Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
DEVICE AND METHOD FOR PROTECTING A LOAD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/037418
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device (1) for protecting a load (2), with a first current path (100) having two lines (101, 102), and a monitoring arrangement for detecting an imminent overload of the electrical load (2). In order to enable the detection of an imminent overload on a load (2), it is proposed that the monitoring arrangement comprises a first temperature measuring unit (18), an evaluation unit (4) and a first transducer (10), which establishes an electrically conductive connection between the two lines (101, 102) of the first current path (100), wherein the first temperature measuring unit (18) is electrically isolated from the first transducer (10) and can record a temperature of the first transducer (10), wherein the evaluation unit (4) can determine, using recorded temperatures of the first transducer (10), a temporary heating behaviour of the first transducer (10), and can determine, by evaluating the determined temporary heating behaviour of the first transducer (10), an imminent overload on the load (2).

Inventors:
KRÄTZSCHMAR, Andreas (Zum Rossbusch 2, Ammerthal, 92260, DE)
NEUMANN, Siegfried (Kurt-Schumacher-Str. 10, Kümmersbruck, 92245, DE)
WEISS, Uwe (Ernteweg 2a, Amberg, 92224, DE)
Application Number:
EP2011/066098
Publication Date:
March 21, 2013
Filing Date:
September 16, 2011
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Wittelsbacherplatz 2, München, 80333, DE)
KRÄTZSCHMAR, Andreas (Zum Rossbusch 2, Ammerthal, 92260, DE)
NEUMANN, Siegfried (Kurt-Schumacher-Str. 10, Kümmersbruck, 92245, DE)
WEISS, Uwe (Ernteweg 2a, Amberg, 92224, DE)
International Classes:
H02H7/08; H02P29/02
Foreign References:
US20050204761A12005-09-22
US5684342A1997-11-04
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Postfach 22 16 34, München, 80506, DE)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche

1. Vorrichtung (1) zum Schutz eines Verbrauchers (2) mit ei¬ ner ersten Strombahn (100), welche zwei Leitungen (101,102) umfasst, und einer Überwachungseinrichtung, zur Ermittlung einer anstehenden Überlast des elektrischen Verbrauchers (2), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

die Überwachungseinrichtung eine erste Temperaturmesseinheit (18), eine Auswerteeinheit (4) und einen ersten Messwandler (10), welcher eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den zwei Leitungen (101,102) der ersten Strombahn (100) herstellt, umfasst, wobei die erste Temperaturmesseinheit (18) von dem ersten Messwandler (10) galvanisch getrennt ist und eine Temperatur des ersten Messwandlers (10) erfassen kann, wobei die Auswerteeinheit (4) mittels erfassten Temperaturen des ersten Messwandlers (10) ein zeitliches Erwärmungsverhal¬ ten des ersten Messwandlers (10) ermitteln kann und durch eine Auswertung des ermittelten zeitlichen Erwärmungsverhaltens des ersten Messwandlers (10) eine anstehende Überlast am Verbraucher (2) ermitteln kann.

2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Auswerteeinheit (4) anhand eines Vergleichs des ermittelten Erwärmungsverhal¬ tens des ersten Messwandlers (10) mit einem in der Auswerte- einheit (4) hinterlegten Referenzwert eine anstehende Über¬ last am Verbraucher (2) ermitteln kann.

3. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinheit (4) bei einer ermittelten anstehen- den Überlast am Verbraucher (2) ein Warnsignal, insbesondere ein elektrisches Warnsignal, ausgeben kann.

4. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Temperaturmesseinheit (18) einen ersten und zweiten Temperaturfühler (11,12) umfasst, wobei der erste

Temperaturfühler (11) die Temperatur des ersten Messwandlers (10) und der zweite Temperaturfühler (12) eine Referenztempe¬ ratur erfassen kann, wobei die Auswerteeinheit (4) das Erwär- mungsverhalten des ersten Messwandlers (10) mittels erfasster Temperaturen des ersten Messwandlers (10) und Referenztempe¬ raturen ermitteln und auswerten kann. 5. Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, wobei der erste Temperaturfühler (11) maximal 2 mm von dem ersten Messwandler (10) beabstandet ist.

6. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 5, wobei zwischen dem ersten Temperaturfühler (11) und dem ersten

Messwandler (10) eine Isolationsschicht (15) angeordnet ist.

7. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Überwachungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass zur zeitlichen Ermittlung des Erwärmungsverhaltens des ersten Messwandlers (10) mindestens zweimal die Temperatur des ersten Messwandlers (10) erfasst wird.

8. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Überwachungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass zur zeitlichen Ermittlung des Erwärmungsverhaltens des ersten Messwandlers (10) die Temperatur des ersten Messwand¬ lers (10) wiederholt in einem fest definierten Zeitintervall erfasst wird.

9. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer zweiten Strombahn (200), welche zwei Leitungen

(201,202) umfasst, wobei die Überwachungseinrichtung ferner eine zweite Temperaturmesseinheit und einen zweiten Messwand- 1er (20), welcher eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den zwei Leitungen (201,202) der zweiten Strombahn (200) herstellt, umfasst, wobei die zweite Temperaturmessein¬ heit von dem zweiten Messwandler (20) galvanisch getrennt ist und die Temperatur des zweiten Messwandlers (20) erfassen kann, so dass die Auswerteeinheit (4) mittels der erfassten Temperatur des zweiten Messwandlers (20) eine anstehende Überlast am Verbraucher (2) ermitteln kann.

10. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer dritten Strombahn (300), welche zwei Leitungen

(301,302) umfasst, wobei die Überwachungseinrichtung ferner eine dritte Temperaturmesseinheit und einen dritten Messwand- 1er (30), welcher eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Leitungen (301,302) der dritten Strombahn (300) herstellt, umfasst, wobei die dritte Temperaturmessein¬ heit von dem dritten Messwandler (30) galvanisch getrennt ist und die Temperatur des dritten Messwandlers (30) erfassen kann, so dass die Auswerteeinheit (4) mittels der erfassten Temperatur des dritten Messwandlers (30) eine anstehende Überlast am Verbraucher (2) ermitteln kann.

11. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Messwandler (10) und sofern vorhanden zweite und/oder dritte Messwandler (20,30) jeweils ein Widerstand mit einer definierten Erwärmungskurve ist.

12. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (1) ein Schaltgerät, insbesondere ein

Überlastrelais oder ein Leistungsschalter, ist.

13. Verfahren zum Schutz eines Verbrauchers (2), wobei eine Vorrichtung (1) eine erste Strombahn (100), welche zwei Lei- tungen (101,102) umfasst, und eine Überwachungseinrichtung, zur Ermittlung einer anstehenden Überlast des Verbrauchers (2 ) , umfasst,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

die Überwachungseinrichtung eine erste Temperaturmesseinheit (18), eine Auswerteeinheit (4) und einen ersten Messwandler (10), welches eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den zwei Leitungen (101,102) der ersten Strombahn (100) herstellt, umfasst, wobei die erste Temperaturmesseinheit (18) von dem ersten Messwandler (10) galvanisch getrennt ist und mindestens zweimal eine Temperatur des ersten Messwandlers

(10) erfasst und die Auswerteeinheit (4) mittels der erfass¬ ten Temperaturen des ersten Messwandlers (10) ein zeitliches Erwärmungsverhalten des ersten Messwandlers (10) ermittelt und durch eine Auswertung des ermittelten zeitlichen Erwärmungsverhaltens des ersten Messwandlers (10) eine anstehende Überlast am Verbraucher (2) ermitteln kann.

