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WO2024046845A2 - Schutzschaltgerät und verfahren - Google Patents

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Publication number
WO2024046845A2
WO2024046845A2 PCT/EP2023/073141 EP2023073141W WO2024046845A2 WO 2024046845 A2 WO2024046845 A2 WO 2024046845A2 EP 2023073141 W EP2023073141 W EP 2023073141W WO 2024046845 A2 WO2024046845 A2 WO 2024046845A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
current
low
voltage
unit
voltage circuit
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/073141
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English (en)
French (fr)
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WO2024046845A3 (de
Inventor
Marvin TANNHÄUSER
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO2024046845A2 publication Critical patent/WO2024046845A2/de
Publication of WO2024046845A3 publication Critical patent/WO2024046845A3/de

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/26—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents
    • H02H3/32—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors
    • H02H3/33—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors using summation current transformers
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    • H01H83/20—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by excess current as well as by some other abnormal electrical condition
    • H01H83/22—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by excess current as well as by some other abnormal electrical condition the other condition being imbalance of two or more currents or voltages
    • H01H83/226—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by excess current as well as by some other abnormal electrical condition the other condition being imbalance of two or more currents or voltages with differential transformer
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    • H02H3/10—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current additionally responsive to some other abnormal electrical conditions

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 is 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 earth. 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. to achieve immunity against technically caused (fault) currents, which are too 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 differential current sensor unit for determining the level of a differential current of the conductors of the low-voltage circuit, in particular for detecting the time course of the instantaneous value of the differential current
  • 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 (particularly non-conductive) 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 in such a way that that the level of the current differential current is compared with a current differential current limit value and, if it is exceeded, in particular in terms of amount, an 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 with the isolating contacts closed.
  • the first switch-off time is in particular less than 20 ms, more specifically less than 15 ms, 10 ms, 5 ms, 1 ms, 500 ps or 100 ps.
  • the switching elements of the electronic interruption unit become low-resistance.
  • the first voltage limit is in particular less than 20 volts or 10 volts or less than 5 volts. More specifically, the switching elements of the electronic interruption unit can become low-resistance at a zero crossing of the alternating voltage.
  • the protective switching device switches to the standby state and e.g. B. The next time the voltage crosses zero, it automatically returns to the on state.
  • a voltage sensor unit connected to the control unit is advantageously provided for determining the level of a voltage in the conductors of the low-voltage circuit.
  • This also 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.
  • 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).
  • 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.
  • a renewed exceeding of the current differential current limit value is detected. There is a high resistance followed by a low resistance. If the current differential current limit value is exceeded again (with high and low resistance), this is only carried out until a first number of violations occurs.
  • the first number can be 2 or 3 to 20.
  • the electronic interruption unit remains in a high-resistance state. This can continue until another time limit is exceeded. Alternatively or additionally, this state can be communicated through a communication unit.
  • the contacts of the mechanical isolating contact unit can be opened.
  • an effective value of the differential current is determined from the level of the instantaneous differential current.
  • the effective value of the differential current is compared with an effective differential current limit or effective differential current time limit and, if exceeded, a current flow in the low-voltage circuit a) is avoided by a high-resistance state of the switching elements of the electronic interruption unit with the isolating contacts closed or b) initiated by an open state of the isolating contacts.
  • the protective switching device is designed such that the current differential current limit value is higher in magnitude than the effective differential current limit value or the effective differential current time limit value (the differential current component).
  • the current differential current limit is a value from the Range of 2 to 100 times the effective differential current limit or effective differential current time limit. This has the particular advantage that the immediate shutdown is only carried out when an instantaneous value of the differential current occurs which is always greater than the permanently permissible differential current.
  • the ability to set the second differential current limit value allows the threshold to be adapted to the given operating situation and the existing operational events or events. Disturbances can be adjusted with differential current sequence.
  • a current sensor unit connected to the control unit is provided for determining the level of a current in the conductors of the low-voltage circuit.
  • the protective switching device in particular the control unit, is designed in such a way that when first current limit values or first 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 mechanical isolating contact unit is assigned to the load-side connections.
  • 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 implement the embodiments according to the invention or Procedure of the protective switching device to be carried out or to support .
  • the microcontroller is part of the protective switching device, especially the control unit.
  • 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 3 shows a first representation of a switching behavior
  • Figure 5 shows a representation of a functional sequence.
  • Figure 1 shows a representation of a protective switching device SG for protecting an electrical low-voltage circuit, in particular a low-voltage alternating 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/grid side,
  • 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.
  • 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, wherein the electronic interruption unit EU has a 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 by means of semiconductor-based switching elements (not shown). is switchable,
  • the differential current sensor unit ZCT for determining the level of a (momentary) 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 mechanical Isolation contact unit MK and the load-side neutral and phase conductor connections NL, LL can be provided (arranged), and alternatively it can 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 carried by the protective switching device. th conductor (to be protected) of the low-voltage circuit. 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 control unit SE.
  • a current sensor unit SI for determining the level of the current of the low-voltage circuit, which is arranged in particular in the current path of the phase conductor or phase conductor current path,
  • control unit SE which is connected to the differential current sensor unit ZCT, (optionally) to the current sensor unit SI, to the mechanical isolating contact unit MK and the electronic interruption unit EU.
  • the protective switching device SG in particular the control unit SE, is designed in such a way that the level of the current differential current is compared with a current differential current limit value DSGm and, in the event of an excess, in particular in terms of amount, a current flow in the low-voltage circuit is avoided by a high-resistance state of the switching elements of the electronic interruption unit is initiated when the isolating contacts are closed.
  • the current flow in the low-voltage circuit can be avoided by a high-resistance state of the switching elements of the electronic interruption unit within a first switch-off time, which is in particular less than 20 ms, more specifically less than 15 ms, 10 ms, 5 ms, 1 ms, 500 hp or 100 hp is. This means that an immediate shutdown is achieved.
  • the optionally provided current sensor unit SI which is connected to the control unit SE, for determining the level of a current in the conductors of the low-voltage circuit, can design the protective switching device SG in such a way that when first current limit values are exceeded (i.e.
  • 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 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 S I can alternatively also be determined, as shown in Figure 1.
  • the current sensor unit S I has a very low internal resistance, so that the determination of the level of the voltage is not or negligibly affected.
  • the protective switching device can be designed in such a way that a second voltage sensor unit SU2 is 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 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.
  • 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 shows the switching status (open or closed) of the contacts of the me- mechanical isolating contact unit MK, in particular through a (purely) mechanical connection, 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 be determined, for example, using a sensor, such as a position sensor.
  • the contact position or the switching state 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 (manual) closing of the contacts by the mechanical handle is only possible after an 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.
  • the protective switching device SG has a power supply or power supply NT, for example a switching power supply.
  • 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.
  • the connection to the network-side neutral conductor Connection NG (or/and phase conductor connection LG) can advantageously be provided with a fuse SS, in particular a fuse, or a switch Sch ( Figure 2).
  • 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 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, in particular in the case of a two-part structure (see Figure 2), to protect the "electronic" first part EPART or its entire units (such as especially the control unit, electronic interruption unit, if necessary voltage sensor unit (s), differential current sensor unit, if necessary current sensor unit, if necessary measurement 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 (FIG. 2) can advantageously be realized, for example as a module that has three connections with respect 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 power 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.
  • resistance values of greater than 1 kiloohm are better with high-resistance meaning larger than 10 kiloohm, 100 kiloohm, 1 megaohm, 10 megaohm, 100 megaohm, 1 gigaohm or larger.
  • 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 have the fuse SS, a switch SCH, the measuring impedance ZM, a temperature sensor TEM (in particular for the electronic interruption unit EU), a 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.
  • 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).
