WO2020229239A1 - System zum schutz einer elektrischen quelle oder elektrischen last - Google Patents

System zum schutz einer elektrischen quelle oder elektrischen last Download PDF

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WO2020229239A1
WO2020229239A1 PCT/EP2020/062486 EP2020062486W WO2020229239A1 WO 2020229239 A1 WO2020229239 A1 WO 2020229239A1 EP 2020062486 W EP2020062486 W EP 2020062486W WO 2020229239 A1 WO2020229239 A1 WO 2020229239A1
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monitoring unit
configurator
electrical
load
protection
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PCT/EP2020/062486
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Franz Schork
Thomas Böhm
Andreas Weigel
Stefan DIETWEGER
Sabine Wildfeuer
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Dehn Se + Co Kg
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    • H02H3/023—Details concerning the disconnection itself, e.g. at a particular instant, particularly at zero value of current, disconnection in a predetermined order by short-circuiting

Definitions

  • the invention is based on a system for protecting an electrical source or an electrical load, comprising one, one input and one
  • Output-having assembly with an electronic fuse for the load that can be connected to the source as well as a voltage monitoring unit, a current monitoring unit and semiconductor switching units and their associated controls, whereby after the fuse has responded due to an overvoltage event, it can be reset, according to the preamble of claim 1.
  • Electronic fuses are state-of-the-art in a wide variety of designs. Typical working ranges of these fuses are in the range up to 200 A with voltage classes between 12 and 100 volts
  • overvoltage protection devices based on varistors, gas discharge tubes, spark gaps or the like are also known.
  • No. 5,875,087 A shows a protective device with an integrated control for protecting electrical systems, with a combination of overvoltage and overcurrent protection for AC networks
  • a safety device for a rechargeable electrical energy store is previously known from DE 10 2015 105 426 A1.
  • a quick disconnection or interruption of an electrical one is intended
  • a pyrotechnically triggered switching unit is available for an irreversible prevention of the flow of current.
  • a controlled longitudinal member is known from WO 2011/070235 A1, which is switched on or off depending on the current and the voltage. There is no differentiation between temporary overvoltages and transient overvoltages. Likewise, there is no galvanic
  • US 2006/0120000 A1 relates to a purely electronic fuse with the property that the fuse opens the longitudinal member when the input voltage is exceeded. However, there is no transient overvoltage protection at the input.
  • DE 10 2017 109 378 A1 relates to an electronic fuse for a load that can be connected to a low-voltage direct voltage network and forms a starting point for the present application theory.
  • This electronic fuse for a load that can be connected to a low-voltage direct voltage network consists of assemblies arranged between the input terminals and the load. These include a voltage monitoring unit, a current monitoring unit and semiconductor switching units and controls assigned to them. Due to the properties of the semiconductor switches, the modules used are polarized and, from an electrical point of view, only operate depending on the direction of the current.
  • Specify electronic fuse for a load that can be connected to a low-voltage DC voltage network, which completely dispenses with mechanical switching elements or switching devices and which is able to guarantee reaction times in the nanosecond range.
  • the electronic fuse is intended to ensure protection against overvoltages and overcurrents in a combined manner. If an overvoltage event does not occur, the electronic fuse should automatically switch to normal operating mode without the need for dog-like intervention.
  • the overvoltage event causes the fuse to respond, it can be reset by the microcontroller after the overvoltage so that the system to be protected or the load does not fail.
  • Overvoltage protection and the overcurrent protection on the output side is implemented accordingly close to the load.
  • the overcurrent protection is applied on the input side of the protection module and the overvoltage protection is applied on the output side. If double-sided protection, i.e. protection of the source and load, is to be implemented, two corresponding protection units are required.
  • the object of the invention is achieved with a system for protecting an electrical source or an electrical load, in particular in
  • the basic mirror symmetry with regard to current and voltage protection is used here and an electrical mirroring ensures that one and the same device can be used in an optimal way both to protect a source and to protect a load. This means that the corresponding devices can be standardized to a large extent, and storage and supply can be reduced. A base part of the system takes the actual overvoltage and
  • the electrical mirroring or polarity reversal option is implemented with the aid of a configurator part, preferably in the form of a plug-on module.
  • the assembly contains a
  • Such a protective device is basically known from the prior art, as described above.
  • a unit for circuit-side, electrical mirroring is provided such that in the case of source protection, the current monitoring unit is applied on the input side and the voltage monitoring unit is applied on the output side.
