EP2983191B1 - Anordnung zur erfassung von störlichtbögen in einem niederspannungsnetz - Google Patents

Anordnung zur erfassung von störlichtbögen in einem niederspannungsnetz Download PDF

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EP2983191B1
EP2983191B1 EP15161625.7A EP15161625A EP2983191B1 EP 2983191 B1 EP2983191 B1 EP 2983191B1 EP 15161625 A EP15161625 A EP 15161625A EP 2983191 B1 EP2983191 B1 EP 2983191B1
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EP
European Patent Office
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connection
connecting element
protective
fire
housing
Prior art date
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EP15161625.7A
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English (en)
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EP2983191A1 (de
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Teresa Miethaner
Sebastian Schaich
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R9/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, e.g. terminal strips or terminal blocks; Terminals or binding posts mounted upon a base or in a case; Bases therefor
    • H01R9/22—Bases, e.g. strip, block, panel
    • H01R9/24—Terminal blocks
    • H01R9/26—Clip-on terminal blocks for side-by-side rail- or strip-mounting
    • H01R9/2675—Electrical interconnections between two blocks, e.g. by means of busbars
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/08—Terminals; Connections
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/08—Terminals; Connections
    • H01H2071/086—Low power connections for auxiliary switches, e.g. shunt trip
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H83/00—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current
    • H01H83/20—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by excess current as well as by some other abnormal electrical condition
    • H01H2083/201—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by excess current as well as by some other abnormal electrical condition the other abnormal electrical condition being an arc fault

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for detecting arcing faults in a low-voltage network.
  • fire protection switch In electrical installation technology, the term "fire protection switch” is understood to mean a protective device for protection against faulty or arcing faults. Such arc fault protection devices are used in low-voltage networks to protect the electrical installation technology from damage caused by arc fault and their thermal consequences - such as cable fires.
  • An arc fault for example, at a defective point of an electrical line, such as a loose cable clamp, or due to a cable break occur. If the arc occurs electrically in series with an electrical load, the normal operating current is usually not exceeded because it is limited by the consumer. For this reason, the arc is not detected by a conventional overcurrent protection device, such as a fuse or a circuit breaker. This is particularly problematic at high operating currents as well as existing for a long time arcs, since in these cases, there is a risk of fire due to the high temperatures.
  • both the voltage curve and the current profile over time are measured by the fire protection switch and evaluated by means of digital signal processing.
  • the current profile has at Störlichtbögen characteristic, high-frequency components.
  • regular fluctuations in the current waveform as well as in normal operation occurring harmonics or transient current waveforms Do not cause a faulty tripping of the fire protection switch when switching on consumers. For this reason, fire circuit breakers have relatively complex algorithms for monitoring the electrical installation as well as for detecting possible arcing faults.
  • AFDD Arc Fault Detection Device
  • UL standard Underwriters laboratories, standard with 110 V mains voltage
  • AFCI Arc Fault Circuit Interrupter
  • arc circuit breakers are even compulsory to detect, based on predetermined criteria, whether there may be an electric arc in a circuit.
  • the arc protection switches used there have their own isolating contact, which is opened in the event of the presence of an arc.
  • the principles used in these arc circuit breakers are disclosed, for example, in US patents US 5,729,145 such as US 6,031,699 described.
  • fire protection switches In order to realize effective protection against arcing faults, additional circuit breakers against arcing faults, so-called fire protection switches, are also being used here in Germany. In contrast to the models available on the US market, however, these fire circuit breakers usually have no separate isolating contacts, but are usually used as an independent module, the so-called AFD block, with another Protective device, such as a circuit breaker (so-called LS switch) or a combined line protection / residual current circuit breaker (so-called RCD / MCB), combined. This combination of the two devices then forms the AFDD circuit breaker. In low-voltage electrical installation technology, these protective switching devices are also referred to as "DIN rail mounted devices". This term is due to the fact that in an electrical distribution manifold often a plurality of such modular devices are arranged side by side "in a row”.
  • an electrical connection of the two devices is required to realize a common feed.
  • the two phase connections and the two neutral conductor connections of the two devices are electrically connected to each other.
  • the fire protection switch for this purpose already electrical connection means, the first ends of which are located inside, i. within a switch housing of the fire protection switch, are electrically connected to the terminals, and whose second ends are led out of the housing to be electrically connected to the terminals of the further protective switching device.
  • electrical connection means mostly enamel-insulated copper wires are used, which are already bent such that the second ends are already in the region of the connection elements of the coupled further protective switching device.
  • the problem here is that of the current-carrying elements, ie the leads and the electrical connection means, outgoing heat, since the Monitoring the electrical installation and for detecting occurring arcing arcs used electronic components are relatively sensitive to heat. The accuracy of the evaluation can be significantly influenced by a heat development.