  • EPART electronic first part
  • 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 be done (wired or/and wireless) 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 FG. 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 an avoidance of current flow in the low-voltage circuit when current limit values or current time limit values are exceeded. In particular, this may be: leads to galvanic isolation. The initiation of the avoidance of a current flow or one if necessary. Galvanic interruption of the low-voltage circuit occurs, 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), insulated gate bipolar transistors (IGBT), metal oxide layer field effect transistors (MOSFET) or other (self-guided) power semiconductors.
  • semiconductor components such as bipolar transistors, field effect transistors (FET), insulated gate bipolar transistors (IGBT), metal oxide layer field effect transistors (MOSFET) or other (self-guided) power semiconductors.
  • IGBTs and MOSFETs are particularly suitable for the protective switching device according to the invention due to low flow resistances, high junction resistances and good switching behavior.
  • the mechanical isolating contact unit MK refers in particular to a (standard) isolating function, implemented by the Isolation 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 .
  • 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 specified 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 if effective differential current time limit values are exceeded, current flow in the low-voltage circuit is avoided. is initiated, for example, by a high-resistance state of the switching elements of the electronic interruption unit when the isolating contacts are closed.
  • the effective differential current time limit values can be limit values according to relevant standards, such as DIN EN 61008-1.
  • the current differential current limit value DSGm can be higher in magnitude than the effective differential current time limit value.
  • the current differential current limit value DSGm is a value in the range of 2 to 100 times the first differential current time limit value.
  • the current differential current limit DSGm can, for example, be a value of 200 mA. That is, for example, when a differential current value of 200 mA is reached, the current flow is (quasi) immediately avoided, i.e. in particular less than 20 ms, more specifically less than 15 ms, 10 ms, 5 ms, 1 ms, 500 ps or 100 ps.
  • the switching elements of the electronic interruption unit become low-resistance.
  • the low resistance occurs in particular when the instantaneous value of the alternating voltage is smaller than a first voltage limit.
  • the second voltage sensor unit SU2 can advantageously be provided.
  • the first voltage limit can be, for example, less than 10 volts or less than 5 volts. More specifically, the switching elements of the electronic interruption unit become low-resistance in a zero crossing of the alternating voltage.
  • the first number of violations can, for example, be a value in the range 2 to 20 violations. If this first number (x) of exceedances is exceeded, the contacts of the mechanical isolating contact unit MK (for galvanic isolation) open, for example. Alternatively, the electronic interruption unit can also remain in the high-resistance state.
  • the respective states can be reported via the communication unit.
  • Figure 3 shows an example of the aforementioned behavior for a differential current if, caused for example by an earth fault current.
  • an event causing a differential current occurs at time t of approximately 5 ms, for example an earth fault current.
  • the level of the differential current is approximately 400 mA.
  • a current flow is then prevented from flowing OFF (switching off) after around 17 ms (time around 22 ms).
  • D. H From the event until the current flow is avoided, a current flow ON occurs in the low-voltage circuit, only then is the current flow OFF avoided through open contacts.
  • an event causing a differential current occurs at time t of approximately 5 ms.
  • the level of the differential current would theoretically also reach a value of around 400 mA.
  • a (quasi) immediate avoidance of a current flow OFF occurs when the current differential current limit value is reached within the switch-off time, for example 200 mA, so that the possible differential current of z. B. 400 mA is not reached (limit).
  • the current flow is avoided by a high-resistance state STB of the switching elements of the electronic interruption unit. For example, by evaluating the instantaneous value of the level of the differential current using the control unit SE.
  • the switching elements of the electronic interruption unit EU then become low-resistance at an amount of the instantaneous value of the alternating voltage that is smaller than a first voltage limit.
  • the switching elements of the electronic interruption unit become low-resistance in a zero crossing of the alternating voltage, specifically in the next (or next) zero crossing of the alternating voltage (for example, depending on the time at which the event causing the differential current occurs).
  • the difference reaches reference current if then (optionally) the effective differential current time limit value
  • the current flow in the low-voltage circuit is avoided, as shown.
  • the current flow is avoided at the next zero crossing of the alternating voltage, as shown.
  • the current flow can be avoided by a high-resistance state of the switching elements of the electronic interruption unit when the isolating contacts are closed (state STB).
  • the current flow can be avoided alternatively (classically) by leaving the isolating contacts open OFF.
  • Figure 4 shows a representation according to Figure 3, with the difference that the behavior mentioned for a differential current if, caused for example by an operational pulse differential current, is shown as an example.
  • an event causing a differential current occurs at time t of approximately 5 ms, for example an operational pulse differential current or technically induced pulse differential current, such as occurs, for example, during switching operations. This can occur particularly during switch-on processes and with frequency converters in low-voltage alternating current circuits.
  • Such impulse differential currents are usually not critical from a personal protection perspective because they are not caused by people but by non-ideal technical circuits.
  • a lot has been done to make classic residual current circuit breakers resistant to operational impulse differential currents or technically induced impulse differential currents in order to avoid (technically induced) faults. to avoid tripping or to achieve a high level of security of supply in the low-voltage circuit.
  • the magnitude of the differential current is (again) approximately greater than 400 mA.
  • current flow / OFF state open contacts, switching off
  • current flow / OFF state open contacts, switching off
  • 17 ms time around 22 ms
  • - falling edge of the pulse differential current This means that from the event until the current flow is avoided, there is a current flow ON in the low-voltage circuit, only then is the current flow OFF avoided through open contacts.
  • an event causing a differential current occurs at time t of approximately 5 ms, in the example of the operational pulse differential current or technically caused pulse differential current.
  • the magnitude of the differential current would theoretically also reach a value of approximately or greater than 400 mA.
  • a (quasi) immediate avoidance of a current flow (within the (first) switch-off time) - state STB (high-resistance interruption unit) occurs when the current differential current limit value is reached, for example 200 mA, so that the possible differential current of, for example (greater) 400 mA is not reached (limitation) .
  • the current flow is prevented by a high-resistance state of the switching elements of the electronic interruption unit - state STB. For example, by evaluating the instantaneous value of the level of the differential current using the control unit SE.
  • the switching elements of the electronic interruption unit EU then become low-resistance at an amount of the instantaneous value of the alternating voltage that is smaller than a first voltage limit.
  • the switching elements of the electronic interruption unit become low-resistance in a zero crossing of the alternating voltage, specifically in the next (or after next) zero crossing of the alternating voltage (for example depending on the time at which the event causing the differential current occurs).
  • the differential current if then (optionally) reaches the current differential current time limit, the current flow in the low-voltage circuit would be avoided. If the current differential current limit or (optionally) effective differential current time limit is not reached, as shown, the electronic interruption unit remains in the low-resistance state for a current flow ON, as shown.
  • FIG. 5 shows a representation of a functional sequence with different function or status blocks.
  • a differential current sensor unit ZCT / 10 determines the level of a differential current in the conductors of the low-voltage circuit and records or provides instantaneous values of the differential current, which are passed on, for example, to a control unit SE.
  • Whether a) or b) is carried out or / 110 is determined by a device configuration conf / 111 or can be set.
  • the instantaneous values of the differential current are subjected to a second evaluation,, I iDiff, rms (t)
  • >DSG2" 200 is supplied, which in the example uses the amount of the instantaneous value of the differential current with regard to the exceeding of the second differential current limit DSG2.
  • the avoidance of the current flow in the low-voltage circuit due to a high-resistance state of the switching elements of the electronic interruption unit STB takes place within a first switch-off time, which is in particular less than 20 ms, more specifically less than 15 ms, 10 ms, 5 ms, 1 ms, 500 ps or 100 ps.