  • the voltage monitoring unit is located
  • the system comprises a plug-in or switching unit for electrical mirroring with means for optionally connecting the
  • the assembly of the system thus has an input and an output and consists of an electronic fuse for the load that can be connected to the source and a voltage monitoring unit, a
  • the assembly is located in a base part.
  • the plug-in or switching unit is located in a separate configurator part, with means for optionally fixing the configurator part being formed on the base part.
  • the configurator part can be designed as a plug-in part with a plug contact or sockets and have appropriate electrical wiring in terms of the desired electrical mirroring.
  • the plug contacts or the sockets are to mating contacts or
  • the desired electrical mirroring can be carried out in a simple manner.
  • the configurator part can also switch or toggle switch for
  • the configurator part can display the selected
  • Configurator parts can be fixed in order to implement the desired circuit-side design for the corresponding application.
  • electrical properties or parameters of the current and / or voltage monitoring unit can be changed or specified by means of the configurator part. In this sense, a parameterization can take place.
  • a direction-dependent switch in particular a semiconductor switch, here in particular a MOSFET, can be reversed in terms of the desired mirroring by means of the configurator part, ie the position of the semiconductor switch is changed in terms of the circuitry in relation to the overvoltage protection.
  • FIG. 1 basic representations of the prior art in
  • 2a-2c show various representations of the design of a base part with the necessary current or voltage monitoring units integrated there and a recess for receiving it
  • Fig. 5 is a perspective view of the mechanical
  • the system according to the invention for protecting an electrical source or an electrical load consists of an assembly having an electrical input and an output.
  • This assembly includes an electronic fuse for the load that can be connected to a source and a voltage monitoring unit, a
  • the base part 1 is on its bottom side with a recess 2 for
  • a recess section 3 is implemented on a left narrow side of the base part 1.
  • a configurator part 4 can be inserted, the plug contacts or sockets, switches, not shown in its section 41 or change-over switch or the like has means for electrically mirroring the assembly within the base part 1.
  • the configurator part 4 can have a contour which corresponds to the envelope, that is to say the basic shape of the base part 1, and thus completes it.
  • FIG. 2c shows a mirror-image formation of a base part 1 with a recess section formed on the right narrow side and a configurator part 4 with section 41.
  • Figure 2c also makes it clear how that
  • Configurator part 4 can be introduced into an opening section 5 of the base part.
  • FIG. 2b An embodiment with a configurator part 4 as a variant that can be introduced from above into a corresponding section 5 of the base part 1 is shown in FIG. 2b.
  • Figures 3a to 3c are adapted to the representations of Figures 2a to 2c and illustrate a possible structure and a possible one
  • Circuit board 6 within the respective base part 1.
  • the circuit board 6 has contact surfaces, not shown, with
  • Contact terminals or contact plugs 7 correspond in the respective configurator part 4 in order, depending on the plug position, to reverse the polarity of the corresponding assembly located on the circuit board and implemented there
  • a configurator part not only on one of the end faces of the plug-in part 1 that is accessible in the usual operating case, but on all or several sides in order to implement different functionalities.
  • the assembly located in the base part 1 can also be parameterized with the aid of a correspondingly designed configurator part 4.
  • a mechanical stringing together of several, in the example according to Figure 5c, base parts can be done with the help of a common, compact configurator part 42, designed as a multiple plug, are interconnected.
  • a common, compact configurator part 42 designed as a multiple plug
  • both a series connection of the corresponding assemblies within the base parts 1 can be implemented, as well as the desired mirroring by pulling the configurator part 42 and turning it by 180 ° back into connection with the corresponding recesses in the respective base parts 1 becomes.
  • the invention therefore presents itself as a system for combined overcurrent and overvoltage protection, which protects both the source and the load and can therefore be arranged close to the source or load, whereby the respective functionality can be selected through electrical mirroring solely through a simple, mechanically detachable configurator part .
  • Base part The means for electrical mirroring, however, are realized in the removable configurator part and housed there.
  • This display can be used to show whether the
  • the configurator part has been inserted exactly and has been used in such a way that the necessary solution for source or load protection is available.
  • the configurator parts can, for example, have different shunts to change the selectivity or sensitivity of the overcurrent protection.