Description:
Beschreibung

Vorrichtung und Verfahren zum Schutz eines Verbrauchers

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schutz eines Verbrauchers vor einer Überlast, insbesondere einer thermischen Überlast.

Als Verbraucher wird hierbei insbesondere ein Elektromotor (z.B. Asynchronmotor), ein Kabel und/oder eine Leitung gesehen. Eine thermische Überlast am Verbraucher entsteht durch einen überhöhten Stromfluss, beispielsweise durch eine mecha ¬ nische Überlast an einem Elektromotor oder durch einen Ausfall eines einzelnen oder zweier Strompfade (Phasen) des Elektromotors hervorgerufen. Hierbei kommt es zu einer uner ¬ wünschten Temperaturentwicklung am Verbraucher, was letztendlich zu einer Beschädigung des Verbrauchers führen kann.

Zur Ermittlung einer anstehenden thermischen Überlast eines elektrischen Verbrauchers werden meist Vorrichtungen in den Strompfad, über welchen der Verbraucher mit elektrischer Energie versorgt wird, integriert, so dass mittels dieser Vorrichtungen eine anstehende thermische Überlast detektiert werden kann. Hierbei kann eine einphasige aber auch eine mehrphasige Überwachung erfolgen, d.h. es kann ein einzelner Strompfad (eine Phase) aber auch mehrere Strompfade (mehrere Phasen) des Verbrauchers überwacht werden.

Die entsprechenden Vorrichtungen weisen je zu überwachenden Strompfad eine Strombahn auf, über welche die über den Strom ¬ pfad erfolgende Energieversorgung geführt wird. Die elektri ¬ sche Energie des Verbrauchers wird somit mittels der Strom ¬ bahn durch die Vorrichtung geleitet. Mittels einer Überwa ¬ chungseinrichtung der Vorrichtung wird der Stromfluss der Strombahn überwacht, so dass eine anstehende Überlast des Verbrauchers detektiert werden kann. Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise Überlastrelais oder Leistungsschalter. Ein Leistungsschalter weist für einen nachgeschalteten Verbraucher neben einem Schutz vor einer thermischen Überlast durch einen A-Auslöser ferner einen Kurzschlussschutz durch einen N-Auslöser auf.

In der vorliegenden Anmeldung soll insbesondere ein Überlastschutz für einen Verbraucher (z.B. Motoren, Leitungen, Transformatoren und Generatoren) bereitgestellt werden.

An eine Vorrichtung zur Ermittlung einer thermischen Überlast eines Verbrauchers werden unterschiedliche Anforderungen ge ¬ stellt:

Die Vorrichtung soll möglichst sowohl AC- als auch DC- Ströme überwachen können, so dass sowohl AC- als auch DC- Verbraucher auf Überlast überwacht werden können.

Die Vorrichtung soll einen möglichst großen Einstellbe ¬ reich aufweisen. Der Einstellbereich ist der Bereich, in welchen eine Überwachung des Betriebsstromes des elektrischen Verbrauchers erfolgen kann. Er wird durch die Be- triebsstromobergrenze I 0 und Betriebsstromuntergrenze Iu begrenzt (I 0 zu Iu) · Mittels eines Einstellmittels (z.B. Einstellschraube) an der Vorrichtung kann der thermische Überlastauslöser auf den jeweiligen Nennstrom des Verbrauchers eingestellt werden, so dass eine gezielte Über ¬ wachung des nachgeschalteten zu überwachenden Verbrauchers erfolgen kann.

Die Vorrichtung soll eine möglichst geringe Verlustleis ¬ tung erzeugen.

Die Vorrichtung soll eine möglichst einfache galvanische Trennung zwischen der zu überwachenden Strombahn und der Überwachungseinrichtung, welche die Überlast detektiert, aufweisen .

Die Vorrichtung soll ein thermisches Gedächtnis besitzen. D.h. wird eine anstehende thermische Überlast eines Ver ¬ brauchers ermittelt, so sollte die Stromzufuhr zum Ver ¬ braucher solange unterbrochen werden, bis ein Abkühlen des Verbrauchers sichergestellt ist. Es sollte somit kein sofortiges Zuschalten eines Verbrauchers nach einer er ¬ mittelten thermischen Überlast ermöglicht werden.

Bei einer anstehenden thermischen Überlast eines Verbraucher kommt es in den einzelnen Strompfaden (Phasen) des Verbrauchers zu einem erhöhten Stromanstieg. Eine dem Verbraucher vorgeschaltete Vorrichtung zur Überwachung einer thermischen Überlast des Verbrauchers kann folglich durch eine Überwa ¬ chung seiner Strombahn diesen erhöhten Stromanstieg detektie ren und auswerten. Hierfür können unterschiedliche Messprinzipien angewandt werden. Die Ermittlung einer anstehenden Überlast kann somit mittels unterschiedlicher Überwachungs ¬ einrichtungen der Vorrichtung erfolgen.

Überwachungseinrichtungen zur Detektion einer Überlast eines Verbrauchers umfassen üblicherweise je zu überwachende Phase des Verbrauchers an der entsprechenden Strombahn einen Bimetallauslöser, einen Stromwandler oder einen Shunt.

Bei einer Überwachung mittels eines Bimetallauslösers wird die zu überwachende Strombahn mit einem Bimetallauslöser der art gekoppelt, dass es durch den Stromanstieg zu einer Erwär mung des Bimetallauslösers und letztendlich zu einer räumlichen Auslenkung eines Teils des Bimetallauslösers kommt. Die se Auslenkung wird detektiert und weiter ausgewertet. Mittel eines Bimetallauslösers können sowohl Gleichströme als auch Wechselströme erfasst werden. Der typische Einstellbereich des Bimetallauslösers liegt bei 1 zu 1,6. Nachteilig am Birne tallauslöser ist, dass er eine hohe Verlustleistung generiert. Das thermische Gedächtnis und die galvanische Trennun zwischen den einzelnen Strompfaden (Phasen) sind bei dem Bimetallauslöser hingegen mit geringem Aufwand zu realisieren.

Bei einer Überwachung mittels eines Stromwandlers ermittelt der jeweilige Stromwandler den Stromfluss seiner Strombahn, so dass eine Auswerteeinheit eine weiterführende Analyse des Stromflusses durchführen kann, und letztendlich eine anstehende Überlast detektieren kann. Nachteilig dieser Messmetho de ist, dass keine DC-Ströme erfasst werden können. Der Ein ¬ stellbereich liegt bei 1 zu 10 und die Verlustleistung ist niedrig. Ein thermisches Gedächtnis kann jedoch durch die Stromwandler selbst nicht nachgebildet werden.

