Beschreibung

Lichtbogenschutzmodul

Die Erfindung befasst sich mit dem Schutz vor in einem Stromkreis auftretenden Lichtbögen.

Ein Lichtbogen kann in einem Stromkreis z. B. auftreten, wenn ein Lichtschalter defekt ist und der Abstand zwischen zwei Kontakten des Lichtschalters zu klein ist, als dass der

Stromfluss unterbrochen werden könnte. Dann bildet sich eben zwischen den zwei Kontakten ein Lichtbogen aus. Neben einem im Stromkreis in Serie sich ausbildenden Lichtbogen kann der Lichtbogen auch zwischen Phase und Neutralleiter des Strom- kreises entstehen. Treten Lichtbögen auf, so erhöht sich die Temperatur der umliegenden Bauteile, und es kann ein Brand entstehen .

Es ist daher sinnvoll, eine Einrichtung bereitzustellen, mit der ein Schutz vor Lichtbögen gewährleistet ist. In den USA, in denen die so genannte UL-Technik (Underwriters laborato- ries, Norm mit 110 V Netzspannung) verwendet wird, sind derartige Einrichtung sogar vorgeschrieben. Dort werden Lichtbogenschutzschalter eingesetzt, und zwar erfassen diese anhand vorbestimmter Kriterien, ob ein Lichtbogen in dem Stromkreis vorliegt und weisen selbst einen Trennkontakt auf, der im Falle des Vorliegens eines Lichtbogens geöffnet wird. Die in Lichtbogenschutzschaltern verwendeten Prinzipien sind in US- Patent 5,729,145 und US-Patent 6,031,699 beschrieben. In den europäischen Ländern, in denen die IEC-Technik (International Electrotechnical Commission, Norm mit einer Spannung von 230 V) eingesetzt wird, sind Lichtbogenschutzschalter nicht zwingend vorgeschrieben. Stromkreise in IEC-Technik sind mit Fehlerschutzstromschalter und Leitungsschutz geschützt. SoIl- te zu diesen noch ein eigener Lichtbogenschutzschalter hinzutreten, wäre dies mit einem hohen Aufwand verbunden.

Die Erfindung betrifft ein Modul nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solches Modul ist bereits aus der Druckschrift DE 43 16 239 A bekannt.

Darin wird eine Schaltung zum Erkennen eines Auftretens eines Lichtbogens in einer zu überwachenden Schaltung beschrieben, wobei die Schaltung keine eigenen Mittel zum Unterbrechen eines Stromkreises aufweist. Stattdessen wird bei Auftreten eines Lichtbogens ein Fehlerstromschutzschalter in der Weise überbrückt, dass ein Fehlerstrom in dem Stromkreis simuliert und daraufhin ein Trennkontakt des Fehlerstromschutzschalters geöffnet wird.

In der Druckschrift US 5 886 861 A wird eine Einheit zum Er- kennen von Lichtbogen beschrieben, die ein eine Schmelzsicherung auslosenden Kurzschluss in einem zu schutzenden Stromkreis verursacht, falls ein Lichtbogen detektiert wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Schutz von Stromkreisen, insbesondere solchen in IEC-Technik, vor Lichtbogen zu ermöglichen, ohne dass ein übermäßiger Aufwand getrieben wird.

Die Aufgabe wird durch ein Modul mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 und durch Reihenschaltungen mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 7 gelost.

Das erfindungsgemaße Modul zum Schutz vor in einem Stromkreis auftretenden Lichtbogen umfasst Mittel zum Erfassen, ob ein Lichtbogen in dem Stromkreis auftritt. Das Modul umfasst auch Mittel zum Veranlassen des Offnen eines Trennkontaktes. Es handelt sich jedoch vorliegend nicht um einen in dem Modul ausgebildeten Trennkontakt, sondern die Mittel zum Veranlassen bewirken das Offnen eines Trennkontaktes in einem von dem Modul verschiedenen Schutzschalter. Die Erfindung baut auf der Erkenntnis auf, dass ein solcher weiterer Schutzschalter mit zumindest einem in dem Stromkreis geschalteten bzw. angeordneten Trennkontakt regelmäßig ohnehin zur Verfugung steht, und dass genau dieser Trennkontakt zur Unterbrechung des

Stromkreises benutzt werden kann. Das erfindungsgemaße Modul ist wegen des Verzichts auf eigene Trennkontakte unaufwandig und kann daher kompakt gebaut sein, insbesondere kompakter als herkömmliche Lichtbogenschutzschalter mit eigenem Trenn- kontakt sind.