  • a fuse in the configurator part as a galvanic separation for active semiconductor components that are in the
  • the configurator part thus forms an essential component of an electrical mirror assembly which is intended to change the sequence of

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zum Schutz einer elektrischen Quelle oder einer elektrischen Last, aufweisend eine, einen Eingang und einen Ausgang besitzende Baugruppe mit einer elektronischen Sicherung für die an die Quelle anschließbare Last sowie einer Spannungsüberwachungseinheit, einer Stromüberwachungseinheit und Halbleiterschalteinheiten und diesen zugehörigen Steuerungen. Erfindungsgemäß ist zum wahlweisen Einsatz des Schutzes der Quelle oder des Schutzes der Last eine Einheit zur schaltungsseitigen elektrischen Spiegelung vorgesehen, derart, dass im Falle eines Quellenschutzes die Stromüberwachungseinheit eingangsseitig und die Spannungsüberwachungseinheit ausgangsseitig und im Falle eines Lastschutzes die Spannungsüberwachungseinheit eingangsseitig und die Stromüberwachungseinheit ausgangsseitig anliegt.

Description

System zum Schutz einer elektrischen Quelle oder elektrischen Last
Beschreibung
Die Erfindung geht aus von einem System zum Schutz einer elektrischen Quelle oder einer elektrischen Last, aufweisend eine, einen Eingang und einen
Ausgang besitzende Baugruppe mit einer elektronischen Sicherung für d ie an die Quelle anschließbare Last sowie einer Spannungsüberwachungseinheit, einer Stromüberwachungseinheit und Halbleiterschalteinheiten und diesen zugehörigen Steuerungen, wobei nach dem Ansprechen der Sicherung aufgrund eines Überspannungsereignisses d iese rücksetzbar ist, gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.
Elektronische Sicherungen gehören in verschiedensten Ausführungsformen zum Stand der Technik. Typische Arbeitsbereiche dieser Sicherungen liegen im Bereich bis 200 A bei Spannungsklassen zwischen 12 und 100 Volt
Gleichspannung .
Zum Schutz von Gleichspannungsnetzen und an Gleichspannungsnetzen angeschlossenen Verbrauchern sind darüber hinaus Überspannungsschutz einrichtungen auf der Basis von Varistoren, Gasableitern, Funkenstrecken oder dergleichen bekannt.
Werden Überspannungsschutzeinrichtungen der bekannten Art und
elektronische Sicherungen nicht koordiniert eingesetzt, entstehen nicht beherrschbare Probleme, die zu einem ungewollten Auslösen der Sicherung bzw. einem unbeabsichtigten Ansprechen der Überspannungsschutzgeräte und damit unzulässig langen Ausfallzeiten führen. Insbesondere für industrielle Applikationen sind derartige Ausfallzeiten zu vermeiden. Auch ist es wichtig, ein bisher übliches, hündisches Wiederinbetriebnehmen von
Schutzeinrichtungen auszuschließen. Die US 5 875 087 A zeigt eine Schutzeinrichtung mit integrierter Steuerung zum Schutz von elektrischen Systemen, wobei dort eine Kombination aus Überspannungs- und Überstromschutz für Wechselstromnetze mit
automatischem Rücksetzen offenbart ist.
Aus der DE 10 2015 105 426 Al ist eine Sicherheitsvorrichtung für einen wiederaufladbaren elektrischen Energiespeicher vorbekannt. Diesbezügli ch soll eine schnelle Unterbindung oder Unterbrechung eines elektrischen
Stromflusses ermöglicht werden, wenn abnormale Parameter vorliegen. Nach der dortigen Lehre kommen mehrere Halbleiterschalteinheiten zur primären, reversiblen Unterbindung des Stromflusses in Abhängigkeit von der
Überwachung des Stromflusses und/oder der Spannung zum Einsatz. Für eine irreversible Unterbindung des Stromflusses ist eine pyrotechnisch auslösbare Schalteinheit vorhanden.
Aus der WO 2011/070235 Al ist ein gesteuertes Längsglied vorbekannt, welches abhängig vom Strom und der Spannung zu- oder abgeschalten wird . Eine Unterscheidung zwischen temporären Überspannungen und transienten Überspannungen findet dort nicht statt. Ebenso liegt keine galvanische
Trennung bei temporären Überspa nnungen vor, die über der Sperrfähigkeit der Halbleiter im Längszweig liegen. Ein Überspannungsschutz ist dort nur bedingt möglich, da kein Grobschutzelement vor einem Längselement angebracht ist.
Die DE 10 2004 036 164 Al offenbart ein gesteuertes Längs- und ein
gesteuertes Querglied . Dort geht es nicht um den Schutz von leistungsstarken transienten Überspannungen, da die vorgeschlagenen Anordnungen des Längs und Quergliedes selbiges nicht zulassen.