Bei einer Überwachung mittels eines Shunts ist der Shunt in der Strombahn integriert, so dass über diesen ein den Strom- fluss charakterisierender Spannungsabgriff erfolgen kann. Durch eine nachgeschaltete Analyse der am Shunt anliegenden Spannung kann eine anstehende thermische Überlast ermittelt werden. Mittels eines Shunt-Messverfahren ist eine Erfassung von AC/DC-Strömen möglich. Der Einstellbereich liegt üblicherweise bei 1 zu 4. Nachteilig an dem Messverfahren mittel eines Shunts ist, dass durch den Spannungsabgriff am Shunt kein thermisches Gedächtnis nachgebildet wird und die galva ¬ nische Trennung der einzelnen Phasen nur mit großem Aufwand möglich ist.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrich tung sowie ein Verfahren bereitzustellen mit welcher eine Er mittlung einer anstehenden Überlast eines Verbrauchers erfol gen kann. Insbesondere sollen mittels der Vorrichtung sowohl Gleichströme als auch Wechselströme überwacht werden können. Ferner soll vorzugsweise eine einfache galvanische Trennung der Überwachungseinrichtung von der zu überwachenden Strombahn ermöglicht werden.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß An ¬ spruch 1, d.h. durch eine Vorrichtung, zum Schutz eines Verbrauchers, mit einer ersten Strombahn, welche zwei Leitungen umfasst, und einer Überwachungseinrichtung, zur Ermittlung einer anstehenden Überlast des Verbrauchers, wobei die Über ¬ wachungseinrichtung eine erste Temperaturmesseinheit, eine Auswerteeinheit und einen ersten Messwandler, welcher eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den zwei Leitungen der ersten Strombahn herstellt, umfasst, wobei die erste Tem peraturmesseinheit von dem ersten Messwandler galvanisch getrennt ist und eine Temperatur des ersten Messwandlers erfas sen kann, wobei die Auswerteeinheit mittels erfassten Tempe ¬ raturen des ersten Messwandlers ein Erwärmungsverhalten des ersten Messwandlers ermitteln kann und durch eine Auswertung des ermittelten Erwärmungsverhaltens des ersten Messwandlers eine anstehende Überlast am Verbraucher ermitteln kann, und einem Verfahren gemäß Anspruch 13, d.h. durch ein Verfahren zum Schutz eines Verbrauchers, wobei eine Vorrichtung eine erste Strombahn, welche zwei Leitungen umfasst, und eine Überwachungseinrichtung, zur Ermittlung einer anstehenden Überlast des Verbrauchers, umfasst, wobei die Überwachungs ¬ einrichtung eine erste Temperaturmesseinheit, eine Auswerte ¬ einheit und einen ersten Messwandler, welcher eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den zwei Leitungen der ersten Strombahn herstellt, umfasst, wobei die erste Temperaturmess ¬ einheit von dem ersten Messwandler galvanisch getrennt ist und mindestens zweimal eine Temperatur des ersten Messwand ¬ lers erfasst und die Auswerteeinheit mittels der erfassten Temperaturen des ersten Messwandlers ein Erwärmungsverhalten des ersten Messwandlers ermittelt und durch eine Auswertung des ermittelten Erwärmungsverhaltens des ersten Messwandlers eine anstehende Überlast am Verbraucher ermitteln kann.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 12 angegeben.

Die Strombahn ist insbesondere ein Teil einer Zuleitung einer Energieversorgung des Verbrauchers. Die Zuleitung wird ebenso Hauptstrombahn oder Phase genannt. Im aktiven Betrieb des Verbrauchers (z.B. Elektromotor) fließt durch die Strombahn und somit durch den ersten Messwandler ein zeitabhängiger Motorstrom, welcher im ersten Messwandler in Abhängigkeit der Stromhöhe und der Stromflusszeit zu einer definierten Erwär ¬ mung des ersten Messwandlers (strombedingte Erwärmung) führt. Bei einer anstehenden Überlast des Verbrauchers ist das ther ¬ mische Verhalten des ersten Messwandlers gegenüber dem thermischen Verhalten im Standardbetrieb des Verbrauchers charak ¬ teristisch. Insbesondere liegt bei einer anstehenden Überlast gegenüber dem Standardbetrieb am ersten Messwandler eine er- höhte Temperatur vor. Dies führt zu einem charakteristischen Erwärmungsverhalten des ersten Messwandlers, welche seitens der Auswerteeinheit ermittelt und ausgewertet werden kann. Durch die Auswerteeinheit erfolgt insbesondere eine Analyse der ermittelten Temperatur des ersten Messwandlers über die Zeit, so dass hieraus eine anstehende Überlast am Verbraucher erkannt werden kann. Hierbei wird vorzugsweise das Erwär ¬ mungsverhalten des ersten Messwandlers während eines defi ¬ nierten Zeitintervalls ausgewertet.

Unter dem Erwärmungsverhalten des Messwandlers wird insbesondere die zeitliche Veränderung der Temperatur einer Temperaturmessstelle an dem ersten Messwandler oder die zeitliche Veränderung einer Temperaturdifferenz zwischen zwei bzw. mehreren Temperaturmessstellen (z.B. Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur des ersten Messwandler und einer Referenztemperatur) verstanden. Durch diese zeitliche Änderung der Temperatur bzw. der Temperaturdifferenz zweier Temperaturmessstellen, also dem Erwärmungsverhalten, kann auf den zeitlichen Stromverlauf geschlossen werden. Anhand dieses zeitlichen Stromverlaufs kann wiederum auf einen Überlastzu ¬ stand am Verbraucher geschlossen werden.

Vorzugsweise erfolgen die zeitliche Abtastung der Temperatur- messstelle/-n, die eventuelle TemperaturdifferenzbeStimmung, die Bestimmung der zeitlichen Temperaturänderung und der Rückschluss auf den zeitlichen Stromverlauf bzw. Überlastzu- stand in der Auswerteeinheit.

Durch die erste Temperaturmesseinheit kann die Temperatur des ersten Messwandlers erfasst und der Auswerteeinheit bereitge ¬ stellt werden. Die Auswerteeinheit kann vorzugsweise durch eine Analyse der erfassten Temperatur über die Zeit und/oder mittels einer zusätzlichen Referenztemperatur, welche durch die erste Temperaturmesseinheit innerhalb oder außerhalb der Vorrichtung erfasst wird, das Erwärmungsverhalten des ersten Messwandlers ermitteln. Anhand einer Analyse des ermittelten Erwärmungsverhaltens des ersten Messwandlers durch die Aus- werteeinheit kann folglich eine anstehende Überlast des

Verbrauchers ermittelt werden.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht darin, dass mittels einer derartigen Vorrichtung bzw. mittels eines derartigen Verfahrens sowohl AC- als auch DC-Ströme erfasst wer ¬ den können. Es kann somit eine anstehende Überlast bei AC- und DC-Verbrauchers ermittelt werden. Ferner kann ein gegen ¬ über einem Bimetall-Messverfahren verbesserter Einstellbereich erzielt werden. Ferner kann ein thermisches Gedächtnis realisiert werden, da bei einer anstehenden Überlast der ers ¬ te Messwandler stark erhitzt wird, so dass anhand der Tempe ¬ ratur und somit Abkühlung des ersten Messwandlers ein Abkühlverhalten des Verbrauchers nachvollzogen werden kann.

In einer vorteilhaften Aus führungs form der Erfindung kann die Auswerteeinheit anhand eines Vergleichs des ermittelten Er ¬ wärmungsverhaltens des ersten Messwandlers mit einem in der Auswerteeinheit hinterlegten Referenzwert eine anstehende Überlast am Verbraucher ermitteln.

Die erste Temperaturmesseinheit ist dazu ausgebildet der Aus ¬ werteeinheit Temperaturen zu übermitteln, so dass die Auswerteeinheit ein Erwärmungsverhalten des ersten Messwandlers ermitteln kann. Da in der Auswerteeinheit ein Referenzwert hin ¬ terlegt ist, kann durch einen Vergleich des ermittelten vorliegenden Erwärmungsverhaltens mit dem Referenzwert ein Rück- schluss auf den vorliegenden Betriebszustand des Verbrauchers gewonnen werden (Auswertung) . Steht eine Überlast an, so liegt im Vergleich zum Nennbetrieb ein erhöhter Stromfluss und somit eine erhöhte Temperatur vor. Die erhöhte Temperatur führt zu einem charakteristischen Erwärmungsverhalten des ersten Messwandlers, welche durch einen Abgleich mit dem hinterlegten Referenzwert erkannt werden kann.

