit of the device circuit breaker is reached, a safety shutdown can go hand in hand for safety reasons and thus also an end to the training phase.
  • the current is monitored by the device switch. If the current rises above the previously determined threshold, for example above 1, 3 x nominal current IN, the current curve is scanned further and with a stored threshold of peak current and maximum exposure time compared. If these thresholds are exceeded, the consumer is switched off.
  • the previously determined threshold for example above 1, 3 x nominal current IN
  • FIG. 1 An exemplary method is shown in FIG. 1. The method begins at the start. A training phase is now started. In a step 100, a counter / timer is first started. In step 1 10, the start time t a is stored as the current counter date / timer date and in step 120 the current through the
  • Circuit breaker and counter time determined in step 130 it is checked whether the time of the current training phase is still on within the maximum teach-in time .
  • the method can signal the end in optional step 140 and then end the method after the time has elapsed. Since no higher currents were measured in the training phase, it can be assumed that the nominal current was selected incorrectly or that no consumer was connected. This can e.g. are signaled in step 140 as an error code.
  • step 150 Is the time of the current training phase still within the maximum training time t ko n st (TRUE) then it is checked in step 150 whether the current through the circuit breaker switch is greater than the predetermined lower limit value, for example 1, 3 * IN
  • the method can jump back to step 130 and run through the further steps again.
  • a flag for the current peak value can be stored in step 160.
  • the flag will be set to "0" because a previous peak current had not yet occurred.
  • a flag t a can also be set for the start of the training phase.
  • step 170 the current through the device circuit breaker and time of the counter is determined (again).
  • step 180 it is now compared whether the last determined current through the device circuit breaker is greater than the flag for the current peak value. In the case of a first pass, this will always be the case, so that in step 190 the value of the current peak value flag is replaced by the device circuit breaker with the most recently determined current. If, on the other hand, the last determined current through the device circuit breaker is not greater than the flag for the current peak value in step 180, step 190 can be skipped.
  • step 200 a comparison is now made as to whether the most recently determined current through the device circuit breaker is greater than the determined lower limit value.
  • a flag t e is stored in step 210 as the current counter date / timer date for the end point of the training phase.
  • step 210 is skipped.
  • step 210 and the associated evaluation can also be installed elsewhere in the raining process, so that, for example, the comparison with respect to the maximum current through the device circuit breaker is carried out as the first comparison.
  • a step 220 it can now be compared whether the last determined current or the flag for the current peak value is less than the maximum current k through the device circuit breaker . If this is not the case, this can signal the end in an optional step 240 and then terminate the method by switching off the device circuit breaker. Since too high a current was measured at the beginning of the training phase, it can be assumed that a successful start of the device circuit breaker is not possible, for example because the device circuit breaker is too low or because of a short circuit. This can be signaled, for example, in step 240 as an error code.
  • step 250 it is checked whether the time of the current training phase is outside the maximum training time t const .
  • step 260 it is checked in step 260 whether the current through the device circuit breaker is greater than the determined lower limit value, for example 1.3 * 1 N.
  • the method can signal the end in optional step 270 and then end the method. This can e.g. are signaled in step 270 as an error code. In this case it must be assumed that the device circuit breaker will be exposed to higher currents for too long during operation and is therefore unsuitable for the consumer.
  • the training phase can go to the last stage.
  • the threshold for the peak current can be assigned the value of the flag for the peak current for a subsequent monitoring phase.
  • a time difference can be determined as a threshold for the switch-off time for a subsequent monitoring phase from the flag for start time t a and the last stored flag for end time t e .
  • the successful completion of the training phase can be signaled, which ends the training process.
  • the monitoring phase it is preferably (continuously) monitored whether the current flowing through the device circuit breaker is greater than the maximum current of the device circuit breaker. If the current increases, the device circuit breaker is switched off.
  • FIG. 2 An exemplary method is shown in FIG. 2. The process starts at the start. A monitoring phase is now started.
  • the most recently determined current through the device circuit breaker is included in the monitoring phase the determined lower limit as well as the previously determined threshold for the peak current. If the most recently determined current through the device circuit breaker is both greater than the determined lower limit value, eg 1, 3 ⁇ N, and smaller than the previously determined threshold for the peak current, ie an overcurrent flows, a timer is started / initialized in step 410. Otherwise, the method returns to step 400.
  • the determined lower limit value eg 1, 3 ⁇ N
  • step 410 the current is measured in step 420 and the timer is determined.
  • step 430 it is compared whether the timer is below the threshold for the switch-off time. If this is not the case (FALSE), the method ends (step 440). If, on the other hand, the timer is below the threshold for the switch-off time (TRUE), it is checked in step 450 whether the last measured current is lower than the threshold for the peak current. If this is not the case (FALSE), the method ends and can optionally signal a detected short circuit (step 460). If, on the other hand, the last measured current is less than the threshold for the peak current (TRUE), it is then checked in step 470 whether the last measured current is greater than the determined lower limit value, e.g.
  • 1, 3 * IN is. If this is not the case (FALSE), the method returns to its beginning (start). However, if the last measured current is greater than the determined lower limit, e.g. 1, 3 * IN, (TRUE), the method returns to step 420.
  • FIG. 3 shows the current profile of a device circuit breaker according to the embodiment of the invention in a first load case and a second load case.
  • the first load case is shown in the diagram as a solid line.
  • the second load case is shown in the diagram as a dotted line.
  • the first case for example, load carried by rising above the predetermined threshold value, twice the rated current, that is, 2 * I N, a first switch off, followed by an on again. Again the current rises steeply to a value beyond twice the nominal current, ie 2 * I N.
  • the short-circuit situation is recognized as a result of the short-term renewal of the switch-off condition and the device circuit breaker switches off permanently.
  • an overload case is checked after the lower specific limit has been reached, for example 1, 3 * IN. If the current is still above the lower certain limit over a period of time after the lower certain limit has been exceeded, the device circuit breaker switches off permanently. In the prior art, at least in this case, due to the higher interpretation of the switch-off condition of 2 denM, the device circuit breaker would not have been able to correctly recognize the overload situation and instead, as indicated by the broken line, the operation would not have continued even after t ü ,
  • a threshold value for the peak current and a threshold for the switch-off time would have been determined in the training phase for a device circuit breaker according to the invention.
  • the short-circuit case can be distinguished from another case, since the current does not rise above the threshold value or falls below the lower limit value again within the threshold for the switch-off time.
  • the absence of an overload case can be recognized, since now, as shown in FIG. 5, the current falls below the determined lower limit value within the threshold for the switch-off time.
  • a device circuit breaker 1 with intelligent limit value determination is also provided.
  • the device circuit breaker 1 with intelligent limit value determination has means for determining the energy EM, means for determining the current IM through the device circuit breaker 1, means for determining the input and output voltage at the device circuit breaker and means for time recording CLK and means for setting the triggering Nominal current.
  • the different embodiments of the device circuit breakers can also be implemented in a common form or suitable mixed forms. The corresponding funds can be used together.
  • the means for determining the energy EM are shown as separate from the means for determining the current IM, it is clear to the person skilled in the art that the energy can also be determined from this in the case of a current determination and a known time interval. In this respect, the reference to means for determining an energy is only to be understood as a reference to the intermediate result to be achieved.
  • the device circuit breaker 1 measures in a training phase (camouflage) the energy that has flowed through the device circuit breaker 1 to the consumer, the duration of the training phase i n being limited to a maximum training time t const .
  • the measurement starts as soon as the current exceeds a certain lower limit, for example 1, 3 * IN. Then the energy components (positive + and negative - in relation to the lower limit) are added, see Figure 8. This can be achieved as an example:
  • the device circuit breaker 1 measures the current energy and adds it up to a total value Z E. This can be achieved as an example:
  • the device circuit breaker 1 interrupts the current flow.
  • a sliding view can also be used in all embodiments, so that the energy conversion (total energy and / or energy components beyond the nominal load) with corresponding reference values from the training phase, e.g. the lower limit.
  • the training phase begins at the start. Again, the training phase can start automatically or the start can be manual, e.g. can be triggered by pressing a button or by a control command.
  • step 500 a timer is started as in step 100.
  • step 510 as in step 110, the start time t a is again the current counter date / timer date saved and in step 120 the current through the device circuit breaker 1 and time of the counter is determined.
  • step 520 it is checked (analogous to step 130) whether the time of the current training phase is still on within the maximum training time t.
  • the method can signal the end in optional step 530 and then end the method after the time has elapsed. Since no higher currents were measured in the training phase, it can be assumed that the nominal current was selected incorrectly or that no consumer was connected. This can e.g. are signaled as an error code in step 530.
  • step 540 it is checked whether the current through the device circuit breaker is greater than the determined lower limit value, e.g. 1, 3 * IN, is
  • the method can jump back to step 510 and run through the further steps again.
  • a flag for the energy can be stored in step 550, e.g. the flag will be set to "0" because a previous energy input had not yet occurred.
  • step 560 the current through the device circuit breaker 1 and the time of the counter are determined (again).
  • step 580 (analogous to step 180), a comparison is now made as to whether the energy thus determined by the device circuit breaker is less than the flag for the maximum energy threshold (power threshold of the device circuit breaker). In the event that the energy determined last by the device circuit breaker is greater than the maximum energy threshold (FALSE), this can be signaled in an optional step 590 and the method can be terminated. If, on the other hand, the last energy determined by the device circuit breaker is not greater than the maximum energy threshold, it can be checked in step 600 whether the measured value for the current is less than the maximum current through the device circuit breaker (analogous to step 230).
  • FALSE maximum energy threshold
  • a step 600 it can now be compared whether the last determined current or the flag for the current peak value is less than the maximum current coming through the device circuit breaker 1. If this is not the case, this can signal the end in an optional step 610 and then terminate the method by switching off the device circuit breaker. Since too high a current was measured at the beginning of the training phase, it can be assumed that a successful start of the device circuit breaker, e.g. is not possible due to insufficient power of the device circuit breaker or due to a short circuit. This can e.g. are signaled in step 610 as an error code.
  • the method can continue with step 620.
  • step 620 it is checked whether the time of the current training phase is outside the maximum training period tcons t.
  • the procedure ends in the training phase in the final phase.
  • the energy threshold can be assigned the value of the energy flag for a subsequent monitoring phase.
  • the successful completion of the training phase can be signaled, which ends the training process.
  • the monitoring phase of a device circuit breaker 1 set up in this way is illustrated by way of example in the flowchart in FIG. 7.
  • the monitoring phase begins with the start.
  • a flag for the currently totalized energy is set to “0”.
  • step 710 the current through the device circuit breaker 1 and the time of the counter are determined (again).
  • step 720 This information is used in step 720 according to
  • a comparison is now made as to whether the flag for the energy is less than the energy conversion ⁇ energy threshold ⁇ determined in the training phase.
  • the method returns to step 710. However, if the flag is not less than the energy consumption determined in the training phase, this ends
  • the operation is divided into a training phase and a monitoring phase.
  • the total energy is the resulting energy.
  • the resulting energy can be calculated as the difference between the energy introduced by current flow and the energy discharged by radiation / dissipation of thermal energy.
  • the energy discharged by radiation / dissipation of thermal energy can result iteratively from the energy entered and switch-specific parameters for heat dissipation, whereby a certain starting temperature is assumed.
  • Limit value determination means for determining the energy EM, means for determining the current IM through the circuit breaker 1 and means for time recording CLK.
  • the circuit breaker 1 with intelligent limit value determination has means for determining the energy EM, means for determining the current IM through the circuit breaker 1, means for determining the input and output voltage at the circuit breaker and means for time recording CLK.
  • the device circuit breaker 1 sums up the resulting energy, the resulting energy being the difference between the energy introduced by current flow and that by radiation / dissipation of thermal energy discharged energy results, whereby the energy discharged by radiation / dissipation of thermal energy result iteratively from the entered energy and switch-specific parameters for heat dissipation, starting from a certain initial temperature.
  • the training phase ends when a specific maximum training time t max is reached.
  • the resulting energy determined in this way serves as the limit value E trajn .
  • This energy can also correspond to a maximum energy of the consumer.
  • the device circuit breaker f sums up the resulting energy conversions accordingly, and if the resulting energy conversions are greater than or equal to the energy conversion E tra in determined in the training phase, the device circuit breaker interrupts the current flow, for example milky ice of a switch S.
  • the device circuit breaker 1 according to the invention also has a temperature measuring device TM for determining the temperature of the switch S, the temperature determined being used as a specific starting temperature.
  • the device circuit breaker 1 can interrupt the current flow when a certain limit temperature Tmax is reached.
  • the device circuit breaker 1 has a semiconductor switch S.
  • the semiconductor switch S the semiconductor switch
  • Device circuit breaker 1 have a MOSFET transistor as switch S.
  • the maximum exercise time can be set by a user either locally or remotely.
  • the maximum training time is predetermined as an upper limit for the device circuit breaker.
  • a device circuit breaker 1 according to the invention with intelligent limit value determination has means for determining the current IM through the protective switch 1 and means for time recording CLK.
  • the device circuit breaker 1 measures the current through the circuit breaker Wi n as soon as the flowing current exceeds a first limit value (e.g.> 1, 3 IN), the current through the circuit breaker 1 at regular intervals Wim,., Win2 ", and stores one respective value Wim, ...
  • a first limit value e.g.> 1, 3 IN
  • the training phase ends when a certain maximum training time is reached.
  • the device circuit breaker 1 monitors the current flow. If the current flow is above a certain second limit (e.g. 1, 3 IN) from this point in time, the current values foi, ... IQ2, ... are at regular intervals t üi,. " t ü2,. compared with the corresponding determined current values from the training phase, the circuit breaker interrupting the current flow as soon as a deviation is found.
  • a certain second limit e.g. 1, 3 IN
  • the respective methods can of course be adapted to other circumstances.
  • the tripping behavior of sensitive as well as insensitive circuit breakers can be designed in comparison to the behavior of the circuit breakers currently available on the market by appropriately selecting the training times or a maximum current through the device circuit breaker.
  • the maximum current is set to the power limit of the device circuit breaker and the training time available for this is set to the power limit of the device circuit breaker, a rather insensitive behavior is achieved.
  • the training time and / or the maximum current is chosen to be less than the performance limits of the device circuit breaker, the sensitivity increases.
  • circuit breaker switches the rated current in or before the
  • Training phase determined.
  • the nominal current determined in this way can e.g. to determine the threshold in the training phase, i.e. e.g. for 1, 3 IN.
  • thermal equivalent circuit diagram of the electronic components of the device circuit breaker for the teaching process and the learned assumed thermal operating behavior of the consumer in monitoring mode can be taken into account for all of the above-mentioned embodiments for determining a maximum energy input into the device circuit breaker.
  • the training phase can be started and / or ended by an external trigger, for example a switching element or a control command, without restricting generality.
  • the training phase can also be repeated.
  • the max. Time of the training phase t is determined statically as a function of the maximum permissible peak current. This can prevent the Pt of the electronics in the device circuit breaker from being exceeded.
  • the maximum current value of the consumer can be determined by several controlled starts and the maximum time threshold can be extended accordingly, as long as the Pt is not exceeded.
  • the maximum peak current I tones and the maximum time of the training phase a can be predetermined depending on the set nominal current I N.
  • an input element can be provided on the device circuit breaker for entering one or more values, or the device circuit breaker can be parameterized by a suitable wired / wireless interface.
  • TM means for determining the temperature