  • the switching elements of the electronic interruption unit ON / 402 become low-resistance, with this becoming low-resistance occurs in particular at an amount of the instantaneous value of the alternating voltage that is smaller than a first voltage limit, for example less than 10 volts. ( at
  • 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.
  • a computer-readable storage medium such as a USB stick, CD-ROM, etc.
  • 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;

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schutzschaltgerät (SG) zum Schutz eines elektrischen Niederspannungsstromkreis für Wechselspannung, bei dem die Höhe eines momentanen Differenzstromes von Leitern des Niederspannungsstromkreises ermittelt wird und bei Überschreitung eines momentanen Differenzstromgrenzwertes (DSGm) eine Vermeidung eines Stromflusses im Niederspannungsstromkreis durch einen hochohmigen Zustand von Schaltelementen einer elektronischen Unterbrechungseinheit bei geschlossenem Zustand von Trennkontakten initiiert wird.

Description

Beschreibung
Schutzschaltgerät und Verfahren
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 .
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 .
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.
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 .
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 .
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 .
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 .
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 .
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 .
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 .
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 .
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 .
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
U = Amplitude der Spannung
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)
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)
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° ) .
Mit momentanem Spannungswert u(t) oder momentanen Stromwert oder momentanem Differenzstromwert ist folglich der momentane Wert der Spannung / des Stromes / des Differenzstromes zum Zeitpunkt t, d.h. bei einer sinusförmigen (periodischen) Wechselspannung der Wert der Spannung / des Stromes / des Differenzstromes zum Phasenwinkel cp gemeint (cp = O...2n bzw. cp = 0°...360°, der jeweiligen Periode) .
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schutzschaltgerät eingangs genannter Art zu verbessern, insbesondere den Schutz gegen Fehlerströme 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.
Diese Aufgabe wird durch ein Schutzschaltgeräte mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, sowie durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 10 gelöst.
Erfindungsgemäß ist ein Schutzschaltgerät zum Schutz eines elektrischen Niederspannungsstromkreises, insbesondere Niederspannungswechselstromkreises, vorgesehen, aufweisend:
- ein Gehäuse mit netzseitigen und lastseitigen Anschlüssen für Leiter des Niederspannungsstromkreises ,
- eine Di f ferenzstromsensoreinheit , zur Ermittlung der Höhe eines Di f ferenzstromes der Leiter des Niederspannungsstromkreises , insbesondere zur Erfassung des zeitlichen Verlauf des Momentanwertes des Di f ferenzstromes ,
- 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 ;
- 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 ;
- 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 die Höhe des momentanen Di f ferenzstromes mit einem momentanen Di f ferenzstromgrenzwert verglichen wird und bei , insbesondere betragsmäßiger, Überschreitung eine Vermeidung eines Stromflusses im Niederspannungsstromkreis durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit bei geschlossenem Zustand der Trennkontakte initiiert wird .
Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine neuartige Vermeidung eines Stromflusses im Niederspannungsstromkreis gegeben ist , unter Verwendung des Momentwertes des Di f ferenzstromes , so dass eine Sof ortabschaltung bei betragsmäßiger Überschreitung „sofort" einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit bei geschlossenem Zustand der Trennkontakte initiiert .
Vorteilhaft erfolgt bei Überschreitung des momentanen Di f ferenzstromgrenzwertes die Vermeidung des Stromflusses im Niederspannungsstromkreis durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit innerhalb einer ersten Abschaltzeit . Die erste Abschaltzeit ist insbesondere kleiner als 20ms , spezieller kleiner als 15 ms , 10 ms , 5 ms , 1 ms , 500 ps oder 100 ps .
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und im Aus führungsbeispiel angegeben .
Vorteilhaft erfolgt nach der Vermeidung des Stromflusses im Niederspannungsstromkreis , hervorgerufen durch die Überschreitung des momentanen Di f ferenzstromgrenzwertes , ein niederohmig werden der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit .
Dies hat den besonderen Vorteil , dass ein automatisches Wiedereinschalten erfolgt und so eine hohe Verfügbarkeit der Energieversorgung erzielt wird .
Das niederohmig erfolgt insbesondere bei einem Betrag des Momentanwertes der ( am Schutzschaltgerät anliegenden) Wechselspannung, der kleiner als eine erste Spannungsgrenze ist . Die erste Spannungsgrenze ist insbesondere kleiner als 20 Volt oder 10 Volt oder kleiner als 5 Volt . Spezieller kann ein niederohmig werden der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit in einem Nulldurchgang der Wechselspannung erfolgen .
D . h . das Schutzschaltgerät schaltet in den Standby-Zustand und z . B . beim nächsten Spannungsnulldurchgang wieder automatisch in den On-Zustand .
Vorteilhaft ist hierzu eine mit der Steuerungseinheit verbundene Spannungssensoreinheit vorgesehen, zur Ermittlung der Höhe einer Spannung der Leiter des Niederspannungsstromkreises .
Dies hat ferner 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 .
Nach der Vermeidung des Stromflusses durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit und geschlossenem Zustand der Kontakte durch den momentanen Di f ferenzstromgrenzwert erfolgt ein niederohmig werden, so dass weiter auf das Vorliegen von fehlerhaften Di f ferenzstromereignissen geprüft werden kann . So können kritische Ereignisse von unkritischen Ereignissen unterschieden, unter Bereitstellung einer maximalen Energie-Versorgungssicherheit im Stromkreis , um so einerseits Personenschutz und andererseits die Verfügbarkeit von Anlagen zu gewährleisten .
So kann der Zustand an den lastseitigen Anschlüssen hinsichtlich des Vorliegens von Di f ferenzstromgrenzwerten weiter überwacht werden . Bei Änderung des Zustandes kann vorteilhaft eine weitere Aktion erfolgen, beispielsweise gemäß den weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung . So wird ein völlig neues Betriebskonzept eines (Fl-)Schutz- schaltgerätes vorgestellt.
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.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird, nach dem niederohmig werden, ein erneutes Überschreiten des momentanen Differenzstromgrenzwertes erfasst. Es erfolgt ein hochohmig werden mit anschließendem niederohmig werden. Erfolgen erneute Überschreitungen des momentanen Differenzstromgrenzwertes (mit hochohmig und niederohmig werden) , so wird dies nur so lange durchgeführt, bis eine erste Anzahl an Überschreitungen vorliegt. Die erste Anzahl kann 2 oder 3 bis 20 sein.
Dann bleibt die elektronischen Unterbrechungseinheit in einem hochohmigen Zustand. Dies kann so lange erfolgen, bis eine weitere Zeitgrenze überschritten ist. Alternativ bzw. zusätzlich kann dieser Zustand durch eine Kommunikationseinheit kommuniziert werden.
Alternativ bzw. zusätzlich können die Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit geöffnet werden.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass ein Konzept für ein robustes Schutzschaltgerät gegeben ist, dass eine hohe Verfügbarkeit der Energieversorgung gewährleistet.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird aus der Höhe des momentanen Differenzstromes ein Effektivwert des Differenzstromes ermittelt. Der Effektivwert des Differenzstromes wird mit einem effektiven Differenzstromgrenzwert oder effektiven Differenzstrom-Zeitgrenzwert verglichen und bei Überschreitung wird eine Vermeidung eines Stromflusses im Nieder spannungs Stromkreis a) durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit bei geschlossenem Zustand der Trennkontakte oder b) durch einen geöffneten Zustand der Trennkontakte initiiert .
Dies hat den besonderen Vorteil, dass zwei Auswertungen für den erfassten Differenzstrom vorgesehen sind.