  • the arrangement according to the invention for detecting arcing faults in a low-voltage network has a fire protection switch, with a housing in which a first connection element for electrical contacting with an external neutral conductor and a second connection element for electrical contacting with an external phase conductor are accommodated and held. Furthermore, the arrangement has an electrical first connection element which can be inserted into the first connection element in order to realize an electrically conductive connection to a further protective switching device which can be coupled to the arrangement. Furthermore, the arrangement has a protective element, which can be fastened to the housing of the fire protection switch, wherein the connecting element is received and held in the assembled state non-positively and / or positively by the protective element, whereby a contact protection for the connecting element is realized.
  • the electrical connection of the fire protection switch with the other protective switching device is not performed within the housing of the fire circuit breaker, but is - with the help of the first connecting element - Externally, ie outside the housing of the fire circuit breaker realized.
  • the heating of the fire circuit breaker which is problematic in an internally, ie within the housing, guided electrical connection, significantly reduced.
  • the advantage that the cost of mounting the fire circuit breaker is significantly reduced, since the first connection element only inserted and no longer - as in the case of a rigid, internally guided copper wire conductor - must be threaded into the housing.
  • the further protective switching device may be, for example, a circuit breaker, a residual current circuit breaker or even a combination of circuit breaker and residual current circuit breaker. However, a prerequisite is that this further protective switching device has its own isolating contacts for interrupting the electrical lines - phase line and neutral conductor.
  • the frictional and / or positive retention of the connecting element is realized by means of a retaining contour formed on the protective element.
  • the connecting element can be attached in a simple manner to the protective element.
  • both a non-positive connection acting in a first direction and a second connection oriented in a direction oriented transversely to the first direction are positively connected, ie. a kind of locking connection, between the connecting element and the protective element feasible.
  • the first connecting element has a substantially U-shaped configuration, with a first leg, a second leg and a connecting region connecting the two legs, wherein the first leg for insertion into the first connection element, and the second leg for contacting with the protective switching device are formed.
  • the first connecting element has a rigid, predefined shape, which can be produced in a simple manner and is characterized by easy handling. Furthermore, a higher stability of the first connecting element is achieved by the U-shaped shaping.
  • connection region is substantially U-shaped.
  • connection area serves inter alia to realize the non-positive and / or positive retention of the connecting element on the protective element by means of the protective element formed on the corresponding inversely shaped retaining contour.
  • the connecting element is designed as a sheet metal bent part.
  • the design of the connecting element as a sheet metal bent part represents an extremely cost-effective design.
  • the fire protection switch has an electrical second connection element, the first end of which is electrically conductively connected to the second connection element within the housing of the fire protection switch, and whose second end is led out of the housing to form an electrically conductive connection to the other To realize a protective switching device.
  • the further protective switching device may be, for example, a circuit breaker, a residual current circuit breaker or also a combi device, consisting of a circuit breaker and a residual current circuit breaker, act.
  • this further protective switching device has its own isolating contacts for interrupting the electrical lines - phase line and neutral conductor.
  • the first connection element is designed as an electrical terminal with a clamping screw for clamping the neutral conductor, wherein the connecting element by tightening the clamping screw frictionally connected to the terminal.
  • the second connection element is designed as an electrical connection terminal with a clamping screw for clamping the phase conductor.
  • Screwable terminals represent a robust and simple embodiment for realizing a connection element of a protective switching device.
  • the protective element can be fastened to the housing with the aid of at least one latching connection.
  • Locking connections provide a robust, inexpensive and easy to implement way to attach the protective element to the housing of the fire circuit breaker.
  • Locking connections are usually made of a latching hook and a counter element - for example, a detent opening - which cooperates with the latching hook such that in this way a positive connection of the two connection partners is formed.
  • the latching hook can be used both on the side of the protective element and on the side of the Be formed housing, with a corresponding arrangement of the counter element on the other connection partner.
  • the arrangement further comprises a protective switching device, which is coupled to the fire protection switch, wherein with the aid of the first connection element, an electrically conductive connection between the first connection element of the fire protection switch and a first connection element of the protection device is realized.
  • the coupled embodiment consisting of a fire protection switch with a circuit breaker device already coupled thereto, primarily on the use in a newly built low-voltage electrical installation.
  • FIG. 1B schematically show a known from the prior art fire protection switch 10.
  • the fire protection switch 10 is shown with the housing 13 open.
  • a first connection element 11 for electrical contacting with an external neutral conductor, and a second connection element 12 for electrical contacting with an external phase conductor are received and held in the region of the lower narrow side.
  • the two connection elements 11 and 12 are accessible from the outside via two openings 14 formed in the lower narrow side of the housing 13.