Das Veranlassen des Offnens des Trennkontakts bzw. einer Mehrzahl von Trennkontakten des von dem Modul verschiedenen Schutzschalters wird mechanisch durch die Mittel zum Veran- lassen bewirkt. Hierzu ist das Modul erfindungsgemaß mechanisch mit einem Schutzschalter koppelbar. Die Mittel zum Veranlassen des Moduls weisen einen Auslosemechanismus auf, der eben bei mechanischer Kopplung des Moduls mit dem Schutzschalter auf diesen einwirken kann. Schutzschalter, die eine mechanische Kopplung mit einem anderen Modul ermöglichen, sind als solche bekannt, z. B. sind Leitungsschutzschalter bekannt, die mit einem Fehlerstrommodul mechanisch koppelbar sind. Somit ist eine Reihenschaltung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 7 ermöglicht, nämlich eine Reihenschaltung aus einem erfindungsgemaßen Modul und einem Schutzschalter mit zumindest einem Trennkontakt. Das Modul weist besagten Auslosemechanismus auf, und der Schutzschalter soll eben so ausgelegt sein, dass eine mechanische Kopplung mit dem Modul ermöglicht ist dergestalt, dass die Mittel zum Veranlassen des Moduls ein Offnen des zumindest einen Trennkontakts über die mechanische Kopplung bewirken können. Da Modul und Schutzschalter koppelbar sind, sollten sie bei der erfin- dungsgemaßen Reihenschaltung auch tatsachlich mechanisch so miteinander gekoppelt sein, denn dann bewirken die Mittel zum Veranlassen des Moduls auch tatsachlich ein Offnen des zumindest einen Trennkontakts über die mechanische Kopplung im Auslosefall, nämlich in dem Fall, dass die Mittel zum Erfassen, ob ein Lichtbogen in dem Stromkreis auftritt, eben das Vorhandensein eines Lichtbogens im Stromkreis erfassen.

Um erfassen zu können, ob ein Lichtbogen in dem Stromkreis auftritt, sollte das Modul in dem zu schutzenden Stromkreis geschaltet sein. Hierfür weist es vorzugsweise für je eine

Leitung (Phase oder Nullleiter bzw. drei Phasen und einen Nullleiter) einen Eingangsanschluss und einen Ausgangsan- schluss auf, und diese sind paarweise über eine Verbindungsleitung miteinander verbunden. Der Strom fließt in dem Strom- kreis somit über besagte Verbindungsleitungen, und die Mittel zum Erfassen können an zumindest einer dieser Verbindungsleitungen eine Information über den in dem Stromkreis fließenden Strom im Betrieb gewinnen.

Eine zum Erfassen, ob ein Lichtbogen in dem Stromkreis auftritt, wichtige Information ist die Amplitude des Stroms. Geeignete Mittel zum Messen dieser Amplitude sollten daher bereitgestellt sein, und diese können einen Stromwandler und einen nachgeschalteten Verstarker umfassen. Der Stromwandler muss lediglich an einer einzigen der Verbindungsleitungen angeordnet sein.

Es kann auch anhand des Hochfrequenzrauschens des Stroms er- fasst werden, ob ein Lichtbogen im Stromkreis auftritt. Somit umfassen die Mittel zum Erfassen in einer bevorzugten Ausfuhrungsform einen Hochfrequenzempfanger .