Zum einen hinsichtlich eines effektiven Differenzstrom- Zeitgrenzwertes, der einer klassischen Auswertung entspricht, wie sie heute in Fehlerstromschutzschaltern gemäß dem Stand der Technik verwendet werden. Das Ergebnis der Auswertung können allerdings zwei mögliche Vermeidung eines Stromflusses sein. Einerseits eine klassische Vermeidung eines Stromflusses im Niederspannungsstromkreis durch einen geöffneten Zustand der Trennkontakte, d.h. eine galvanische Trennung. Andererseits durch eine neuartige Vermeidung durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit bei geschlossenem Zustand der Trennkontakte .
Für die Auswertung des effektiven Differenzstrom- Zeitgrenzwertes kann vorteilhaft der Effektivwert des Differenzstromes verwendet werden. Beispielsweise durch eine RMS- Wert (root mean square = Effektivwert) Ermittlung des Differenzstromes. Bei Überschreitung der entsprechenden normgemäßen (FI-Schutzschalter) Strom-/Zeitgrenzwerte erfolgt eine der beiden genannten Vermeidungen des Stromflusses.
Zum anderen die neuartige parallele Auswertung eines momentanen Differenzstromgrenzwertes unter Verwendung des Momentwertes des Differenzstromes, so dass eine Sof ortabschaltung bei betragsmäßiger Überschreitung „sofort" einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit bei geschlossenem Zustand der Trennkontakte initiiert .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet, dass der momentane Differenzstromgrenzwert betragsmäßig höher als der effektive Differenzstromgrenzwert oder der effektive Differenzstrom- Zeitgrenzwert (der Differenzstrom - Anteil) ist. Insbesondere ist der momentane Differenzstromgrenzwert ein Wert aus dem Bereich des 2 bis 100- fachen des ef fektiven Di f ferenzstromgrenzwertes oder ef fektiven Di f ferenzstrom-Zeitgrenzwertes . Dies hat den besonderen Vorteil , dass die Sof ortabschaltung erst dann ausgeführt wird, wenn ein Momentanwert des Di f ferenzstromes auftritt , der stets größer als der dauerhaft zulässige Di f ferenzstrom ist . Zusätzlich ermöglicht eine Einsteilbarkeit des zweiten Di f ferenzstromgrenzwertes , dass die Schwelle an die gegebene Betriebssituation und die vorhandenen betriebsmäßigen Ereignisse bzw . Störungen mit Di f ferenzstromfolge angepasst werden kann .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine mit der Steuerungseinheit verbundene Stromsensoreinheit vorgesehen, zur Ermittlung der Höhe eines Stromes der Leiter des Niederspannungsstromkreises . Das Schutzschaltgerät , insbesondere die Steuerungseinheit , ist derart ausgestaltet , dass bei Überschreitung von ersten Stromgrenzwerten oder ersten Strom- Zeitgrenzwerten eine Vermeidung eines Stromflusses im Niederspannungsstromkreis durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit bei geschlossenem Zustand der Trennkontakte initiiert wird .
Dies hat den besonderen Vorteil , dass neben der Di f ferenzstromerfassung und den damit verbundenen Schutz funktionen auch eine Uberstrom-/Kurzschlussstromerf assung gegeben ist , so dass vorteilhaft ein kombiniertes Fehlerstrom-/Leitungs- schut z-Schut zschaltgerät gegeben ist .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die mechanische Trennkontakteinheit den lastseitigen Anschlüssen zugeordnet .
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 , das Schutzschaltgerät aber auch bei geöf fneten Kontakten weiterhin mit Energie versorgt wird, so dass weiterhin erfindungsgemäß gearbeitet werden kann . Erfindungsgemäß wird ein korrespondierendes Verfahren für ein Schutzschaltgerät für einen Niederspannungsstromkreis mit elektronischen (halbleiterbasierten) Schaltelementen mit den gleichen und weiteren Vorteilen beansprucht .
Erfindungsgemäß wird ein korrespondierendes Computerprogrammprodukt für ein Schutzschaltgerät beansprucht . Das Computerprogrammprodukt umfasst Befehle , die bei der Aus führung des Programms durch einen Mikrocontroller diesen veranlassen die erfindungsgemäßen Ausgestaltungen bzw . Verfahren des Schutz- schaltgerätes durchzuführen bzw . zu unterstützen .
Insbesondere , dass bei Überschreitung eines momentanen Di f ferenzstromgrenzwertes eine Vermeidung eines Stromflusses im Niederspannungsstromkreis durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit bei geschlossenem Zustand der Trennkontakte initiiert wird .
Der Mikrocontroller ist Teil des Schutzschaltgerätes , insbesondere der Steuerungseinheit .
Erfindungsgemäß wird ein korrespondierendes computerlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogrammprodukt gespeichert ist , beansprucht .
Erfindungsgemäß wird ein korrespondierendes Datenträgersignal , das das Computerprogrammprodukt überträgt , beansprucht .
Alle Ausgestaltungen, sowohl in abhängiger Form rückbezogen auf den Patentanspruch 1 bzw . 10 , als auch rückbezogen lediglich auf einzelne Merkmale oder Merkmalskombinationen von Patentansprüchen, insbesondere auch ein Rückbezug der abhängigen 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 . 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 .
Dabei zeigt die Zeichnung :
Figur 1 eine erste Prinzipdarstellung eines Schutzschaltgerätes ,
Figur 2 eine zweite Prinzipdarstellung eines Schutzschaltgerätes
Figur 3 eine erste Darstellung eines Schaltverhaltens ,
Figur 4 eine zweite Darstellung eines Schaltverhaltens ,
Figur 5 eine Darstellung eines Funktionsablaufes .
Figur 1 zeigt eine Darstellung eines Schutzschaltgerätes SG zum Schutz eines elektrischen Niederspannungsstromkreises , insbesondere Niederspannungswechselstromkreis , mit einem Gehäuse GEH, aufweisend :
- netzseitige Anschlüsse , die i . B . einen netzseitigen Neutralleiteranschluss NG und einen netzseitigen Phasenleiteranschluss LG umfassen,
- lastseitige Anschlüsse , die i . B . einen lastseitigen Neutralleiteranschluss NL und einen lastseitigen Phasenleiteranschluss LL umfassen,
- die Anschlüsse sind für den Niederspannungsstromkreis vorgesehen;
- an den netzseitige Anschlüssen / der Netzseite Grid ist üblicherweise eine Energiequelle angeschlossen,
- an den lastseitige Anschlüssen / der Lastseite Load ist üblicherweise ein Verbraucher angeschlossen;
- eine ( zweipolige ) mechanische Trennkontakteinheit MK mit lastseitigen Anschlusspunkten APLL, APNL und netzseitigen An- Schlusspunkten 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 ,
- 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 ,
- eine Di f ferenzstromsensoreinheit ZCT , zur Ermittlung der Höhe eines (momentanen) Di f ferenzstromes der Leiter des Nie- derspannungs-stromkreises , 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 geführ- ten (zu schützenden) Leiter des Niederspannungsstromkreises. Im Beispiel bei einem Einphasenwechselstromkreis von Neutralleiter und Phasenleiter.
Die Differenzstromsensoreinheit 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.
- (optional) eine Stromsensoreinheit SI, zur Ermittlung der Höhe des Stromes des Niederspannungsstromkreises, die insbesondere im Strompfad des Phasenleiter bzw. Phasenleiterstrompfad angeordnet ist,
- einer Steuerungseinheit SE, die mit der Differenzstromsensoreinheit ZCT, (optional) mit der Stromsensoreinheit SI, mit der mechanischen Trennkontakteinheit MK und der elektronischen Unterbrechungseinheit EU verbunden ist.
