DE102018200714A1 - Residual current circuit breaker and method - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Fehlerstromschutzschalter für einen Niederspannungsstromkreis, aufweisend:- mehrere Leiter eines zu schützenden Niederspannungsstromkreises, die durch Kontakte öffenbar bzw. schließbar sind,- eine Mechanik zum Öffnen und Schließen der Kontakte,- einen mit der Mechanik verbundenen Haltemagnet-Auslöser, zum Öffnen der Kontakte,- einen ersten Summenstromwandler, dessen Primärseite durch die Leiter gebildet ist und der eine erste Sekundärwicklung aufweist,- eine erste Verbindung zwischen ersten Anschluss der ersten Sekundärwicklung und ersten Anschluss des Haltemagnet-Auslösers,- eine zweite Verbindung zwischen zweiten Anschluss der ersten Sekundärwicklung und zweiten Anschluss des Haltemagnet-Auslösers,- einen zweiten Summenstromwandler, dessen Primärseite ebenfalls durch die Leiter gebildet ist und der eine zweite Sekundärwicklung aufweist,- eine mit der zweiten Sekundärwicklung verbundenen Auswerteeinheit, mit mindestens zwei Ausgängen, bei der ein erster Ausgang mit dem ersten Anschluss und ein zweiter Ausgang mit dem zweiten Anschluss des Haltemagnet-Auslösers verbunden ist. Die erste oder zweite Verbindung weist einen Schaltkontakt auf.The invention relates to a residual current circuit breaker for a low-voltage circuit, comprising: a plurality of conductors of a low-voltage circuit to be opened and closed by contacts, a mechanism for opening and closing the contacts, a holding magnet trigger connected to the mechanism for opening the contacts, - a first summation current transformer whose primary side is formed by the conductors and which has a first secondary winding, - a first connection between the first terminal of the first secondary winding and the first terminal of the holding magnet release, - a second connection between the second terminal of the first secondary winding and second terminal of the holding magnet release, - a second summation current transformer whose primary side is likewise formed by the conductors and which has a second secondary winding, - an evaluation unit connected to the second secondary winding, with at least two outputs a first output is connected to the first terminal and a second output is connected to the second terminal of the holding magnet release. The first or second connection has a switching contact.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fehlerstromschutzschalter für einen Niederspannungsstromkreis nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 und ein Verfahren für einen Fehlerstromschutzschalter für einen Niederspannungsstromkreis nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 8.The invention relates to a residual current circuit breaker for a low-voltage circuit according to the preamble of patent claim 1 and a method for a residual current circuit breaker for a low-voltage circuit according to the preamble of claim 8.

Fehlerstromschutzschalter für elektrische Stromkreise, insbesondere für Niederspannungsstromkreise bzw. -anlagen, sind allgemein bekannt. Fehlerstromschutzschalter werden auch als FI-Schutzschalter bzw. Residual Current Devices bezeichnet, kurz RCD.Residual current circuit breakers for electrical circuits, in particular for low-voltage circuits or systems, are well known. Residual current circuit breakers are also referred to as residual current circuit breakers or residual current devices, in short RCD.

Mit Niederspannung sind Spannungen bis 1000 Volt Wechselspannung oder/und 1500 Volt Gleichspannung gemeint. Mit Niederspannung sind insbesondere Spannungen gemeint, die größer als die Kleinspannung, mit Werten von 25 Volt oder 50 Volt Wechselspannung sowie 60 Volt oder 120 Volt Gleichspannung sind.By low voltage is meant voltages up to 1000 volts AC or / and 1500 volts DC. By low voltage is meant in particular voltages that are greater than the low voltage, with values of 25 volts or 50 volts AC and 60 volts or 120 volts DC.

Mit Stromkreisen, insbesondere für Niederspannung, sind Stromkreise für Ströme bis zu 6300 Ampere gemeint, spezieller Ströme bis zu 1600 Ampere, 1200 Ampere, 630 Ampere, 125 Ampere oder 63 Ampere. Mit den genannten Stromwerten sind insbesondere Nenn- oder/und Abschaltströme gemeint, d.h. der Strom der im Normalfall maximal über den Stromkreis geführt wird bzw. bei denen der elektrische Stromkreis üblicherweise unterbrochen wird, beispielsweise durch eine Schutzeinrichtung, wie einem Leitungsschutzschalter oder einem Leistungsschalter.
Fehlerstromschutzschalter werden insbesondere für Nennstrombereiche von bzw. bis zu 16, 25, 40, 63, 80 oder 125 Ampere eingesetzt.By circuits, especially for low voltage, are meant circuits for currents up to 6300 amps, more specifically currents up to 1600 amperes, 1200 amps, 630 amps, 125 amperes or 63 amps. In particular, rated or / and turn-off currents are meant by the named current values, ie the current that is normally conducted across the circuit or in which the electrical circuit is usually interrupted, for example by a protective device such as a circuit breaker or a circuit breaker.
Residual current circuit breakers are used in particular for rated current ranges of up to 16, 25, 40, 63, 80 or 125 amperes.

Fehlerstromschutzschalter ermitteln die Stromsumme in einem elektrischen Stromkreis, die im Normalfall null ist, und unterbrechen bei Überschreiten eines Differenzstromwertes, d.h. einer Stromsumme von ungleich null, die einen bestimmten (Differenz-)Stromwert respektive Fehlerstromwert übersteigt, den elektrischen Stromkreis.Residual current circuit breakers detect the current sum in an electrical circuit, which is normally zero, and interrupt when a difference current value, i. a non-zero current sum exceeding a certain (differential) current value or fault current value, the electrical circuit.

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.Almost all previous residual current circuit breakers have a summation current transformer, whose primary winding is formed by the conductor of the circuit and whose secondary winding discharges the current sum, which is used directly or indirectly to interrupt the electrical circuit.

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 Differenzstrom, d.h. ein von Hin- und Rückstrom abweichender Strom, aus den Leitern. Üblicherweise, d.h. im fehlerfreien bzw. fehlerlosen Zustand, ist die Stromsumme in einem elektrischen Stromkreis gleich null. So können Fehlerströme erkannt werden.For this purpose, two or more conductors, usually forward and return conductors or external and neutral conductors in a single-phase AC network, all three outer conductor or all three outer conductor and the neutral conductor in a three-phase AC network, by one, usually having an annular core of ferromagnetic material, Current transformer led. Only the differential current is converted, i. a current deviating from outward and return current, from the conductors. Usually, i. In the faultless or faultless state, the current sum in an electrical circuit is equal to zero. So fault currents can be detected.

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 Hilfe des Summenstromwandlers erfasst werden, da die betragsmäßig erfasste Summe aus zufließenden und zurückfließenden Strom ungleich Null ist. Über 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 Wechselfehlerströmen sind allgemein aus der Druckschrift DE 44 32 643 A1 bekannt.If, for example, a current sinks to the earth from the energy side or the consumer side, a fault current is spoken of in this connection. An error occurs, for example, when an electrical connection from a phase conductor of the electrical circuit to earth exists. For example, when a person touches the phase conductor. Then a part of the electric current does not flow back as usual over the neutral conductor or neutral, but over the person and the earth. This fault current can now be detected with the aid of the summation current transformer, since the sum of inflowing and outflowing current detected in terms of amount is not equal to zero. A relay or a holding magnet release, for example, with connected mechanism, an interruption of the circuit, for example, at least one, a part or all lines is effected. Residual current circuit breaker for detecting AC residual currents are generally from the document DE 44 32 643 A1 known.

