Schutzschaltgerät und Verfahren

Die Erfindung betri f ft das technische Gebiet eines Schutz- schaltgerätes für einen Niederspannungsstromkreis mit einer elektronischen Unterbrechungseinheit nach dem Oberbegri f f von Patentanspruch 1 und ein Verfahren für ein Schutzschaltgerät für einen Niederspannungsstromkreis mit einer elektronischen Unterbrechungseinheit .

Mit Niederspannung sind Spannungen von bis zu 1000 Volt Wechselspannung oder bis zu 1500 Volt Gleichspannung gemeint . Mit Niederspannung sind insbesondere Spannungen gemeint , die größer als die Kleinspannung, mit Werten von 50 Volt Wechselspannung bzw . 120 Volt Gleichspannung, sind .

Mit Niederspannungsstromkreis bzw . -netz oder -anlage sind Stromkreise mit Nennströmen bzw . Bemessungsströmen von bis zu 125 Ampere , spezi fischer bis zu 63 Ampere gemeint . Mit Niederspannungsstromkreis sind insbesondere Stromkreise mit Nennströmen bzw . Bemessungsströmen von bis zu 50 Ampere , 40 Ampere , 32 Ampere , 25 Ampere , 16 Ampere oder 10 Ampere gemeint . Mit den genannten Stromwerten sind insbesondere Nenn- , Bemessungs- oder/und Abschaltströme gemeint , d . h . der Strom der im Normal fall maximal über den Stromkreis geführt wird bzw . bei denen der elektrische Stromkreis üblicherweise unterbrochen wird, beispielsweise durch eine Schutzeinrichtung, wie ein Schutzschaltgerät , Leitungsschutzschalter oder Leistungsschalter . Die Nennströme können sich weiter staf feln, von 0 , 5 A über 1 A, 2 A, 3 A, 4 A, 5 A, 6 A, 7 A, 8 A, 9 A, 10 A, usw . bis 16 A.

Leitungsschutzschalter sind seit langem bekannte Uberstrom- schut zeinrichtungen, die in der Elektroinstallationstechnik in Niederspannungsstromkreisen eingesetzt werden . Diese schützen Leitungen vor Beschädigung durch Erwärmung infolge zu hohen Stromes und/oder Kurzschluss . Ein Leitungsschutz- Schalter kann den Stromkreis bei Überlast und/oder Kurzschluss selbsttätig abschalten . Ein Leitungsschutzschalter ist ein nicht selbsttätig zurückstellendes Sicherungselement .

Leistungsschalter sind, im Gegensatz zu Leitungsschutzschaltern, für Ströme größer als 125 A vorgesehen, teilweise auch schon ab 63 Ampere . Leitungsschutzschalter sind deshalb einfacher und filigraner auf gebaut . Leitungsschutzschalter weisen üblicherweise eine Befestigungsmöglichkeit zur Befestigung auf einer so genannten Hutschiene ( Tragschiene , DIN- Schiene , TH35 ) auf .

Leitungsschutzschalter gemäß dem Stand der Technik sind elektromechanisch auf gebaut . In einem Gehäuse weisen sie einen mechanischen Schaltkontakt bzw . Arbeitsstromauslöser zur Unterbrechung (Auslösung) des elektrischen Stromes auf . Üblicherweise wird ein Bimetall-Schutzelement bzw . Bimetall-Element zur Auslösung (Unterbrechung) bei länger anhaltenden Überstrom (Uberstromschut z ) respektive bei thermischer Überlast (Überlastschut z ) eingesetzt . Ein elektromagnetischer Auslöser mit einer Spule wird zur kurz zeitigen Auslösung bei Überschreiten eines Uberstromgrenzwerts bzw . im Falle eines Kurzschlusses (Kurzschlussschutz ) eingesetzt . Eine oder mehrere Lichtbogenlöschkammer (n) bzw . Einrichtungen zur Lichtbogenlöschung sind vorgesehen . Ferner Anschlusselemente für Leiter des zu schützenden elektrischen Stromkreises .

Fehlerstromschutzschalter für elektrische Stromkreise , insbesondere für Niederspannungsstromkreise bzw . -anlagen, sind allgemein bekannt . Fehlerstromschutzschalter werden auch als Residual Current Devices bezeichnet , kurz RCD . Fehlerstromschutzschalter ermitteln die Stromsumme in einem elektrischen Stromkreis , die im Normal fall null ist , und unterbrechen bei Überschreiten eines Di f ferenzstromwertes , d . h . einer Stromsumme von ungleich null , die einen bestimmten ( Di f ferenz- ) Stromwert respektive Fehlerstromwert übersteigt , den elektrischen Stromkreis . Fast alle bisherigen Fehlerstromschutzschalter weisen einen Summenstromwandler auf , dessen Primärwicklung durch die Leiter des Stromkreises gebildet wird und dessen Sekundärwicklung die Stromsumme abgibt , welche direkt oder indirekt zur Unterbrechung des elektrischen Stromkreises verwendet wird .

Hierzu sind zwei oder mehr Leiter, meist Hin- und Rückleiter bzw . Außen- und Neutralleiter in einem Einphasenwechselstrom- Netz , alle drei Außenleiter oder alle drei Außenleiter und der Neutralleiter bei einem Dreiphasenwechselstromnetz , durch einen, meist einen ringförmigen Kern aus ferromagnetischen Material aufweisenden, Stromwandler geführt . Gewandelt wird nur der Di f ferenzstrom, d . h . ein von Hin- und Rückstrom abweichender Strom, aus den Leitern . Üblicherweise ist die Stromsumme in einem elektrischen Stromkreis gleich null . So können Fehlerströme erkannt werden .

Fließt beispielsweise energiesenkenseitig bzw . verbraucherseitig ein Strom gegen Erde ab, so wird in diesem Zusammenhang von einem Fehlerstrom gesprochen . Ein Fehlerfall liegt beispielsweise dann vor, wenn eine elektrische Verbindung von einem Phasenleiter des elektrischen Stromkreises zur Erde existiert . Beispielsweise , wenn eine Person den Phasenleiter berührt . Dann fließt ein Teil des elektrischen Stromes nicht wie üblich über den Neutralleiter bzw . Nullleiter zurück, sondern über die Person und die Erde . Dieser Fehlerstrom kann nun mit Hil fe des Summenstromwandlers erfasst werden, da die betragsmäßig erfasste Summe aus zufließenden und zurückfließenden Strom ungleich Null ist . Uber ein Relais bzw . einen Haltemagnet-Auslöser , beispielsweise mit verbundener Mechanik, wird eine Unterbrechung des Stromkreises , z . B . mindestens einer, eines Teils oder aller Leitungen bewirkt . Fehlerstromschutzschalter zur Erfassung von Wechsel fehlerströmen sind allgemein aus der Druckschri ft DE 44 32 643 Al bekannt .

Die Haupt funktion von Fehlerstromschutzschaltern ist Personen vor elektrischen Strömen ( elektrischer Schlag) zu schützen, sowie Anlagen, Maschinen oder Gebäude vor Brand durch elektrische I solations fehler .

Wenn der Fehlerstromschutzschalter bzw . dessen Summenstromwandler so ausgebildet ist , dass die sekundärseitige Energie des Summenstromwandlers zur Betätigung einer Auslöseeinheit bzw . einer Unterbrechungseinheit bzw . eines Auslösers ausreicht , dann nennt man derartige Fehlerstromschutzschalter netzspannungsunabhängig .

Wenn eine Hil fsenergie für den Auslösekreis benötigt bzw . eingesetzt wird, die in der Regel durch ein im Fehlerstromschutzschalter vorgesehenes Netzteil erzeugt wird, nennt man derartige Fehlerstromschutzschalter netzspannungsabhängig . D . h . netzspannungsabhängige Fehlerstromschutzschalter enthalten ein Netzteil zur Energieversorgung einer Fehlerstromerkennung (netzspannungsunabhängige nicht ) . Diese Netzteile sind beispielsweise erforderlich, um Fehlerströme in Gleichspannungsnetzen sowie gemischten Gleich/Wechselstromnet zen bzw . bei Stromkreisen mit hohen Frequenzen zu erkennen .

Schutzschaltgeräte mit einer elektronischen Unterbrechungseinheit sind relativ neuartige Entwicklungen . Diese weisen eine halbleiterbasierte elektronische Unterbrechungseinheit auf . D . h . der elektrische Stromfluss des Niederspannungsstromkreises wird über Halbleiterbauelemente respektive Halbleiterschalter geführt , die den elektrischen Stromfluss unterbrechen bzw . leitfähig geschaltet werden können . Schutzschaltgeräte mit einer elektronischen Unterbrechungseinheit weisen ferner häufig ein mechanisches Trennkontaktsystem auf , insbesondere mit Trennereigenschaften gemäß einschlägigem Normen für Niederspannungsstromkreise , wobei die Kontakte des mechanischen Trennkontaktsystems in Serie zur elektronischen Unterbrechungseinheit geschaltet sind, d . h . der Strom des zu schützenden Niederspannungsstromkreises wird sowohl über das mechanische Trennkontaktsystem als auch über die elektronische Unterbrechungseinheit geführt . Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf Niederspannungswechselstromkreise, mit einer Wechselspannung, üblicherweise mit einer zeitabhängigen sinusförmigen Wechselspannung mit der Frequenz f. Die zeitliche Abhängigkeit des momentanen Spannungswertes u(t) der Wechselspannung ist durch die Gleichung: u(t) = U * sin (2n * f * t) beschrieben. Wobei: u(t) = momentaner Spannungswert zu der Zeit t

