Schutz schalt gerät

Die Erfindung betri f ft das technische Gebiet eines Schutz- schaltgerätes 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 Überstromschutzeinrichtungen, die in der Elektroinstallationstechnik in Niederspannungsstromkreisen eingesetzt werden . Diese schützen Leitungen vor Beschädigung durch Erwärmung infolge zu hohen Stromes und/oder Kurzschluss . Ein Leitungsschutzschalter 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 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 (Überstromschutz ) respektive bei thermischer Überlast (Überlastschut z ) eingesetzt . Ein elektromagnetischer Auslöser mit einer Spule wird zur kurz zeitigen Auslösung bei Überschreiten eines Überstromgrenzwerts 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 .

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 .

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es , ein Schutzschaltgerät eingangs genannter Art zu verbessern, insbesondere eine neue , einfache und verbesserte Architektur für ein derartiges Schutzschaltgerät anzugeben bzw . verbesserte Komponenten dafür bereitzustellen .

Diese Aufgabe wird durch ein Schutzschaltgeräte mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst .

Erfindungsgemäß wird ein Schutzschaltgerät zum Schutz eines elektrischen Niederspannungsstromkreises , insbesondere Niederspannungswechselstromkreises , vorgeschlagen, aufweisend :

- ein Gehäuse mit netzseitigen Anschlüssen und lastseitigen Anschlüssen für den Niederspannungsstromkreis ,

- eine mechanische Trennkontakteinheit , die in Serie mit einer elektronischen Unterbrechungseinheit geschaltet ist , wobei die mechanische Trennkontakteinheit den lastseitigen Anschlüssen und die elektronische Unterbrechungseinheit den netzseitigen Anschlüssen zugeordnet ist ,

- dass die mechanische Trennkontakteinheit durch eine Handhabe bedienbar ist , so dass ein Öf fnen mindestens eines Kontaktes (bzw . von Kontakten) zur Vermeidung eines Stromflusses oder ein Schließen mindestens eines Kontaktes (bzw . der Kontakte ) für einen Stromfluss im Niederspannungsstromkreis schaltbar ist ,

- dass die elektronische Unterbrechungseinheit durch halbleiterbasierte Schaltelemente in einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente zur Vermeidung eines Stromflusses oder einen niederohmigen Zustand der Schaltelemente zum Stromfluss im Niederspannungsstromkreis schaltbar ist ,

- einer Stromsensoreinheit , zur Ermittlung der Höhe des Stromes des Niederspannungsstromkreises ,

- einer Steuerungseinheit , die mit der Stromsensoreinheit , der mechanischen Trennkontakteinheit und der elektronischen Unterbrechungseinheit verbunden ist , wobei bei Überschreitung von Strom- oder/und Strom-Zeitgrenzwerten eine Vermeidung eines Stromflusses des Niederspannungsstromkreises initiiert wird,

- dass die mechanische Trennkontakteinheit einen Handhabesensor ( POS ) aufweist , zur Ermittlung einer Positionsinformation der Handhabe .

Erfindungsgemäß wird ein Schutzschaltgerät vorgeschlagen, wobei die elektronische Unterbrechungseinheit den netzseitigen Anschlüssen zugeordnet ist , d . h . im Normal fall ständig mit Energie versorgt wird / an der Spannung liegt , und die mechanische Trennkontakteinheit den lastseitigen Anschlüssen zugeordnet ist , d . h . nur zu einer Last den Stromfluss unterbricht wobei das Schutzschaltgerät weiter mit Energie versorgt wird . Hierbei wird erfindungsgemäß eine Ermittlung der Position bzw . Stellung oder Bewegung ( aus unterschiedlichen Positionen kann eine Bewegung ermittelt werden) der Handhabe der mechanischen Trennkontakteinheit durchgeführt , d . h . eine Ermittlung einer Positionsinformation der Handhabe .

Die Positionsinformation wird bevorzugt nur für das Schutzschaltgerät ermittelt , d . h . ( insbesondere nur ) innerhalb des Schutzschaltgerätes verarbeitet . Hierzu ist der Handhabesensor mit der Steuerungseinheit verbunden, so dass die Steuerungseinheit eine Positionsinformation über die Handhabe hat , insbesondere den angestrebten geschlossenen oder geöf fneten Zustand der Kontakte durch die Handhabe hat .

In einer Ausgestaltung steht die Positionsinformation der Handhabe insbesondere nicht außerhalb des Schutzschaltgerätes zur Verfügung .

Dies hat den Vorteil , dass eine Information über den Schaltstellung der Handhabe in einem neuartigen Schutzschaltgerät vorliegt , die für weitere Funktionen, insbesondere eine Funktionsüberprüfung des Schutzschaltgerätes , verwendet werden kann . Das neuartige Konzept für ein Schutzschaltgerät sieht vor, dass es sofort einsatz fähig ist und auch nach einer Abschaltung einer Last Kommunikations- und weitere Funktionen übernehmen kann . Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und im Aus führungsbeispiel angegeben .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass die Positionsinformation für die Durchführung von Funktionsüberprüfungen des Schutzschaltgerät verwendet wird . Insbesondere werden abhängig von der Positionsinformation Überprüfungs funktionen durchgeführt .

Dies hat den besonderen Vorteil , dass abhängig vom Schaltzustand der Handhabe ( angestrebte of f ene/geschlossene Kontakte ) verschiedene Überprüfungs funktionen durchgeführt werden können . Insbesondere verschieden lange Überprüfungs funktionen durchgeführt werden können . So können bei Handhabestellung für geöf fnete Kontakte , d . h . wenn ein Verbraucher noch nicht mit Energie versorgt wird, längere Überprüfungs funktionen durchgeführt werden . Bei Handhabestellung für geschlossene Kontakten können bevorzugt kurze Überprüfungs funktionen durchgeführt werden, um den Verbraucher nicht mit zuviel Energie zu versorgen und Fehl funktionen zu vermeiden . So können vorteilhaft Überprüfungs funktionen des Schutzschaltgerätes selbst , als auch angeschlossener Verbraucher durchgeführt werden, um eine erhöhte Sicherheit des neuartigen Schutz- schaltgerätes als auch des Niederspannungsstromkreises zu erzielen .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet ist , dass zur Funktionsüberprüfung des Schutzschaltgerätes bei geöf fneten Kontakt / Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit und hochohmig geschalteter elektronischer Unterbrechungseinheit die Höhe der Spannung über der elektronischen Unterbrechungseinheit ermittelt wird ( insbesondere mit der ersten Spannungssensoreinheit ) . Bei Unterschreitung eines ersten Spannungsschwellwertes liegt eine erste Fehlerbedingung vor, so dass ein niederohmig werden der elektronischen Unterbrechungseinheit vermieden oder/und Schließen des mindestens einen Kontaktes / der Kontakte vermieden wird . Der erste Spannungsschwellwert könnte ein Ef fektivwert / Mittelwert / rms-Wert der Wechselspannung sein . Der erste Spannungsschwellwert könnte ein Momentanwert der Spannung sein . Der Vergleich kann über Ef fektivwerte oder über zeitliche Momentanwerte erfolgen .