  • FIG. 1A shows a detailed representation of an electrical connection element, which is designed as a terminal, more precisely: as a screw terminal.
  • the terminal has a clamping frame 17 and a clamping screw 15, which in a first direction L relative to the clamping frame 17 is movable.
  • an electrical connection piece 18 is inserted into the clamping frame.
  • an electrical conductor 19 is electrically connected, for example by means of welding or brazing.
  • an external electrical connection line for example a phase or neutral line (not shown) between the clamping screw 15 and the connector 18 are clamped to an electrically conductive connection between the conductor and the fire protection switch 10 to realize.
  • the electrical conductor 19, which in Figure 1C is shown in a detailed view, to produce an electrically conductive connection of the neutral terminal of the fire circuit breaker 10 with a to be coupled with the fire protection switch 10, another protective device - for example, a circuit breaker, a residual current circuit breaker or a combination of both switching devices.
  • another protective device for example, a circuit breaker, a residual current circuit breaker or a combination of both switching devices.
  • the electrical conductor inside the device ie within the housing 13, electrically conductively connected to the connector 18 and at least partially guided within the housing 13.
  • the conductor 19 comes out of the housing 13 and is led outside the housing 13 to an electrical connection element (not shown) of the further protective switching device to be coupled. Due to the cramped space within the fire circuit breaker 10 a complex current flow is required, which is why the head 19 bent several times from a piece of wire and thereby adapted to the geometric conditions within the housing 13 of the fire circuit breaker 10.
  • FIG. 1D finally shows the known from the prior art fire protection switch 10 with a mounted in the narrow side protection element 30.
  • the protective element 30 is latched to the narrow side of the housing 13 and serves to cover the electrical conductor 19. In this way, a contact protection of the electrical conductor 19 realized.
  • FIGS. 2A and 2B show schematic representations of the first connecting element 20 and the protective element 30.
  • Figure 2A shows the two parts in the disassembled state, while in FIG. 2B are shown in the assembled state.
  • the first connecting element 20 has a substantially U-shaped configuration, with a first leg 21 a second leg 22 and a connecting portion 23 connecting the first leg 21 and the second leg 22.
  • the first leg 21 is for insertion into the first connecting element 11 of the fire protection switch 10 is provided and formed.
  • the second leg 22 for insertion into a first connection element 41 of a to be coupled to the fire protection switch 10 further protective switching device 40 (see FIG. 3C ) provided and trained.
  • the connecting region 23 is also substantially U-shaped, whereby a sufficient stability of the first connecting element 20 is achieved. Therefore, the first connecting element 20 can also be produced in a simple and cost-effective manner as a stamped part or as a sheet metal bent part.
  • the protective element 30 is therefore made of a non-conductive material, such as plastic, and is attached to the narrow side of the fire circuit breaker housing 13.
  • the protective element 30 has a latching hook 36, which with a formed on the narrow side of the housing 13 latching opening 26 (see 3A and Figure 3C ) is locked.
  • the protective element 30 on its in the assembled state of the narrow side of the fire circuit breaker housing 13 facing inside 32 a holding contour 31, which serves for the positive and / or non-positive fixing of the first connecting element 20.
  • the holding contour has essentially two parallel, U-shaped guide webs, between which the connecting region 23 can be inserted.
  • one or more locking means can be formed on the guide webs, which prevent the connecting means 20 from slipping out.
  • FIGS. 3A to 3C is the inventive arrangement, which consists essentially of the fire protection switch 10, the first connecting element 20 and the protective element 30 and - FIG. 3C shown - the further protection switching device 40 is shown schematically.
  • FIG. 3A shows a so-called exploded view of the arrangement consisting of the fire protection switch 10, the first connection element 20, and the protective element 30.
  • the housing 13 of the fire protection switch 10 has in the region of its narrow side two openings 14, behind which the first connection element 11 and the second connection element 12 are arranged. Through the openings 14 of the fire protection switch 10 with the electrical connection cables (phase line and neutral line) of an electrical installation is electrically connected.
  • the protective element 30 also has two openings 34.
  • a second connecting element 25 which is electrically conductively connected within the housing 13 to the second connecting element 12, led out of the housing 13 through a further opening.
  • a latching opening 26 for latching the protective element 30 is formed on the narrow side, for this purpose, the latching hook 36 integrally formed on the protective element 30 engages in the latching opening 26.
  • FIG. 3B shows one too FIG. 3A Corresponding representation of the arrangement in which the individual parts are mounted.
  • the first connecting element 20 is inserted on the one hand into the retaining contour 31 of the protective element 30, and on the other hand with its first leg 21 into the first connecting element 11 of the fire protection switch 10.
  • the protective element 30 is fixed by means of the latching connection 26, 36 on the narrow side of the fire protection switch housing 13, so that the inner side 32 of the protective element 30 faces the narrow side of the housing 13.