Zu den Mitteln zum Erfassen gehört bevorzugt auch eine Auswerteeinheit, die bevorzugt eine elektronische Auswerteein- heit ist, und diese empfangt von den Mitteln zum Messen der Amplitude die Messsignale und die Ausgangssignale des HF- Empfangers. Bei Erfüllung bestimmter Kriterien steuert die Auswerteeinheit einen Schalter an. Die Auswerteeinheit, die als MikroController ausgebildet sein kann, auf dem ein Algo- rithmus ablauft, kann nach sehr komplexen Kriterien und Kriterienkombinationen vorgehen. Die beiden Hauptkriterien, anhand derer erfasst werden kann, ob ein Lichtbogen auftritt, bestehen in dem überschreiten einer bestimmten Amplitude durch den Strom, z. B. wenn die Stromstarke 5 A uberschrei- tet, und in einer periodischen Variation des hochfrequenten Rauschens mit dem Strom.

Das Veranlassen des Offnens eines Trennkontakts durch Mittel zum Veranlassen kann grundsatzlich elektrisch oder mechanisch erfolgen. Zwar ist es möglich, ein elektrisches Steuersignal an den Schutzschalter auszusenden, das ein Offnen des Trenn- kontakts bewirkt. In der IEC-Technik sind Schutzschalter allerdings netzspannungsunabhangig und arbeiten daher nicht mit Steuersignalen. Hier ist es sinnvoll, einfach ein automatisches Auslosen des Schutzschalters zu bewirken. Bei einem aus dem Stand der Technik bekannten, in dem Stromkreis geschalte- ten Fehlerstromschutzschalter kann ein Auslosen bewirkt werden, indem Mittel zum Veranlassen in dem Stromkreis einfach einen Fehlerstrom hervorrufen. Als Fehlerstrom ist vorliegend ein Strom anzusehen, der von einer Stromleitung (z. B. Phase) zur anderen Stromleitung (z. B. Nullleiter) fließt, und zwar an dem Fehlerschutzstromschalter vorbei. Damit dies bei einem Modul ermöglicht wird, muss der Fehlerstrom von einem Abgriff vor dem Fehlerstromschutzschalter zu einem Abgriff hinter dem Fehlerstromschutzschalter (also vor oder an einem Eingangsan- schluss des Fehlerstromschutzschalters und an oder nach einem Ausgangsanschluss des Fehlerstromschutzschalters) fließen.

Wird das erfindungsgemaße Modul in Reihe mit dem Fehlerstromschutzschalter geschaltet, so ist ein erster dieser Abgriffe bereitgestellt, und damit ein zweiter dieser Abgriffe bereitgestellt werden kann, sollte das Modul einen externen An- Schluss umfassen, der dann eben mit der anderen Schaltungsseite des Fehlerstromschutzschalters als der des Moduls im übrigen gekoppelt werden kann. Der externe Anschluss wird über eine durch einen Schalter trennbare Leitung mit einer der Verbindungsleitungen zwischen Eingangsanschluss und Aus- gangsanschluss des Moduls gekoppelt.

Dadurch wird folgende Reihenschaltung ermöglicht: Die Verbindungsleitungen des Moduls sind in Reihe mit den den oder die Trennkontakt (e) aufweisenden Verbindungsleitungen des Fehler- stromschutzschalters geschaltet, und besagter externer Anschluss des Moduls ist dann mit der dem Modul in der Reihenschaltung abgewandten Seite des Fehlerschutzschalters gekoppelt. Ist also das Modul in der Reihenschaltung hinter dem

Fehlerschutzstromschalter angeordnet, muss der externe An- schluss mit einem Abgriff vor dem Fehlerstromschutzschalter gekoppelt (verbunden) werden und umgekehrt.

Die Mittel zum Veranlassen können in an sich bekannter Weise eine die Verbindungsleitungen überbrückende Leitung umfassen, die durch einen Schalter trennbar ist, wobei in der Verbindung durch die Leitung ein magnetisches Auslöseelement angeordnet ist, das bei Schließen des Schalters (bzw. grundsätz- lieh bei geschlossenem Schalter) auf den Auslösemechanismus einwirkt. Besagter Schalter ist dann durch die oben genannte Auswerteeinheit ansteuerbar, z. B. kann ein Relais vorgesehen sein, das von der Auswerteeinheit mit Strom beschickt wird.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, wobei

FIG 1 schematisch eine Anordnung, nämlich eine Reihenschaltung, veranschaulicht, bei der eine Ausführungsform ei- nes Moduls gemäß dem Stand der Technik verwendet ist,

FIG 2 schematisch eine Anordnung (Reihenschaltung) gemäß der Erfindung veranschaulicht, bei der eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Moduls verwendet ist,

FIG 3 schematisch eine Anordnung (Reihenschaltung) gemäß der Erfindung veranschaulicht, bei der ebenfalls die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Moduls aus FIG 2 verwendet ist .