Erfindungsgemäß ist das Schutzschaltgerät SG, insbesondere die Steuerungseinheit SE, derart ausgestaltet, dass die Höhe des momentanen Differenzstromes mit einem momentanen Differenzstromgrenzwert DSGm verglichen wird und bei, insbesondere betragsmäßiger, Überschreitung eine Vermeidung eines Stromflusses im Niederspannungsstromkreis durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit bei geschlossenem Zustand der Trennkontakte initiiert wird.
So kann bei Überschreitung des momentanen Differenzstromgrenzwertes DSGm die Vermeidung des Stromflusses im Niederspannungsstromkreis durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit innerhalb einer ersten Abschaltzeit erfolgen, die insbesondere kleiner als 20ms, spezieller kleiner als 15 ms, 10 ms, 5 ms, 1 ms, 500 ps oder 100 ps ist. Somit wird quasi eine sofortige Abschaltung realisiert. Die optional vorgesehene und mit der Steuerungseinheit SE verbundene Stromsensoreinheit S I , zur Ermittlung der Höhe eines Stromes der Leiter des Niederspannungsstromkreises , kann das Schutzschaltgerät SG derart ausgestalten, dass bei Überschreitung von ersten Stromgrenzwerten ( d . h . wenn die Höhe des Stromes den (Betrag) des ersten Stromgrenzwertes überschreitet ) oder ersten Strom-Zeitgrenzwerten ( d . h . der erste Stromgrenzwert ist für eine erste Zeitdauer überschritten; d . h . wenn die Höhe des (Betrages des ) Stromes den ersten Stromgrenzwert für eine erste Zeitdauer überschreitet ) eine Vermeidung eines Stromflusses im Niederspannungsstromkreis durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit bei geschlossenem Zustand der Trennkontakte initiiert wird .
Die mechanische Trennkontakte Einheit MK ist im Beispiel lastseitig angeordnet , die elektronische Unterbrechungseinheit EU ist erfindungsgemäß netzseitig angeordnet .
Die Netzseite GRID mit der Energiequelle steht im Normal fall unter elektrischer Spannung . An der Lastseite LOAD ist üblicherweise ein elektrischer Verbraucher angeschlossen .
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 .
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 . Das Schutzschaltgerät kann derart ausgestaltet sein, dass 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 .
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 .
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 .
Das Schutzschaltgerät kann derart ausgestaltet sein, dass eine zweite Spannungssensoreinheit SU2 vorgesehen ist , die die Höhe der Spannung zwischen netzseitigen Neutralleiteranschluss NG und netzseitigen Phasenleiteranschluss LG ermittelt .
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 .
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 .
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 .
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 .
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 me- chanischen Trennkontakteinheit MK, insbesondere durch eine (rein) mechanische Verbindung, am Schutzschaltgerät an. Des Weiteren kann die Kontaktstellung (bzw. die Position der Handhabe, geschlossen bzw. geöffnet) 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 .
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") .
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 Neutralleiter- anschluss NG (oder/und Phasenleiteranschluss LG) kann vorteilhaft eine Sicherung SS, insbesondere Schmelzsicherung, oder ein Schalter Sch (Figur 2) vorgesehen sein.
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.
Vorteilhafterweise kann der Schalter 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.
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, ggfs. Spannungssensoreinheit ( en) , Differenzstromsensoreinheit, ggfs. Stromsensoreinheit, ggfs. Messimpedanz, 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 Differenzstromsignal (Höhe des Differenzstromes) von der Differenzstromsensoreinheit 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 .
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 .
Ebenso können Stromsensoreinheiten, Spannungsermittlungen ( z . B . durch erste Spannungssensoreinheiten) vorgesehen sein .
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 .
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 .
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 .
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 .
Der elektronische erste Teil EPART weist nur drei Anschlüsse zum Niederspannungsstromkreis auf :
- den netzseitigen Phasenleiter Anschluss LG als ersten Anschluss ,
- einen ( zweiten) Anschluss für den bzw . zum netzseitigen Phasenleiteranschlusspunkt APLG der mechanischen Trennkontakteinheit MK,
- einen dritten Anschluss EN für eine Verbindung zum netzseitigen Neutralleiteranschluss 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 Uberlastfall zu tragen . 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 .
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 .
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 .
Ferner kann die Kommunikationseinheit COM eine Anzeigefunktion aufweisen . Ebenso kann eine separate Anzeigeeinheit vorgesehen sein .
Das Schutzschaltgerät enthält einen, insbesondere mechanischen, zweiten Teil MPART . Der zweite Teil MPART kann die mechanische Trennkontakteinheit MK, die Handhabe HH, eine Freigabeeinheit FG 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 .
Es können weitere , nicht näher bezeichnete , Einheiten vorgesehen sein .
Durch die Zweiteilung lässt sich vorteilhaft ein erfindungsgemäßes kompaktes Schutzschaltgerät mit einer vereinfachten Konstruktion realisieren .
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 Of fnungssignal OEF (von der Steuerungseinheit SE ) vorliegt . Die Freigabeeinheit/ Freigabefunktion FG agiert dann als Auslöseeinheit zum Öf fnen der Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit 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 .
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 .
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 herbei führt . 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 .
Die elektronische Unterbrechungseinheit EU kann Halbleiterbauelemente wie Bipolartransistoren, Feldef fekttransistoren ( FET ) , I solated Gate Bipolartransistoren ( IGBT ) , Metall Oxid Schicht Feldef fekttransistoren (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 .
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 .
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 .
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 .
Erfindungsgemäß ist das Schutzschaltgerät SG, insbesondere die Steuerungseinheit SE, derart ausgestaltet, dass bei Überschreitung von effektiven Differenzstrom-Zeitgrenzwerten eine Vermeidung eines Stromflusses im Niederspannungsstromkreis, z.B. durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit bei geschlossenem Zustand der Trennkontakte initiiert wird. Die effektiven Differenzstrom-Zeitgrenzwerte können Grenzwerte gemäß einschlägigem Normen, wie DIN EN 61008-1, sein. Beispielsweise 30 mA und eine Zeit von 300 ms, 150 ms, 40 ms oder 20 ms für den Personenschutz in Europa in einem 230 Volt Niederspannungsstromkreis, 6 mA und eine ebensolche Zeit für den Personenschutz in Nordamerika, 300 mA und eine ebensolche Zeit für den Brandschutz (230 Volt Effektivwert) .
Der momentane Differenzstromgrenzwert DSGm kann betragsmäßig höher als der effektive Differenzstrom-Zeitgrenzwert sein. Insbesondere ist der momentane Differenzstromgrenzwert DSGm ein Wert aus dem Bereich des 2 bis 100-fachen des ersten Dif- f erenzstrom-Zeitgrenzwertes .
Der momentane Differenzstromgrenzwert DSGm kann beispielsweise ein Wert von 200 mA sein. D.h. beispielsweise erfolgt bei Erreichen eines Differenzstromwertes von 200 mA eine (quasi) sofortige Vermeidung des Stromflusses, d.h. insbesondere kleiner als 20ms, spezieller kleiner als 15 ms, 10 ms, 5 ms, 1 ms, 500 ps oder 100 ps .
Nach der Vermeidung des Stromflusses im Niederspannungsstromkreis, hervorgerufen durch die Überschreitung des momentanen Differenzstromgrenzwertes, erfolgt in einer Ausgestaltung ein niederohmig werden der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit. Dass niederohmig werden erfolgt insbesondere bei einem Betrag des Momentanwertes der Wechselspannung, der kleiner als eine erste Spannungsgrenze ist. Hierzu kann vorteilhaft die zweite Spannungssensoreinheit SU2 vorgesehen sein. Die erste Spannungsgrenze kann beispielsweise kleiner als 10 Volt oder kleiner als 5 Volt sein. Spezieller erfolgt ein niederohmig werden der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit in einem Nulldurchgang der Wechselspannung .