Durch den Referenzwert wird insbesondere das Erwärmungsver ¬ halten des ersten Messwandlers in Abhängigkeit des Stromflus ¬ ses durch den ersten Messwandler über die Zeit charakteri- siert, so dass eine Überlast am Verbraucher erkannt werden kann. Durch einen Vergleich des ermittelten Erwärmungsverhaltens des ersten Messwandlers mit dem Referenzwert kann somit zwischen einem durch den Nennbetrieb bedingten Erwärmungsverhalten und einem durch eine anstehende Überlast bedingten Erwärmungsverhalten des ersten Messwandlers unterschieden werden .

In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form der Erfindung kann die Auswerteeinheit bei einer ermittelten anstehenden Überlast am Verbraucher ein Warnsignal, insbesondere ein elektrisches Warnsignal, ausgeben. Durch das Warnsignal ist insbesondere eine Schaltstellung eines Schaltelements der Vorrichtung steuerbar. Durch das Schaltelement wird entweder ein Hilfsstromkreis oder ein Hauptstromkreis (Zuleitung der Energieversorgung des elektrischen Verbrauchers) direkt gesteuert .

Steuert das Schaltelement den Hilfsstromkreis, so wird das Schalelement geöffnet oder geschlossen, so dass ein den

Hauptstromkreis schaltendes Schaltgerät (z.B. Schütz) ange ¬ steuert wird. Dieses den Hauptstromkreis schaltende Schaltge ¬ rät öffnet daraufhin den Hauptstromkreis, so dass der Strom- fluss zum Verbraucher unterbrochen wird und somit die Überlast am Verbraucher vermieden wird.

Steuert das Schaltelement den Hauptstromkreis , so wird das Schalelement geöffnet, so dass der Stromfluss zum Verbraucher unterbrochen wird und somit die Überlast am Verbraucher ver- mieden wird.

Liegt ein mehrphasiger Verbraucher vor, so werden vorzugsweise durch eine Ermittlung einer anstehenden Überlast an lediglich einer Strombahn der Vorrichtung (und somit an lediglich einer Phase des Verbrauchers) alle Phasen des Verbrauchers durch die Vorrichtung geöffnet, so dass der Stromfluss zum Verbraucher unterbunden wird. In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form der Erfindung umfasst die erste Temperaturmesseinheit einen ersten und zweiten Temperaturfühler, wobei der erste Temperaturfühler

In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form der Erfindung umfasst die erste Temperaturmesseinheit einen ersten und zweiten Temperaturfühler, wobei der erste Temperaturfühler die Temperatur des ersten Messwandlers und der zweite Tempe ¬ raturfühler eine Referenztemperatur erfassen kann.

Die Auswerteeinheit ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie nun das Erwärmungsverhalten des ersten Messwandlers mittels erfasster Temperaturen des ersten Messwandlers und Refe ¬ renztemperaturen ermitteln und letztendlich auswerten kann.

Durch einen Abgleich einer erfassten Temperatur des ersten Messwandlers mit einer zeitgleich erfassten Referenztempera ¬ tur in der Auswerteinheit, können externe Temperatureinflüsse als wesentliche Fehlerursache weitestgehend ausgeschlossen werden. Durch die Auswerteeinheit kann somit ein ausschließ ¬ lich strombedingtes, eine Überlast am Verbraucher charakterisierendes Erwärmungsverhalten des ersten Messwandlers ermit ¬ telt werden.

Bei einer anstehenden Überlast des Verbrauchers liegt gegen ¬ über dem Nennbetrieb des Verbrauchers (z.B. Elektromotor) am ersten Messwandler ein erhöhter Stromfluss und somit eine erhöhte Temperatur vor. Der erste Temperaturfühler detektiert somit eine strombedingte erhöhte Temperatur. Durch den zwei ¬ ten Temperaturfühler wird als Referenztemperatur z.B. eine Temperatur in der Vorrichtung ermittelt, so dass durch einen Vergleich der Temperatur des ersten Temperaturfühlers mit der Referenztemperatur des zweiten Temperaturfühlers das strombe ¬ dingte Erwärmungsverhalten des ersten Messwandlers ermittelt werden kann. Auf diese Weise kann ausgeschlossen werden, dass es sich bei dem ermittelten Erwärmungsverhalten des ersten Messwandlers nicht um einen Erwärmung des ersten Messwandlers durch einen Anstieg der Umgebungstemperatur bei der Vorrich- tung handelt, sondern um eine strombedingte Erwärmung am ers ¬ ten Messwandler. Bei der Analyse des Erwärmungsverhaltens des ersten Messwandlers erfolgt insbesondere eine Analyse der Temperatur des ersten Messwandlers über die Zeit, d.h. die Erwärmung des ersten Messwandlers über die Zeit wird analy ¬ siert .

Durch einen Vergleich der Temperaturen des ersten und zweiten Temperaturfühlers kann somit erkannt werden, ob durch den vorliegenden Motorstrom, welcher durch den Messwandler fließt, eine strombedingte Erwärmung des ersten Messwandlers stattgefunden hat, welche eine anstehende Überlast des Ver ¬ brauchers charakterisiert, oder nicht.

Die Referenztemperatur wird vorzugsweise durch eine Messung einer Temperatur durch den zweiten Temperaturfühler in der Vorrichtung erzielt.

Die Erfassung der Temperatur mit dem ersten und zweiten Temperaturfühler erfolgt vorzugsweise zeitgleich.

Durch den ersten und zweiten Temperaturfühler kann vorzugsweise eine Temperaturdifferenz von ca. 4 Kelvin durch die Auswerteeinheit ermittelt werden.

Es kann somit ein zeitliches Erwärmungsverhalten des ersten Messwandlers, welches durch den Stromfluss durch den ersten Messwandler hervorgerufen wird und eine Überlast am Verbrau ¬ cher charakterisiert, ermittelt werden (strombedingte Erwär ¬ mung) .

Der erste Messwandler weist vorzugsweise bei Nennbetrieb des Verbrauchers eine Temperatur von ca. 60-100°C auf. Bei einer maximalen Überlast am Verbraucher kann hingegen am ersten Messwandler eine Temperatur von 600-700°C vorliegen. In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form der Erfindung ist der erste Temperaturfühler maximal 2 mm von dem ersten Messwandler beabstandet.

In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form der Erfindung ist die Überwachungseinrichtung derart ausgebildet, dass zur zeitlichen Ermittlung des Erwärmungsverhaltens des ersten Messwandlers mindestens zweimal die Temperatur des ersten Messwandlers erfasst wird.

Sofern durch die Vorrichtung zusätzlich die Referenztemperatur erfasst wird (der zweite Temperaturfühler liegt vor) , so wird zur Ermittlung des Erwärmungsverhaltens des ersten Mess ¬ wandlers vorzugsweise mindestens zweimal zeitgleich die Tem ¬ peratur des ersten Messwandlers und die Referenztemperatur erfasst .

In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form der Erfindung ist die Überwachungseinrichtung derart ausgebildet, dass zur Ermittlung des Erwärmungsverhaltens des ersten Messwandlers die Temperatur des ersten Messwandlers wiederholt in einem fest definierten Zeitintervall erfasst und anschließend aus ¬ gewertet wird.

Sofern durch die Vorrichtung zusätzlich die Referenztemperatur erfasst wird (der zweite Temperaturfühler liegt vor) , so wird zur Ermittlung des Erwärmungsverhaltens des ersten Mess ¬ wandlers vorzugsweise zeitgleich die Temperatur des ersten Messwandlers und die Referenztemperatur erfasst.