Dies dient der Überprüfung der elektronischen Unterbrechungseinheit hinsichtlich ihrer „Ausschaltbarkeit bzw . des ausgeschalteten Zustandes" , d . h . dem Hochohmig werden bzw . dem hochohmig sein der halbleiterbasierten Schaltelemente .

Der erste Spannungsschwellwert beträgt zum Beispiel vorteilhafter Weise 5- 15 % der Nennspannung oder angelegten Spannung des Niederspannungsstromkreises , beispielsweise 10 % . Dies gilt sowohl für Ef fektivwerte als auch für Momentanwerte der Wechselspannung, j e nach gewählter Vergleichsart . Beispielsweise kann auch zu bestimmten Zeitpunkten des Momentanwertes der Wechselspannung gemessen werden . Z . B . zum Zeitpunkt , wo der Momentanwert der Wechselspannung +300 V oder -300 V beträgt .

Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine einfache Überprüfung hinsichtlich des Ausschalterverhaltens der elektronischen Unterbrechungseinheit gegeben ist

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass zur Funktionsüberprüfung des Schutzschaltgerätes bei geöf fneten Kontakt / Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit und hochohmig geschalteter elektronischer Unterbrechungseinheit die elektronische Unterbrechungseinheit für eine erste Zeitspanne in einen niederohmigen Zustand geschaltet wird . Hierbei wird die Höhe der Spannung über der elektronischen Unterbrechungseinheit ermittelt . Bei Überschreiten eines zweiten Spannungsschwellwertes liegt eine zweite Fehlerbedingung vor, so dass ein weiteres niederohmig werden der elektronischen Unterbrechungseinheit vermieden oder/und Schließen des mindestens einen Kontaktes / der Kontakte vermieden wird .

Die erste Zeitspanne kann im Bereich von einigen ps , beispielsweise 100 ps , bis in den Sekundenbereich lang sein . Sie ist prinzipiell nur durch das manuelle Einschalten der mechanischen Trennkontakteinheit begrenzt . Sie kann zum Beispiel im Bereich 100 ps bis 2 ms , beispielsweise 100 ps , 200 ps , ... 1 ms , 2 ms . Bei Schaltzeiten im Bereich 1ms bis 2 ms kann eine Spannungsänderung detektiert werden . Die Zeitspanne kann auch größer sein, beispielsweise bis zu 1 Sekunde . Dann kann überprüft werden, ob etwa 0 V Spannung (Momentan- bzw . dann auch Ef fektivwert der Spannung) über der elektronischen Unterbrechung ( für eine „längere Zeitspanne" ) anliegen . Da der Kontakt / die Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit geöf fnet sind, ist die Zeitspanne nur durch die Zeit begrenzt , bis die Kontakte geschlossen werden, d . h . die Handhabe für ein beabsichtigtes Schließen der Kontakte bewegt wird / eine Position angestrebt wird . D . h . auch längere bzw . lange Testzeiten bis weit über eine Sekunde hinaus sind möglich . Vorteilhaft kann durch den Positionssensor ermittelt werden, bis wann die Handhabe bewegt wird und so die erste Zeitspanne angepasst werden .

Der zweite Spannungsschwellwert sollte kleiner als 1 V sein . Dies hat den besonderen Vorteil , dass die elektronische Unterbrechungseinheit hinsichtlich ihrer „Einschaltbarkeit" bzw . des eingeschalteten Zustandes überprüft werden kann .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird bei Vorliegen einer Fehlerbedingung ein Schließen des mindestens einen Kontaktes bzw . der Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit vermieden . Insbesondere wird kein Freigabesignal ( enable ) an die mechanische Trennkontakteinheit abgegeben . Dies hat den besonderen Vorteil , dass nur ein funktions fähiges Schutzschaltgerät mit einer funktions fähigen elektronischen Unterbrechungseinheit einschaltbar ist . Somit wird die Betriebssicherheit im Niederspannungsstromkreis erhöht . Somit ist sichergestellt , dass die Einschaltbarkeit und die Ausschaltbarkeit der elektronischen Unterbrechungseinheit funktioniert .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass zur Funktionsüberprüfung bei geschlossenen Kontakt ( en) der mechanischen Trennkontakteinheit und hochohmig geschalteter elektronischer Unterbrechungseinheit die elektronische Unterbrechungseinheit für eine zweite Zeitspanne in einen niederohmigen Zustand geschaltet wird . Hierbei (beim niederohmigen Zustand) wird die Höhe der Spannung über der elektronischen Unterbrechungseinheit ermittelt . Bei Überschreitung eines dritten Spannungsschwellwertes liegt eine dritte Fehlerbedingung vor, die ein niederohmig schalten der elektronischen Unterbrechungseinheit vermeidet oder/und Öf fnen des Kontaktes / der Kontakte initiiert .

Der dritte Spannungsschwellwert sollte bevorzug kleiner als 1 V sein . Der dritte Spannungsschwellwert kann zwischen 0 Volt (bzw . größer 0 Volt ) und kleiner ( z . B . 10 % Kleiner ) als der Momentanwert der momentan angelegten Wechselspannung sein ( speziell bei einer Überwachung bzw . einem Vergleich von Momentanwerten) .

Die zweite Zeitspanne kann kurz sein . Beispielsweise kann die zweite Zeitspanne kleiner als 2ms oder 1 ms sein, speziell zum Beispiel 500 ps oder 100 ps lang sein .