Die US 2006/0120000 Al betrifft eine reine elektronische Sicherung mit der Eigenschaft, dass die Sicherung bei einem Überschreiten der Eingangs spannung das Längsglied öffnet. Es findet dort allerdings kein transienter Überspannungsschutz am Eingang statt.
Die DE 10 2017 109 378 Al bezieht sich auf eine elektronische Sicherung für eine, an einem Niedervolt-Gleichspannungsnetz anschließbare Last und bildet einen Ausgangspunkt der vorliegenden Anmeldungslehre. Diese elektronische Sicherung für eine, an ein Niedervolt-Gleichspannungsnetz anschließbare Last besteht aus zwischen Eingangsklemmen und der Last angeordneten Baugruppen. Diese umfassen eine Spannungsüberwachungs einheit, eine Stromüberwachungseinheit sowie Halbleiterschalteinheiten und diesen zugeordneten Steuerungen. Die eingesetzten Baugruppen sind aufgrund der Eigenschaften der Halbleiterschalter gepolt und elektrisch betrachtet nur stromrichtungsabhängig zu betreiben.
Aufgabe der DE 10 2017 109 378 Al ist es, eine weiterentwickelte
elektronische Sicherung für eine, an ein Niedervolt-Gleichspannungsnetz anschließbare Last anzugeben, welche auf mechanische Schaltelemente oder Schalteinrichtungen vollständig verzichtet und die in der Lage ist, Reaktions zeiten im Nanosekundenbereich zu gewährleisten. Die elektronische Sicherung soll in kombinierter Weise ei nen Schutz gegen Überspannungen, aber auch Überströme gewährleisten. Bei Fortfall eines Überspannungsereignisses soll die elektronische Sicherung automatisch in den normalen Betriebszustand übergehen, ohne dass ein hündisches Eingreifen notwendig wird .
Mit der dort erläuterten Sicherung erfolgt eine Bewertung der jeweiligen Ereignisse von einer integrierten Logik unter Anwendung eines
Mikrocontrollers. Somit können Lastkurzschlüsse von Überspannungs
ereignissen getrennt bewertet werden. Kommt es aufgrund eines
Überspannungsereignisses zu einem Ansprechen der Sicherung, kann diese nach der Überspannung von dem Mikrocontroller wieder zurückgesetzt werden, so dass es nicht zu einem Ausfall des zu schützenden Systems, respektive der Last kommt.
Es ist mit der dortigen Lösung nicht mehr notwendig, Überspannungsschutz und Überstromschutz durch zwei Schaltungseinheiten oder Geräte zu
realisieren. Eine externe Systembeurteilung nach Auslösen der Sicherung ist nicht mehr notwendig . Ebenso wenig ist es erforderlich, eine angesprochene Sicherung wieder extern freizuschalten. Bezüglich der Einzelheiten der realisierten elektronischen Sicherung wird auf die Beschreibung gemäß der DE 10 2017 109 378 Al verwiesen und hierauf Bezug genommen.
Grundsätzlich ist der Stand der Technik beim Aufbau von Schutzsystemen mit einem kombinierten Überstrom - und Überspannungsschutz anhand der Figur 1 und den dortigen Darstellungen realisiert. Es ergibt sich aus diesen figürlichen Darstellungen, dass bei einem Schutz einer Last eingangsseitig ein
Überspannungsschutz und ausgangsseitig der Überstromschutz entsprechend lastnah realisiert ist. Wenn es um den Schutz einer Quelle geht, liegt eingangsseitig der Schutzbaugruppe der Überstromschutz und ausgangsseitig der Überspannungsschutz an. Wenn ein beidseitiger Schutz, das heißt ein Schutz von Quelle und Last, realisiert werden soll, sind zwei entsprechende Schutzeinheiten erforderlich .
Mithin ergibt sich die Notwendigkeit, für den Lastschutz, aber auch für den Quellenschutz, unterschiedliche Gerätetypen bereitzustellen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein System zum Schutz einer elektrischen Quelle oder einer elektrischen Last anzugeben, das mit Hilfe eines einzigen Gerätes realisierbar ist, wobei die Möglichkeit besteht, ein solches Gerät herstellerseitig zu vorkonfektionieren, aber auch dem Anwender die
Möglichkeit geschaffen wird, eine Konfektionierung je nach gewünschtem Einsatzfall vorzunehmen.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit einem System zum Schutz einer elektrischen Quelle oder einer elektrischen Last, insbesondere in
Niedervolt-Gleichspannungsnetzen gemäß der Merkmalskombination
nach Anspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige
Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen.