Die Hauptfunktion von Fehlerstromschutzschaltern ist Personen vor elektrischen Strömen (elektrischer Schlag) zu schützen, sowie Anlagen, Maschinen oder Gebäude vor Brand durch elektrische Isolationsfehler.The main function of residual current circuit breakers is to protect persons from electrical currents (electric shock), as well as equipment, machinery or buildings from fire due to electrical insulation faults.

Wenn der Fehlerstromschutzschalter bzw. dessen Summenstromwandler so ausgebildet ist, dass die sekundärseitige Energie zur Betätigung einer Auslöseeinheit bzw. einer Unterbrechungseinheit bzw. eines Auslösers ausreicht, dann nennt man derartige Fehlerstromschutzschalter netzspannungsunabhängig; andernfalls netzspannungsabhängig.If the residual current circuit breaker or its summation current transformer is designed such that the secondary-side energy is sufficient for actuating a trip unit or an interrupt unit or a trigger, then such residual current circuit breaker is called mains voltage independent; otherwise mains voltage dependent.

In der Regel sind Fehlerstromschutzschalter netzspannungsunabhängig aufgebaut.As a rule, residual current circuit breakers are constructed independent of mains voltage.

Ist ein Netzteil zur Energieversorgung einer Fehlerstromerkennung vorgesehen, so handelt es sich um netzspannungsabhängige Fehlerstromschutzschalter. Diese sind beispielsweise erforderlich, um Fehlerströme in Gleichspannungsnetzen sowie gemischten Gleich/Wechselstromnetzen bzw. bei Stromkreisen mit hohen Frequenzen zu erkennen.If a power supply is provided for supplying power to a fault current detection, then it is mains-voltage-dependent fault current circuit breaker. These are required, for example, to detect fault currents in DC voltage networks as well as mixed DC / AC networks or in circuits with high frequencies.

Ein Fehlerstromschutzschalter besteht im Wesentlichen aus den Funktionsgruppen Summenstromwandler, Auslöseschaltkreis, Haltemagnet-Auslöser, Mechanik und Kontakte. Ferner ist in der Regel ein Prüfstromkreis mit Prüftaste und Prüfwiderstand vorgesehen. Die Funktionsfähigkeit des Fehlerstromschutzschalters bzw. der Fehlerstrom-Schutzeinrichtung lässt sich über die Prüftaste kontrollieren.A fault current circuit breaker consists essentially of the function groups summation current transformer, trip circuit, holding magnet Triggers, mechanics and contacts. Furthermore, a test circuit with test button and test resistor is usually provided. The functionality of the residual current circuit breaker or residual current device can be checked using the test button.

Fehlerstromschutzschalter gibt es in unterschiedlichen Typen, die durch Buchstaben bzw. Buchstabenkombinationen bezeichnet werden, wie AC, A, F, G, K, S, B, B+. Jeder Typ erfasst eine bestimmte Art von Fehlerströmen. Aktuell sind Fehlerstromschutzschalter 2-polig für Phasen- und Neutralleiter (L+N), 3-polig für drei Phasenleiter (L1, L2, L3) und 4-polig für drei Phasenleiter und Neutralleiter (L1, L2, L3, N) bekannt.Residual current circuit breakers are available in different types, which are designated by letters or letter combinations, such as AC, A, F, G, K, S, B, B +. Each type detects a specific type of fault currents. Currently, residual current circuit breakers are 2-pole for phase and neutral conductors (L + N), 3-pole for three phase conductors ( L1 . L2 . L3 ) and 4-pole for three phase conductors and neutral conductors ( L1 . L2 . L3 , N) known.

Beispielsweise erfassen Typ AC nur rein sinusförmige Fehlerströme. Typ A erfasst sowohl rein sinusförmige Wechselströme als auch pulsierende Gleichfehlerströme. Typ F sind mischfrequenzsensitive Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen. Sie erfassen alle Fehlerstromarten wie Typ A, darüber hinaus sind sie zur Erfassung von Fehlerströmen, die aus einem Frequenzgemisch von Frequenzen bis zu 1 kHz bestehen, geeignet. Typ K beinhaltet die Charakteristik des Typs A, allerdings ist er in seinem Abschaltverhalten kurzzeitverzögert. Typ S sind selektive Fehlerstromschutzschalter, die im Bemessungsdifferenzstrom als auch in der Auslösezeit gestaffelt werden können.For example, capture type AC only purely sinusoidal fault currents. Type A detects both purely sinusoidal alternating currents and pulsating DC residual currents. Type F are mixed frequency sensitive residual current protective devices. They record all fault current types such as type A Moreover, they are suitable for detecting fault currents consisting of a frequency mixture of frequencies up to 1 kHz. Type K includes the characteristic of the type A , however, he is in his shutdown briefly delayed. Type S are selective residual current circuit breakers that can be staggered in the rated differential current as well as in the tripping time.

Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen des Typs B dienen, neben der Erfassung der Fehlerstromformen des Typs F, auch zur Erfassung von glatten Gleichfehlerströmen. Ferner sind sie für Fehlerströme mit Frequenzen bis zu 2 kHz geeignet.Residual current protective devices of the type B serve, in addition to the detection of the residual current forms of the type F , also for the detection of smooth DC residual currents. Furthermore, they are suitable for fault currents with frequencies up to 2 kHz.

Für Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen des Typs B+ gelten dieselben Bedingungen wie für Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen des Typs B. Lediglich der Frequenzbereich für die Erfassung von Fehlerströmen gilt für einen erweiterten Bereich bis 20 kHz. Die Auslösung erfolgt innerhalb dieses Frequenzbereiches unterhalb 420 mA.For residual current protective devices of the type B + The same conditions apply as for residual current protective devices of the type B , Only the frequency range for the detection of fault currents applies to an extended range up to 20 kHz. The triggering takes place within this frequency range below 420 mA.

Neuerdings gibt es Fehlerstromschutzschalter mit einem netzspannungsunabhängigen und einem netzspannungsabhängigen Teil innerhalb eines Gerätes. Beispielsweise können Geräte des Typs B oder B+ solch eine Ausgestaltung aufweisen.Recently, there is residual current circuit breaker with a mains voltage independent and a mains voltage dependent part within a device. For example, devices of the type B or B + have such a configuration.

Problematisch ist einerseits, wenn ein vorliegender Fehlerstrom nicht zur Auslösung bzw. Unterbrechung des Stromkreises führt, andererseits wenn eine unerwünschte Frühauslösung erfolgt.One problem is on the one hand, if an existing fault current does not lead to tripping or interruption of the circuit, on the other hand, if an unwanted premature trip takes place.