Dies hat den besonderen Vorteil , dass auch in diesem Betriebs zustand eine Überprüfung der Einschaltbarkeit elektronischen Unterbrechungseinheit ermöglicht wird .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die elektronische Unterbrechungseinheit dann in einen niederohmigen Zustand geschaltet , wenn der Momentanwert der Spannung zwischen netzseitigen Neutralleiteranschluss und netzseitigen Phasenleiteranschluss einen vierten Spannungsschwellwert unterschreitet .

Der vierte Spannungsschwellwert kann ein Wert der ( Schutz- ) Kleinspannung sein . Beispielsweise kann der vierte Spannungsschwellwert 50 V betragen .

Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine Überprüfung der elektronischen Unterbrechungseinheit hinsichtlich ihres Einschaltbarkeit mit einer Spannung bzw . zu Zeitpunkten der Spannungshöhe erfolgt , die ungefährlich ist . Somit wird eine hohe Betriebssicherheit bei gleichzeitiger Überprüfung des Schutzschaltgerätes erreicht . In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass zur Funktionsüberprüfung bei geschlossenen Kontakt ( en) der mechanischen Trennkontakteinheit und niederohmig geschalteter elektronischer Unterbrechungseinheit die Höhe der Spannung über der elektronischen Unterbrechungseinheit ermittelt wird . Bei Überschreitung des fünften Spannungsschwellwertes liegt eine vierte Fehlerbedingung vor, die ein hochohmig werden der elektronischen Unterbrechungseinheit initiiert oder/und Öf fnen des Kontaktes / der Kontakte initiiert .

Der fünfte Spannungsschwellwert sollte kleiner als 1 V sein . Idealerweise ist der fünfte Spannungsschwellwert abhängig von der Höhe des gemessen Momentanwertes ( auch Ef fektivewertes , RMS-Wertes ) des Stromes .

Alternativ zum Spannungsschwellwert bzw . hierzu kann aus dem gemessenen Spannungswert und dem gemessenen Stromwert ( z . B . Momentanwerte zu einem bestimmten Zeitpunkt ; alternativ Effektivwerte bzw . RMS-Werte ) ein Widerstandswert der elektronischer Unterbrechungseinheit ermittelt werden . Der ermittelte Widerstandswert wird mit einem ersten Widerstandsschwellwert verglichen . Bei Überschreitung des ersten Widerstandsschwellwertes liegt die vierte Fehlerbedingung vor, die ein hochohmig werden der elektronischen Unterbrechungseinheit initiiert oder/und Öf fnen der Kontakte initiiert .

Der erste Widerstandsschwellwert hängt von der elektronischen Unterbrechungseinheit , insbesondere vom halbleiterbasierten Schaltelement , ab . Beispielsweise ist der erste Widerstandsschwellwert doppelt so groß wie der Widerstand der elektronischen Unterbrechungseinheit im intakten, insbesondere kalten, Zustand . Beispielsweise kann er kleiner als 100 mOhm, insbesondere kleiner als 50 mOhm sein .

Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine Überprüfung der elektronischen Unterbrechungseinheit im laufenden Betrieb erfolgt und bei fehlerhafter elektronischer Unterbrechungseinheit eine Vermeidung eines Stromflusses im Niederspannungsstromkreis initiiert wird, sodass ein sicherer Zustand vorliegt . In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass zur Funktionsüberprüfung bei geschlossenen Kontakt ( en) der mechanischen Trennkontakteinheit und niederohmig geschalteter elektronischer Unterbrechungseinheit die elektronische Unterbrechungseinheit (EU) für eine dritte Zeitspanne in einen hochohmigen Zustand geschaltet wird . Im hochohmigen Zustand wird die Höhe der Spannung über der elektronischen Unterbrechungseinheit ermittelt . Bei Unterschreitung eines sechsten Spannungsschwellwertes liegt eine fünfte Fehlerbedingung vor, die ein hochohmig werden der elektronischen Unterbrechungseinheit initiiert oder/und Öf fnen des mindestens einen Kontaktes / der Kontakte initiiert .

Die die dritte Zeitspanne sollte bevorzugt sehr kurz sein . Beispielsweise kann die dritte Zeitspanne kleiner als 20 ms , 10 ms , 5 ms , 2 ms oder 1 ms , spezieller kleiner als 500 ps oder 100 ps lang sein ( j eder Zwischenwert ist möglich und offenbart ) .

Dadurch werden vorteilhaft die Lasten bzw . Verbraucher nicht so lange vom Netz getrennt .

Dadurch werden vorteilhaft die Lasten bzw . Verbraucher nicht so lange vom Netz getrennt .

Der sechste Spannungsschwellwert kann wie der erste Spannungsschwellwert bemessen sein . Der sechste Spannungsschwellwert kann zum Beispiel Weise 5- 15 % der Nennspannung des Niederspannungsstromkreises , beispielsweise 10 % , betragen .

Der sechste Spannungsschwellwert kann abhängig von der Impedanz bzw . dem Widerstand der Last bzw . dem Laststrom bemessen sein, insbesondere der vorher geflossen ist .

Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine einfache Überprüfung während des laufenden Betriebes hinsichtlich des Ausschaltverhaltens bzw . der Ausschaltbarkeit der elektronischen Unterbrechungseinheit gegeben ist Weiterhin kann vorteilhaft im Falle eines Energieabsorbers respektive Überspannungsschutzes innerhalb der elektronischen Unterbrechungseinheit auch dessen Funktions fähigkeit geprüft werden . Wenn vorher Strom im Niederspannungsstromkreis geflossen ist , kann nach dem hochohmig werden der Freilaufstrom durch bzw . die entstehende Spannung über dem Energieabsorber geprüft werden . Wenn unter einem vorhandenen Stromfluss die elektronische Unterbrechungseinheit geöf fnet wird, steigt die Spannung ( auf Grund der Induktivität im Leitungskreis ) bis auf die Spannung des Überspannungsschutzes an . Somit kann die Funktions fähigkeit des Energie Absorbers geprüft werden .