Das Grundprinzip der Erfindung geht auf den Gedanken zurück, die
Richtungsabhängigkeit eingesetzter Halbleiterschalteinheiten dadurch aufzulösen, dass ein solcher richtungsabhängiger Schalter durch Veränderung seiner schaltungstechnischen relativen Lage umgepolt und die diesbezügliche Schaltung gespiegelt wird.
Es wird also hier die grundsätzliche Spiegelsymmetrie bezüglich Strom - und Spannungsschutz ausgenutzt und durch eine elektrische Spiegelung sichergestellt, dass ein und dasselbe Gerät in opti maler Weise sowohl zum Schutz einer Quelle als auch zum Schutz einer Last nutzbar ist. Hierdurch kann eine weitgehende Standardisierung entsprechender Geräte erfolgen und die Lager- und Vorratshaltung reduziert werden. Ein Sockelteil des Systems nimmt den eigentlichen Uberspannungs- und
Überstromschutz in einem separaten Gehäuse auf. Die elektrische Spiegelung bzw. Umpolungsmöglichkeit wird mit Hilfe eines Konfiguratorteiles, bevorzugt in Form eines Aufsteckmoduls, realisiert.
Es wird also von einem System zum Schutz einer elektrischen Quelle oder einer elektrischen Last ausgegangen, welches eine Baugruppe mit einem
Eingang und einem Ausgang aufweist. Die Baugruppe enthält eine
elektronische Sicherung für die an die Quel le anschließbare Last sowie eine Spannungsüberwachungseinheit, eine Stromüberwachungseinheit und Halbleiterschalteinheiten und diesen zugeordneten Steuerungen. Eine derartige Schutzvorrichtung ist aus dem Stand der Technik wie eingangs geschildert grundsätzlich vorbekannt.
Zum wahlweisen Einsatz des Schutzes der Quelle oder des Schutzes der Last ist eine Einheit zur schaltungsseitigen, elektrischen Spiegelung vorgesehen, derart, dass im Falle eines Quellenschutzes die Stromüberwachungseinheit eingangsseitig und die Spannungsüberwachungseinheit ausgangsseitig anliegt.
Im Falle eines Lastschutzes liegt die Spannungsüberwachungseinheit
eingangsseitig und die Stromüberwachungseinheit ausgangsseitig vor.
Diesbezüglich umfasst ausgestaltend das System eine Steck- oder Schalteinheit zur elektrischen Spiegelung mit Mitteln zum wahlweisen Verbinden der
Stromüberwachungseinheit mit dem Eingang oder dem Ausgang der
Baugruppe.
Die Baugruppe des Systems weist also einen Eingang und einen Ausgang auf und besteht aus einer elektronischen Sicherung für die an die Quelle anschließbare Last sowie einer Spannungsüberwachungseinheit, einer
Stromüberwachungseinheit und Halbleiterschalteinheiten und diesen
zugeordneten Steuerungen. Bei einem Ansprechen der Sicherung aufgrund eines Überspannungsereignisses ist diese rücksetzbar. Die vorgenannte
Baugruppe befindet sich in einem Sockelteil. Die Steck- oder Schalteinheit ist in einem separaten Konfiguratorteil befindlich, wobei am Sockelteil Mittel zum wahlweisen Fixieren des Konfiguratorteiles ausgebildet sind. Das Konfiguratorteil kann als ein Steckteil mit Steckkontakt oder Steckbuchsen ausgeführt werden und eine entsprechende elektrische Verdrahtung im Sinne der gewünschten elektrischen Spiegelung besitzen.
Die Steckkontakte oder die Steckbuchsen sind zu Gegenkontakten oder
Gegenkontaktbuchsen im Sockelteil komplementär.
Durch Abziehen und zum Beispiel um 180° verdrehtes Wiederanbringen des Konfiguratorteiles am Sockelteil ist die gewünschte elektrische Spiegelung in einfacher Weise durchführbar.
Das Konfiguratorteil kann aber auch Schalter bzw. Umschalter zur
schaltungsseitigen Spiegelung aufweisen. Diesbezüglich kann es um
Tastschalter, Druckknöpfe, Hebelschalter oder dergleichen gehen.
Weiterhin kann das Konfiguratorteil Mittel zur Anzeige der gewählten
Verschaltung bzw. Spiegelung, zur Abtrennung und/oder zum Datenlogging besitzen. Es können also weitere Funktionen im Konfiguratorteil vorgesehen werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung sind am Sockelteil mehrere
Konfiguratorteile fixierbar, um die gewünschte schaltungsseitige Auslegung für den entsprechenden Anwendungsfall zu realisieren.