Nach dem niederohmig werden wird ein erneutes Überschreiten des momentanen Differenzstromgrenzwertes erfasst. Dann kann ein erneutes hochohmig werden mit anschließendem niederohmig werden erfolgen, bis eine erste Anzahl (x ) an Überschreitungen vorliegt . Die erste Anzahl an Überschreitungen kann beispielsweise ein Wert aus dem Bereich 2 bis 20 Überschreitungen sein . Wird diese erste Anzahl (x ) an Überschreitungen überschritten, erfolgt beispielsweise ein Öf fnen der Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit MK ( zur galvanischen Trennung) . Alternativ kann die elektronische Unterbrechungseinheit auch im hochohmigen Zustand bleiben .
Die j eweiligen Zustände können über die Kommunikationseinheit gemeldet bzw . über die Anzeigeeinheit AE angezeigt werden .
Figur 3 zeigt beispielhaft das vorgenannte Verhalten für einen Di f ferenzstromes if , hervorgerufen beispielsweise durch einen Erdfehlerstrom . Figur 3 zeigt in der oberen Grafik die Höhe des bzw . den zeitlichen Verlauf des Di f ferenzstromes if über der Zeit t mit dazugehöriger Vermeidung eines Stromflusses OFF durch einen geöf fneten Zustand der Trennkontakte ( galvanische Trennung) oder Stromfluss ON (= Stromfluss fähigkeit des Schutzschaltgerätes ) für einen Fehlerstromschutzschalter gemäß dem Stand der Technik .
In der mittleren Grafik die Höhe bzw . den zeitlichen Verlauf der Wechselspannung uG im (beispielsweise 50 Hz- ) Niederspannungsstromkreis an den netzseitigen Anschlüssen des Schutz- schaltgerätes über der Zeit t ( in Millisekunden ms ) .
In der unteren Grafik die Höhe bzw . den zeitlichen Verlauf des Di f ferenzstromes if über der Zeit t mit dazugehörigen Ereignissen mit folgender Bezeichnung :
- OFF = Vermeidung eines Stromflusses durch einen geöf fneten Zustand der Trennkontakte ( galvanische Trennung) ,
- STB = eine Vermeidung eines Stromflusses durch einen hochohmigen Zustand der elektronischen Unterbrechungseinheit EU,
- ON = Stromfluss (= Stromfluss fähigkeit des Schutzschaltgerätes ) für ein erfindungsgemäßes Schutzschaltgerät . In der oberen Grafik für das Verhalten eines Fehlerstromschutzschalter gemäß dem Stand der Technik erfolgt zum Zeitpunkt t von etwa 5 ms das Eintreten eines einen Di f ferenzstromes hervorrufenden Ereignisses , beispielsweise ein Erdfehlerstrom . Im Beispiel ist die Höhe des Di f ferenzstromes etwa 400 mA. Daraufhin erfolgt bei einem klassischen Fehlerstromschutzschalter die Vermeidung eines Stromflusses OFF (Ausschalten) nach etwa 17 ms ( Zeitpunkt etwa 22 ms ) . D . h . vom Ereignis bis zur Vermeidung des Stromflusses erfolgt ein Stromfluss ON im Niederspannungsstromkreis , erst danach erfolgt die Vermeidung des Stromflusses OFF durch geöf fnete Kontakte .
In der unteren Grafik für das Verhalten eines erfindungsgemäßes Schutzschaltgerät erfolgt zum Zeitpunkt t von etwa 5 ms das Eintreten eines einen Di f ferenzstromes hervorrufenden Ereignisses , beispielsweise ein Erdfehlerstrom . Im Beispiel würde die Höhe des Di f ferenzstromes theoretisch ebenfalls einen Wert von etwa 400 mA erreichen . Erfindungsgemäß erfolgt eine ( quasi ) sofortige Vermeidung eines Stromflusses OFF bei Erreichen des momentanen Di f ferenzstromgrenzwertes innerhalb der Abschaltzeit , beispielsweise 200 mA, so dass der mögliche Di f ferenzstrom von z . B . 400 mA nicht erreicht wird (Begrenzung) . Die Vermeidung des Stromflusses erfolgt durch einen hochohmigen Zustand STB der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit . Beispielsweise durch eine Momentanwertauswertung der Höhe des Di f ferenzstromes mittels der Steuerungseinheit SE . Beispielsweise erfolgt anschließend ein niederohmig werden der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit EU bei einem Betrag des Momentanwertes der Wechselspannung, der kleiner als eine erste Spannungsgrenze ist . Im Beispiel gemäß Figur 3 erfolgt ein niederohmig werden der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit in einem Nulldurchgang der Wechselspannung, konkret im nächsten ( oder übernächsten) Nulldurchgang der Wechselspannung (beispielsweise abhängig vom Zeitpunkt des Eintretens des den Di f ferenzstrom hervorrufenden Ereignisses ) . Erreicht der Di f fe- renzstrom if anschließend (optional) den effektiven Differenzstrom-Zeitgrenzwert, erfolgt eine Vermeidung des Stromflusses im Niederspannungsstromkreis, wie eingezeichnet. Beispielsweise wird die Vermeidung des Stromflusses im nächsten Nulldurchgang der Wechselspannung durchgeführt, wie eingezeichnet. Die Vermeidung des Stromflusses kann durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit bei geschlossenem Zustand der Trennkontakte erfolgen (Zustand STB) . Die Vermeidung des Stromflusses kann alternativ (klassisch) durch einen geöffneten Zustand der Trennkontakte erfolgen OFF.
D.h. beim erfindungsgemäßen Schutzschaltgerät erfolgt nach Überschreitung des momentanen Differenzstromgrenzwertes und quasi sofortiger Vermeidung des Stromflusses im Niederspannungsstromkreis ein erneutes (testweises) niederohmig werden zur Prüfung auf Vorliegen des den Differenzstrom hervorrufenden Ereignisses.
Figur 4 zeigt eine Darstellung gemäß Figur 3, mit dem Unterschied, dass beispielhaft das genannte Verhalten für einen Differenzstrom if, hervorgerufen beispielsweise durch einen betriebsmäßigen Impuls-Differenzstrom, dargestellt ist.
In der oberen Grafik für das Verhalten eines Fehlerstromschutzschalter gemäß dem Stand der Technik erfolgt zum Zeitpunkt t von etwa 5 ms das Eintreten eines einen Differenzstromes hervorrufenden Ereignisses, beispielsweise ein betriebsmäßiger Impuls-Differenzstrom bzw. technisch bedingter Impuls-Differenzstrom, wie er beispielsweise bei Schalthandlungen, insbesondere Einschaltvorgängen und bei Frequenzumrichtern im Niederspannungswechselstromkreis auftreten kann. Derartige Impuls-Differenzströme sind aus Sicht des Personenschutzes meist unkritisch, da sie nicht von Personen sondern durch nicht ideale technische Schaltungen hervorgerufen werden. In der Vergangenheit wurde einiges unternommen, um klassische Fehlerstromschutzschalter resistent gegen betriebsmäßige Impuls-Differenzströme bzw. technisch bedingter Impuls- Differenzströme zu gestalten, um (technisch bedingte) Fehl- auslösungen zu vermeiden bzw. eine hohe Versorgungssicherheit im Niederspannungsstromkreis zu erreichen.
Im Beispiel ist die Höhe des Differenzstromes (wieder) etwa größer 400 mA. Daraufhin erfolgt bei einem klassischen Fehlerstromschutzschalter gemäß dem Stand der Technik die Vermeidung eines Stromflusses / Zustand OFF (geöffnete Kontakte, Ausschalten) nach etwa 17 ms (Zeitpunkt etwa 22 ms) (- abfallende Flanke des Impuls-Differenzstromes) . D.h. vom Ereignis bis zur Vermeidung des Stromflusses erfolgt ein Stromfluss ON im Niederspannungsstromkreis, erst danach erfolgt die Vermeidung des Stromflusses OFF durch geöffnete Kontakte.