Vorteilhafterweise kann das hochohmig werden der elektronischen Unterbrechungseinheit im Nulldurchgang des Stromes erfolgen . Dies hat den besonderen Vorteil , dass es zu keinem Abriss des Stromes kommt . Ferner, da die Last in diesem Moment mit keinem Strom versorgt wird, die Messung weniger Auswirkungen auf die Last hat . Ferner ein Kommutierungsvorgang (Abnahme des Stromes im induktiven Stromkreis ) nicht erfolgt und die elektronische Unterbrechungseinheit ( inkl . Energy Absorber ) sofort sperren kann .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die elektronische Unterbrechungseinheit dann in einen hochohmigen Zustand geschaltet , wenn der Momentanwert der Spannung zwischen netzseitigen Neutralleiteranschluss und netzseitigen Phasenleiteranschluss einen siebenten Spannungsschwellwert überschreitet , insbesondere wenn der Momentanwert der Spannung im Maximum ist .

Dies hat den besonderen Vorteil , dass die kurz zeitige Unterbrechung der Energiezufuhr in einem Maximum der zur Verfügung stehenden Energie erfolgt , sodass die Auswirkungen gering sind . Ferner, dass die elektronische Unterbrechungseinheit unter maximaler Spannung geprüft wird, so dass eine Fehl funktion frühzeitig erkannt werden kann .

Der siebente Spannungsschwellwerte kann beispielsweise größer als 160 V, 200 V, 240 V oder 300 V sein ( j eder Zwischenwert ist ebenfalls möglich) . Der Momentanwert der Spannung im Maximum ist 325 Volt (bei einem 230 Volt Netz ) .

Die oben genannten Funktionsüberprüfungen sind Beispiele , es können auch andere Funktionsüberprüfungen verwendet werden, bei denen vorteilhaft die Information des Positionssensor ausgewertet bzw . verwendet wird .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Netzteil vorgesehen, das mit den netzseitigen Anschlüssen verbunden ist bzw . verbindbar ist . Das Netzteil ist mit der Steuerungseinheit verbunden, um eine Energieversorgung zur Verfügung zu stellen .

Dies hat den besonderen Vorteil , dass das Schutzschaltgerät im Normal fall ständig mit Energie versorgt wird, sodass ein im Normal fall ständiger Betrieb ermöglicht wird .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Verbindung zwischen Netzteil und den netzseitigen Anschlüssen eine Sicherung oder/und einen Schalter auf .

Dies hat den besonderen Vorteil , dass das Netzteil bzw . die Steuerungseinheit abgeschaltet werden kann, z . B . für I solationsmessungen . Ferner kann das Netzteil bzw . die Steuerungseinheit abgesichert werden, um eine erhöhte Sicherheit des Schutzschaltgerätes gegen weitere Fehler zu erreichen .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfassen die netzseitigen Anschlüsse einen netzseitigen Neutralleiteranschluss und einen netzseitigen Phasenleiteranschluss . Die lastseitigen Anschlüsse umfassen einen lastseitigen Neutralleiteranschluss und einen lastseitigen Phasenleiteranschluss umfassen .

Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine zweipolige Realisierung gegeben ist .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der lastseitige Neutralleiteranschluss und der lastseitigen Phasenleiteranschluss mit der mechanischen Trennkontakteinheit verbunden . In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die elektronische Unterbrechungseinheit mit dem netzseitigen Phasenleiteranschluss verbunden .

Dies hat den besonderen Vorteil , dass ein mechanisch zweipolig unterbrechendes und elektronisch einpolig unterbrechendes Schutzschaltgerät gegeben ist , wobei die elektronische Unterbrechungseinheit vorteilhaft im Strompfad des Phasenleiters bzw . Phasenleiter ( ström) pf ad angeordnet ist . Dies reduziert den Aufwand und schaf ft ein sicher unterbrechendes , auf der technologischen Höhe der Zeit stehendes und dennoch eine einfache Architektur aufweisendes Schutzschaltgerät .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die mechanische Trennkontakteinheit derart ausgestaltet , dass die Position der Handhabe von der Position der Stellung der Kontakte , insbesondere über den geschlossenen oder geöf fneten Zustand des mindestens einen Kontaktes , abweichen kann .

Dies hat den besonderen Vorteil , dass beispielsweise eine so genannte Freiauslösung verwendet werden kann, wobei der Schalt zustand der Kontakte ( of f en/geschlossen) ermittelt und überwacht werden kann . Eine Freiauslösung ist speziell dadurch gekennzeichnet , dass ein Schließen der Kontakte auf einen bereits vorhandenen Fehler nicht möglich bzw . einem Schließen der Handhabe auf einen Fehler die Kontakte wieder öf fnen (wodurch die Stellung der Handhabe von der Stellung der Kontakte abweicht ) . Eine blockierte Handhabe blockiert nicht die Kontakte , sodass die Kontakte zu j eder Zeit von der Steuerungseinheit geöf fnet werden können .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die mechanische Trennkontakteinheit einen Positionssensor auf , zur Ermittlung einer Positionsinformation über den geschlossenen oder geöf fneten Zustand des mindestens einen Kontaktes . Dies hat den besonderen Vorteil , dass durch die Ermittlung der Betätigungsinformation der Handhabe die Überprüfungs funktionen entsprechend angepasst bzw . beendet werden können, da z . B . mit einem Schließen der Kontakte (bzw . Öf fnen) zu rechnen ist . Ferner kann so vorteilhaft ermittelt werden, ob die Position der Handhabe von der Position der Kontakte abweicht . Insbesondere können beispielsweise so verklebte Kontakte (nicht öf fnende Kontakte ) erkannt werden, eine entsprechende Information ermittelt werden und entsprechende Maßnahmen durchgeführt werden, z . B . hochohmig werden der elektronischen Unterbrechungseinheit oder ( /und) Kommunikation des Zustandes , z . B . an ein anderes Schutzschaltgerät oder übergeordnetes Überwachungs- bzw . Managementsystem .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die mechanische Trennkontakteinheit derart ausgestaltet , dass der Kontakt / die Kontakte von der Steuerungseinheit geöf fnet , aber nicht geschlossen werden können .

Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine erhöhte Betriebssicherheit erreicht wird, da der Kontakt / die Kontakte versehentlich durch die Steuerungseinheit nicht geschlossen werden können .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die mechanische Trennkontakteinheit derart ausgestaltet , dass nur bei Anliegen eines Freigabesignals ein Schließen des Kontaktes / der Kontakte durch die Handhabe möglich ist .

Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine erhöhte Betriebssicherheit im Stromkreis bzw . des Schutzschaltgerätes erreicht wird, da nur ein funktions fähiges Schutzschaltgerät ein (manuelles ) Schließen des Kontaktes / der Kontakte ermöglicht .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die elektronische Unterbrechungseinheit eine einpolige elektronische Unterbrechungseinheit , die insbesondere im Phasenleiterstrompfad vorgesehen ist .