Ebenso besteht die Möglichkeit, mehrere Sockelteile mechanisch
aneinanderreihbar auszubilden, wobei diese über ein als Mehrfachstecker realisiertes Konfiguratorteil verschaltbar, insbesondere in Reihe schaltbar sind .
Mittels des Konfiguratorteiles können darüber hinaus elektrische Eigenschaften oder Parameter der Strom- und/oder Spannungsüberwachungseinheit jeweils veränderbar oder vorgebbar sein. In diesem Sinne kann eine Parametrierung erfolgen.
Über die Form, die Haptik und/oder die Farbgestaltung des Konfiguratorteiles sind dessen Eigenschaften und Parameter erkennbar, so dass eine
Fehlverschaltung durch den Anwender ausgeschlossen ist. In einer Weiterbildung der Erfindung ist mittels des Konfiguratorteiles ein richtungsabhängiger Schalter, insbesondere ein Halbleiterschalter, hier wiederum insbesondere ein MOSFET, im Sinne der gewünschten Spiegelung umpolbar, d. h. es wird schaltungstechnisch die Position des Halbleiterschalters bezogen auf den Überspannungsschutz geändert..
Grundsätzlich besteht aber auch die Möglichkeit, im Konfiguratorteil nicht nur passive Bauteile wie Steckkontakte und Leiterbahnen anzuordnen, sondern dort ein aktives Bauelement zu integrieren, insbesondere kann es sich hier um einen Halbleiterschalter handeln.
Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles sowie unter
Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.
Hierbei zeigen:
Fig. 1 grundsätzliche Darstellungen des Standes der Technik beim
Aufbau von Schutzsystemen mit einem kombinierten Überstrom - und Überspannungsschutz, wobei mit E-Fuse der Überstrom schutz und mit ÜSS der Überspannungsschutz definiert und Quelle sowie Last dargestellt sind, mit einer Ausführung eines primären Quellenschutzes (obere Abbildung), eines primären Lastschutzes (mittlere Abbildung) und eines beidseitigen
Schutzes mit zwei Schutzbaugruppen (untere Abbildung);
Fig. 2a - 2c verschiedene Darstellungen der Ausbildung eines Sockelteiles mit dort integrierten notwendigen Strom - bzw. Spannungs überwachungseinheiten und Aussparung zur Aufnahme
entsprechender Konfiguratorteile, die gemäß Abbildung 2a und 2c eine Teilform bzw. Teilumhüllende der Gehäusekonfiguration des Sockelteiles aufnehmen oder in eine solche Form
übergehen;
Fig. 3a - 3c Darstellungen ähnlich derjenigen nach den Fig. 2a - 2c,
jedoch mit erkennbaren elektrischen Kontakten im jeweiligen Konfiguratorteil, die mit einer angedeuteten Leiterplatte im Sockelteil und dort vorhandenen Kontaktflächen komplementär sind, um je nach Position und Anordnung des Konfiguratorteiles eine elektrische Spiegelung der im Sockelteil befindlichen Baugruppe vorzunehmen;
Fig. 4 eine Darstellung eines Sockelteiles mit mehreren stirnseitig
vorhandenen Ausnehmungen zum mechanischen und
elektrischen Fixieren von verschiedenen Konfiguratorteil en und dort befindlichen Steckelementen zur Realisierung der elektrischen Spiegelung und zur Parametrierung der im
Sockelteil befindlichen Baugruppe; und
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung des mechanischen
Aneinanderreihens einer Vielzahl von (im gezeigten Beispiel zehn) Sockelteilen, die mechanisch und elektrisch durch ein kompaktes Konfiguratorteil verschalten, insbesondere in Reihe verschalten und durch Drehung des Konfiguratorteiles um beispielsweise 180° intern elektrisch verschaltungsseitig spiegelbar sind.
Wie in den Figuren 2a bis 2c dargestellt, besteht das erfindungsgemäße System zum Schutz einer elektrischen Quelle oder einer elektrischen Last a us einer elektrisch einen Eingang und einen Ausgang aufweisenden Baugruppe. Diese Baugruppe umfasst eine elektronische Sicherung für die an eine Quelle anschließbare Last sowie eine Spannungsüberwachungseinheit, eine
Stromüberwachungseinheit und Halbleiterschalteinheiten nebst diesen zugeordneten Steuerungen. Diese vorgenannten Baugruppen befinden sich in der Gehäuseanordnung, das heißt innerhalb des Sockelteiles 1.