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Breakers (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft Geräteschutzschalter mit intelligenter Grenzwertermittlung. Dabei wird in einer Trainingsphase der Geräteschutzschalter auf ein bestimmtes Gerät und sein Lastverhalten hin eingestellt. In einer anschließenden Überwachungsphase wird basierend auf der in der Trainingsphase ermittelten Werten mit aktuellen Werten oder daraus abgeleiteten Werten verglichen und im Bedarfsfall der Stromfluss unterbrochen. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren für solche Geräteschutzschalter.

Description

Geräteschutzschalter mit intelligenter Grenzwertermittlung und Verfahren hierfür
Die Erfindung betrifft einen Gerätesehutzschalter mit intelligenter Grenzwertermittlung und Verfahren hierfür.
Hintergrund
In vielen Bereichen der elektrischen Anlagentechnik werden Geräteschutzschalter eingesetzt. Aufgabe dieser Geräteschutzschalter ist es nachgeordnete Verbraucher und deren Umgebung vor Überstrom bzw. dessen Wirkung zu schützen. Werden solche Schutzschalter nicht eingesetzt und kommt es zu einem Überstrom, können sowohl der nachgeordnete Verbraucher als auch andere Gegenstände mittelbar oder unmittelbar beeinträchtigt werden. Beispielsweise kann es durch Überlastung zu Bränden in dem nachgeordneten Verbraucher oder an den Versorgungsleitungen kommen.
Problematisch ist dabei, dass Verbraucher ein unterschiedliches Stromverhalten zeigen. Beispielsweise ist es bekannt, dass z.B. Elektromotoren hohe Anlaufströme aufweisen, die deutlich höher als die Nennströme sein können. Ebenso weisen bestimmte Verbraucher, wie z.B. Schaltnetzteile, hohe Einschaltströme auf, die zur Ladung einer Kapazität verwendet werden. Beispielsweise benötigen manche Verbraucher im Einschaltmoment einen Strom, der das 5-7fache des Nennstromes entspricht. Wiederum andere Verbraucher haben Zeiten, in denen sie eine Tätigkeit ausführen und dann wiederum eine Pause einlegen.
Bisher musste solchen Anlagenbetreibern empfohlen werden, den Nennstrom auf einen entsprechend hohen Wert abzusichern.
Bei einigen Lösungen von Schutzschaltern kann die Trägheit des Ausschaltens eingestellt werden. Die bisherigen Lösungen stellen jedoch lediglich einen Kompromiss dar, denn der jeweilige Anlagenbetreiber muss durch die Auswahl des Schutzschalters und damit seines Schaltverhaltens entscheiden, wann eine Fehlfunktion vorliegen könnte. Häufig sind jedoch die technischen Daten solcher zulässigen Überströme nicht verfügbar, sondern es wird häufig nur ein Dauerstrom oder ein Nennstrom angegeben.
Dies führt dazu, dass Anlagenbetreiber häufig fehl dimensionierte Geräteschutzschalter einsetzen, sodass der eigentliche Schutzzweck des Geräteschutzschalters erst spät - häufig zu spät - zum Greifen kommt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung neue Konzepte bereitzustelien, die Geräteschutzschalter zur Verfügung stellen, die das erlaubte Stromverhalten zulassen und ein verbessertes Schaltverhalten bei Überlast zur Verfügung stellen.
Die bisherigen Ansätze sind nicht intelligent, sondern werden in der Empfindlichkeit auch in Bezug auf einen abzuschaltenden Kurzschlussstrom herabgesetzt.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt mittels eines Stromsensors gemäß einem der unabhängigen Ansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und in den Figuren angegeben.
Kurzdarstellung der Figuren
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 ein schematisches Ablaufdiagramm von Aspekten gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2 ein schematisches Ablaufdiagramm von weiteren Aspekten gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 3 ein Diagramm eines exemplarischen Stromverlaufes eines Geräteschutzschalters gemäß Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 4 ein Diagramm eines exemplarischen Stromverlaufes eines Geräteschutzschalters gemäß einer Ausführungsform der Erfindung
Fig. 5 ein Diagramm eines exemplarischen Stromverlaufes eines Geräteschutzschalters gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gemäß einem ersten Lastfall,
Fig. 6 ein schematisches Ablaufdiagramm von Aspekten gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung
Fig. 7 ein schematisches Ablaufdiagramm von Aspekten gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 8 ein Diagramm eines exemplarischen Energieverlaufes eines Geräteschutzschalters gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer Trainingsphase,
Fig. 9 ein Diagramm eines exemplarischen Energieverlaufes eines Geräteschutzschalters gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer Überwachungsphase, und
Fig. 10 eine schematische Darstellung von Mitteln eines erfindungsgemäßen Geräteschutzschalters.
Nachfolgend wird die Erfindung eingehender (unter Bezugnahme auf die Figuren) dargestellt werden. Dabei ist anzumerken, dass unterschiedliche Aspekte beschrieben werden, die jeweils einzeln oder in Kombination zum Einsatz kommen können. D.h. jeglicher Aspekt kann mit unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden, soweit nicht explizit als reine Alternative dargestellt.
Weiterhin wird nachfolgend der Einfachheit halber in aller Regel immer nur auf eine Entität Bezug genommen werden. Soweit nicht explizit vermerkt, kann die Erfindung aber auch jeweils mehrere der betroffenen Entitäten aufweisen. Insofern ist die Verwendung der Wörter "ein", "eine" und "eines" nur als Hinweis darauf zu verstehen, dass in einer einfachen Ausführungsform zumindest eine Entität verwendet wird. Soweit nachfolgend Verfahren beschrieben werden, sind die einzelnen Schritte eines Verfahrens in beliebiger Reihenfolge anordbar und/oder kombinierbar, soweit sich durch den Zusammenhang nicht explizit etwas Abweichendes ergibt. Weiterhin sind die Verfahren - soweit nicht ausdrücklich anderweitig gekennzeichnet - untereinander kombinierbar.
Angaben mit Zahlenwerten sind in aller Regel nicht als exakte Werte zu verstehen, sondern beinhalten auch eine Toleranz von +/- 1% bis zu +/- 10 %.
Bezugnahme auf Standards oder Spezifikationen oder Normen sind als Bezugnahme auf
Standards bzw. Spezifikationen bzw. Normen, die zum Zeitpunkt der Anmeldung und/oder - soweit eine Priorität beansprucht wird - zum Zeitpunkt der Prioritätsanmeldung gelten / galten, zu verstehen. Hiermit ist jedoch kein genereller Ausschluss der Anwendbarkeit auf nachfolgende oder ersetzende Standards oder Spezifikationen oder Normen zu verstehen.
"Benachbart" schließt im Nachfolgenden explizit eine unmittelbare Nachbarschaftsbeziehung ein ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein. "Zwischen" schließt im Nachfolgenden explizit eine Lage ein, in der das zwischenliegende Teil eine unmittelbare Nachbarschaft zu den umgebenden Teilen aufweist.
Ein erfindungsgemäßer Geräteschutzschalter 1 mit intelligenter Grenzwertermittlung weist Mittel zur Bestimmung des Stromes IM durch den Geräteschutzschalter 1 auf. Diese Mittel zur Bestimmung des Stromes IM können z.B. als Spannungsmessung an einem Widerstand oder als induktive Messung usw. ausgeführt sein. Diese Mittel zur Bestimmung des Stromes IM können die Größe des Stromes in einer geeigneten Art und Weise zur Verfügung stellen.
Nachfolgend werden wir von einer digitalen Aufbereitung der Messergebnisse ausgehen, obwohl die Erfindung nicht hierauf beschränkt ist. Weiterhin weist der Geräteschutzschalter 1 Mittel zur Zeiterfassung CLK auf. Beispielsweise kann ein digitaler Taktgeber, wie z.B. ein Clock-Signal oder ein quarzgesteuertes Zeitsignal oder ein aus einer Netzspannung abgeleitetes Signal als Basiszeit verwendet werden. Mittels eines Zählers kann dann z.B. eine Start- oder Stop- Bedingung als auch eine Zählrichtung definiert sein, sodass eine Zeitperiode auf Basis der von der Basiszeit gesteuerten Zählintervalle gesteuert auf/abgezähit werden kann.
Weiterhin kann der Geräteschutzschalter eine Verarbeitungseinheit CPU aufweisen, die entsprechende Verfahren steuert. Diese Verfahren können fest einprogrammiert sein oder aber durch eine geneigte drahtlose oder drahtgebundene Schnittstelle 10 programmiert werden. Mittels der Schnittstelle kann auch eine Fernsignalisierung und / oder eine Fernabfrage und/ oder eine Fernstartung der Trainingsphase und/oder eine Parametrierung erfolgen. Die Verarbeitungseinheit CPU kann z.B. ein Microcontroller oder ein Mikroprozessor sein.
Der Geräteschutzschalter 1 gemäß der Erfindung kennt mindestens zwei Betriebsmodi.
Ein erster Betriebsmodus ist eine sogenannte Trainingsphase, ln der Trainingsphase misst der Geräteschutzschalter wie lange (ttrain) einen Strom, der durch den Geräteschutzschalter 1 und damit durch das angeschlossene Gerät fließt, der größer als ein bestimmter unterer Grenzwert ist. Dieser untere Grenzwert kann z.B. zu 1 ,3 IN (mit IN als Nennstrom) angenommen werden. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Wert beschränkt. Spätestens bei Erreichen einer bestimmten maximalen Trainingszeit « endet die Trainingsphase.
Während der Trainingsphase wird ein maximaler Strom ltrain, der durch den Geräteschutzschalter und das angeschlossen Gerät fließt, ermittelt.
Der zweite Betriebsmodus ist eine sogenannte Uberwachungsphase. In der Überwachungsphase überwacht der Geräteschutzschalter 1 den Stromfluss durch den Geräteschutzschalter und das angeschlossene Gerät, wobei, wenn der Stromfluss über dem unteren Grenzwert, d.h. beispielsweise über 1 ,3 IN, liegt, der Strom mit dem ermittelten maximalen Strom ltrain verglichen wird.
Bei Erreichen oder Überschreiten des ermittelten maximalen Stroms llrain und/oder bei Erreichen oder Überschreiten der bestimmten Zeit , unterbricht der Geräteschutzschalter 1 den Stromfluss, z.B. mittels eines Schalters S. Der Schalter S kann geeignet als elektromechanischer oder elektrischer Schalter {z.B. ein
Halbeleiterschalter) ausgestaltet sein.
