Die Erfindung betrifft ein Schutzschaltgerät gemäß dem Oberbegriff des

Patentanspruches 1 .

Es sind Schutzschaltgeräte bekannt, welche eine aktive, durch das zu

überwachende Netz mit Energie versorgte, elektronische Schaltung aufweisen, welche Parameter des elektrischen Netzes überwacht und gegebenenfalls bei Auftreten vorgebbarer Zustände ein Auslösen des Schutzschaltgeräts verursacht und derart das betreffende elektrische Teilnetz abtrennt. Der Vorteil derartiger aktiver elektronischer Schaltungen liegt in den, gegenüber passiven Schaltungen, deutlich gesteigerten Möglichkeiten der Analyse des Zustandes des zu überwachenden

Netzes. Dadurch kann nicht nur der Schutz von Anlagen und Lebewesen verbessert werden, es kann auch die Anzahl an Fehlauslösungen reduziert werden, und derart die Netzverfügbarkeit erhöht werden.

Allerdings erfordert die aktive Elektronik eine Energieversorgung. Da es sich bei einem Schutzschalgerät um eine Vorrichtung handelt, von der das Wohl von

Menschen und Anlagen abhängen kann, werden an die Energieversorgung derartiger aktiver elektronischer Schaltungen in Schutzschaltgeräten besondere

Anforderungen gestellt. Diese müssen sowohl bei deutlich geringerer

Versorgungsspannung arbeiten, als der standardmäßigen Netzspannung, als auch sehr robust bzw. langlebig sein. Weiters müssen diese innerhalb sehr kurzer Zeit nach dem Anliegen einer elektrischen Spannung von ausreichender Höhe

einsatzbereit sein. Die in Schutzschaltgeräten in der Regel äußerst begrenzten Platzverhältnisse, sowie die sehr eingeschränkte Möglichkeit der Kühlung der verwendeten Komponenten, stellen weitere Faktoren dar, welchen Rechnung getragen werden muss.

Aufgrund der hohen Anforderungen an die Energieversorgung aktiver elektronsicher Auslöseschaltungen in Schutzschaltgeräten und den bislang erforderlichen hohen Aufwänden zum Erreichen dieser Anforderungen, sind sog. netzspannungsabhängige Schutzschaltgeräte kaum verbreitet, obwohl diese sowohl eine hohe Netzverfügbarkeit, als auch einen guten Schutz gegen die gefährliche Wirkungen des elektrischen Stromes ermöglichen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher ein Schutzschaltgerät der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchem die genannten Nachteile vermieden werden können, welches schnell nach Anliegen einer ausreichend hohen Netzspannung einsatzbereit ist, und welcher zuverlässig im Einsatz ist.

Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale des Patentanspruches 1 erreicht.

Dadurch kann ein sehr zuverlässiges Schutzschaltgerät geschaffen werden, welches den Einsatz einer netzspannungsabhängigen elektronischen Auswerte- bzw.

Auslöseschaltung ermöglicht. Durch die gegenständliche Ausbildung des Netzteils kann eine besonders schnelle Verfügbarkeit der Versorgungsspanung nach Anliegen einer ausreichend hohen Netzspannung erreicht werden. Der gegenständliche Aufbau mit einer geringen Anzahl erforderlicher Teile, führt zu hoher

Zuverlässigkeit. Die durch die wenigen Bauteile verursachte Verlustleistung ist sehr gering, kann einfach abgeführt werden und führt zu keiner, die Lebensdauer der Bauteile signifikant verringernden Temperaturerhöhung innerhalb des räumlich begrenzten Innenraums des Schutzschaltgeräts. Dadurch kann ein einfach aufgebautes Netzteil geschaffen werden, welches schnell einsatzbereit ist, eine geringe Anzahl erforderlicher Teile und eine hohe Lebensdauer aufweist. Die Unteransprüche betreffen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Ausdrücklich wird hiermit auf den Wortlaut der Ansprüche Bezug genommen, wodurch die Ansprüche an dieser Stelle durch Bezugnahme in die Beschreibung eingefügt sind und als wörtlich wiedergegeben gelten.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen, in welchen lediglich bevorzugte Ausführungsformen beispielhaft dargestellt sind, näher beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines gegenständlichen Schutzschaltgeräts; und Fig. 2 einen schematischen Stromlaufplan eines Netzteils eines Schutzschaltgeräts gemäß Fig. 1.