Das Sockelteil 1 ist an seiner Bodenseite mit einer Ausnehmung 2 zur
Hutschienenmontage versehen.
Gemäß Figur 2a ist an einer linksseitigen Sch malseite des Sockelteiles 1 ein Rücksprungabschnitt 3 realisiert.
In diesem Rücksprungabschnitt 3 ist ein Konfiguratorteil 4 einsteckbar, das in seinem Abschnitt 41 nicht gezeigte Steckkontakte oder Steckbuchsen, Schalter oder Umschalter oder dergleichen Mittel zur elektrischen Spiegelung der Baugruppe innerhalb des Sockelteiles 1 besitzt.
Das Konfiguratorteil 4 kann eine Kontur aufweisen, die der Umhüllenden, das heißt der Grundform des Sockelteiles 1, entspricht und dieses insofern komplettiert.
Eine diesbezüglich spiegelbildliche Ausbildung eines Sockelteiles 1 mit an der rechten Schmalseite ausgebildetem Rücksprungabschnitt und Konfiguratorteil 4 mit Abschnitt 41 zeigt Figur 2c. Figur 2c macht auch deutlich, wie das
Konfiguratorteil 4 in einen Öffnungsabschnitt 5 des Sockelteiles einbringbar ist.
Eine Ausführungsform mit einem Konfiguratorteil 4 als von oben in einen entsprechenden Abschnitt 5 des Sockelteiles 1 einbringbare Variante zeigt Figur 2b.
Die Figuren 3a bis 3c sind an die Darstellungen der Figuren 2a bis 2c angepasst und illustrieren einen möglichen Aufbau und eine mögliche
Anordnung eines Verdrahtungsträgers, das heißt einer beispielhaften
Leiterplatte 6, innerhalb des jeweiligen Sockelteiles 1.
Die Leiterplatte 6 weist nicht gezeigte Kontaktflächen auf, die mit
Kontaktklemmen oder Kontaktsteckern 7 im jeweiligen Konfiguratorteil 4 korrespondieren, um je nach Steckposition eine Verpolung der entsprechenden auf der Leiterplatte befindlichen und dort realisierten Baugruppe zu
ermöglichen.
Gemäß der Darstellung nach Figur 4 ist es möglich, ein Konfiguratorteil nicht nur an einer der im üblichen Betriebsfall zugänglichen Stirnseiten des Steckteiles 1, sondern an allen oder mehreren Seiten auszubilden, um unterschiedliche Funktionalitäten zu realisieren. Hierbei kann auch mit Hilfe eines entsprechend ausgeführten Konfiguratorteiles 4 eine Parametrierung der im Sockelteil 1 befindlichen Baugruppe erfolgen.
Ein mechanisches Aneinanderreihen von mehreren, im Beispiel nach Figur 5c, Sockelteilen kann mit Hilfe eines gemeinsamen, kompakten Konfiguratorteiles 42, ausgebildet als Mehrfachstecker, verschaltet werden. Hierbei ist mit Hilfe des einheitlichen Konfiguratorteiles 42 sowohl eine Reihenschaltung der entsprechenden Baugruppen innerhalb der Sockelteile 1 umsetzbar, als auch die gewünschte Spiegelung, indem das Konfiguratorteil 42 gezogen und um 180° gedreht wieder in Verbindung mit den entsprechenden Ausnehm ungen in den jeweiligen Sockelteilen 1 gebracht wird.
Die Erfindung stellt sich demnach als ein System zum kombinierten Überstrom - und Überspannungsschutz dar, der sowohl Quelle als auch Last absichert und insofern quellen- bzw. lastnah anordenbar ist, wobei allein durch ein einfaches, mechanisch lösbares Konfiguratorteil die jeweilige Funktionalität durch elektrische Spiegelung wählbar ist.
Der eigentliche Überspannungs- bzw. Überstromschutz befindet sich im
Sockelteil. Die Mittel zur elektrischen Spiegel ung hingegen sind in dem abnehmbaren Konfiguratorteil realisiert und dort untergebracht.
Ergänzend ist in den Konfiguratorteilen auch eine Anzeigefunktion
integrierbar. Diese Anzeige kann dazu dienen, darzustellen, ob das
Konfiguratorteil exakt eingesetzt ist und so eingesetzt wurde, dass die notwendige Lösung für Quellen- oder Lastschutz vorliegt.