D.h., anders als im Stand der Technik wird nunmehr ein auf das Gerät abgestimmtes Trainingsprofil als Basis für die Entscheidung einer Fehlfunktion genommen. Damit wird die Sicherheit stark erhöht, da nunmehr Fehldimensionierungen, wie sie aus der Vergangenheit bekannt sind, nicht auftreten können.
Mit anderen Worten in der Trainingsphase wird der Geräteschutzschalter an das Gerät angelernt. Z.B kann in der Trainingsphase in einem vorgegeben Zeitraum tkons ermittelt der Spitzenstrom des Verbrauchers und/oder der Zeitraum, wie lange der Strom z.B. über dem 1 ,3 x Nennstrom liegt, ermittelt werden. Als Grenzwerte können dann ein maximaler Strom und eine maximale Anlernzeit tkonst vorgegeben sein. Wird einer der Grenzwerte überschritten, wird die Trainingsphase beendet. Die dabei ermittelten Messwerte aus Spitzenstrom und/oder maximaler Einwirkzeit wird/werden als Schwelle(n) für die anschließende Überwachungsphase gespeichert.
In einer Ausführungsform der Erfindung endet die Trainingsphase bei Erreichen eines bestimmten oberen Grenzwertes IME» des Stromes. D.h., wenn die Stromleistungsgrenze des Geräteschutzschalters erreicht wird, kann aus Sicherheitsgründen eine Zwangsabschaltung und damit auch eine Beendigung der Trainingsphase einhergehen.
In der Überwachungsphase wird der Strom durch den Geräteschalter überwacht. Steigt der Strom über die zuvor ermittelte Schwelle, z.B. über 1 ,3 x Nennstrom IN, wird der Stromverlauf weiter abgetastet und mit einer gespeicherten Schwelle von Spitzenstrom und maximaler Einwirkzeit verglichen. Ist eine Überschreitung dieser Schwellen festzustellen, wird der Verbraucher abgeschaltet.
Ein beispielhaftes Verfahren ist in Figur 1 dargestellt Das Verfahren beginnt bei Start. Nunmehr wird eine Trainingsphase gestartet ln einem Schritt 100 wird zunächst ein Zähler / Timer gestartet. In Schritt 1 10 wird die Startzeit ta als aktuelles Zählerdatum / Timerdatum gespeichert und in Schritt 120 wird der Strom durch den
Geräteschutzschalter und Zeit des Zählers ermittelt in Schritt 130 wird überprüft, ob die Zeit der laufenden Trainingsphase noch innerhalb der maximalen Anlernzeit tonst ist.
ist dies nicht der Fall (FALSE) kann das Verfahren in optionalem Schritt 140 das Ende signalisieren und sodann das Verfahren nach Zeitablauf beenden. Da in der Trainingsphase keine höheren Ströme gemessen wurden, kann angenommen werden, dass der Nennstrom falsch gewählt ist oder aber, dass kein Verbraucher angeschlossen war. Dies kann z.B. in Schritt 140 als Fehlercode signalisiert werden.
Ist die Zeit der laufenden Trainingsphase noch innerhalb der maximalen Anlernzeit tkonst, (TRUE) so wird in Schritt 150 überprüft, ob der Strom durch den Geräteschutzschalter größer als der bestimmte untere Grenzwert, z.B. 1 ,3* IN ist
Ist dies nicht der Fall (FALSE) kann das Verfahren zurück zu Schritt 130 springen und die weiteren Schritte erneut durchlaufen.
Ist hingegen der Strom durch den Geräteschutzschalter größer als der bestimmte untere Grenzwert, z.B. 1 ,3*IN, (TRUE), so kann in Schritt 160 ein Merker für den Stromspitzenwert gespeichert werden. Z.B. wird der Merker auf„0“ gesetzt werden, denn ein vorheriger Spitzenstrom war noch nicht aufgetreten. In einem Schritt 170 kann zudem ein Merker ta für den Anfangszeitpunkt der Trainingsphase gesetzt werden.
In einem weiteren Schritt 170 wird (erneut) der Strom durch den Geräteschutzschalter und Zeit des Zählers ermittelt. In Schritt 180 wird nun verglichen, ob der zuletzt ermittelte Strom durch den Geräteschutzschalter größer ist als der Merker für den Stromspitzenwert. Im Falle eines ersten Durchlaufes wird dies immer der Fall sein, sodass in Schritt 190 der Wert des Merkers für den Stromspitzenwert mit dem zuletzt ermittelten Strom durch den Geräteschutzschalter ersetzt wird. Ist in Schritt 180 hingegen der zuletzt ermittelte Strom durch den Geräteschutzschalter nicht größer ist als der Merker für den Stromspitzenwert, so kann der Schritt 190 übersprungen werden.
Im nachfolgenden Schritt 200 wird nun verglichen, ob der zuletzt ermittelte Strom durch den Geräteschutzschalter größer ist als der bestimmte untere Grenzwert. Im Falle, dass der zuletzt ermittelte Strom durch den Geräteschutzschalter größer als der bestimmte untere Grenzwert ist, wird in Schritt 210 ein Merker te als aktuelles Zählerdatum / Timerdatum für den Endpunkt der Trainingsphase gespeichert. Im Falle, dass der zuletzt ermittelte Strom durch den Geräteschutzschalter nicht größer als der bestimmte untere Grenzwert ist, wird der Schritt 210 übersprungen. Offensichtlich kann Schritt 210 und die zugehörige Auswertung auch an anderer Stelle des T rainingsverf ahrens eingebaut werden, sodass z.B. der Vergleich in Bezug auf den maximalen Strom durch den Geräteschutzschalter als erster Vergleich durchgeführt wird.
In einem Schritt 220 kann nun verglichen werden, ob der zuletzt ermittelte Strom bzw. der Merker für den Stromspitzenwert kleiner als der maximale Strom konst durch den Geräteschutzschalter ist. Ist dies nicht der Fall, so kann dies in einem optionalen Schritt 240 das Ende signalisieren und sodann das Verfahren durch Abschaltung des Geräteschutzschalters beenden. Da bereits bei Beginn der Trainingsphase ein zu hoher Strom gemessen wurde, kann angenommen werden, dass ein erfolgreiches Starten des Geräteschutzschalters, z.B. wegen einer zu geringen Leistung des Geräteschutzschalters oder aber wegen eines Kurzschlusses nicht möglich ist. Dies kann z.B. in Schritt 240 als Fehlercode signalisiert werden.
Ist hingegen der zuletzt ermittelte Strom bzw. der Merker für den Stromspitzenwert kleiner als der maximale Strom lk0nst durch den Geräteschutzschalter so kann das Verfahren mit Schritt 250 fortfahren. In Schritt 250 wird überprüft, ob die Zeit der laufenden Trainingsphase außerhalb der maximalen Anlernzeit tkonst ist.
Ist dies nicht der Fall (FALSE) kehrt das Verfahren zu Schritt 180 zurück.
Ist die Zeit der laufenden Trainingsphase außerhalb der maximalen Anlernzeit tkonst,
(TRUE) so wird in Schritt 260 überprüft, ob der Strom durch den Geräteschutzschalter größer als der bestimmte untere Grenzwert, z.B. 1 ,3*1N, ist
Ist dies der Fall (TRUE), kann das Verfahren in optionalem Schritt 270 das Ende signalisieren und sodann das Verfahren beenden. Dies kann z.B. in Schritt 270 als Fehlercode signalisiert werden. In diesem Fall muss davon ausgegangen werden, dass der Geräteschutzschalter im Betrieb zu lange mit höheren Strömen belastet sein wird und daher für den Verbraucher ungeeignet ist.
Ist dies hingegen nicht der Fall (FALSE), kann die Trainingsphase in die letzte Etappe gehen. In Schritt 280 kann die Schwelle für den Spitzenstrom für eine anschließende Überwachungsphase mit dem Wert des Merkers für den Spitzenstrom belegt werden. In Schritt 290 kann aus dem Merker für Startzeitpunkt ta und dem zuletzt gespeicherten Merker für den Endzeitpunkt te eine Zeitdifferenz als Schwelle für die Abschaltzeit für eine anschließende Überwachungsphase ermittelt werden. In optionalem Schritt 300 kann die erfolgreiche Beendigung der Trainingsphase signalisiert werden, womit das Trainingsverfahren endet.
In der Überwachungsphase wird bevorzugt (fortlaufend) überwacht, ob der durch den Geräteschutzschalter fließende Strom größer ist als der maximale Strom des Geräteschutzschalters. Wird der Strom größer wird der Geräteschutzschalter abgeschaltet.
Ein beispielhaftes Verfahren ist in Figur 2 dargestellt. Das Verfahren beginnt bei Start. Nunmehr wird eine Überwachungsphase gestartet. In einem Schritt 400 wird in der Überwachungsphase der zuletzt ermittelte Strom durch den Geräteschutzschalter mit dem bestimmten unteren Grenzwert als auch mit der zuvor bestimmten Schwelle für den Spitzenstrom verglichen. Ist der zuletzt ermittelte Strom durch den Geräteschutzschalter sowohl größer als der bestimmte untere Grenzwert, z.B. 1 ,3ΊN, als auch kleiner als die zuvor bestimmte Schwelle für den Spitzenstrom, d.h. es fließt ein Überstrom, wird in Schritt 410 ein Timer gestartet/initialisiert. Andernfalls kehrt das Verfahren zurück zu Schritt 400.
Zeitlich nachfolgend zu Schritt 410 wird in Schritt 420 der Strom gemessen und der Timer bestimmt. In Schritt 430 wird verglichen, ob der Timer unter der Schwelle für die Abschaltzeit liegt. Ist dies nicht der Fall (FALSE), so endet das Verfahren (Schritt 440). Ist der Timer hingegen unter der Schwelle für die Abschaltzeit (TRUE), so wird in Schritt 450 überprüft, ob der zuletzt gemessene Strom geringer als die Schwelle für den Spitzenstrom ist. Ist dies nicht der Fall (FALSE), so endet das Verfahren und kann optional einen erkannten Kurzschluss signalisieren (Schritt 460). Ist der zuletzt gemessene Strom hingegen geringer als die Schwelle für den Spitzenstrom (TRUE), so wird nun in Schritt 470 überprüft, ob der zuletzt gemessene Strom größer als der bestimmte untere Grenzwert, z.B. 1 ,3*IN, ist. Ist dies nicht der Fall (FALSE), so kehrt das Verfahren an seinen Beginn (Start) zurück. Ist hingegen der zuletzt gemessene Strom größer als der bestimmte untere Grenzwert, z.B. 1 ,3*IN, (TRUE), so kehrt das Verfahren zu Schritt 420 zurück.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Implementierung nur beispielhaft ist. Es können ohne Weiters z.B. die Abfragen der Schritte 430, 450, 470 auch in anderer Reihenfolge und/oder in Kombination zueinander angeordnet werden.
Nachfolgend sei nun das Verhalten eines G erätesch utzschalters gemäß Ausführungsformen der Erfindung mit dem Verhalten eines Geräteschutzschalters gemäß dem Stand der Technik verglichen.