  • a contact protection for both the first connecting element 20, as well as for the second connecting element 25, is realized.
  • FIG. 3C is finally in the FIGS. 3A and 3B shown arrangement coupled to another protective switching device 40, wherein the protective element 30 has been omitted.
  • the first connection element 30 electrically conductively connects the first connection element 11 of the fire protection switch 10 to the first connection element 41 of the further protection switching device 40, by being plugged into the connection elements 11 and 41 from the outside.
  • the second connection element 12 of the fire protection switch 10 is electrically conductively connected to the second connection element 42 of the further protection switching device 40 by the lead out of the housing 13, rigid second connecting element 25.

Landscapes

  • Breakers (AREA)
  • Switch Cases, Indication, And Locking (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erfassung von Störlichtbögen in einem Niederspannungsnetz.
  • In der Elektroinstallationstechnik wird unter dem Begriff "Brandschutzschalter" eine Schutzeinrichtung zum Schutz vor Fehler- bzw. Störlichtbögen verstanden. Derartige Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtungen werden in Niederspannungsnetzen eingesetzt, um die elektrische Installationstechnik vor Beschädigung durch Fehlerlichtbogen sowie deren thermischen Folgen - beispielsweise Kabelbränden - zu schützen.
  • Ein Störlichtbogen kann beispielsweise an einer defekten Stelle einer elektrischen Leitung, beispielsweise eine lockeren Kabelklemme, oder aufgrund eines Kabelbruchs auftreten. Tritt der Störlichtbogen elektrisch in Reihe zu einem elektrischen Verbraucher auf, so wird der normale Betriebsstrom im Regelfall nicht überschritten, da er durch den Verbraucher begrenzt wird. Aus diesem Grund wird der Störlichtbogen von einer herkömmlichen Überstromschutzeinrichtung, beispielsweise einer Schmelzsicherung oder eines Leitungsschutzschalters, nicht erfasst. Dies ist insbesondere bei hohen Betriebsströmen sowie bei über längere Zeit bestehenden Lichtbögen problematisch, da in diesen Fällen aufgrund der hohen Temperaturen die Gefahr eines Brandes besteht.
  • Zur Ermittlung, ob ein Störlichtbogen vorliegt, werden durch den Brandschutzschalter sowohl der Spannungsverlauf als auch der Stromverlauf über die Zeit gemessen und mittels digitaler Signalverarbeitung ausgewertet. Insbesondere der Stromverlauf weist bei Störlichtbögen charakteristische, hochfrequente Komponenten auf. Bei der Auswertung ist jedoch zu beachten, dass reguläre Schwankungen im Stromverlauf sowie im normalen Betrieb auftretende Oberschwingungen oder transiente Stromverläufe beim Einschaltvorgang von Verbrauchern nicht zu einer fehlerhaften Auslösung des Brandschutzschalters führen dürfen. Aus diesem Grund weisen Brandschutzschalter relativ komplexe Algorithmen zur Überwachung der Elektroinstallation sowie zum Detektieren möglicher Störlichtbögen auf.
  • In der (englischsprachigen) Fachliteratur werden derartige Einrichtungen zur Erfassung von Störlichtbögen als Arc Fault Detection Device (abgekürzt AFDD) bezeichnet. Im nordamerikanischen Raum, wo der sogenannte UL-Standard (Underwriters laboratories, Norm mit 110 V Netzspannung) vorherrscht, ist die Bezeichnung Arc Fault Circuit Interrupter (abgekürzt AFCI) geläufig. In den Vereinigten Staaten sind Lichtbogenschutzschalter sogar zwingend vorgeschrieben, um anhand vorbestimmter Kriterien zu erfassen, ob möglicherweise ein Lichtbogen in einem Stromkreis vorliegt. Die dort verwendeten Lichtbogenschutzschalter weisen hierzu einen eigenen Trennkontakt auf, der im Falle des Vorliegens eines Lichtbogens geöffnet wird. Die in diesen Lichtbogenschutzschaltern verwendeten Prinzipien sind beispielsweise in den US-Patentschriften US 5,729,145 sowie US 6,031,699 beschrieben.
  • In den meisten europäischen Ländern, in denen der IEC-Standard (International Electrotechnical Commission, Norm mit einer Netzspannung von 230 V) vorgeschrieben ist, sind Lichtbogenschutzschalter nicht zwingend erforderlich. Stromkreise in IEC-Technik werden bis dato zumeist mit Hilfe von Fehlerschutzstromschaltern sowie Leitungsschutzschaltern geschützt. Ein Schutz vor Störlichtbögen ist damit jedoch nicht realisierbar.