U = Amplitude der Spannung

Eine harmonische Wechselspannung lässt sich durch die Rotation eines Zeigers darstellen, dessen Länge der Amplitude (U) der Spannung entspricht. Die Momentanauslenkung ist dabei die Projektion des Zeigers auf ein Koordinatensystem. Eine Schwingungsperiode entspricht einer vollen Umdrehung des Zeigers und dessen Vollwinkel beträgt 2n (2Pi) bzw. 360°. Die Kreisfrequenz ist die Änderungsrate des Phasenwinkels dieses rotierenden Zeigers. Die Kreisfrequenz einer harmonischen Schwingung beträgt immer das 2n-fache ihrer Frequenz, d.h. : w = 2n*f = 2n/T = Kreisfrequenz der Wechselspannung (T = Periodendauer der Schwingung)

Häufig wird die Angabe der Kreisfrequenz (w) gegenüber der Frequenz (f) bevorzugt, da sich viele Formeln der Schwingungslehre aufgrund des Auftretens trigonometrischer Funktionen, deren Periode per Definition 2n ist, mit Hilfe der Kreisfrequenz kompakter darstellen lassen: u ( t ) = U * sin (wt)

Im Falle zeitlich nicht konstanter Kreisfrequenzen wird auch der Begriff momentane Kreisfrequenz verwendet. Bei einer sinusförmigen, insbesondere zeitlich konstanten, Wechselspannung entspricht der zeitabhängige Wert aus der Winkelgeschwindigkeit w und der Zeit t dem zeitabhängigen Winkel cp ( t ) , der auch als Phasenwinkel cp ( t ) bezeichnet wird. D.h. der Phasenwinkel cp ( t ) durchläuft periodisch den Bereich O...2n bzw. 0°...360°. D.h. der Phasenwinkel nimmt periodisch einen Wert zwischen 0 und 2n bzw. 0° und 360° an (cp = n* (0...2n) bzw. cp = n* ( 0 °...360 ° ) , wegen Periodizität; verkürzt: cp = O...2n bzw. cp = 0°...360° ) .

Mit momentanem Spannungswert u(t) ist folglich der momentane Wert der Spannung zum Zeitpunkt t, d.h. bei einer sinusförmigen (periodischen) Wechselspannung der Wert der Spannung zum Phasenwinkel cp gemeint (cp = O...2n bzw. cp = 0°...360°, der jeweiligen Periode) .

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schutzschaltgerät eingangs genannter Art zu verbessern, insbesondere den Schutz gegen ( Fehler- ) Ströme durch Personen zu gewährleisten bei gleichzeitiger Versorgungssicherheit bzw. Verfügbarkeit von elektrischen Anlagen, d.h. eine Immunität gegen technisch bedingte ( Fehler- ) Ströme zu erreichen, die zu einer Fehlauslösung des Schutzschaltgerätes führen würden. D.h. einerseits Personenschutz zu gewährleisten und andererseits die Versorgungssicherheit eine Niederspannungsstromkreises zu verbessern. Alternativ ein neuartiges Konzept für ein derartiges Schutzschaltgerät zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Schutzschaltgeräte mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, sowie durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 12 gelöst.

Erfindungsgemäß ist ein Schutzschaltgerät zum Schutz eines elektrischen Niederspannungsstromkreises, insbesondere Niederspannungswechselstromkreises, vorgesehen, aufweisend:

- ein Gehäuse mit netzseitigen und lastseitigen Anschlüssen für Leiter des Niederspannungsstromkreises,

- eine Differenzstromsensoreinheit, zur Ermittlung der Höhe eines Di f ferenzstromes der Leiter des Niederspannungsstromkreises ,

- eine mechanische Trennkontakteinheit , die einen geschlossenen Zustand der Kontakte für einen Stromfluss im Niederspannungsstromkreis oder einen geöf fneten Zustand der Kontakte für eine stromflussvermeidende galvanische Trennung im Niederspannungsstromkreis aufweist , die mechanische Trennkontakteinheit ist insbesondere durch eine mechanische Handhabe bedienbar und schaltbar, so dass ein Öf fnen von Kontakten zur Vermeidung eines Stromflusses oder ein Schließen der Kontakte für einen Stromfluss im Niederspannungsstromkreis ( durch die Handhabe ) schaltbar ist , damit ist ( insbesondere ) eine galvanische Trennung im Niederspannungsstromkreis schaltbar ; bei einer mechanischen Trennkontakteinheit wird ein Öf fnen von Kontakten auch als Freischalten und ein Schließen von Kontakten als Zuschalten bezeichnet ;

- eine elektronische Unterbrechungseinheit , die stromkreisseitig in Serie zur mechanischen Trennkontakteinheit geschaltet ist und die durch halbleiterbasierte Schaltelemente einen hochohmigen ( insbesondere nichtleitenden) Zustand der Schaltelemente zur Vermeidung eines Stromflusses oder einen niederohmigen Zustand der Schaltelemente zum Stromfluss im Niederspannungsstromkreis aufweist ; bei einer elektronische Unterbrechungseinheit wird ein hochohmiger ( insbesondere nichtleitender ) Zustand der Schaltelemente ( zur Vermeidung eines Stromflusses ) auch als ausgeschalteter Zustand (Vorgang : Ausschalten) und ein niederohmiger ( leitender ) Zustand der Schaltelemente ( zum Stromfluss ) als eingeschalter Zustand (Vorgang : Einschalten) bezeichnet ;

- einer Steuerungseinheit , die mit der Di f ferenzstromsensoreinheit , der mechanischen Trennkontakteinheit und der elektronischen Unterbrechungseinheit verbunden ist . Erfindungsgemäß ist das Schutzschaltgerät , insbesondere die Steuerungseinheit , derart ausgestaltet , dass bei Überschreitung von ersten Di f ferenzstromgrenzwerten oder ersten Di f fe- renzstrom-Zeitgrenzwerten eine Vermeidung eines Stromflusses im Niederspannungsstromkreis durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit bei geschlossenem Zustand der Trennkontakte initiiert wird . Nach einer Vermeidung eines Stromflusses durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit und geschlossenem Zustand der Kontakte wird eine Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Di f ferenzstromgrenzwerten oder zweiten Di f ferenzstrom-Zeitgrenzwerten durchgeführt .

Dies hat den besonderen Vorteil , dass nach einem fehlerhaften Di f ferenzstromereignis , beispielsweise hervorgerufen durch eine Berührung eines ( Phasen- ) Leiters durch eine Person ( kritisches Ereignis ) oder durch einen technisch bedingten Ableitstrom ( für Personen unkritisch, d . h . unkritisches Ereignis ) (beispielsweise durch geschaltete Kapazitäten) eine sofortige Vermeidung eines Stromflusses im Niederspannungsstromkreis durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit initiiert wird .

Mit sofortiger Vermeidung eines Stromflusses ist insbesondere ein hochohmig werden der elektronischen Unterbrechungseinheit innerhalb von 10 ms , insbesondere 5 ms oder 1 ms , gemeint . (Heutige Fehlerstromschutzschalter lösen typischerweise nach mindestens / größer 20 ms aus . )

Nach der Vermeidung des Stromflusses durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit und geschlossenem Zustand der Kontakte wird eine Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Di f ferenzstromgrenzwerten oder zweiten Di f ferenzstrom-Zeitgrenzwerten durchgeführt , um so weiter auf das Vorliegen von fehlerhaften Di f ferenzstromereignissen zu prüfen und gegebenenfalls kritische Ereignisse von unkritischen Ereignissen zu unterscheiden, um so einerseits Personenschutz und andererseits die Verfügbarkeit von Anlagen zu gewährleisten .

So kann der Zustand an den lastseitigen Anschlüssen hinsichtlich des Vorliegens von Di f ferenzstromgrenzwerten oder Di f fe- renzstrom-Zeitgrenzwerten weiter überwacht werden . Bei Änderung des Zustandes kann vorteilhaft eine weitere Aktion erfolgen, beispielsweise gemäß den vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung.

Andererseits wird so ein völlig neues Betriebskonzept eines Schutzschaltgerätes vorgestellt, bei dem, im Gegensatz zu beispielsweise bisherigen Fehlerstromschutzschaltern, eine Überprüfung auch nach einem stromflussvermeidenden Ereignis durchgeführt wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und im Ausführungsbeispiel angegeben.

Vorteilhaft ist durch die mechanische Handhabe insbesondere nur die mechanische Trennkontakteinheit bedienbar. Das Ein- und Ausschalten mittels der elektronischen Unterbrechungseinheit ist nicht (direkt) am Gerät bedienbar.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wechselt bei fehlender Überschreitung der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte für einen ersten Zeitbereich (10ms ... 20ms ... 30ms ... 50ms ... 100ms ... 200ms ... 1 s (jeder Wert abhängig von der Anwendung ist möglich) ) die elektronische Unterbrechungseinheit in den niederohmigen Zustand .

Der erste Zeitbereich ist beispielsweise ein Wert aus dem Bereich 10ms bis 100ms bis 200ms bis 1s. D.h. wenn z.B. nach Überschreitung der ersten Differenzstromgrenzwerte oder ersten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte für 10 ms (15 ms) oder 20 ms (25 ms, 30 ms, ..., 95 ms, 100 ms, ... 1 s) die zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte nicht überschritten werden, wechselt die elektronische Unterbrechungseinheit in den niederohmigen Zustand.

Der erste Zeitbereich kann insbesondere abhängig von der Höhe des ermittelten Differenzstromes (insbesondere dessen Effektivwert) sein, d.h. bei höheren Differenzstrom wird der erste Zeitbereich kleiner.

Dies hat den besonderen Vorteil, dass ein automatisches Wiedereinschalten erfolgt, wenn unkritische Dif f erenzstromgrenz- werte oder Differenzstrom-Zeitgrenzwerte vorliegen. So wird eine hohe Verfügbarkeit erzielt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden bei Vorliegen der Überschreitung der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte für eine erste Zeitspanne die Trennkontakte geöffnet.