Bei Anlagen mit Frequenzumrichtern soll, neben dem Schutz gegen AC- und DC-Isolationsfehler, die Anlagenverfügbarkeit hoch sein. D.h. Fehlauslösungen, z.B. infolge technisch bedingter Ableitströme, sollen vermieden werden.
Gerade bei FI-Schutzschaltern des Typs B und B+ gibt es häufig zwei unabhängige Detektionskreise, z.B. zwei Summenstromwandler, beispielsweise in Form eines netzspannungsunabhängigen und eines netzspannungsabhängigen Detektionskreises, welche infolge Detektionsredundanz, d.h. Überlagerung der Detektionsbereiche im Frequenzband, sowie des relativ großen Detektionstoleranzbands zum Problem (Frühauslöser) werden können.In systems with frequency inverters, in addition to protection against AC - and DC Insulation failure, the plant availability be high. That means false triggering, eg due to technically induced leakage currents, should be avoided.
Especially at FI Circuit breakers of the type B and B + There are often two independent detection circuits, for example, two summation current transformer, for example in the form of a mains voltage-independent and a mains voltage-dependent detection circuit, which due to detection redundancy, ie superimposition of the detection areas in the frequency band, and the relatively large detection tolerance band to the problem (early trigger) can be.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Fehlerstromschutzschalter der eingangs genannten Art zu verbessern, insbesondere eine Frühauslösung zu vermeiden.Object of the present invention is to improve a residual current circuit breaker of the type mentioned, in particular to avoid premature release.

Diese Aufgabe wird durch einen Fehlerstromschutzschalter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, sowie durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 8 gelöst.This object is achieved by a residual current circuit breaker with the features of claim 1, and by a method according to claim 8.

Erfindungsgemäß ist ein Fehlerstromschutzschalter für einen Niederspannungsstromkreis vorgesehen, aufweisend:

  • - mehrere Leiter (mit mehrere Leiter sind mindestens zwei Leiter gemeint) eines zu schützenden Niederspannungsstromkreises, die durch Kontakte öffenbar bzw. schließbar sind,
  • - eine Mechanik zum Öffnen und (oder) Schließen der Kontakte,
  • - einen mit der Mechanik verbundenen Haltemagnet-Auslöser, zum Öffnen der Kontakte,
  • - einen ersten Summenstromwandler, dessen Primärseite durch die Leiter gebildet ist und der eine erste Sekundärwicklung aufweist,
  • - eine erste Verbindung zwischen ersten Anschluss der ersten Sekundärwicklung und ersten Anschluss des Haltemagnet-Auslösers,
  • - eine zweite Verbindung zwischen zweiten Anschluss der ersten Sekundärwicklung und zweiten Anschluss des Haltemagnet-Auslösers,
  • - einen zweiten Summenstromwandler, dessen Primärseite ebenfalls durch die Leiter gebildet ist und der eine zweite Sekundärwicklung aufweist,
  • - eine mit der zweiten Sekundärwicklung verbundenen Auswerteeinheit, mit mindestens zwei Ausgängen, bei der ein erster Ausgang mit dem ersten Anschluss und ein zweiter Ausgang mit dem zweiten Anschluss des Haltemagnet-Auslösers verbunden ist.
According to the invention, a residual current circuit breaker is provided for a low voltage circuit, comprising:
  • a plurality of conductors (with several conductors are meant at least two conductors) of a low-voltage circuit to be protected, which can be opened or closed by contacts,
  • a mechanism for opening and (or) closing the contacts,
  • a holding magnet release connected to the mechanism, for opening the contacts,
  • a first summation current transformer whose primary side is formed by the conductors and which has a first secondary winding,
  • a first connection between the first terminal of the first secondary winding and the first terminal of the holding magnet release,
  • a second connection between the second terminal of the first secondary winding and the second terminal of the holding magnet release,
  • a second summation current transformer whose primary side is likewise formed by the conductors and which has a second secondary winding,
  • - An evaluation unit connected to the second secondary winding, having at least two outputs, wherein a first output to the first terminal and a second output to the second terminal of the holding magnet release is connected.

Die erste oder (und) zweite Verbindung weist einen Schaltkontakt auf.The first or (and) second connection has a switching contact.

Dies hat den Vorteil, dass ein Detektionskreis, insbesondere ein Detektionskreis mit großem Detektionstoleranzband, abgeschaltet werden kann. This has the advantage that a detection circuit, in particular a detection circuit with a large detection tolerance band, can be switched off.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erhält die Auswerteeinheit eine Energieversorgung durch mindestens einen Teil der Leiter, beispielsweise durch ein Netzteil, insbesondere Schaltnetzteil.In an advantageous embodiment of the invention, the evaluation unit receives a power supply through at least part of the conductors, for example by a power supply, in particular switching power supply.

Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine einfache Energieversorgung zur Verfügung steht, so dass ein netzspannungsunabhängiger und ein netzspannungsabhängiger Detektionskreis realisierbar ist.This has the particular advantage that a simple power supply is available, so that a mains voltage-independent and a mains voltage-dependent detection circuit can be realized.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Verbindungen zwischen erster Sekundärwicklung und Haltemagnet-Auslöser eine Speicherschaltung auf.In an advantageous embodiment of the invention, the connections between the first secondary winding and holding magnet release on a memory circuit.

Dies hat den besonderen Vorteil, dass die Energie des ersten Summenstromwandlers bei Vorliegen von Fehlerströmen gespeichert wird, und bei Erreichen eines Schwellwertes die komplette Energie auf den Haltemagnet-Auslöser gegeben wird, um eine sichere Auslösung des Fehlerstromschutzschalters zu erreichen.This has the particular advantage that the energy of the first summation current transformer is stored in the presence of fault currents, and when a threshold value is reached, the complete energy is applied to the holding magnet release in order to achieve safe triggering of the residual current circuit breaker.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Auswerteeinheit einen Mikroprozessor auf.In an advantageous embodiment of the invention, the evaluation unit has a microprocessor.

Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine einfache mikroprozessorgestützte Auswertung ermöglicht wird, die vielfältige Funktionen ermöglicht.This has the particular advantage that a simple microprocessor-based evaluation is made possible, which allows a variety of functions.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Auslöseansteuerung vorgesehen ist, die insbesondere Teil der Auswerteeinheit ist.In an advantageous embodiment of the invention, a trigger control is provided, which is in particular part of the evaluation unit.

Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine sichere Auslösung in einem Fehlerstromschutzschalter ermöglicht wird.This has the particular advantage that a safe triggering in a residual current circuit breaker is made possible.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Schaltkontakt ein Öffner, der durch die Auswerteeinheit betätigbar ist.In an advantageous embodiment of the invention, the switching contact is an opener which can be actuated by the evaluation unit.

Dies hat den besonderen Vorteil, dass beim Einschalten des Fehlerstromschutzschalters bzw. Zuschalten der Spannung auf die Leiter des Niederspannungsstromkreises beide Detektionskreise aktiv sind. Erst bei voller Verfügbarkeit des zweiten Detektionskreises, beispielsweise des netzspannungsabhängigen Detektionskreises, der durch eine Energieversorgung eine höhere Genauigkeit, d.h. ein genaueres Detektionstoleranzband aufweisen kann, wird der erste Detektionskreis abgeschaltet.This has the particular advantage that both detection circuits are active when switching on the residual current circuit breaker or connecting the voltage to the conductors of the low-voltage circuit. Only at full availability of the second detection circuit, for example, the mains voltage-dependent detection circuit, which by a power supply, a higher accuracy, i. may have a more accurate detection tolerance band, the first detection circuit is turned off.