Dies hat den besonderen Vorteil , dass durch die Einpoligkeit der Aufwand reduziert wird und gleichzeitig, bei Anordnung im Phasenleiterstrompfad, sowohl eine Überwachung für Überströme , Kurzschlussströme als auch für Erdfehlerströme im Niederspannungsstromkreis ermöglicht wird .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine erste Spannungssensoreinheit vorgesehen, zur Ermittlung der Höhe der Spannung über den Anschlüssen der elektronischen Unterbrechungseinheit (EU) eines Strompfades . Dies hat den besonderen Vorteil , dass mit der Ermittlung der Höhe der Spannung über der elektronischen Unterbrechungsein“ heit die Ermittlung der Funktions fähigkeit , insbesondere Schaltf ähigkeit , der elektronischen Unterbrechungseinheit vorteilhaft einfach unterstützt werden kann . Es wird somit eine erhöhte Betriebssicherheit eines Schutzschaltgerätes , da eine fehlerhafte elektronische Unterbrechungseinheit einfach ermittelt und gegebenenfalls das Schutzschaltgerät unterbrechen kann, erzielt .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine zweite Spannungssensoreinheit vorgesehen, zur Ermittlung der Höhe der Spannung an den netzseitigen Anschlüssen, insbesondere zwischen netzseitigen Neutralleiteranschluss und netzseitigen Phasenleiteranschluss .

Dies hat den besonderen Vorteil , dass die Spannung des netzseitigen Anschlusses überwacht werden kann und gegebenenfalls bei Über- oder Unterspannungen der Stromkreis getrennt werden kann . Somit unterstützt die erfindungsgemäße Architektur eine erhöhte Betriebssicherheit des Schutzschaltgerätes bzw . im Stromkreis .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine mit der Steuerungseinheit verbundene Anzeigeeinheit vorgesehen .

Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine an Anzeige von Statusinformationen des Schutzschaltgerätes ermöglicht wird .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine mit der Steuerungseinheit verbundene Kommunikationseinheit vorgesehen .

Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine Kommunikation von Statusinformationen zu anderen Schutzschaltgeräten oder einem übergeordneten Managementsystem ermöglicht wird .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Temperatursensoreinheit vorgesehen, insbesondere zur Ermittlung der Temperatur der elektronischen Unterbrechungseinheit . Die Temperatursensoreinheit kann mit der elektronischen Unterbrechungseinheit oder/und Steuerungseinheit verbunden sein .

Dies hat den besonderen Vorteil , dass ein weiterer Schutz gegen Überhitzung und in der Folge durchbrennen der halbleiterbasierten Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit gegeben ist . Ferner kann eine erhöhte Stromtragfähigkeit erzielt werden .

Bei Überschreitung mindestens eines Temperaturgrenzwertes kann eine Unterbrechung des Strompf ades/Phasenleiterpfades erfolgen .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein mit der Steuerungseinheit verbundener Di f ferenzstromsensor vorgesehen .

Dies hat den besonderen Vorteil , dass das Schutzschaltgerät auch eine Fehlerstromüberwachung ( Di f ferenzstromüberwachung) aufweist und somit eine weitere Funktionalität hat .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Stromsensoreinheit strompfadseitig zwischen netzseitigen Phasenleiteranschluss und lastseitigen Phasenleiteranschluss vorgesehen ist .

Dies hat den besonderen Vorteil , dass durch die Anordnung im Phasenleiterstrompfad sowohl eine Überwachung für Überströme , Kurzschlussströme als auch für Erdfehlerströme im Niederspannungsstromkreis ermöglicht wird .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Niederspannungsstromkreis ein Dreiphasenwechselstromkreis und das Schutzschaltgerät weitere netzseitige und lastseitige Phasenleiteranschlüsse aufweist , zwischen denen j eweils eine Serienschaltung einer elektronischen Unterbrechungseinheit und eines ( /weiterer ) Kontakte ( s ) der mechanischen Trennkontakteinheit vorgesehen ist . Weitere Einheiten, wie Stromsensoreinheiten, erste oder/und zweite Spannungssensoreinheiten können in analoger Weise vorgesehen sein . Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine Lösung für Dreiphasenwechselstromkreise gegeben ist .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird : bei geschlossenen Kontakt ( en) der mechanischen Trennkontakteinheit und niederohmiger Unterbrechungseinheit und

- bei einem ermittelten Strom, der einen ersten Stromwert überschreitet , insbesondere dass der erste Stromwert für eine erste Zeitgrenze überschritten wird, die elektronische Unterbrechungseinheit hochohmig und die mechanische Trennkontakteinheit geschlossen bleibt ,

- bei einem ermittelten Strom, der einen zweiten Stromwert für eine zweite Zeitgrenze überschreitet , die elektronische Unterbrechungseinheit hochohmig wird und die mechanische Trennkontakteinheit geöf fnet wird,

- bei einem ermittelten Strom, der einen dritten Stromwert überschreitet , die elektronische Unterbrechungseinheit hochohmig wird und die mechanische Trennkontakteinheit geöf fnet wird .

Dies hat den besonderen Vorteil , dass ein abgestuftes Abschaltkonzept für das erfindungsgemäße Schutzschaltgerät gegeben ist .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Steuerungseinheit einen Mikrocontroller auf .

Dies hat den besonderen Vorteil , dass die erfindungsgemäßen Funktionen zur Erhöhung der Sicherheit eines Schutzschaltgerätes bzw . des zu schützenden elektrischen Niederspannungsstromkreis durch ein ( anpassbares ) Computerprogrammprodukt realisiert werden können . Ferner können Änderungen und Verbesserungen der Funktion dadurch individuell auf ein Schutzschaltgerät geladen werden .