Die erste Zeitspanne liegt beispielsweise im Bereich 10ms bis 100ms bis 10s. Die erste Zeitspanne kann insbesondere kleiner als 300 ms, 200 ms, 150 ms, 100 ms, 50ms, 40 ms, 30 ms, 20 ms oder 10 ms sein.

Dies hat den besonderen Vorteil, dass ein Ausschaltverhalten wie bei klassischen Fehlerstromschutzschaltern erzielt wird, bei denen eine galvanische Trennung zum Personenschutz durchgeführt wird.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wechselt (nach dem Ablauf einer/der ersten Zeitspanne und) bei nicht vorliegender (fehlender) Überschreitung der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte für einen zweiten Zeitbereich die elektronische Unterbrechungseinheit in den niederohmigen Zustand.

Der zweite Zeitbereich kann ein Wert aus dem Bereich 20ms bis 100ms bis 1s bis 10s sein. Die Länge des zweiten Zeitbereichs kann der Länge des ersten Zeitbereichs entsprechen bzw. länger sein.

Dies hat den besonderen Vorteil, dass ein automatisches Wiedereinschalten erfolgt und so eine hohe Verfügbarkeit der Energieversorgung erzielt wird.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Kommunikationseinheit, insbesondere Eingabeeinheit, vorgesehen. Bei fehlender Überschreitung der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte für einen (den) zweiten Zeitbereich wechselt die elektronische Unterbrechungseinheit erst dann in den niederohmigen Zustand, wenn eine Quittierung mittels der Kommunikationseinheit, insbesondere Eingabeeinheit, erfolgt. Der zweite Zeitbereich kann ein Wert aus dem Bereich 20ms bis 100ms bis 1 s sein . Die Länge des zweiten Zeitbereichs kann der Länge des ersten Zeitbereichs entsprechen bzw . länger sein .

Dies hat den besonderen Vorteil , dass ein Wiedereinschalten nach einer Bestätigung ( Quittierung) durch einen Benutzer erfolgen kann und so eine hohe Sicherheit erzielt wird .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die mechanische Trennkontakteinheit (MK) den lastseitigen Anschlüssen zugeordnet ist .

Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine das erfindungsgemäße Verhalten des Schutzschaltgerätes unterstützende Architektur gegeben ist , da einerseits bei hochohmiger Unterbrechungseinheit der Stromfluss unterbrochen ist , durch die

( lastseitigen) geschlossenen Kontakte aber weiterhin eine erfindungsgemäße Prüfung (mittels der lastseitigen Anschlüsse ) erfolgen kann .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Di fferenzstromgrenzwerten oder zweiten Di f ferenzstrom-Zeitgrenzwerten an den lastseitigen Anschlüssen durch niederohmig werden mindestes eines Schaltelementes , insbesondere zweier oder aller Schaltelemente , der elektronischen Unterbrechungseinheit , insbesondere für eine erste Einschaltdauer .

Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine einfache Möglichkeit für die Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Di f ferenzstromgrenzwerten oder zweiten Di f ferenz- strom-Zeitgrenzwerten ( der lastseitigen Anschlüsse ) gegeben ist , da lediglich die vorhandene elektronische Unterbrechungseinheit ( kurz zeitig) in den niederohmigen Zustand geschaltet werden braucht , um kurz zeitig einen Messstrom bzw . eine Messspannung zu erzeugen, um die Prüfung auf Vorliegen von Di f ferenzstromgrenzwerten oder Di f ferenzstrom-Zeitgrenzwerten und deren Höhe durchzuführen .

Die erste Einschaltdauer kann so kurz sein, dass keine Personengefährdung vorliegt . In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Di fferenzstromgrenzwerten oder zweiten Di f ferenzstrom-Zeitgrenzwerten ( der lastseitigen Anschlüsse ) durch niederohmig werden mindestes eines Schaltelementes , insbesondere zweier oder aller Schaltelemente , der elektronischen Unterbrechungseinheit bei einem betragsmäßigen Momentanwert der Spannung erfolgt , der kleiner als ein erster Spannungsschwellwert ist .

Der erste Spannungsschwellwert ist insbesondere kleiner als 50 Volt bzw . ein Wert der ( Schutz- ) Kleinspannung . Vorteilhaft ist der erste Spannungsschwellwert einstellbar .

Dies hat den besonderen Vorteil , dass die Prüfung bei einer für Menschen ungefährlichen Spannung erfolgt , so dass die Sicherheit sowohl des Schutzschaltgerätes als auch im Niederspannungsstromkreis gegeben ist .

Vorteilhaft ist dazu ferner eine Spannungssensoreinheit vorgesehen, die die Spannung im Niederspannungsstromkreis ermittelt , insbesondre die Höhe der an den netzseitigen Anschlüssen anliegenden Spannung .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Schaltelemente bei einem betragsmäßigen Momentanwert der Spannung, der größer als ein zweiter Spannungsschwellwert ist , wieder hochohmig .

Dies hat wiederum den besonderen Vorteil , dass die Prüfung bei einer für Menschen ungefährlichen Spannung erfolgt , so dass die Sicherheit sowohl des Schutzschaltgerätes als auch im Niederspannungsstromkreis gegeben ist . Die Höhe des zweiten Spannungsschwellwertes kann dabei der Höhe des ersten Spannungs schwellwertes entsprechen .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Di fferenzstromgrenzwerten oder zweiten Di f ferenzstrom-Zeitgrenzwerten ( an den lastseitigen Anschlüssen) durch Anlegen einer Hil fsspannung, die kleiner als eine erste Spannungsgrenze ist . Dies hat wiederum den besonderen Vorteil , dass die Prüfung durch eine andere Lösung bei einer für Menschen ungefährlichen Spannung erfolgt , so dass die Sicherheit sowohl des Schutzschaltgerätes als auch im Niederspannungsstromkreis gegeben ist .

Die Höhe des ersten Spannungsgrenze kann dabei der Höhe des ersten ( oder zweiten) Spannungsschwellwertes entsprechen .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Prüfung bei Vorliegen der Überschreitung der zweiten Di fferenzstromgrenzwerte oder zweiten Di f ferenzstrom-Zeitgrenzwerte mit einem ersten zeitlichen Abstand, der insbesondere 1 , 3 , 5 , 10 , 15 , 30 Sekunden oder 1 , 5 , 10 oder 15 Minuten ist , wobei die Prüfung mit dem ersten zeitlichen Abstand insbesondere nach Ablauf einer ( der ) ersten Zeitspanne durchgeführt wird .

Dies hat den besonderen Vorteil , dass eine zyklische Prüfung über einen längeren Zeitraum erfolgt , ohne dauerhaft Prüfungs funktionen bzw . Prüfungsroutinen durchzuführen .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wechselt bei (weiteren) Vorliegen der Überschreitung der zweiten Di fferenzstromgrenzwerte oder zweiten Di f ferenzstrom-Zeitgrenzwerte nach Ablauf einer ersten Zeitgrenze die mechanische Trennkontakteinheit in einen geöf fneten Zustand der Trennkontakte . Insbesondere ist die erste Zeitgrenze 15 min, 30 min, 1h, 8h, 24h, 36h oder 48h ist . Jeder Zwischenwert ist möglich . Der erste zeitliche Abstand richtet sich nach der ersten Zeitgrenze . D . h . der erste zeitliche Abstand ist kleiner als die erste Zeitgrenze .

Dies hat den besonderen Vorteil , dass nach Ablauf der ersten Zeitgrenze auf einen dauerhaften bzw . signi fikanten Defekt im Niederspannungsstromkreis geschlossen werden kann und ein sicherer Zustand im Niederspannungsstromkreis durch galvanische Trennung initiiert wird .

Erfindungsgemäß wird ein korrespondierendes Verfahren für ein

Schutzschaltgerät für einen Niederspannungsstromkreis mit elektronischen (halbleiterbasierten) Schaltelementen mit den gleichen und weiteren Vorteilen beansprucht .

Das Verfahren für ein Schutzschaltgerät zum Schutz eines elektrischen Niederspannungsstromkreis , bei dem :

- netzseitige und lastseitige Anschlüssen für Leiter des Niederspannungsstromkreises vorgesehen sind,

- eine mechanische Trennkontakteinheit mit einem geschlossenen Zustand der Kontakte für einen Stromfluss im Niederspannungsstromkreis oder einen geöf fneten Zustand der Kontakte für eine stromflussvermeidende galvanische Trennung im Niederspannungsstromkreis vorgesehen ist ,

- eine elektronische Unterbrechungseinheit vorgesehen ist , die stromkreisseitig in Serie zur mechanischen Trennkontakteinheit geschaltet ist und die durch halbleiterbasierte Schaltelemente einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente zur Vermeidung eines Stromflusses oder einen niederohmigen Zustand der Schaltelemente zum Stromfluss im Niederspannungsstromkreis aufweist ,

- dass die Höhe eines Di f ferenzstromes der Leiter des Niederspannungsstromkreises ermittelt wird und bei Überschreitung von ersten Di f ferenzstromgrenzwerten oder ersten Di f ferenz- strom-Zeitgrenzwerten eine Vermeidung eines Stromflusses im Niederspannungsstromkreis durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit bei geschlossenem Zustand der Trennkontakte initiiert wird,

- dass nach einer Vermeidung eines Stromflusses durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit und geschlossenem Zustand der Kontakte eine Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Di f ferenzstromgrenzwerten oder zweiten Di f ferenzstrom-Zeitgrenzwerten durchgeführt wird .