Die in den FIG 1 bis 3 gezeigten Anordnungen 10, 10' bzw. 10'' sind Reihenschaltungen aus einem Schutzschalter und einem Modul, und zwar sind diese als Teil eines Stromkreises vorgesehen, um auf den Stromfluss innerhalb dieses Stromkrei- ses Einfluss nehmen zu können. Die Anordnungen 10, 10' und

10'' werden über Leitungen 12, 12' mit einer Spannungsquelle, üblicherweise dem Versorgungsnetz, gekoppelt. Auf der anderen Seite sind die Verbraucher angekoppelt, vorliegend ist symbo-

lisch der Verbraucher 14 dargestellt. Bei den Anordnungen 10, 10' und 10'' ist der verwendete Schutzschalter prinzipiell bekannt, und zwar handelt es sich in den Anordnungen 10 und 10' um einen kombinierten Leitungsschutzschalter und Fehler- schutzschalter 16 und bei der Anordnung 10'' um einen einfachen Leitungsschutzschalter 18. Diese Schutzschalter 16 bzw. 18 sind Teil der Anordnung 10, 10' bzw. 10'', weil ein Modul ein Schalten des Schutzschalters hervorruft. Bei der Anordnung 10 ist ein Modul 20 gemäß einer Ausfuhrungsform aus dem Stand der Technik und bei den Anordnungen 10' und 10'' ein erfindungsgemaßes Modul 22 gemäß einer Ausfuhrungsform verwendet .

In an sich bekannter Weise weisen die Schutzschalter 16 bzw. 18 für die Funktion als Leitungsschutzschalter einen thermischen Ausloser 24 und einen magnetischen Ausloser 26 auf. Der thermische Ausloser 24 ist üblicherweise als Bimetallelement ausgeführt. Der thermische Ausloser 24 soll ein Unterbrechen des Stromkreises, also der Verbindung zwischen den Leitungen 12, 12' einerseits und dem Verbraucher 14 andererseits, bewirken, wenn der fließende Strom dauerhaft eine zu hohe Stromstarke hat. Ein Bimetallelement verbiegt sich aufgrund der ohmschen Warme bei einem Uberstrom. Der thermische Ausloser 24 wirkt dann auf einen Trennkontakt 28 bzw. 28' ein. Die Trennkontakte 28 bzw. 28' sind in einer Verbindungsleitung zwischen einem Eingangsanschluss 30 bzw. 30' einerseits und einem Ausgangsanschluss 32 bzw. 32' des Schutzschalters 16 bzw. 18 andererseits angeordnet.

Der magnetische Ausloser 26 dient ebenfalls zum Offnen der Trennkontakte 28 bzw. 28', und zwar bei einem Kurzschlussstrom. Der magnetische Ausloser 26 ist in den FIG durch eine Spule symbolisiert, denn üblicherweise induziert der Kurzschlussstrom in dem magnetischen Ausloser 26 ein Magnetfeld, und dies bewirkt eine Verschiebung eines in den FIG nicht gezeigten mechanischen Elements, das eben auf die Kontakte 28 bzw. 28' einwirkt. Bei dem Leitungsschutzschalter 18 aus FIG 3 sind die Ausloser 24 und 26 doppelt ausgeführt, nämlich in

der Verbindungsleitung zwischen dem Eingangsanschluss 30 und dem Ausgangsanschluss 32 einerseits und als Elemente 24' bzw. 26' in der Verbindung zwischen dem Eingangsanschluss 30' und dem Ausgangsanschluss 32' andererseits.

Bei dem kombinierten Schutzschalter 16 ist zusatzlich zu den Elementen 24 und 26 ein Summenstromwandler 34 vorgesehen. Durch den Summenstromwandler 34 sind beide Verbindungsleitungen, vom Anschluss 30 zum Anschluss 32 einerseits und vom Anschluss 30' zum Anschluss 32' andererseits, gefuhrt. Im Regelfall, dass kein Fehlerstrom auftritt, also samtlicher Strom, der über eine der Leitungen 12 und 12' zugeführt wird, auch über die jeweils andere Leitung der Leitungen 12 und 12' zurückgeführt wird, gleichen sich die Strome in den beiden Verbindungsleitungen, die durch den Summenstromwandler 34 gefuhrt sind, genau aus, und insbesondere heben sich die durch diese Strome erzeugten Magnetfelder auf. Sobald ein Fehlerstrom auftritt, wird in dem Summenstromwandler 34 ein Restmagnetfeld induziert. Dieses induziert einen Strom in einer Sekundärwicklung 36 des Summenstromwandlers 34, wodurch ein Haltemagnet 38 bewegt wird, der auf einen Auslosemechanismus 40 einwirkt, und dieser Auslosemechanismus 40 bewirkt ein Offnen der Trennkontakte 28 bzw. 28' .

Ist die Funktionalitat eines Fehlerschutzstromschalters bereitgestellt, ist regelmäßig eine Prufmoglichkeit vorgesehen. Hierzu ist eine Verbindungsleitung 42 bereitgestellt, und zwar verbindet diese den einen Eingangsanschluss 30' mit dem anderen Eingangsanschluss 30 derart, dass ein fließender Strom den Summenstromwandler 34 nur einfach durchlauft. Vorliegend ist durch die Verbindungsleitung 42 der in der FIG 1 bzw. 2 rechte Durchlauf des Summenstromwandlers 34 umgangen, und der Strom fließt lediglich durch den linken Durchlauf, also in der Verbindungsleitung zwischen dem Eingangsanschluss 30 und dem Ausgangsanschluss 32. Damit der Strom über die

Verbindungsleitung 42 begrenzt ist, ist ein Widerstandselement 44 vorgesehen. Der Strom soll nicht standig über die Verbindungsleitung 42 fließen. Daher ist diese durch einen

Schalter 46 unterbrochen, der vermittels einer Pruftaste be- tatigbar ist.

Die Module 20 bzw. 22 sind nun in Reihe zu den Schutzschal- tern 16 bzw. 18 geschaltet. Hierzu weisen die Module 20 bzw. 22 jeweils Eingangsanschlusse 48 bzw. 48' und Ausgangsan- schlusse 50 bzw. 50' auf. Eine Verbindungsleitung zwischen dem Eingangsanschluss 48 und dem Ausgangsanschluss 50 einerseits sowie eine Verbindungsleitung zwischen dem Eingangsan- Schluss 48' und dem Ausgangsanschluss 50' andererseits ist dadurch in den Stromkreis schaltbar. Vorliegend ist der Ausgangsanschluss 32 des Schutzschalters 16 bzw. 18 mit dem Eingangsanschluss 48 des Moduls 20 bzw. 22 verbunden und der Ausgangsanschluss 32' des Schutzschalters 16 bzw. 18 mit dem Eingangsanschluss 48' des Moduls 20 bzw. 22 verbunden. Hierzu können die in den FIG gezeigten Verbindungsleitungen 52 bzw. 52' eingesetzt werden, es kann aber auch eine direkte Ankopp- lung durch Verwendung von geeigneten Steckkontakten an dem Schutzschalter 16 bzw. 18 einerseits und dem Modul 20 bzw. 22 andererseits erfolgen. Der Verbraucher 14 ist an einer Seite mit dem Ausgangsanschluss 50 des Moduls 20 bzw. 22 und an der anderen Seite mit dem Ausgangsanschluss 50' des Moduls 20 bzw. 22 verbunden.