  • Um dennoch einen wirksamen Schutz vor Störlichtbögen zu realisieren, werden auch hierzulande vermehrt Schutzschalter gegen Störlichtbögen, sog. Brandschutzschalter, eingesetzt. Im Gegensatz zu den auf dem US-Markt erhältlichen Modellen verfügen diese Brandschutzschalter jedoch in der Regel über keine eigenen Trennkontakte, sondern werden zumeist als eigenständige Baugruppe, dem sogenannten AFD-Block, mit einer weiteren Schutzeinrichtung, beispielsweise einem Leitungsschutzschalter (sog. LS-Schalter) oder einem kombinierten Leitungs-schutz-/Fehlerstromschutzschalter (sog. FI/LS-Schalter), kombiniert. Diese Kombination der beiden Geräte bildet dann das Schutzschaltgerät AFDD. In der Niederspannungs-Elektroinstallationstechnik werden diese Schutzschaltgeräte auch als "Reiheneinbaugeräte" bezeichnet. Dieser Begriff rührt daher, dass in einem Elektroinstallationsverteiler oftmals eine Vielzahl derartiger Reiheneinbaugeräte nebeneinander "in einer Reihe" angeordnet ist.
  • Bei der Kombination eines Brandschutzschalters mit dem weiteren Schutzschaltgerät ist eine elektrische Verbindung der beiden Geräte erforderlich, um eine gemeinsame Einspeisung zu realisieren. Hierzu werden jeweils die beiden Phasenanschlüsse sowie die beiden Neutralleiteranschlüsse der beiden Geräte elektrisch leitend miteinander verbunden. Zur einfacheren Kombination der beiden Geräte weist der Brandschutzschalter hierfür bereits elektrische Verbindungsmittel auf, deren erste Enden innenliegend, d.h. innerhalb eines Schaltergehäuses des Brandschutzschalters, mit den Anschlussklemmen elektrisch leitend verbunden sind, und deren zweite Enden aus dem Gehäuse herausgeführt sind, um mit den Anschlussklemmen des weiteren Schutzschaltgerätes elektrisch leitend verbunden zu werden. Als elektrische Verbindungsmittel werden dabei zumeist lackisolierte Kupferdrähte verwendet, welche bereits derart gebogen sind, dass sich die zweiten Enden bereits im Bereich der Anschlusselemente des gekoppelten weiteren Schutzschaltgerätes befinden.
  • Aus DE 10 2012 2047 964 A1 ist ein Schutzschaltgerät bekannt, welches mit einem weiteren Schutzschaltgerät derart koppelbar ist, dass bei einem Auslösen des Schutzschaltgerätes das weitere Schutzschaltgerät ebenfalls ausgelöst wird.
  • Problematisch ist hierbei jedoch die von den stromführenden Elementen, d.h. den Anschlussleitern sowie den elektrischen Verbindungsmitteln, ausgehende Wärmeentwicklung, da die zur Überwachung der Elektroinstallation sowie zum Detektieren auftretender Störlichtbögen verwendeten elektronischen Bauteile vergleichsweise wärmeempfindlich sind. Die Genauigkeit der Auswertung kann durch eine Wärmeentwicklung erheblich beeinflusst werden.
  • Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung zur Erfassung von Störlichtbögen in einem Niederspannungsnetz bereitzustellen, welche sich durch ein verbessertes Wärmeverhalten und damit durch eine verbesserte Genauigkeit auszeichnet.
  • Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Anordnung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung zur Erfassung von Störlichtbögen in einem Niederspannungsnetz weist einen Brandschutzschalter auf, mit einem Gehäuse, in welchem ein erstes Anschlusselement zur elektrischen Kontaktierung mit einem externen Neutralleiter, sowie ein zweites Anschlusselement zur elektrischen Kontaktierung mit einem externen Phasenleiter aufgenommen und gehaltert sind. Weiterhin weist die Anordnung ein elektrisches erstes Verbindungselement auf, welches in das erste Anschlusselement einsteckbar ist, um eine elektrisch leitende Verbindung zu einem weiteren, mit der Anordnung koppelbaren Schutzschaltgerät zu realisieren. Ferner weist die Anordnung ein Schutzelement auf, welches am Gehäuse des Brandschutzschalters befestigbar ist, wobei das Verbindungselement im montierten Zustand kraftschlüssig und/oder formschlüssig vom Schutzelement aufgenommen und gehaltert ist, wodurch ein Berührungsschutz für das Verbindungselement realisiert ist.
  • Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist die elektrische Verbindung des Brandschutzschalters mit dem weiteren Schutzschaltgerät nicht innerhalb des Gehäuses des Brandschutzschalters geführt, sondern ist - mit Hilfe des ersten Verbindungselements - extern, d.h. außerhalb des Gehäuses des Brandschutzschalters, realisiert. Auf diese Weise wird die Erwärmung des Brandschutzschalters, die bei einer intern, d.h. innerhalb des Gehäuses, geführten elektrische Verbindung problematisch ist, deutlich reduziert. Weiterhin ergibt sich bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Vorteil, dass der Aufwand für die Montage des Brandschutzschalters deutlich reduziert ist, da das erste Verbindungselement nur noch eingesteckt und nicht mehr - wie im Falle eines starren, intern geführten Kupferdrahtleiters - in das Gehäuse eingefädelt werden muss.
  • Bei dem weiteren Schutzschaltgerät kann es sich beispielsweise um einen Leitungsschutzschalter, einen Fehlerstromschutzschalter oder auch um ein Kombigerät aus Leitungsschutzschalter und Fehlerstromschutzschalter handeln. Voraussetzung ist allerdings, dass dieses weitere Schutzschaltgerät über eigene Trennkontakte zur Unterbrechung der elektrischen Leitungen - Phasenleitung und Neutralleiter - aufweist.
  • In einer vorteilhaften Weiterbindung der Anordnung ist die kraftschlüssige und/oder formschlüssige Halterung des Verbindungselements mittels einer am Schutzelement ausgebildeten Haltekontur realisiert.
  • Mit Hilfe der Haltekontur kann das Verbindungselement auf einfache Art und Weise an dem Schutzelement befestigt werden. Dabei ist mittels der Haltekontur sowohl eine - in einer ersten Richtung wirkende - kraftschlüssige Verbindung, als auch eine - in einer quer zur ersten Richtung orientierten zweiten Richtung - formschlüssige Verbindung, d.h. eine Art Rastverbindung, zwischen dem Verbindungselement und dem Schutzelement realisierbar.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbindung der Anordnung weist das erste Verbindungselement eine im Wesentlichen u-förmige Gestalt auf, mit einem ersten Schenkel, einem zweiten Schenkel sowie einen die beiden Schenkel verbindenden Verbindungsbereich, wobei der erste Schenkel zum Einstecken in das erste Anschlusselement, und der zweite Schenkel zur Kontaktierung mit dem Schutzschaltgerät ausgebildet sind.
  • Damit weist das erste Verbindungselement eine starre, vordefinierte Form auf, welche auf einfache Art und Weise herstellbar ist und sich durch eine einfache Handhabung auszeichnet. Ferner wird durch die u-förmige Formgebung eine höhere Stabilität des ersten Verbindungselements erzielt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbindung der Anordnung ist der Verbindungsbereich im Wesentlichen u-förmig gestaltet.
  • Auch durch die u-förmige Formgebung des Verbindungsbereichs wird eine höhere Stabilität erzielt. Dies ist insbesondere deswegen von Vorteil, weil der Verbindungsbereich unter anderem dazu dient, die kraftschlüssige und/oder formschlüssige Halterung des Verbindungselements am Schutzelement mittels der am Schutzelement ausgebildeten, entsprechend invers geformten Haltekontur zu realisieren.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbindung der Anordnung ist das Verbindungselement als Blechbiegeteil ausgebildet. Die Ausführung des Verbindungselements als Blechbiegeteil stellt eine äußerst kostengünstige Gestaltung dar.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbindung der Anordnung weist der Brandschutzschalter ein elektrisches zweites Verbindungselement auf, dessen erstes Ende mit dem zweiten Anschlusselement innerhalb des Gehäuses des Brandschutzschalters elektrisch leitend verbunden ist, und dessen zweites Ende aus dem Gehäuse herausgeführt ist, um eine elektrisch leitende Verbindung zum weiteren Schutzschaltgerät zu realisieren.
  • Bei dem weiteren Schutzschaltgerät kann es sich beispielsweise um einen Leitungsschutzschalter, einen Fehlerstromschutzschalter oder auch um ein Kombigerät, bestehend aus einem Leitungsschutzschalter und einem Fehlerstromschutzschalter, handeln. Voraussetzung ist allerdings, dass dieses weitere Schutzschaltgerät über eigene Trennkontakte zur Unterbrechung der elektrischen Leitungen - Phasenleitung und Neutralleiter - aufweist.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbindung der Anordnung ist das erste Anschlusselement als elektrische Anschlussklemme mit einer Klemmschraube zum Festklemmen des Neutralleiters ausgebildet, wobei das Verbindungselement durch Anziehen der Klemmschraube kraftschlüssig mit der Anschlussklemme verbindbar. Mit Hilfe der schraubbaren Anschlussklemme ist auf einfache Art und Weise eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Neutralleiter und dem Verbindungselement realisierbar.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbindung der Anordnung ist das zweite Anschlusselement als elektrische Anschlussklemme mit einer Klemmschraube zum Festklemmen des Phasenleiters ausgebildet. Schraubbare Anschlussklemmen stellen eine robuste und einfache Ausführungsform zur Realisierung eines Anschlusselements eines Schutzschaltgerätes dar.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbindung der Anordnung ist das Schutzelement mit Hilfe zumindest einer Rastverbindung am Gehäuse befestigbar.