Fig. 1 zeigt ein Schutzschaltgerät 1 mit einem Netzteil 2, wobei das Netzteil 2 eine Gleichrichterschaltung 3 mit Wechselstromnetzteileingängen 4 aufweist, welche mit wenigstens einer ersten Anschlussklemme 5 und einer zweiten

Anschlussklemme 6 des Schutzschaltgeräts 1 verbunden sind, wobei das Netzteil 2 zumindest einen ersten und einen zweiten Gleichstromnetzteilausgang 7, 8 aufweist, welche mit einer netzspannungsabhängigen Auslöseschaltung 9 des Schutzschaltgeräts 1 verbunden sind. Fig. 2 zeigt dabei ein entsprechendes Netzteil 2, bei welchem an einem ersten Gleichstromausgang 10 der Gleichrichterschaltung 3 der Gate G wenigstens eines ersten selbstleitenden Feldeffekttransistors 12 angeschlossen ist, wobei an einem zweiten Gleichstromausgang 11 der

Gleichrichterschaltung 3 der Drain D des ersten Feldeffekttransistors 12

angeschlossen ist, wobei die Source S des ersten Feldeffekttransistors 12 über einen ersten Kondensator 13 mit dem ersten Gleichstromausgang 10 der

Gleichrichterschaltung 3 verbunden ist, wobei der erste Gleichstromausgang 10 der Gleichrichterschaltung 3 mit dem ersten Gleichstromnetzteilausgang 7 verbunden ist, und wobei die Source S des ersten Feldeffekttransistors 12 mit dem zweiten Gleichstromnetzteilausgang 8 verbunden ist.

Dadurch kann ein sehr zuverlässiges Schutzschaltgerät 1 geschaffen werden, welches den Einsatz einer netzspannungsabhängigen elektronischen Auswerte- bzw. Auslöseschaltung 9 ermöglicht. Durch die gegenständliche Ausbildung des Netzteils 2 kann eine besonders schnelle Verfügbarkeit der Versorgungsspanung nach

Anliegen einer ausreichend hohen Netzspannung erreicht werden. Der

gegenständliche Aufbau mit einer geringen Anzahl erforderlicher Teile, führt zu hoher Zuverlässigkeit. Die durch die wenigen Bauteile verursachte Verlustleistung ist sehr gering, kann einfach abgeführt werden und führt zu keiner, die

Lebensdauer der Bauteile signifikant verringernden Temperaturerhöhung innerhalb des räumlich begrenzten Innenraums des Schutzschaltgeräts. Dadurch kann ein einfach aufgebautes Netzteil 2 geschaffen werden, welches schnell einsatzbereit ist, eine geringe Anzahl erforderlicher Teile und eine hohe Lebensdauer aufweist.

Das gegenständliche Schutzschaltgerat 1 kann als jede Art eines Schutzschaltgeräts 1 ausgebildet sein, sofern dieses eine netzspannungsabhängige Auswerte- und/oder Auslöseschaltung 9 aufweist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Schutzschaltgerät 1 als Fehlerstromschutzschalter bzw. Differenzstromschutzschalter ausgebildet ist. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Ausbildung des

Schutzschaltgeräts 1 als Lichtbogenschutzschalter vorgesehen.

In an sich bekannter Weise weist das Schutzschaltgerät 1 ein nicht dargestelltes Isolierstoffgehäuse auf. Das Schutzschaltgerät 1 weist Anschlussklemmen 5, 6 auf, zum Anschluss

elektrischer Leiter N, L eines elektrischen Netzes, wobei an das Schutzschaltgerät 1 wenigstens zwei Leiter N, L anschließbar sind, welche ein unterschiedliches elektrisches Potential führen.

Das Schutzschaltgerät 1 weist Schaltkontakte 19 auf, wobei wenigstens ein

Schaltkontakt 19 innerhalb einer elektrischen Verbindung von einer

Anschlussklemme 5, 6 zu einer anderen Anschlussklemme des Schutzschaltgeräts 1 angeordnet ist. Das in Fig. 1 schematisch dargestellte Schutzschaltgerät 1 weist zwei Paar Schaltkontakte 19 auf.

Weiters weist das Schutzschaltgerät 1 eine Mechanik zum Schließen der

Schaltkontakte 19 auf, um derart einen leitenden Pfad durch das Schutzschaltgerät 1 zu bilden. Die Mechanik, welche bevorzugt ein sog. Schaltschloss 20 umfasst, ist weiters insbesondere dazu vorgesehen und ausgebildet, die Schaltkontakte 19 im Fehlerfall schnell und sicher zu trennen.

Das Schutzschaltgerät 1 weist wenigstens einen Sensor auf, zur Aufnahme einer elektrischen oder nicht elektrischen physikalischen Messgröße, wobei vielerlei Arten Sensoren vorgesehen sein können. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Sensor als Stromsensor und/oder Spannungssensor ausgebildet ist. Bei dem gegenständlich dargestellten besonders bevorzugten Beispiel der Ausbildung des Schutzschaltgeräts 1 als Fehlerstromschutzschalter ist einen Sensor in Form eines Summenstromwandlers 18 vorgesehen.

Wie bereits erwähnt, weist das Schutzschaltgerät 1 eine netzspannungsabhängige Auslöseschaltung 9 auf. Diese Auslöseschaltung 9 ist wenigstens mittelbar mit dem wenigstens einen Sensor verbunden. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Verbindungslinien in Fig. 1 lediglich der Veranschaulichung funktionaler Zusammenhänge dienen, und - sofern nicht anders angegeben - keine Darstellung einzelner elektrischer Leiter sind.