Die Schutzschalter 16 und 18 bewirken ein Unterbrechen des Stromkreises bei einem Uberstrom und bei einem Kurzschlussstrom, und der kombinierte Schutzschalter 16 unterbricht darüber hinaus den Stromkreis bei einem Fehlerstrom. Nun soll der Stromkreis auch dann unterbrochen werden, wenn in dem Stromkreis an irgendeiner Stelle ein Lichtbogen aufgetreten ist. Hierzu muss zunächst einmal überhaupt erkannt werden, dass ein solcher Lichtbogen aufgetreten ist. Der Lichtbogen kann nicht am Ort seines Auftretens, das bei einem beliebigen Verbraucher sein kann, erkannt werden, sondern muss anhand des Stromflusses in dem Stromkreis erkannt werden. Die Module 20 und 22 weisen hierzu zwei verschiedene Einheiten auf: Zum einen ist eine der Verbindungsleitungen zwischen Eingangsanschluss und Ausgangsanschluss des Moduls 20 bzw. 22, vorlie-

gend die Verbindungsleitung zwischen dem Eingangsanschluss 48' und dem Ausgangsanschluss 50', durch einen Stromwandler 54 geführt. Dem Stromwandler 54 ist ein Verstärkermodul 56 nachgeordnet, und das Verstärkermodul 56 ist mit einer Aus- werte- und Steuereinheit 58 verbunden. Letzterer werden somit Daten über den in dem Stromkreis fließenden Laststrom zugeführt, wobei vorliegend von der Auswerteeinheit insbesondere die Amplitude des Laststroms erfasst wird. Als zweite Messeinheit, die zum Erfassen dient, ob ein Lichtbogen in dem Stromkreis auftritt, ist ein Hochfrequenzempfänger 60 in dem Modul 20 bzw. 22 bereitgestellt, und zwar greift er Signale zwischen der Verbindungsleitung zwischen dem Eingangsanschluss 48 und dem Ausgangsanschluss 50 einerseits und der Verbindungsleitung zwischen dem Eingangsanschluss 48' und dem Ausgangsanschluss 50' andererseits ab. Die Messsignale werden ebenfalls der Auswerte- und Steuereinheit 58 zugeführt. Die Auswerte- und Steuereinheit 58 kann ein herkömmlicher Mikro- controller sein. Um diesen mit Energie zu versorgen, ist ein Gleichrichter (AC/DC-Spannungswandler) 62 bereitgestellt, der die notwendige Gleichspannung zum Betrieb des Mikrocontrol- lers bereitstellt.

In der Auswerte- und Steuereinheit 58 wird ein Algorithmus eingesetzt, um anhand der von dem Verstärker 56 und dem Hoch- frequenzempfänger 60 zugeführten Signale zu erkennen, ob in dem Stromkreis ein Lichtbogen aufgetreten ist bzw. zumindest aufgetreten sein könnte. Ein Lichtbogen ist zum einen durch einen Anstieg der Stromamplitude über ein vorbestimmtes Niveau oder auch bestimmte Stromsteigerungen erkennbar. Genaue- res hierzu ist in dem US-Patent 6,031,699 beschrieben. Ein Lichtbogen ist zum anderen auch anhand des Hochfrequenzrauschens erkennbar, insbesondere an einem periodischen Verhalten desselben mit dem Strom. Details hierzu sind in dem US- Patent 5,729,45 beschrieben. Der von der Auswerte- und Steuereinheit 58 verwendete Algorithmus kann beide Kriterien alternativ, bevorzugt aber in Kombination verwenden, wobei über die genannten einfachen Zusammenhänge hinaus auch kompliziertere Zusammenhänge durch einen geeigneten Algorithmus

erkennbar sein können. Den Modulen 20 und 22 ist somit gemeinsam, dass durch die Mittel 54, 56, 60 und den Auswertealgorithmus in der Auswerte- und Steuereinheit 58 erfasst wird, ob ein Lichtbogen in dem Stromkreis auftritt.

Diese Erfassung ist selbstverständlich nur dann sinnvoll, wenn eine Unterbrechung des Stromkreises nach dem Erkennen des Auftretens eines Lichtbogens erfolgt. Beiden Modulen 20 und 22 ist gemeinsam, dass keine eigenen Trennkontakte nach Art der Trennkontakte 28 und 28' des Schutzschalters bereitgestellt werden, welche geöffnet werden konnten. Stattdessen veranlassen beide Module 20 und 22 ein Offnen der Trennkontakte 28 und 28' des in Reihe geschalteten Schutzschalters 16 bzw. 18.

Bei dem Modul 20 erfolgt dies unter Nutzung des automatischen Auslosemechanismus, insbesondere des Auslosemechanismus, der einen Fehlerstrom benotigt. Bei dem Modul 22 hingegen wird über eine mechanische Kopplung zu dem Schutzschalter 16 bzw. 18 mehr oder weniger direkt (nämlich nur über den Umweg des Auslosemechanismus 40) ein Offnen der Trennkontakte 28 und 28' bewirkt.

Das dem erfindungsgemaßen Modul 20 zugrunde liegende Prinzip ist ganz einfach: Es wird einfach kunstlich ein Fehlerstrom erzeugt, und dies hat zur Folge, dass in dem Schutzschalter 16 selbiger erkannt wird und durch den oben beschriebenen Automatismus die Trennkontakte 28 und 28' geöffnet werden. Wie oben bereits anhand der Verbindungsleitung 42 erläutert, muss der kunstliche Fehlerstrom so fließen, dass er eine den Sum- menstromwandler 34 durchdringende Leitung durchfließt, die zweite aber nicht. Dies ist nur möglich, wenn auf der dem Modul 20 schaltungsmaßig abgewandten Seite des Schutzschalters 16 ein Abgriff erfolgt, nämlich vorliegend an einem Abgriffs- punkt 64 vor oder an dem Eingangsanschluss 30' des Schutzschalters 16. Der Abgriff 64 wird über eine Verbindungsleitung 66 mit einem externen Anschluss 68 des Moduls 20 verbunden. Der externe Anschluss 68 ist über einen Widerstand 70

und einen Schalter 72 mit der den Eingangsanschluss 48 mit dem Ausgangsanschluss 50 des Moduls 20 verbindenden Leitung verbunden. Es ist zu beachten, dass der Fehlerstrom von dem einen Leitungspfad zu dem anderen Leitungspfad fließen muss, also zwischen dem nicht gestrichelten System mit der Leitung 12 und den Anschlüssen 30, 32, 48 und 50 einerseits und dem gestrichelten System mit den Leitungen 30', 32', 48' und 50' andererseits. Da die interne Verbindung von dem externen An- schluss 68 vorliegend zu dem ungestrichelten System (Verbin- dungsleitung zwischen Anschlüssen 48 und 50) erfolgt, muss der externe Anschluss außerhalb des Moduls 20 mit dem gestrichelten System verbunden werden, vorliegend also mit der Leitung 12' . Erkennt nun die Auswerte -und Steuereinheit 58, dass ein Lichtbogen aufgetreten ist, dann wird ein Steuer- ström ausgesandt, der ein in der FIG nicht gezeigtes Relais dazu veranlasst, den Schalter 72 zu schließen. Somit fließt ein kunstlicher Fehlerstrom, es wird ein entsprechendes Magnetfeld in der Sekundärwicklung 36 des Summenstromwandlers 34 induziert, der Haltemagnet 38 bewegt sich, wirkt auf den Aus- losemechanismus 40 ein, und die Trennkontakte 28 und 28' werden geöffnet. Das Modul 20 hat also keinen eigenen Auslosemechanismus, sondern nutzt die Funktionalitat des in Reihe geschalteten Schutzschalters 16. Es ist zu beachten, dass ein Schutzschalter nach Art des kombinierten Schutzschalters 16 in IEC-Systemen ohnehin üblicherweise vorhanden ist. Das zusatzliche Bereitstellen des Moduls 20 und dessen In-Reihe- Schalten mit dem Schutzschalter 16 ist relativ unaufwandig, insbesondere im Vergleich zu dem Fall, dass ein eigener Schutzschalter zum Schutz des Stromkreises vor Lichtbogen mit eigenen Trennkontakten bereitgestellt wurde.