  • Rastverbindungen stellen eine robuste, kostengünstige sowie einfache zu realisierende Möglichkeit dar, um das Schutzelement an dem Gehäuse des Brandschutzschalters zu befestigen. Rastverbindungen bestehen in der Regel aus einem Rasthaken sowie einem Gegenelement - beispielsweise einer Rastöffnung - welches mit dem Rasthaken derart zusammenwirkt, dass hierdurch eine formschlüssige Verbindung der beiden Verbindungspartner gebildet ist. Vorliegend kann der Rasthaken dabei sowohl auf Seiten des Schutzelements als auch auf Seiten des Gehäuses ausgebildet sein, mit einer entsprechenden Anordnung des Gegenelements am jeweils anderen Verbindungspartner.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbindung weist die Anordnung ferner ein Schutzschaltgerät auf, welches mit dem Brandschutzschalter gekoppelt ist, wobei mit Hilfe des ersten Verbindungselements eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten Anschlusselement des Brandschutzschalters und einem ersten Anschlusselement des Schutzschaltgeräts realisiert ist.
  • Während der Brandschutzschalter ohne das gekoppelte weitere Schutzschaltgerät zur einfachen, nachträglichen Ertüchtigung einer bestehenden Niederspannung-Elektroinstallation um einen wirksamen Schutz vor Fehler- bzw. Störlichtbögen dient, zielt die gekoppelte Ausführungsform, bestehend aus einem Brandschutzschalter mit einem bereits daran gekoppelten Schutzschaltergerät, primär auf die Verwendung in einer neu zu errichtenden Niederspannung-Elektroinstallation. Durch die Kopplung zu einem installationsfähigen Modul kann der Montageaufwand für die Ausrüstung eines Elektroinstallationsverteilers deutlich reduziert werden.
  • Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Anordnung unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. In den Figuren sind:
  • Figuren
    • 1A bis 1D
    schematische Darstellungen eines bekannten Brandschutzschalters und seiner Komponenten;
    Figuren 2A und 2B
    schematische Darstellungen des ersten Verbindungselements sowie des Schutzelements;
    Figuren 3A bis 3C
    schematische Darstellungen der erfindungsgemäßen Anordnung.
  • In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. Die Beschreibung gilt für alle Zeichnungsfiguren, in denen das entsprechende Teil ebenfalls zu erkennen ist.
  • Die Figuren 1A bis 1D zeigen schematisch einen aus dem Stand der Technik bekannten Brandschutzschalter 10. In Figur 1B ist der Brandschutzschalter 10 mit geöffnetem Gehäuse 13 dargestellt. In dem Gehäuse 13 sind im Bereich der unteren Schmalseite ein erstes Anschlusselement 11 zur elektrischen Kontaktierung mit einem externen Neutralleiter, sowie ein zweites Anschlusselement 12 zur elektrischen Kontaktierung mit einem externen Phasenleiter aufgenommen und gehaltert. Die beiden Anschlusselemente 11 und 12 sind über zwei in der unteren Schmalseite des Gehäuses 13 ausgebildete Öffnungen 14 von außen zugänglich.
  • Figur 1A zeigt eine Detaildarstellung eines elektrischen Anschlusselements, welches als Anschlussklemme, genauer: als Schraubklemme, ausgebildet ist. Die Anschlussklemme weist einen Klemmrahmen 17 sowie eine Klemmschraube 15 auf, welche in einer ersten Richtung L relativ zu dem Klemmrahmen 17 bewegbar ist. Im unteren Bereich des Klemmrahmens 17 ist ein elektrisches Anschlussstück 18 in den Klemmrahmen eingeführt. Mit dem Anschlussstück 18 ist ein elektrischer Leiter 19 elektrisch leitend verbunden, beispielsweise mittels Schweißen oder Hartlöten. Durch eine Bewegung der Klemmschraube 15 in der ersten Richtung L kann eine externe elektrische Anschlussleitung, beispielsweise eine Phasen- oder Neutralleitung (nicht dargestellt), zwischen der Klemmschraube 15 und dem Anschlussstück 18 geklemmt werden, um eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Leiter und dem Brandschutzschalter 10 zu realisieren. Prinzipiell ist es jedoch ebenso möglich, das erste Anschlusselement 11 und/oder das zweite Anschlusselement 12 nicht als Schraubklemme, sondern anderweitig, beispielsweise als Steckverbindung, auszubilden.