In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form der Erfindung ist zwischen dem ersten Temperaturfühler und dem ersten Messwandler eine Isolationsschicht angeordnet. Hierdurch kann ei ¬ ne sichere galvanische Trennung der ersten Temperaturüberwa ¬ chungseinrichtung zum ersten Messwandler sichergestellt werden. Ferner kann durch die Isolationsschicht eine gute ther ¬ mische Kopplung des Temperaturfühlers mit dem entsprechenden Messwandler erfolgen. Die Isolationsschicht wird vorzugsweise als Träger für die Temperaturfühler verwendet. Die Isolati ¬ onsschicht ist beispielsweise Leiterplattenmaterial FR4, Lack, Glas, Glimmer oder eine Keramik.

In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form der Erfindung umfasst die Vorrichtung ferner eine zweite Strombahn, welche zwei Leitungen umfasst, wobei die Überwachungseinrichtung ferner eine zweite Temperaturmesseinheit und einen zweiten Messwandler, welcher eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den zwei Leitungen der zweiten Strombahn herstellt, umfasst, wobei die zweite Temperaturmesseinheit von dem zweiten Messwandler galvanisch getrennt ist und die Temperatur des zweiten Messwandlers erfassen kann, so dass die Auswerteeinheit mittels der erfassten Temperatur des zweiten Messwandlers eine anstehende Überlast am Verbraucher ermitteln kann.

Die zweite Temperaturmesseinheit umfasst hierfür einen drit ¬ ten Temperaturfühler, welcher die Temperatur am zweiten Messwandler ermitteln kann, so dass die Auswerteeinheit ein strombedingtes Erwärmungsverhalten des zweiten Messwandlers ermitteln kann. Die Ermittlung des Erwärmungsverhaltens des zweiten Messwandlers durch die Auswerteeinheit erfolgt durch eine Analyse der erfassten Temperatur des zweiten Messwandlers über die Zeit. Hierbei wird vorzugsweise zusätzlich, insbesondere zeitgleich, eine Referenztemperatur ermittelt (z.B. die erfasste Referenztemperatur durch den zweiten Temperaturfühler der ersten Temperaturmesseinheit) und mit ana ¬ lysiert, so dass eine „nicht strombedingte" Erwärmung (z.B. durch die Umgebungstemperatur) unberücksichtigt bleibt. Durch eine Auswertung des ermittelten Erwärmungsverhaltens kann ei ¬ ne anstehende Überlast am Verbraucher erkannt werden.

In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form der Erfindung umfasst die Vorrichtung ferner eine dritte Strombahn, welche zwei Leitungen umfasst, wobei die Überwachungseinrichtung ferner eine dritte Temperaturmesseinheit und einen dritten Messwandler, welcher eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Leitungen der dritten Strombahn herstellt, umfasst, wobei die dritte Temperaturmesseinheit von dem drit ¬ ten Messwandler galvanisch getrennt ist und die Temperatur des dritten Messwandlers erfassen kann, so dass die Auswerte ¬ einheit mittels der erfassten Temperatur des dritten Mess- wandlers eine anstehende Überlast am Verbraucher ermitteln kann .

Die dritte Temperaturmesseinheit umfasst hierfür einen vier ¬ ten Temperaturfühler, welcher die Temperatur am dritten Mess- wandler ermitteln kann, so dass die Auswerteeinheit ein strombedingtes Erwärmungsverhalten des dritten Messwandlers ermitteln kann. Die Ermittlung des Erwärmungsverhaltens des dritten Messwandlers durch die Auswerteeinheit erfolgt durch eine Analyse der Temperatur des dritten Messwandlers über die Zeit. Hierbei wird vorzugsweise zusätzlich, insbesondere zeitgleich, eine Referenztemperatur ermittelt (z.B. die er- fasste Referenztemperatur durch den zweiten Temperaturfühler der ersten Temperaturmesseinheit) und mit analysiert, so dass eine „nicht strombedingte" Erwärmung des dritten Messwandlers (z.B. durch die Umgebungstemperatur) unberücksichtigt bleibt. Durch eine Auswertung des ermittelten Erwärmungsverhaltens kann eine anstehende Überlast am Verbraucher erkannt werden.

Die zweite und/oder dritte Temperaturmesseinheit kann ent- sprechend der ersten Temperaturmesseinheit ausgebildet sein, d.h.:

- es können jeweils zwei Temperaturfühler je Temperaturmess ¬ einheit vorhanden sein,

- die Temperaturfühler können maximal 2 mm von der entspre- chenden Messeinheit beabstandet sein, und/oder

- es kann eine Isolationsschicht zwischen den Temperaturfühlern und dem entsprechenden Messwandler angeordnet sein,

- etc . Es ist ebenso denkbar, dass die erste und/oder zweite

und/oder dritte Temperaturmesseinheit weitere Temperaturfüh ¬ ler umfasst, so dass eine genaue Ermittlung des Erwärmungs ¬ verhaltens am zugehörigen Messwandler erfolgen kann. Vorzugs- weise wird die Temperatur des jeweiligen Messwandlers mit je ¬ weils zwei Temperaturfühlern direkt gemessen, so dass das Erwärmungsverhalten des Messwandlers durch die Auswerteeinheit ermittelt werden kann.

In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form der Erfindung ist der jeweilige Temperaturfühler derart ausgebildet, dass er in Abhängigkeit der vorliegenden Temperatur einen charakteristischen Zustand einnimmt. Der Temperaturfühler ist insbesondere ein Thermoelement (z.B. Thermodraht) , ein tempera ¬ turabhängiger Halbleiter (z.B. Diode, Kaltleiter) oder ein Widerstandsthermometer (z.B. PT100, PT1000) . Wird beispielsweise eine Diode als Temperaturfühler verwendet, so kann an ¬ hand einer Messung der Spannung an der Diode ein Rückschluss auf die vorliegende Temperatur gewonnen werden. Eine Tempera ¬ turänderung des ersten Messwandlers würde folglich zu einer Temperaturänderung an der Diode führen, welche zu einer Spannungsänderung führt.

In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form der Erfindung ist der erste Messwandler und sofern vorhanden zweite

und/oder dritte Messwandler jeweils ein elektrischer Widerstand mit temperaturunabhängigen Eigenschaften.

Vorzugsweise weist der Messwandler eine konstante Verlust ¬ leistung und eine charakteristische Erwärmungskurve auf. Der Messwandler ist vorzugsweise ein Shunt.

Der Auswerteeinheit liegt ein Teil der Erwärmungskurve des jeweiligen Messwandlers als Referenzwert vor, so dass sie durch einen Abgleich des ermittelten Erwärmungsverhaltens mit dem Referenzwert eine anstehende Überlast erkennen kann. Es erfolgt somit eine Auswertung des ermittelten Erwärmungsverhaltens. Bei dem Abgleich mit dem Referenzwert wird insbeson ¬ dere das Erwärmungsverhalten des jeweiligen Messwandlers während eines definiertes Zeitintervalls betrachtet. Es werden somit die ermittelten Temperaturen des jeweiligen Messwandlers während eines definiertes Zeitintervall analysiert. Sind die Messwandler und die zugehörigen Temperaturfühler der Temperaturmesseinheit gleich ausgebildet, so kann der Referenz ¬ wert für die Messwandler gleich ausgebildet sein.

In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form der Erfindung ist die Vorrichtung ein Schaltgerät, insbesondere ein Über ¬ lastrelais oder ein Leistungsschalter (z.B. Motorschutzschalter, Anlagenschutzschalter ) .

Die Vorrichtung ist insbesondere dezentral vom Verbraucher angeordnet, d.h. sie ist kein Bestandteil des Verbrauchers (z.B. Elektromotor) .