Das Modul 22 bewirkt durch ein anderes Prinzip das Offnen der Trennkontakte 28 und 28' des mit dem Modul 22 in Reihe geschalteten Schutzschalters 16 bzw. 18, und zwar über eine me- chanische Kopplung. Von Fehlerstromschutzmodulen ist es bekannt, einen Auslosemechanismus in dem Modul anzuordnen, der mit einem Auslosemechanismus eines Leitungsschutzschalters, der Trennkontakte aufweist, bei vorbestimmten Ausfuhrungen

eines solchen Schutzschalters koppelbar ist, damit eben der Auslosemechanismus des Moduls letztlich das Offnen der Trennkontakte des angekoppelten Schutzschalters bewirkt. Dieses Prinzip wird vorliegend auch für das Modul 22 eingesetzt. Das Modul 22 weist einen Auslosemechanismus 74 auf, der eben mit dem Auslosemechanismus 40 des kombinierten Schutzschalters 16 bzw. den Auslosemechanismen 40 und 40' des Leitungsschutzschalters 18 koppelbar ist. Der Auslosemechanismus 74 wird in an sich bekannter Weise von einem magnetischen Ausloser 76 betätigt, und zwar indem ein Magnetfeld in dem magnetischen

Ausloser 76 erzeugt wird, das ein Bauteil in dem magnetischen Ausloser 76 bewegt. Der magnetische Ausloser 76 ist in einer Verbindungsleitung angeordnet, die die Verbindungsleitung zwischen dem Eingangsanschluss 48 und dem Ausgangsanschluss 50 des Moduls 22 einerseits mit der Verbindungsleitung zwischen dem Eingangsanschluss 48' und dem Ausgangsanschluss 50' des Moduls 22 andererseits verbindet, und zwar auch hier über einen Schalter 78, der vermittels eines Relais geschlossen werden kann. Das Relais wird eben von der Auswerte- und Steu- ereinheit 58 mit einem entsprechenden Steuerstrom beaufschlagt, wenn der Schalter 78 geschlossen werden soll, damit der Auslosemechanismus 74 aktiviert wird und die Trennkontakte 28 und 28' des mechanisch mit dem Modul 22 gekoppelten Schutzschalters 16 bzw. 18 geöffnet werden.

Auch bei dem Modul 22 ist auf eigene Trennkontakte verzichtet, und es werden die in einem IEC-System ohnehin vorhandenen Trennkontakte des Leitungsschutzschalters 18 bzw. des kombinierten Schutzschalters 16 zum Unterbrechen des Strom- kreises eingesetzt. Auch das Modul 22 ist im Vergleich zu einem eigenen Schutzschalter kompakt gebaut.

Die Funktion der Module 20 und 22 kann mithilfe einer Pruf- taste 80 geprüft werden, die einen Stromkreis schließt, wobei der Stromfluss durch die Auswerte- und Steuereinheit 58 erkannt wird, diese ihren Algorithmus durchlaufen lasst und das zu dem Schalter 72 bzw. 78 gehörende Relais testweise ansteuert .

Eine Anzeige 82 zeigt den Zustand des Moduls und die erfasste Ursache der letzten Auslösung an. Dadurch kann ein Techniker schnell feststellen, ob ein Isolationsfehler oder tatsächlich ein gefährlicher Lichtbogen die Ursache der Auslösung war.

Bezugszeichenliste

10 , 10 ' , 10 " Anordnung

12,12' Leitung

14 Verbraucher

16,18 Schutzschalter

20,22 Modul

24,26 Auslöser

28,28' Trennkontakt

30, 30' , 48,48' Eingangsanschlüsse

32, 32' , 50, 50' Ausgangsanschlüsse

34 Summenstromwandler

36 Sekundärwicklung

38 Haltemagnet

40,74 Auslösemechanismen

42, 52, 52' , 66 Verbindungsleitungen

44 Widerstandselement

46,72,78 Schalter

54 Stromwandler

56 Verstärkermodul

58 Steuereinheit

60 Hochfrequenzempfänger

62 Gleichrichter

64 Abgriffspunkt

68 Anschluss

70 Widerstand

76 Auslöser

80 Prüftaste