Zur Energieversorgung der netzspannungsabhängigen Auslöseschaltung 9 weist das Schutzschaltgerät ein Netzteil 2 auf.

Das Netzteil 2 weist eine Gleichrichterschaltung 3 sowie

Wechselstromnetzteileingängen 4 auf, welche mit der ersten Anschlussklemme 5 und der zweiten Anschlussklemme 6 des Schutzschaltgeräts 1 verbunden sind.

Ausgangsseitig weist das Netzteil 3 zumindest einen ersten

Gleichstromnetzteilausgang 7 und einen zweiten Gleichstromnetzteilausgang 8 auf, an welche der netzspannungsabhängige Auslöseschaltung 9 des Schutzschaltgeräts 1 angeschlossen ist.

Die Gleichrichterschaltung 3 ist bevorzugt, und wie in Fig. 2 dargestellt, als

Brückenschaltung bzw. Graetzbrücke ausgebildet, und weist zwei

Wechselstromeingänge, sowie zwei Gleichstromausgänge 10, 1 1 auf. Die

Wechselstromeingänge der Gleichrichterschaltung können dabei identisch zu den Wechselstromnetzteileingängen 4 sein.

Das Netzteil 3 weist weiters wenigstens einen ersten Feldeffekttransistor 12 auf, welcher als selbstleitender Feldeffekttransistor 12 ausgebildet ist. Ein

Feldeffekttransistor 12, 15 weist in an sich bekannter Weise als Anschlüsse jeweils einen Gate G, eine Source S und einen Drain D auf.

Es ist vorgesehen, dass an einem ersten Gleichstromausgang 10 der

Gleichrichterschaltung 3 der Gate G des ersten selbstleitenden Feldeffekttransistors 12 angeschlossen ist. Der Drain D des ersten

Feldeffekttransistors 12 ist an den zweiten Gleichstromausgang 11 der

Gleichrichterschaltung 3 angeschlossen. Die Source S des ersten

Feldeffekttransistors 12 ist an einen Anschluss eines ersten Kondensators 13 angeschlossen, dessen zweiter Anschluss mit dem ersten Gleichstromausgang 10 der Gleichrichterschaltung 3 verbunden ist. Der erste Gleichstromausgang 10 der Gleichrichterschaltung 3 bildet gleichzeitig den ersten Gleichstromnetzteilausgang 7 bzw. ist mit diesem elektrisch verbunden. Die Source S des ersten

Feldeffekttransistors 12 bildet den zweiten Gleichstromnetzteilausgang 8 bzw. ist mit diesem elektrisch verbunden.

Dadurch liegt an dem ersten Gleichstromnetzteilausgang 7 und dem zweiten

Gleichstromnetzteilausgang 8 eine Potentialdifferenz an, welche der Höhe der Gate-Treshold-Spannung des verwendeten Feldeffekttransistors 12, 15 entspricht. Die an diesen beiden Gleichstromnetzteilausgängen anliegende Spannung beträgt beispielsweise bei Verwendung eines FETs von Typ BSS126 der Firma Infineon ca. 2V. Diese Spannung wird durch die gegenständliche Schaltungsanordnung sehr konstant eingehalten.

Ein besonderer Vorteil der gegenständlichen Schaltungsanordnung ist der Umstand, dass diese einfach kaskadierbar ist, indem die nachfolgend beschriebene

Schaltungsanordnung einfach oder mehrfach in dem Netzteil vorgesehen ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der gegenständlichen Erfindung ist

vorgesehen, dass das Netzteil 2 einen zweiten selbstleitenden Feldeffekttransistor 15 aufweist. Die Source S des zweiten Feldeffekttransistors 15 ist dabei mittels eines zweiten Kondensators 16 mit dem ersten Gleichstromausgang 10 der

Gleichrichterschaltung 3 verbunden. Der Drain D des zweiten Feldeffekttransistors 15 ist mit dem zweiten Gleichstromausgang 11 der Gleichrichterschaltung 3 verbunden, und der Gate G des zweiten Feldeffekttransistors 15 ist mit der Source S des ersten Feldeffekttransistors 12 verbunden. Die Source S des zweiten

Feldeffekttransistors 15 bildet dabei einen dritten Gleichstromnetzteilausgang 17 des Netzteils 2 bzw. ist mit einem solchen elektrisch verbunden. Die Spannung zwischen dem ersten Gleichstromnetzteilausgang 7 und dem dritten Gleichstromnetzteilausgang 17 beträgt dabei die doppelte Gate-Treshold-Spannung der verwendeten Feldeffekttransistoren. Entsprechend den Anforderungen der nachgeschalteten Elektronik kann derart durch Auswahl und die Anzahl der verwendeten Transistoren, einfach eine elektrische Versorgungsspannung zur Verfügung gestellt werden, wobei das Netzteil 2 nach Anliegen einer elektrischen Wechselspannung am Eingang, sehr schnell eine stabile Gleichspannung an den entsprechenden Gleichstromnetzteilausgängen 7, 8, 17 bereit stellt.