In vorteilhaften Ausgestaltungen des Verfahrens kann : -bei fehlender Überschreitung der zweiten Di f ferenzstromgrenzwerte oder zweiten Di f ferenzstrom-Zeitgrenzwerte für einen ersten Zeitbereich ( z . B . 20...100ms.. ,1 s ) die elektronische Unterbrechungseinheit in den niederohmigen Zustand wechselt . -bei Vorliegen der Überschreitung der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte für eine erste Zeitspanne, die insbesondere kleiner als 300 ms, 200 ms, 150 ms, 100 ms, 50 ms, 40ms, 30ms, 20 ms oder 10 ms ist, die Trennkontakte geöffnet werden.

-bei fehlender Überschreitung der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte für einen zweiten Zeitbereich (z.B. 20...100ms.. ,1s) die elektronische Unterbrechungseinheit erst dann in den niederohmigen Zustand wechseln, wenn eine Quittierung erfolgt.

-die Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerten (der lastseitigen Anschlüsse) durch niederohmig werden mindestes eines Schaltelementes, insbesondere zweier oder aller Schaltelemente, der elektronischen Unterbrechungseinheit erfolgen, insbesondere für eine erste Einschaltdauer, -die Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerten (der lastseitigen Anschlüsse) durch niederohmig werden mindestes eines Schaltelementes, insbesondere zweier oder aller Schaltelemente, der elektronischen Unterbrechungseinheit bei einem betragsmäßigen Momentanwert der Spannung erfolgen, der kleiner als ein erster Spannungsschwellwert ist .

Erfindungsgemäß wird ein korrespondierendes Computerprogrammprodukt für ein Schutzschaltgerät beansprucht. Das Computerprogrammprodukt umfass Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Mikrocontroller diesen veranlassen nach einer Vermeidung eines Stromflusses durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit und geschlossenem Zustand der Kontakte eine Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerten gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 17 durchzuführen.

Der Mikrocontroller ist Teil des Schutzschaltgerätes, insbesondere der Steuerungseinheit. Erfindungsgemäß wird ein korrespondierendes computerlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogrammprodukt gespeichert ist , beansprucht .

Erfindungsgemäß wird ein korrespondierendes Datenträgersignal , das das Computerprogrammprodukt überträgt , beansprucht .

Alle Ausgestaltungen, sowohl in abhängiger Form rückbezogen auf den Patentanspruch 1 bzw . 12 , als auch rückbezogen lediglich auf einzelne Merkmale oder Merkmalskombinationen von Patentansprüchen, insbesondere auch ein Rückbezug der anhängigen Anordnungsansprüche auf den unabhängigen Verfahrensanspruch, bewirken eine Verbesserung eines Schutzschaltgerätes , insbesondere eine Verbesserung der Sicherheit für Personen als auch der Versorgungssicherheit in Niederspannungsstromkreisen und stellen eine neues sicheres Konzept für ein Schutzschaltgerät bereit .

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

Figuren 3 bis 8 zeitliche Abläufe zur Erläuterung der Erfindung .

Figur 1 zeigt eine Darstellung eines Schutzschaltgerätes SG zum Schutz eines elektrischen Niederspannungsstromkreises , insbesondere Niederspannungswechselstromkreis , mit einem Gehäuse GEH, aufweisend :

- netzseitige Anschlüsse , die i . B . einen netzseitigen Neutralleiteranschluss NG und einen netzseitigen Phasenleiteranschluss LG umfassen,

- lastseitige Anschlüsse , die i . B . einen lastseitigen Neutralleiteranschluss NL und einen lastseitigen Phasenleiteranschluss LL umfassen,

- die Anschlüsse sind für den Niederspannungsstromkreis vorgesehen;

- an den netzseitige Anschlüssen / der Netzseite GRID ist üblicherweise eine Energiequelle angeschlossen,

- an den lastseitige Anschlüssen / der Lastseite LOAD ist üblicherweise ein Verbraucher angeschlossen;

- eine ( zweipolige ) mechanische Trennkontakteinheit MK mit lastseitigen Anschlusspunkten APLL, APNL und netzseitigen Anschlusspunkten APLG, APNG, wobei für den Neutralleiter ein lastseitiger Anschlusspunkt APNL, für den Phasenleiter ein lastseitiger Anschlusspunkt APLL, für den Neutralleiter ein netzseitiger Anschlusspunkt APNG, für den Phasenleiter ein netzseitiger Anschlusspunkt APLG vorgesehen ist . Die lastseitigen Anschlusspunkte APNL, APLL sind mit den lastseitigen Neutral- und Phasenleiteranschlüssen NL, LL verbunden, so dass ein Öf fnen von Kontakten KKN, KKL zur Vermeidung eines Stromflusses oder ein Schließen der Kontakte KKN, KKL für einen Stromfluss im Niederspannungsstromkreis schaltbar ist ,

- eine , insbesondere einpolige , elektronische Unterbrechungseinheit EU, ( die bei einpoliger Aus führung insbesondere im Phasenleiter angeordnet ist , ) mit einem netzseitigen Verbindungspunkt EUG, der mit dem netzseitigen Phasenleiteranschluss LG in elektrischer Verbindung steht , und einem lastseitigen Verbindungspunkt EUL, der mit dem netzseitigen Anschlusspunkt APLG der mechanischen Trennkontakteinheit MK in elektrischer Verbindung steht bzw . verbunden ist , wobei die elektronische Unterbrechungseinheit EU durch (nicht dargestellte ) halbleiterbasierte Schaltelemente einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente zur Vermeidung eines Stromflusses oder einen niederohmigen Zustand der Schaltelemente zum Stromfluss im Niederspannungsstromkreis aufweist bzw . schaltbar ist ,

- eine Di f ferenzstromsensoreinheit ZCT , zur Ermittlung der Höhe eines Di f ferenzstromes der Leiter des Niederspannungsstromkreises , die Di f ferenzstromsensoreinheit ZCT ist im Beispiel zwischen elektronischer Unterbrechungseinheit EU und mechanischer Trennkontakteinheit MK angeordnet , sie kann alternativ zwischen mechanischer Trennkontakteinheit MK und den lastseitigen Neutral- und Phasenleiteranschlüssen NL, LL vorgesehen ( angeordnet ) sein, ebenso alternativ zwischen elektronischer Unterbrechungseinheit EU und den netzseitige Anschlüssen NG, LG vorgesehen ( angeordnet ) sein . Die Di f ferenzstromsensoreinheit ZCT ermittelt die Höhe des Di f ferenzstromes der durch das Schutzschaltgerät geführten ( zu schützenden) Leiter des Niederspannungsstromkreises . Im Beispiel bei einem Einphasenwechselstromkreis von Neutralleiter und Phasenleiter .

Die Di f ferenzstromsensoreinheit ZCT kann ein klassischer Summenstromwandler sein . Die Primärseite des Summenstromwandlers wird durch die Leiter des Niederspannungsstromkreises ( im Beispiel Phasenleiter und Neutralleiter ) gebildet . Die Sekundärseite des Summenstromwandlers ist mit der Steuerungseinheit SE verbunden .

- 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 Di f ferenzstromsensoreinheit ZCT , mit der Stromsensoreinheit S I , mit der mechanischen Trennkontakteinheit MK und der elektronischen Unterbrechungseinheit EU verbunden ist , wobei bei Überschreitung von Strom- oder/und Strom-Zeitgrenzwerten eine Vermeidung eines Stromflusses des Niederspannungsstromkreises initiiert wird . Die mechanische Trennkontakte Einheit MK ist im Beispiel lastseitig angeordnet , die elektronische Unterbrechungseinheit EU ist erfindungsgemäß netzseitig angeordnet .

Die Netzseite GRID mit der Energiequelle steht im Normal fall unter elektrischer Spannung . An der Lastseite LOAD ist üblicherweise ein elektrischer Verbraucher angeschlossen .

Dies hat den Vorteil , dass sich keine weiteren ( insbesondere unter Spannung stehenden) Teile bzw . Komponenten zwischen den Kontakten der mechanischen Trennkontakteinheit / lastseitigen Anschlusspunkten (APLL, APNL ) der mechanischen Trennkontakteinheit und den beiden lastseitigen Anschlüssen ( LL, NL ) befinden . So kann auf Grund dieser Architektur bzw . Konstruktion sichergestellt werden, dass bei geöf fneten Kontakten KKL, KKN in keinem Fall eine Spannung an den lastseitigen Anschlüssen LL, NL ansteht . Hierdurch wird die Sicherheit des Schutzgerätes erhöht .

Im Gegensatz dazu befinden sich bei anderen Architekturen, bei denen die mechanische Trennkontakteinheit netzseitig angeordnet , vor dem lastseitigen Anschluss häufig (nicht galvanisch getrennte ) elektronische Einheiten .

Erfindungsgemäß kann das Schutzschaltgerät derart ausgestaltet , dass ferner die Höhe der Spannung über der elektronischen Unterbrechungseinheit ermittelbar ist . D . h . die Höhe einer ersten Spannung zwischen netzseitigen Verbindungspunkt EUG und lastseitigen Verbindungspunkt EUL der elektronischen Unterbrechungseinheit EU ist ermittelbar bzw . wird ermittelt .

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 sein . Die Messimpedanz ZM kann beispielsweise ein elektrischer Widerstand oder/und Kondensator sein . Die Messimpedanz kann ferner eine Induktivität sein . Insbesondere kann die Messimpedanz eine Serienschaltung oder Parallelschaltung eines Widerstandes oder/und Kondensator oder/und Induktivität sein . Im Beispiel gemäß Figur 1 ist die elektronische Unterbrechungseinheit EU einpolig ausgeführt , im Beispiel im Phasenleiter . Hierbei ist der netzseitige Anschlusspunkt APNG für den Neutralleiter der mechanischen Trennkontakteinheit MK mit den netzseitigen Neutralleiteranschluss NG des Gehäuses GEH verbunden . Diese Verbindung wird gemäß Figur 1 durch die Di fferenzstromsensoreinheit ZCT , beispielsweise dessen Summenstromwandler, geführt .