Alle Ausgestaltungen, sowohl in abhängiger Form rückbezogen auf den Patentanspruch 1 , als auch rückbezogen lediglich auf einzelne Merkmale oder Merkmalskombinationen von Patentansprüchen, bewirken eine Verbesserung eines Schutzschaltgerätes , insbesondere eine neue Architektur und Verbesserung der Sicherheit eines Schutzschaltgerätes bzw . des elektrischen Stromkreises , und stellen ein neues 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 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 ( insbesondere zweipolige ) mechanische Trennkontakteinheit MK mit einer Handhabe HH, lastseitigen Anschlusspunkten APLL, APNL und netzseitigen Anschlusspunkten APLG, APNG, wobei für den Neutralleiter ein lastseitiger Anschlusspunkt APNL, für den Phasenleiter ein lastseitiger Anschlusspunkt APLL, für den Neutralleiter ein netzseitiger Anschlusspunkt APNG, für den Phasenleiter ein netzseitiger Anschlusspunkt APLG vorgesehen ist . Die lastseitigen Anschlusspunkte APNL, APLL sind mit den lastseitigen Neutral- und Phasenleiteranschlüssen NL, LL verbunden, so dass insbesondere mit der Handhabe HH ein Öf fnen von Kontakten KKN, KKL zur Vermeidung eines Stromflusses oder ein Schließen der Kontakte 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 Stromsensoreinheit S I , zur Ermittlung der Höhe des Stromes des Niederspannungsstromkreises , die insbesondere im Strompfad des Phasenleiter bzw . Phasenleiterstrompfad angeordnet ist ,

- einer Steuerungseinheit SE , die mit der Stromsensoreinheit S I , der mechanischen Trennkontakteinheit MK und der elektronischen Unterbrechungseinheit EU verbunden ist , wobei bei Überschreitung von Strom- oder/und Strom-Zeitgrenzwerten eine Vermeidung eines Stromflusses des Niederspannungsstromkreises initiiert wird .

Die die mechanische Trennkontakte Einheit MK ist erfindungsgemäß lastseitige 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 .

Die mechanische Trennkontakteinheit MK weist einen Handhabesensor auf , zur Ermittlung einer Positionsinformation der Handhabe . Insbesondere über einen angestrebten geschlossenen oder geöf fneten Zustand des mindestens einen Kontaktes bzw . der Kontakte KKN, KKL der mechanischen Trennkontakteinheit MK durch die Handhabe . So liegt insbesondere für die Steuerungseinheit SE eine Information über den Positions zustand der Handhabe HH vor, so dass eine Information darüber vorliegt , ob ein angeschlossener Verbraucher ggfs . mit Energie versorgt werden soll , da das neuartige Schutzschaltgerät vorteilhaft quasi ständig mit Energie versorgt wird .

Das Schutzschaltgerät kann derart ausgestaltet , dass vorteilhaft 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 .

Vorteilhafterweise kann 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 . 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 die mechanische Handhabe HH am Schutzschaltgerät SG ( durch einen Bediener bzw . Nutzer ) bedienbar, um ein manuelles (händisches ) Öf fnen oder ein Schließen der Kontakte KKL, KKN zu schalten . Die mechanische Handhabe HH kann den Schalt zustand ( Of fen oder Geschlossen) der Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit MK am Schutzschaltgerät anzeigen . Die Stellung der Handhabe kann aber auch vom Schalt zustand der Kontakte abweichen, beispielsweise wenn eine so genannte Freiauslösung zum Einsatz kommt oder die Kontakte verklebt sind .

Beispielsweise in diesem Fall kann vorteilhaft die mechanische Trennkontakteinheit MK einen Positionssensor aufweisen, zur Ermittlung einer Positionsinformation über den geschlossenen oder geöf fneten Zustand des mindestens einen Kontaktes . So kann eine Abweichung zwischen der Stellung der Handhabe HH und der Schaltstellung der Kontakte ermittelt werden . Maßnahmen für diesen Fall können implementiert sein . So können beispielsweise klebende Kontakte , die ein Problem für den Schutz des Niederspannungsstromkreises darstellen, erkannt werden . Als Maßnahmen kann die elektronische Unterbrechungseinheit hochohmig werden, eine Meldung am Schutzschaltgerät angezeigt werden, eine Meldung abgeben werden, beispielsweise zu einem anderen Schutzschaltgerät oder/und Überwachungs- bzw . Managementsystem .

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 Neutralleiteranschluss 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. Es ist ggfs. durch die Sicherung SS abgesichert bzw. kann durch den Schalter SCH abgeschaltet werden. s

Alternativ kann die Messimpedanz ZM über die Sicherung SS mit dem netzseitigen Neutralleiteranschluss NG verbunden sein. Damit kann vorteilhaft eine dreipolige Elektronikeinheit EE (Figur 2) realisiert werden, beispielsweise als Modul, die drei Anschlusspunkte aufweist, einen Neutralleiteranschlusspunkt und zwei Phasenleiteranschlusspunkte. Die Elektronikeinheit EE weist beispielsweise die elektronische Unterbrechungseinheit EU, die Steuerungseinheit SE, die Energieversorgung NT (insbesondere inklusive Sicherung SS) , die Stromsensoreinheit SI, optional die erste Spannungssensoreinheit SUI oder/und optional die zweite Spannungssensoreinheit SU2 auf. 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 (weitere ) Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit vorgesehen, ebenso Stromsensoreinheiten . Ferner können 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 aufweisen . Der erste Teil EPART weist nur drei Anschlüsse auf :

- den netzseitigen Phasenleiter Anschluss LG,

- einen Anschluss für den bzw . zum netzseitigen Phasenleiteranschlusspunkt APLG der mechanischen Trennkontakteinheit MK,

- einen Anschluss für eine Verbindung zum netzseitigen Neutralleiteranschluss NG .

Die Kommunikationseinheit COM kann insbesondere eine drahtlose Kommunikationseinheit sein .

Das Schutzschaltgerät enthält einen, insbesondere mechanischen, zweiten Teil MPART . Der zweite Teil MPART kann die mechanische Trennkontakteinheit MK mit erfindungsgemäßen Handhabesensor POS , zur Meldung der Position der Handhabe an die Steuerungseinheit SE , die Handhabe HH, eine Freigabeeinheit EG aufweisen . Ferner kann der zweite Teil die (Neutralleiter- ) Verbindung ( en) aufweisen .

Weiterhin kann ein Di f ferenzstromsensor ZCT , wie ein Summenstromwandler, wie er beispielsweise aus klassischen Fehlerstromschutzschalter bekannt ist , vorgesehen sein .

Es können weitere , nicht näher bezeichnete , Einheiten vorgesehen sein .