In der unteren Grafik für das Verhalten eines erfindungsgemäßes Schutzschaltgerät erfolgt zum Zeitpunkt t von etwa 5 ms das Eintreten eines einen Differenzstromes hervorrufenden Ereignisses, im Beispiel des betriebsmäßigen Impuls- Differenzstromes bzw. technisch bedingten Impuls- Differenzstromes .
Im Beispiel würde die Höhe des Differenzstromes theoretisch ebenfalls einen Wert von etwa bzw. größer 400 mA erreichen. Erfindungsgemäß erfolgt eine (quasi) sofortige Vermeidung eines Stromflusses (innerhalb der (ersten) Abschaltzeit) - Zustand STB (hochohmige Unterbrechungseinheit) bei Erreichen des momentanen Differenzstromgrenzwertes, beispielsweise 200 mA, so dass der mögliche Differenzstrom von z.B. (größer) 400 mA nicht erreicht wird (Begrenzung) . Die Vermeidung des Stromflusses erfolgt durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit - Zustand STB. Beispielsweise durch die Momentanwertauswertung der Höhe des Differenzstromes mittels der Steuerungseinheit SE.
Beispielsweise erfolgt anschließend ein niederohmig werden der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit EU bei einem Betrag des Momentanwertes der Wechselspannung, der kleiner als eine erste Spannungsgrenze ist. Im Beispiel gemäß Figur 4 erfolgt ein niederohmig werden der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit in einem Nulldurchgang der Wechselspannung, konkret im nächsten (oder übernächsten) Nulldurchgang der Wechselspannung (beispielsweise abhängig vom Zeitpunkt des Eintretens des den Differenzstrom hervorrufenden Ereignisses) .
Erreicht der Differenzstrom if anschließend (optional) den momentan Differenzstrom-Zeitgrenzwert, würde eine Vermeidung des Stromflusses im Niederspannungsstromkreis erfolgen. Wird der momentane Differenzstromgrenzwert oder (optional) effektive Differenzstrom-Zeitgrenzwert nicht erreicht, wie eingezeichnet, bleibt die elektronische Unterbrechungseinheit im niederohmigen Zustand für einen Stromfluss ON, wie eingezeichnet .
Figur 5 eine Darstellung eines Funktionsablaufes mit verschiedenen Funktions- bzw. Zustandsblöcken. Eine Differenzstromsensoreinheit ZCT / 10 ermittelt die Höhe eines Differenzstromes der Leiter des Niederspannungsstromkreises und erfasst bzw. stellt Momentanwerte des Differenzstromes zur Verfügung, die beispielsweise an eine Steuerungseinheit SE weiter gegeben werden.
Die Momentanwerte des Differenzstromes der Differenzstromsensoreinheit ZCT / 10 werden einerseits einer ersten Auswertung 100 zugeführt, die beispielsweise einen Effektivwert (root mean square = rms) des Differenzstromes lDiff,rms , Block RMS / 101, ermittelt und hinsichtlich der Überschreitung der ersten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte DSG1 prüft „lDiff,rms > DSG1" / 102. Bei Überschreitung der ersten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte DSG1 erfolgt eine Vermeidung eines Stromflusses im Niederspannungsstromkreis a) durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit bei geschlossenem Zustand der Trennkontakte „Standby" Block STB2 / 401 b) durch einen geöffneten Zustand der Trennkontakte OFF / 400 => Block OFF.
Ob a) oder b) durchgeführt wird or / 110 wird durch eine Gerätekonfiguration conf / 111 bestimmt bzw. kann eingestellt werden . Die Momentanwerte des Di f ferenzstromes werden andererseits einer zweiten Auswertung ,, I iDiff, rms ( t ) | > DSG2" 200 zugeführt , die im Beispiel den Betrag des Momentwertes des Di f ferenzstromes hinsichtlich der Überschreitung des zweiten Di f ferenzstromgrenzwertes DSG2 verwendet . Bei Überschreitung des zweiten Di f ferenzstromgrenzwertes DSG2 wird eine Vermeidung eines Stromflusses im Niederspannungsstromkreis durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit bei geschlossenem Zustand der Trennkontakte STB initiiert => Block STB / 201 .
Die Vermeidung des Stromflusses im Niederspannungsstromkreis durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit STB erfolgt innerhalb einer ersten Abschaltzeit , die insbesondere kleiner als 20ms , spezieller kleiner als 15 ms , 10 ms , 5 ms , 1 ms , 500 ps oder 100 ps ist .
Nach der Vermeidung des Stromflusses STB / 201 erfolgt ein niederohmig werden der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit ON / 402 , wobei dass niederohmig werden insbesondere bei einem Betrag des Momentanwertes der Wechselspannung, der kleiner als eine erste Spannungsgrenze ist , beispielsweise kleiner 10 Volt , erfolgt ,, ( at | u ( t ) | < 10 V) " / 402 .
Erfolgt nach dem niederohmig werden ein erneutes Überschreiten des zweiten Di f ferenzstromgrenzwertes DSG2 , wird dies durch einen Zähler 300 erfasst . Wird eine erste Anzahl x an Überschreitungen überschritten, erfolgt insbesondere ein Öf fnen der Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit MK zur Stromflussvermeidung OFF => Block OFF / 400 . Alternativ kann auch ein dauerhafter bzw . zeitweise dauerhafter hochohmiger Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit bei geschlossenem Zustand der Trennkontakte STB2 / 401 eingenommen werden => Block STB2 / 401 .
Ist die erste Anzahl noch nicht erreicht , erfolgt ein niederohmig werden der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit zum Stromfluss ON => Block ON / Block 402 . Das Schutzschaltgerät SG, insbesondere die Steuerungseinheit SE , kann einem Mikrocontroller (= Mikroprozessor ) aufweisen, auf dem ein Computerprogrammprodukt läuft , umfassend Befehle , die bei der Aus führung 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 .
Das Computerprogrammprodukt kann alternativ auch vorteilhaft durch ein Datenträgersignal übertragen werden .
Die Steuerungseinheit SE kann :
* mit einer digitalen Schaltung, z . B . mit einem (weiteren) Mikroprozessor, realisiert sein; der (weitere ) Mikroprozessor kann auch einen Analog-Teil enthalten;
* mit einer digitalen Schaltung mit analogen Schaltungsteilen realisiert sein .
Obwohl die Erfindung im Detail durch das Aus führungsbeispiel 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 .

Claims

Patentansprüche
1 . Schutzschaltgerät ( SG) zum Schutz eines elektrischen Niederspannungsstromkreis für Wechselspannung aufweisend :
- ein Gehäuse mit netzseitigen und lastseitigen Anschlüssen (LG, NG, LL, NL ) für Leiter des Niederspannungsstromkreises ,
- eine Di f ferenzstromsensoreinheit ( ZCT ) , zur Ermittlung der Höhe eines momentanen Di f ferenzstromes der Leiter des Niederspannungsstromkreises ,
- eine mechanische Trennkontakteinheit (MK) , die einen geschlossenen Zustand der Kontakte für einen Stromfluss im Niederspannungsstromkreis oder einen geöf fneten Zustand der Kontakte für eine stromflussvermeidende galvanische Trennung im Nieder spannungs Stromkreis aufweist ,
- eine elektronische Unterbrechungseinheit (EU) , die stromkreisseitig in Serie zur mechanischen Trennkontakteinheit (MK) 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 ,
- einer Steuerungseinheit ( SE ) , die mit der Di f ferenzstromsensoreinheit ( ZCT ) , der mechanischen Trennkontakteinheit (MK) und der elektronischen Unterbrechungseinheit (EU) verbunden ist , dass das Schutzschaltgerät ( SG) , insbesondere die Steuerungseinheit ( SE ) , derart ausgestaltet ist , dass die Höhe des momentanen Di f ferenzstromes mit einem momentanen Di f ferenzstromgrenzwert ( DSGm) verglichen wird und bei betragsmäßiger Überschreitung eine Vermeidung eines Stromflusses im Niederspannungsstromkreis durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit bei geschlossenem Zustand der Trennkontakte initiiert wird .