Das Schutzschaltgerät SG ist vorteilhaft derart ausgestaltet , dass die Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit MK durch die Steuerungseinheit SE geöf fnet , aber nicht geschlossen werden können, was durch einen Pfeil von der Steuerungseinheit SE zur mechanischen Trennkontakte Einheit MK angedeutet ist .

Die mechanische Trennkontakteinheit MK ist durch eine mechanische Handhabe HH am Schutzschaltgerät SG bedienbar, um ein manuelles (händisches ) Öf fnen oder ein Schließen der Kontakte KKL, KKN zu schalten . Die mechanische Handhabe HH zeigt den Schalt zustand ( Of fen oder Geschlossen) der Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit MK am Schutzschaltgerät an . Des Weiteren kann die Kontaktstellung (bzw . die Position der Handhabe , geschlossen bzw . geöf fnet ) an die Steuerungseinheit SE übermittelbar sein . Die Kontaktstellung (bzw . die Position der Handhabe ) kann z . B . mittels eines Sensors ermittelt werden, wie einem Positionssensor . Die Kontaktstellung bzw . der Schalt zustand kann zur Steuerungseinheit SE übermittelt werden . Der Positionssensor kann ein Teil der mechanischen Trennkontakteinheit MK sein . Alternativ kann der Positionssensor eine Komponente im elektronischen ersten Teil (EPART , Figur 2 ) sein . Z . B . kann im elektronischen ersten Teil (EPART ) ein Hallsensor vorgesehen werden, der die Stellung der Kontakte oder/und der Handhabe berührungslos erfasst und übermittelt .

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, speziell von den netzseitigen Anschlüssen. Es ist ggfs. durch die Sicherung SS abgesichert bzw. kann durch den Schalter SCH abgeschaltet werden.

Vorteilhafterweise kann der Schalter SCH / Sch so ausgeführt sein, dass der Schalter nur dann geöffnet werden kann, wenn sich die Kontakte im geöffneten Zustand befinden. Dies erhöht die Sicherheit des Gerätes, da die Elektronik (insbesondere die Steuerungseinheit) nicht bei geschlossenen Kontakten abgeschaltet werden kann.

Die Sicherung SS hat nicht nur den Zweck, die Energieversorgung mittels des Netzteils NT abzusichern, sondern soll auch insbesondere im Falle eines zweiteiligen Aufbaus (siehe Figur 2) den „elektronischen" ersten Teil EPART bzw. dessen insbesondere gesamte Einheiten absichern (wie speziell Steuerungseinheit , elektronische Unterbrechungseinheit , Spannungssensor ( en) , Stromsensor, ggfs . Messimpedanz , etc . ) .

Alternativ kann die Messimpedanz ZM über die Sicherung SS mit dem netzseitigen Neutralleiteranschluss NG verbunden sein . Damit kann vorteilhaft eine dreipolige Elektronikeinheit bzw . ein elektronischer erster Teil EPART ( Figur 2 ) realisiert werden, beispielsweise als Modul , das drei Anschlüsse hinsichtlich des Niederspannungsstromkreises aufweist , einen Neutralleiteranschluss und zwei Phasenleiteranschlüsse . Der elektronische erste Teil EPART kann weitere Anschlüsse aufweisen, insbesondere für Steuer- oder Meßinformationen, wie für ein Freigabesignal Enable / enable , Öf fnungssignal OEF, Postionsinf ormation (von der Positionseinheit POS ) oder/und Di f ferenzstromsignal (Höhe des Di f ferenzstromes ) von der Di fferenzstromsensoreinheit ZCT .

Die Elektronikeinheit bzw . elektronischer erster Teil EPART ( Figur 2 ) weist beispielsweise die elektronische Unterbrechungseinheit EU, die Steuerungseinheit SE , die Energieversorgung NT ( insbesondere inklusive Sicherung SS ) , die Stromsensoreinheit S T , optional die erste Spannungssensoreinheit SUI oder/und optional die zweite Spannungssensoreinheit SU2 auf .

Bezüglich der drei Anschlüsse hinsichtlich des Niederspannungsstromkreises des elektronischen ersten Teils EPART besteht damit der Vorteil , dass nur zwei Phasenleiteranschlüsse eine hohe Stromtragfähigkeit (mehrere Ampere , um den Laststrom zu führen) aufweisen müssen und der Neutralleiteranschluss nur eine ( im Vergleich) geringe Stromtragfähigkeit (beispielsweise kleiner als 1 A, wenige mA - in Abhängigkeit vom Energiebedarf der Steuerungseinheit ) aufweisen muss . Dies vereinfacht die Konstruktion und erhöht die Sicherheit des Gerätes , da bei einem Fehler im elektronischen ersten Teil EPART kein großer Kurzschlussstrom über diese Verbindung fließen kann . Der Niederspannungsstromkreis kann ein Dreiphasenwechselstromkreis sein, mit einem Neutralleiter und drei Phasenleitern . Das Schutzschaltgerät kann hierfür als dreiphasige Variante ausgestaltet sein und beispielsweise weitere netzseitige und lastseitige Phasenleiteranschlüsse aufweisen . Zwischen den weiteren netzseitigen und lastseitigen Phasenleiteranschlüssen sind in analoger Weise j eweils erfindungsgemäße elektronische Unterbrechungseinheiten und Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit vorgesehen . Die j eweiligen Leiter ( drei Phasenleiter LI , L2 , L3 , Neutralleiter N) sind durch die Di f ferenzstromeinheit ZCT geführt .

Ebenso können Stromsensoreinheiten, Spannungsermittlungen ( z . B . durch erste Spannungssensoreinheiten) vorgesehen sein .

Mit hochohmig ist ein Zustand gemeint , bei dem nur noch ein Strom vernachlässigbarer Größe fließt . Insbesondere sind mit hochohmig Widerstandswerte von größer als 1 Kiloohm, besser größer als 10 Kiloohm, 100 Kiloohm, 1 Megaohm, 10 Megaohm, 100 Megaohm, 1 Gigaohm oder größer gemeint .

Mit niederohmig ist ein Zustand gemeint , bei dem der auf dem Schutzschaltgerät angegebene Stromwert fließen könnte . Insbesondere sind mit niederohmig Widerstandswerte gemeint , die kleiner als 10 Ohm, besser kleiner als 1 Ohm, 100 Milliohm, 10 Milliohm, 1 Milliohm oder kleiner sind .

Figur 2 zeigt eine Darstellung gemäß Figur 1 , mit dem Unterschied, dass das Schutzschaltgerät zweiteilig auf gebaut ist . Es enthält einen elektronischen ersten Teil EPART , beispielsweise auf einer Leiterplatte / Printed Circuit Board .

Der erste Teil EPART kann die Steuerungseinheit SE , die erste Spannungssensoreinheit SUI , die zweite Spannungssensoreinheit SU2 , die Stromsensoreinheit S I , die elektronische Unterbrechungseinheit EU, die Energieversorgung NT , aufweisen . Ferner kann der erste Teil die Schmel zsicherung SS , einen Schalter SCH, die Meßimpedanz ZM, einen Temperatursensor TEM ( insbesondere für die elektronische Unterbrechungseinheit EU) , eine Kommunikationseinheit COM, eine Anzeigeeinheit AE , sowie als Variante eine Positionssensoreinheit POS aufweisen .

Der elektronische erste Teil EPART weist nur drei Anschlüsse zum Niederspannungsstromkreis auf :

- den netzseitigen Phasenleiter Anschluss LG als ersten Anschluss ,

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

- einen dritten Anschluss EN für eine Verbindung zum netzseitigen Neutralleiteranschluss NG .

Die beiden Anschlüsse : zum netzseitigen Phasenleiter Anschluss LG und für den bzw . zum netzseitigen Phasenleiteranschlusspunkt APLG weisen eine hohe Stromtragfähigkeit auf , z . B . mehrere Ampere , größer als 10A / 16 A - anhängig von Nennstrom bzw . Bemessungsstrom des Niederspannungsstromkreises , insbesondere um den Laststrom auch im Kurzschluss oder Überlastfall zu tragen .

Der dritte Anschluss EN für die Verbindung zum netzseitigen Neutralleiteranschluss NG weist eine ( im Vergleich) geringe Stromtragfähigkeit auf , z . B . kleiner als 1A, wenige mA - in Abhängigkeit vom Energiebedarf der versorgten Einheiten, speziell im elektronischen ersten Teil EPART . Der dritte Anschluss EN ist mit einer geringen Stromtragfähigkeit ausgeführt , um das Netzteil mit Strom zu versorgen und um eine Spannungsmessung zwischen dem Phasenleiter und Neutralleiter des Niederspannungsstromkreises . Insbesondere ist dieser dritte Anschluss EN über eine Sicherung SS abgesichert . Dies kann durch eine Schmel zsicherung oder eine kostengünstige Leiterbahn-Sicherung ( dünne Leiterbahn mit entsprechender Länge und Dicke auf der Leiterplatte ) realisiert werden . Dies hat den besonderen Vorteil , dass durch die geringere Stromtragfähigkeit in dieser Leitung bzw . an diesem dritten Anschluss EN die Sicherheit gegen einen innerhalb des elektronischen ersten Teils (EPART ) (bzw . ( elektronischen) Einheiten) auftretenden Kurzschluss , z . B . auf Seiten des Netzteils bzw . der Steuerungseinheit , verbessert wird . Das heißt , beim Aus fall oder Versagen einer elektronischen Komponente einer Einheit innerhalb des elektronischen ersten Teils EPART kann kein gefährlicher Kurzschlussstrom entstehen ( gespeist von den netzseitigen Anschlüssen LG, NG) , der zu einem Brand im Gerät führen könnte .