In Figur 3 ist der Stromverlauf eines Geräteschutzschalters gemäß Ausführungsform der Erfindung in einem ersten Lastfall und einem zweiten Lastfall gezeigt. Der erste Lastfall ist im Diagramm als durchgezogene Linie kenntlich gemacht. Der zweite Lastfall ist im Diagramm als punktierte Linie dargestellt. Im ersten Lastfall erfolgt nach einem Anstieg über den vorbestimmten Schwellwert, z.B. den zweifachen Nennstrom, d.h. 2*IN, ein erstes Abschalten, dem ein erneutes Einschalten folgt. Wieder steigt der Strom steil an auf einen Wert jenseits des zweifachen Nennstromes, d.h. 2*IN. Nunmehr wird nach tk in Folge des kurzfristigen erneuten Erreichens der Ausschaltbedingung der Kurzschlussfall erkannt und der Geräteschutzschalter schaltet dauerhaft ab.
Im zweiten Lastfall wird auf ein Überlastfall nach Erreichen der unteren bestimmten Grenze, z.B. 1 ,3*IN überprüft. Ist über einen Zeitraum tü nach Überschreiten der unteren bestimmten Grenze der Strom immer noch über der unteren bestimmten Grenze, so schaltet der Geräteschutzschalter dauerhaft ab. Im Stand der Technik wäre mindestens in diesem Fall auf Grund der höheren Auslegung der Abschaltbedingung von 2ΊM der Geräteschutzschalter nicht in der Lage gewesen, den Überiastfall korrekt zu erkennen und stattdessen wäre wie durch die gestrichelte Linie angedeutet, der Betrieb auch nach tü nicht fortgesetzt worden.
In der Trainingsphase für einen erfindungsgemäßen Geräteschutzschalter hingegen wäre ein Schwellwert für den Spitzenstrom als auch eine Schwelle für die Abschaltzeit bestimmt worden.
Mittels der neuen Geräteschutzschalter ist es nunmehr möglich, beide Fälle (Überlastfall, Kurzschlussfall) zu unterscheiden und ein angepasstes Schaltverhalten zur Verfügung zu stellen. Beispielsweise kann wie in Figur 4 gezeigt, der Kurzschlussfall von einem anderen Fall unterschieden werden, da der Strom nicht über den Schwellwert steigt bzw. auch innerhalb der Schwelle für die Abschaltzeit wieder unter den unteren Grenzwert fällt. Ebenso kann das Nicht-Vorliegen eines Überlastfalles erkannt werden, da nunmehr wie in Figur 5 gezeigt, innerhalb der Schwelle für die Abschaltzeit der Strom unter den bestimmten unteren Grenzwert fällt.
D.h., mittels der neuartigen Geräteschutzschalter können unkritische Lastfälle von kritischen Lastfällen unterschieden werden. Damit steigt die Verfügbarkeit der geschützten Verbraucher, da unnötige / fehlerhafte Abschaltungen vermieden werden, während andererseits reale Kurzschlussfälle als auch reale Überlastfälle sicher unterschieden werden können.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ebenfalls ein Geräteschutzschalter 1 mit intelligenter Grenzwertermittlung zur Verfügung gestellt.
ln dieser Ausführungsform weist der Geräteschutzschalter 1 mit intelligenter Grenzwertermittlung Mittel zur Bestimmung der Energie EM, Mittel zur Bestimmung des Stromes IM durch den Geräteschutzschalter 1 , Mittel zur Bestimmung der Eingangs- und Ausgangsspannung am Geräteschutzschalter und Mittel zur Zeiterfassung CLK und Mittel zur Einstellung des Auslöse-Nennstromes auf. Es sei dabei angemerkt, dass die unterschiedlichen Ausführungsformen der Geräteschutzschalter auch in einer gemeinsamen Form oder geeigneten Mischformen verwirklicht sein können. Die entsprechenden Mittel können jeweils gemeinsam eingesetzt werden. Obwohl die Mittel zur Bestimmung der Energie EM als getrennt von den Mitteln zur Bestimmung des Stromes IM dargestellt sind, ist für den Fachmann einsichtig, dass bei einer Strombestimmung und bekanntem Zeitintervall die Energie auch hieraus bestimmt werden kann. Insofern ist der Verweis auf Mittel zur Bestimmung einer Energie lediglich als Verweis auf das zu erzielende Zwischenresultat zu verstehen.
Wiederum misst der Geräteschutzschalter 1 in einer Trainingsphase (tarn) die Energie, die zum Verbraucher hin durch den Geräteschutzschalter 1 geflossen ist, wobei die Dauer der Trainingsphase in auf eine maximale Trainingszeit tkonst begrenzt ist.
Dabei beginnt z.B. die Messung sobald der Strom eine bestimmte untere Grenze, z.B. 1 ,3*IN, überschreitet. Danach werden die Energieanteile (positiv + als auch negativ - in Bezug zur unteren Grenze) aufaddiert, siehe Figur 8. Beispielhaft kann dies so erreicht werden:
Figure imgf000014_0001
Nach Zeitablauf der Trainingsphase t onst wird dies als Grenzwert Everbr.train abspeichert.
In einer anschließenden Überwachungsphase misst der der Geräteschutzschalter 1 die aktuelle Energie und addiert sie zu einem Summenwert ZE auf. Beispielhaft kann dies so erreicht werden:
Figure imgf000015_0001
Dabei werden nur Energieeinträge größer als der Nennstromwert des Geräteschutzschalters 1 berücksichtigt, siehe Figur 9. Dies kann unterschiedlich implementiert sein und die Formelzusammenhänge geben nur eine mögliche Form der Berücksichtigung wieder.
Wenn die aufsummierten Energieumsätze Se größer oder gleich dem in der Trainingsphase bestimmten Energieumsatz Everbr.train sind, unterbricht der Geräteschutzschalter 1 den Stromfluss.
Es sei angemerkt, dass in allen Ausführungsformen auch eine gleitende Betrachtung verwendet werden kann, sodass für ein bestimmtes zurückliegendes Intervall vom jeweiligen Zeitpunkt aus der Energieumsatz (Gesamtenergie und/oder Energieanteile jenseits der Nennbelastung) mit entsprechenden Referenzwerten aus der Trainingsphase, z.B. dem unteren Grenzwert, verglichen wird.
Ein beispielhaftes Verfahren in der Trainingsphase ist in Figur 6 dargestellt. Die Trainingsphase beginnt bei Start. Wiederum kann die Trainingsphase automatisch starten oder aber der Start kann manuell, z.B. durch Tastendruck, oder per Steuerbefehl ausgelöst werden.
In Schritt 500 wird wiederum wie zuvor in Schritt 100 ein Timer gestartet. In Schritt 510 wird wiederum wie in Schritt 1 10 die Startzeit ta als aktuelles Zählerdatum / Timerdatum gespeichert und in Schritt 120 wird der Strom durch den Gerätesch utzschalter 1 und Zeit des Zählers ermittelt. In Schritt 520 wird (analog zu Schritt 130) überprüft, ob die Zeit der laufenden Trainingsphase noch innerhalb der maximalen Anlernzeit t onst ist.
Ist dies nicht der Fall (FALSE) kann das Verfahren in optionalem Schritt 530 das Ende signalisieren und sodann das Verfahren nach Zeitablauf beenden. Da in der Trainingsphase keine höheren Ströme gemessen wurden, kann angenommen werden, dass der Nennstrom falsch gewählt ist oder aber, dass kein Verbraucher angeschlossen war. Dies kann z.B. in Schritt 530 als Fehlercode signalisiert werden.
Ist die Zeit der laufenden Trainingsphase noch innerhalb der maximalen Anlernzeit tkonst, (TRUE), so wird in Schritt 540 {analog zu Schritt 150} überprüft, ob der Strom durch den Geräteschutzschalter größer als der bestimmte untere Grenzwert, z.B. 1 ,3*IN, ist
Ist dies nicht der Fall (FALSE) kann das Verfahren zurück zu Schritt 510 springen und die weiteren Schritte erneut durchlaufen.
Ist hingegen der Strom durch den Geräteschutzschalter größer als der bestimmte untere Grenzwert, z.B. 1 ,3*IN, (TRUE). so kann in Schritt 550 ein Merker für die Energie gespeichert werden, z.B. wird der Merker auf „0“ gesetzt werden, denn ein vorheriger Energieeintrag war noch nicht aufgetreten.
In einem weiteren Schritt 560 (analog zu Schritt 170) wird (erneut) der Strom durch den Geräteschutzschalter 1 und Zeit des Zählers ermittelt.
Auf Basis der ermittelten Strom- und Zeitwerte werden die Energieanteile gemäß
Figure imgf000016_0001
aufsummiert. In Schritt 580 (analog zu Schritt 180) wird nun verglichen, ob die so ermittelte Energie durch den Geräteschutzschalter kleiner ist als der Merker für die maximale Energieschwelle (Leistungsschwelle des Geräteschutzschalters) . Im Falle, dass die zuletzt ermittelte Energie durch den Geräteschutzschalter größer ist als die maximale Energieschwelle (FALSE) kann dies in einem optionalen Schritt 590 signalisiert und das Verfahren abgebrochen werden. Ist hingegen die zuletzt ermittelte Energie durch den Geräteschutzschalter nicht größer ist als die maximale Energieschwelle kann in Schritt 600 überprüft werden, ob der Messwert für den Strom kleiner als der maximale Strom durch den Geräteschutzschalter ist (analog zu Schritt 230).
In einem Schritt 600 kann nun verglichen werden, ob der zuletzt ermittelte Strom bzw. der Merker für den Stromspitzenwert kleiner als der maximale Strom kamt durch den Geräteschutzschalter 1 ist. Ist dies nicht der Fall, so kann dies in einem optionalen Schritt 610 das Ende signalisieren und sodann das Verfahren durch Abschaltung des Geräteschutzschalters beenden. Da bereits bei Beginn der Trainingsphase ein zu hoher Strom gemessen wurde, kann angenommen werden, dass ein erfolgreiches Starten des Geräteschutzschalters, z.B. wegen einer zu geringen Leistung des Geräteschutzschalters oder aber wegen eines Kurzschlüsse nicht möglich ist. Dies kann z.B. in Schritt 610 als Fehlercode signalisiert werden.
Ist hingegen der zuletzt ermittelte Strom bzw. der Merker für den Stromspitzenwert kleiner als der maximale Strom lk0nst durch den Geräteschutzschalter so kann das Verfahren mit Schritt 620 fortfahren.
In Schritt 620 wird überprüft, ob die Zeit der laufenden Trainingsphase außerhalb der maximalen Anlernzeit tkonst ist.
Ist dies nicht der Fall (FALSE) kehrt das Verfahren zu Schritt 560 zurück.
Ist die Zeit der laufenden Trainingsphase außerhalb der maximalen Anlernzeit tkonst, (TRUE), so mündet das Verfahren in der Trainingsphase in die finale Phase. In Schritt 630 kann die Schwelle für die Energie für eine anschließende Überwachungsphase mit dem Wert des Merkers für die Energie belegt werden. In optionalem Schritt 640 kann die erfolgreiche Beendigung der Trainingsphase signalisiert werden, womit das Trainingsverfahren endet.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Implementierung nur beispielhaft ist. Es können ohne Weiteres z.B. die Abfragen auch in anderer Reihenfolge und/oder in Kombination zueinander angeordnet werden.
1i0o Die Überwachungsphase eines so eingerichteten Geräteschutzschalters 1 ist beispielhaft im Flussdiagramm der Figur 7 illustriert.
Die Überwachungsphase beginnt mit dem Start. In einem ersten Schritt 700 wird ein Merker für die aktuell aufsummierte Energie zu„0“ gesetzt.