2 . Schutzschaltgerät ( SG) nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass bei Überschreitung die Vermeidung des Stromflusses im Niederspannungsstromkreis durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit innerhalb einer ersten Abschaltzeit erfolgt , die insbesondere kleiner als 20ms , spezieller kleiner als 15 ms , 10 ms , 5 ms , 1 ms , 500 ps oder 100 ps ist .
3 . Schutzschaltgerät ( SG) nach Patentanspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet , dass nach der Vermeidung des Stromflusses im Niederspannungsstromkreis hervorgerufen durch die Überschreitung des momentanen Di f ferenzstromgrenzwertes ( DSGm) ein niederohmig werden der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit erfolgt , dass insbesondere eine mit der Steuerungseinheit verbundene Spannungssensoreinheit vorgesehen ist , zur Ermittlung der Höhe einer Spannung der Leiter des Niederspannungsstromkreises , wobei das niederohmig werden insbesondere bei einem Betrag des Momentanwertes der Wechselspannung, der kleiner als eine erste Spannungsgrenze ist , erfolgt .
4 . Schutzschaltgerät ( SG) nach Patentanspruch 3 , dadurch gekennzeichnet , dass das die erste Spannungsgrenze kleiner als 20 Volt oder kleiner als 10 Volt oder kleiner als 5 Volt ist , insbesondere , dass ein niederohmig werden der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit in einem Nulldurchgang der Wechselspannung erfolgt .
5. Schutzschaltgerät ( SG) nach Patentanspruch 3 oder 4 , dadurch gekennzeichnet , dass nach dem niederohmig werden ein erneutes Überschreiten des momentanen Di f ferenzstromgrenzwertes ( DSGm) erfasst wird, ein hochohmig werden mit anschließendem niederohmig werden erfolgt , bis eine erste Anzahl (x ) an Überschreitungen vorliegt , insbesondere dass dann die Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit (MK) geöf fnet werden .
6. Schutzschaltgerät (SG) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Höhe des momentanen Differenzstromes ein Effektivwert des Differenzstromes ermittelt wird, der Effektivwert des Differenzstromes mit einem effektiven Differenzstromgrenzwert oder effektiven Differenzstrom- Zeitgrenzwert (DSGe) verglichen wird und bei Überschreitung eine Vermeidung eines Stromflusses im Niederspannungsstromkreis a) durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit bei geschlossenem Zustand der Trennkontakte oder b) durch einen geöffneten Zustand der Trennkontakte initiiert wird.
7. Schutzschaltgerät (SG) nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet ist, dass der momentane Differenzstromgrenzwert (DSGm) betragsmäßig höher als der effektive Differenzstromgrenzwert oder effektive Differenzstrom-Zeitgrenzwert (DSGe) ist, insbesondere dass der momentane Differenzstromgrenzwert ein Wert aus dem Bereich des 2 bis 100-fachen des effektiven Differenzstromgrenzwertes oder effektiven Differenzstrom-Zeitgrenzwertes (DSGe) ist.
8. Schutzschaltgerät (SG) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit der Steuerungseinheit (SE) verbundene Stromsensoreinheit (ST) vorgesehen ist, zur Ermittlung der Höhe eines Stromes der Leiter des Niederspannungsstromkreises, dass das Schutzschaltgerät (SG) , insbesondere die Steuerungseinheit (SE) , derart ausgestaltet ist, dass bei Überschreitung von ersten Stromgrenzwerten oder ersten Strom- Zeitgrenzwerten eine Vermeidung eines Stromflusses im Niederspannungsstromkreis durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit bei geschlossenem Zustand der Trennkontakte initiiert wird .
9. Schutzschaltgerät ( SG) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass die mechanische Trennkontakteinheit (MK) den lastseitigen Anschlüssen ( LL, NL ) zugeordnet ist .
10 . Verfahren für ein Schutzschaltgerät ( SG) zum Schutz eines elektrischen Niederspannungsstromkreis für Wechselspannung, bei dem die Höhe eines momentanen Di f ferenzstromes von Leitern des Niederspannungsstromkreises ermittelt wird und bei Überschreitung eines momentanen Di f ferenzstromgrenzwertes
(DSGm) eine Vermeidung eines Stromflusses im Niederspannungsstromkreis durch einen hochohmigen Zustand von Schaltelementen einer elektronischen Unterbrechungseinheit bei geschlossenem Zustand von Trennkontakten initiiert wird .
11 . Verfahren nach Patentanspruch 10 , dadurch gekennzeichnet , dass bei Überschreitung des momentanen Di f ferenzstromgrenzwertes ( DSGm) die Vermeidung des Stromflusses im Niederspannungsstromkreis durch den hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit innerhalb einer ersten Abschaltzeit erfolgt , die insbesondere kleiner als 20 ms , spezieller kleiner als 15 ms , 10 ms , 5 ms , 1 ms , 500 ps oder 100 ps ist .
12 . Verfahren nach Patentanspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet , dass nach der Vermeidung des Stromflusses im Niederspannungsstromkreis hervorgerufen durch die Überschreitung des momentanen Di f ferenzstromgrenzwertes ( DSGm) ein niederohmig werden der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit erfolgt , wobei das niederohmig werden insbesondere bei einem Betrag des Momentanwertes der Wechselspannung, der kleiner als eine erste Spannungsgrenze ist, erfolgt.
13. Verfahren nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem niederohmig werden ein erneutes Überschreiten des momentanen Differenzstromgrenzwertes (DSGm) erfasst wird, ein hochohmig werden mit anschließendem niederohmig werden erfolgt, bis eine erste Anzahl (x) an Überschreitungen vorliegt, insbesondere dass dann die Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit (MK) geöffnet werden.
14. Verfahren nach einem der Patentansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Höhe des momentanen Differenzstromes ein Effektivwert des Differenzstromes ermittelt wird, der Effektivwert des Differenzstromes mit einem effektiven Differenzstromgrenzwert oder effektiven Differenzstrom- Zeitgrenzwert (DSGe) verglichen wird und bei Überschreitung eine Vermeidung eines Stromflusses im Niederspannungsstromkreis a) durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit bei geschlossenem Zustand der Trennkontakte oder b) durch einen geöffneten Zustand der Trennkontakte initiiert wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe eines Stromes der Leiter des Niederspannungsstromkreises ermittelt wird und dass bei Überschreitung von ersten Stromgrenzwerten oder ersten Strom-Zeitgrenzwerten eine Vermeidung eines Stromflusses im Niederspannungsstromkreis durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit bei geschlossenem Zustand der Trennkontakte initiiert wird.
16 . Computerprogrammprodukt umfassend Befehle , die bei der Aus führung des Programms durch einen Mikrocontroller diesen veranlassen das Verfahren gemäß einem der Patentansprüche 10 bis 15 zu unterstützen oder durchzuführen .
17 . Computerlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogrammprodukt nach Patentanspruch 15 gespeichert ist .
18 . Datenträgersignal , das das Computerprogrammprodukt nach
Patentanspruch 16 überträgt .
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