Dieser Kurzschlussstrom wird vom Netz über die netzseitigen Anschlüsse gespeist . Ein vorgelagerter Schutzschalter weist häufig einen viel höheren Auslösestrom auf und speist parallel vorgesehene Niederspannungsstromkreise . Bei einem Fehler im Schutzschaltgerät ( das Schutzschaltgerät des geschützten Niederspannungsstromkreis ) und auslösen des vorgelagerten Schutzschalters würden somit auch fehlerfreie parallele Stromkreise abgeschaltet werden, was somit vermieden wird .

Die Kommunikationseinheit COM kann insbesondere eine drahtlose Kommunikationseinheit sein . Die Kommunikationseinheit COM kann eine (manuelle ) Eingabeeinheit am Schutzschaltgerät aufweisen, zur (manuellen) Quittierung von Zuständen am Schutzschaltgerät SG . Die Quittierung kann auch ( drahtgebunden oder/und drahtlos ) über die Kommunikationseinheit COM erfolgen .

Ferner kann die Kommunikationseinheit COM eine Anzeigefunktion aufweisen . Ebenso kann eine separate Anzeigeeinheit vorgesehen sein .

Das Schutzschaltgerät enthält einen, insbesondere mechanischen, zweiten Teil MPART . Der zweite Teil MPART kann die mechanische Trennkontakteinheit MK, die Handhabe HH, eine Freigabeeinheit EG aufweisen . Ferner kann der zweite Teil eine Positionseinheit POS , zur Meldung der Position der Kontakte der mechanischen Trennkontakte Einheit MK an die Steuerungseinheit , sowie die (Neutralleiter- ) Verbindung ( en) aufweisen . Der zweite Teil MPART weist die Di f ferenzstromsensoreinheit ZCT auf , wie ein Summenstromwandler, wie er beispielsweise aus klassischen Fehlerstromschutzschalter bekannt ist .

Es können weitere , nicht näher bezeichnete , Einheiten vorgesehen sein . Durch die Zweiteilung lässt sich vorteilhaft ein erfindungsgemäßes kompaktes Schutzschaltgerät mit einer vereinfachten Konstruktion realisieren .

Die Freigabeeinheit/ Freigabefunktion FG bewirkt eine Freigabe der Betätigung der Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit durch die Handhabe HH, wenn ein Freigabesignal enable vorliegt . D . h . ein Schließen der Kontakte KKL, KKN durch die Handhabe ist erst bei Vorliegen des Freigabesignals enable (von der Steuerungseinheit SE ) möglich . Andernfalls ist ein Schließen nicht möglich ( Dauerrutsche der Handhabe HH) . Die Kontakte bleiben in der geöf fneten Stellung / Schalt zustand . Ferner kann die Freigabeeinheit FG ein Öf fnen der Kontakte bewirken ( zweite Funktion der Freigabeeinheit FG) , wenn ein Öf fnungssignal OEF (von der Steuerungseinheit SE ) vorliegt . Die Freigabeeinheit/ Freigabefunktion FG agiert dann als Auslöseeinheit zum Öf fnen der Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit MK .

Das Schutzschaltgerät SG, insbesondere die Steuerungseinheit SE , ist ferner derart ausgestaltet , dass bei Überschreitung von Stromgrenzwerten oder Strom-Zeitgrenzwerten ( d . h . wenn ein Stromgrenzwert für eine bestimmte Zeitspanne überschritten wird) eine Vermeidung eines Stromflusses des Niederspannungsstromkreises initiiert wird, insbesondere um einen Kurzschlussstrom zu vermeiden . Dies wird insbesondere dadurch erreicht , dass die elektronische Unterbrechungseinheit EU vom niederohmigen Zustand in den hochohmigen Zustand wechselt .

Die Initiierung der Vermeidung eines Stromflusses des Niederspannungsstromkreises erfolgt beispielsweise durch ein erstes Unterbrechungssignal , dass von der Steuerungseinheit SE an die elektronische Unterbrechungseinheit EU gesendet wird .

Die mechanische Trennkontakteinheit MK kann alternativ oder zusätzlich durch die Steuerungseinheit SE angesteuert werden, um bei Überschreitung von Stromgrenzwerten oder Strom-Zeitgrenzwerten eine Vermeidung eines Stromflusses des Niederspannungsstromkreises zu initiieren . Speziell wird hierbei ggfs. eine galvanische Trennung herbeiführt. Die Initiierung der Vermeidung eines Stromflusses bzw. eine ggfs. galvanischen Unterbrechung des Niederspannungsstromkreises erfolgt beispielsweise durch ein zweites Unterbrechungssignal, dass von der Steuerungseinheit SE zum mechanisches Trennkontaktsystem MK gesendet wird.

Die elektronische Unterbrechungseinheit EU kann Halbleiterbauelemente wie Bipolartransistoren, Feldeffekttransistoren (FET) , Isolated Gate Bipolartransistoren (IGBT) , Metall Oxid Schicht Feldeffekttransistoren (MOSFET) oder andere (selbstgeführte) Leistungshalbleiter aufweisen. Insbesondere IGBT's und MOSFET' s eignen sich auf Grund geringer Durchflusswiderstände, hoher Sperrschichtwiderstände und eines guten Schaltverhaltens besonderes gut für das erfindungsgemäße Schutzschaltgerät .

Mit mechanischer Trennkontakteinheit MK ist insbesondere eine (normgerechte) Trennfunktion gemeint, realisiert durch die Trennkontakteinheit MK. Mit Trennfunktion sind die Punkte: -Mindestluf tstrecke nach Norm (spannungsabhängig) (Mindestabstand der Kontakte) , -Kontaktstellungsanzeige der Kontakte des mechanischen Trennkontaktsystem, -Öffnen des mechanischen Trennkontaktsystem ist immer möglich (keine Blockierung des Trennkontaktsystems - insbesondere durch die Handhabe, Freiauslösung) , gemeint .

Im Sinne der Erfindung sind hierbei für die Trennerfunktion und deren Eigenschaften die Normenreihe DIN EN 60947 bzw. IEC 60947 einschlägig, auf die hier durch Referenz Bezug genommen wird .

Das Schutzschaltgeräte kann als hutschienenmontierbares Schutzschaltgerät SG mit einer Breite von z.B. 1 TE, 1,5 TE bzw. 2 TE mit zweipoligen Anschlüssen (L, N) ausgestaltet sein. In der Elektroinstallation und im Schaltschrankbau wird die Breite von Einbaugeräten wie Schutzschaltgeräten, Lei- tungsschut zschaltern, Fehlerstrom-Schutzschaltern usw. in Teilungseinheiten, kurz TE, angegeben. Die Breite einer Teilungseinheit beträgt ~18 mm. Die Einbaubreite der Geräte soll nach der Norm DIN 43880: 1988-12 zwischen 17,5 und 18,0 mm liegen, oder sich aus der Multiplikation dieser Abmessung mit 0,5 oder einem ganzzahligen Vielfachen davon errechnen, also: k x 0,5 x 18 mm oder k x 0,5 x 17,5 mm (mit k = 1, 2, 3, ...) . So hat zum Beispiel ein einpoliger Leitungsschutzschalter gemäß dem Stand der Technik eine Breite von 1 TE . Die Einbauten von Elektroinstallationsverteilern sind nach DIN 43871 „Installationskleinverteiler für Einbaugeräte bis 63 A" auf die Teilungseinheiten abgestimmt, z. B. die Breite von Tragschienen/ Hut schienen .

Erfindungsgemäß ist das Schutzschaltgerät SG, insbesondere die Steuerungseinheit SE, derart ausgestaltet, dass bei Überschreitung von ersten Differenzstromgrenzwerten oder ersten Differenzstrom-Zeitgrenzwerten eine Vermeidung eines Stromflusses im Niederspannungsstromkreis durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit bei geschlossenem Zustand der Trennkontakte initiiert wird. Die ersten Differenzstromgrenzwerte oder ersten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte können Grenzwerte gemäß einschlägigem Normen, wie DIN EN 61008-1, sein. Beispielsweise 30 mA für den Personenschutz in Europa in einem 230 Volt Niederspannungsstromkreis, 6 mA für den Personenschutz in Nordamerika, 300 mA für den Brandschutz (230 Volt Effektivwert) . Nach einer Vermeidung eines Stromflusses durch einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente der elektronischen Unterbrechungseinheit und geschlossenem Zustand der Kontakte wird eine Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerten durchgeführt.

Die Höhe der zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerten kann der Höhe der ersten Differenzstromgrenzwerte oder ersten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte entsprechen. Die Höhe der zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerten ist erfindungsgemäß vorteilhaft aber kleiner als die Höhe der ersten Differenzstromgrenzwerte oder ersten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte .

Die Höhe der zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerten entsprechen vorteilhaft den normgerechten Werten, allerdings mit einer geringeren Höhe, die sich aus der Prüfung ergibt. Erfolgt die Prüfung beispielsweise mit einer kleinen, insbesondere Schutzkleinspannung, ergeben sich auch geringere Differenzströme. D.h. die Höhe der zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte wird durch die Höhe der Spannung bei der Prüfung bestimmt. Je höher die Spannung desto höher die Höhe der zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte. Wird für die Prüfung (kurzzeitig) die Netzspannung des Niederspannungsstromkreises von z.B. 230 Volt verwendet, entsprecht die Höhe der zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerten denen der ersten Differenzstromgrenzwerten oder ersten Differenz ström- Zeit grenzwerte .

Erfindungsgemäß kann die Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerten (der lastseitigen Anschlüsse) durch niederohmig werden mindestes eines Schaltelementes, insbesondere zweier oder aller Schaltelemente, der elektronischen Unterbrechungseinheit (EU) erfolgen, insbesondere für eine erste Einschaltdauer.