Erfindungsgemäß wird ferner ein korrespondierendes Verfahren für einen Fehlerstromschutzschalter für einen Niederspannungsstromkreis mit mehreren Leitern beansprucht, bei dem:

  • - ein erster und ein zweiter Detektionskreis vorgesehen ist,
  • - jeder Detektionskreis einen Differenzstrom der Leiter ermittelt,
  • - bei Überschreitung eines Differenzstromschwellwertes (insbesondere eines Detektionskreises) ein Auslösesignal zu den Anschlüssen eines Haltemagnet-Auslösers zur Unterbrechung der Leiter des Niederspannungsstromkreises gesendet wird,
  • - dass bei Vorliegen der Funktionalität des zweiten Detektionskreises der erste Detektionskreis inaktiv geschaltet wird.
According to the invention, a corresponding method is claimed for a residual current circuit breaker for a low-voltage circuit with a plurality of conductors, in which:
  • a first and a second detection circuit are provided,
  • each detection circuit determines a differential current of the conductors,
  • if a differential current threshold value (in particular of a detection circuit) is exceeded, a trigger signal is sent to the terminals of a holding magnet release for interrupting the conductors of the low-voltage circuit,
  • - That when the functionality of the second detection circuit of the first detection circuit is switched inactive.

Insbesondere ist der erste Detektionskreis ein netzspannungsunabhängiger und der zweite Detektionskreis ein netzspannungsabhängiger Detektionskreis.In particular, the first detection circuit is a mains voltage-independent and the second detection circuit is a mains voltage-dependent detection circuit.

Alle Ausgestaltungen, sowohl in abhängiger Form rückbezogen auf den Patentanspruch 1 bzw. 8, als auch rückbezogen lediglich auf einzelne Merkmale oder Merkmalskombinationen von Patentansprüchen, bewirken eine Verbesserung eines Fehlerstromschutzschalters, insbesondere zur Vermeidung von Fehl- oder Frühauslösungen.All embodiments, both dependent on dependent on the claim 1 and 8, as well as referring back only to individual features or combinations of features of claims, cause an improvement of a residual current circuit breaker, in particular to avoid false or early tripping.

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 Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden.The described characteristics, features and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiments, which will be explained in connection with the drawing.

Dabei zeigt die Zeichnung:

  • 1 eine erste Darstellung eines Fehlerstromschutzschalters,
  • 2 eine zweite Darstellung eines Fehlerstromschutzschalters,
  • 3 eine dritte Darstellung eines Fehlerstromschutzschalters,
  • 4 eine vierte Darstellung eines Fehlerstromschutzschalters,
  • 5 eine fünfte Darstellung eines Fehlerstromschutzschalters,
  • 6 eine sechste Darstellung eines Fehlerstromschutzschalters.
The drawing shows:
  • 1 a first representation of a residual current circuit breaker,
  • 2 a second illustration of a residual current circuit breaker,
  • 3 a third representation of a residual current circuit breaker,
  • 4 a fourth representation of a residual current circuit breaker,
  • 5 a fifth representation of a residual current circuit breaker,
  • 6 a sixth representation of a residual current circuit breaker.

1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Fehlerstromschutzschalters FI, aufweisend:

  • - mehrere Eingangsanschlüsse 1, 3, 5, NE, für den energiequellenseitigen Anschluss des Fehlerstromschutzschalters an eine Energiequelle, beispielsweise einen Niederspannungsstromkreis bzw. ein Niederspannungsnetz;
  • - mehrere Ausgangsanschlüsse 2, 4, 6, NA für den energiesenkenseitigen Anschluss des Fehlerstromschutzschalters an eine Energiesenke, beispielsweise einen Verbraucher;
  • - mehrere Leiter L1, L2, L3, N eines zu schützenden Niederspannungsstromkreises, wobei ein erster Leiter L1 zwischen erstem Eingangsanschluss 1 und ersten Ausgangsanschluss 2 geschaltet ist, dito ein zweiter Leiter L2 zwischen zweitem Eingangsanschluss 3 und zweitem Ausgangsanschluss 4, ein dritter Leiter L3 zwischen drittem Eingangsanschluss 5 und drittem Ausgangsanschluss 6 geschaltet ist, ein vierter Leiter N, z.B. Neutralleiter, zwischen vierten Eingangsanschluss NE und vierten Ausgangsanschluss NA geschaltet ist;
  • - wobei z.B. die ersten bis dritten Leiter L1, L2, L3 Phasenleiter und der vierte Leiter N ein Neutralleiter bzw. Nullleiter eines beispielsweise Dreiphasenwechselstromkreises sind;
  • - mehrere, z.B. erste bis vierte Kontakte K1, K2, K3, KN mit denen die ersten bis vierten Leiter L1, L2, L3, N elektrisch geöffnet oder geschlossen werden können, wobei ein Kontakt einem Leiter zugeordnet ist;
  • - eine mit den Kontakten K1, K2, K3, KN verbundene Mechanik M, zum Öffnen und Schließen der Kontakte K1, K2, K3, KN;
  • - einen mit der Mechanik M verbundenen Haltemagnet-Auslöser A, der im Wesentlichen eine Öffnung der Kontakte K1, K2, K3, KN bewirkt;
  • - einen ersten Summenstromwandler W1, dessen Primärseite durch die Leiter L1, L2, L3, N gebildet ist, wobei die Leiter durch den Summenstromwandler W1 hindurchgeführt sind, der Summenstromwandler beispielsweise als Ringkern, z.B. aus ferromagnetischen Material ausgeführt ist, und der eine erste Sekundärwicklung SW1 aufweist, die beispielsweise mehrere Windungen n aufweist;
  • - eine erste Verbindung V1 zwischen ersten Anschluss der Sekundärwicklung SWA1 und ersten Anschluss AA1 des Haltemagnet-Auslösers A;
  • - eine zweite Verbindung V2 zwischen zweiten Anschluss der Sekundärwicklung SWA2 und zweiten Anschluss AA2 des Haltemagnet-Auslösers A.
1 shows a schematic diagram of a residual current circuit breaker FI, comprising:
  • - several input connections 1 . 3 . 5 , NE, for the power source side connection of the residual current circuit breaker to a power source, for example a low voltage circuit or a low voltage network;
  • - several output connections 2 . 4 . 6 . N / A for the energiesenkenseitigen connection of the residual current circuit breaker to an energy sink, such as a consumer;
  • - several conductors L1 . L2 . L3 . N a low-voltage circuit to be protected, a first conductor L1 between the first input connection 1 and first output terminal 2 is switched, ditto a second leader L2 between second input terminal 3 and second output terminal 4 , a third leader L3 between third input connection 5 and third output terminal 6 switched, a fourth conductor N , eg neutral, between the fourth input terminal NE and the fourth output terminal N / A is switched;
  • where eg the first to third conductors L1 . L2 . L3 Phase conductor and the fourth conductor N a neutral conductor or neutral conductor of, for example, a three-phase alternating current circuit;
  • - Several, eg first to fourth contacts K1 . K2 . K3 . KN with which the first to fourth conductors L1 . L2 . L3 , N can be electrically opened or closed, wherein a contact is associated with a conductor;
  • - one with the contacts K1 . K2 . K3 . KN connected mechanics M , for opening and closing the contacts K1 . K2 . K3 , KN;
  • - one with the mechanics M connected holding magnet release A which essentially has an opening of the contacts K1 . K2 . K3 , KN effects;
  • - A first summation current transformer W1 whose primary side is through the ladder L1 . L2 . L3 . N is formed, wherein the conductors through the summation current transformer W1 passed through, the summation current transformer is designed for example as a toroidal core, for example of ferromagnetic material, and a first secondary winding SW1 having, for example, a plurality of turns n;
  • - a first connection V1 between the first terminal of the secondary winding SWA 1 and first connection AA1 of the holding magnet release A ;
  • - a second connection V2 between the second terminal of the secondary winding SWA2 and second connection AA2 of the holding magnet release A ,

Wesentlich ist, dass die Sekundärwicklung SW1 mit dem Haltemagnet-Auslöser A verbunden ist, so dass ein in der Sekundärwicklung SW1 induzierter Fehlerstrom, der beispielsweise einen Fehlerstromwert überschreitet, eine Auslösung des Haltemagnet-Auslösers bewirkt, beispielsweise in dem der Haltemagnet bestromt wird, beispielsweise wie ein Relais, so dass eine Auslösung, d.h. eine Unterbrechung mindestens eines, eines Teils oder aller Kontakte bewirkt wird, so dass der elektrische Stromkreis unterbrochen wird. Die Unterbrechung kann durch eine Mechanik M unterstützt sein, wie dargestellt.It is essential that the secondary winding SW1 with the holding magnet release A connected so that one in the secondary winding SW1 Induced fault current, for example, exceeds a fault current value causes a triggering of the holding magnet release, for example, in which the holding magnet is energized, such as a relay, so that a trigger, ie an interruption of at least one, a part or all contacts is effected, so that the electrical circuit is interrupted. The interruption can be through a mechanic M be supported as shown.

Der erste Summenstromwandler SW1 ist zusammen mit dem Haltemagnet-Auslöser A in Form eines netzspannungsunabhängigen Fehlerstromschutzschalters ausgestaltet, d.h. es liegt ein erster Detektionskreis vor, in Form eines netzspannungsunabhängigen Detektionskreises.The first summation current transformer SW1 is together with the holding magnet release A designed in the form of a mains voltage-independent residual current circuit breaker, ie there is a first detection circuit, in the form of a mains voltage independent detection circuit.

Ferner ist ein Prüfstromkreis, aufweisend eine Serienschaltung einer Taste T und eines Widerstandes R, eingezeichnet. Die Serienschaltung ist vor dem Summenstromwandler mit einem Leiter, im Beispiel viertem Leiter N, und nach dem Summenstromwandler mit einem anderen Leiter, im Beispiel drittem Leiter L3, verbunden; wobei die Serienschaltung am Summenstromwandler vorbei geführt ist. Mit der Serienschaltung respektive dem Prüfstromkreis kann eine Funktionsprüfung des Summenstromwandlers bzw. Fehlerstromschutzschalters FI durchgeführt werden, in dem durch Drücken der Taste T ein künstlicher Fehlerstrom erzeugt wird (Stromsumme der Leiter durch den Summenstromwandler ungleich Null).Further, a test circuit comprising a series connection of a key T and a resistance R , drawn. The series circuit is in front of the summation current transformer with a conductor, in the example fourth conductor N , and after the summation current transformer with another conductor, in the example third conductor L3 , connected; wherein the series circuit is guided past the summation current transformer. With the series circuit or the test circuit can be a functional test of the summation current transformer or residual current circuit breaker FI in which by pressing the key T an artificial fault current is generated (current sum of the conductors through the summation current transformer not equal to zero).

2 zeigt eine Darstellung gemäß 1, mit dem Unterschied, dass ein zweiter Summenstromwandler W2 vorgesehen ist, dessen Primärseite ebenfalls durch die Leiter L1, L2, L3, N gebildet ist und der eine zweite Sekundärwicklung SW2 aufweist. Eine mit der zweiten Sekundärwicklung SW2 verbundene Auswerteeinheit E2 mit mindestens zwei Ausgängen ist vorgesehen, bei der der erste Ausgang mit der ersten Verbindung V1 - respektive mit dem ersten Anschluss (AA1) des Haltemagnet-Auslösers A - und der zweite Ausgang mit der zweiten Verbindung V2 - respektive mit dem zweiten Anschluss (AA2) des Haltemagnet-Auslösers A - verbunden ist d.h. parallel zu den Anschlüssen bzw. Eingängen des Haltemagnet-Auslösers A sowie parallel zu den Anschlüssen der ersten Sekundärwicklung SW1. Ein Ausgang bzw. Verbindung könnte auch durch eine Masseverbindung bzw. Ground-Leitung, kurz GND, realisiert sein. 2 shows a representation according to 1 , with the difference that a second summation current transformer W2 is provided, the primary side also through the ladder L1 . L2 . L3 . N is formed and the second secondary winding SW2 having. One with the second secondary winding SW2 connected evaluation unit E2 with at least two outputs is provided at which the first output with the first connection V1 - respectively with the first connection ( AA1 ) of the holding magnet release A and the second output with the second connection V2 - respectively with the second connection ( AA2 ) of the holding magnet release A - Is connected ie parallel to the terminals or inputs of the holding magnet release A and parallel to the terminals of the first secondary winding SW1. An output or connection could also be through a ground connection, short GND , be realized.

Der zweite Summenstromwandler SW2 kann beispielsweise auf eine andere Art von Fehlerströmen als der erste Summenstromwandler SW1 ausgelegt sein. Der zweite Summenstromwandler SW2 kann beispielsweise zusammen mit der Auswerteeinheit E2 in Form eines netzspannungsabhängigen Fehlerstromschutzschalters ausgestaltet sein. Im Beispiel wird hier ein zweiter Detektionskreis, in Form eines netzspannungsabhängigen Detektionskreises, gebildet. Beispielsweise kann die Auswerteinheit E2 eine Auswertung bei glatten Gleicherstromfehlerströmen vornehmen.The second summation current transformer SW2 may, for example, a different type of fault currents than the first summation current transformer SW1 be designed. The second summation current transformer SW2 For example, together with the evaluation unit E2 be configured in the form of a mains voltage-dependent residual current circuit breaker. In the example, a second detection circuit, in the form of a mains voltage-dependent detection circuit, is formed here. For example, the evaluation unit E2 carry out an evaluation with smooth Gleichstromstromströmen.

Im Beispiel gemäß 2 ist die Auswerteeinheit E2 fehlerstromschutzschalterintern mit den ersten bis vierten Leitern L1, L2, L3, N verbunden, beispielsweise zur Energieversorgung der Auswerteeinheit E2. Dazu kann die Auswerteeinheit ein Netzteil, insbesondere Schaltnetzteil, aufweisen.In the example according to 2 is the evaluation unit E2 Residual current circuit breaker with the first to fourth conductors inside L1 . L2 . L3 , N connected, for example, to power the evaluation unit E2 , For this purpose, the evaluation unit can have a power supply, in particular a switched-mode power supply.

Im Beispiel der 2 ist an die ersten bis vierten Ausgangsanschlüsse 2, 4, 6, NA ein Verbraucher bzw. Energiesenke ES angeschlossen. Ferner an die ersten bis vierten Eingangsanschlüsse 1, 3, 5, NE ein Stromnetz bzw. Energiequelle EQ. In the example of 2 is at the first to fourth output terminals 2 . 4 . 6 . N / A a consumer or energy sink ES connected. Further to the first to fourth input terminals 1 . 3 . 5 . NE a power grid or energy source EQ ,

Ferner kann ein weiterer Leiter PE, beispielsweise ein Schutzleiter, vorgesehen sein, wie dargestellt. Ebenso kann das Stromnetz bzw. die Energiequelle EQ geerdet sein, wie dargestellt.Furthermore, another leader PE , For example, a protective conductor, be provided, as shown. Likewise, the power grid or the power source EQ be grounded as shown.