Durch die Zweiteilung lässt sich vorteilhaft ein erfindungsgemäßes kompaktes Schutzschaltgerät 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 . Der Strompfad über die in Serie geschaltete mechanische Trennkontakteinheit MK und die einpolige elektronische Unterbrechungseinheit EU bildet , bei Anordnung im Phasenleiter gemäß Figur 1 , einen Phasenleiterpfad, d . h . einen Pfad für den Phasenleiter durch das Schutzschaltgerät SG ( im inneren des Gehäuses ) . Der Neutralleiter wird nur über die mechanische Trennkontakteinheit MK geführt , er ist dann ein Neutralleiterpfad, d . h . ein Pfad für den Neutralleiter durch das Schutzschaltgerät SG ( im inneren des Gehäuses ) .

Es kann auch eine einpolige Aus führung des Schutzschaltgerätes mit nur einem mechanischen Kontakt , bevorzug im Phasenleiter, vorgesehen sein . Das Schutzschaltgerät weist dann beispielsweise : - (nur ) einen lastseitigen ( Phasenleiter- ) Anschluss LL auf -einen netzseitigen Phasenleiteranschluss LG und einen netzseitigen Neutralleiteranschluss NG auf .

Der lastseitige Neutralleiteranschluss ist in diesem Fall nicht vorgesehen .

Die Positionsinformation kann vorteilhaft für die Durchführung von Funktionsüberprüfungen des Schutzschaltgerät verwendet werden . Insbesondere können abhängig von der Positionsinformation verschiedene Überprüfungs funktionen durchgeführt werden .

Beispielhaft wird im Folgenden folgende Situation betrachtet :

- Es liegt Nennspannung bzw . Netzspannung ( z . B . 230 V AG ) am netzseitigen Anschluss LG, NG bzw . Netzseite GRID bzw . Netzanschluss des Schutzschaltgerätes an,

- Es ist ein Verbraucher bzw . Energiesenke bzw . Last an der Lastseite LOAD des Schutzschaltgerätes angeschlossen .

Im ersten Schritt soll die Überprüfung im AUS-Zustand des elektronischen Schutzgerätes betrachtet werden .

Dazu ist : - die mechanische Trennkontakteinheit geöffnet (Kontakte offen) - d.h. Handhabe im Zustand für geöffnete Kontakte - Ermittlung über den Positionssensor

- die elektronische Unterbrechungseinheit ausgeschaltet (halbleiterbasierte Schaltelemente hochohmig)

- die Steuerungseinheit (inkl. Controller-Einheit) ist aktiv.

Das elektrische Potential zwischen der elektronischen Unterbrechungseinheit und der mechanischen Trennkontakteinheit ist durch die Meßimpedanz ZM und der Impedanz der elektronischen Unterbrechungseinheit im ausgeschalteten Zustand definiert (Spannungsteiler) .

Die Steuerungseinheit kann nun zu einem beliebigen Zeitpunkt (und somit zu einer bestimmten Spannungsaufteilung (je nach Momentanwert der Spannung, Halbwelle der Spannung) die halbleiterbasierten Schaltelemente einschalten. Unter Berücksichtigung der Polarität der Wechselspannung respektive Abspannung können hiermit die Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit EU getestet werden.

Die elektronische Unterbrechungseinheit EU (respektive der elektronische Schalter) wird somit für z.B. eine sehr kurze Zeit (im Millisekunden-Bereich) eingeschaltet. Die Messzeit ist durch die geöffneten Kontakte begrenzt. Werden diese geschlossen, wird diese Prüfung beendet. Die Ermittlung der Betätigung der Handhabe zum (angestrebten) Schließen der Kontakte erfolgt erfindungsgemäß durch den Handhabesensor POS. Ist die elektronische Unterbrechungseinheit funktionsfähig, kann dies durch die (gleichzeitige) Spannungsmessung (z.B. erste Spannungssensoreinheit, zweite Spannungssensoreinheit) und (anschließende) Auswertung festgestellt werden. Z.B. kann bei einem defekten halbleiterbasierten Schaltelement festgestellt werden, ob er stets eingeschaltet bleibt (Fehlerbild: „durchlegiert") oder stets ausgeschaltet bleibt (Fehlerbild: „durchgebrannt") .

Somit sind zwei typische und häufige Fehlerbilder abgedeckt. Ist die Überprüfung fehlerfrei, kann eine Freigabe zum Einschalten des Schutzschaltgerätes, speziell der elektronischen Unterbrechungseinheit bzw . der mechanischen Trennkontakteinheit , erfolgen .

I st die Überprüfung nicht fehlerfrei , wird keine Freigabe zum Einschalten des Schutzschaltgerätes erfolgen, sodass der Abgang nicht eingeschaltet werden kann und somit ein gefährlicher Zustand verhindert wird .

Das Schutzschaltgerät ist derart ausgestaltet , dass bei geöf fneten Kontakt ( en) der mechanischen Trennkontakteinheit MK und hochohmig geschalteter elektronischer Unterbrechungseinheit EU die Höhe der Spannung über der elektronischen Unterbrechungseinheit , d . h . die erste Spannung Ul , ermittelt wird . Bei Unterschreitung eines ersten Spannungsschwellwertes liegt eine erste Fehlerbedingung vor, so dass ein niederohmig werden der elektronischen Unterbrechungseinheit vermieden oder/und Schließen des Kontaktes / der Kontakte vermieden wird . Bezüglich der mechanischen Trennkontakteinheit MK wird beispielsweise ein Freigabesignal enable von der Steuerungseinheit SE zur mechanischen Trennkontakteinheit MK nicht abgegeben .

Das Schutzschaltgerät ist vorteilhafterweise derart ausgestaltet , dass bei Vorliegen einer Fehlerbedingung ein Schließen des Kontaktes / der Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit MK vermieden wird . Insbesondere wird kein Freigabesignal ( enable ) an die mechanische Trennkontakteinheit MK abgegeben .

Eine andere Funktionsüberprüfung kann darin liegen, dass die Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit geschlossen sind und die elektronische Unterbrechungseinheit niederohmig ist . Der ( angestrebte ) geschlossene Kontakt zustand durch die Handhabe wird wiederum mit dem Handhabesensor ermittelt . Das Schutzschaltgerät ist derart ausgestaltet , dass bei geschlossenen Kontakt ( en) der mechanischen Trennkontakteinheit MK und niederohmig geschalteter elektronischer Unterbrechungseinheit EU die Höhe der Spannung über der elektronischen Unterbrechungseinheit ermittelt wird . Bei Überschreitung eines fünften Spannungsschwellwertes liegt eine vierte Fehlerbedingung vor, die ein hochohmig werden der elektronischen Unterbrechungseinheit initiiert oder/und Öf fnen des Kontaktes / der Kontakte initiiert .