Die erste Einschaltdauer kann derart festgelegt sein, dass der an den Lastanschlüssen vorhandene Effektivwert der Spannung (ermittelt über eine Netzperiode) 50 V nicht überschreitet. Das heißt, dass der Momentanwert der Spannung kurzzeitig größer 50 V sein kann, jedoch der über eine Netzperiode ermittelte Effektivwert der Spannung kleiner ist als 50 Volt. Die erste Einschaltdauer ist somit stets kleiner als 20 ms, spezieller kleiner als 10 ms, insbesondere kleiner als 1 ms. Die Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerten (der lastseitigen Anschlüsse) kann durch niederohmig werden mindestes eines Schaltelementes, insbesondere zweier oder aller Schaltelemente, der elektronischen Unterbrechungseinheit (EU) bei einem betragsmäßigen Momentanwert der Spannung erfolgen, der kleiner als ein erster Spannungsschwellwert ist (bezüglich einer Wechselspannung) . Die elektronische Unterbrechungseinheit kann kurzzeitig eingeschaltet werden, d.h. das halbleiterbasierte Schaltelement kurzzeitig niederohmig geschaltet wird. Mit kurzzeitig ist hierbei eine bestimmte erste Einschaltdauer EDI gemeint, bei der momentane Spannungswert u(t) der Wechselspannung einen bestimmten Wert, beispielsweise von 50 Volt, nicht überschreitet. So kann beispielsweise zum Nulldurchgang der Wechselspannung (0°) für ca . 444 ps / bis 8° die Wechselspannung zugeschaltet werden (elektronische Unterbrechungseinheit EU niederohmig) , d.h. bis der momentane Spannungswert maximal 50 Volt erreicht wird .

Alternativ kann auch bei ca. -8° (bezogen auf den Nulldurchgang der Wechselspannung) eingeschaltet werden, der Nulldurchgang durchlaufen werden und bei +8° wieder ausgeschaltet werden, also für ca. 888 ps . D.h. die Einschalt-Zeitspanne ist kleiner als eine 1 ms, insbesondere kleiner als 0,9 ms, spezieller etwa 0,8 ms (oder jeweils die Hälfte, jeweils abhängig vom Einschaltzeitpunkt) .

Durch das kurzzeitige Einschalten der elektronischen Unterbrechungseinheit wird an die lastseitigen Anschlüsse (Lastanschlüsse) eine reduzierte ( Prüf- ) Spannung angelegt. Der Effektivwert dieser Prüfspannung richtet sich nach der vorhandenen Netzspannung und ersten Einschaltdauer EDI und ist stets kleiner als die vorhandene Netzspannung. Die erste Einschaltdauer bzw. der erste Spannungsschwellwert sind dabei so gewählt, dass der Effektivwert der (an den netzseitigen Anschlüssen anliegenden) Prüf-Spannung kleiner 50V ist.

So kann eine sichere Prüfung auf das Vorliegen der Überschreitung von zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenz ström- Zeit grenzwert en erfolgen . Die zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte sind im Beispiel auf eine Spannung von bis zu 50 Volt angepasst. Die Reduzierung des zweiten Differenzstromgrenzwertes im Vergleich zum ersten Differenzstromgrenzwertes entspricht dem gleichen Verhältnis wie die Reduzierung der Prüf-Spannung im Verhältnis zur Nenn-Net zspan- nung. Das heißt bei einer Prüf-Spannung von z.B. 50V Effektivwert und einer Nenn-Netzspannung von 230V wird der zweite Differenzstromgrenzwert um 50/230 reduziert. Aus z.B. 30mA (als erster Differenzstromgrenzwert) wird dann 30mA * 50/230 = 6,5mA (als zweiter Differenzstromgrenzwert) .

D.h. der zweite Differenzstromgrenzwert ist kleiner als der erste Differenzstromgrenzwert.

Alternativ bzw. zusätzlich können die Schaltelemente bei einem betragsmäßigen Momentanwert der Spannung, der größer als ein zweiter Spannungsschwellwert (wie z.B. 50 Volt) ist, wieder hochohmig werden.

Alternativ kann die Prüfung auf mindestens einen elektrischen Parameter an den lastseitigen Anschlüssen durch Anlegen einer Hilfsspannung, insbesondere Impuls-Gleichspannung, die kleiner als eine erste Spannungsgrenze ist, erfolgen. Die Höhe der ersten Spannungsgrenze kann ein (Grenz-) Wert der Schutzkleinspannung sein bzw. dem Spannungsschwellwert entsprechen. Erfindungsgemäß liegt hier auch keine gefährliche Spannung an den lastseitigen Anschlüssen an.

Die erste Spannungsgrenze kann beispielsweise 50 Volt sein.

Bei fehlender Überschreitung der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte für einen ersten Zeitbereich ZB1 kann die elektronische Unterbrechungseinheit EU in den niederohmigen Zustand wechseln.

(Alternativ kann die Prüfung so lange durchgeführt werden, bis die zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte unterschritten sind. Dann wechselt die elektronische Unterbrechungseinheit in den niederohmigen Zustand . )

Im Gegensatz dazu können bei Vorliegen der Überschreitung der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom- Zeitgrenzwerte für eine erste Zeitspanne ZS1 die Trennkontakte geöffnet werden (galvanische Trennung, wie bei einem klassischen Fehlstromschutzschalter) .

Der Wert der ersten Zeitspanne kann dabei dem Wert des ersten Zeitbereichs entsprechen, d.h. Nach Ablauf der ersten Zeitspanne (=des ersten Zeitbereichs) können die Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit öffnen. Die erste Zeitspanne kann auch einen anderen Wert aufweisen. Beispielsweise kann die erste Zeitspanne dabei einer Zeitspanne gemäß Norm für den klassischen Fehlerstromschutz / für klassische Fehlerstromschutzschalter aufweisen. Hierbei wird auf die Norm DIN EN 61008-1, Fehlerstrom-/Dif f erenzstrom-Schut zschalter ohne eingebauten Uberstromschut z (RCCBs) für Hausinstallationen und für ähnliche Anwendungen, insbesondere Teil 1: Allgemeine Anforderungen, Bezug genommen, die durch Referenz hier mit aufgenommen wird. Beispielsweise ist dieser Norm zu entnehmen, dass ein 30mA Fehlerstromschutzschalter (RCD) beim Nenn- Fehlerstrom (30mA) innerhalb von 300ms auslösen muss. Beim 2- fachen Nenn-Fehlerstrom (60mA) innerhalb von 150ms. Beim 5- fachen, oder größer innerhalb von 40ms.

Beispielsweis kann die erste Zeitspanne kleiner als 300 ms, 150 ms, 100ms, 40ms, 30ms, 20 ms oder 10 ms sein. So kann ein Verhalten gemäß Norm bzw. besser bereitgestellt werden, bei dem beispielsweise eine Unterbrechung erst nach z.B. 300 ms erfolgen muss. Vorher kann erfindungsgemäß weiter auf das Vorliegen der Überschreitung von Differenzstromgrenzwerten oder Differenzstrom-Zeitgrenzwerten geprüft werden, ohne z.B. gegen die Norm zu verstoßen. So kann eine höhere Versorgungssicherheit, insbesondere bei unkritischen Fehlern, erreicht werden .

Beispielsweise kann die erste Zeitspanne ZS1 je nach Anwendung einen Wert aus dem Bereich 10 ms bis 10 s aufweisen, spezieller 10 ms bis 40ms oder 40 ms bis 150ms oder 150ms bis 300ms oder 1 s bis 10s. Das Schutzschaltgerät SG kann eine Kommunikationseinheit COM, insbesondere Eingabeeinheit, aufweisen. Bei fehlender Überschreitung der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte für einen zweiten Zeitbereich, beispielsweise ein Wert aus dem Bereich 20ms ...100ms ...1s ...10s ...100s, wechselt die elektronische Unterbrechungseinheit EU erst dann in den niederohmigen Zustand, wenn eine Quittierung Ql (z.B. durch eine Bedienperson, Nutzer) mittels der Kommunikationseinheit COM, insbesondere Eingabeeinheit, erfolgt. Die Kommunikationseinheit (Eingabeeinheit) kann Eingabeelemente am Gehäuse des Schutzschaltgerätes aufweisen. Die Kommunikationseinheit kann auch oder zusätzlich eine leitungsgebundene (z.B. elektrisch, optisch) oder leitungslose (z.B. funk, optisch) Eingabemöglichkeit aufweisen. Die Kommunikationseinheit (Eingabeeinheit) kann auch eine Anzeigefunktion aufweisen .

Alternativ bzw. zusätzlich kann nach Ablauf der ersten Zeitspanne ZS1 die elektronische Unterbrechungseinheit EU erst dann wieder in den niederohmigen Zustand (EUn) wechseln, wenn die fehlende Überschreitung des zweiten Differenzstromgrenzwertes oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwertes für die Dauer eines (ersten (bzw.) zweiten) Zeitbereichs festgestellt wurde. Des Weiteren kann nach dem Ablauf der ersten Zeitspanne ZS1 eine Quittierung (Ql) der Fehlerf reiheit erfolgen (erforderlich sein) , bevor die elektronische Unterbrechungseinheit EU wieder in den niederohmigen Zustand (EUn) wechselt.

Das Schutzschaltgerät SG, insbesondere die Steuerungseinheit SE, kann einem Mikrocontroller (= Mikroprozessor) aufweisen, auf dem ein Computerprogrammprodukt läuft, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch den Mikrocontroller diesen veranlassen eine Prüfung (wie vorstehend und nachfolgend beschrieben) für ein Schutzschaltgerät durchzuführen. Das Computerprogrammprodukt kann vorteilhaft auf einem computerlesbaren Speichermedium; wie ein USB-Stick, CD-ROM, etc . ; gespeichert sein, um z . B . ein Upgrade auf eine erweiterte Version zu ermöglichen .