3 zeigt eine Darstellung gemäß 2, mit dem Unterschied, dass zwischen erster Sekundärwicklung W1 und Haltemagnet-Auslöser A eine Speicherschaltung E1 geschaltet ist, d.h. die erste und zweite Verbindung V1, V2 zwischen erster Sekundärwicklung W1 und Haltemagnet-Auslöser A weist die Speicherschaltung E1 auf. Dabei ist die Auswerteeinheit E2 am Haltemagnet-Auslöser-seitigem Ausgang der Speicherschaltung E1 geschaltet. 3 shows a representation according to 2 , with the difference that between first secondary winding W1 and holding magnet release A a memory circuit E1 is switched, ie the first and second connection V1 . V2 between first secondary winding W1 and holding magnet release A has the memory circuit E1 on. Here is the evaluation unit E2 at the holding magnet trigger-side output of the memory circuit E1 connected.

4 zeigt eine Darstellung gemäß 3, mit dem Unterschied, dass Details der Auswerteeinheit E2 dargestellt sind. Die Auswerteeinheit E2 weist ein Netzteil PS auf, das mit mindestens einem Teil der Leiter, insbesondere mit den ersten bis vierten Leitern L1, L2, L3, N, verbunden ist. Das Netzteil dient zur Energieversorgung mindestens eines Teiles der Einheiten des Fehlerstromschutzschalters. 4 shows a representation according to 3 , with the difference that details of the evaluation unit E2 are shown. The evaluation unit E2 has a power supply PS, with at least a portion of the conductors, in particular with the first to fourth conductors L1 . L2 . L3 . N , connected is. The power supply is used to power at least a part of the units of the residual current circuit breaker.

Die Auswerteeinheit E2 weist einen Mikroprozessor MCU, als zentrales Steuer- und Auswerteorgan, auf. Der Mikroprozessor MCU ist beispielsweise über eine Signalaufbereitung SA mit der zweiten Sekundärwicklung SW2 verbunden.The evaluation unit E2 has a microprocessor MCU, as a central control and evaluation, on. The microprocessor MCU is for example via a signal conditioning SA with the second secondary winding SW2 connected.

Die Auswerteeinheit E2 weist eine mit dem Mikroprozessor MCU verbundene Auslöseansteuerung Trip auf, die wiederum mindestens einen Ausgang der Auswerteeinheit E2 bereitstellt, d.h. mit mindestens der ersten oder zweiten Verbindung V1, V2 verbunden ist. Im Beispiel mit der ersten Verbindung V1.The evaluation unit E2 has a trip control trip connected to the microprocessor MCU, which in turn has at least one output of the evaluation unit E2 provides, ie with at least the first or second connection V1 . V2 connected is. In the example with the first connection V1 ,

Der zweite Ausgang bzw. Anschluss der Auswerteeinheit E2 kann ein gemeinsamer Masseanschluss sein, wie in 4 angedeutet. Alternativ kann er auch mit der Auslöseansteuerung Trip direkt verbunden sein.The second output or connection of the evaluation unit E2 can be a common ground connection, as in 4 indicated. Alternatively, it can also be directly connected to the tripping drive Trip.

Eine Überwachungseinheit Sense kann vorgesehen sein, die mit mindestens einer Verbindung V1, V2 direkt verbunden ist und andererseits über eine gemeinsame Masseverbindung; alternativ mit der ersten und zweiten Verbindung V1, V2 direkt verbunden ist. Beispielsweise parallel zu den Anschlüssen der Auslöseansteuerung Trip.A monitoring unit Sense can be provided which is connected to at least one connection V1 . V2 is directly connected and on the other hand via a common ground connection; alternatively with the first and second connection V1 . V2 directly connected. For example, parallel to the connections of the tripping drive Trip.

Im Beispiel gemäß 4 ist die Überwachungseinheit Sense Teil der Auswerteeinheit E2. Sie kann aber auch als separate Einheit ausgestaltet sein. Die Energieversorgung kann durch ein weiteres Netzteil erfolgen oder durch ein bereits vorhandenes Netzteil des Fehlerstromschutzschalters.In the example according to 4 the monitoring unit Sense is part of the evaluation unit E2 , But it can also be designed as a separate unit. The power supply can be done by another power supply or by an existing power supply of the residual current circuit breaker.

Die Überwachungseinheit Sense überwacht die Spannung, insbesondere die Spannung über der Zeit, d.h. den Signalverlauf, zwischen der ersten und zweiten Verbindung V1, V2. Sie kann beispielsweise einen Operationsverstärker zur Impedanzanpassung aufweisen, beispielsweise zur Anpassung an einen Analog-Digital-Umsetzer oder Mikroprozessoreingang. Ferner kann sie einen Analog-Digital-Umsetzer aufweisen, zu Digitalisierung der Spannung. Sie kann ferner eine Transistorschaltung aufweisen, mit der die Überwachungsfunktion realisiert ist. Weiterhin kann sie einen eigenen Mikroprozessor, insbesondere wenn sie als eigenständige Einheit ausgestaltet ist, aufweisen.The monitoring unit Sense monitors the voltage, in particular the voltage over time, ie the waveform, between the first and second connection V1 . V2 , It may, for example, comprise an operational amplifier for impedance matching, for example for adaptation to an analog-to-digital converter or microprocessor input. Further, it may include an analog-to-digital converter for digitizing the voltage. It may further comprise a transistor circuit with which the monitoring function is realized. Furthermore, it can have its own microprocessor, in particular if it is designed as an independent unit.

5 zeigt eine Darstellung gemäß 3, mit dem Unterschied, dass ein erfindungsgemäßer Schaltkontakt SK vorgesehen ist. Dieser Schaltkontakt kann in der ersten oder/und zweiten Verbindung V1, V2 vorgesehen sein. Er kann im Falle des Vorliegens einer Speicherschaltung vor oder nach der Speicherschaltung, d.h. Summenstromwandler-seitig oder Haltemagnet-Auslöser-seitig vorgesehen sein. 5 shows a representation according to 3 , with the difference that a switching contact according to the invention SK is provided. This switching contact can in the first and / or second connection V1 . V2 be provided. In the case of the presence of a memory circuit, it can be provided before or after the memory circuit, that is, the summation current transformer side or the holding magnet trigger side.

Der Schaltkontakt SK wird vorteilhaft durch die Auswerteeinheit E2 geschaltet. Beispielsweise kann er als Relaiskontakt ausgestaltet sein.The switching contact SK becomes advantageous through the evaluation unit E2 connected. For example, it can be configured as a relay contact.

6 zeigt eine Darstellung gemäß 4, mit dem Unterschied, dass ein Schaltkontakt SK gemäß 5 vorgesehen ist, sowie die Auswerteeinheit eine Einheit REL aufweist, beispielsweise mit einem Ausgang zur Ansteuerung eines Relaiskontaktes als Schaltkontakt SK zur Unterbrechung bzw. Aktivierung des ersten Detektionskreises / netzspannungsunabhängigen Auslösekreises. 6 shows a representation according to 4 , with the difference that a switching contact SK according to 5 is provided, as well as the evaluation unit a unit REL has, for example, with an output for controlling a relay contact as a switching contact SK for interrupting or activating the first detection circuit / mains voltage-independent trip circuit.

Der Schaltkontakt SK ist beispielsweise als Öffner ausgestaltet, d.h. der Schaltkontakt SK ist im Ruhezustand bzw. stromlosen Zustand geschlossen. The switching contact SK is designed for example as an opener, ie the switching contact SK is closed in the idle state or de-energized state.

Im Folgenden wird die Erfindung mit anderen Worten noch einmal näher erläutert.In the following, the invention will be explained in more detail in other words.

Ein netzspannungsabhängiger RCD-Kreis, wie in 2 durch den zweiten Summenstromwandler W2 und Auswerteeinheit E2 dargestellt, kann infolge eines einzigen elektronischen Detektionskreises mit hoher Meßgenauigkeit sowie guter Flexibilität durch eine digitale Signalverarbeitung mittels Mikroprozessor MCU Vorteile in Verbindung mit Frequenzumrichter-Anlagen bieten. Durch die Verwendung von digitalen Filtern oder Anwendung von Verfahren zur Zerlegung der Signale in Frequenzbestandteile kann eine gewisse Robustheit eines Fehlerstromschutzschalters in Bezug auf die Fehlauslösefestigkeit erzeugt werden, so dass eine Auslösung an dem nach Norm maximalen zulässigen Differenzstrom oder/und der nach Norm maximalen zulässigen Verzögerungszeit vorgenommen werden kann.A mains voltage dependent RCD -Circle, as in 2 through the second summation current transformer W2 and evaluation unit E2 As a result of a single electronic detection circuit with high measurement accuracy and good flexibility through digital microprocessor microprocessor signal processing MCU can offer advantages in connection with frequency converter systems. By using digital filters or using techniques to break the signals down into frequency components, some ruggedness of a residual current circuit breaker with respect to fault trip capability can be generated, such that tripping occurs at the maximum allowable differential current and / or maximum allowable delay time by standard can be made.

Der zweite, netzspannungsabhängige Detektionskreis, mit der Auswerteeinheit E2, kann mittels eines Schaltkontaktes, z.B. Relaiskontaktes, den ersten, netzspannungsunabhängigen Detektionskreis abschalten.The second, mains voltage-dependent detection circuit, with the evaluation unit E2 , Can switch off the first, mains voltage independent detection circuit by means of a switching contact, eg relay contact.

Der zweite Detektionskreis ist dabei so ausgeführt, dass dieser funktionell alle Detektionseigenschaften des ersten Detektionskreises, gebildet durch den ersten Summenstromwandler W1, ggfs. Speicherschaltung E1, in Verbindung mit dem Haltemagnet-Auslöser A, aufweist. Beispielsweise bleibt ein Fehlerstromschutzschalter vom Typ B in seiner Funktion uneingeschränkt ordnungsgemäß.The second detection circuit is designed so that this functionally all detection properties of the first detection circuit, formed by the first summation current transformer W1 , if necessary, memory circuit E1 , in conjunction with the holding magnet release A, having. For example, a residual current device remains of the type B in its function fully duly.

Die Umschaltung / Abschaltung kann durch die (mikroprozessorgesteuerte) Auswerteeinheit 2 erfolgen, z.B. nach dessen Aktivierung und einem erfolgreich durchlaufenem Selbsttest. Danach bleibt der erste Detektionskreis abgeschaltet, bis z.B:
ein Fehler im zweiten Detektionskreis auftritt. Beispielsweise falls das Netzteil ausfällt schließt der Schaltkontakt automatisch. Somit wird eine Grundfunktionalität durch den ersten Detektionskreis zur Verfügung gestellt.The switchover / deactivation can be done by the (microprocessor controlled) evaluation unit 2 done, for example, after its activation and a successfully completed self-test. Thereafter, the first detection circuit remains switched off until, for example:
an error occurs in the second detection circuit. For example, if the power supply fails, the switch contact closes automatically. Thus, a basic functionality is provided by the first detection circuit.

Ebenso kann ein Fehler im zyklisch wiederkehrenden internen Selbsttest vom zweiten Detektionskreis zum Schließen des Schaltkontaktes SK führen.Likewise, an error in the cyclically recurring internal self-test of the second detection circuit to close the switching contact SK lead.

In 6 ist ein Beispiel des zweiten Detektionskreises näher dargestellt:
Mikroprozessor MCU für z.B. die digitale Signalverarbeitung, beispielsweise mit digitalen Filtern und/oder Frequenzbetrachtung.
Auslöseansteuerung TRIP zur Trennung der Kontakte über den Haltemagnet-Auslöser A.
Einheit REL, z.B. als Ausgang zur Ansteuerung des Schaltkontaktes SK / Relaiskontakt zur Unterbrechung bzw. Aktivierung des ersten Detektionskreises / netzspannungsunabhängigem Auslösekreises. Die Einheit REL ist z.B. drahtbruchsicher ausgeführt, z.B. als Öffner, d.h. im Fehlerfalle wird somit der erste Detektionskreis aktiv und übernimmt die (Mit-) Überwachung.
Signalaufbereitung SA zur Signalaufnahme von Wandlersignalen der Sekundärseite mit Verstärkung und ggf. Antialiasingfilter.
Netzteil PS als z.B. integriertes Netzteil.In 6 an example of the second detection circuit is shown in more detail:
Microprocessor MCU for eg digital signal processing, for example with digital filters and / or frequency analysis.
Trip control TRIP for the separation of the contacts via the holding magnet release A.
Unit REL, eg as an output for controlling the switching contact SK / relay contact for interrupting or activating the first detection circuit / mains voltage-independent tripping circuit. The unit REL is designed, for example, as a wire breaker, eg as an opener, ie in the event of an error the first detection circuit thus becomes active and takes over the (co-) monitoring.
signal conditioning SA for signal pick-up of transducer signals of the secondary side with amplification and possibly anti-aliasing filter.
Power supply PS as eg integrated power supply.

Eine Besonderheit stellt die Funktion bei Einschalten des Fehlerstromschutzschalters / des Geräts dar, da in diesem Fall beide Detektionskreis arbeiten. Dies ist besonders hilfreich da der zweite, netzspannungsabhängige bzw. aktive Kreis mehr Zeit bis zur seiner Aktivierung benötigt, d.h. bis dieser einsatzbereit ist. Insbesondere bedingt durch den Hochlauf des Netzteils PS bzw. des Mikroprozessors MCU.A special feature is the function when switching on the residual current circuit breaker / the device, since in this case both detection circuit work. This is especially helpful because the second mains voltage dependent or active circuit needs more time to activate, i. until it is ready for use. In particular, due to the startup of the power supply PS or the microprocessor MCU.

Im Hinblick auf den Fall Einschaltung und gleichzeitiges Auftreten eines höheren Differenzfehlerstroms kann so durch den netzspannungsunabhängigen (ersten) Detektionskreis eine kurze Auslösezeit (z.B. <= 40ms) sichergestellt werden.With regard to the case of switching on and simultaneous occurrence of a higher differential residual current, a short tripping time (for example <= 40 ms) can thus be ensured by the voltage-independent (first) detection circuit.