Im Folgenden werden die Erfindung und Ausgestaltungen der Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:

FIG 1 eine schematische Darstellung einer ersten Strombahn, welcher eine Überwachungseinrichtung aufweist und

FIG 2 eine schematische Darstellung eines Vorrichtung zum

Schutz eines elektrischen Verbrauchers.

FIG 1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Strombahn, welche eine Überwachungseinrichtung aufweist. Die abgebildete Strombahn ist Bestandteil einer Vorrichtung zum

Schutz eines nachgeschalteten Verbrauchers. Mittels der Überwachungseinrichtung kann eine anstehende Überlast des Verbrauchers ermittelt werden. Hierfür wird die Vorrichtung in den Strompfad des Verbrauchers integriert. Ist beispielsweise der Verbraucher ein dreiphasiger Drehstrommotor so weist mindestens eine Zuleitung (Phase) des Drehstrommotors die abge ¬ bildete Strombahn und Überwachungseinrichtung auf.

Die erste Strombahn umfasst eine erste Leitung 101 und eine zweite Leitung 102. Die Überwachungseinrichtung umfasst eine erste Temperaturmesseinheit 18, eine Auswerteeinheit 4 und einen ersten Messwandler 10. Die erste Temperaturmesseinheit 18 umfasst einen ersten Temperaturfühler 11 und einen zweiten Temperaturfühler 12, wobei mit dem ersten Temperaturfühler 11 die Temperatur des ersten Messwandlers 10 erfasst werden kann und mit dem zweiten Temperaturfühler 12 eine Referenztemperatur erfasst werden kann. Der zweite Temperaturfühler 12 ist derart platziert, dass in Bezug zum ersten Temperaturfühler 11 ein anderer Messpunkt (andere Temperaturmessstelle) er ¬ fasst wird, so dass eine strombedingte Erwärmung des ersten Messwandlers 10 ermittelt werden kann. Der erste und zweite Temperaturfühler 11,12 ist jeweils ein Halbleiter, insbeson- dere eine Diode, so dass über eine Messung deren Spannung ein Rückschluss auf die vorliegende Temperatur gewonnen werden kann .

Die ermittelten Temperaturen der ersten und zweiten Tempera- turfühler 11,12 werden der Auswerteeinheit 4 bereitgestellt, so dass diese eine strombedingte Erwärmung des ersten Mess ¬ wandlers 10 ermitteln kann. Die Ermittlung der strombedingten Erwärmung des ersten Messwandlers 10 und somit des strombe ¬ dingten Erwärmungsverhaltens des ersten Messwandlers 10 er- folgt durch eine Analyse der erfassten Temperaturen der ersten und zweiten Temperaturfühler 11,12 über die Zeit. Mittels der Temperaturfühler 11,12 und der Auswerteeinheit 4 kann insbesondere eine Erwärmung des ersten Messwandlers 10 von ca. 10 Kelvin insbesondere im Beriech von -10°C bis 200°C er- mittelt werden.

Der erste Messwandler 10 ist zwischen der ersten Leitung 101 und der zweiten Leitung 102 der ersten Strombahn angeordnet, so dass ein Strom von der ersten Leitung 101 über den ersten Messwandler 10 zur zweiten Leitung 102 fließen kann. Da über die erste Leitung 101 und zweite Leitung 102 die Energieversorgung des nachgeschalteten Verbrauchers erfolgt, fließt während des Betriebs des nachgeschalteten Verbrauchers der Strom über den ersten Messwandler 10. In Abhängigkeit des vorliegenden Betriebszustandes des nachgeschalteten Verbrauchers liegt eine Stromhöhe am ersten Messwandler 10 vor. In Abhängigkeit dieser Stromhöhe und der Stromflusszeit am ers ¬ ten Messwandler 10 erfolgt eine definierte Erwärmung des ers- ten Messwandlers 10. Es liegt folglich ein charakteristisches Erwärmungsverhalten am ersten Messwandler 10 vor. Befindet sich der Verbraucher kurz vor einer thermischen Überlast, so liegt eine erhöhte Stromhöhe am ersten Messwandler 10 vor. Durch eine Auswertung des ermittelten Erwärmungsverhaltens des ersten Messwandlers 10 während eines definierten Zeitin ¬ tervalls durch die Auswerteeinheit 4 kann somit ein Rück- schluss auf den vorliegenden Zustand des nachgeschalteten Verbrauchers erfolgen. Im Nennbetrieb liegt üblicherweise ei ¬ ne Temperatur von ca. 60 bis 100°C am ersten Messwandler 10 vor. Kommt es jedoch zu einer Überlast am Verbraucher, so kann durch den erhöhten Stromfluss eine Temperatur am ersten Messwandler 10 von bis zu 700°C vorliegen.

Durch eine Überwachung der Temperatur des ersten Messwandlers

10 kann somit eine anstehende Überlast des Verbrauchers de- tektiert werden. Die Temperaturmesseinheit 18 umfasst hierfür die beiden Temperaturfühler 11,12. Der erste Temperaturfühler

11 ist maximal 2 mm von dem ersten Messwandler 10 beabstandet und kann dessen Temperatur erfassen. Zwischen dem ersten Temperaturfühler 11 und dem ersten Messwandler 10 ist eine Isolationsschicht 15 angeordnet, so dass eine galvanische Tren ¬ nung beider Bauteile sichergestellt ist.

Der erste Temperaturfühler 11 erfasst die Temperatur des ersten Messwandlers 10, der zweite Temperaturfühler 12 erfasst zeitgleich eine Referenztemperatur innerhalb der Vorrichtung, so dass die Auswerteeinheit 4 anhand erfasster Temperaturen (Temperaturen des ersten Messwandlers 10 und Referenztempera ¬ turen) ein strombedingtes Erwärmungsverhalten des ersten Messwandlers 10 ermitteln kann. Der erste und zweite Tempera ¬ turfühler 11,12 ist in diesem Ausführungsbeispiel räumlich getrennt (größer 0,05 mm) vom ersten Messwandler platziert. Ferner ist der zweite Temperaturfühler 12 mindestens 4 mm vom ersten Temperaturfühler 11 entfernt, so dass ein strombedingtes Erwärmungsverhalten des ersten Messwandlers 10 durch die Auswerteeinheit 4 berechnet werden kann. Es ist jedoch ebenso denkbar, dass der zweite Temperaturfühler 12 die Temperatur es ersten Messwandlers 10 in Bezug zum ersten Temperaturfüh- er 11 an einem anderen Messpunkt des ersten Messwandlers 10 rfasst, so dass ein Erwärmungsverhalten des ersten Messwand- ers 10 ermittelbar ist.

Der erste Messwandler 10 ist ein metallischer elektrischer Widerstand (Shunt) , welcher eine charakteristische Erwär ¬ mungskurve aufweist. Der Auswerteeinheit 4 liegt das charak ¬ teristische Erwärmungsverhalten des ersten Messwandlers 10 als Referenzwert vor, so dass sie anhand eines Vergleichs des ermittelten vorliegenden Erwärmungsverhaltens des ersten Messwandlers 10, insbesondere während eines definierten Zeit ¬ intervalls, mit dem Referenzwert einen Rückschluss auf den vorliegenden Auslastungszustand des Verbrauchers gewonnen werden kann. Die Auswerteeinheit 4 kann folglich fortlaufend einen die Stromhöhe und Stromflusszeit charakterisierenden Wert des ersten Messwandlers 10 überwachen, so dass anhand des vorliegenden Erwärmungsverhaltens des ersten Messwandlers 10 und somit anhand dessen thermischen Zustandes ein Motor bzw. Leitungsschutz abgeleitet werden kann. Es kann somit ermitteln werden, ob eine Überlast am nachgeschalteten Verbraucher ansteht oder nicht.

In der FIG 1 wird lediglich eine Phase durch die Überwa ¬ chungseinrichtung überwacht. Es ist jedoch ebenso denkbar, dass bei mehrphasigen Verbrauchern jede Phase oder zumindest zwei Phasen jeweils eine Temperaturmesseinheit umfasst/-en.

Die Temperaturfühler 11,12 können die Temperatur mit einer hohen Auflösung, beispielsweise kleiner 1 Kelvin, messen. Auf diese Weise kann mit geringen Temperaturunterschieden und somit mit geringen elektrischen Widerstandswerten des erstens Messwandlers 10 gearbeitet werden. Hierdurch kann der Messbe ¬ reich hinsichtlich der Stromuntergrenze erheblich nach unten vergrößert werden, so dass der Einstellbereich beispielsweise gegenüber der Bimetalllösung erheblich erweitert werden kann. Ein typischer Wert für die notwendige Temperatur bei Bime ¬ talllösungen ist beispielsweise 50 Kelvin Übertemperatur. Währenddessen bei einer Lösung mittels eines ersten Messwandlers 10 Erwärmungen von unter 10 Kelvin ausreichen. Hiermit lassen sich Einstellbereich größer 1 zu 4 realisieren. Die Auswertung des strombedingten Erwärmungsverhaltens des ersten Messwandlers 10 über dessen Temperatur ist weitgehend frequenzunabhängig und somit für AC- und DC-Anwendungen tauglich. FIG 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 1 zum Schutz eines elektrischen Verbrauchers 2. Die Vorrichtung 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Leistungsschalter 1, mit welchem ein Verbraucher 2, nämlich ein dreiphasiger elektrischer Motor, überwacht werden kann. Der Leistungsschalter 1 ist hierfür in den Versorgungsstrang des Verbrauchers 2 zwischengeschaltet, so dass mittels des Leistungsschalters 1 die drei Phasen des Verbrauchers 2 überwacht werden können.

Damit der Leistungsschalter 1 in den Versorgungsstrang des elektrischen Verbrauchers 2 integriert werden kann, weist er eingangsseitige Anschlussvorrichtungen 106,206,306 und aus- gangsseitige Anschlussvorrichtungen 107,207,307 auf. In dem Leistungsschalter 1 werden somit die einzelnen Phasen des Verbrauchers 2 galvanisch getrennt geführt. Über die erste Strombahn 100 wird die erste Phase abgebildet, über die zwei ¬ te Strombahn 200 wird die zweite Phase abgebildet und über die dritte Strombahn 300 wird die dritte Phase des Verbrau ¬ chers 2 abgebildet. Über ein Schaltelement 105 der ersten Strombahn 100 kann für die erste Phase der Energiefluss zum Verbraucher 2 unterbrochen werden. Über ein Schaltelement 205 der zweiten Strombahn 200 kann der Energiefluss für die zweite Phase zum Verbraucher 2 unterbrochen werden. Über ein Schaltelement 305 der dritten Strombahn 300 kann für die dritte Phase der Energiefluss zum Verbraucher 2 unterbrochen werden. Die Ansteuerung der Schaltelemente 105,205,305 erfolgt über ein Schaltschloss 3. Das Schaltschloss 3 ist mit der Auswerteeinheit 4 sowie mit dem Kurzschlussauslöser 103 der ersten Strombahn 100, dem Kurzschlussauslöser 203 der zweiten Strombahn 200 und dem Kurzschlussauslöser 303 der dritten Strombahn 300 verbunden.

Mittels der Kurzschlussauslöser 103,203,303 der jeweiligen Strombahnen 100,200,300 kann ein auftretender Kurzschluss in den einzelnen Strombahnen und somit in den einzelnen Phasen des Verbrauchers 2 detektiert werden, so dass bei einer De- tektion eines Kurzschlusses die Energiezufuhr zum Verbraucher 2 unterbunden werden kann. Hierfür wird von den Kurzschlussauslösern 103,203,303 ein entsprechendes Signal an das

Schaltschloss 3 ausgegeben, so dass dieses die Schaltelemente 105,205,305 öffnen kann.

Ferner weist der Leistungsschalter eine Überwachungsvorrichtung auf, mit welcher eine anstehende Überlast des elektri ¬ schen Verbrauchers 2 detektiert werden kann. Die erste Strom ¬ bahn 100 umfasst hierfür, wie bereits in FIG 1 gezeigt, eine erste Leitung 101 und eine zweite Leitung 102. Zwischen der ersten Leitung 101 und der zweiten Leitung 102 ist ein erster Messwandler 10 angeordnet, welches eine elektrische Verbin ¬ dung zwischen den beiden Leitungen 101 und 102 herstellen. Der erste Messwandler 10 ist insbesondere ein metallischer, elektrischer Widerstand mit temperaturunabhängigen Eigenschaften. In Abhängigkeit der vorliegenden Stromhöhe und Stromflusszeit in der ersten Strombahn 100 liegt eine defi ¬ nierte Erwärmung des ersten Messwandlers 10 vor. Die Temperatur des ersten Messwandlers 10 kann mittels eines ersten Temperaturfühlers 11 einer ersten Temperaturmesseinheit erfasst werden. Die erfasste Temperatur am ersten Tempe ¬ raturfühler 11 der ersten Temperaturmesseinheit wird der Aus ¬ werteeinheit 4 bereitgestellt. Eine isolierende Schicht 15 zwischen dem ersten Messwandler 10 und dem ersten Temperaturfühler 11 der ersten Temperaturmesseinheit stellt eine galva ¬ nische Trennung zwischen dem ersten Temperaturfühler 11 und dem ersten Messwandler 10 her. Die erste Temperaturmessein- heit umfasst ferner einen zweiten Temperaturfühler 12, welcher eine Referenztemperatur innerhalb des Leistungsschalters 1 misst. Dessen erfasste Temperatur wird der Auswerteeinheit 4 ebenso zur Verfügung gestellt. Der erste Temperaturfühler 11 erfasst die Temperatur an einem anderen Messpunkt als der zweite Temperaturfühler 12, so dass im aktiven Betrieb des Verbrauchers 2 eine strombedingte Erwärmung des ersten Mess ¬ wandlers durch zeitgleiche Erfassungen der Temperaturen des ersten und zweiten Temperaturfühlers 11,12 ermittelt werden kann. Durch einen Vergleich der Temperaturen des ersten Temperaturfühlers 11 und des zweiten Temperaturfühlers 12 der ersten Temperaturmesseinheit kann die Auswerteeinheit folg ¬ lich ein charakteristisches Erwärmungsverhalten am ersten Messwandler 10 ermitteln und anschließend auswerten.