15
In einem weiteren Schritt 710 {analog zu Schritt 420) wird (erneut) der Strom durch den Geräteschutzschalter 1 und Zeit des Zählers ermittelt.
Mittels dieser Angaben wird in Schritt 720 gemäß
Figure imgf000018_0001
der Merker für die Energie berechnet.
In einem nachfolgenden Schritt 730 wird nun verglichen, ob der Merker für die Energie kleiner als der in der Trainingsphase bestimmte Energieumsatz {Energieschwelle} ist. Ist
25 dies der Fall (TRUE) kehrt das Verfahren zu Schritt 710 zurück. Ist jedoch der Merker nicht kleiner als der in der Trainingsphase bestimmte Energieumsatz so endet das
Verfahren mit dem Abschalten des Geräteschutzschalters 1 .
D.h. auch in der zweiten Variante unterteilt sich der Betrieb in eine Trainingsphase und eine Überwachungsphase. In der Trainingsphase werden innerhalb einer vorbestimmten Anlernzeit tkonst die Energie aufsummiert
Figure imgf000019_0001
* IN)2] * (t£ - Als Grenzwerte werden sowohl ein maximaler Strom und ein Stromintegral l2t vorgegeben. Wird einer der Grenzwerte überschritten, wird der Anlernvorgang beendet. Ansonsten wird die gemessene Energie als Schwellwert gespeichert. In der Überwachungsphase wird der Energieverlauf im Wesentlichen kontinuierlich abgetastet und aufsummiert, wobei gleichzeitig entsprechend dem aktuell eingestellten Strom die max. zulässige Energie abgezogen wird E(tn - t0) =
Figure imgf000019_0002
(t; - t^i). Die so aufsummierte Energie wird mit der gespeicherten Energieschweile des angelernten Verbrauchers verglichen. Ist eine Überschreitung festzustellen, wird der Verbraucher abgeschaltet.
In einer weiteren Ausführungsform kann zudem vorgesehen sein, dass die aufsummierte Energie die resultierende Energie ist. Die resultierende Energie kann sich als Differenz der durch Stromfluss eingetragenen Energie und der durch Abstrahlung / Ableitung von Wärmeenergie ausgetragenen Energie ergeben.
Die durch Abstrahlung / Ableitung von Wärmeenergie ausgetragene Energie kann sich iterativ aus der eingetragenen Energie und schalterspezifischen Parametern zur Wärmeableitung ergeben, wobei von einer bestimmten Anfangstemperatur ausgegangen wird.
In einer weiteren Ausführungsform weist ein Geräteschutzschalter 1 mit intelligenter
Grenzwertermittlung Mittel zur Bestimmung der Energie EM, Mittel zur Bestimmung des Stromes IM durch den Geräteschutzschalter 1 und Mittel zur Zeiterfassung CLK auf.
In einer Trainingsphase, in der der Strom kleiner oder gleich eines bestimmten oberen Grenzwertes hax ist und die Energie kleiner oder gleich eines bestimmten oberen Grenzwertes EM3X ist, werden Energieumsätze (Etrain) bestimmt, die größer sind entsprechend eines bestimmten unteren Grenzwertes (1 ,3 IN). Die Trainingsphase beginnt bei Erreichen des bestimmten unteren Grenzwertes (Iwax) des Stromes. In einer anschließenden Überwachungsphase werden die Energieumsätze aufsummiert, die größer sind entsprechend eines bestimmten unteren Grenzwert (1 ,3 IN) , wobei, wenn die aufsummierten Energieumsätze größer oder gleich dem in der Trainingsphase bestimmten Energieumsatzes (Etrain) sind, der Geräteschutzschalter 1 den Stromfluss, z.B. mittels des Schalters S, unterbricht.
in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Geräteschutzschalter 1 mit intelligenter Grenzwertermittlung Mittel zur Bestimmung der Energie EM, Mittel zur Bestimmung des Stromes IM durch den Geräteschutzschalter 1 , Mittel zur Bestimmung der Eingangs- und Ausgangsspannung am Geräteschutzschalter und Mittel zur Zeiterfassung CLK auf.
In einer Trainingsphase, in der der Strom kleiner oder gleich eines bestimmten oberen Grenzwertes (It*«) ist, summiert der Geräteschutzschalter 1 die resultierende Energie, wobei sich die resultierende Energie als Differenz der durch Stromfluss eingetragenen Energie und der durch Abstrahlung / Ableitung von Wärmeenergie ausgetragenen Energie ergibt, wobei die durch Abstrahlung / Ableitung von Wärmeenergie ausgetragenen Energie aus der eingetragenen Energie und schalterspezifischen Parametern zur Wärmeableitung iterativ ergeben, wobei von einer bestimmten Anfangstemperatur ausgegangen wird.
Bei Erreichen einer bestimmten maximalen Trainingszeit tmax endet die Trainingsphase. Die so ermittelte resultierende Energie dient als Grenzwert Etrajn. Diese Energie kann auch zu einer maximalen Energie des Verbrauchers korrespondieren.
In einer anschließenden Überwachungsphase summiert der Geräteschutzschalter f die resultierende Energieumsätze entsprechend auf, wobei, wenn die resultierenden Energieumsätze größer oder gleich dem in der Trainingsphase bestimmten Energieumsatz Etrain sind, der Geräteschutzschalter den Stromfluss, z.B. milteis eines Schalter S, unterbricht. In einer weiteren Ausführungsform weist der erfindungsgemäße Geräteschutzschalter 1 weiterhin eine T emperaturmesseinrichtung TM zur Bestimmung der Temperatur des Schalters S auf, wobei die ermittelte Temperatur als bestimmte Anfangstemperatur verwendet wird.
Alternativ oder zusätzlich kann bei Erreichen einer bestimmten Grenztemperatur Tmax der Geräteschutzschalter 1 den Stromfluss unterbrechen.
Insbesondere kann in allen Ausführungsbeispielen vorgesehen sein, dass der Geräteschutzschalter 1 einen Halbleiterschalter S aufweist. Insbesondere kann der
Geräteschutzschalter 1 einen MOS- FET -T ransistor als Schalter S aufweisen.
Ohne Beschränkung der Allgemeinheit kann in allen Ausführungsbeispielen vorgesehen sein, dass die maximale Trainingszeit « durch einen Benutzer lokal oder aus der Ferne einstellbar ist. Ebenso kann alternativ oder zusätzlich in allen Ausführungsbeispielen vorgesehen sein, dass die maximale Trainingszeit geräteschutzschalterspezifisch als obere Grenze vorbestimmt ist.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform weist ein erfindungsgemäßer Geräteschutzschalter 1 mit intelligenter Grenzwertermittlung Mittel zur Bestimmung des Stromes IM durch den Schutzschaiter 1 und Mittel zur Zeiterfassung CLK auf.
Der Geräteschutzschalter 1 misst in einer T rainingsphase Win, sobald der fließende Strom einen ersten Grenzwert überschreitet (z. B. > 1 ,3 IN), den Strom durch den Schutzschalter 1 in regelmäßigen Zeitabständen Wim ,., Win2„ , und speichert einen jeweiligen Wert Wim,...
Itrain2,... 3b.
Bei Erreichen einer bestimmten maximalen Trainingszeit endet die Trainingsphase.
In einer anschließenden Überwachungsphase überwacht der Geräteschutzschalter 1 den Stromfluss. Wenn der Stromfluss über einem bestimmten zweiten Grenzwert (z. B. 1 ,3 IN) liegt, werden ab diesem Zeitpunkt die Stromwerte foi,... IQ2, ... in regelmäßigen Abständen tüi,.„ tü2, . mit den entsprechenden ermittelten Stromwerten aus der Trainingsphase verglichen, wobei sobald eine Abweichung festgestellt wird, der Schutzschalter den Stromfluss unterbricht.
Für alle zuvor genannten Ausführungsformen gilt, dass die jeweiligen Verfahren natürlich auf weitere Gegebenheiten angepasst werden können. Beispielsweise kann das Auslöseverhalten sensibler als auch unsensibler Schutzschalter im Vergleich zu dem Verhalten der zur Zeit am Markt verfügbaren Schutzschaltern gestaltet werden, indem man die Trainingszeiten oder einen maximalen Strom durch den Geräteschutzschaiter entsprechend wählt. Wird z.B. der maximale Strom an die Leistungsgrenze des Geräteschutzschalters gesetzt und auch die hierfür zur Verfügung stehende Trainingszeit an die Leistungsgrenze des Geräteschutzschalters gesetzt, so wird ein eher unsensibles Verhalten erreicht. Wird hingegen die Trainingszeit und/oder der maximale Strom geringer als die Leistungsgrenzen des Geräteschutzschalters gewählt, so steigt die Sensibilität an.
Ohne Beschränkung der Allgemeinheit kann für alle zuvor genannten Ausführungsformen auch vorgesehen sein, dass der Geräteschutzschalter den Nennstrom in oder vor der
Trainingsphase ermittelt. Der so ermittelte Nennstrom kann z.B. zur Bestimmung der Schwelle in der Trainingsphase, d.h. z.B. für 1 ,3 IN, verwendet werden.
Ebenso kann für alle zuvor genannten Ausführungsformen zur Bestimmung eines maximalen Energieeintrages in den Geräteschutzschalter das thermische Ersatzschaltbild der elektronischen Komponenten des Geräteschutzschalters für den Anlernvorgang sowie das angelernte angenommene thermische Betriebsverhaiten des Verbrauchers im Überwachungsmodus berücksichtigt werden.
Ohne Beschränkung der Allgemeinheit kann für alle zuvor genannten Ausführungsformen die Trainingsphase durch einen externen Trigger, z.B. ein Schaltelement oder einen Steuerbefehl, gestartet und/oder beendet werden. Zudem kann die Trainingsphase wiederholt werden. Weiterhin kann ohne Beschränkung der Allgemeinheit für alle zuvor genannten Ausführungsformen vorgesehen sein, dass die max. Zeit der Trainingsphase tkonst statisch in Abhängigkeit des maximal zulässigen Spitzenstromes bestimmt wird. Somit kann verhindert werden, dass das Pt der Elektronik im Geräteschutzschalter überschritten wird.
Zudem kann durch mehrere kontrollierte Anläufe der maximale Stromwert des Verbrauchers ermittelt und entsprechend die maximale Zeitschwelle ausgeweitet werden, solange das Pt nicht überschritten wird.
Es sei angemerkt, dass natürlich auch für alle zuvor genannten Ausführungsformen vorgesehen sein kann, dass in Abhängigkeit vom eingestellten Nennstrom IN der maximale Spitzenstrom Itonst und die maximale Zeit der Trainingsphase a vorgegeben sein können. Für die Eingabe von einem oder mehreren Werten kann am Geräteschutzschalter z.B. ein Eingabeelement vorgesehen sein, oder aber der Geräteschutzschalter kann durch eine geeignete drahtgebundene / drahtlose Schnittstelle parametrisiert werden.
Bezeichnunasliste
1 Geäteschutzschalter
CLK Mittel zur Zeiterfassung
IM Mittel zur Bestimmung des Stroms
EM Mittel zur Bestimmung der Energie
TM Mittel zur Bestimmung der Temperatur
CPU Verarbeitungseinheit
IO Schnittstelle
S Schalter

Claims

Ansprüche
1. Geräteschutzschalter (1) mit intelligenter Grenzwertermittlung, aufweisend
• Mittel zur Bestimmung des Stromes (IM) durch den Geräteschutzschalter
(1) und
• Mittel zur Zeiterfassung (CLK),
• wobei die Mittel zur Bestimmung des Stromes (IM) geeignet sind in einer Trainingsphase zu messen wie lange { } ein Strom durch den Geräteschutzschalter und das angeschlossene Gerät fließt, der größer als ein bestimmter unterer Grenzwert (1 ,3 IN) ist, wobei die Trainingsphase bei Erreichen einer bestimmten maximalen Trainingszeit (W) endet, wobei weiterhin in der Trainingsphase ein maximaler Strom (ltrain), der durch den Geräteschutzschalter und das angeschlossen Gerät fließt, ermittelt wird,
• wobei die Mittel zur Bestimmung des Stromes (IM) in einer anschließenden Überwachungsphase geeignet sind den Stromfluss zu überwachen, wobei, wenn der Stromfluss über dem unteren Grenzwert (1 ,3 IN) liegt, der Strom mit dem ermittelten maximalen Strom (l!rain) zu vergleichen, wobei bei Erreichen oder Überschreiten des ermittelten maximalen Stroms (ltrain) und/oder bei Erreichen oder Überschreiten der bestimmten Zeit ( ), der Geräteschutzschalter geeignet ist den Stromfluss zu unterbrechen.
2. Geräteschutzschalter (1 ) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Trainingsphase bei Erreichen eines bestimmten oberen Grenzwertes (IM») des Stromes endet.
3. Geräteschutzschalter (1) mit intelligenter Grenzwertermittlung, aufweisend
Mittel zur Bestimmung der Energie (EM), Mittel zur Bestimmung des Stromes (IM) durch den Geräteschutzschalter (1), • Mittel zur Bestimmung der Eingangs- und Ausgangsspannung am
Geräteschutzschalter und Mittel zur Zeiterfassung (CLK),
• Mittel zur Einstellung des Auslöse-Nennstromes,
• wobei die Mittel zur Bestimmung der Energie (EM) geeignet sind in einer Trainingsphase (ttran) die Energie zu messen, die zum Verbraucher hin durch den Geräteschutzschalter (1) geflossen ist, aufzuaddieren und diese als Grenzwert (Everbr.train) abzuspeichern, wobei die Dauer der Trainingsphase ( m) auf eine maximale Trainingszeit (W) begrenzt ist,
• wobei die Mittel zur Bestimmung der Energie (EM) geeignet sind in einer anschließenden Überwachungsphase die Energie zu messen {Everbr.), und zu einem Summenwert (IE) aufzuaddieren, wobei nur Energieeinträge größer als der Nennstromwert des Geräteschutzschalters (1 ) berücksichtigt werden, wobei, wenn die aufsummierten Energieumsätze (ZE) größer oder gleich dem in der Trainingsphase bestimmten Energieumsatz (Everbr.train) sind, der Geräteschutzschalter (1) geeignet ist den Stromfluss zu unterbrechen.
4. Geräteschutzschalter (1) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die aufsummierte Energie die resultierende Energie ist, wobei sich die resultierende Energie als Differenz der durch Stromfluss eingetragenen Energie und der durch Abstrahlung / Ableitung von Wärmeenergie ausgetragenen Energie ergibt, wobei die durch Abstrahlung / Ableitung von Wärmeenergie ausgetragene Energie aus der eingetragenen Energie und schalterspezifischen Parametern zur Wärmeableitung iterativ ergeben, wobei von einer bestimmten Anfangstemperatur ausgegangen wird.
5. Geräteschutzschalter (1) mit intelligenter Grenzwertermittlung, aufweisend
• Mittel zur Bestimmung der Energie (EM),
* Mittel zur Bestimmung des Stromes (IM) durch den Geräteschutzschalter (1) und Mittel zur Zeiterfassung (CLK), • wobei die Mittel zur Bestimmung der Energie (EM) geeignet sind in einer Trainingsphase, in der der Strom kleiner oder gleich eines bestimmten oberen Grenzwertes (Iwax) ist und die Energie kleiner oder gleich eines bestimmten oberen Grenzwertes (Ewax) ist, die Energieumsätze (Etrain) zu bestimmen, die größer sind entsprechend eines bestimmten unteren Grenzwertes (1 ,3 IN), wobei die Trainingsphase bei Erreichen des bestimmten unteren Grenzwertes (hax) des Stromes beginnt,
• wobei die Mittel zur Bestimmung der Energie (EM) geeignet sind in einer anschließenden Überwachungsphase die Energieumsätze aufzusummieren, die größer sind entsprechend einem bestimmten unteren Grenzwertes (1 ,3 IN), wobei, wenn die aufsummierten Energieumsätze größer oder gleich dem in der Trainingsphase bestimmten Energieumsatz (Etrain) sind, der Geräteschutzschalter geeignet ist den Stromfluss zu unterbrechen.
6. Geräteschutzschalter (1 ) mit intelligenter Grenzwertermittlung, aufweisend
• Mittel zur Bestimmung der Energie {EM},
• Mittel zur Bestimmung des Stromes {IM} durch den Geräteschutzschalter
(1 ),
• Mittel zur Bestimmung der Eingangs- und Ausgangsspannung am Geräteschutzschalter und
• Mittel zur Zeiterfassung (CLK),
• wobei die Mittel zur Bestimmung der Energie (EM) geeignet sind in einer Trainingsphase, in der die Mittel zur Bestimmung des Stromes (IM) geeignet sind anzuzeigen, dass der Strom kleiner oder gleich eines bestimmten oberen Grenzwertes (Iwax) ist, die resultierende Energie zu summieren, wobei die Mittel zur Bestimmung der Energie (EM) geeignet sind die resultierende Energie als Differenz der durch Stromfluss eingetragenen Energie und der durch Abstrahlung / Ableitung von Wärmeenergie ausgetragenen Energie zu bestimmen, wobei die Mittel zur Bestimmung der Energie (EM) geeignet sind die durch Abstrahlung / Ableitung von Wärmeenergie ausgetragene Energie aus der eingetragenen Energie und schalterspezifischen Parametern zur Wärmeableitung iterativ zu bestimmen, wobei von einer bestimmten Anfangstemperatur ausgegangen wird, wobei die Trainingsphase bei Erreichen einer bestimmten maximalen Trainingszeit (tmax) endet und die so ermittelte resultierende Energie als Grenzwert {Etrain) dient,
• wobei die Mittel zur Bestimmung der Energie (EM) geeignet sind in einer anschließenden Überwachungsphase die resultierende Energieumsätze entsprechend aufzusummieren, wobei, wenn die resultierenden Energieumsätze größer oder gleich dem in der Trainingsphase bestimmten Energieumsatz (Etrain) sind, der Geräteschutzschalter geeignet ist den Stromfluss zu unterbrechen.
7. Geräteschutzschalter (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Überwachungsphase eine gleitende Betrachtung verwendet wird, sodass für ein bestimmtes zurückliegendes Intervall vom jeweiligen Zeitpunkt aus der Energieumsatz mit entsprechenden Referenzwerten aus der Trainingsphase verglichen wird.
8. Geräteschutzschalter (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Geräteschutzschalter weiterhin eine Temperaturmesseinrichtung zur Bestimmung der Temperatur des Schalters aufweist, wobei die ermittelte Temperatur als bestimmte Anfangstemperatur verwendet wird.
9. Geräteschutzschalter (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der G erätesch utzschalter weiterhin eine Temperaturmesseinrichtung zur Bestimmung der Temperatur des Schalters aufweist, wobei bei Erreichen einer bestimmten Grenztemperatur {Tmax) der Geräteschutzschalter den Stromfluss unterbricht.
10. Geräteschutzschalter (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Geräteschutzschalter einen Halbleiterschalter aufweist.
11. Geräteschutzschalter (1 ) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Geräteschutzschalter einen MOS- FET-T ransistor als Schalter aufweist.
12. Geräteschutzschalter (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Trainingszeit (W) durch einen Benutzer einstellbar ist.
13. Geräteschutzschalter (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Trainingszeit (tmax) geräteschutzschalterspezifisch als obere Grenze vorbestimmt ist.
14. Geräteschutzschalter (1) mit intelligenter Grenzwertermittlung, aufweisend
• Mittel zur Bestimmung des Stromes (IM) durch den Geräteschutzschalter
(1) und
• Mittel zur Zeiterfassung (CLK),
• wobei die Mittel zur Bestimmung des Stromes (IM) geeignet sind in einer Trainingsphase (ttrain) , sobald der fließende Strom einen ersten Grenzwert überschreitet (z. B. > 1 ,3 IN), den Strom durch den Schutzschalter (1 ) in regelmäßigen Zeitabständen ( n,... ttrain2,...) zu messen, und den jeweiligen Wert abzuspeichern (ltraini,... Itrain ...}, wobei die Trainingsphase bei Erreichen einer bestimmten maximalen T rainingszeit (tmax) endet,
• wobei die Mittel zur Bestimmung des Stromes (IM) geeignet sind in einer anschließenden Überwachungsphase den Stromfluss zu überwachen, wobei, wenn der Stromfluss über einem bestimmten zweiten Grenzwert (z. B. 1 ,3 IN) liegt, ab dem Zeitpunkt werden die Stromwerte
Figure imgf000029_0001
in regelmäßigen Abständen (toi,... tü2,...) mit den entsprechenden ermittelten Stromwerten aus der Trainingsphase zu vergleichen, wobei sobald eine Abweichung festgestellt wird der Geräteschutzschalter geeignet ist den Stromfluss zu unterbrechen.
15. Verfahren für einen Geräteschutzschalter (1 ) mit intelligenter Grenzwertermittlung, aufweisend
• Mittel zur Bestimmung des Stromes (IM) durch den Geräteschutzschalter
(1 ) und
• Mittel zur Zeiterfassung (GLK),
• in einer Trainingsphase aufweisend die Schritte messen wie lange (ttrain) ein Strom durch den Geräteschutzschalter und das angeschlossene Gerät fließt, der größer als ein bestimmter unterer Grenzwert (1 ,3 IN) ist, wobei die Trainingsphase bei Erreichen einer bestimmten maximalen Trainingszeit (tm») endet, wobei weiterhin in der Trainingsphase ein maximaler Strom (Itram), der durch den Geräteschutzschalter und das angeschlossen Gerät fließt, ermittelt wird,
• n einer anschließenden Überwachungsphase aufweisend die Schritte überwachen des Stromfluss, wobei, wenn der Stromfluss über dem unteren Grenzwert (1 ,3 IN) liegt, der Strom mit dem ermittelten maximalen Strom (Itrain) verglichen wird, wobei bei Erreichen oder Überschreiten des ermittelten maximalen Stroms (Itrain) und/oder bei Erreichen oder Überschreiten der bestimmten Zeit {ttrain), der Geräteschutzschalter den Stromfluss unterbricht.
16. Verfahren gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Trainingsphase bei Erreichen eines bestimmten oberen Grenzwertes (IM») des Stromes endet.
17. Verfahren für einen Geräteschutzschalter (1 ) mit intelligenter Grenzwertermittlung, aufweisend
• Mittel zur Bestimmung der Energie (EM), Mittel zur Bestimmung des Stromes (IM) durch den Geräteschutzschalter (1 ),
• Mittel zur Bestimmung der Eingangs- und Ausgangsspannung am
Geräteschutzschalter und Mittel zur Zeiterfassung (CLK),
• Mittel zur Einstellung des Auslöse-Nennstromes, • In einer T rainingsphase (ttrain) aufweisend die Schritte messen der Energie, die zum Verbraucher hin durch den Geräteschutzschalter (1) geflossen ist, aufaddieren und diese als Grenzwert (Everbr.train) abspeichern, wobei die Dauer der Trainingsphase (ttrain) auf eine maximale Trainingszeit ( ) begrenzt ist,
• in einer anschließenden Überwachungsphase aufweisend die Schritte messen der Energie (Everbr.), und zu einem Summenwert (SE) auf addieren, wobei nur Energieeinträge größer als der Nennstromwert des Geräteschutzschalters (1 ) berücksichtigt werden, wobei, wenn die aufsummierten Energieumsätze (SE) größer oder gleich dem in der Trainingsphase bestimmten Energieumsatz (Everbr.train) sind, der Geräteschutzschalter (1) den Stromfluss unterbricht.
18. Verfahren gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die aufsummierte Energie die resultierende Energie ist, wobei sich die resultierende Energie als Differenz der durch Stromfluss eingetragenen Energie und der durch Abstrahlung / Ableitung von Wärmeenergie ausgetragenen Energie ergibt, wobei die durch Abstrahlung / Ableitung von Wärmeenergie ausgetragene Energie aus der eingetragenen Energie und schalterspezifischen Parametern zur Wärmeableitung iterativ ergeben, wobei von einer bestimmten Anfangstemperatur ausgegangen wird.
19. Verfahren für einen Geräteschutzschalter (1 ) mit intelligenter Grenzwertermittlung, aufweisend
• Mittel zur Bestimmung der Energie (EM),
• Mittel zur Bestimmung des Stromes (IM) durch den Geräteschutzschalter (1 ) und Mittel zur Zeiterfassung (CLK),
• in einer Trainingsphase in der der Strom kleiner oder gleich eines bestimmten oberen Grenzwertes {liwax) ist und die Energie kleiner oder gleich eines bestimmten oberen Grenzwertes (EMBX) ist, bestimmen der Energieumsätze (Etrain), die größer sind entsprechend eines bestimmten unteren Grenzwertes (1 ,3 IN), wobei die Trainingsphase bei Erreichen des bestimmten unteren Grenzwertes ( ) des Stromes beginnt, • in einer anschließenden Überwachungsphase aufsummieren der Energieumsätze, die größer sind entsprechend einem bestimmten unteren Grenzwertes (1 ,3 IN), wobei, wenn die aufsummierten Energieumsätze größer oder gleich dem in der T rainingsphase bestimmten Energieumsatz (Etram) sind, der Geräteschutzschalter den Stromfluss unterbricht.
20. Verfahren für einen Geräteschutzschalter (1 } mit intelligenter Grenzwertermittlung, aufweisend
• Mittel zur Bestimmung der Energie (EM),
• Mittel zur Bestimmung des Stromes (IM) durch den Geräteschutzschalter
(1 ).
• Mittel zur Bestimmung der Eingangs- und Ausgangsspannung am Geräteschutzschalter und
• Mittel zur Zeiterfassung (CLK),
• in einer Trainingsphase aufweisend die Schritte, wenn der Strom kleiner oder gleich eines bestimmten oberen Grenzwertes ( ) ist, aufsummieren der resultierenden Energie, wobei die resultierende Energie sich als
Differenz der durch Stromfluss eingetragenen Energie und der durch Abstrahlung / Ableitung von Wärmeenergie ausgetragenen Energie bestimmt wird, wobei die durch Absfrahlung / Ableitung von Wärmeenergie ausgetragene Energie aus der eingetragenen Energie und schalterspezifischen Parametern zur Wärmeableitung iterativ bestimmt wird, wobei von einer bestimmten Anfangstemperatur ausgegangen wird, wobei die Trainingsphase bei Erreichen einer bestimmten maximalen Trainingszeit ( ) endet und die so ermittelte resultierende Energie als Grenzwert (Etram) dient,
• in einer anschließenden Überwachungsphase aufweisend die Schritte aufsummieren der resultierenden Energieumsätze, wobei, wenn die resultierenden Energieumsätze größer oder gleich dem in der Trainingsphase bestimmten Energieumsatz (Etram) sind, der Geräteschutzschalter den Stromfluss unterbricht.
21. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 15 - 20, dadurch gekennzeichnet, dass in der Überwachungsphase eine gleitende Betrachtung verwendet wird, sodass für ein bestimmtes zurückliegendes Intervall vom jeweiligen Zeitpunkt aus der Energieumsatz mit entsprechenden Referenzwerten aus der Trainingsphase verglichen wird.
22. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 15 - 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der Geräteschutzschalter weiterhin eine Temperaturmesseinrichtung zur Bestimmung der Temperatur des Schalters aufweist, wobei die ermittelte Temperatur als bestimmte Anfangstemperatur verwendet wird.
23. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 15 - 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Geräteschutzschalter weiterhin eine Temperaturmesseinrichtung zur Bestimmung der Temperatur des Schalters aufweist, wobei bei Erreichen einer bestimmten Grenztemperatur (Tmax) der Geräteschutzschalter den Stromfluss unterbricht.
24. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 15 - 23, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Trainingszeit ( ) durch einen Benutzer einstellbar ist.
25. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 15 - 24, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Trainingszeit (tmax) geräteschutzschalterspezifisch als obere Grenze vorbestimmt ist.
26. Verfahren für einen Geräteschutzschalter (1 ) mit intelligenter Grenzwertermittlung, aufweisend · Mittel zur Bestimmung des Stromes (IM) durch den Gerätesch utzschalter
(1) und
• Mittel zur Zeiterfassung (CLK), • in einer Trainingsphase (Wm) aufweisend die Schritte, sobald der fließende Strom einen ersten Grenzwert überschreitet (z. B. > 1 ,3 IN), den Strom durch den Schutzschalter (1 ) in regelmäßigen Zeitabständen {ttraini,... ar ...) zu messen, und den jeweiligen Wert abzuspeichern (Itraim,... Itrain2....), wobei die Trainingsphase bei Erreichen einer bestimmten maximalen
Trainingszeit (tmax) endet,
• in einer anschließenden Überwachungsphase aufweisend die Schritte den Stromfluss zu überwachen, wobei, wenn der Stromfluss über einem bestimmten zweiten Grenzwert (z. B. 1 ,3 IN) liegt, ab dem Zeitpunkt werden die Stromwerte (Im ,... IQ2,...} in regelmäßigen Abständen (tüi,... tü2,...) mit den entsprechenden ermittelten Stromwerten aus der Trainingsphase zu vergleichen, wobei sobald eine Abweichung festgestellt wird der Geräteschutzschalter den Stromfluss unterbricht.
PCT/EP2019/068063 2018-07-05 2019-07-05 Geräteschutzschalter mit intelligenter grenzwertermittlung und verfahren hierfür WO2020008019A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/257,779 US11418021B2 (en) 2018-07-05 2019-07-05 Device circuit breaker having intelligent limit value determination and method therefor
CN201980039785.4A CN112272856B (zh) 2018-07-05 2019-07-05 具有极限值智能确定的设备断路器及其方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BEBE2018/5471 2018-07-05
BE20185471A BE1026445B1 (de) 2018-07-05 2018-07-05 Geräteschutzschalter mit intelligenter Grenzwertermittlung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020008019A1 true WO2020008019A1 (de) 2020-01-09