Der Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in der Sicherstellung der vollen Überwachungsfunktion eines Fehlerstromschutzschalters bei gleichzeitiger Verbesserung des Auslöseverhaltens, insbesondere in Verbindung mit Frequenzumrichtern. Die Lösung benötigt zwei Detektionskreis und einen zusätzlichen Schaltkontakt / Relaiskontakt zur Unterbrechung eines Kreises. Dieser kann durch den zweiten Kreis gesteuert werden. Während des Einschaltvorgangs hilft der erste (netzspannungsunabhängige) Detektionskreis bei plötzlich auftretenden Differenzströmen, solange der zweite (netzspannungsabhängige) Detektionskreis noch nicht einsatzbereit ist (z.B. in der Hochlaufphase).The advantage of the present invention is to ensure the full monitoring function of a residual current circuit breaker while improving the tripping behavior, especially in conjunction with frequency converters. The solution requires two detection circuits and one additional switching contact / relay contact to interrupt a circuit. This can be controlled by the second circle. During the switch-on process, the first (mains voltage-independent) detection circuit helps in the event of sudden differential currents as long as the second (mains voltage-dependent) detection circuit is not yet ready for use (for example during the run-up phase).

Die Erfindung hat den Vorteil, dass die funktionale Sicherheit erhöht wird, bei zugleich geringem Zusatzaufwand bei den Herstellungskosten.The invention has the advantage that the functional safety is increased, at the same time with little additional effort in the production costs.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been further illustrated and described in detail by the exemplary embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 4432643 A1 [0008]DE 4432643 A1 [0008]

Claims (9)

Fehlerstromschutzschalter (FI) für einen Niederspannungsstromkreis, aufweisend: - mehrere Leiter (L1, L2, L3, N) eines zu schützenden Niederspannungsstromkreises, die durch Kontakte (K1, K2, K3, KN) öffenbar bzw. schließbar sind, - eine Mechanik (M) zum Öffnen und Schließen der Kontakte (K1, K2, K3, KN), - einen mit der Mechanik (M) verbundenen Haltemagnet-Auslöser (A), zum Öffnen der Kontakte (K1, K2, K3, KN), - einen ersten Summenstromwandler (W1), dessen Primärseite durch die Leiter (L1, L2, L3, N) gebildet ist und der eine erste Sekundärwicklung (SW1) aufweist, - eine erste Verbindung (V1) zwischen ersten Anschluss der ersten Sekundärwicklung (SWA1) und ersten Anschluss (AA1) des Haltemagnet-Auslösers (A), - eine zweite Verbindung (V2) zwischen zweiten Anschluss der ersten Sekundärwicklung (SWA2) und zweiten Anschluss (AA2) des Haltemagnet-Auslösers (A), - einen zweiten Summenstromwandler (W2), dessen Primärseite ebenfalls durch die Leiter (L1, L2, L3, N) gebildet ist und der eine zweite Sekundärwicklung (SW2) aufweist, - eine mit der zweiten Sekundärwicklung (SW2) verbundenen Auswerteeinheit (E2), mit mindestens zwei Ausgängen, bei der ein erster Ausgang mit dem ersten Anschluss (AA1) und ein zweiter Ausgang mit dem zweiten Anschluss (AA2) des Haltemagnet-Auslösers (A) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste oder zweite Verbindung einen Schaltkontakt (SK) aufweist.Residual current device (RCCB) for a low-voltage circuit, comprising: - a plurality of conductors (L1, L2, L3, N) of a low-voltage circuit to be opened and closed by contacts (K1, K2, K3, KN), - a mechanism (M ) for opening and closing the contacts (K1, K2, K3, KN), - a holding magnet trigger (A) connected to the mechanism (M), for opening the contacts (K1, K2, K3, KN), - a first Summation current transformer (W1) whose primary side is formed by the conductors (L1, L2, L3, N) and which has a first secondary winding (SW1), - a first connection (V1) between the first terminal of the first secondary winding (SWA1) and the first terminal (AA1) of the holding magnet release (A), - a second connection (V2) between the second terminal of the first secondary winding (SWA2) and the second terminal (AA2) of the holding magnet release (A), - a second summation current transformer (W2) whose Primary side is also formed by the conductors (L1, L2, L3, N) t and which has a second secondary winding (SW2), - an evaluation unit (E2) connected to the second secondary winding (SW2), having at least two outputs, in which a first output to the first terminal (AA1) and a second output to the second Connection (AA2) of the holding magnet release (A) is connected, characterized in that the first or second connection has a switching contact (SK). Fehlerstromschutzschalter (FI) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (E2) eine Energieversorgung durch mindestens einen Teil der Leiter (L1, L2, L3, N) erhält.Residual current device (FI) after Claim 1 , characterized in that the evaluation unit (E2) receives a power supply through at least part of the conductors (L1, L2, L3, N). Fehlerstromschutzschalter (FI) nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Verbindung (V1, V2) zwischen erster Sekundärwicklung (SW1) und Haltemagnet-Auslöser (A) eine Speicherschaltung (E1) aufweist.Residual current device (FI) after Claim 1 or 2 , characterized in that the first and second connection (V1, V2) between the first secondary winding (SW1) and holding magnet release (A) has a memory circuit (E1). Fehlerstromschutzschalter (FI) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (E2) einen Mikroprozessor (MCU) aufweist.Residual current circuit breaker (FI) according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation unit (E2) comprises a microprocessor (MCU). Fehlerstromschutzschalter (FI) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Netzteil (PS) für die Energieversorgung, insbesondere der Auswerteeinheit (E2), vorgesehen ist.Residual current circuit breaker (FI) according to one of the preceding claims, characterized in that a power supply (PS) for the power supply, in particular the evaluation unit (E2), is provided. Fehlerstromschutzschalter (FI) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auslöseansteuerung (Trip) vorgesehen ist, die insbesondere Teil der Auswerteeinheit (E2) ist.Residual current circuit breaker (FI) according to one of the preceding claims, characterized in that a trigger control (Trip) is provided which is in particular part of the evaluation unit (E2). Fehlerstromschutzschalter (FI) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltkontakt (SK) ein Öffner ist, der durch die Auswerteeinheit (E2) betätigbar ist.Residual current circuit breaker (FI) according to one of the preceding claims, characterized in that the switching contact (SK) is a normally closed, which is actuated by the evaluation unit (E2). Verfahren für einen Fehlerstromschutzschalter (FI) für einen Niederspannungsstromkreis mit mehreren Leitern (L1, L2, L3, N), bei dem: - ein erster und ein zweiter Detektionskreis vorgesehen ist, - jeder Detektionskreis einen Differenzstrom der Leiter ermittelt, - bei Überschreitung eines Differenzstromschwellwertes ein Auslösesignal zu den Anschlüssen eines Haltemagnet-Auslösers zur Unterbrechung der Leiter des Niederspannungsstromkreises gesendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen der Funktionalität des zweiten Detektionskreises der erste Detektionskreis inaktiv geschaltet wird.Method for a residual current circuit breaker (FI) for a low-voltage circuit with multiple conductors (L1, L2, L3, N), in which: - a first and a second detection circuit is provided, - each detection circuit determines a differential current of the conductors, - if a differential current threshold value is exceeded a trigger signal is sent to the terminals of a holding magnet release for interrupting the conductors of the low voltage circuit, characterized in that in the presence of the functionality of the second detection circuit, the first detection circuit is switched inactive. Verfahren nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Detektionskreis ein netzspannungsunabhängiger und der zweite Detektionskreis ein netzspannungsabhängiger Detektionskreis ist.Method according to Claim 8 , characterized in that the first detection circuit is a mains voltage-independent and the second detection circuit is a mains voltage-dependent detection circuit.
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