Im Sinne der bereits erwähnten Parametrierung der Baugruppe im Sockelteil können die Konfiguratorteile zum Beispiel verschiedene Shunts besitzen, um die Selektivität oder Sensitivität des Überstromschutzes zu verändern. Auch besteht die Möglichkeit der Integration einer Sicherung in das Konfiguratorteil als galvanische Trennung für aktive Halbleiterbauelemente, die sich im
Sockelteil befinden und Bestandteile der Baugruppe sind. Es ließe sich hierdurch ein einfacher Wechsel einer solchen Sicherung realisieren, da kein Eingriff in das Sockelteil erfolgen muss.
Das Konfiguratorteil bildet also einen wesentlichen Bauteil einer elektrischen Spiegelungsbaugruppe, die dazu vorgesehen ist, die Reihenfolge von
Überspannungs- und Überstromschutz in der am Sockelteil befindlichen
Baugruppe zu tauschen, so dass das System für einen optimalen Quellenschutz oder einen optimalen Lastschutz entsprechend quellen - oder lastnah einsetzbar ist.

Claims

Patentansprüche
1. System zum Schutz einer elektrischen Quelle oder einer elektrischen Last, aufweisend eine, einen Eingang und einen Ausgang besitzende Baugruppe mit einer elektronischen Sicherung für die an die Quelle anschließbare Last, sowie einer Spannungsüberwachungsei nheit, einer Stromüberwachungseinheit und Halbleiterschalteinheiten und diesen zugehörigen Steuerungen, wobei nach dem Ansprechen der Sicherung aufgrund eines Überspannungsereignisses diese rücksetzbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
zum wahlweisen Einsatzes des Schutzes der Quelle oder des Schutzes der Last eine Einheit zur schaltungsseitigen, elektrischen Spiegelung vorgesehen ist, derart, dass im Falle eines Quellenschutzes die Stromüberwachungseinheit eingangsseitig und die Spannungsüberwachungseinheit ausgangsseitig und im Falle eines Lastschutzes die Spannungsüberwachungseinheit eingangsseitig und die Stromüberwachungseinheit ausgangsseitig anliegt.
2. System nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
selbiges eine Steck- oder Schalteinheit zur elektrischen Spiegelung mit Mitteln zum wahlweisen Verbinden der Stromüberwachungseinheit mit dem Eingang oder dem Ausgang der Baugruppe umfasst.
3. System nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Baugruppe, bestehend aus einer elektronischen Sicherung für die an die Quelle anschließbare Last sowie einer Spannungsüberwachungseinheit, einer Stromüberwachungseinheit und Halbleiterschalteinheiten und diesen
zugeordneten Steuerungen in einem Sockelteil (1) angeordnet und die Steck oder Schalteinheit in einem separaten Konfiguratorteil (4; 42) befindlich ist, wobei am Sockelteil (1) Mittel zum wahlweisen Fixieren des Konfiguratorteiles (4; 42) ausgebildet sind.
4. System nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass das Konfiguratorteil (4; 42) Steckkontakte oder Steckbuchsen sowie eine elektrische Verdrahtung aufweist, wobei die Steckkontakte oder Steckbuchsen zu Gegenkontakten oder -buchsen im Sockelteil (1) komplementär sind.
5. System nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Konfiguratorteil (4; 42) Schalter bzw. Umschalter zur schaltungsseitigen Spiegelung von m indestens Teilen der Baugruppe im Sockelteil (1) aufweist.
6. System nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Konfiguratorteil (4, 42) Mittel zur Anzeige der gewählten Verschaltung bzw. Spiegelung, zur Abtrennung und/oder zum Datenlogging ausgebildet sind .
7. System nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
am Sockelteil (1) mehrere Konfiguratorteile (4) fixierbar sind.
8. System nach einem der Ansprüche 3 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
mehrere Sockelteile (1) aneinanderreihbar ausgebildet sind, wobei diese über ein als Mehrfachstecker (42) realisiertes Konfiguratorteil verscha ltbar, insbesondere in Reihe schaltbar sind .
9. System nach einem der Ansprüche 3 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
mittels des Konfiguratorteiles (4) elektrische Eigenschaften oder Parameter der Strom- und/oder Spannungsüberwachungseinheit veränderba r oder vorgebbar sind.
10. System nach einem der Ansprüche 3 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
über die Form, die Haptik oder die Farbgestaltung des Konfiguratorteiles (4; 42) dessen Parameter erkennbar sind.
11. System nach einem der Ansprüche 3 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
mittels des Konfiguratorteiles (4; 42) ein richtungsabhängiger Schalter, insbesondere ein Halbleiterschalter, der sich im Sockelteil (1) befindet, umpolbar ist.
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