Ferner ist das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass bei geschlossenen Kontakt ( en) der mechanischen Trennkontakteinheit MK und niederohmig geschalteter elektronischer Unterbrechungseinheit EU die elektronische Unterbrechungseinheit EU für eine dritte Zeitspanne in einen hochohmigen Zustand geschaltet wird und die Höhe der Spannung über der elektronischen Unterbrechungseinheit ermittelt wird . Bei Unterschrei- tung eines sechsten Spannungsschwellwertes liegt eine fünfte Fehlerbedingung vor, die ein hochohmig werden der elektronischen Unterbrechungseinheit initiiert oder/und Öf fnen des Kontaktes / der Kontakte initiiert .

Liegt die fünfte oder sechste Fehlerbedingung vor, wird ein Öf fnungssignal OEF von der Steuerungseinheit SE an die mechanische Trennkontakte Einheit MK gesendet , um ein Öf fnen des Kontaktes / der Kontakte zu initiieren . Ferner kann die Steuerungseinheit SE ein (nicht eingezeichnetes ) Signal zum hochohmig werden an die elektronische Unterbrechungseinheit senden . Das Öf fnen des/r mechanischen Kontakte/ s wird bevorzugt kurz vor dem Stromnulldurchgang durchgeführt , sodass die mechanischen Schaltkontakte den Stromfluss leichter unterbrechen können .

Die elektronische Unterbrechungseinheit wird vorteilhaft dann in einen hochohmigen Zustand geschaltet , wenn der Momentanwert der Spannung zwischen netzseitigen Neutralleiteranschluss und netzseitigen Phasenleiteranschluss einen siebenten Spannungsschwellwert überschreitet , insbesondere wenn der Momentanwert der Spannung im Maximum ist .

Eine weitere Funktionsüberprüfung kann darin liegen, dass der Kontakt / die Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit geschlossen sind und die elektronische Unterbrechungseinheit hochohmig ist . Der angestrebte geschlossene Kontakt zustand durch die Handhabe wird wiederum mit dem Handhabesensor ermittelt .

Das Schutzschaltgerät ist derart ausgestaltet , dass bei geschlossenen Kontakt ( en) der mechanischen Trennkontakteinheit MK und hochohmig geschalteter elektronischer Unterbrechungseinheit EU die elektronische Unterbrechungseinheit EU für eine zweite Zeitspanne in einen niederohmigen Zustand geschaltet wird, dann die Höhe der Spannung über der elektronischen Unterbrechungseinheit ermittelt wird . Bei Überschreitung eines dritten Spannungsschwellwertes liegt eine dritte Fehlerbedingung vor, die ein niederohmig schalten der elektronischen Unterbrechungseinheit vermeidet oder/und ein Öf fnen der Kontakte initiiert .

Liegt die dritte Fehlerbedingung vor, wird ein Öf fnungssignal OEF von der Steuerungseinheit SE an die mechanische Trennkontakte Einheit MK gesendet , um ein Öf fnen des Kontaktes / der Kontakte zu initiieren . Das Öf fnen des mindestens einen mechanischen Kontaktes wird bevorzugt kurz vor dem Stromnulldurchgang durchgeführt , sodass die mechanischen Schaltkontakte den Stromfluss leichter unterbrechen können . Ferner kann die Steuerungseinheit SE ein Signal zum niederohmig werden für die elektronische Unterbrechungseinheit vermeiden bzw . unterdrücken .

Vorteilhaft wird die elektronische Unterbrechungseinheit dann in einen niederohmigen Zustand geschaltet , wenn der Momentanwert der Spannung zwischen netzseitigen Neutralleiteranschluss und netzseitigen Phasenleiteranschluss einen vierten Spannungsschwellwert unterschreitet .

Vorteilhaft wird der Zeitpunkt zum Einschalten bei kleinen Spannungswerten ( kleiner als der vierte Spannungsschwellwert ) gewählt , um den hierdurch entstehenden Messstrom durch den Verbraucher / die Energiesenke / die Last zu minimieren . Ferner, um ein Personenschutz zu gewährleisten . Der vierte Spannungsschwellwerte kann beispielsweise (maximal ) 50 V Wechselspannung betragen . D . h . beim Einschalten werden nur ungefährliche ( Schutz- ) Kleinspannungen verwendet . Eine weitere Funktionsüberprüfung kann darin liegen, dass die mechanische Trennkontakteinheit geschlossen ist und die elektronische Unterbrechungseinheit hochohmig ist . Durch kurz zeitiges Einschalten der elektronischen Unterbrechungseinheit bzw . deren halbleiterbasierter Schaltelemente kann j e nach angelegter Spannungspolarität in analoger Weise die Funktionalität der Schaltelemente geprüft werden .

Der angestrebte geschlossene Kontakt zustand kann wiederum mit dem Handhabesensor ermittelt werden . Bei einem Öf fnungsvor- gang der Handhabe die j eweilige Funktionsüberprüfung beendet werden .

Die Meßimpedanz ZM sollte einen sehr hohen Wert (Widerstandsoder Impedanzwert ) haben, um die Verluste gering zu halten . Beispielsweise bei einem Widerstand einem Wert von z . B . 1 MOhm . Ein Wert von 1 MOhm führt zu Verlusten von etwa 50 mW in einem 230 V Niederspannungsstromkreis .

Vorteilhaft sollte die Höhe des Wertes der Meßimpedanz so bemessen sein, dass der Strom durch die Meßimpedanz bei angelegter Netzspannung ( im Nennbereich) kleiner als 1 mA ist , so dass die Verluste in der Meßimpedanz ZM (vernachlässigbar ) klein sind . Bevorzugt ist der (Meß- ) Strom kleiner als 0 , 1 mA. Beispielsweise sollte die Meßimpedanz größer als 100 KOhm, 500 KOhm, 1 MOhm, 2 MOhm, 3 MOhm, 4 MOhm, 5 MOhm oder mehr 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 .