Die Energieversorgung der zweiten Phase des Verbrauchers 2 wird über die zweite Strombahn 200 geführt. Die zweite Strom ¬ bahn 200 weist ebenso eine erste Leitung 201 und eine zweite Leitung 202 auf. Zwischen der ersten und zweiten Leitung 201 und 202 ist ein zweiter Messwandler 20 angeordnet, welches eine elektrische Verbindung zwischen der ersten Leitung 201 und der zweiten Leitung 202 sicherstellt. Der zweite Mess ¬ wandler 20 ist ebenso wie der erste Messwandler 10 der ersten Strombahn 100 ein definierter Widerstand, welcher in Abhän- gigkeit des vorliegenden Stromflusses und der vorliegenden Stromflusszeit einen charakteristischen thermischen Zustand einnimmt. Die Temperatur des zweiten Messwandlers 20 kann mittels eines dritten Temperaturfühlers 21 einer zweiten Tem ¬ peraturmesseinheit ermittelt werden. Der dritte Temperatur- fühler 21 ist mittels einer Isolationsschicht 25 galvanisch von dem zweiten Messwandler 20 getrennt. Durch einen Abgleich der erfassten Temperaturen des zweiten Temperaturfühlers 12 mit den erfassten Temperaturen des dritten Temperaturfühlers 21 kann die Auswerteeinheit 4 die vorliegende Erwärmung am zweiten Messwandler 20 ermitteln. Es kann somit das Erwärmungsverhalten am zweiten Messwandler 20 analysiert werden. Die Energieversorgung der dritten Phase des Verbrauchers 2 wird über die dritte Strombahn 300 geführt, so dass ebenso die dritte Phase auf Überlast überwacht werden kann. Die dritte Strombahn 300 weist eine erste Leitung 301 und eine zweite Leitung 302 auf. Zwischen der ersten und zweiten Leitung 301,302 ist ein dritter Messwandler 30 angeordnet, welches die erste und zweite Leitung 301,302 elektrisch leitend verbindet. Ein über die dritte Strombahn 300 fließender Strom fließt folglich über den dritten Messwandler 30. In Abhängig- keit der Stromhöhe und der Stromflusszeit an der dritten Pha ¬ se liegt eine charakteristische strombedingte Erwärmung am dritten Messwandler 30 vor. Zur Ermittlung der strombedingten Erwärmung wird die Temperatur des dritten Messwandlers 30 er- fasst. Die Temperatur des dritten Messwandlers 30 kann mit- tels eines vierten Temperaturfühlers 31 einer dritten Tempe ¬ raturmesseinheit ermittelt werden und der Auswerteeinheit 4 bereitgestellt werden. Zwischen dem vierten Temperaturfühler 31 und dem dritten Messwandlers 30 ist eine isolierende

Schicht 35 angeordnet, so dass eine galvanische Trennung des vierten Temperaturfühlers 31 von dem dritten Messwandler 30 erfolgt .

Die einzelnen Strombahnen 100,200,300 weisen folglich jeweils Messwandler 10,20,30 auf, welche in Abhängigkeit der anlie- genden Stromhöhe und der Stromflusszeit eine charakteristi ¬ sche strombedingte Erwärmung vollziehen. Anhand einer Überwa ¬ chung der Temperatur der jeweiligen Messwandler 10,20,30 über die Zeit kann das zeitliche Erwärmungsverhalten der jeweili ¬ gen Messwandler 10,20,30 analysiert werden. Durch den zusätz- liehen Abgleich mit der Referenztemperatur des zweiten Temperaturfühlers 12 kann die Analyse der ermittelten Temperaturen der Messwandler 10,20,30 auf die strombedingte Erwärmung der Messwandler 10,20,30 reduziert werden. Es ist ebenso denkbar, dass anstelle der Ermittlung des Er ¬ wärmungsverhaltens der jeweiligen Messwandler 10,20,30 mittels eines Abgleichs deren Temperatur mit der erfassten Referenztemperatur des zweiten Temperaturfühlers 12 eine Ermitt- lung des Erwärmungsverhaltens der jeweiligen Messwandler 10,20,30 ohne der Referenztemperatur durch den zweiten Temperaturfühler durch eine Analyse der erfassten Temperaturen der ersten, dritten und/oder vierten Temperaturfühler 11,21,31 über die Zeit erfolgt. Hierbei können jedoch Erwärmungen der Messwandler 10,20,30, welche nicht durch den Stromfluss durch die Messwandler 10,20,30 bedingt sind (z.B. Umgebungstempera ¬ tur) nicht ausgeschlossen werden. Mittels der ermittelten strombedingten Erwärmung der Messwandler 10,20,30 kann folglich ein Rückschluss auf den vorliegenden Stromfluss in der entsprechenden Strombahn und somit ein Rückschluss auf den vorliegenden Betriebszustand des Verbrauchers 2 gewonnen werden, da bei einer anstehenden Überlast ein erhöhter Stromfluss in einzelnen Phasen des Verbrauchers vorliegt.

Der Auswerteeinheit 4 ist die Erwärmungscharakteristik des ersten, zweiten und dritten Messwandlers 10,20,30 bekannt und als Referenzwert hinterlegt. Die Auswerteeinheit 4 kann folg ¬ lich durch eine Vergleich des strombedingten Erwärmungsverhaltens der einzelnen Messwandler 10,20,30, insbesondere während eines definierten Zeitintervalls, mit dem Referenzwert eine anstehende Überlast des elektrischen Verbrauchers 2 er- mittelt und entsprechende Gegenmaßnahmen einleiten. Das Zeit ¬ intervall in welchem die Analyse des Erwärmungsverhaltens des jeweiligen Messwandlers 10,20,30 erfolgt, wird vorzugsweise in Abhängigkeit der vorliegenden Temperatur des jeweiligen Messwandlers 10,20,30 gewählt. Bei einer ermittelten anste- henden Überlast des Verbrauchers 2 gibt die Auswerteeinheit 4 ein Warnsignal an das Schaltschloss 3 aus, so dass die

Schaltelemente 105,205 305 geöffnet werden und somit der Energiefluss zum Verbraucher unterbunden wird. Auf diese Wei ¬ se kann eine thermische Beschädigung des Verbrauchers 2 durch eine Überlast vermieden werden.

Dadurch, dass eine thermische Überlast des Verbrauchers 2 durch eine Auswertung des Erwärmungsverhaltens des Messwand- lers 10,20,30 ermittelt wird, liegt ebenso ein thermisches Gedächtnis durch den Messwandler 10,20,30 vor, so dass es kurz nach einer thermischen Überlast nicht versehentlich zu einem Zuschalten des Verbrauchers kommen kann. Erst nachdem der Messwandler 10,20,30 eine definierte Abkühlung erfahren hat, kann der Verbraucher 2 erneut an das Versorgungsnetz geschaltet werden, so dass dieser wieder mit Strom versorgt wird. Die Ermittlung der notwendigen Abkühlung des Verbrauchers durch eine Analyse der Temperaturen des Messwandlers 10,20,30 erfolgt ebenso durch die Auswerteeinheit 4. Hierfür liegend der Auswerteeinheit 4 ebenso Referenzwerte vor.

Die Vorrichtung 1 zur Überwachung einer thermischen Überlast eines Verbrauchers 2 wurde in FIG 2 beispielhaft anhand eines Leistungsschalters 1 beschrieben. Ebenso kann die Vorrichtung 1 z.B. ein Überlastrelais sein. In diesem Fall wären die Kurzschlussauslöser 103,203 und 303 sowie gegebenenfalls das Schaltschloss 3 und dessen anzusteuernde Schaltelemente

105,205,305 nicht vorhanden.

Die Temperaturfühler 11,12,21,31 sind jeweils Halbleiter, insbesondere Dioden, so dass mittels einer Analyse deren Spannung die Temperatur am Temperaturfühler und somit ermittelt werden kann. Zur Steigerung der Messgenauigkeit können ebenso mehrere Temperaturfühler an den Messwandlern 10,20,30 platziert werden. Ebenso ist es denkbar, dass der zweite Tem ¬ peraturfühler 12 außerhalb der Vorrichtung 1 platziert ist.

Als Verbraucher 2 kann ebenso eine Leitung gesehen werden, bei welcher ein Schutz vor einer thermischen Überlast sichergestellt werden muss.

Ein großer Vorteil der Vorrichtung 1 und insbesondere der Überwachungseinrichtung besteht darin, dass die galvanische Trennung zwischen den einzelnen Phasen (Strombahnen 100,200, 300) sowie der jeweiligen Temperaturfühler 11,21,31 zu den Strombahnen 100,200,300 leicht zu realisieren ist.