Das Computerprogrammprodukt kann alternativ auch vorteilhaft durch ein Datenträgersignal übertragen werden .

Die Steuerungseinheit SE kann :

* mit einer digitalen Schaltung, z . B . mit einem (weiteren) Mikroprozessor, realisiert sein; der (weitere ) Mikroprozessor kann auch einen Analog-Teil enthalten;

* mit einer digitalen Schaltung mit analogen Schaltungsteilen realisiert sein .

In den Figuren 3 bis 8 ist beispielhaft ein Teil der vorstehend genannten Zeitabläufe dargestellt . Die Figuren 3 bis 8 zeigen j e einen Zeitstrahl t , auf dem bestimmte , vorstehend genannte , Zeitpunkte eingetragen sind, weiterhin Eintragungen hinsichtlich der Auswertungen der ersten Di f ferenzstromgrenzwerte oder ersten Di f ferenzstrom-Zeitgrenzwerte DSG1 oder zweiten Di f ferenzstromgrenzwerte oder zweiten Di f ferenzstrom-Zeitgrenzwerte DSG2 , ferner Zustände der mechanischen Trennkontakteinheit MK und der elektronischen Unterbrechungseinheit EU .

Figur 3 zeigt den Zeitpunkt einer Vermeidung eines Stromflusses VS , hervorgerufen durch Überschreitung von ersten Di f ferenzstromgrenzwerten oder ersten Di f ferenzstrom-Zeitgrenzwerten DSG1 . Vor dem Zeitpunkt der Vermeidung des Stromflusses VS ist die mechanische Trennkontakteinheit MK in einem geschlossenen Zustand MKg der Kontakte und die elektronische Unterbrechungseinheit EU in einen niederohmigen Zustand EUn der Schaltelemente für einen Stromfluss im Niederspannungsstromkreis . Nach der Vermeidung des Stromflusses VS ist die mechanische Trennkontakteinheit MK weiterhin in einem geschlossenen Zustand MKg der Kontakte ( für einen potenziell wiederkehrenden Stromfluss / um schnell einen Stromfluss wieder zu ermöglichen) und die elektronische Unterbrechungseinheit EU in einen hochohmigen Zustand EUh der Schaltelemente zur Vermeidung des Stromflusses. Nach der Vermeidung des Stromflusses VS erfolgt eine Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerten DSG2 (am lastseitigen Anschluss) .

Figur 4 zeigt eine Darstellung gemäß Figur 3, mit nachfolgenden Unterschieden.

Nach Eintritt der Vermeidung eines Stromflusses VS und nachfolgender (zu einem beliebigen nachfolgen Zeitpunkt) fehlender Überschreitung SB der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte DSG2 (d.h. wenn die zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte DSG2 im Sollbereich liegen) , wechselt die elektronische Unterbrechungseinheit EU in den niederohmigen Zustand EUn, insbesondere wenn die fehlende Überschreitung SB der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte DSG2 für einen ersten Zeitbereich ZB1 vorgelegen hat, wie in Figur 4 eingezeichnet. Der erste Zeitbereich ZB1 kann sehr kurz sein (d.h. eine quasi sofortige Wiedereinschaltung erfolgen) , er kann ebenso sicherheitsbezogen zeitlich einstellbar sein.

Die Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerten DSG2 wird so lange durchgeführt, bis die Überschreitung nicht mehr vorliegt (SB) . Sie kann fortgeführt werden, bis die elektronische Unterbrechungseinheit EU in den niederohmigen Zustand EUn wechselt (ZB1) . Anschließend erfolgt wieder eine Prüfung hinsichtlich der ersten Differenzstromgrenzwerte oder ersten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte DSG1.

Die mechanische Trennkontakteinheit MK weist in diesem Fall über den ganzen Zeitraum einen geschlossenen Zustand der (Trenn- ) Kontakte MKg auf. Figur 5 zeigt eine Darstellung gemäß Figur 3, mit dem Unterschied, dass nach einer Vermeidung eines Stromflusses VS und bei Vorliegen der Überschreitung US der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte DSG2 für eine erste Zeitspanne ZS1, die insbesondere kleiner als 300ms, 150ms, 40ms, 30ms, 20 ms oder 10 ms ist, die Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit geöffnet (MKo) werden. Die elektronische Unterbrechungseinheit EU bleibt im Beispiel im hochohmigen Zustand EUh (seit der Stromflussvermeidung VS) .

Figur 6 zeigt eine Darstellung gemäß Figur 5, mit dem Unterschied, dass das Vorliegen der Überschreitung US der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte DSG2 nicht sofort nach der Vermeidung eines Stromflusses VS vorliegt, sondern zu einem späteren Zeitpunkt, allerdings noch vor dem (Ablauf des) ersten Zeitbereich ZB1 (d.h. vor einem niederohmig werden der elektronischen Unterbrechungseinheit EU) . Bei Vorliegen der Überschreitung US der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom- Zeitgrenzwerte DSG2 für die erste Zeitspanne ZS1 erfolgt (nach der ersten Zeitspanne ZS1) ein Öffnen der Kontakte MKo der mechanischen Trennkontakteinheit MK.

D.h. es könnte ein Wechseln der Überschreitung (US) / fehlenden Überschreitung SB der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte DSG2 vorliegen. Wenn die zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte DSG2 für die erste Zeitspanne ZS1 überschritten werden, erfolgt das Öffnen der Kontakte MKo der mechanischen Trennkontakteinheit MK.

Figur 7 zeigt eine Darstellung gemäß Figur 4, mit dem Unterschied, dass nach Eintritt der Vermeidung eines Stromflusses VS und nachfolgender fehlender Überschreitung SB der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte DSG2 (d.h. wenn die zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte DSG2 im Sollbereich liegen, wobei dies insbesondere vor Ablauf der ersten Zeitspanne ZS1 erfolgen sollte, d.h. bevor die Kontakte geöffnet werden) , wechselt die elektronische Unterbrechungseinheit EU dann in den niederohmigen Zustand EUn, wenn die fehlende Überschreitung SB der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte DSG2 für einen zweiten Zeitbereich ZB2 vorgelegen haben (dieser kann dem ersten Zeitbereich ZB1 entsprechen) und eine Quittierung (Ql) erfolgte (mittels der Kommunikationseinheit COM, insbesondere Eingabeeinheit) .

Die Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerten DSG2 wird so lange durchgeführt, bis die Überschreitung nicht mehr vorliegt (SB) oder/und der zweite Zeitbereich abgelaufen ist oder/und die Quittierung erfolgt ist. D.h. die Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerten DSG2 kann fortgeführt werden, bis die elektronische Unterbrechungseinheit EU in den niederohmigen Zustand EUn wechselt (im Beispiel Ql) . Anschließend erfolgt wieder eine Prüfung hinsichtlich der ersten Differenzstromgrenzwerte oder ersten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte DSG1.

Die mechanische Trennkontakteinheit MK weist in diesem Fall über den ganzen Zeitraum einen geschlossenen Zustand der (Trenn- ) Kontakte MKg auf.

Figur 8 zeigt eine Darstellung gemäß Figur 5 bzw. 6, mit dem Unterschied, dass bei Vorliegen der Überschreitung US der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom- Zeitgrenzwerte DSG2 und Ablauf der ersten Zeitspanne ZS1 die Kontakte der mechanischen Trennkontakteinheit nicht geöffnet werden, d.h. geschlossenen bleiben. Ferner, dass nach Ablauf der ersten Zeitspanne ZS1 die Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung US der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte (DSG2) mit einem ersten zeitlichen Abstand ZA1 erfolgt (d.h. nicht immer) . Weiterhin, dass bei weiterem Vorliegen der Überschreitung US der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerte DSG2 (zumindest wenn für den ersten oder zweiten Zeitbereich ZB1, ZB2 eine fehlende Überschreitung nicht vorliegt) nach Ablauf einer ersten Zeitgrenze ZG1 die mechanische Trennkontakteinheit MK in einen geöffneten Zustand der Kontakte MKo wechselt.

D.h. nach Ablauf der ersten Zeitspanne ZS1 erfolgt die Prüfung mit dem ersten zeitlichen Abstand ZA1, bis zum Erreichen der ersten Zeitgrenze ZG1. Nach Ablauf der ersten Zeitgrenze ZG1 wechselt die mechanische Trennkontakteinheit MK in einen geöffneten Zustand MKo, sofern die Überschreitung US der zweiten Differenzstromgrenzwerte oder zweiten Differenzstrom- Zeitgrenzwerte DSG2 weiterhin vorliegt. Die elektronische Unterbrechungseinheit EU bleibt im hochohmigen Zustand EUh (seit der Stromflussvermeidung VS) .

In analoger Weise sind weitere Verhaltensweisen bzw. Verfahrensweisen für den Fachmann kombinierbar.

Die die Prüfung auf Vorliegen der Überschreitung von zweiten Differenzstromgrenzwerten oder zweiten Differenzstrom-Zeitgrenzwerten DSG2 erfolgt vorteilhaft erfindungsgemäß durch niederohmig werden mindestes eines Schaltelementes, insbesondere zweier oder aller Schaltelemente, der elektronischen Unterbrechungseinheit EU für eine erste Einschaltdauer EDI .

D.h. mit hochohmigen Zustand EUh der elektronischen Unterbrechungseinheit EU, wie sie in den Figuren eingezeichnet ist, ist kein dauerhafter hochohmiger Zustand gemeint, sondern es erfolgt ein kurzzeitiges (für die erste Einschaltdauer EDI) niederohmig werden der elektronischen Unterbrechungseinheit EU. Die erste Einschaltdauer EDI ist dabei beispielsweise sehr kurz (im Verhältnis zu den anderen Zeiten) , so dass dies für die Darstellung gemäß den Figuren und die grundsätzliche Funktionsweise nicht im Gegensatz steht.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die of fenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .