WO2024046836A1 - Circuit breaker and method - Google Patents

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WO2024046836A1
WO2024046836A1 PCT/EP2023/073117 EP2023073117W WO2024046836A1 WO 2024046836 A1 WO2024046836 A1 WO 2024046836A1 EP 2023073117 W EP2023073117 W EP 2023073117W WO 2024046836 A1 WO2024046836 A1 WO 2024046836A1
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low
unit
voltage
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PCT/EP2023/073117
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Marvin TANNHÄUSER
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Siemens Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the invention relates to the technical field of a protective switching device for a low-voltage circuit with an electronic interruption unit according to the preamble of claim 1 and a method for a protective switching device for a low-voltage circuit with an electronic interruption unit.
  • Low voltage refers to voltages of up to 1000 volts AC or up to 1500 volts DC. Low voltage refers in particular to voltages that are greater than extra-low voltage, with values of 50 volts alternating voltage or 120 volts DC, are .
  • Low voltage circuit or network or system are circuits with rated currents or Rated currents of up to 125 amperes, specifically up to 63 amperes.
  • Low-voltage circuits are in particular circuits with rated currents or Rated currents of up to 50 amps, 40 amps, 32 amps, 25 amps, 16 amps or 10 amps are meant.
  • the current values mentioned refer in particular to nominal, rated and/or switching off currents, i.e. H . the maximum current that is normally carried through the circuit or in which the electrical circuit is usually interrupted, for example by a protective device such as a protective switching device, circuit breaker or circuit breaker.
  • the nominal currents can be further staggered, from 0.5 A to 1 A, 2 A, 3 A, 4 A, 5 A, 6 A, 7 A, 8 A, 9 A, 10 A, etc. up to 16 A.
  • Circuit breakers have long been known overcurrent protection devices that are used in electrical installation technology in low-voltage circuits. These protect cables from damage caused by heating due to excessive current and/or short circuits.
  • a line protection Switch can automatically switch off the circuit in the event of overload and/or short circuit.
  • a circuit breaker is a non-automatically resetting safety element.
  • circuit breakers In contrast to circuit breakers, circuit breakers are intended for currents greater than 125 A, sometimes even from 63 amps. Circuit breakers are therefore designed to be simpler and more delicate. Circuit breakers usually have a mounting option for mounting on a so-called top-hat rail (mounting rail, DIN rail, TH35).
  • Circuit breakers according to the state of the art are built electromechanically. In a housing they have a mechanical switching contact or Shunt release for interrupting (tripping) the electrical current. Usually a bimetal protective element or Bimetal element used for tripping (interruption) in the event of long-lasting overcurrent (overcurrent protection z) or in the event of thermal overload (overload protection z). An electromagnetic release with a coil is used for short-term triggering when an overcurrent limit or used in the event of a short circuit (short circuit protection). One or more arc quenching chamber(s) or Facilities for extinguishing arcs are provided. Furthermore, connection elements for conductors of the electrical circuit to be protected.
  • Residual current circuit breakers for electrical circuits are generally known. Residual current circuit breakers are also known as residual current devices, or RCD for short. Residual current circuit breakers determine the total current in an electrical circuit, which is normally zero, and interrupt it when a differential current value is exceeded, i.e. H . a current sum of non-zero, which exceeds a certain (difference) current value or fault current value, the electrical circuit. Almost all previous residual current circuit breakers have a summation current transformer whose primary winding is formed by the conductors of the circuit and whose secondary winding delivers the sum of current which is used directly or indirectly to interrupt the electrical circuit.
  • a fault occurs, for example, if there is an electrical connection from a phase conductor of the electrical circuit to ground. For example, if a person touches the phase conductor. Then part of the electrical current does not flow as usual via the neutral conductor or Neutral conductor returns, but via the person and the earth. This fault current can now be detected with the help of the summation current transformer, since the sum of the inflowing and returning current recorded in terms of amount is not zero. Via a relay or A holding magnet release, for example with connected mechanics, will interrupt the circuit, e.g. B. at least one, part or all lines. Residual current circuit breakers for detecting alternating residual currents are generally known from publication DE 44 32 643 Al.
  • the main function of residual current circuit breakers is to protect people from electrical currents (electric shock). as well as systems, machines or buildings from fire due to electrical insulation faults.
  • residual current circuit breaker or whose summation current transformer is designed in such a way that the secondary-side energy of the summation current transformer is used to actuate a tripping unit or an interruption unit or A trigger is sufficient then such residual current circuit breakers are called mains voltage independent.
  • mains voltage dependent residual current circuit breakers contain a power supply to supply energy for residual current detection (mains voltage independent ones do not). These power supplies are required, for example, to control residual currents in DC networks and mixed DC/AC networks. can be detected in circuits with high frequencies.
  • Protective switching devices with an electronic interruption unit are relatively new developments. These have a semiconductor-based electronic interruption unit. D. H .
  • the electrical current flow of the low-voltage circuit is routed via semiconductor components or semiconductor switches, which interrupt the electrical current flow. can be switched conductive.
  • Protective switching devices with an electronic interruption unit also often have a mechanical isolating contact system, in particular with isolating properties in accordance with relevant standards for low-voltage circuits, the contacts of the mechanical isolating contact system being connected in series to the electronic interruption unit, i.e. H .
  • the current of the low-voltage circuit to be protected is routed via both the mechanical isolating contact system and the electronic interruption unit.
  • the present invention relates in particular to low-voltage alternating current circuits, with an alternating voltage, usually with a time-dependent sinusoidal alternating voltage with the frequency f.
  • a harmonic alternating voltage can be represented by the rotation of a pointer whose length corresponds to the amplitude (U) of the voltage.
  • the instantaneous deflection is the projection of the pointer onto a coordinate system.
  • One period of oscillation corresponds to one full revolution of the pointer and its full angle is 2n (2Pi) or 360°.
  • the angular frequency is the rate of change of the phase angle of this rotating pointer.
  • the term instantaneous angular frequency is also used.
  • the time-dependent value from the angular velocity w and the time t corresponds to the time-dependent angle cp (t), which is also referred to as the phase angle cp (t). Ie the phase angle cp ( t ) periodically passes through the range O...2n or 0°...360°.
  • the object of the present invention is to improve a protective switching device of the type mentioned at the beginning, in particular to ensure protection against (fault) currents caused by people while at the same time ensuring security of supply or availability of electrical systems, i.e. immunity against technically caused (fault) currents which would lead to a false tripping of the protective switching device.
  • a protective switching device for protecting an electrical low-voltage circuit, in particular a low-voltage alternating circuit, comprising:
  • a mechanical isolating contact unit which has a closed state of the contacts for a current flow in the low-voltage circuit or an open state of the contacts for a current flow-avoiding galvanic isolation in the low-voltage circuit
  • the mechanical isolating contact unit can be operated and switched in particular by a mechanical handle, so that an opening of contacts to avoid a current flow or a closing of the contacts for a current flow in the low-voltage circuit can be switched (through the handle), thus (in particular) a galvanic isolation in the low-voltage circuit can be switched;
  • opening contacts is also referred to as disconnecting and closing contacts is referred to as switching on;
  • an electronic interruption unit which is connected in series on the circuit side to the mechanical isolating contact unit and which, through semiconductor-based switching elements, has a high-resistance (in particular non-conducting) state of the switching elements to avoid a current flow or a low-resistance state of the switching elements to prevent current flow in the low-voltage circuit;
  • a high-resistance (in particular non-conducting) state of the switching elements (to avoid current flow) is also called a switched-off state (process: switching off) and a low-resistance (conducting) state of the switching elements (for current flow) is also called a switched-on state (process: switching on). designated ;
  • the protective switching device in particular the control unit, is designed such that when first differential current limit values or first differential current time limit values are exceeded, a current flow in the low-voltage circuit is avoided due to a high-resistance state the switching elements of the electronic interruption unit is initiated when the isolating contacts are closed. After avoiding a current flow due to a high-resistance state of the switching elements of the electronic interruption unit and the closed state of the contacts, a test is carried out to determine whether second differential current limit values or second differential current time limit values have been exceeded.
  • Immediate avoidance of a current flow means in particular that the electronic interruption unit becomes high impedance within 10 ms, in particular 5 ms or 1 ms. (Today's residual current circuit breakers typically trip after at least/greater than 20 ms.)
  • a test is carried out to determine whether second differential current limit values or second differential current time limit values have been exceeded, and so on for the presence of faulty differentials to check reference current events and, if necessary, to distinguish critical events from non-critical events in order to ensure personal protection on the one hand and the availability of systems on the other.
  • condition at the load-side connections can be further monitored with regard to the presence of differential current limit values or differential current time limit values. If the status changes, another action can be advantageous take place, for example according to the advantageous embodiments of the invention.
  • only the mechanical isolating contact unit can be operated by the mechanical handle. Switching on and off using the electronic interruption unit cannot be operated (directly) on the device.
  • the system changes for a first time range (10ms...20ms...30ms...50ms...100ms...200ms...1 s ( Any value depending on the application is possible) ) the electronic interruption unit into the low-resistance state.
  • the first time range is, for example, a value from the range 10ms to 100ms to 200ms to 1s. This means if, for example, after exceeding the first differential current limit values or first differential current time limit values for 10 ms (15 ms) or 20 ms (25 ms, 30 ms, ..., 95 ms, 100 ms, ... 1 s) the second differential current limit values or second differential current time limit values are not exceeded, the electronic interruption unit switches to the low-resistance state.
  • the first time range can in particular be dependent on the level of the determined differential current (in particular its effective value), i.e. with higher differential currents, the first time range becomes smaller.
  • the isolating contacts are opened for a first period of time.
  • the first time period is, for example, in the range 10ms to 100ms to 10s.
  • the first time period can in particular be smaller than 300 ms, 200 ms, 150 ms, 100 ms, 50 ms, 40 ms, 30 ms, 20 ms or 10 ms.
  • the electronic interruption unit switches to the low-resistance state (after the expiration of a/the first time period and) if the second differential current limit values or second differential current time limit values are not exceeded for a second time range.
  • the second time range can be a value from the range 20ms to 100ms to 1s to 10s.
  • the length of the second time range can correspond to the length of the first time range or be longer.
  • a communication unit in particular an input unit, is provided. If the second differential current limit values or second differential current time limit values for a (the) second time range are not exceeded, the electronic interruption unit only switches to the low-resistance state when an acknowledgment occurs by means of the communication unit, in particular the input unit.
  • the second time range can be a value from the range 20ms to 100ms to 1 s.
  • the length of the second time range can correspond to the length of the first time range or be longer.
  • the mechanical isolating contact unit (MK) is assigned to the load-side connections.
  • the check for whether second differential current limit values or second differential current time limit values have been exceeded at the load-side connections is carried out by making at least one switching element, in particular two or all switching elements, of the electronic interruption unit low-resistance, in particular for a first duty cycle .
  • the first switch-on time can be so short that there is no danger to persons.
  • the check for whether second differential current limit values or second differential current time limit values (of the load-side connections) have been exceeded is carried out by at least one switching element, in particular two or all switching elements, of the electronic interruption unit becoming low-resistance at an instantaneous absolute value Voltage occurs that is smaller than a first voltage threshold value.
  • the first voltage threshold is in particular less than 50 volts or a value of the (protective) extra-low voltage.
  • the first voltage threshold value is advantageously adjustable.
  • test is carried out at a voltage that is harmless to humans, so that the safety of both the protective switching device and the low-voltage circuit is ensured.
  • a voltage sensor unit is also advantageously provided, which determines the voltage in the low-voltage circuit, in particular the level of the voltage present at the network-side connections.
  • the switching elements become high-resistance again at an instantaneous value of the voltage that is greater than a second voltage threshold value.
  • the height of the second voltage threshold can correspond to the height of the first voltage threshold.
  • the check for whether second differential current limit values or second differential current time limit values (at the load-side connections) have been exceeded is carried out by applying an auxiliary voltage that is smaller than a first voltage limit.
  • the height of the first voltage limit can correspond to the height of the first (or second) voltage threshold value.
  • the test is carried out when the second differential current limit values or second differential current time limit values are exceeded with a first time interval, which is in particular 1, 3, 5, 10, 15, 30 seconds or 1, 5, 10 or 15 minutes, with the test being carried out at the first time interval, in particular after one (of) the first time period has elapsed.
  • a first time interval which is in particular 1, 3, 5, 10, 15, 30 seconds or 1, 5, 10 or 15 minutes
  • the mechanical isolating contact unit switches to an open state of the isolating contacts.
  • the first time limit is 15 min, 30 min, 1h, 8h, 24h, 36h or 48h. Any intermediate value is possible.
  • the first time interval depends on the first time limit. D. H . the first time interval is smaller than the first time limit.
  • a mechanical isolating contact unit is provided with a closed state of the contacts for a current flow in the low-voltage circuit or an open state of the contacts for a galvanic isolation that prevents current flow in the low-voltage circuit
  • an electronic interruption unit which is connected in series on the circuit side to the mechanical isolating contact unit and which has a high-resistance state of the switching elements to avoid current flow or a low-resistance state of the switching elements to prevent current flow in the low-voltage circuit due to semiconductor-based switching elements,
  • the electronic interruption unit can be switched to the low-resistance state changes.
  • the second differential current limit values or second differential current time limit values are exceeded for a first period of time, which is in particular less than 300 ms, 200 ms, 150 ms, 100 ms, 50 ms, 40 ms, 30 ms, 20 ms or 10 ms, the isolating contacts be opened.
  • a corresponding computer program product for a protective switching device includes commands which, when the program is executed by a microcontroller, cause the microcontroller to carry out a check for whether second differential current limit values or second differential current time limit values have been exceeded after avoiding a current flow due to a high-resistance state of the switching elements of the electronic interruption unit and the closed state of the contacts to carry out one of claims 1 to 17.
  • the microcontroller is part of the protective switching device, especially the control unit. According to the invention, a corresponding computer-readable storage medium on which the computer program product is stored is claimed.
  • Figure 1 shows a first schematic diagram of a protective switching device
  • Figure 2 shows a second schematic diagram of a protective switching device
  • Figure 1 shows a representation of a protective switching device SG for protecting a low-voltage electrical circuit, in particular low-voltage alternating current circuit, with a housing GEH, comprising:
  • - network-side connections which i. B. include a network-side neutral conductor connection NG and a network-side phase conductor connection LG,
  • - load-side connections which i. B. include a load-side neutral conductor connection NL and a load-side phase conductor connection LL,
  • an energy source is usually connected to the network-side connections / the GRID network side
  • a consumer is usually connected to the load side connections / the load side LOAD;
  • the load-side connection points APNL, APLL are connected to the load-side neutral and phase conductor connections NL, LL, so that an opening of contacts KKN, KKL to avoid a current flow or a closing of the contacts KKN, KKL to prevent a current flow in the low-voltage circuit can be switched.
  • the differential current sensor unit ZCT for determining the level of a differential current of the conductors of the low-voltage circuit
  • the differential current sensor unit ZCT is arranged in the example between the electronic interruption unit EU and the mechanical isolating contact unit MK, it can alternatively be between the mechanical isolating contact unit MK and the load-side neutral and phase conductor connections NL, LL can be provided (arranged), as can alternatively be provided (arranged) between the electronic interruption unit EU and the network-side connections NG, LG.
  • the differential current sensor unit ZCT determines the level of the differential current of the conductors of the low-voltage circuit (to be protected) that are routed through the protective switching device. In the example of a single-phase AC circuit with neutral conductor and phase conductor.
  • the differential current sensor unit ZCT can be a classic summation current transformer.
  • the primary side of the summation current transformer is formed by the conductors of the low-voltage circuit (in the example phase conductor and neutral conductor).
  • the secondary side of the summation current transformer is connected to the SE control unit.
  • a current sensor unit S I for determining the level of current in the low-voltage circuit, which is particularly in the current path of the phase conductor or Phase conductor current path is arranged,
  • control unit SE which is connected to the differential current sensor unit ZCT, to the current sensor unit SI, to the mechanical isolating contact unit MK and the electronic interruption unit EU, whereby an avoidance of current flow in the low-voltage circuit is initiated when current and/or current time limit values are exceeded becomes .
  • the mechanical isolating contact unit MK is arranged on the load side
  • the electronic interruption unit EU is arranged on the network side according to the invention.
  • the GRID network side with the energy source is normally under electrical voltage.
  • An electrical consumer is usually connected to the load side LOAD.
  • the protective switching device can be designed in such a way that the level of the voltage across the electronic interruption unit can also be determined.
  • D. H the level of a first voltage between the network-side connection point EUG and the load-side connection point EUL of the electronic interruption unit EU can be determined or is determined.
  • a first voltage sensor unit SUI is provided which is connected to the control unit SE and which determines the level of the voltage between the network-side connection point EUG and the load-side connection point EUL of the electronic interruption unit EU.
  • the voltage across the series connection of the electronic interruption unit EU and current sensor SI can alternatively also be determined, as shown in Figure 1.
  • the current sensor unit SI has a very low Internal resistance, so that the determination of the voltage level is not or negligibly affected.
  • a second voltage sensor unit SU2 can advantageously be provided, which determines the level of the voltage between the network-side neutral conductor connection NG and the network-side phase conductor connection LG.
  • the first voltage sensor unit can also be replaced by using two voltage measurements (before the electronic interruption unit and after the electronic interruption unit).
  • the voltage across the electronic interruption unit is determined by forming a difference.
  • a second voltage sensor unit SU2 connected to the control unit SE can be provided, which determines the level of a second voltage between the network-side neutral conductor connection NG and the network-side phase conductor connection LG.
  • a third voltage sensor unit SU3 (not shown) connected to the control unit can be provided, which determines the level of a third voltage between the network-side neutral conductor connection NG and the load-side connection point EUL of the electronic interruption unit EU.
  • the protective switching device is designed in such a way that the level of a/the first voltage between the network-side connection point EUG and the load-side connection point EUL of the electronic interruption unit EU is determined from the difference between the second and third voltage.
  • a measuring impedance ZM can be connected between the network-side connection points APLG, APNG of the mechanical isolating contact unit MK.
  • the measuring impedance ZM can be, for example, an electrical resistor and/or capacitor.
  • the measurement impedance can also be an inductance.
  • the measurement impedance can be a series connection or parallel connection of a resistor and/or capacitor and/or inductance.
  • the electronic interruption unit EU is designed with a single pole, in the example in the phase conductor.
  • the network-side connection point APNG for the neutral conductor of the mechanical isolating contact unit MK is connected to the network-side neutral conductor connection NG of the GEH housing. 1, this connection is routed through the differential current sensor unit ZCT, for example its summation current transformer.
  • the protective switching device SG is advantageously designed in such a way that the contacts of the mechanical isolating contact unit MK can be opened by the control unit SE, but cannot be closed, which is indicated by an arrow from the control unit SE to the mechanical isolating contact unit MK.
  • the mechanical isolating contact unit MK can be operated by a mechanical handle HH on the protective switching device SG in order to switch the contacts KKL, KKN to manual (manual) opening or closing.
  • the mechanical handle HH indicates the switching status (open or closed) of the contacts of the mechanical isolating contact unit MK on the protective switching device.
  • the contact position (or the position of the handle, closed or opened) can be transmitted to the control unit SE.
  • the contact position (or the position of the handle) can e.g. B. be determined by means of a sensor, such as a position sensor.
  • the contact position or The switching status can be transmitted to the control unit SE.
  • the position sensor can be part of the mechanical isolating contact unit MK.
  • the position sensor can be a component in the electronic first part (EPART, Figure 2).
  • a Hall sensor can be provided in the electronic first part (EPART), which detects and transmits the position of the contacts and/or the handle without contact.
  • the mechanical isolating contact unit MK is advantageously designed in such a way that the contacts can be closed (manually). through the mechanical handle is only possible after a release (enable), in particular a release signal. This is also indicated by the arrow from the control unit SE to the mechanical isolating contacts unit MK. This means that the contacts KKL, KKN of the mechanical isolating contact unit MK can only be closed by the handle HH when the release or the release signal (from the control unit) is present. Without the release or the release signal, the handle HH can be operated, but the contacts cannot be closed (“permanent slippage”).
  • the protective switching device SG has a power supply or power supply unit NT, for example a switching power supply unit.
  • the energy supply/power supply unit NT is provided for the control unit SE, which is indicated by a connection between the energy supply/power supply unit NT and the control unit SE in FIG.
  • the power supply/power pack NT is (on the other hand) connected to the network-side neutral conductor connection NG and the network-side phase conductor connection LG.
  • a fuse SS, in particular a fuse, or a switch SCH ( Figure 2) can advantageously be provided in the connection to the network-side neutral conductor connection NG (or/and phase conductor connection LG).
  • the power supply unit NT is normally constantly supplied with energy, especially from the network-side connections. If necessary, it is protected by the SS fuse or can be switched off using the SCH switch.
  • the switch SCH/Sch can be designed in such a way that the switch can only be opened when the contacts are in the open state. This increases the safety of the device because the electronics (especially the control unit) cannot be switched off when the contacts are closed.
  • the fuse SS not only has the purpose of securing the energy supply by means of the power supply unit NT, but is also intended to protect the "electronic" first part EPART or its part, particularly in the case of a two-part structure (see FIG. 2). In particular, protect entire units (such as specifically the control unit, electronic interruption unit, voltage sensor(s), current sensor, if necessary measuring impedance, etc.).
  • the measuring impedance ZM can be connected to the network-side neutral conductor connection NG via the fuse SS.
  • a three-pole electronic unit or an electronic first part EPART ( Figure 2) can be realized, for example as a module that has three connections with regard to the low-voltage circuit, a neutral conductor connection and two phase conductor connections.
  • the electronic first part EPART can have further connections, in particular for control or measurement information, such as a release signal Enable / enable, opening signal OEF, position information (from the position unit POS) and/or differential current signal (level of the differential current) from the differential current sensor unit ZCT.
  • the electronic unit or Electronic first part EPART has, for example, the electronic interruption unit EU, the control unit SE, the energy supply NT (in particular including fuse SS), the current sensor unit ST, optionally the first voltage sensor unit SUI and/or optionally the second voltage sensor unit SU2.
  • the low voltage circuit may be a three-phase alternating circuit, with a neutral conductor and three phase conductors.
  • the protective switching device can be designed as a three-phase variant and, for example, have additional line-side and load-side phase conductor connections.
  • Electronic interruption units according to the invention and contacts of the mechanical isolating contact unit are provided in an analogous manner between the further network-side and load-side phase conductor connections.
  • the respective conductors (three phase conductors LI, L2, L3, neutral conductor N) are routed through the differential current unit ZCT.
  • current sensor units and voltage determinations can be provided.
  • high-resistance is meant a condition in which only a negligible current flows.
  • high-resistance means resistance values of greater than 1 kiloohm, better greater than 10 kiloohm, 100 kiloohm, 1 megaohm, 10 megaohm, 100 megaohm, 1 gigaohm or greater.
  • Low-resistance refers to a condition in which the current value specified on the protective switching device could flow.
  • low-resistance means resistance values that are smaller than 10 ohms, preferably smaller than 1 ohm, 100 milliohms, 10 milliohms, 1 milliohms or smaller.
  • Figure 2 shows a representation according to Figure 1, with the difference that the protective switching device is constructed in two parts. It contains an electronic first part EPART, for example on a printed circuit board.
  • EPART electronic first part
  • the first part EPART can have the control unit SE, the first voltage sensor unit SUI, the second voltage sensor unit SU2, the current sensor unit SI, the electronic interruption unit EU, the power supply NT. Furthermore, the first part can contain the fuse SS, a switch SCH, the measuring impedance ZM, a temperature sensor TEM (in particular for the electronic interruption unit EU). Communication unit COM, a display unit AE, and, as a variant, a position sensor unit POS.
  • the electronic first part EPART has only three connections to the low-voltage circuit:
  • connection EN for a connection to the network-side neutral conductor connection NG.
  • the two connections: to the mains-side phase conductor connection LG and for the or. to the grid-side phase conductor connection point APLG have a high current-carrying capacity, e.g. B. several amps, greater than 10A / 16 A - depending on the nominal current or Rated current of the low-voltage circuit, in particular to carry the load current even in the event of a short circuit or overload.
  • a high current-carrying capacity e.g. B. several amps, greater than 10A / 16 A - depending on the nominal current or Rated current of the low-voltage circuit, in particular to carry the load current even in the event of a short circuit or overload.
  • the third connection EN for the connection to the network-side neutral conductor connection NG has a (in comparison) low current-carrying capacity, e.g. B. less than 1A, a few mA - depending on the energy requirements of the units supplied, especially in the electronic first part EPART.
  • the third connection EN is designed with a low current carrying capacity to supply power to the power supply and to measure voltage between the phase conductor and neutral conductor of the low-voltage circuit.
  • this third connection EN is protected by a fuse SS. This can be achieved using a fusible fuse or a cost-effective conductor track fuse (thin conductor track of appropriate length and thickness on the circuit board).
  • This short-circuit current is fed from the network via the network-side connections.
  • An upstream circuit breaker often has a much higher tripping current and feeds low-voltage circuits provided in parallel. If there is a fault in the protective switching device (the protective switching device of the protected low-voltage circuit) and the upstream circuit breaker is triggered, error-free parallel circuits would also be switched off, which is therefore avoided.
  • the communication unit COM can in particular be a wireless communication unit.
  • the communication unit COM can have a (manual) input unit on the protective switching device for (manual) acknowledgment of states on the protective switching device SG.
  • the acknowledgment can also take place (wired and/or wirelessly) via the communication unit COM.
  • the communication unit COM can have a display function.
  • a separate display unit can also be provided.
  • the protective switching device contains a second part, in particular a mechanical one, MPART.
  • the second part MPART can have the mechanical isolating contact unit MK, the handle HH, a release unit EG. Furthermore, the second part can have a position unit POS, for reporting the position of the contacts of the mechanical isolating contacts unit MK to the control unit, as well as the (neutral conductor) connection (s).
  • the second part MPART has the differential current sensor unit ZCT, like a summation current transformer, as is known, for example, from classic residual current circuit breakers.
  • the release unit/release function FG enables the actuation of the contacts of the mechanical isolating contact unit to be released by the handle HH when a release signal enable is present.
  • D. H Closing the contacts KKL, KKN by the handle is only possible when the release signal enable (from the control unit SE) is present. Otherwise closing is not possible (continuous slide of the handle HH).
  • the contacts remain in the open position/switching state.
  • the release unit FG can cause the contacts to open (second function of the release unit FG) if an opening signal OEF (from the control unit SE) is present.
  • the release unit/release function FG then acts as a trigger unit for opening the contacts of the mechanical isolating contact unit MK.
  • the protective switching device SG in particular the control unit SE, is further designed in such a way that if current limit values or current time limit values are exceeded (i.e. if a current limit value is exceeded for a certain period of time), avoidance of a current flow in the low-voltage circuit is initiated, in particular by one To avoid short-circuit current. This is achieved in particular by the electronic interruption unit EU changing from the low-resistance state to the high-resistance state.
  • the avoidance of a current flow in the low-voltage circuit is initiated, for example, by a first interruption signal that is sent from the control unit SE to the electronic interruption unit EU.
  • the mechanical isolating contact unit MK can alternatively or additionally be controlled by the control unit SE in order to initiate avoidance of a current flow in the low-voltage circuit when current limit values or current time limit values are exceeded. This is special If necessary, a galvanic isolation is caused. The initiation of the avoidance of a current flow or a possible galvanic interruption of the low-voltage circuit is carried out, for example, by a second interruption signal that is sent from the control unit SE to the mechanical isolating contact system MK.
  • the electronic interruption unit EU can have semiconductor components such as bipolar transistors, field effect transistors (FET), isolated gate bipolar transistors (IGBT), metal oxide layer field effect transistors (MOSFET) or other (self-guided) power semiconductors.
  • IGBTs and MOSFETs in particular are particularly suitable for the protective switching device according to the invention due to low flow resistances, high junction resistances and good switching behavior.
  • mechanical isolating contact unit MK is meant in particular a (standard) isolating function, implemented by the isolating contact unit MK.
  • the points are: -Minimum air distance according to standard (voltage-dependent) (minimum distance of contacts), -Contact position display of the contacts of the mechanical isolating contact system, -Opening of the mechanical isolating contact system is always possible (no blocking of the isolating contact system - especially by the handle, free release), meant .
  • the DIN EN 60947 and IEC 60947 series of standards are relevant for the isolator function and its properties, to which reference is made here.
  • the protective switching device can be designed as a DIN rail-mountable protective switching device SG with a width of, for example, 1 TE, 1.5 TE or 2 TE with two-pole connections (L, N).
  • the width of built-in devices such as protective switching devices, circuit breakers, residual current circuit breakers, etc. is given in division units, TE for short.
  • the width of a division unit is ⁇ 18 mm.
  • a single-pole circuit breaker according to the prior art has a width of 1 HP.
  • the internals of electrical installation distributors are tailored to the division units in accordance with DIN 43871 “Small installation distributors for built-in devices up to 63 A”, e.g. the width of mounting rails/hat rails.
  • the protective switching device SG in particular the control unit SE, is designed in such a way that when first differential current limit values or first differential current time limit values are exceeded, avoidance of a current flow in the low-voltage circuit is initiated by a high-resistance state of the switching elements of the electronic interruption unit when the isolating contacts are closed.
  • the first differential current limit values or first differential current time limit values can be limit values according to relevant standards, such as DIN EN 61008-1. For example, 30 mA for personal protection in Europe on a 230 volt low voltage circuit, 6 mA for personal protection in North America, 300 mA for fire protection (230 volts RMS). After avoiding a current flow due to a high-resistance state of the switching elements of the electronic interruption unit and the closed state of the contacts, a test is carried out to determine whether second differential current limit values or second differential current time limit values have been exceeded.
  • the level of the second differential current limit values or second differential current time limit values can correspond to the level of the first differential current limit values or first differential current time limit values.
  • the height of the second According to the invention, differential current limit values or second differential current time limit values are advantageous but smaller than the height of the first differential current limit values or first differential current time limit values.
  • the height of the second differential current limit values or second differential current time limit values advantageously correspond to the standard values, but with a lower height, which results from the test. For example, if the test is carried out with a small voltage, especially a safety extra-low voltage, the residual currents will also be lower. This means that the level of the second differential current limit values or second differential current time limit values is determined by the level of the voltage during the test. The higher the voltage, the higher the level of the second differential current limit values or second differential current time limit values. If the mains voltage of the low-voltage circuit of e.g. 230 volts is used for the test (for a short time), the level of the second differential current limit values or second differential current time limit values corresponds to those of the first differential current limit values or first differential current time limit values.
  • the check for whether second differential current limit values or second differential current time limit values (of the load-side connections) have been exceeded can be carried out by making at least one switching element, in particular two or all switching elements, of the electronic interruption unit (EU) low-resistance, in particular for a first duty cycle.
  • EU electronic interruption unit
  • the first duty cycle can be set in such a way that the effective value of the voltage present at the load connections (determined over one mains period) does not exceed 50 V. This means that the instantaneous value of the voltage can be briefly greater than 50 V, but the effective value of the voltage determined over a network period is less than 50 volts.
  • the first duty cycle is therefore always less than 20 ms, more specifically less than 10 ms, in particular less than 1 ms.
  • the test for whether second differential current limit values or second differential current time limit values (of the load-side connections) have been exceeded can be carried out by making at least one switching element, in particular two or all switching elements, of the electronic interruption unit (EU) low-resistance at an instantaneous value of the voltage that is less than is a first voltage threshold value (relative to an alternating voltage).
  • the electronic interruption unit can be switched on briefly, that is, the semiconductor-based switching element is briefly switched to low resistance.
  • a specific first duty cycle EDI at which the instantaneous voltage value u(t) of the alternating voltage does not exceed a specific value, for example 50 volts. For example, at zero crossing of the alternating voltage (0°) for approx. 444 ps / up to 8° the alternating voltage is switched on (electronic interruption unit EU low impedance), ie until the current voltage value reaches a maximum of 50 volts.
  • the switch-on time period is less than 1 ms, in particular less than 0.9 ms, more specifically about 0.8 ms (or half, depending on the switch-on time).
  • a reduced (test) voltage is applied to the load-side connections (load connections).
  • the effective value of this test voltage depends on the existing mains voltage and the first duty cycle EDI and is always smaller than the existing mains voltage.
  • the first switch-on period or the first voltage threshold are selected so that the effective value of the test voltage (applied to the network-side connections) is less than 50V.
  • the second differential current limit values or second differential current time limit values are adapted to a voltage of up to 50 volts.
  • the switching elements can become high-resistance again at an instantaneous value of the voltage that is greater than a second voltage threshold (such as 50 volts).
  • a second voltage threshold such as 50 volts
  • the test for at least one electrical parameter on the load-side connections can be carried out by applying an auxiliary voltage, in particular pulse direct voltage, which is smaller than a first voltage limit.
  • the height of the first voltage limit can be a (limit) value of the protective extra-low voltage or correspond to the voltage threshold value. According to the invention, there is no dangerous voltage at the load-side connections.
  • the first voltage limit can be, for example, 50 volts.
  • the electronic interruption unit EU can switch to the low-resistance state.
  • test can be carried out until the second residual current limit values or second residual current time limit values are undershot. Then changes the electronic interruption unit into the low-resistance state.
  • the isolating contacts can be opened (galvanic isolation, as with a classic residual current circuit breaker).
  • the first time period can also have a different value.
  • the first time period can have a time period in accordance with the standard for classic residual current protection/for classic residual current circuit breakers. Reference is made here to the standard DIN EN 61008-1, residual current/residual current circuit breakers without built-in overcurrent protection (RCCBs) for domestic installations and similar applications, in particular Part 1: General Requirements, which is incorporated here by reference becomes.
  • this standard states that a 30mA residual current circuit breaker (RCD) must trip within 300ms at the rated residual current (30mA). At twice the nominal fault current (60mA) within 150ms. At 5 times, or greater within 40ms.
  • RCD residual current circuit breaker
  • the first time period can be less than 300 ms, 150 ms, 100 ms, 40 ms, 30 ms, 20 ms or 10 ms.
  • behavior according to the standard or better can be provided, in which, for example, an interruption only has to occur after, for example, 300 ms.
  • the first time period ZS1 can have a value in the range 10 ms to 10 s, more specifically 10 ms to 40 ms or 40 ms to 150 ms or 150 ms to 300 ms or 1 s to 10 s.
  • the protective switching device SG can have a communication unit COM, in particular an input unit. If the second differential current limit values or second differential current time limit values for a second time range are not exceeded, for example a value from the range 20ms...100ms...1s...10s...100s, the electronic interruption unit EU only then changes to the low-resistance one State when an acknowledgment Ql (e.g.
  • the communication unit COM can have input elements on the housing of the protective switching device.
  • the communication unit can also or additionally have a wired (e.g. electrical, optical) or wireless (e.g. radio, optical) input option.
  • the communication unit (input unit) can also have a display function.
  • the electronic interruption unit EU can only switch back to the low-resistance state (EUn) if the second differential current limit value or second differential current time limit value is not exceeded for the duration of a (first (or) second ) time range was determined. Furthermore, after the first time period ZS1 has elapsed, an acknowledgment (Ql) of the absence of errors can take place (be necessary) before the electronic interruption unit EU changes back to the low-resistance state (EUn).
  • the computer program product can advantageously be stored on a computer-readable storage medium; such as a USB stick, CD-ROM, etc. ; be saved, e.g. B. to enable an upgrade to an extended version.
  • the computer program product can also advantageously be transmitted using a data carrier signal.
  • the SE control unit can:
  • a digital circuit e.g. B. with a (further) microprocessor; the (further) microprocessor can also contain an analogue part;
  • FIGS. 3 to 8 A portion of the above-mentioned time sequences is shown as an example in FIGS. 3 to 8.
  • Figures 3 to 8 each show a timeline t on which certain points in time mentioned above are entered, as well as entries regarding the evaluations of the first differential current limit values or first differential current time limit values DSG1 or second differential current limit values or second differential current -Time limit values DSG2, as well as states of the mechanical isolating contact unit MK and the electronic interruption unit EU.
  • Figure 3 shows the time of avoiding a current flow VS, caused by exceeding first differential current limit values or first differential current time limit values DSG1.
  • the mechanical isolating contact unit MK Before the current flow VS is avoided, the mechanical isolating contact unit MK is in a closed state MKg of the contacts and the electronic interruption unit EU is in a low-resistance state EUn of the switching elements for a current flow in the low-voltage circuit.
  • the mechanical isolating contact unit MK continues to be in a closed state MKg of the contacts (for a potentially recurring current flow / to quickly prevent a current flow again) and the electronic interruption unit EU into a high-resistance state EUh of the switching elements to avoid the flow of current.
  • a check is carried out to determine whether second differential current limit values or second differential current time limit values DSG2 (at the load-side connection) have been exceeded.
  • Figure 4 shows a representation according to Figure 3, with the following differences.
  • the electronic interruption unit EU changes in the low-resistance state EUn, in particular if the second differential current limit values SB or second differential current time limit values DSG2 have not been exceeded for a first time range ZB1, as shown in Figure 4.
  • the first time range ZB1 can be very short (i.e. a quasi-immediate reconnection occurs), it can also be adjustable in terms of safety.
  • the mechanical isolating contact unit MK has a closed state of the (isolating) contacts MKg over the entire period.
  • 5 shows a representation according to FIG , 30ms, 20 ms or 10 ms, the contacts of the mechanical isolating contact unit are opened (MKo).
  • the electronic interruption unit EU remains in the high-resistance state EUh (since the current flow avoidance VS).
  • FIG. 6 shows a representation according to FIG des) first time range ZB1 (i.e. before the electronic interruption unit EU becomes low impedance). If the second differential current limit values or second differential current time limit values DSG2 are exceeded for the first time period ZS1, the contacts MKo of the mechanical isolating contact unit MK are opened (after the first time period ZS1).
  • the electronic interruption unit EU then switches to the low-resistance state EUn if the second differential current limit values or second differential current time limit values DSG2 for SB are not exceeded there was a second time range ZB2 (this can correspond to the first time range ZB1) and an acknowledgment (Ql) took place (by means of the communication unit COM, in particular input unit).
  • the check for whether second differential current limit values or second differential current time limit values DSG2 have been exceeded is carried out until the excess is no longer present (SB) and/or the second time range has expired and/or the acknowledgment has taken place. This means that the check for whether second differential current limit values or second differential current time limit values DSG2 have been exceeded can be continued until the electronic interruption unit EU changes to the low-resistance state EUn (in the example Ql). A check is then carried out again with regard to the first differential current limit values or first differential current time limit values DSG1.
  • the mechanical isolating contact unit MK has a closed state of the (isolating) contacts MKg over the entire period.
  • FIG. 8 shows a representation according to FIG. Furthermore, after the first time period ZS1 has elapsed, the check for whether the second differential current limit values or second differential current time limit values (DSG2) have been exceeded is carried out with a first time interval ZA1 (ie not always). Furthermore, if the second differential current limit values or second differential current time limit values DSG2 are exceeded US (at least if there is no missing excess for the first or second time range ZB1, ZB2), the mechanical isolating contact unit MK is in an open state after a first time limit ZG1 has expired the contacts MKo changes.
  • the test is carried out with the first time interval ZA1 until the first time limit ZG1 is reached.
  • the mechanical isolating contact unit MK changes to an open state MKo, provided that the second differential current limit values or second differential current time limit values DSG2 are still exceeded.
  • the electronic interruption unit EU remains in the high-resistance state EUh (since the current flow avoidance VS).
  • the test for whether second differential current limit values or second differential current time limit values DSG2 have been exceeded is advantageously carried out according to the invention by making at least one switching element, in particular two or all switching elements, of the electronic interruption unit EU low-resistance for a first duty cycle EDI.
  • the high-resistance state EUh of the electronic interruption unit EU does not mean a permanent high-resistance state, but rather the electronic interruption unit EU becomes low-resistance for a short time (for the first duty cycle EDI).
  • the first duty cycle EDI is, for example, very short (in relation to the other times), so that this does not conflict with the representation according to the figures and the basic functionality.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

The invention relates to a circuit breaker (SG) for protecting an electric low-voltage circuit, wherein: • - grid-side and load-side connections (LG, NG, LL, NL) are provided for conductors of the low-voltage circuit, • - a mechanical break contact unit (MK) is provided which has a closed state of the contacts for a current flow in the low-voltage circuit or an open state of the contacts for a galvanic isolation in the low-voltage circuit so as to prevent a current flow, • - an electronic interruption unit (EU) is provided which, on the current-circuit side, is connected to the mechanical break contact unit (MK) in series and which, as a result of semiconductor-based switch elements, has a high-ohmic state of the switch elements in order to prevent a current flow or a low-ohmic state of the switch elements for a current flow in the low-voltage circuit, and • - the level of a differential current of the conductors of the low-voltage circuit is ascertained, and if first differential current thresholds or first differential current time thresholds are exceeded, a process for preventing a current flow (VS) in the low-voltage circuit is initiated in that the switch elements of the electronic interruption unit are in a high-ohmic state (EUh) and a closed state (MKg) of the break contacts, and • - in that once current flow has been prevented as a result of the high-ohmic state of the switch elements of the electronic interruption unit and the closed state of the contacts, a test is performed to ascertain whether second differential current thresholds or second differential current time thresholds are exceeded.

Description

Beschreibung Description
Schutzschaltgerät und Verfahren Circuit breaker and method
Die Erfindung betri f ft das technische Gebiet eines Schutz- schaltgerätes für einen Niederspannungsstromkreis mit einer elektronischen Unterbrechungseinheit nach dem Oberbegri f f von Patentanspruch 1 und ein Verfahren für ein Schutzschaltgerät für einen Niederspannungsstromkreis mit einer elektronischen Unterbrechungseinheit . The invention relates to the technical field of a protective switching device for a low-voltage circuit with an electronic interruption unit according to the preamble of claim 1 and a method for a protective switching device for a low-voltage circuit with an electronic interruption unit.
Mit Niederspannung sind Spannungen von bis zu 1000 Volt Wechselspannung oder bis zu 1500 Volt Gleichspannung gemeint . Mit Niederspannung sind insbesondere Spannungen gemeint , die größer als die Kleinspannung, mit Werten von 50 Volt Wechselspannung bzw . 120 Volt Gleichspannung, sind . Low voltage refers to voltages of up to 1000 volts AC or up to 1500 volts DC. Low voltage refers in particular to voltages that are greater than extra-low voltage, with values of 50 volts alternating voltage or 120 volts DC, are .
Mit Niederspannungsstromkreis bzw . -netz oder -anlage sind Stromkreise mit Nennströmen bzw . Bemessungsströmen von bis zu 125 Ampere , spezi fischer bis zu 63 Ampere gemeint . Mit Niederspannungsstromkreis sind insbesondere Stromkreise mit Nennströmen bzw . Bemessungsströmen von bis zu 50 Ampere , 40 Ampere , 32 Ampere , 25 Ampere , 16 Ampere oder 10 Ampere gemeint . Mit den genannten Stromwerten sind insbesondere Nenn- , Bemessungs- oder/und Abschaltströme gemeint , d . h . der Strom der im Normal fall maximal über den Stromkreis geführt wird bzw . bei denen der elektrische Stromkreis üblicherweise unterbrochen wird, beispielsweise durch eine Schutzeinrichtung, wie ein Schutzschaltgerät , Leitungsschutzschalter oder Leistungsschalter . Die Nennströme können sich weiter staf feln, von 0 , 5 A über 1 A, 2 A, 3 A, 4 A, 5 A, 6 A, 7 A, 8 A, 9 A, 10 A, usw . bis 16 A. With low voltage circuit or network or system are circuits with rated currents or Rated currents of up to 125 amperes, specifically up to 63 amperes. Low-voltage circuits are in particular circuits with rated currents or Rated currents of up to 50 amps, 40 amps, 32 amps, 25 amps, 16 amps or 10 amps are meant. The current values mentioned refer in particular to nominal, rated and/or switching off currents, i.e. H . the maximum current that is normally carried through the circuit or in which the electrical circuit is usually interrupted, for example by a protective device such as a protective switching device, circuit breaker or circuit breaker. The nominal currents can be further staggered, from 0.5 A to 1 A, 2 A, 3 A, 4 A, 5 A, 6 A, 7 A, 8 A, 9 A, 10 A, etc. up to 16 A.
Leitungsschutzschalter sind seit langem bekannte Uberstrom- schut zeinrichtungen, die in der Elektroinstallationstechnik in Niederspannungsstromkreisen eingesetzt werden . Diese schützen Leitungen vor Beschädigung durch Erwärmung infolge zu hohen Stromes und/oder Kurzschluss . Ein Leitungsschutz- Schalter kann den Stromkreis bei Überlast und/oder Kurzschluss selbsttätig abschalten . Ein Leitungsschutzschalter ist ein nicht selbsttätig zurückstellendes Sicherungselement . Circuit breakers have long been known overcurrent protection devices that are used in electrical installation technology in low-voltage circuits. These protect cables from damage caused by heating due to excessive current and/or short circuits. A line protection Switch can automatically switch off the circuit in the event of overload and/or short circuit. A circuit breaker is a non-automatically resetting safety element.
Leistungsschalter sind, im Gegensatz zu Leitungsschutzschaltern, für Ströme größer als 125 A vorgesehen, teilweise auch schon ab 63 Ampere . Leitungsschutzschalter sind deshalb einfacher und filigraner auf gebaut . Leitungsschutzschalter weisen üblicherweise eine Befestigungsmöglichkeit zur Befestigung auf einer so genannten Hutschiene ( Tragschiene , DIN- Schiene , TH35 ) auf . In contrast to circuit breakers, circuit breakers are intended for currents greater than 125 A, sometimes even from 63 amps. Circuit breakers are therefore designed to be simpler and more delicate. Circuit breakers usually have a mounting option for mounting on a so-called top-hat rail (mounting rail, DIN rail, TH35).
Leitungsschutzschalter gemäß dem Stand der Technik sind elektromechanisch auf gebaut . In einem Gehäuse weisen sie einen mechanischen Schaltkontakt bzw . Arbeitsstromauslöser zur Unterbrechung (Auslösung) des elektrischen Stromes auf . Üblicherweise wird ein Bimetall-Schutzelement bzw . Bimetall-Element zur Auslösung (Unterbrechung) bei länger anhaltenden Überstrom (Uberstromschut z ) respektive bei thermischer Überlast (Überlastschut z ) eingesetzt . Ein elektromagnetischer Auslöser mit einer Spule wird zur kurz zeitigen Auslösung bei Überschreiten eines Uberstromgrenzwerts bzw . im Falle eines Kurzschlusses (Kurzschlussschutz ) eingesetzt . Eine oder mehrere Lichtbogenlöschkammer (n) bzw . Einrichtungen zur Lichtbogenlöschung sind vorgesehen . Ferner Anschlusselemente für Leiter des zu schützenden elektrischen Stromkreises . Circuit breakers according to the state of the art are built electromechanically. In a housing they have a mechanical switching contact or Shunt release for interrupting (tripping) the electrical current. Usually a bimetal protective element or Bimetal element used for tripping (interruption) in the event of long-lasting overcurrent (overcurrent protection z) or in the event of thermal overload (overload protection z). An electromagnetic release with a coil is used for short-term triggering when an overcurrent limit or used in the event of a short circuit (short circuit protection). One or more arc quenching chamber(s) or Facilities for extinguishing arcs are provided. Furthermore, connection elements for conductors of the electrical circuit to be protected.
Fehlerstromschutzschalter für elektrische Stromkreise , insbesondere für Niederspannungsstromkreise bzw . -anlagen, sind allgemein bekannt . Fehlerstromschutzschalter werden auch als Residual Current Devices bezeichnet , kurz RCD . Fehlerstromschutzschalter ermitteln die Stromsumme in einem elektrischen Stromkreis , die im Normal fall null ist , und unterbrechen bei Überschreiten eines Di f ferenzstromwertes , d . h . einer Stromsumme von ungleich null , die einen bestimmten ( Di f ferenz- ) Stromwert respektive Fehlerstromwert übersteigt , den elektrischen Stromkreis . Fast alle bisherigen Fehlerstromschutzschalter weisen einen Summenstromwandler auf , dessen Primärwicklung durch die Leiter des Stromkreises gebildet wird und dessen Sekundärwicklung die Stromsumme abgibt , welche direkt oder indirekt zur Unterbrechung des elektrischen Stromkreises verwendet wird . Residual current circuit breakers for electrical circuits, especially for low-voltage circuits or systems, are generally known. Residual current circuit breakers are also known as residual current devices, or RCD for short. Residual current circuit breakers determine the total current in an electrical circuit, which is normally zero, and interrupt it when a differential current value is exceeded, i.e. H . a current sum of non-zero, which exceeds a certain (difference) current value or fault current value, the electrical circuit. Almost all previous residual current circuit breakers have a summation current transformer whose primary winding is formed by the conductors of the circuit and whose secondary winding delivers the sum of current which is used directly or indirectly to interrupt the electrical circuit.
Hierzu sind zwei oder mehr Leiter, meist Hin- und Rückleiter bzw . Außen- und Neutralleiter in einem Einphasenwechselstrom- Netz , alle drei Außenleiter oder alle drei Außenleiter und der Neutralleiter bei einem Dreiphasenwechselstromnetz , durch einen, meist einen ringförmigen Kern aus ferromagnetischen Material aufweisenden, Stromwandler geführt . Gewandelt wird nur der Di f ferenzstrom, d . h . ein von Hin- und Rückstrom abweichender Strom, aus den Leitern . Üblicherweise ist die Stromsumme in einem elektrischen Stromkreis gleich null . So können Fehlerströme erkannt werden . This requires two or more conductors, usually forward and return conductors or The external and neutral conductors in a single-phase alternating current network, all three external conductors or all three external conductors and the neutral conductor in a three-phase alternating current network, are led through a current transformer, usually having an annular core made of ferromagnetic material. Only the differential current is converted, i.e. H . a current deviating from forward and reverse current, from the conductors. Typically, the sum of current in an electrical circuit is zero. This allows fault currents to be detected.
Fließt beispielsweise energiesenkenseitig bzw . verbraucherseitig ein Strom gegen Erde ab, so wird in diesem Zusammenhang von einem Fehlerstrom gesprochen . Ein Fehlerfall liegt beispielsweise dann vor, wenn eine elektrische Verbindung von einem Phasenleiter des elektrischen Stromkreises zur Erde existiert . Beispielsweise , wenn eine Person den Phasenleiter berührt . Dann fließt ein Teil des elektrischen Stromes nicht wie üblich über den Neutralleiter bzw . Nullleiter zurück, sondern über die Person und die Erde . Dieser Fehlerstrom kann nun mit Hil fe des Summenstromwandlers erfasst werden, da die betragsmäßig erfasste Summe aus zufließenden und zurückfließenden Strom ungleich Null ist . Uber ein Relais bzw . einen Haltemagnet-Auslöser , beispielsweise mit verbundener Mechanik, wird eine Unterbrechung des Stromkreises , z . B . mindestens einer, eines Teils oder aller Leitungen bewirkt . Fehlerstromschutzschalter zur Erfassung von Wechsel fehlerströmen sind allgemein aus der Druckschri ft DE 44 32 643 Al bekannt . For example, flows on the energy sink side or If a current flows to earth on the consumer side, this is referred to as a residual current. A fault occurs, for example, if there is an electrical connection from a phase conductor of the electrical circuit to ground. For example, if a person touches the phase conductor. Then part of the electrical current does not flow as usual via the neutral conductor or Neutral conductor returns, but via the person and the earth. This fault current can now be detected with the help of the summation current transformer, since the sum of the inflowing and returning current recorded in terms of amount is not zero. Via a relay or A holding magnet release, for example with connected mechanics, will interrupt the circuit, e.g. B. at least one, part or all lines. Residual current circuit breakers for detecting alternating residual currents are generally known from publication DE 44 32 643 Al.
Die Haupt funktion von Fehlerstromschutzschaltern ist Personen vor elektrischen Strömen ( elektrischer Schlag) zu schützen, sowie Anlagen, Maschinen oder Gebäude vor Brand durch elektrische I solations fehler . The main function of residual current circuit breakers is to protect people from electrical currents (electric shock). as well as systems, machines or buildings from fire due to electrical insulation faults.
Wenn der Fehlerstromschutzschalter bzw . dessen Summenstromwandler so ausgebildet ist , dass die sekundärseitige Energie des Summenstromwandlers zur Betätigung einer Auslöseeinheit bzw . einer Unterbrechungseinheit bzw . eines Auslösers ausreicht , dann nennt man derartige Fehlerstromschutzschalter netzspannungsunabhängig . If the residual current circuit breaker or whose summation current transformer is designed in such a way that the secondary-side energy of the summation current transformer is used to actuate a tripping unit or an interruption unit or A trigger is sufficient, then such residual current circuit breakers are called mains voltage independent.
Wenn eine Hil fsenergie für den Auslösekreis benötigt bzw . eingesetzt wird, die in der Regel durch ein im Fehlerstromschutzschalter vorgesehenes Netzteil erzeugt wird, nennt man derartige Fehlerstromschutzschalter netzspannungsabhängig . D . h . netzspannungsabhängige Fehlerstromschutzschalter enthalten ein Netzteil zur Energieversorgung einer Fehlerstromerkennung (netzspannungsunabhängige nicht ) . Diese Netzteile sind beispielsweise erforderlich, um Fehlerströme in Gleichspannungsnetzen sowie gemischten Gleich/Wechselstromnet zen bzw . bei Stromkreisen mit hohen Frequenzen zu erkennen . If auxiliary energy is required for the trip circuit or is used, which is usually generated by a power supply provided in the residual current circuit breaker, such residual current circuit breakers are called mains voltage dependent. D. H . Mains voltage-dependent residual current circuit breakers contain a power supply to supply energy for residual current detection (mains voltage independent ones do not). These power supplies are required, for example, to control residual currents in DC networks and mixed DC/AC networks. can be detected in circuits with high frequencies.
Schutzschaltgeräte mit einer elektronischen Unterbrechungseinheit sind relativ neuartige Entwicklungen . Diese weisen eine halbleiterbasierte elektronische Unterbrechungseinheit auf . D . h . der elektrische Stromfluss des Niederspannungsstromkreises wird über Halbleiterbauelemente respektive Halbleiterschalter geführt , die den elektrischen Stromfluss unterbrechen bzw . leitfähig geschaltet werden können . Schutzschaltgeräte mit einer elektronischen Unterbrechungseinheit weisen ferner häufig ein mechanisches Trennkontaktsystem auf , insbesondere mit Trennereigenschaften gemäß einschlägigem Normen für Niederspannungsstromkreise , wobei die Kontakte des mechanischen Trennkontaktsystems in Serie zur elektronischen Unterbrechungseinheit geschaltet sind, d . h . der Strom des zu schützenden Niederspannungsstromkreises wird sowohl über das mechanische Trennkontaktsystem als auch über die elektronische Unterbrechungseinheit geführt . Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf Niederspannungswechselstromkreise, mit einer Wechselspannung, üblicherweise mit einer zeitabhängigen sinusförmigen Wechselspannung mit der Frequenz f. Die zeitliche Abhängigkeit des momentanen Spannungswertes u(t) der Wechselspannung ist durch die Gleichung: u(t) = U * sin (2n * f * t) beschrieben. Wobei: u(t) = momentaner Spannungswert zu der Zeit t Protective switching devices with an electronic interruption unit are relatively new developments. These have a semiconductor-based electronic interruption unit. D. H . The electrical current flow of the low-voltage circuit is routed via semiconductor components or semiconductor switches, which interrupt the electrical current flow. can be switched conductive. Protective switching devices with an electronic interruption unit also often have a mechanical isolating contact system, in particular with isolating properties in accordance with relevant standards for low-voltage circuits, the contacts of the mechanical isolating contact system being connected in series to the electronic interruption unit, i.e. H . The current of the low-voltage circuit to be protected is routed via both the mechanical isolating contact system and the electronic interruption unit. The present invention relates in particular to low-voltage alternating current circuits, with an alternating voltage, usually with a time-dependent sinusoidal alternating voltage with the frequency f. The time dependence of the instantaneous voltage value u(t) of the alternating voltage is given by the equation: u(t) = U * sin ( 2n * f * t) described. Where: u(t) = instantaneous voltage value at time t
U = Amplitude der Spannung U = amplitude of the voltage
Eine harmonische Wechselspannung lässt sich durch die Rotation eines Zeigers darstellen, dessen Länge der Amplitude (U) der Spannung entspricht. Die Momentanauslenkung ist dabei die Projektion des Zeigers auf ein Koordinatensystem. Eine Schwingungsperiode entspricht einer vollen Umdrehung des Zeigers und dessen Vollwinkel beträgt 2n (2Pi) bzw. 360°. Die Kreisfrequenz ist die Änderungsrate des Phasenwinkels dieses rotierenden Zeigers. Die Kreisfrequenz einer harmonischen Schwingung beträgt immer das 2n-fache ihrer Frequenz, d.h. : w = 2n*f = 2n/T = Kreisfrequenz der Wechselspannung (T = Periodendauer der Schwingung) A harmonic alternating voltage can be represented by the rotation of a pointer whose length corresponds to the amplitude (U) of the voltage. The instantaneous deflection is the projection of the pointer onto a coordinate system. One period of oscillation corresponds to one full revolution of the pointer and its full angle is 2n (2Pi) or 360°. The angular frequency is the rate of change of the phase angle of this rotating pointer. The angular frequency of a harmonic oscillation is always 2n times its frequency, i.e.: w = 2n*f = 2n/T = angular frequency of the alternating voltage (T = period of the oscillation)
Häufig wird die Angabe der Kreisfrequenz (w) gegenüber der Frequenz (f) bevorzugt, da sich viele Formeln der Schwingungslehre aufgrund des Auftretens trigonometrischer Funktionen, deren Periode per Definition 2n ist, mit Hilfe der Kreisfrequenz kompakter darstellen lassen: u ( t ) = U * sin (wt) The specification of the angular frequency (w) is often preferred over the frequency (f), since many formulas in vibration theory can be represented more compactly using the angular frequency due to the occurrence of trigonometric functions, the period of which is by definition 2n: u ( t ) = U * sin (wt)
Im Falle zeitlich nicht konstanter Kreisfrequenzen wird auch der Begriff momentane Kreisfrequenz verwendet. Bei einer sinusförmigen, insbesondere zeitlich konstanten, Wechselspannung entspricht der zeitabhängige Wert aus der Winkelgeschwindigkeit w und der Zeit t dem zeitabhängigen Winkel cp ( t ) , der auch als Phasenwinkel cp ( t ) bezeichnet wird. D.h. der Phasenwinkel cp ( t ) durchläuft periodisch den Bereich O...2n bzw. 0°...360°. D.h. der Phasenwinkel nimmt periodisch einen Wert zwischen 0 und 2n bzw. 0° und 360° an (cp = n* (0...2n) bzw. cp = n* ( 0 °...360 ° ) , wegen Periodizität; verkürzt: cp = O...2n bzw. cp = 0°...360° ) . In the case of angular frequencies that are not constant over time, the term instantaneous angular frequency is also used. In the case of a sinusoidal, in particular time-constant, alternating voltage, the time-dependent value from the angular velocity w and the time t corresponds to the time-dependent angle cp (t), which is also referred to as the phase angle cp (t). Ie the phase angle cp ( t ) periodically passes through the range O...2n or 0°...360°. Ie the phase angle periodically takes on a value between 0 and 2n or 0° and 360° (cp = n* (0...2n) or cp = n* (0°...360°), due to periodicity; shortened: cp = O...2n or cp = 0°...360°).
Mit momentanem Spannungswert u(t) ist folglich der momentane Wert der Spannung zum Zeitpunkt t, d.h. bei einer sinusförmigen (periodischen) Wechselspannung der Wert der Spannung zum Phasenwinkel cp gemeint (cp = O...2n bzw. cp = 0°...360°, der jeweiligen Periode) . The instantaneous voltage value u(t) therefore means the instantaneous value of the voltage at time t, i.e. in the case of a sinusoidal (periodic) alternating voltage, the value of the voltage at the phase angle cp is meant (cp = O...2n or cp = 0°.. .360°, of the respective period).
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schutzschaltgerät eingangs genannter Art zu verbessern, insbesondere den Schutz gegen ( Fehler- ) Ströme durch Personen zu gewährleisten bei gleichzeitiger Versorgungssicherheit bzw. Verfügbarkeit von elektrischen Anlagen, d.h. eine Immunität gegen technisch bedingte ( Fehler- ) Ströme zu erreichen, die zu einer Fehlauslösung des Schutzschaltgerätes führen würden. D.h. einerseits Personenschutz zu gewährleisten und andererseits die Versorgungssicherheit eine Niederspannungsstromkreises zu verbessern. Alternativ ein neuartiges Konzept für ein derartiges Schutzschaltgerät zu schaffen. The object of the present invention is to improve a protective switching device of the type mentioned at the beginning, in particular to ensure protection against (fault) currents caused by people while at the same time ensuring security of supply or availability of electrical systems, i.e. immunity against technically caused (fault) currents which would lead to a false tripping of the protective switching device. This means, on the one hand, to ensure personal protection and, on the other hand, to improve the security of supply of a low-voltage circuit. Alternatively, to create a novel concept for such a protective switching device.
Diese Aufgabe wird durch ein Schutzschaltgeräte mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, sowie durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 12 gelöst. This object is achieved by a protective switching device with the features of patent claim 1, and by a method according to patent claim 12.
Erfindungsgemäß ist ein Schutzschaltgerät zum Schutz eines elektrischen Niederspannungsstromkreises, insbesondere Niederspannungswechselstromkreises, vorgesehen, aufweisend: According to the invention, a protective switching device is provided for protecting an electrical low-voltage circuit, in particular a low-voltage alternating circuit, comprising:
- ein Gehäuse mit netzseitigen und lastseitigen Anschlüssen für Leiter des Niederspannungsstromkreises, - a housing with network-side and load-side connections for conductors of the low-voltage circuit,
- eine Differenzstromsensoreinheit, zur Ermittlung der Höhe eines Di f ferenzstromes der Leiter des Niederspannungsstromkreises , - a differential current sensor unit to determine the height a differential current of the conductors of the low-voltage circuit,
- eine mechanische Trennkontakteinheit , die einen geschlossenen Zustand der Kontakte für einen Stromfluss im Niederspannungsstromkreis oder einen geöf fneten Zustand der Kontakte für eine stromflussvermeidende galvanische Trennung im Niederspannungsstromkreis aufweist , die mechanische Trennkontakteinheit ist insbesondere durch eine mechanische Handhabe bedienbar und schaltbar, so dass ein Öf fnen von Kontakten zur Vermeidung eines Stromflusses oder ein Schließen der Kontakte für einen Stromfluss im Niederspannungsstromkreis ( durch die Handhabe ) schaltbar ist , damit ist ( insbesondere ) eine galvanische Trennung im Niederspannungsstromkreis schaltbar ; bei einer mechanischen Trennkontakteinheit wird ein Öf fnen von Kontakten auch als Freischalten und ein Schließen von Kontakten als Zuschalten bezeichnet ; - a mechanical isolating contact unit, which has a closed state of the contacts for a current flow in the low-voltage circuit or an open state of the contacts for a current flow-avoiding galvanic isolation in the low-voltage circuit, the mechanical isolating contact unit can be operated and switched in particular by a mechanical handle, so that an opening of contacts to avoid a current flow or a closing of the contacts for a current flow in the low-voltage circuit can be switched (through the handle), thus (in particular) a galvanic isolation in the low-voltage circuit can be switched; In the case of a mechanical isolating contact unit, opening contacts is also referred to as disconnecting and closing contacts is referred to as switching on;
- eine elektronische Unterbrechungseinheit , die stromkreisseitig in Serie zur mechanischen Trennkontakteinheit geschaltet ist und die durch halbleiterbasierte Schaltelemente einen hochohmigen ( insbesondere nichtleitenden) Zustand der Schaltelemente zur Vermeidung eines Stromflusses oder einen niederohmigen Zustand der Schaltelemente zum Stromfluss im Niederspannungsstromkreis aufweist ; bei einer elektronische Unterbrechungseinheit wird ein hochohmiger ( insbesondere nichtleitender ) Zustand der Schaltelemente ( zur Vermeidung eines Stromflusses ) auch als ausgeschalteter Zustand (Vorgang : Ausschalten) und ein niederohmiger ( leitender ) Zustand der Schaltelemente ( zum Stromfluss ) als eingeschalter Zustand (Vorgang : Einschalten) bezeichnet ;- an electronic interruption unit, which is connected in series on the circuit side to the mechanical isolating contact unit and which, through semiconductor-based switching elements, has a high-resistance (in particular non-conducting) state of the switching elements to avoid a current flow or a low-resistance state of the switching elements to prevent current flow in the low-voltage circuit; In an electronic interruption unit, a high-resistance (in particular non-conducting) state of the switching elements (to avoid current flow) is also called a switched-off state (process: switching off) and a low-resistance (conducting) state of the switching elements (for current flow) is also called a switched-on state (process: switching on). designated ;
- einer Steuerungseinheit , die mit der Di f ferenzstromsensoreinheit , der mechanischen Trennkontakteinheit und der elektronischen Unterbrechungseinheit verbunden ist . Erfindungsgemäß ist das Schutzschaltgerät , insbesondere die Steuerungseinheit , derart ausgestaltet , dass bei Überschreitung von ersten Di f ferenzstromgrenzwerten oder ersten Di f fe- renzstrom-Zeitgrenzwerten eine Vermeidung eines Stromflusses im Niederspannungsstromkreis durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit bei geschlossenem Zustand der Trennkontakte initiiert wird . Nach einer Vermeidung eines Stromflusses durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit und geschlossenem Zustand der Kontakte wird eine Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Di f ferenzstromgrenzwerten oder zweiten Di f ferenzstrom-Zeitgrenzwerten durchgeführt . - a control unit that is connected to the differential current sensor unit, the mechanical isolating contact unit and the electronic interruption unit. According to the invention, the protective switching device, in particular the control unit, is designed such that when first differential current limit values or first differential current time limit values are exceeded, a current flow in the low-voltage circuit is avoided due to a high-resistance state the switching elements of the electronic interruption unit is initiated when the isolating contacts are closed. After avoiding a current flow due to a high-resistance state of the switching elements of the electronic interruption unit and the closed state of the contacts, a test is carried out to determine whether second differential current limit values or second differential current time limit values have been exceeded.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass nach einem fehlerhaften Di f ferenzstromereignis , beispielsweise hervorgerufen durch eine Berührung eines ( Phasen- ) Leiters durch eine Person ( kritisches Ereignis ) oder durch einen technisch bedingten Ableitstrom ( für Personen unkritisch, d . h . unkritisches Ereignis ) (beispielsweise durch geschaltete Kapazitäten) eine sofortige Vermeidung eines Stromflusses im Niederspannungsstromkreis durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit initiiert wird . This has the particular advantage that after a faulty differential current event, for example caused by a person touching a (phase) conductor (critical event) or by a technically caused leakage current (non-critical for people, i.e. non-critical event) (for example through switched capacitances) an immediate avoidance of current flow in the low-voltage circuit is initiated by a high-resistance state of the switching elements of the electronic interruption unit.
Mit sofortiger Vermeidung eines Stromflusses ist insbesondere ein hochohmig werden der elektronischen Unterbrechungseinheit innerhalb von 10 ms , insbesondere 5 ms oder 1 ms , gemeint . (Heutige Fehlerstromschutzschalter lösen typischerweise nach mindestens / größer 20 ms aus . ) Immediate avoidance of a current flow means in particular that the electronic interruption unit becomes high impedance within 10 ms, in particular 5 ms or 1 ms. (Today's residual current circuit breakers typically trip after at least/greater than 20 ms.)
Nach der Vermeidung des Stromflusses durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit und geschlossenem Zustand der Kontakte wird eine Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Di f ferenzstromgrenzwerten oder zweiten Di f ferenzstrom-Zeitgrenzwerten durchgeführt , um so weiter auf das Vorliegen von fehlerhaften Di f ferenzstromereignissen zu prüfen und gegebenenfalls kritische Ereignisse von unkritischen Ereignissen zu unterscheiden, um so einerseits Personenschutz und andererseits die Verfügbarkeit von Anlagen zu gewährleisten . After avoiding the current flow due to a high-resistance state of the switching elements of the electronic interruption unit and the closed state of the contacts, a test is carried out to determine whether second differential current limit values or second differential current time limit values have been exceeded, and so on for the presence of faulty differentials to check reference current events and, if necessary, to distinguish critical events from non-critical events in order to ensure personal protection on the one hand and the availability of systems on the other.
So kann der Zustand an den lastseitigen Anschlüssen hinsichtlich des Vorliegens von Di f ferenzstromgrenzwerten oder Di f fe- renzstrom-Zeitgrenzwerten weiter überwacht werden . Bei Änderung des Zustandes kann vorteilhaft eine weitere Aktion erfolgen, beispielsweise gemäß den vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung. In this way, the condition at the load-side connections can be further monitored with regard to the presence of differential current limit values or differential current time limit values. If the status changes, another action can be advantageous take place, for example according to the advantageous embodiments of the invention.
Andererseits wird so ein völlig neues Betriebskonzept eines Schutzschaltgerätes vorgestellt, bei dem, im Gegensatz zu beispielsweise bisherigen Fehlerstromschutzschaltern, eine Überprüfung auch nach einem stromflussvermeidenden Ereignis durchgeführt wird. On the other hand, a completely new operating concept for a protective switching device is presented in which, in contrast to previous residual current circuit breakers, for example, a check is also carried out after an event that prevents the flow of current.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und im Ausführungsbeispiel angegeben. Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims and in the exemplary embodiment.
Vorteilhaft ist durch die mechanische Handhabe insbesondere nur die mechanische Trennkontakteinheit bedienbar. Das Ein- und Ausschalten mittels der elektronischen Unterbrechungseinheit ist nicht (direkt) am Gerät bedienbar. Advantageously, only the mechanical isolating contact unit can be operated by the mechanical handle. Switching on and off using the electronic interruption unit cannot be operated (directly) on the device.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wechselt bei fehlender Überschreitung der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte für einen ersten Zeitbereich (10ms ... 20ms ... 30ms ... 50ms ... 100ms ... 200ms ... 1 s (jeder Wert abhängig von der Anwendung ist möglich) ) die elektronische Unterbrechungseinheit in den niederohmigen Zustand . In an advantageous embodiment of the invention, if the second differential current limit values or second differential current time limit values are not exceeded, the system changes for a first time range (10ms...20ms...30ms...50ms...100ms...200ms...1 s ( Any value depending on the application is possible) ) the electronic interruption unit into the low-resistance state.
Der erste Zeitbereich ist beispielsweise ein Wert aus dem Bereich 10ms bis 100ms bis 200ms bis 1s. D.h. wenn z.B. nach Überschreitung der ersten Differenzstromgrenzwerte oder ersten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte für 10 ms (15 ms) oder 20 ms (25 ms, 30 ms, ..., 95 ms, 100 ms, ... 1 s) die zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte nicht überschritten werden, wechselt die elektronische Unterbrechungseinheit in den niederohmigen Zustand. The first time range is, for example, a value from the range 10ms to 100ms to 200ms to 1s. This means if, for example, after exceeding the first differential current limit values or first differential current time limit values for 10 ms (15 ms) or 20 ms (25 ms, 30 ms, ..., 95 ms, 100 ms, ... 1 s) the second differential current limit values or second differential current time limit values are not exceeded, the electronic interruption unit switches to the low-resistance state.
Der erste Zeitbereich kann insbesondere abhängig von der Höhe des ermittelten Differenzstromes (insbesondere dessen Effektivwert) sein, d.h. bei höheren Differenzstrom wird der erste Zeitbereich kleiner. The first time range can in particular be dependent on the level of the determined differential current (in particular its effective value), i.e. with higher differential currents, the first time range becomes smaller.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass ein automatisches Wiedereinschalten erfolgt, wenn unkritische Dif f erenzstromgrenz- werte oder Differenzstrom-Zeitgrenzwerte vorliegen. So wird eine hohe Verfügbarkeit erzielt. This has the particular advantage that it is automatically switched on again when non-critical differential current limits are reached. values or differential current time limit values are present. This ensures high availability.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden bei Vorliegen der Überschreitung der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte für eine erste Zeitspanne die Trennkontakte geöffnet. In an advantageous embodiment of the invention, if the second differential current limit values or second differential current time limit values are exceeded, the isolating contacts are opened for a first period of time.
Die erste Zeitspanne liegt beispielsweise im Bereich 10ms bis 100ms bis 10s. Die erste Zeitspanne kann insbesondere kleiner als 300 ms, 200 ms, 150 ms, 100 ms, 50ms, 40 ms, 30 ms, 20 ms oder 10 ms sein. The first time period is, for example, in the range 10ms to 100ms to 10s. The first time period can in particular be smaller than 300 ms, 200 ms, 150 ms, 100 ms, 50 ms, 40 ms, 30 ms, 20 ms or 10 ms.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass ein Ausschaltverhalten wie bei klassischen Fehlerstromschutzschaltern erzielt wird, bei denen eine galvanische Trennung zum Personenschutz durchgeführt wird. This has the particular advantage that a switch-off behavior is achieved like that of classic residual current circuit breakers, in which galvanic isolation is carried out to protect people.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wechselt (nach dem Ablauf einer/der ersten Zeitspanne und) bei nicht vorliegender (fehlender) Überschreitung der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte für einen zweiten Zeitbereich die elektronische Unterbrechungseinheit in den niederohmigen Zustand. In an advantageous embodiment of the invention, the electronic interruption unit switches to the low-resistance state (after the expiration of a/the first time period and) if the second differential current limit values or second differential current time limit values are not exceeded for a second time range.
Der zweite Zeitbereich kann ein Wert aus dem Bereich 20ms bis 100ms bis 1s bis 10s sein. Die Länge des zweiten Zeitbereichs kann der Länge des ersten Zeitbereichs entsprechen bzw. länger sein. The second time range can be a value from the range 20ms to 100ms to 1s to 10s. The length of the second time range can correspond to the length of the first time range or be longer.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass ein automatisches Wiedereinschalten erfolgt und so eine hohe Verfügbarkeit der Energieversorgung erzielt wird. This has the particular advantage that it switches on again automatically, thereby achieving a high level of availability of the energy supply.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Kommunikationseinheit, insbesondere Eingabeeinheit, vorgesehen. Bei fehlender Überschreitung der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte für einen (den) zweiten Zeitbereich wechselt die elektronische Unterbrechungseinheit erst dann in den niederohmigen Zustand, wenn eine Quittierung mittels der Kommunikationseinheit, insbesondere Eingabeeinheit, erfolgt. Der zweite Zeitbereich kann ein Wert aus dem Bereich 20ms bis 100ms bis 1 s sein . Die Länge des zweiten Zeitbereichs kann der Länge des ersten Zeitbereichs entsprechen bzw . länger sein . In an advantageous embodiment of the invention, a communication unit, in particular an input unit, is provided. If the second differential current limit values or second differential current time limit values for a (the) second time range are not exceeded, the electronic interruption unit only switches to the low-resistance state when an acknowledgment occurs by means of the communication unit, in particular the input unit. The second time range can be a value from the range 20ms to 100ms to 1 s. The length of the second time range can correspond to the length of the first time range or be longer.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass ein Wiedereinschalten nach einer Bestätigung ( Quittierung) durch einen Benutzer erfolgen kann und so eine hohe Sicherheit erzielt wird . This has the particular advantage that it can be switched on again after confirmation (acknowledgment) by a user, thus achieving a high level of security.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die mechanische Trennkontakteinheit (MK) den lastseitigen Anschlüssen zugeordnet ist . In an advantageous embodiment of the invention, the mechanical isolating contact unit (MK) is assigned to the load-side connections.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine das erfindungsgemäße Verhalten des Schutzschaltgerätes unterstützende Architektur gegeben ist , da einerseits bei hochohmiger Unterbrechungseinheit der Stromfluss unterbrochen ist , durch dieThis has the particular advantage that there is an architecture that supports the behavior of the protective switching device according to the invention, since on the one hand the current flow is interrupted with a high-resistance interruption unit
( lastseitigen) geschlossenen Kontakte aber weiterhin eine erfindungsgemäße Prüfung (mittels der lastseitigen Anschlüsse ) erfolgen kann . (load-side) closed contacts but a test according to the invention can still be carried out (by means of the load-side connections).
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Di fferenzstromgrenzwerten oder zweiten Di f ferenzstrom-Zeitgrenzwerten an den lastseitigen Anschlüssen durch niederohmig werden mindestes eines Schaltelementes , insbesondere zweier oder aller Schaltelemente , der elektronischen Unterbrechungseinheit , insbesondere für eine erste Einschaltdauer . In an advantageous embodiment of the invention, the check for whether second differential current limit values or second differential current time limit values have been exceeded at the load-side connections is carried out by making at least one switching element, in particular two or all switching elements, of the electronic interruption unit low-resistance, in particular for a first duty cycle .
Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine einfache Möglichkeit für die Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Di f ferenzstromgrenzwerten oder zweiten Di f ferenz- strom-Zeitgrenzwerten ( der lastseitigen Anschlüsse ) gegeben ist , da lediglich die vorhandene elektronische Unterbrechungseinheit ( kurz zeitig) in den niederohmigen Zustand geschaltet werden braucht , um kurz zeitig einen Messstrom bzw . eine Messspannung zu erzeugen, um die Prüfung auf Vorliegen von Di f ferenzstromgrenzwerten oder Di f ferenzstrom-Zeitgrenzwerten und deren Höhe durchzuführen . This has the particular advantage that there is a simple possibility of checking whether second differential current limit values or second differential current time limit values (of the load-side connections) have been exceeded, since only the existing electronic interruption unit is (briefly) in needs to be switched to the low-resistance state in order to briefly generate a measuring current or to generate a measuring voltage in order to test for the presence of differential current limit values or differential current time limit values and their level.
Die erste Einschaltdauer kann so kurz sein, dass keine Personengefährdung vorliegt . In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Di fferenzstromgrenzwerten oder zweiten Di f ferenzstrom-Zeitgrenzwerten ( der lastseitigen Anschlüsse ) durch niederohmig werden mindestes eines Schaltelementes , insbesondere zweier oder aller Schaltelemente , der elektronischen Unterbrechungseinheit bei einem betragsmäßigen Momentanwert der Spannung erfolgt , der kleiner als ein erster Spannungsschwellwert ist . The first switch-on time can be so short that there is no danger to persons. In an advantageous embodiment of the invention, the check for whether second differential current limit values or second differential current time limit values (of the load-side connections) have been exceeded is carried out by at least one switching element, in particular two or all switching elements, of the electronic interruption unit becoming low-resistance at an instantaneous absolute value Voltage occurs that is smaller than a first voltage threshold value.
Der erste Spannungsschwellwert ist insbesondere kleiner als 50 Volt bzw . ein Wert der ( Schutz- ) Kleinspannung . Vorteilhaft ist der erste Spannungsschwellwert einstellbar . The first voltage threshold is in particular less than 50 volts or a value of the (protective) extra-low voltage. The first voltage threshold value is advantageously adjustable.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass die Prüfung bei einer für Menschen ungefährlichen Spannung erfolgt , so dass die Sicherheit sowohl des Schutzschaltgerätes als auch im Niederspannungsstromkreis gegeben ist . This has the particular advantage that the test is carried out at a voltage that is harmless to humans, so that the safety of both the protective switching device and the low-voltage circuit is ensured.
Vorteilhaft ist dazu ferner eine Spannungssensoreinheit vorgesehen, die die Spannung im Niederspannungsstromkreis ermittelt , insbesondre die Höhe der an den netzseitigen Anschlüssen anliegenden Spannung . A voltage sensor unit is also advantageously provided, which determines the voltage in the low-voltage circuit, in particular the level of the voltage present at the network-side connections.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Schaltelemente bei einem betragsmäßigen Momentanwert der Spannung, der größer als ein zweiter Spannungsschwellwert ist , wieder hochohmig . In an advantageous embodiment of the invention, the switching elements become high-resistance again at an instantaneous value of the voltage that is greater than a second voltage threshold value.
Dies hat wiederum den besonderen Vorteil , dass die Prüfung bei einer für Menschen ungefährlichen Spannung erfolgt , so dass die Sicherheit sowohl des Schutzschaltgerätes als auch im Niederspannungsstromkreis gegeben ist . Die Höhe des zweiten Spannungsschwellwertes kann dabei der Höhe des ersten Spannungs schwellwertes entsprechen . This in turn has the particular advantage that the test is carried out at a voltage that is harmless to humans, so that the safety of both the protective switching device and the low-voltage circuit is ensured. The height of the second voltage threshold can correspond to the height of the first voltage threshold.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Di fferenzstromgrenzwerten oder zweiten Di f ferenzstrom-Zeitgrenzwerten ( an den lastseitigen Anschlüssen) durch Anlegen einer Hil fsspannung, die kleiner als eine erste Spannungsgrenze ist . Dies hat wiederum den besonderen Vorteil , dass die Prüfung durch eine andere Lösung bei einer für Menschen ungefährlichen Spannung erfolgt , so dass die Sicherheit sowohl des Schutzschaltgerätes als auch im Niederspannungsstromkreis gegeben ist . In an advantageous embodiment of the invention, the check for whether second differential current limit values or second differential current time limit values (at the load-side connections) have been exceeded is carried out by applying an auxiliary voltage that is smaller than a first voltage limit. This in turn has the particular advantage that the test is carried out using a different solution at a voltage that is harmless to humans, so that the safety of both the protective switching device and the low-voltage circuit is ensured.
Die Höhe des ersten Spannungsgrenze kann dabei der Höhe des ersten ( oder zweiten) Spannungsschwellwertes entsprechen . The height of the first voltage limit can correspond to the height of the first (or second) voltage threshold value.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Prüfung bei Vorliegen der Überschreitung der zweiten Di fferenzstromgrenzwerte oder zweiten Di f ferenzstrom-Zeitgrenzwerte mit einem ersten zeitlichen Abstand, der insbesondere 1 , 3 , 5 , 10 , 15 , 30 Sekunden oder 1 , 5 , 10 oder 15 Minuten ist , wobei die Prüfung mit dem ersten zeitlichen Abstand insbesondere nach Ablauf einer ( der ) ersten Zeitspanne durchgeführt wird . In an advantageous embodiment of the invention, the test is carried out when the second differential current limit values or second differential current time limit values are exceeded with a first time interval, which is in particular 1, 3, 5, 10, 15, 30 seconds or 1, 5, 10 or 15 minutes, with the test being carried out at the first time interval, in particular after one (of) the first time period has elapsed.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine zyklische Prüfung über einen längeren Zeitraum erfolgt , ohne dauerhaft Prüfungs funktionen bzw . Prüfungsroutinen durchzuführen . This has the particular advantage that a cyclical test is carried out over a longer period of time without permanent testing functions or carry out testing routines.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wechselt bei (weiteren) Vorliegen der Überschreitung der zweiten Di fferenzstromgrenzwerte oder zweiten Di f ferenzstrom-Zeitgrenzwerte nach Ablauf einer ersten Zeitgrenze die mechanische Trennkontakteinheit in einen geöf fneten Zustand der Trennkontakte . Insbesondere ist die erste Zeitgrenze 15 min, 30 min, 1h, 8h, 24h, 36h oder 48h ist . Jeder Zwischenwert ist möglich . Der erste zeitliche Abstand richtet sich nach der ersten Zeitgrenze . D . h . der erste zeitliche Abstand ist kleiner als die erste Zeitgrenze . In an advantageous embodiment of the invention, if the second differential current limit values or second differential current time limit values are (further) exceeded after a first time limit has elapsed, the mechanical isolating contact unit switches to an open state of the isolating contacts. In particular, the first time limit is 15 min, 30 min, 1h, 8h, 24h, 36h or 48h. Any intermediate value is possible. The first time interval depends on the first time limit. D. H . the first time interval is smaller than the first time limit.
Dies hat den besonderen Vorteil , dass nach Ablauf der ersten Zeitgrenze auf einen dauerhaften bzw . signi fikanten Defekt im Niederspannungsstromkreis geschlossen werden kann und ein sicherer Zustand im Niederspannungsstromkreis durch galvanische Trennung initiiert wird . This has the particular advantage that after the first time limit has expired, a permanent or Significant defects in the low-voltage circuit can be closed and a safe state in the low-voltage circuit is initiated through galvanic isolation.
Erfindungsgemäß wird ein korrespondierendes Verfahren für einAccording to the invention, a corresponding method for a
Schutzschaltgerät für einen Niederspannungsstromkreis mit elektronischen (halbleiterbasierten) Schaltelementen mit den gleichen und weiteren Vorteilen beansprucht . Protective switching device for a low-voltage circuit electronic (semiconductor-based) switching elements with the same and further advantages claimed.
Das Verfahren für ein Schutzschaltgerät zum Schutz eines elektrischen Niederspannungsstromkreis , bei dem : The procedure for a protective switching device to protect a low voltage electrical circuit in which:
- netzseitige und lastseitige Anschlüssen für Leiter des Niederspannungsstromkreises vorgesehen sind, - network-side and load-side connections are provided for conductors of the low-voltage circuit,
- eine mechanische Trennkontakteinheit mit einem geschlossenen Zustand der Kontakte für einen Stromfluss im Niederspannungsstromkreis oder einen geöf fneten Zustand der Kontakte für eine stromflussvermeidende galvanische Trennung im Niederspannungsstromkreis vorgesehen ist , - a mechanical isolating contact unit is provided with a closed state of the contacts for a current flow in the low-voltage circuit or an open state of the contacts for a galvanic isolation that prevents current flow in the low-voltage circuit,
- eine elektronische Unterbrechungseinheit vorgesehen ist , die stromkreisseitig in Serie zur mechanischen Trennkontakteinheit geschaltet ist und die durch halbleiterbasierte Schaltelemente einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente zur Vermeidung eines Stromflusses oder einen niederohmigen Zustand der Schaltelemente zum Stromfluss im Niederspannungsstromkreis aufweist , - an electronic interruption unit is provided, which is connected in series on the circuit side to the mechanical isolating contact unit and which has a high-resistance state of the switching elements to avoid current flow or a low-resistance state of the switching elements to prevent current flow in the low-voltage circuit due to semiconductor-based switching elements,
- dass die Höhe eines Di f ferenzstromes der Leiter des Niederspannungsstromkreises ermittelt wird und bei Überschreitung von ersten Di f ferenzstromgrenzwerten oder ersten Di f ferenz- strom-Zeitgrenzwerten eine Vermeidung eines Stromflusses im Niederspannungsstromkreis durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit bei geschlossenem Zustand der Trennkontakte initiiert wird,- that the level of a differential current of the conductors of the low-voltage circuit is determined and, if first differential current limit values or first differential current time limit values are exceeded, a current flow in the low-voltage circuit is avoided by a high-resistance state of the switching elements of the electronic interruption unit when the circuit is closed isolating contacts is initiated,
- dass nach einer Vermeidung eines Stromflusses durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit und geschlossenem Zustand der Kontakte eine Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Di f ferenzstromgrenzwerten oder zweiten Di f ferenzstrom-Zeitgrenzwerten durchgeführt wird . - that after avoiding a current flow due to a high-resistance state of the switching elements of the electronic interruption unit and the closed state of the contacts, a test is carried out to determine whether second differential current limit values or second differential current time limit values have been exceeded.
In vorteilhaften Ausgestaltungen des Verfahrens kann : -bei fehlender Überschreitung der zweiten Di f ferenzstromgrenzwerte oder zweiten Di f ferenzstrom-Zeitgrenzwerte für einen ersten Zeitbereich ( z . B . 20...100ms.. ,1 s ) die elektronische Unterbrechungseinheit in den niederohmigen Zustand wechselt . -bei Vorliegen der Überschreitung der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte für eine erste Zeitspanne, die insbesondere kleiner als 300 ms, 200 ms, 150 ms, 100 ms, 50 ms, 40ms, 30ms, 20 ms oder 10 ms ist, die Trennkontakte geöffnet werden. In advantageous embodiments of the method: -if the second differential current limit values or second differential current time limit values are not exceeded for a first time range (e.g. 20...100ms...,1 s), the electronic interruption unit can be switched to the low-resistance state changes. -If the second differential current limit values or second differential current time limit values are exceeded for a first period of time, which is in particular less than 300 ms, 200 ms, 150 ms, 100 ms, 50 ms, 40 ms, 30 ms, 20 ms or 10 ms, the isolating contacts be opened.
-bei fehlender Überschreitung der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte für einen zweiten Zeitbereich (z.B. 20...100ms.. ,1s) die elektronische Unterbrechungseinheit erst dann in den niederohmigen Zustand wechseln, wenn eine Quittierung erfolgt. -If the second differential current limit values or second differential current time limit values are not exceeded for a second time range (e.g. 20...100ms...,1s), only switch the electronic interruption unit to the low-resistance state when an acknowledgment occurs.
-die Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerten (der lastseitigen Anschlüsse) durch niederohmig werden mindestes eines Schaltelementes, insbesondere zweier oder aller Schaltelemente, der elektronischen Unterbrechungseinheit erfolgen, insbesondere für eine erste Einschaltdauer, -die Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerten (der lastseitigen Anschlüsse) durch niederohmig werden mindestes eines Schaltelementes, insbesondere zweier oder aller Schaltelemente, der elektronischen Unterbrechungseinheit bei einem betragsmäßigen Momentanwert der Spannung erfolgen, der kleiner als ein erster Spannungsschwellwert ist . -the check for the existence of exceedance of second differential current limit values or second differential current time limit values (of the load-side connections) due to the low-resistance of at least one switching element, in particular two or all switching elements, of the electronic interruption unit, in particular for a first duty cycle, -the check for the presence of Exceeding second differential current limit values or second differential current time limit values (of the load-side connections) due to low-resistance at least one switching element, in particular two or all switching elements, of the electronic interruption unit occurs at an instantaneous value of the voltage that is smaller than a first voltage threshold value.
Erfindungsgemäß wird ein korrespondierendes Computerprogrammprodukt für ein Schutzschaltgerät beansprucht. Das Computerprogrammprodukt umfass Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Mikrocontroller diesen veranlassen nach einer Vermeidung eines Stromflusses durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit und geschlossenem Zustand der Kontakte eine Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerten gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 17 durchzuführen. According to the invention, a corresponding computer program product for a protective switching device is claimed. The computer program product includes commands which, when the program is executed by a microcontroller, cause the microcontroller to carry out a check for whether second differential current limit values or second differential current time limit values have been exceeded after avoiding a current flow due to a high-resistance state of the switching elements of the electronic interruption unit and the closed state of the contacts to carry out one of claims 1 to 17.
Der Mikrocontroller ist Teil des Schutzschaltgerätes, insbesondere der Steuerungseinheit. Erfindungsgemäß wird ein korrespondierendes computerlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogrammprodukt gespeichert ist , beansprucht . The microcontroller is part of the protective switching device, especially the control unit. According to the invention, a corresponding computer-readable storage medium on which the computer program product is stored is claimed.
Erfindungsgemäß wird ein korrespondierendes Datenträgersignal , das das Computerprogrammprodukt überträgt , beansprucht . According to the invention, a corresponding data carrier signal that transmits the computer program product is claimed.
Alle Ausgestaltungen, sowohl in abhängiger Form rückbezogen auf den Patentanspruch 1 bzw . 12 , als auch rückbezogen lediglich auf einzelne Merkmale oder Merkmalskombinationen von Patentansprüchen, insbesondere auch ein Rückbezug der anhängigen Anordnungsansprüche auf den unabhängigen Verfahrensanspruch, bewirken eine Verbesserung eines Schutzschaltgerätes , insbesondere eine Verbesserung der Sicherheit für Personen als auch der Versorgungssicherheit in Niederspannungsstromkreisen und stellen eine neues sicheres Konzept für ein Schutzschaltgerät bereit . All refinements, both in dependent form, refer back to patent claim 1 or 12, as well as referring back only to individual features or combinations of features of patent claims, in particular also a reference back to the pending arrangement claims to the independent procedural claim, bring about an improvement in a protective switching device, in particular an improvement in safety for people as well as the security of supply in low-voltage circuits and provide a new safe Concept for a protective switching device ready.
Die beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise , wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Aus führungsbeispiele , die im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden . The described properties, features and advantages of this invention as well as the manner in which these are achieved will become clearer and more clearly understandable in connection with the following description of the exemplary embodiments, which are explained in more detail in connection with the drawing.
Dabei zeigt die Zeichnung : The drawing shows:
Figur 1 eine erste Prinzipdarstellung eines Schutzschaltgerätes , Figure 1 shows a first schematic diagram of a protective switching device,
Figur 2 eine zweite Prinzipdarstellung eines Schutzschaltgerätes Figure 2 shows a second schematic diagram of a protective switching device
Figuren 3 bis 8 zeitliche Abläufe zur Erläuterung der Erfindung . Figures 3 to 8 temporal sequences to explain the invention.
Figur 1 zeigt eine Darstellung eines Schutzschaltgerätes SG zum Schutz eines elektrischen Niederspannungsstromkreises , insbesondere Niederspannungswechselstromkreis , mit einem Gehäuse GEH, aufweisend : Figure 1 shows a representation of a protective switching device SG for protecting a low-voltage electrical circuit, in particular low-voltage alternating current circuit, with a housing GEH, comprising:
- netzseitige Anschlüsse , die i . B . einen netzseitigen Neutralleiteranschluss NG und einen netzseitigen Phasenleiteranschluss LG umfassen, - network-side connections, which i. B. include a network-side neutral conductor connection NG and a network-side phase conductor connection LG,
- lastseitige Anschlüsse , die i . B . einen lastseitigen Neutralleiteranschluss NL und einen lastseitigen Phasenleiteranschluss LL umfassen, - load-side connections, which i. B. include a load-side neutral conductor connection NL and a load-side phase conductor connection LL,
- die Anschlüsse sind für den Niederspannungsstromkreis vorgesehen; - the connections are intended for the low voltage circuit;
- an den netzseitige Anschlüssen / der Netzseite GRID ist üblicherweise eine Energiequelle angeschlossen, - an energy source is usually connected to the network-side connections / the GRID network side,
- an den lastseitige Anschlüssen / der Lastseite LOAD ist üblicherweise ein Verbraucher angeschlossen; - A consumer is usually connected to the load side connections / the load side LOAD;
- eine ( zweipolige ) mechanische Trennkontakteinheit MK mit lastseitigen Anschlusspunkten APLL, APNL und netzseitigen Anschlusspunkten APLG, APNG, wobei für den Neutralleiter ein lastseitiger Anschlusspunkt APNL, für den Phasenleiter ein lastseitiger Anschlusspunkt APLL, für den Neutralleiter ein netzseitiger Anschlusspunkt APNG, für den Phasenleiter ein netzseitiger Anschlusspunkt APLG vorgesehen ist . Die lastseitigen Anschlusspunkte APNL, APLL sind mit den lastseitigen Neutral- und Phasenleiteranschlüssen NL, LL verbunden, so dass ein Öf fnen von Kontakten KKN, KKL zur Vermeidung eines Stromflusses oder ein Schließen der Kontakte KKN, KKL für einen Stromfluss im Niederspannungsstromkreis schaltbar ist , - a (two-pole) mechanical isolating contact unit MK with load-side connection points APLL, APNL and network-side connection points APLG, APNG, with a load-side connection point APNL for the neutral conductor, a load-side connection point APLL for the phase conductor, a network-side connection point APNG for the neutral conductor, and a network-side connection point APNG for the phase conductor Grid-side connection point APLG is provided. The load-side connection points APNL, APLL are connected to the load-side neutral and phase conductor connections NL, LL, so that an opening of contacts KKN, KKL to avoid a current flow or a closing of the contacts KKN, KKL to prevent a current flow in the low-voltage circuit can be switched.
- eine , insbesondere einpolige , elektronische Unterbrechungseinheit EU, ( die bei einpoliger Aus führung insbesondere im Phasenleiter angeordnet ist , ) mit einem netzseitigen Verbindungspunkt EUG, der mit dem netzseitigen Phasenleiteranschluss LG in elektrischer Verbindung steht , und einem lastseitigen Verbindungspunkt EUL, der mit dem netzseitigen Anschlusspunkt APLG der mechanischen Trennkontakteinheit MK in elektrischer Verbindung steht bzw . verbunden ist , wobei die elektronische Unterbrechungseinheit EU durch (nicht dargestellte ) halbleiterbasierte Schaltelemente einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente zur Vermeidung eines Stromflusses oder einen niederohmigen Zustand der Schaltelemente zum Stromfluss im Niederspannungsstromkreis aufweist bzw . schaltbar ist , - a, in particular single-pole, electronic interruption unit EU (which in the case of a single-pole version is arranged in particular in the phase conductor) with a network-side connection point EUG, which is in electrical connection with the network-side phase conductor connection LG, and a load-side connection point EUL, which is connected to the network-side Connection point APLG of the mechanical isolating contact unit MK is in electrical connection or is connected, with the electronic interruption unit EU having a semiconductor-based switching element (not shown). high-resistance state of the switching elements to avoid a current flow or a low-resistance state of the switching elements for current flow in the low-voltage circuit or. is switchable,
- eine Di f ferenzstromsensoreinheit ZCT , zur Ermittlung der Höhe eines Di f ferenzstromes der Leiter des Niederspannungsstromkreises , die Di f ferenzstromsensoreinheit ZCT ist im Beispiel zwischen elektronischer Unterbrechungseinheit EU und mechanischer Trennkontakteinheit MK angeordnet , sie kann alternativ zwischen mechanischer Trennkontakteinheit MK und den lastseitigen Neutral- und Phasenleiteranschlüssen NL, LL vorgesehen ( angeordnet ) sein, ebenso alternativ zwischen elektronischer Unterbrechungseinheit EU und den netzseitige Anschlüssen NG, LG vorgesehen ( angeordnet ) sein . Die Di f ferenzstromsensoreinheit ZCT ermittelt die Höhe des Di f ferenzstromes der durch das Schutzschaltgerät geführten ( zu schützenden) Leiter des Niederspannungsstromkreises . Im Beispiel bei einem Einphasenwechselstromkreis von Neutralleiter und Phasenleiter . - a differential current sensor unit ZCT, for determining the level of a differential current of the conductors of the low-voltage circuit, the differential current sensor unit ZCT is arranged in the example between the electronic interruption unit EU and the mechanical isolating contact unit MK, it can alternatively be between the mechanical isolating contact unit MK and the load-side neutral and phase conductor connections NL, LL can be provided (arranged), as can alternatively be provided (arranged) between the electronic interruption unit EU and the network-side connections NG, LG. The differential current sensor unit ZCT determines the level of the differential current of the conductors of the low-voltage circuit (to be protected) that are routed through the protective switching device. In the example of a single-phase AC circuit with neutral conductor and phase conductor.
Die Di f ferenzstromsensoreinheit ZCT kann ein klassischer Summenstromwandler sein . Die Primärseite des Summenstromwandlers wird durch die Leiter des Niederspannungsstromkreises ( im Beispiel Phasenleiter und Neutralleiter ) gebildet . Die Sekundärseite des Summenstromwandlers ist mit der Steuerungseinheit SE verbunden . The differential current sensor unit ZCT can be a classic summation current transformer. The primary side of the summation current transformer is formed by the conductors of the low-voltage circuit (in the example phase conductor and neutral conductor). The secondary side of the summation current transformer is connected to the SE control unit.
- eine Stromsensoreinheit S I , zur Ermittlung der Höhe des Stromes des Niederspannungsstromkreises , die insbesondere im Strompfad des Phasenleiter bzw . Phasenleiterstrompfad angeordnet ist , - a current sensor unit S I, for determining the level of current in the low-voltage circuit, which is particularly in the current path of the phase conductor or Phase conductor current path is arranged,
- einer Steuerungseinheit SE , die mit der Di f ferenzstromsensoreinheit ZCT , mit der Stromsensoreinheit S I , mit der mechanischen Trennkontakteinheit MK und der elektronischen Unterbrechungseinheit EU verbunden ist , wobei bei Überschreitung von Strom- oder/und Strom-Zeitgrenzwerten eine Vermeidung eines Stromflusses des Niederspannungsstromkreises initiiert wird . Die mechanische Trennkontakte Einheit MK ist im Beispiel lastseitig angeordnet , die elektronische Unterbrechungseinheit EU ist erfindungsgemäß netzseitig angeordnet . - a control unit SE, which is connected to the differential current sensor unit ZCT, to the current sensor unit SI, to the mechanical isolating contact unit MK and the electronic interruption unit EU, whereby an avoidance of current flow in the low-voltage circuit is initiated when current and/or current time limit values are exceeded becomes . In the example, the mechanical isolating contact unit MK is arranged on the load side, the electronic interruption unit EU is arranged on the network side according to the invention.
Die Netzseite GRID mit der Energiequelle steht im Normal fall unter elektrischer Spannung . An der Lastseite LOAD ist üblicherweise ein elektrischer Verbraucher angeschlossen . The GRID network side with the energy source is normally under electrical voltage. An electrical consumer is usually connected to the load side LOAD.
Dies hat den Vorteil , dass sich keine weiteren ( insbesondere unter Spannung stehenden) Teile bzw . Komponenten zwischen den Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit / lastseitigen Anschlusspunkten (APLL, APNL ) der mechanischen Trennkontakteinheit und den beiden lastseitigen Anschlüssen ( LL, NL ) befinden . So kann auf Grund dieser Architektur bzw . Konstruktion sichergestellt werden, dass bei geöf fneten Kontakten KKL, KKN in keinem Fall eine Spannung an den lastseitigen Anschlüssen LL, NL ansteht . Hierdurch wird die Sicherheit des Schutzgerätes erhöht . This has the advantage that no other (particularly live) parts or Components are located between the contacts of the mechanical isolating contact unit / load-side connection points (APLL, APNL) of the mechanical isolating contact unit and the two load-side connections (LL, NL). Due to this architecture or Construction ensures that when the KKL, KKN contacts are open, there is never any voltage present at the load-side connections LL, NL. This increases the safety of the protective device.
Im Gegensatz dazu befinden sich bei anderen Architekturen, bei denen die mechanische Trennkontakteinheit netzseitig angeordnet , vor dem lastseitigen Anschluss häufig (nicht galvanisch getrennte ) elektronische Einheiten . In contrast, in other architectures in which the mechanical isolating contact unit is arranged on the network side, there are often (not galvanically isolated) electronic units in front of the load-side connection.
Erfindungsgemäß kann das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass ferner die Höhe der Spannung über der elektronischen Unterbrechungseinheit ermittelbar ist . D . h . die Höhe einer ersten Spannung zwischen netzseitigen Verbindungspunkt EUG und lastseitigen Verbindungspunkt EUL der elektronischen Unterbrechungseinheit EU ist ermittelbar bzw . wird ermittelt . According to the invention, the protective switching device can be designed in such a way that the level of the voltage across the electronic interruption unit can also be determined. D. H . the level of a first voltage between the network-side connection point EUG and the load-side connection point EUL of the electronic interruption unit EU can be determined or is determined.
Hierzu ist im Beispiel gemäß Figur 1 eine mit der Steuerungseinheit SE verbundene erste Spannungssensoreinheit SUI vorgesehen, die die Höhe der Spannung zwischen netzseitigen Verbindungspunkt EUG und lastseitigen Verbindungspunkt EUL der elektronischen Unterbrechungseinheit EU ermittelt . For this purpose, in the example according to Figure 1, a first voltage sensor unit SUI is provided which is connected to the control unit SE and which determines the level of the voltage between the network-side connection point EUG and the load-side connection point EUL of the electronic interruption unit EU.
Bei der Spannungsmessung durch die erste Spannungssensoreinheit SUI kann alternativ auch die Spannung über der Serienschaltung von elektronischer Unterbrechungseinheit EU und Stromsensor S I ermittelt werden, wie in Figur 1 dargestellt . Die Stromsensoreinheit S I weist einen sehr geringen Innenwiderstand auf , so dass die Ermittlung der Höhe der Spannung nicht oder vernachlässigbar beeinträchtigt wird . When measuring the voltage by the first voltage sensor unit SUI, the voltage across the series connection of the electronic interruption unit EU and current sensor SI can alternatively also be determined, as shown in Figure 1. The current sensor unit SI has a very low Internal resistance, so that the determination of the voltage level is not or negligibly affected.
Vorteilhafterweise kann eine zweite Spannungssensoreinheit SU2 vorgesehen ist , die die Höhe der Spannung zwischen netzseitigen Neutralleiteranschluss NG und netzseitigen Phasenleiteranschluss LG ermittelt . A second voltage sensor unit SU2 can advantageously be provided, which determines the level of the voltage between the network-side neutral conductor connection NG and the network-side phase conductor connection LG.
Die erste Spannungssensoreinheit kann auch ersetzt werden, in dem zwei Spannungsmessungen (vor der elektronischen Unterbrechungseinheit und nach der elektronischen Unterbrechungseinheit ) verwendet werden . Durch eine Di f ferenzbildung wird die Spannung über der elektronischen Unterbrechungseinheit ermittelt . The first voltage sensor unit can also be replaced by using two voltage measurements (before the electronic interruption unit and after the electronic interruption unit). The voltage across the electronic interruption unit is determined by forming a difference.
So kann eine/die mit der Steuerungseinheit SE verbundene zweite Spannungssensoreinheit SU2 vorgesehen sein, die die Höhe einer zweiten Spannung zwischen netzseitigen Neutralleiteranschluss NG und netzseitigen Phasenleiteranschluss LG ermittelt . Ferner kann eine mit der Steuerungseinheit verbundene (nicht dargestellte ) dritte Spannungssensoreinheit SU3 vorgesehen sein, die die Höhe einer dritten Spannung zwischen netzseitigen Neutralleiteranschluss NG und lastseitigen Verbindungspunkt EUL der elektronischen Unterbrechungseinheit EU ermittelt . Das Schutzschaltgerät ist derart ausgestaltet , dass aus der Di f ferenz zwischen zweiter und dritter Spannung die Höhe einer/der ersten Spannung zwischen netzseitigen Verbindungspunkt EUG und lastseitigen Verbindungspunkt EUL der elektronischen Unterbrechungseinheit EU ermittelt wird . A second voltage sensor unit SU2 connected to the control unit SE can be provided, which determines the level of a second voltage between the network-side neutral conductor connection NG and the network-side phase conductor connection LG. Furthermore, a third voltage sensor unit SU3 (not shown) connected to the control unit can be provided, which determines the level of a third voltage between the network-side neutral conductor connection NG and the load-side connection point EUL of the electronic interruption unit EU. The protective switching device is designed in such a way that the level of a/the first voltage between the network-side connection point EUG and the load-side connection point EUL of the electronic interruption unit EU is determined from the difference between the second and third voltage.
Zwischen den netzseitigen Anschlusspunkten APLG, APNG der mechanischen Trennkontakteinheit MK kann eine Messimpedanz ZM geschaltet sein . Die Messimpedanz ZM kann beispielsweise ein elektrischer Widerstand oder/und Kondensator sein . Die Messimpedanz kann ferner eine Induktivität sein . Insbesondere kann die Messimpedanz eine Serienschaltung oder Parallelschaltung eines Widerstandes oder/und Kondensator oder/und Induktivität sein . Im Beispiel gemäß Figur 1 ist die elektronische Unterbrechungseinheit EU einpolig ausgeführt , im Beispiel im Phasenleiter . Hierbei ist der netzseitige Anschlusspunkt APNG für den Neutralleiter der mechanischen Trennkontakteinheit MK mit den netzseitigen Neutralleiteranschluss NG des Gehäuses GEH verbunden . Diese Verbindung wird gemäß Figur 1 durch die Di fferenzstromsensoreinheit ZCT , beispielsweise dessen Summenstromwandler, geführt . A measuring impedance ZM can be connected between the network-side connection points APLG, APNG of the mechanical isolating contact unit MK. The measuring impedance ZM can be, for example, an electrical resistor and/or capacitor. The measurement impedance can also be an inductance. In particular, the measurement impedance can be a series connection or parallel connection of a resistor and/or capacitor and/or inductance. In the example according to FIG. 1, the electronic interruption unit EU is designed with a single pole, in the example in the phase conductor. Here, the network-side connection point APNG for the neutral conductor of the mechanical isolating contact unit MK is connected to the network-side neutral conductor connection NG of the GEH housing. 1, this connection is routed through the differential current sensor unit ZCT, for example its summation current transformer.
Das Schutzschaltgerät SG ist vorteilhaft derart ausgestaltet , dass die Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit MK durch die Steuerungseinheit SE geöf fnet , aber nicht geschlossen werden können, was durch einen Pfeil von der Steuerungseinheit SE zur mechanischen Trennkontakte Einheit MK angedeutet ist . The protective switching device SG is advantageously designed in such a way that the contacts of the mechanical isolating contact unit MK can be opened by the control unit SE, but cannot be closed, which is indicated by an arrow from the control unit SE to the mechanical isolating contact unit MK.
Die mechanische Trennkontakteinheit MK ist durch eine mechanische Handhabe HH am Schutzschaltgerät SG bedienbar, um ein manuelles (händisches ) Öf fnen oder ein Schließen der Kontakte KKL, KKN zu schalten . Die mechanische Handhabe HH zeigt den Schalt zustand ( Of fen oder Geschlossen) der Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit MK am Schutzschaltgerät an . Des Weiteren kann die Kontaktstellung (bzw . die Position der Handhabe , geschlossen bzw . geöf fnet ) an die Steuerungseinheit SE übermittelbar sein . Die Kontaktstellung (bzw . die Position der Handhabe ) kann z . B . mittels eines Sensors ermittelt werden, wie einem Positionssensor . Die Kontaktstellung bzw . der Schalt zustand kann zur Steuerungseinheit SE übermittelt werden . Der Positionssensor kann ein Teil der mechanischen Trennkontakteinheit MK sein . Alternativ kann der Positionssensor eine Komponente im elektronischen ersten Teil (EPART , Figur 2 ) sein . Z . B . kann im elektronischen ersten Teil (EPART ) ein Hallsensor vorgesehen werden, der die Stellung der Kontakte oder/und der Handhabe berührungslos erfasst und übermittelt . The mechanical isolating contact unit MK can be operated by a mechanical handle HH on the protective switching device SG in order to switch the contacts KKL, KKN to manual (manual) opening or closing. The mechanical handle HH indicates the switching status (open or closed) of the contacts of the mechanical isolating contact unit MK on the protective switching device. Furthermore, the contact position (or the position of the handle, closed or opened) can be transmitted to the control unit SE. The contact position (or the position of the handle) can e.g. B. be determined by means of a sensor, such as a position sensor. The contact position or The switching status can be transmitted to the control unit SE. The position sensor can be part of the mechanical isolating contact unit MK. Alternatively, the position sensor can be a component in the electronic first part (EPART, Figure 2). Z. B. A Hall sensor can be provided in the electronic first part (EPART), which detects and transmits the position of the contacts and/or the handle without contact.
Die mechanische Trennkontakteinheit MK ist vorteilhaft derart ausgestaltet , dass ein (manuelles ) Schließen der Kontakte durch die mechanische Handhabe erst nach einer Freigabe (Enable) , insbesondere einem Freigabesignal, möglich ist. Dies ist ebenfalls durch den Pfeil von der Steuerungseinheit SE zur mechanischen Trennkontakte Einheit MK angedeutet. D. h., die Kontakte KKL, KKN der mechanischen Trennkontakteinheit MK können durch die Handhabe HH erst bei Vorliegen der Freigabe bzw. des Freigabesignals (von der Steuerungseinheit) geschlossen werden. Ohne die Freigabe bzw. das Freigabesignal kann die Handhabe HH zwar betätigt, die Kontakte aber nicht geschlossen werden („Dauerrutscher") . The mechanical isolating contact unit MK is advantageously designed in such a way that the contacts can be closed (manually). through the mechanical handle is only possible after a release (enable), in particular a release signal. This is also indicated by the arrow from the control unit SE to the mechanical isolating contacts unit MK. This means that the contacts KKL, KKN of the mechanical isolating contact unit MK can only be closed by the handle HH when the release or the release signal (from the control unit) is present. Without the release or the release signal, the handle HH can be operated, but the contacts cannot be closed (“permanent slippage”).
Das Schutzschaltgerät SG weist eine Energieversorgung bzw. Netzteil NT, beispielsweise ein Schaltnetzteil, auf. Insbesondere ist die Energieversorgung / Netzteil NT für die Steuerungseinheit SE vorgesehen, was durch eine Verbindung zwischen Energieversorgung / Netzteil NT und Steuerungseinheit SE in Figur 1 angedeutet ist. Die Energieversorgung / Netzteil NT ist (andererseits) mit dem netzseitigen Neutralleiteranschluss NG und dem netzseitigen Phasenleiteranschluss LG verbunden. In die Verbindung zum netzseitigen Neutralleiteranschluss NG (oder/und Phasenleiteranschluss LG) kann vorteilhaft eine Sicherung SS, insbesondere Schmelzsicherung, oder ein Schalter SCH (Figur 2) vorgesehen sein. The protective switching device SG has a power supply or power supply unit NT, for example a switching power supply unit. In particular, the energy supply/power supply unit NT is provided for the control unit SE, which is indicated by a connection between the energy supply/power supply unit NT and the control unit SE in FIG. The power supply/power pack NT is (on the other hand) connected to the network-side neutral conductor connection NG and the network-side phase conductor connection LG. A fuse SS, in particular a fuse, or a switch SCH (Figure 2) can advantageously be provided in the connection to the network-side neutral conductor connection NG (or/and phase conductor connection LG).
Das Netzteil NT ist erfindungsgemäß im Normalfall ständig mit Energie versorgt, speziell von den netzseitigen Anschlüssen. Es ist ggfs. durch die Sicherung SS abgesichert bzw. kann durch den Schalter SCH abgeschaltet werden. According to the invention, the power supply unit NT is normally constantly supplied with energy, especially from the network-side connections. If necessary, it is protected by the SS fuse or can be switched off using the SCH switch.
Vorteilhafterweise kann der Schalter SCH / Sch so ausgeführt sein, dass der Schalter nur dann geöffnet werden kann, wenn sich die Kontakte im geöffneten Zustand befinden. Dies erhöht die Sicherheit des Gerätes, da die Elektronik (insbesondere die Steuerungseinheit) nicht bei geschlossenen Kontakten abgeschaltet werden kann. Advantageously, the switch SCH/Sch can be designed in such a way that the switch can only be opened when the contacts are in the open state. This increases the safety of the device because the electronics (especially the control unit) cannot be switched off when the contacts are closed.
Die Sicherung SS hat nicht nur den Zweck, die Energieversorgung mittels des Netzteils NT abzusichern, sondern soll auch insbesondere im Falle eines zweiteiligen Aufbaus (siehe Figur 2) den „elektronischen" ersten Teil EPART bzw. dessen insbesondere gesamte Einheiten absichern (wie speziell Steuerungseinheit , elektronische Unterbrechungseinheit , Spannungssensor ( en) , Stromsensor, ggfs . Messimpedanz , etc . ) . The fuse SS not only has the purpose of securing the energy supply by means of the power supply unit NT, but is also intended to protect the "electronic" first part EPART or its part, particularly in the case of a two-part structure (see FIG. 2). In particular, protect entire units (such as specifically the control unit, electronic interruption unit, voltage sensor(s), current sensor, if necessary measuring impedance, etc.).
Alternativ kann die Messimpedanz ZM über die Sicherung SS mit dem netzseitigen Neutralleiteranschluss NG verbunden sein . Damit kann vorteilhaft eine dreipolige Elektronikeinheit bzw . ein elektronischer erster Teil EPART ( Figur 2 ) realisiert werden, beispielsweise als Modul , das drei Anschlüsse hinsichtlich des Niederspannungsstromkreises aufweist , einen Neutralleiteranschluss und zwei Phasenleiteranschlüsse . Der elektronische erste Teil EPART kann weitere Anschlüsse aufweisen, insbesondere für Steuer- oder Meßinformationen, wie für ein Freigabesignal Enable / enable , Öf fnungssignal OEF, Postionsinf ormation (von der Positionseinheit POS ) oder/und Di f ferenzstromsignal (Höhe des Di f ferenzstromes ) von der Di fferenzstromsensoreinheit ZCT . Alternatively, the measuring impedance ZM can be connected to the network-side neutral conductor connection NG via the fuse SS. This means that a three-pole electronic unit or an electronic first part EPART (Figure 2) can be realized, for example as a module that has three connections with regard to the low-voltage circuit, a neutral conductor connection and two phase conductor connections. The electronic first part EPART can have further connections, in particular for control or measurement information, such as a release signal Enable / enable, opening signal OEF, position information (from the position unit POS) and/or differential current signal (level of the differential current) from the differential current sensor unit ZCT.
Die Elektronikeinheit bzw . elektronischer erster Teil EPART ( Figur 2 ) weist beispielsweise die elektronische Unterbrechungseinheit EU, die Steuerungseinheit SE , die Energieversorgung NT ( insbesondere inklusive Sicherung SS ) , die Stromsensoreinheit S T , optional die erste Spannungssensoreinheit SUI oder/und optional die zweite Spannungssensoreinheit SU2 auf . The electronic unit or Electronic first part EPART (Figure 2) has, for example, the electronic interruption unit EU, the control unit SE, the energy supply NT (in particular including fuse SS), the current sensor unit ST, optionally the first voltage sensor unit SUI and/or optionally the second voltage sensor unit SU2.
Bezüglich der drei Anschlüsse hinsichtlich des Niederspannungsstromkreises des elektronischen ersten Teils EPART besteht damit der Vorteil , dass nur zwei Phasenleiteranschlüsse eine hohe Stromtragfähigkeit (mehrere Ampere , um den Laststrom zu führen) aufweisen müssen und der Neutralleiteranschluss nur eine ( im Vergleich) geringe Stromtragfähigkeit (beispielsweise kleiner als 1 A, wenige mA - in Abhängigkeit vom Energiebedarf der Steuerungseinheit ) aufweisen muss . Dies vereinfacht die Konstruktion und erhöht die Sicherheit des Gerätes , da bei einem Fehler im elektronischen ersten Teil EPART kein großer Kurzschlussstrom über diese Verbindung fließen kann . Der Niederspannungsstromkreis kann ein Dreiphasenwechselstromkreis sein, mit einem Neutralleiter und drei Phasenleitern . Das Schutzschaltgerät kann hierfür als dreiphasige Variante ausgestaltet sein und beispielsweise weitere netzseitige und lastseitige Phasenleiteranschlüsse aufweisen . Zwischen den weiteren netzseitigen und lastseitigen Phasenleiteranschlüssen sind in analoger Weise j eweils erfindungsgemäße elektronische Unterbrechungseinheiten und Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit vorgesehen . Die j eweiligen Leiter ( drei Phasenleiter LI , L2 , L3 , Neutralleiter N) sind durch die Di f ferenzstromeinheit ZCT geführt . With regard to the three connections with regard to the low-voltage circuit of the electronic first part EPART, there is the advantage that only two phase conductor connections have to have a high current-carrying capacity (several amperes in order to carry the load current) and the neutral conductor connection only has to have a (in comparison) low current-carrying capacity (for example smaller than 1 A, a few mA - depending on the energy requirement of the control unit). This simplifies the design and increases the safety of the device, since in the event of a fault in the electronic first part EPART, no large short-circuit current can flow through this connection. The low voltage circuit may be a three-phase alternating circuit, with a neutral conductor and three phase conductors. For this purpose, the protective switching device can be designed as a three-phase variant and, for example, have additional line-side and load-side phase conductor connections. Electronic interruption units according to the invention and contacts of the mechanical isolating contact unit are provided in an analogous manner between the further network-side and load-side phase conductor connections. The respective conductors (three phase conductors LI, L2, L3, neutral conductor N) are routed through the differential current unit ZCT.
Ebenso können Stromsensoreinheiten, Spannungsermittlungen ( z . B . durch erste Spannungssensoreinheiten) vorgesehen sein . Likewise, current sensor units and voltage determinations (e.g. by first voltage sensor units) can be provided.
Mit hochohmig ist ein Zustand gemeint , bei dem nur noch ein Strom vernachlässigbarer Größe fließt . Insbesondere sind mit hochohmig Widerstandswerte von größer als 1 Kiloohm, besser größer als 10 Kiloohm, 100 Kiloohm, 1 Megaohm, 10 Megaohm, 100 Megaohm, 1 Gigaohm oder größer gemeint . By high-resistance is meant a condition in which only a negligible current flows. In particular, high-resistance means resistance values of greater than 1 kiloohm, better greater than 10 kiloohm, 100 kiloohm, 1 megaohm, 10 megaohm, 100 megaohm, 1 gigaohm or greater.
Mit niederohmig ist ein Zustand gemeint , bei dem der auf dem Schutzschaltgerät angegebene Stromwert fließen könnte . Insbesondere sind mit niederohmig Widerstandswerte gemeint , die kleiner als 10 Ohm, besser kleiner als 1 Ohm, 100 Milliohm, 10 Milliohm, 1 Milliohm oder kleiner sind . Low-resistance refers to a condition in which the current value specified on the protective switching device could flow. In particular, low-resistance means resistance values that are smaller than 10 ohms, preferably smaller than 1 ohm, 100 milliohms, 10 milliohms, 1 milliohms or smaller.
Figur 2 zeigt eine Darstellung gemäß Figur 1 , mit dem Unterschied, dass das Schutzschaltgerät zweiteilig auf gebaut ist . Es enthält einen elektronischen ersten Teil EPART , beispielsweise auf einer Leiterplatte / Printed Circuit Board . Figure 2 shows a representation according to Figure 1, with the difference that the protective switching device is constructed in two parts. It contains an electronic first part EPART, for example on a printed circuit board.
Der erste Teil EPART kann die Steuerungseinheit SE , die erste Spannungssensoreinheit SUI , die zweite Spannungssensoreinheit SU2 , die Stromsensoreinheit S I , die elektronische Unterbrechungseinheit EU, die Energieversorgung NT , aufweisen . Ferner kann der erste Teil die Schmel zsicherung SS , einen Schalter SCH, die Meßimpedanz ZM, einen Temperatursensor TEM ( insbesondere für die elektronische Unterbrechungseinheit EU) , eine Kommunikationseinheit COM, eine Anzeigeeinheit AE , sowie als Variante eine Positionssensoreinheit POS aufweisen . The first part EPART can have the control unit SE, the first voltage sensor unit SUI, the second voltage sensor unit SU2, the current sensor unit SI, the electronic interruption unit EU, the power supply NT. Furthermore, the first part can contain the fuse SS, a switch SCH, the measuring impedance ZM, a temperature sensor TEM (in particular for the electronic interruption unit EU). Communication unit COM, a display unit AE, and, as a variant, a position sensor unit POS.
Der elektronische erste Teil EPART weist nur drei Anschlüsse zum Niederspannungsstromkreis auf : The electronic first part EPART has only three connections to the low-voltage circuit:
- den netzseitigen Phasenleiter Anschluss LG als ersten Anschluss , - the mains-side phase conductor connection LG as the first connection,
- einen ( zweiten) Anschluss für den bzw . zum netzseitigen Phasenleiteranschlusspunkt APLG der mechanischen Trennkontakteinheit MK, - a (second) connection for the or. to the mains-side phase conductor connection point APLG of the mechanical isolating contact unit MK,
- einen dritten Anschluss EN für eine Verbindung zum netzseitigen Neutralleiteranschluss NG . - a third connection EN for a connection to the network-side neutral conductor connection NG.
Die beiden Anschlüsse : zum netzseitigen Phasenleiter Anschluss LG und für den bzw . zum netzseitigen Phasenleiteranschlusspunkt APLG weisen eine hohe Stromtragfähigkeit auf , z . B . mehrere Ampere , größer als 10A / 16 A - anhängig von Nennstrom bzw . Bemessungsstrom des Niederspannungsstromkreises , insbesondere um den Laststrom auch im Kurzschluss oder Überlastfall zu tragen . The two connections: to the mains-side phase conductor connection LG and for the or. to the grid-side phase conductor connection point APLG have a high current-carrying capacity, e.g. B. several amps, greater than 10A / 16 A - depending on the nominal current or Rated current of the low-voltage circuit, in particular to carry the load current even in the event of a short circuit or overload.
Der dritte Anschluss EN für die Verbindung zum netzseitigen Neutralleiteranschluss NG weist eine ( im Vergleich) geringe Stromtragfähigkeit auf , z . B . kleiner als 1A, wenige mA - in Abhängigkeit vom Energiebedarf der versorgten Einheiten, speziell im elektronischen ersten Teil EPART . Der dritte Anschluss EN ist mit einer geringen Stromtragfähigkeit ausgeführt , um das Netzteil mit Strom zu versorgen und um eine Spannungsmessung zwischen dem Phasenleiter und Neutralleiter des Niederspannungsstromkreises . Insbesondere ist dieser dritte Anschluss EN über eine Sicherung SS abgesichert . Dies kann durch eine Schmel zsicherung oder eine kostengünstige Leiterbahn-Sicherung ( dünne Leiterbahn mit entsprechender Länge und Dicke auf der Leiterplatte ) realisiert werden . Dies hat den besonderen Vorteil , dass durch die geringere Stromtragfähigkeit in dieser Leitung bzw . an diesem dritten Anschluss EN die Sicherheit gegen einen innerhalb des elektronischen ersten Teils (EPART ) (bzw . ( elektronischen) Einheiten) auftretenden Kurzschluss , z . B . auf Seiten des Netzteils bzw . der Steuerungseinheit , verbessert wird . Das heißt , beim Aus fall oder Versagen einer elektronischen Komponente einer Einheit innerhalb des elektronischen ersten Teils EPART kann kein gefährlicher Kurzschlussstrom entstehen ( gespeist von den netzseitigen Anschlüssen LG, NG) , der zu einem Brand im Gerät führen könnte . The third connection EN for the connection to the network-side neutral conductor connection NG has a (in comparison) low current-carrying capacity, e.g. B. less than 1A, a few mA - depending on the energy requirements of the units supplied, especially in the electronic first part EPART. The third connection EN is designed with a low current carrying capacity to supply power to the power supply and to measure voltage between the phase conductor and neutral conductor of the low-voltage circuit. In particular, this third connection EN is protected by a fuse SS. This can be achieved using a fusible fuse or a cost-effective conductor track fuse (thin conductor track of appropriate length and thickness on the circuit board). This has the particular advantage that due to the lower current carrying capacity in this line or at this third connection EN the safety against a short circuit occurring within the electronic first part (EPART) (or (electronic) units), e.g. B. on the power supply side or the control unit is improved. This means that in the event of a failure or failure of an electronic component of a unit within the electronic first part EPART, no dangerous short-circuit current can arise (fed from the mains-side connections LG, NG), which could lead to a fire in the device.
Dieser Kurzschlussstrom wird vom Netz über die netzseitigen Anschlüsse gespeist . Ein vorgelagerter Schutzschalter weist häufig einen viel höheren Auslösestrom auf und speist parallel vorgesehene Niederspannungsstromkreise . Bei einem Fehler im Schutzschaltgerät ( das Schutzschaltgerät des geschützten Niederspannungsstromkreis ) und auslösen des vorgelagerten Schutzschalters würden somit auch fehlerfreie parallele Stromkreise abgeschaltet werden, was somit vermieden wird . This short-circuit current is fed from the network via the network-side connections. An upstream circuit breaker often has a much higher tripping current and feeds low-voltage circuits provided in parallel. If there is a fault in the protective switching device (the protective switching device of the protected low-voltage circuit) and the upstream circuit breaker is triggered, error-free parallel circuits would also be switched off, which is therefore avoided.
Die Kommunikationseinheit COM kann insbesondere eine drahtlose Kommunikationseinheit sein . Die Kommunikationseinheit COM kann eine (manuelle ) Eingabeeinheit am Schutzschaltgerät aufweisen, zur (manuellen) Quittierung von Zuständen am Schutzschaltgerät SG . Die Quittierung kann auch ( drahtgebunden oder/und drahtlos ) über die Kommunikationseinheit COM erfolgen . The communication unit COM can in particular be a wireless communication unit. The communication unit COM can have a (manual) input unit on the protective switching device for (manual) acknowledgment of states on the protective switching device SG. The acknowledgment can also take place (wired and/or wirelessly) via the communication unit COM.
Ferner kann die Kommunikationseinheit COM eine Anzeigefunktion aufweisen . Ebenso kann eine separate Anzeigeeinheit vorgesehen sein . Furthermore, the communication unit COM can have a display function. A separate display unit can also be provided.
Das Schutzschaltgerät enthält einen, insbesondere mechanischen, zweiten Teil MPART . Der zweite Teil MPART kann die mechanische Trennkontakteinheit MK, die Handhabe HH, eine Freigabeeinheit EG aufweisen . Ferner kann der zweite Teil eine Positionseinheit POS , zur Meldung der Position der Kontakte der mechanischen Trennkontakte Einheit MK an die Steuerungseinheit , sowie die (Neutralleiter- ) Verbindung ( en) aufweisen . Der zweite Teil MPART weist die Di f ferenzstromsensoreinheit ZCT auf , wie ein Summenstromwandler, wie er beispielsweise aus klassischen Fehlerstromschutzschalter bekannt ist . The protective switching device contains a second part, in particular a mechanical one, MPART. The second part MPART can have the mechanical isolating contact unit MK, the handle HH, a release unit EG. Furthermore, the second part can have a position unit POS, for reporting the position of the contacts of the mechanical isolating contacts unit MK to the control unit, as well as the (neutral conductor) connection (s). The second part MPART has the differential current sensor unit ZCT, like a summation current transformer, as is known, for example, from classic residual current circuit breakers.
Es können weitere , nicht näher bezeichnete , Einheiten vorgesehen sein . Durch die Zweiteilung lässt sich vorteilhaft ein erfindungsgemäßes kompaktes Schutzschaltgerät mit einer vereinfachten Konstruktion realisieren . Additional, unspecified, units may be provided. Due to the division into two parts, a compact protective switching device according to the invention with a simplified construction can advantageously be realized.
Die Freigabeeinheit/ Freigabefunktion FG bewirkt eine Freigabe der Betätigung der Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit durch die Handhabe HH, wenn ein Freigabesignal enable vorliegt . D . h . ein Schließen der Kontakte KKL, KKN durch die Handhabe ist erst bei Vorliegen des Freigabesignals enable (von der Steuerungseinheit SE ) möglich . Andernfalls ist ein Schließen nicht möglich ( Dauerrutsche der Handhabe HH) . Die Kontakte bleiben in der geöf fneten Stellung / Schalt zustand . Ferner kann die Freigabeeinheit FG ein Öf fnen der Kontakte bewirken ( zweite Funktion der Freigabeeinheit FG) , wenn ein Öf fnungssignal OEF (von der Steuerungseinheit SE ) vorliegt . Die Freigabeeinheit/ Freigabefunktion FG agiert dann als Auslöseeinheit zum Öf fnen der Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit MK . The release unit/release function FG enables the actuation of the contacts of the mechanical isolating contact unit to be released by the handle HH when a release signal enable is present. D. H . Closing the contacts KKL, KKN by the handle is only possible when the release signal enable (from the control unit SE) is present. Otherwise closing is not possible (continuous slide of the handle HH). The contacts remain in the open position/switching state. Furthermore, the release unit FG can cause the contacts to open (second function of the release unit FG) if an opening signal OEF (from the control unit SE) is present. The release unit/release function FG then acts as a trigger unit for opening the contacts of the mechanical isolating contact unit MK.
Das Schutzschaltgerät SG, insbesondere die Steuerungseinheit SE , ist ferner derart ausgestaltet , dass bei Überschreitung von Stromgrenzwerten oder Strom-Zeitgrenzwerten ( d . h . wenn ein Stromgrenzwert für eine bestimmte Zeitspanne überschritten wird) eine Vermeidung eines Stromflusses des Niederspannungsstromkreises initiiert wird, insbesondere um einen Kurzschlussstrom zu vermeiden . Dies wird insbesondere dadurch erreicht , dass die elektronische Unterbrechungseinheit EU vom niederohmigen Zustand in den hochohmigen Zustand wechselt .The protective switching device SG, in particular the control unit SE, is further designed in such a way that if current limit values or current time limit values are exceeded (i.e. if a current limit value is exceeded for a certain period of time), avoidance of a current flow in the low-voltage circuit is initiated, in particular by one To avoid short-circuit current. This is achieved in particular by the electronic interruption unit EU changing from the low-resistance state to the high-resistance state.
Die Initiierung der Vermeidung eines Stromflusses des Niederspannungsstromkreises erfolgt beispielsweise durch ein erstes Unterbrechungssignal , dass von der Steuerungseinheit SE an die elektronische Unterbrechungseinheit EU gesendet wird . The avoidance of a current flow in the low-voltage circuit is initiated, for example, by a first interruption signal that is sent from the control unit SE to the electronic interruption unit EU.
Die mechanische Trennkontakteinheit MK kann alternativ oder zusätzlich durch die Steuerungseinheit SE angesteuert werden, um bei Überschreitung von Stromgrenzwerten oder Strom-Zeitgrenzwerten eine Vermeidung eines Stromflusses des Niederspannungsstromkreises zu initiieren . Speziell wird hierbei ggfs. eine galvanische Trennung herbeiführt. Die Initiierung der Vermeidung eines Stromflusses bzw. eine ggfs. galvanischen Unterbrechung des Niederspannungsstromkreises erfolgt beispielsweise durch ein zweites Unterbrechungssignal, dass von der Steuerungseinheit SE zum mechanisches Trennkontaktsystem MK gesendet wird. The mechanical isolating contact unit MK can alternatively or additionally be controlled by the control unit SE in order to initiate avoidance of a current flow in the low-voltage circuit when current limit values or current time limit values are exceeded. This is special If necessary, a galvanic isolation is caused. The initiation of the avoidance of a current flow or a possible galvanic interruption of the low-voltage circuit is carried out, for example, by a second interruption signal that is sent from the control unit SE to the mechanical isolating contact system MK.
Die elektronische Unterbrechungseinheit EU kann Halbleiterbauelemente wie Bipolartransistoren, Feldeffekttransistoren (FET) , Isolated Gate Bipolartransistoren (IGBT) , Metall Oxid Schicht Feldeffekttransistoren (MOSFET) oder andere (selbstgeführte) Leistungshalbleiter aufweisen. Insbesondere IGBT's und MOSFET' s eignen sich auf Grund geringer Durchflusswiderstände, hoher Sperrschichtwiderstände und eines guten Schaltverhaltens besonderes gut für das erfindungsgemäße Schutzschaltgerät . The electronic interruption unit EU can have semiconductor components such as bipolar transistors, field effect transistors (FET), isolated gate bipolar transistors (IGBT), metal oxide layer field effect transistors (MOSFET) or other (self-guided) power semiconductors. IGBTs and MOSFETs in particular are particularly suitable for the protective switching device according to the invention due to low flow resistances, high junction resistances and good switching behavior.
Mit mechanischer Trennkontakteinheit MK ist insbesondere eine (normgerechte) Trennfunktion gemeint, realisiert durch die Trennkontakteinheit MK. Mit Trennfunktion sind die Punkte: -Mindestluf tstrecke nach Norm (spannungsabhängig) (Mindestabstand der Kontakte) , -Kontaktstellungsanzeige der Kontakte des mechanischen Trennkontaktsystem, -Öffnen des mechanischen Trennkontaktsystem ist immer möglich (keine Blockierung des Trennkontaktsystems - insbesondere durch die Handhabe, Freiauslösung) , gemeint . By mechanical isolating contact unit MK is meant in particular a (standard) isolating function, implemented by the isolating contact unit MK. With a disconnecting function, the points are: -Minimum air distance according to standard (voltage-dependent) (minimum distance of contacts), -Contact position display of the contacts of the mechanical isolating contact system, -Opening of the mechanical isolating contact system is always possible (no blocking of the isolating contact system - especially by the handle, free release), meant .
Im Sinne der Erfindung sind hierbei für die Trennerfunktion und deren Eigenschaften die Normenreihe DIN EN 60947 bzw. IEC 60947 einschlägig, auf die hier durch Referenz Bezug genommen wird . For the purposes of the invention, the DIN EN 60947 and IEC 60947 series of standards are relevant for the isolator function and its properties, to which reference is made here.
Das Schutzschaltgeräte kann als hutschienenmontierbares Schutzschaltgerät SG mit einer Breite von z.B. 1 TE, 1,5 TE bzw. 2 TE mit zweipoligen Anschlüssen (L, N) ausgestaltet sein. In der Elektroinstallation und im Schaltschrankbau wird die Breite von Einbaugeräten wie Schutzschaltgeräten, Lei- tungsschut zschaltern, Fehlerstrom-Schutzschaltern usw. in Teilungseinheiten, kurz TE, angegeben. Die Breite einer Teilungseinheit beträgt ~18 mm. Die Einbaubreite der Geräte soll nach der Norm DIN 43880: 1988-12 zwischen 17,5 und 18,0 mm liegen, oder sich aus der Multiplikation dieser Abmessung mit 0,5 oder einem ganzzahligen Vielfachen davon errechnen, also: k x 0,5 x 18 mm oder k x 0,5 x 17,5 mm (mit k = 1, 2, 3, ...) . So hat zum Beispiel ein einpoliger Leitungsschutzschalter gemäß dem Stand der Technik eine Breite von 1 TE . Die Einbauten von Elektroinstallationsverteilern sind nach DIN 43871 „Installationskleinverteiler für Einbaugeräte bis 63 A" auf die Teilungseinheiten abgestimmt, z. B. die Breite von Tragschienen/ Hut schienen . The protective switching device can be designed as a DIN rail-mountable protective switching device SG with a width of, for example, 1 TE, 1.5 TE or 2 TE with two-pole connections (L, N). In electrical installation and control cabinet construction The width of built-in devices such as protective switching devices, circuit breakers, residual current circuit breakers, etc. is given in division units, TE for short. The width of a division unit is ~18 mm. According to the DIN 43880: 1988-12 standard, the installation width of the devices should be between 17.5 and 18.0 mm, or be calculated by multiplying this dimension by 0.5 or an integer multiple thereof, i.e.: kx 0.5 x 18 mm or kx 0.5 x 17.5 mm (with k = 1, 2, 3, ...) . For example, a single-pole circuit breaker according to the prior art has a width of 1 HP. The internals of electrical installation distributors are tailored to the division units in accordance with DIN 43871 “Small installation distributors for built-in devices up to 63 A”, e.g. the width of mounting rails/hat rails.
Erfindungsgemäß ist das Schutzschaltgerät SG, insbesondere die Steuerungseinheit SE, derart ausgestaltet, dass bei Überschreitung von ersten Differenzstromgrenzwerten oder ersten Differenzstrom-Zeitgrenzwerten eine Vermeidung eines Stromflusses im Niederspannungsstromkreis durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit bei geschlossenem Zustand der Trennkontakte initiiert wird. Die ersten Differenzstromgrenzwerte oder ersten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte können Grenzwerte gemäß einschlägigem Normen, wie DIN EN 61008-1, sein. Beispielsweise 30 mA für den Personenschutz in Europa in einem 230 Volt Niederspannungsstromkreis, 6 mA für den Personenschutz in Nordamerika, 300 mA für den Brandschutz (230 Volt Effektivwert) . Nach einer Vermeidung eines Stromflusses durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit und geschlossenem Zustand der Kontakte wird eine Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerten durchgeführt. According to the invention, the protective switching device SG, in particular the control unit SE, is designed in such a way that when first differential current limit values or first differential current time limit values are exceeded, avoidance of a current flow in the low-voltage circuit is initiated by a high-resistance state of the switching elements of the electronic interruption unit when the isolating contacts are closed. The first differential current limit values or first differential current time limit values can be limit values according to relevant standards, such as DIN EN 61008-1. For example, 30 mA for personal protection in Europe on a 230 volt low voltage circuit, 6 mA for personal protection in North America, 300 mA for fire protection (230 volts RMS). After avoiding a current flow due to a high-resistance state of the switching elements of the electronic interruption unit and the closed state of the contacts, a test is carried out to determine whether second differential current limit values or second differential current time limit values have been exceeded.
Die Höhe der zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerten kann der Höhe der ersten Differenzstromgrenzwerte oder ersten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte entsprechen. Die Höhe der zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerten ist erfindungsgemäß vorteilhaft aber kleiner als die Höhe der ersten Differenzstromgrenzwerte oder ersten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte . The level of the second differential current limit values or second differential current time limit values can correspond to the level of the first differential current limit values or first differential current time limit values. The height of the second According to the invention, differential current limit values or second differential current time limit values are advantageous but smaller than the height of the first differential current limit values or first differential current time limit values.
Die Höhe der zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerten entsprechen vorteilhaft den normgerechten Werten, allerdings mit einer geringeren Höhe, die sich aus der Prüfung ergibt. Erfolgt die Prüfung beispielsweise mit einer kleinen, insbesondere Schutzkleinspannung, ergeben sich auch geringere Differenzströme. D.h. die Höhe der zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte wird durch die Höhe der Spannung bei der Prüfung bestimmt. Je höher die Spannung desto höher die Höhe der zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte. Wird für die Prüfung (kurzzeitig) die Netzspannung des Niederspannungsstromkreises von z.B. 230 Volt verwendet, entsprecht die Höhe der zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerten denen der ersten Differenzstromgrenzwerten oder ersten Differenz ström- Zeit grenzwerte . The height of the second differential current limit values or second differential current time limit values advantageously correspond to the standard values, but with a lower height, which results from the test. For example, if the test is carried out with a small voltage, especially a safety extra-low voltage, the residual currents will also be lower. This means that the level of the second differential current limit values or second differential current time limit values is determined by the level of the voltage during the test. The higher the voltage, the higher the level of the second differential current limit values or second differential current time limit values. If the mains voltage of the low-voltage circuit of e.g. 230 volts is used for the test (for a short time), the level of the second differential current limit values or second differential current time limit values corresponds to those of the first differential current limit values or first differential current time limit values.
Erfindungsgemäß kann die Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerten (der lastseitigen Anschlüsse) durch niederohmig werden mindestes eines Schaltelementes, insbesondere zweier oder aller Schaltelemente, der elektronischen Unterbrechungseinheit (EU) erfolgen, insbesondere für eine erste Einschaltdauer. According to the invention, the check for whether second differential current limit values or second differential current time limit values (of the load-side connections) have been exceeded can be carried out by making at least one switching element, in particular two or all switching elements, of the electronic interruption unit (EU) low-resistance, in particular for a first duty cycle.
Die erste Einschaltdauer kann derart festgelegt sein, dass der an den Lastanschlüssen vorhandene Effektivwert der Spannung (ermittelt über eine Netzperiode) 50 V nicht überschreitet. Das heißt, dass der Momentanwert der Spannung kurzzeitig größer 50 V sein kann, jedoch der über eine Netzperiode ermittelte Effektivwert der Spannung kleiner ist als 50 Volt. Die erste Einschaltdauer ist somit stets kleiner als 20 ms, spezieller kleiner als 10 ms, insbesondere kleiner als 1 ms. Die Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerten (der lastseitigen Anschlüsse) kann durch niederohmig werden mindestes eines Schaltelementes, insbesondere zweier oder aller Schaltelemente, der elektronischen Unterbrechungseinheit (EU) bei einem betragsmäßigen Momentanwert der Spannung erfolgen, der kleiner als ein erster Spannungsschwellwert ist (bezüglich einer Wechselspannung) . Die elektronische Unterbrechungseinheit kann kurzzeitig eingeschaltet werden, d.h. das halbleiterbasierte Schaltelement kurzzeitig niederohmig geschaltet wird. Mit kurzzeitig ist hierbei eine bestimmte erste Einschaltdauer EDI gemeint, bei der momentane Spannungswert u(t) der Wechselspannung einen bestimmten Wert, beispielsweise von 50 Volt, nicht überschreitet. So kann beispielsweise zum Nulldurchgang der Wechselspannung (0°) für ca . 444 ps / bis 8° die Wechselspannung zugeschaltet werden (elektronische Unterbrechungseinheit EU niederohmig) , d.h. bis der momentane Spannungswert maximal 50 Volt erreicht wird . The first duty cycle can be set in such a way that the effective value of the voltage present at the load connections (determined over one mains period) does not exceed 50 V. This means that the instantaneous value of the voltage can be briefly greater than 50 V, but the effective value of the voltage determined over a network period is less than 50 volts. The first duty cycle is therefore always less than 20 ms, more specifically less than 10 ms, in particular less than 1 ms. The test for whether second differential current limit values or second differential current time limit values (of the load-side connections) have been exceeded can be carried out by making at least one switching element, in particular two or all switching elements, of the electronic interruption unit (EU) low-resistance at an instantaneous value of the voltage that is less than is a first voltage threshold value (relative to an alternating voltage). The electronic interruption unit can be switched on briefly, that is, the semiconductor-based switching element is briefly switched to low resistance. What is meant by short-term is a specific first duty cycle EDI, at which the instantaneous voltage value u(t) of the alternating voltage does not exceed a specific value, for example 50 volts. For example, at zero crossing of the alternating voltage (0°) for approx. 444 ps / up to 8° the alternating voltage is switched on (electronic interruption unit EU low impedance), ie until the current voltage value reaches a maximum of 50 volts.
Alternativ kann auch bei ca. -8° (bezogen auf den Nulldurchgang der Wechselspannung) eingeschaltet werden, der Nulldurchgang durchlaufen werden und bei +8° wieder ausgeschaltet werden, also für ca. 888 ps . D.h. die Einschalt-Zeitspanne ist kleiner als eine 1 ms, insbesondere kleiner als 0,9 ms, spezieller etwa 0,8 ms (oder jeweils die Hälfte, jeweils abhängig vom Einschaltzeitpunkt) . Alternatively, it can be switched on at approx. -8° (based on the zero crossing of the alternating voltage), passed through the zero crossing and switched off again at +8°, i.e. for approx. 888 ps. I.e. the switch-on time period is less than 1 ms, in particular less than 0.9 ms, more specifically about 0.8 ms (or half, depending on the switch-on time).
Durch das kurzzeitige Einschalten der elektronischen Unterbrechungseinheit wird an die lastseitigen Anschlüsse (Lastanschlüsse) eine reduzierte ( Prüf- ) Spannung angelegt. Der Effektivwert dieser Prüfspannung richtet sich nach der vorhandenen Netzspannung und ersten Einschaltdauer EDI und ist stets kleiner als die vorhandene Netzspannung. Die erste Einschaltdauer bzw. der erste Spannungsschwellwert sind dabei so gewählt, dass der Effektivwert der (an den netzseitigen Anschlüssen anliegenden) Prüf-Spannung kleiner 50V ist. By briefly switching on the electronic interruption unit, a reduced (test) voltage is applied to the load-side connections (load connections). The effective value of this test voltage depends on the existing mains voltage and the first duty cycle EDI and is always smaller than the existing mains voltage. The first switch-on period or the first voltage threshold are selected so that the effective value of the test voltage (applied to the network-side connections) is less than 50V.
So kann eine sichere Prüfung auf das Vorliegen der Überschreitung von zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenz ström- Zeit grenzwert en erfolgen . Die zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte sind im Beispiel auf eine Spannung von bis zu 50 Volt angepasst. Die Reduzierung des zweiten Differenzstromgrenzwertes im Vergleich zum ersten Differenzstromgrenzwertes entspricht dem gleichen Verhältnis wie die Reduzierung der Prüf-Spannung im Verhältnis zur Nenn-Net zspan- nung. Das heißt bei einer Prüf-Spannung von z.B. 50V Effektivwert und einer Nenn-Netzspannung von 230V wird der zweite Differenzstromgrenzwert um 50/230 reduziert. Aus z.B. 30mA (als erster Differenzstromgrenzwert) wird dann 30mA * 50/230 = 6,5mA (als zweiter Differenzstromgrenzwert) . In this way, a reliable check can be carried out to determine whether second differential current limit values or second differential current/time limit values have been exceeded. In the example, the second differential current limit values or second differential current time limit values are adapted to a voltage of up to 50 volts. The reduction of the second differential current limit compared to the first differential current limit corresponds to the same ratio as the reduction of the test voltage in relation to the nominal mains voltage. This means that with a test voltage of, for example, 50V effective value and a nominal mains voltage of 230V, the second differential current limit is reduced by 50/230. For example, 30mA (as the first differential current limit) then becomes 30mA * 50/230 = 6.5mA (as the second differential current limit).
D.h. der zweite Differenzstromgrenzwert ist kleiner als der erste Differenzstromgrenzwert. This means that the second differential current limit is smaller than the first differential current limit.
Alternativ bzw. zusätzlich können die Schaltelemente bei einem betragsmäßigen Momentanwert der Spannung, der größer als ein zweiter Spannungsschwellwert (wie z.B. 50 Volt) ist, wieder hochohmig werden. Alternatively or additionally, the switching elements can become high-resistance again at an instantaneous value of the voltage that is greater than a second voltage threshold (such as 50 volts).
Alternativ kann die Prüfung auf mindestens einen elektrischen Parameter an den lastseitigen Anschlüssen durch Anlegen einer Hilfsspannung, insbesondere Impuls-Gleichspannung, die kleiner als eine erste Spannungsgrenze ist, erfolgen. Die Höhe der ersten Spannungsgrenze kann ein (Grenz-) Wert der Schutzkleinspannung sein bzw. dem Spannungsschwellwert entsprechen. Erfindungsgemäß liegt hier auch keine gefährliche Spannung an den lastseitigen Anschlüssen an. Alternatively, the test for at least one electrical parameter on the load-side connections can be carried out by applying an auxiliary voltage, in particular pulse direct voltage, which is smaller than a first voltage limit. The height of the first voltage limit can be a (limit) value of the protective extra-low voltage or correspond to the voltage threshold value. According to the invention, there is no dangerous voltage at the load-side connections.
Die erste Spannungsgrenze kann beispielsweise 50 Volt sein. The first voltage limit can be, for example, 50 volts.
Bei fehlender Überschreitung der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte für einen ersten Zeitbereich ZB1 kann die elektronische Unterbrechungseinheit EU in den niederohmigen Zustand wechseln. If the second differential current limit values or second differential current time limit values for a first time range ZB1 are not exceeded, the electronic interruption unit EU can switch to the low-resistance state.
(Alternativ kann die Prüfung so lange durchgeführt werden, bis die zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte unterschritten sind. Dann wechselt die elektronische Unterbrechungseinheit in den niederohmigen Zustand . ) (Alternatively, the test can be carried out until the second residual current limit values or second residual current time limit values are undershot. Then changes the electronic interruption unit into the low-resistance state. )
Im Gegensatz dazu können bei Vorliegen der Überschreitung der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom- Zeitgrenzwerte für eine erste Zeitspanne ZS1 die Trennkontakte geöffnet werden (galvanische Trennung, wie bei einem klassischen Fehlstromschutzschalter) . In contrast, if the second differential current limit values or second differential current time limit values are exceeded for a first period of time ZS1, the isolating contacts can be opened (galvanic isolation, as with a classic residual current circuit breaker).
Der Wert der ersten Zeitspanne kann dabei dem Wert des ersten Zeitbereichs entsprechen, d.h. Nach Ablauf der ersten Zeitspanne (=des ersten Zeitbereichs) können die Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit öffnen. Die erste Zeitspanne kann auch einen anderen Wert aufweisen. Beispielsweise kann die erste Zeitspanne dabei einer Zeitspanne gemäß Norm für den klassischen Fehlerstromschutz / für klassische Fehlerstromschutzschalter aufweisen. Hierbei wird auf die Norm DIN EN 61008-1, Fehlerstrom-/Dif f erenzstrom-Schut zschalter ohne eingebauten Uberstromschut z (RCCBs) für Hausinstallationen und für ähnliche Anwendungen, insbesondere Teil 1: Allgemeine Anforderungen, Bezug genommen, die durch Referenz hier mit aufgenommen wird. Beispielsweise ist dieser Norm zu entnehmen, dass ein 30mA Fehlerstromschutzschalter (RCD) beim Nenn- Fehlerstrom (30mA) innerhalb von 300ms auslösen muss. Beim 2- fachen Nenn-Fehlerstrom (60mA) innerhalb von 150ms. Beim 5- fachen, oder größer innerhalb von 40ms. The value of the first time period can correspond to the value of the first time range, i.e. After the first time period (=the first time range) has elapsed, the contacts of the mechanical isolating contact unit can open. The first time period can also have a different value. For example, the first time period can have a time period in accordance with the standard for classic residual current protection/for classic residual current circuit breakers. Reference is made here to the standard DIN EN 61008-1, residual current/residual current circuit breakers without built-in overcurrent protection (RCCBs) for domestic installations and similar applications, in particular Part 1: General Requirements, which is incorporated here by reference becomes. For example, this standard states that a 30mA residual current circuit breaker (RCD) must trip within 300ms at the rated residual current (30mA). At twice the nominal fault current (60mA) within 150ms. At 5 times, or greater within 40ms.
Beispielsweis kann die erste Zeitspanne kleiner als 300 ms, 150 ms, 100ms, 40ms, 30ms, 20 ms oder 10 ms sein. So kann ein Verhalten gemäß Norm bzw. besser bereitgestellt werden, bei dem beispielsweise eine Unterbrechung erst nach z.B. 300 ms erfolgen muss. Vorher kann erfindungsgemäß weiter auf das Vorliegen der Überschreitung von Differenzstromgrenzwerten oder Differenzstrom-Zeitgrenzwerten geprüft werden, ohne z.B. gegen die Norm zu verstoßen. So kann eine höhere Versorgungssicherheit, insbesondere bei unkritischen Fehlern, erreicht werden . For example, the first time period can be less than 300 ms, 150 ms, 100 ms, 40 ms, 30 ms, 20 ms or 10 ms. In this way, behavior according to the standard or better can be provided, in which, for example, an interruption only has to occur after, for example, 300 ms. According to the invention, it is possible beforehand to check whether differential current limit values or differential current time limit values have been exceeded, without violating the standard, for example. In this way, greater security of supply can be achieved, especially in the event of non-critical errors.
Beispielsweise kann die erste Zeitspanne ZS1 je nach Anwendung einen Wert aus dem Bereich 10 ms bis 10 s aufweisen, spezieller 10 ms bis 40ms oder 40 ms bis 150ms oder 150ms bis 300ms oder 1 s bis 10s. Das Schutzschaltgerät SG kann eine Kommunikationseinheit COM, insbesondere Eingabeeinheit, aufweisen. Bei fehlender Überschreitung der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte für einen zweiten Zeitbereich, beispielsweise ein Wert aus dem Bereich 20ms ...100ms ...1s ...10s ...100s, wechselt die elektronische Unterbrechungseinheit EU erst dann in den niederohmigen Zustand, wenn eine Quittierung Ql (z.B. durch eine Bedienperson, Nutzer) mittels der Kommunikationseinheit COM, insbesondere Eingabeeinheit, erfolgt. Die Kommunikationseinheit (Eingabeeinheit) kann Eingabeelemente am Gehäuse des Schutzschaltgerätes aufweisen. Die Kommunikationseinheit kann auch oder zusätzlich eine leitungsgebundene (z.B. elektrisch, optisch) oder leitungslose (z.B. funk, optisch) Eingabemöglichkeit aufweisen. Die Kommunikationseinheit (Eingabeeinheit) kann auch eine Anzeigefunktion aufweisen . For example, depending on the application, the first time period ZS1 can have a value in the range 10 ms to 10 s, more specifically 10 ms to 40 ms or 40 ms to 150 ms or 150 ms to 300 ms or 1 s to 10 s. The protective switching device SG can have a communication unit COM, in particular an input unit. If the second differential current limit values or second differential current time limit values for a second time range are not exceeded, for example a value from the range 20ms...100ms...1s...10s...100s, the electronic interruption unit EU only then changes to the low-resistance one State when an acknowledgment Ql (e.g. by an operator, user) takes place by means of the communication unit COM, in particular an input unit. The communication unit (input unit) can have input elements on the housing of the protective switching device. The communication unit can also or additionally have a wired (e.g. electrical, optical) or wireless (e.g. radio, optical) input option. The communication unit (input unit) can also have a display function.
Alternativ bzw. zusätzlich kann nach Ablauf der ersten Zeitspanne ZS1 die elektronische Unterbrechungseinheit EU erst dann wieder in den niederohmigen Zustand (EUn) wechseln, wenn die fehlende Überschreitung des zweiten Differenzstromgrenzwertes oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwertes für die Dauer eines (ersten (bzw.) zweiten) Zeitbereichs festgestellt wurde. Des Weiteren kann nach dem Ablauf der ersten Zeitspanne ZS1 eine Quittierung (Ql) der Fehlerf reiheit erfolgen (erforderlich sein) , bevor die elektronische Unterbrechungseinheit EU wieder in den niederohmigen Zustand (EUn) wechselt. Alternatively or additionally, after the first time period ZS1 has elapsed, the electronic interruption unit EU can only switch back to the low-resistance state (EUn) if the second differential current limit value or second differential current time limit value is not exceeded for the duration of a (first (or) second ) time range was determined. Furthermore, after the first time period ZS1 has elapsed, an acknowledgment (Ql) of the absence of errors can take place (be necessary) before the electronic interruption unit EU changes back to the low-resistance state (EUn).
Das Schutzschaltgerät SG, insbesondere die Steuerungseinheit SE, kann einem Mikrocontroller (= Mikroprozessor) aufweisen, auf dem ein Computerprogrammprodukt läuft, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch den Mikrocontroller diesen veranlassen eine Prüfung (wie vorstehend und nachfolgend beschrieben) für ein Schutzschaltgerät durchzuführen. Das Computerprogrammprodukt kann vorteilhaft auf einem computerlesbaren Speichermedium; wie ein USB-Stick, CD-ROM, etc . ; gespeichert sein, um z . B . ein Upgrade auf eine erweiterte Version zu ermöglichen . The protective switching device SG, in particular the control unit SE, can have a microcontroller (= microprocessor) on which a computer program product runs, comprising commands which, when the program is executed by the microcontroller, cause it to carry out a test (as described above and below) for a protective switching device to carry out. The computer program product can advantageously be stored on a computer-readable storage medium; such as a USB stick, CD-ROM, etc. ; be saved, e.g. B. to enable an upgrade to an extended version.
Das Computerprogrammprodukt kann alternativ auch vorteilhaft durch ein Datenträgersignal übertragen werden . Alternatively, the computer program product can also advantageously be transmitted using a data carrier signal.
Die Steuerungseinheit SE kann : The SE control unit can:
* mit einer digitalen Schaltung, z . B . mit einem (weiteren) Mikroprozessor, realisiert sein; der (weitere ) Mikroprozessor kann auch einen Analog-Teil enthalten; * with a digital circuit, e.g. B. with a (further) microprocessor; the (further) microprocessor can also contain an analogue part;
* mit einer digitalen Schaltung mit analogen Schaltungsteilen realisiert sein . * Be implemented with a digital circuit with analog circuit parts.
In den Figuren 3 bis 8 ist beispielhaft ein Teil der vorstehend genannten Zeitabläufe dargestellt . Die Figuren 3 bis 8 zeigen j e einen Zeitstrahl t , auf dem bestimmte , vorstehend genannte , Zeitpunkte eingetragen sind, weiterhin Eintragungen hinsichtlich der Auswertungen der ersten Di f ferenzstromgrenzwerte oder ersten Di f ferenzstrom-Zeitgrenzwerte DSG1 oder zweiten Di f ferenzstromgrenzwerte oder zweiten Di f ferenzstrom-Zeitgrenzwerte DSG2 , ferner Zustände der mechanischen Trennkontakteinheit MK und der elektronischen Unterbrechungseinheit EU . A portion of the above-mentioned time sequences is shown as an example in FIGS. 3 to 8. Figures 3 to 8 each show a timeline t on which certain points in time mentioned above are entered, as well as entries regarding the evaluations of the first differential current limit values or first differential current time limit values DSG1 or second differential current limit values or second differential current -Time limit values DSG2, as well as states of the mechanical isolating contact unit MK and the electronic interruption unit EU.
Figur 3 zeigt den Zeitpunkt einer Vermeidung eines Stromflusses VS , hervorgerufen durch Überschreitung von ersten Di f ferenzstromgrenzwerten oder ersten Di f ferenzstrom-Zeitgrenzwerten DSG1 . Vor dem Zeitpunkt der Vermeidung des Stromflusses VS ist die mechanische Trennkontakteinheit MK in einem geschlossenen Zustand MKg der Kontakte und die elektronische Unterbrechungseinheit EU in einen niederohmigen Zustand EUn der Schaltelemente für einen Stromfluss im Niederspannungsstromkreis . Nach der Vermeidung des Stromflusses VS ist die mechanische Trennkontakteinheit MK weiterhin in einem geschlossenen Zustand MKg der Kontakte ( für einen potenziell wiederkehrenden Stromfluss / um schnell einen Stromfluss wieder zu ermöglichen) und die elektronische Unterbrechungseinheit EU in einen hochohmigen Zustand EUh der Schaltelemente zur Vermeidung des Stromflusses. Nach der Vermeidung des Stromflusses VS erfolgt eine Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerten DSG2 (am lastseitigen Anschluss) . Figure 3 shows the time of avoiding a current flow VS, caused by exceeding first differential current limit values or first differential current time limit values DSG1. Before the current flow VS is avoided, the mechanical isolating contact unit MK is in a closed state MKg of the contacts and the electronic interruption unit EU is in a low-resistance state EUn of the switching elements for a current flow in the low-voltage circuit. After avoiding the current flow VS, the mechanical isolating contact unit MK continues to be in a closed state MKg of the contacts (for a potentially recurring current flow / to quickly prevent a current flow again) and the electronic interruption unit EU into a high-resistance state EUh of the switching elements to avoid the flow of current. After the current flow VS has been avoided, a check is carried out to determine whether second differential current limit values or second differential current time limit values DSG2 (at the load-side connection) have been exceeded.
Figur 4 zeigt eine Darstellung gemäß Figur 3, mit nachfolgenden Unterschieden. Figure 4 shows a representation according to Figure 3, with the following differences.
Nach Eintritt der Vermeidung eines Stromflusses VS und nachfolgender (zu einem beliebigen nachfolgen Zeitpunkt) fehlender Überschreitung SB der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte DSG2 (d.h. wenn die zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte DSG2 im Sollbereich liegen) , wechselt die elektronische Unterbrechungseinheit EU in den niederohmigen Zustand EUn, insbesondere wenn die fehlende Überschreitung SB der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte DSG2 für einen ersten Zeitbereich ZB1 vorgelegen hat, wie in Figur 4 eingezeichnet. Der erste Zeitbereich ZB1 kann sehr kurz sein (d.h. eine quasi sofortige Wiedereinschaltung erfolgen) , er kann ebenso sicherheitsbezogen zeitlich einstellbar sein. After the avoidance of a current flow VS and subsequent (at any subsequent time) failure to exceed the second differential current limit values SB or second differential current time limit values DSG2 (i.e. if the second differential current limit values or second differential current time limit values DSG2 are in the target range), the electronic interruption unit EU changes in the low-resistance state EUn, in particular if the second differential current limit values SB or second differential current time limit values DSG2 have not been exceeded for a first time range ZB1, as shown in Figure 4. The first time range ZB1 can be very short (i.e. a quasi-immediate reconnection occurs), it can also be adjustable in terms of safety.
Die Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerten DSG2 wird so lange durchgeführt, bis die Überschreitung nicht mehr vorliegt (SB) . Sie kann fortgeführt werden, bis die elektronische Unterbrechungseinheit EU in den niederohmigen Zustand EUn wechselt (ZB1) . Anschließend erfolgt wieder eine Prüfung hinsichtlich der ersten Differenzstromgrenzwerte oder ersten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte DSG1. The check for whether second differential current limit values or second differential current time limit values DSG2 have been exceeded is carried out until the excess is no longer present (SB). It can be continued until the electronic interruption unit EU changes to the low-resistance state EUn (ZB1). A check is then carried out again with regard to the first differential current limit values or first differential current time limit values DSG1.
Die mechanische Trennkontakteinheit MK weist in diesem Fall über den ganzen Zeitraum einen geschlossenen Zustand der (Trenn- ) Kontakte MKg auf. Figur 5 zeigt eine Darstellung gemäß Figur 3, mit dem Unterschied, dass nach einer Vermeidung eines Stromflusses VS und bei Vorliegen der Überschreitung US der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte DSG2 für eine erste Zeitspanne ZS1, die insbesondere kleiner als 300ms, 150ms, 40ms, 30ms, 20 ms oder 10 ms ist, die Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit geöffnet (MKo) werden. Die elektronische Unterbrechungseinheit EU bleibt im Beispiel im hochohmigen Zustand EUh (seit der Stromflussvermeidung VS) . In this case, the mechanical isolating contact unit MK has a closed state of the (isolating) contacts MKg over the entire period. 5 shows a representation according to FIG , 30ms, 20 ms or 10 ms, the contacts of the mechanical isolating contact unit are opened (MKo). In the example, the electronic interruption unit EU remains in the high-resistance state EUh (since the current flow avoidance VS).
Figur 6 zeigt eine Darstellung gemäß Figur 5, mit dem Unterschied, dass das Vorliegen der Überschreitung US der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte DSG2 nicht sofort nach der Vermeidung eines Stromflusses VS vorliegt, sondern zu einem späteren Zeitpunkt, allerdings noch vor dem (Ablauf des) ersten Zeitbereich ZB1 (d.h. vor einem niederohmig werden der elektronischen Unterbrechungseinheit EU) . Bei Vorliegen der Überschreitung US der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom- Zeitgrenzwerte DSG2 für die erste Zeitspanne ZS1 erfolgt (nach der ersten Zeitspanne ZS1) ein Öffnen der Kontakte MKo der mechanischen Trennkontakteinheit MK. 6 shows a representation according to FIG des) first time range ZB1 (i.e. before the electronic interruption unit EU becomes low impedance). If the second differential current limit values or second differential current time limit values DSG2 are exceeded for the first time period ZS1, the contacts MKo of the mechanical isolating contact unit MK are opened (after the first time period ZS1).
D.h. es könnte ein Wechseln der Überschreitung (US) / fehlenden Überschreitung SB der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte DSG2 vorliegen. Wenn die zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte DSG2 für die erste Zeitspanne ZS1 überschritten werden, erfolgt das Öffnen der Kontakte MKo der mechanischen Trennkontakteinheit MK. This means that there could be a change in the exceedance (US) / lack of exceedance SB of the second differential current limit values or second differential current time limit values DSG2. If the second differential current limit values or second differential current time limit values DSG2 are exceeded for the first time period ZS1, the contacts MKo of the mechanical isolating contact unit MK are opened.
Figur 7 zeigt eine Darstellung gemäß Figur 4, mit dem Unterschied, dass nach Eintritt der Vermeidung eines Stromflusses VS und nachfolgender fehlender Überschreitung SB der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte DSG2 (d.h. wenn die zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte DSG2 im Sollbereich liegen, wobei dies insbesondere vor Ablauf der ersten Zeitspanne ZS1 erfolgen sollte, d.h. bevor die Kontakte geöffnet werden) , wechselt die elektronische Unterbrechungseinheit EU dann in den niederohmigen Zustand EUn, wenn die fehlende Überschreitung SB der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte DSG2 für einen zweiten Zeitbereich ZB2 vorgelegen haben (dieser kann dem ersten Zeitbereich ZB1 entsprechen) und eine Quittierung (Ql) erfolgte (mittels der Kommunikationseinheit COM, insbesondere Eingabeeinheit) . 7 shows a representation according to FIG The target range, and this should take place in particular before the end of the first time period ZS1, ie before the contacts are opened), the electronic interruption unit EU then switches to the low-resistance state EUn if the second differential current limit values or second differential current time limit values DSG2 for SB are not exceeded there was a second time range ZB2 (this can correspond to the first time range ZB1) and an acknowledgment (Ql) took place (by means of the communication unit COM, in particular input unit).
Die Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerten DSG2 wird so lange durchgeführt, bis die Überschreitung nicht mehr vorliegt (SB) oder/und der zweite Zeitbereich abgelaufen ist oder/und die Quittierung erfolgt ist. D.h. die Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerten DSG2 kann fortgeführt werden, bis die elektronische Unterbrechungseinheit EU in den niederohmigen Zustand EUn wechselt (im Beispiel Ql) . Anschließend erfolgt wieder eine Prüfung hinsichtlich der ersten Differenzstromgrenzwerte oder ersten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte DSG1. The check for whether second differential current limit values or second differential current time limit values DSG2 have been exceeded is carried out until the excess is no longer present (SB) and/or the second time range has expired and/or the acknowledgment has taken place. This means that the check for whether second differential current limit values or second differential current time limit values DSG2 have been exceeded can be continued until the electronic interruption unit EU changes to the low-resistance state EUn (in the example Ql). A check is then carried out again with regard to the first differential current limit values or first differential current time limit values DSG1.
Die mechanische Trennkontakteinheit MK weist in diesem Fall über den ganzen Zeitraum einen geschlossenen Zustand der (Trenn- ) Kontakte MKg auf. In this case, the mechanical isolating contact unit MK has a closed state of the (isolating) contacts MKg over the entire period.
Figur 8 zeigt eine Darstellung gemäß Figur 5 bzw. 6, mit dem Unterschied, dass bei Vorliegen der Überschreitung US der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom- Zeitgrenzwerte DSG2 und Ablauf der ersten Zeitspanne ZS1 die Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit nicht geöffnet werden, d.h. geschlossenen bleiben. Ferner, dass nach Ablauf der ersten Zeitspanne ZS1 die Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung US der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte (DSG2) mit einem ersten zeitlichen Abstand ZA1 erfolgt (d.h. nicht immer) . Weiterhin, dass bei weiterem Vorliegen der Überschreitung US der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte DSG2 (zumindest wenn für den ersten oder zweiten Zeitbereich ZB1, ZB2 eine fehlende Überschreitung nicht vorliegt) nach Ablauf einer ersten Zeitgrenze ZG1 die mechanische Trennkontakteinheit MK in einen geöffneten Zustand der Kontakte MKo wechselt. 8 shows a representation according to FIG. Furthermore, after the first time period ZS1 has elapsed, the check for whether the second differential current limit values or second differential current time limit values (DSG2) have been exceeded is carried out with a first time interval ZA1 (ie not always). Furthermore, if the second differential current limit values or second differential current time limit values DSG2 are exceeded US (at least if there is no missing excess for the first or second time range ZB1, ZB2), the mechanical isolating contact unit MK is in an open state after a first time limit ZG1 has expired the contacts MKo changes.
D.h. nach Ablauf der ersten Zeitspanne ZS1 erfolgt die Prüfung mit dem ersten zeitlichen Abstand ZA1, bis zum Erreichen der ersten Zeitgrenze ZG1. Nach Ablauf der ersten Zeitgrenze ZG1 wechselt die mechanische Trennkontakteinheit MK in einen geöffneten Zustand MKo, sofern die Überschreitung US der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom- Zeitgrenzwerte DSG2 weiterhin vorliegt. Die elektronische Unterbrechungseinheit EU bleibt im hochohmigen Zustand EUh (seit der Stromflussvermeidung VS) . I.e. after the first time period ZS1 has expired, the test is carried out with the first time interval ZA1 until the first time limit ZG1 is reached. After the first time limit ZG1 has expired, the mechanical isolating contact unit MK changes to an open state MKo, provided that the second differential current limit values or second differential current time limit values DSG2 are still exceeded. The electronic interruption unit EU remains in the high-resistance state EUh (since the current flow avoidance VS).
In analoger Weise sind weitere Verhaltensweisen bzw. Verfahrensweisen für den Fachmann kombinierbar. In an analogous manner, other behaviors or procedures can be combined by the person skilled in the art.
Die die Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerten DSG2 erfolgt vorteilhaft erfindungsgemäß durch niederohmig werden mindestes eines Schaltelementes, insbesondere zweier oder aller Schaltelemente, der elektronischen Unterbrechungseinheit EU für eine erste Einschaltdauer EDI .The test for whether second differential current limit values or second differential current time limit values DSG2 have been exceeded is advantageously carried out according to the invention by making at least one switching element, in particular two or all switching elements, of the electronic interruption unit EU low-resistance for a first duty cycle EDI.
D.h. mit hochohmigen Zustand EUh der elektronischen Unterbrechungseinheit EU, wie sie in den Figuren eingezeichnet ist, ist kein dauerhafter hochohmiger Zustand gemeint, sondern es erfolgt ein kurzzeitiges (für die erste Einschaltdauer EDI) niederohmig werden der elektronischen Unterbrechungseinheit EU. Die erste Einschaltdauer EDI ist dabei beispielsweise sehr kurz (im Verhältnis zu den anderen Zeiten) , so dass dies für die Darstellung gemäß den Figuren und die grundsätzliche Funktionsweise nicht im Gegensatz steht. This means that the high-resistance state EUh of the electronic interruption unit EU, as shown in the figures, does not mean a permanent high-resistance state, but rather the electronic interruption unit EU becomes low-resistance for a short time (for the first duty cycle EDI). The first duty cycle EDI is, for example, very short (in relation to the other times), so that this does not conflict with the representation according to the figures and the basic functionality.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die of fenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen . Although the invention has been illustrated and described in detail by the exemplary embodiment, the invention is are not limited by the disclosed examples and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims

Patentansprüche Patent claims
1 . Schutzschaltgerät ( SG) zum Schutz eines elektrischen Niederspannungsstromkreis aufweisend : 1 . Protective switching device (SG) for protecting a low-voltage electrical circuit, comprising:
- ein Gehäuse mit netzseitigen und lastseitigen Anschlüssen (LG, NG, LL, NL ) für Leiter des Niederspannungsstromkreises ,- a housing with line-side and load-side connections (LG, NG, LL, NL) for conductors of the low-voltage circuit,
- eine Di f ferenzstromsensoreinheit ( ZCT ) , zur Ermittlung der Höhe eines Di f ferenzstromes der Leiter des Niederspannungsstromkreises , - a differential current sensor unit (ZCT), for determining the level of a differential current of the conductors of the low-voltage circuit,
- eine mechanische Trennkontakteinheit (MK) , die einen geschlossenen Zustand der Kontakte (MKg) für einen Stromfluss im Niederspannungsstromkreis oder einen geöf fneten Zustand der Kontakte (MKo ) für eine stromflussvermeidende galvanische Trennung im Niederspannungsstromkreis aufweist , - a mechanical isolating contact unit (MK), which has a closed state of the contacts (MKg) for a current flow in the low-voltage circuit or an open state of the contacts (MKo) for a galvanic isolation that prevents current flow in the low-voltage circuit,
- eine elektronische Unterbrechungseinheit (EU) , die stromkreisseitig in Serie zur mechanischen Trennkontakteinheit (MK) geschaltet ist und die durch halbleiterbasierte Schaltelemente einen hochohmigen Zustand (EUh) der Schaltelemente zur Vermeidung eines Stromflusses oder einen niederohmigen Zustand (EUn) der Schaltelemente zum Stromfluss im Niederspannungsstromkreis aufweist , - an electronic interruption unit (EU), which is connected in series on the circuit side to the mechanical isolating contact unit (MK) and which uses semiconductor-based switching elements to ensure a high-resistance state (EUh) of the switching elements to avoid current flow or a low-resistance state (EUn) of the switching elements to prevent current flow in the low-voltage circuit having ,
- einer Steuerungseinheit ( SE ) , die mit der Di f ferenzstromsensoreinheit ( ZCT ) , der mechanischen Trennkontakteinheit (MK) und der elektronischen Unterbrechungseinheit (EU) verbunden ist , dadurch gekennzeichnet , wobei das Schutzschaltgerät ( SG) , insbesondere die Steuerungseinheit ( SE ) , derart ausgestaltet ist , dass bei Überschreitung von ersten Di f ferenzstromgrenzwerten oder ersten Di f ferenzstrom-Zeitgrenzwerten ( DSG1 ) eine Vermeidung eines Stromflusses (VS ) im Niederspannungsstromkreis durch einen hochohmigen Zustand (EUh) der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit bei geschlossenem Zustand (MKg) der Trennkontakte initiiert wird, dass nach einer Vermeidung eines Stromflusses (VS ) durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit und geschlossenem Zustand der Kontakte eine Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerten (DSG2) durchgeführt wird. - a control unit (SE), which is connected to the differential current sensor unit (ZCT), the mechanical isolating contact unit (MK) and the electronic interruption unit (EU), characterized in that the protective switching device (SG), in particular the control unit (SE), is designed in such a way that when first differential current limit values or first differential current time limit values (DSG1) are exceeded, a current flow (VS) in the low-voltage circuit is avoided by a high-resistance state (EUh) of the switching elements of the electronic interruption unit in the closed state (MKg). Isolation contacts are initiated so that after avoiding a current flow (VS) due to a high-resistance state of the switching elements of the electronic interruption unit and the closed state of the contacts, a check is carried out to ensure that the second limit is exceeded Differential current limit values or second differential current time limit values (DSG2) are carried out.
2. Schutzschaltgerät (SG) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei fehlender Überschreitung (SB) der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte (DSG2) für einen ersten Zeitbereich (ZB1) , der insbesondere kleiner als 200ms, 100ms, 50ms, 30ms, 20ms, oder 10ms ist, die elektronische Unterbrechungseinheit (EU) in den niederohmigen Zustand wechselt. 2. Protective switching device (SG) according to claim 1, characterized in that if the second differential current limit values or second differential current time limit values (DSG2) are not exceeded (SB), for a first time range (ZB1), which is in particular smaller than 200ms, 100ms, 50ms, 30ms , 20ms, or 10ms, the electronic interruption unit (EU) switches to the low-resistance state.
3. Schutzschaltgerät (SG) nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen der Überschreitung (US) der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte (DSG2) für eine erste Zeitspanne (ZS1) , die insbesondere kleiner als 300ms, 150ms, 40ms, 30ms, 20 ms oder 10 ms ist, die Kontakte geöffnet (MKo) werden. 3. Protective switching device (SG) according to claim 1 or 2, characterized in that if the second differential current limit values or second differential current time limit values (DSG2) are exceeded (US) for a first period of time (ZS1), which is in particular less than 300ms, 150ms, 40ms, 30ms, 20 ms or 10 ms, the contacts are opened (MKo).
4. Schutzschaltgerät (SG) nach Patentanspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kommunikationseinheit COM, insbesondere Eingabeeinheit, vorgesehen, dass bei fehlender Überschreitung (SB) der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom- Zeitgrenzwerte (DSG2) für einen zweiten Zeitbereich (ZB2) , der insbesondere kleiner als 5s, 3s, 1s, 500ms, 250ms, 100ms ist, die elektronische Unterbrechungseinheit (EU) erst dann in den niederohmigen Zustand wechselt, wenn eine Quittierung (Ql) mittels der Kommunikationseinheit (COM) , insbesondere Eingabeeinheit, erfolgt. 4. Protective switching device (SG) according to claim 1, 2 or 3, characterized in that a communication unit COM, in particular an input unit, is provided so that if the second differential current limit values or second differential current time limit values (DSG2) are not exceeded (SB) for a second time range ( ZB2), which is in particular smaller than 5s, 3s, 1s, 500ms, 250ms, 100ms, the electronic interruption unit (EU) only changes to the low-resistance state when an acknowledgment (Ql) is received by means of the communication unit (COM), in particular the input unit, he follows.
5. Schutzschaltgerät (SG) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Trennkontakteinheit (MK) den lastseitigen Anschlüssen (LL, NL) zugeordnet ist. 5. Protective switching device (SG) according to one of the preceding claims, characterized in that the mechanical isolating contact unit (MK) is assigned to the load-side connections (LL, NL).
6. Schutzschaltgerät (SG) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerten (DSG2) durch niederohmig werden mindestes eines Schaltelementes, insbesondere zweier oder aller Schaltelemente, der elektronischen Unterbrechungseinheit (EU) erfolgt, insbesondere für eine erste Einschaltdauer (EDI) , die insbesondere kleiner als 20 ms, spezieller kleiner als 15 ms, 10 ms, 5 ms oder 1 ms ist. 6. Protective switching device (SG) according to one of the preceding claims, characterized in that the test for the existence of exceedance of second differential current limit values or second differential current time limit values (DSG2) is carried out by at least one switching element, in particular two or all switching elements, of the electronic interruption unit ( EU), in particular for a first duty cycle (EDI), which is in particular smaller than 20 ms, more specifically smaller than 15 ms, 10 ms, 5 ms or 1 ms.
7. Schutzschaltgerät (SG) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerten (DSG2) durch niederohmig werden mindestes eines Schaltelementes, insbesondere zweier oder aller Schaltelemente, der elektronischen Unterbrechungseinheit (EU) bei einem betragsmäßigen Momentanwert der Spannung erfolgt, der kleiner als ein erster Spannungsschwellwert ist. 7. Protective switching device (SG) according to one of the preceding claims, characterized in that the test for the existence of exceedance of second differential current limit values or second differential current time limit values (DSG2) is carried out by at least one switching element, in particular two or all switching elements, of the electronic interruption unit ( EU) takes place at an instantaneous value of the voltage that is smaller than a first voltage threshold value.
8. Schutzschaltgerät (SG) nach Patentanspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltelemente bei einem betragsmäßigen Momentanwert der Spannung, der größer als ein zweiter Spannungsschwellwert ist, wieder hochohmig werden. 8. Protective switching device (SG) according to claim 6 or 7, characterized in that the switching elements become high-resistance again at an instantaneous value of the voltage that is greater than a second voltage threshold value.
9. Schutzschaltgerät (SG) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerten (DSG2) durch Anlegen einer Hilfsspannung, die kleiner als eine erste Spannungsgrenze ist, erfolgt. 10. Schutzschaltgerät (SG) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfung bei Vorliegen der Überschreitung (US) der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom- Zeitgrenzwerte (DSG2) mit einem ersten zeitlichen Abstand (ZA1) erfolgt, der insbesondere 1, 3, 5, 10, 15, 30 Sekunden oder 1, 5, 9. Protective switching device (SG) according to one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that the test for the existence of exceedance of second differential current limit values or second differential current time limit values (DSG2) is carried out by applying an auxiliary voltage that is smaller than a first voltage limit . 10. Protective switching device (SG) according to one of the preceding claims, characterized in that the test is carried out when the second differential current limit values or second differential current time limit values (DSG2) are exceeded (US) with a first time interval (ZA1), which in particular is 1. 3, 5, 10, 15, 30 seconds or 1, 5,
10 oder 15 Minuten ist, wobei die Prüfung mit dem ersten zeitlichen Abstand (ZA1) insbesondere nach Ablauf einer ersten Zeitspanne (ZS1) durchgeführt wird. 10 or 15 minutes, the test being carried out at the first time interval (ZA1), in particular after a first time period (ZS1).
11. Schutzschaltgerät (SG) nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei (weiteren) Vorliegen der Überschreitung (US) der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom- Zeitgrenzwerte (DSG2) nach Ablauf einer ersten Zeitgrenze (ZG1) die mechanische Trennkontakteinheit (MK) in einen geöffneten Zustand der Kontakte wechselt (MKo) , insbesondere dass die erste Zeitgrenze 15 min, 30 min, 1h, 8h, 24h, 36h oder 48h ist. 11. Protective switching device (SG) according to claim 10, characterized in that if the second differential current limit values or second differential current time limit values (DSG2) are exceeded (further) after a first time limit (ZG1) has elapsed, the mechanical isolating contact unit (MK) in the contacts change to an open state (MKo), in particular that the first time limit is 15 min, 30 min, 1h, 8h, 24h, 36h or 48h.
12. Verfahren für ein Schutzschaltgerät (SG) zum Schutz eines elektrischen Niederspannungsstromkreis, bei dem 12. Method for a protective switching device (SG) for protecting a low-voltage electrical circuit, in which
- netzseitige und lastseitige Anschlüssen (LG, NG, LL, NL) für Leiter des Niederspannungsstromkreises vorgesehen sind,- network-side and load-side connections (LG, NG, LL, NL) are provided for conductors of the low-voltage circuit,
- eine mechanische Trennkontakteinheit (MK) mit einem geschlossenen Zustand (MKg) der Kontakte für einen Stromfluss im Niederspannungsstromkreis oder einen geöffneten Zustand (MKo) der Kontakte für eine stromflussvermeidende galvanische Trennung im Niederspannungsstromkreis vorgesehen ist, - a mechanical isolating contact unit (MK) is provided with a closed state (MKg) of the contacts for a current flow in the low-voltage circuit or an open state (MKo) of the contacts for a galvanic isolation that prevents current flow in the low-voltage circuit,
- eine elektronische Unterbrechungseinheit (EU) vorgesehen ist, die stromkreisseitig in Serie zur mechanischen Trennkontakteinheit (MK) geschaltet ist und die durch halbleiterbasierte Schaltelemente einen hochohmigen Zustand (EUh) der Schaltelemente zur Vermeidung eines Stromflusses oder einen niederohmigen Zustand (EUn) der Schaltelemente zum Stromfluss im Niederspannungsstromkreis aufweist, - dass die Höhe eines Differenzstromes der Leiter des Niederspannungsstromkreises ermittelt wird und bei Überschreitung von ersten Differenzstromgrenzwerten oder ersten Differenz- strom-Zeitgrenzwerten (DSG1) eine Vermeidung eines Stromflusses im Niederspannungsstromkreis durch einen hochohmigen Zustand (EUh) der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit bei geschlossenem Zustand der Kontakte (MKg) initiiert wird, - an electronic interruption unit (EU) is provided, which is connected in series on the circuit side to the mechanical isolating contact unit (MK) and which uses semiconductor-based switching elements to ensure a high-resistance state (EUh) of the switching elements to prevent current flow or a low-resistance state (EUn) of the switching elements to prevent current flow in the low voltage circuit, - that the level of a differential current of the conductors of the low-voltage circuit is determined and, if the first differential current limit values or first differential current time limit values (DSG1) are exceeded, a current flow in the low-voltage circuit is avoided by a high-resistance state (EUh) of the switching elements of the electronic interruption unit when the circuit is closed Contacts (MKg) is initiated,
- dass nach einer Vermeidung eines Stromflusses durch einen hochohmigen Zustand (EUh) der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit (EU) und geschlossenem Zustand (MKg) der Kontakte eine Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Dif- f erenzstrom-Zeitgrenzwerten (DSG2) durchgeführt wird. - that after avoiding a current flow due to a high-resistance state (EUh) of the switching elements of the electronic interruption unit (EU) and the closed state (MKg) of the contacts, a check is carried out to determine whether second differential current limit values or second differential current time limit values (DSG2) have been exceeded. is carried out.
13. Verfahren nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei fehlender Überschreitung (SB) der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte (DSG2) für einen ersten Zeitbereich (ZB1) die elektronische Unterbrechungseinheit (EU) in den niederohmigen Zustand (EUn) wechselt . 13. The method according to claim 12, characterized in that if the second differential current limit values (SB) or second differential current time limit values (DSG2) are not exceeded for a first time range (ZB1), the electronic interruption unit (EU) changes to the low-resistance state (EUn).
14. Verfahren nach Patentanspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen der Überschreitung der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte (DSG2) für eine erste Zeitspanne (ZS1) , die insbesondere kleiner als 300 ms, 150 ms, 40 ms, 30ms, 20 ms oder 10 ms ist, die Kontakte geöffnet (MKo) werden. 14. The method according to claim 12 or 13, characterized in that if the second differential current limit values or second differential current time limit values (DSG2) are exceeded for a first period of time (ZS1), which in particular is less than 300 ms, 150 ms, 40 ms, 30 ms , 20 ms or 10 ms, the contacts are opened (MKo).
15. Verfahren nach Patentanspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei fehlender Überschreitung der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte (DSG2) für einen zweiten Zeitbereich (ZB2) die elektronische Unterbrechungseinheit (EU) erst dann in den niederohmigen Zustand wechselt, wenn eine Quittierung (Ql) erfolgt. 15. The method according to claim 12, 13 or 14, characterized in that if the second differential current limit values or second differential current time limit values (DSG2) for a second time range (ZB2) are not exceeded, the electronic interruption unit (EU) only then changes to the low-resistance state, when an acknowledgment (Ql) occurs.
16. Verfahren nach Patentanspruch 12, 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerten (DSG2) durch niederohmig werden mindestes eines Schaltelementes, insbesondere zweier oder aller Schaltelemente, der elektronischen Unterbrechungseinheit (EU) erfolgt, insbesondere für eine erste Einschaltdauer (EDI) , die insbesondere kleiner als 20 ms, spezieller kleiner als 15 ms, 10 ms, 5 ms oder 1 ms ist. 16. The method according to claim 12, 13, 14 or 15, characterized in that the test for the existence of exceedance of second differential current limit values or second differential current time limit values (DSG2) is carried out by at least one switching element, in particular two or all switching elements, of the electronic interruption unit becoming low-resistance (EU), in particular for a first duty cycle (EDI), which is in particular smaller than 20 ms, more specifically smaller than 15 ms, 10 ms, 5 ms or 1 ms.
17. Verfahren nach Patentanspruch 12, 13, 14, 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerten (DSG2) durch niederohmig werden mindestes eines Schaltelementes, insbesondere zweier oder aller Schaltelemente, der elektronischen Unterbrechungseinheit (EU) bei einem betragsmäßigen Momentanwert der Spannung erfolgt, der kleiner als ein erster Spannungsschwellwert ist. 17. The method according to claim 12, 13, 14, 15 or 16, characterized in that the test for the existence of exceedance of second differential current limit values or second differential current time limit values (DSG2) is carried out by at least one switching element, in particular two or all switching elements, becoming low-resistance electronic interruption unit (EU) takes place at an instantaneous value of the voltage that is smaller than a first voltage threshold value.
18. Computerprogrammprodukt umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Mikrocontroller diesen veranlassen nach einer Vermeidung eines Stromflusses durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit und geschlossenem Zustand der Kontakte eine Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenz- strom-Zeitgrenzwerten gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 17 durchzuführen. 18. Computer program product comprising commands which, when the program is executed by a microcontroller, cause the microcontroller to check whether second differential current limit values or second differential current have been exceeded after avoiding a current flow due to a high-resistance state of the switching elements of the electronic interruption unit and the closed state of the contacts -To carry out time limit values according to one of claims 1 to 17.
19. Computerlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogrammprodukt nach Patentanspruch 18 gespeichert ist. 19. Computer-readable storage medium on which the computer program product according to claim 18 is stored.
20. Datenträgersignal, das das Computerprogrammprodukt nach Patentanspruch 18 überträgt. 20. Data carrier signal that transmits the computer program product according to claim 18.
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