Family

ID=62980971

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2019/068063 WO2020008019A1 (de) 2018-07-05 2019-07-05 Geräteschutzschalter mit intelligenter grenzwertermittlung und verfahren hierfür

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11418021B2 (de)
CN (1) CN112272856B (de)
BE (1) BE1026445B1 (de)
WO (1) WO2020008019A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021191088A1 (en) 2020-03-24 2021-09-30 Eaton Intelligent Power Limited A motor-protective circuit breaker comprising an automatic setup function and a method of using such a circuit breaker

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6195243B1 (en) * 1998-05-05 2001-02-27 George Auther Spencer Method and apparatus for adaptive configuration and control in a network of electronic circuit breakers
DE102009048174A1 (de) * 2009-10-02 2011-04-07 Daimler Ag Verfahren zur Bestimmung von Spannungsgrenzwerten einer Batterie
EP2811604A1 (de) * 2013-06-07 2014-12-10 Murrelektronik GmbH Verfahren zur Steuerung eines Schutzschalters, sowie Schutzschalter
DE102016003738A1 (de) * 2016-03-31 2017-10-05 Wilo Se Zwischenkreisspannungsabhängige Rückspeiseenergiebegrenzung für elektrische Antriebe

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5714886A (en) * 1996-12-26 1998-02-03 Square D Company Method of calibrating the trip point of an overload relay
US7605554B2 (en) * 2006-11-09 2009-10-20 DEI Headquartes, Inc. Anti-pinch window control system
DE102010018058A1 (de) * 2010-04-22 2011-10-27 Siemens Aktiengesellschaft Schalter, insbesondere Leistungsschalter für Niederspannungen
JP4799712B1 (ja) * 2011-01-12 2011-10-26 三菱電機株式会社 電力開閉制御装置およびその閉極制御方法
DE102012112435B4 (de) * 2012-12-17 2015-12-10 Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg Sicherungsautomat mit Hilfskurzschluss und Sicherungsanordnung mit einer Mehrzahl solcher Sicherungsautomaten
FR3010531B1 (fr) * 2013-09-12 2015-10-02 Schneider Electric Ind Sas Procede de determination d'une cause de perte de tension en aval d'un disjoncteur, appareil auxiliaire pour disjoncteur, systeme electrique comportant un disjoncteur et un tel appareil auxiliaire
DE102014224173B4 (de) * 2014-11-26 2023-08-10 Siemens Aktiengesellschaft Leistungsschalter
DE102015223358A1 (de) * 2015-11-25 2017-06-01 Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur Detektion eines Überstroms
FR3060758B1 (fr) * 2016-12-16 2021-01-08 Schneider Electric Ind Sas Procede et dispositif de diagnostic d'usure d'un appareil electrique de coupure, et appareil electrique comportant un tel dispositif
CN106707153A (zh) * 2016-12-27 2017-05-24 北京合纵科技股份有限公司 一种基于foa‑rbf的高压断路器故障诊断方法
CN108199347A (zh) * 2018-01-25 2018-06-22 广东中鹏电气有限公司 基于电子智能低压断路器的变压器过载保护方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6195243B1 (en) * 1998-05-05 2001-02-27 George Auther Spencer Method and apparatus for adaptive configuration and control in a network of electronic circuit breakers
DE102009048174A1 (de) * 2009-10-02 2011-04-07 Daimler Ag Verfahren zur Bestimmung von Spannungsgrenzwerten einer Batterie
EP2811604A1 (de) * 2013-06-07 2014-12-10 Murrelektronik GmbH Verfahren zur Steuerung eines Schutzschalters, sowie Schutzschalter
DE102016003738A1 (de) * 2016-03-31 2017-10-05 Wilo Se Zwischenkreisspannungsabhängige Rückspeiseenergiebegrenzung für elektrische Antriebe

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021191088A1 (en) 2020-03-24 2021-09-30 Eaton Intelligent Power Limited A motor-protective circuit breaker comprising an automatic setup function and a method of using such a circuit breaker

Also Published As

Publication number Publication date
CN112272856A (zh) 2021-01-26
US20210273441A1 (en) 2021-09-02
BE1026445A1 (de) 2020-01-29
CN112272856B (zh) 2024-04-02
BE1026445B1 (de) 2020-02-04
US11418021B2 (en) 2022-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102016201651B4 (de) Leistungsschalter
DE3153749C2 (de) Trennschalter mit Testmöglichkeiten
DE3114549C2 (de)
DE3114546C3 (de) Trennschalter mit Bauart-Kennzeichnungsschaltung
DE69532547T2 (de) Digital gesteuerter Schalter mit verbesserter automatischer Abtastintervallauswahl für Leistungsversorgungssysteme mit 50 Hz und 60 Hz
DE60119102T3 (de) Elektronischer Schutzschalter
DE3114551C2 (de)
DE3114544C2 (de)
DE102014224173B4 (de) Leistungsschalter
EP3281266B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur energieversorgung einer niederspannungslast
EP3361588B1 (de) Verfahren zum betreiben eines elektronischen schutzschalters und elektronischer schutzschalter
DE102007047166A1 (de) Steuerung der Anzeigehintergrundbeleuchtung bei einem Leistungsschalter
DE69812361T2 (de) Festkörperüberstromrelais
WO2002001693A1 (de) Elektronischer überstromauslöser für einen niederspannungs-leistungsschalter
WO2020008019A1 (de) Geräteschutzschalter mit intelligenter grenzwertermittlung und verfahren hierfür
WO1996018229A1 (de) Leistungsschalter mit einem elektronischen auslöser und mit einer umgehungsschaltung
DE3114548C2 (de)
DE102005046980B4 (de) Sicherungsschaltung zum Schützen einer Last
EP2639949B1 (de) Stromversorgung mit Zwischenkreis
DE102018211069B3 (de) Geräteschutzschalter mit intelligenter Grenzwertermittlung
WO2020070092A1 (de) Netzteil mit überstromfähigkeit
DE10117372B4 (de) Schutzeinrichtung, Schutzanordnung und Schutzverfahren für eine elektrische Leitung
EP0019885A1 (de) Anordnung zur Überlastüberwachung
DE2325767C3 (de) Elektronisches Oberlastrelais
DE69818311T2 (de) Festkörperüberstromrelais

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19734821

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19734821

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1