  • Vorliegend dient der elektrische Leiter 19, der in Figur 1C in einer Detaildarstellung gezeigt ist, dazu, eine elektrisch leitende Verbindung des Neutralleiter-Anschlusses des Brandschutzschalters 10 mit einem mit dem Brandschutzschalter 10 zu koppelnden, weiteren Schutzschaltgerät - beispielsweise einem Leitungsschutzschalter, einem Fehlerstromschutzschalter oder einer Kombination aus beiden Schaltgeräten - herzustellen. Hierzu ist der elektrische Leiter Geräte-intern, d.h. innerhalb des Gehäuses 13, mit dem Anschlussstück 18 elektrisch leitend verbunden und zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses 13 geführt. Im Bereich der unteren Schmalseite, d.h. unterhalb der Öffnungen 14 tritt, der Leiter 19 aus dem Gehäuse 13 heraus und wird außerhalb des Gehäuses 13 zu einem elektrischen Anschlusselement (nicht dargestellt) des zu koppelnden weiteren Schutzschaltgerätes geführt. Aufgrund der beengten Platzverhältnisse innerhalb des Brandschutzschalters 10 ist eine aufwändige Stromführung erforderlich, weswegen der Leiter 19 aus einem Drahtstück mehrfach gebogen und dadurch an die geometrischen Verhältnisse innerhalb des Gehäuses 13 des Brandschutzschalters 10 angepasst ist.
  • Figur 1D zeigt schließlich den aus dem Stand der Technik bekannter Brandschutzschalter 10 mit einem im Bereich der Schmalseite montierten Schutzelement 30. Das Schutzelement 30 ist mit der Schmalseite des Gehäuses 13 verrastet und dient der Abdeckung des elektrischen Leiters 19. Auf diese Weise ist ein Berührungsschutz des elektrischen Leiters 19 realisiert.
  • Die Figuren 2A und 2B zeigen schematische Darstellungen des ersten Verbindungselements 20 und des Schutzelements 30. Figur 2A zeigt die beiden Teile im demontierten Zustand, während sie in Figur 2B im montierten Zustand dargestellt sind. Das erste Verbindungselement 20 weist eine im Wesentlichen u-förmige Gestalt auf, mit einem ersten Schenkel 21 einem zweiten Schenkel 22 sowie einen den ersten Schenkel 21 und den zweiten Schenkel 22 verbindenden Verbindungsbereich 23. Der erste Schenkel 21 ist dabei zum Einstecken in das erste Anschlusselement 11 des Brandschutzschalters 10 vorgesehen und ausgebildet. Ebenso ist der zweite Schenkel 22 zum Einstecken in ein erstes Anschlusselement 41 eines mit dem Brandschutzschalter 10 zu koppelnden weiteren Schutzschaltgerätes 40 (siehe Figur 3C) vorgesehen und ausgebildet. Der Verbindungsbereich 23 ist ebenfalls im Wesentlichen u-förmig gestaltet, wodurch eine ausreichende Stabilität des ersten Verbindungselements 20 erreicht wird. Daher kann das erste Verbindungselement 20 auch auf einfache und kostengünstige Art und Weise als Stanzteil bzw. als Blechbiegeteil hergestellt werden.
  • Mit Hilfe des Schutzelements 30 wird ein Berührungsschutz für das elektrisch leitende erste Verbindungsmittel 20 realisiert. Das Schutzelement 30 ist daher aus einem nichtleitenden Material, beispielsweise aus Kunststoff, gefertigt und wird an der Schmalseite des Brandschutzschaltergehäuses 13 befestigt. Hierzu weist das Schutzelement 30 einen Rasthaken 36 auf, welcher mit einer an der Schmalseite des Gehäuses 13 ausgebildeten Rastöffnung 26 (siehe Fig.3A und Fig.3C) verrastet wird. Zur Aufnahme des ersten Verbindungselements 20 weist das Schutzelement 30 an seiner im montierten Zustand der Schmalseite des Brandschutzschaltergehäuses 13 zugewandten Innenseite 32 eine Haltekontur 31 auf, welche zur formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Fixierung des ersten Verbindungselements 20 dient. Da das erste Verbindungselement 20 durch die Haltekontur 31 vorwiegend im Bereich des Verbindungsbereichs 23 gehalten wird, ist die Haltekontur 31 der geometrischen Kontur des Verbindungsbereichs 23 entsprechend gestaltet. Hierzu weist die Haltekontur weist im Wesentlichen zwei parallel zueinander verlaufende, u-förmig gestaltete Führungsstege auf, zwischen die der Verbindungsbereich 23 einsteckbar ist. Hierdurch ist bereits eine kraftschlüssige Verbindung realisierbar. Zur formschlüssigen Fixierung des ersten Verbindungsmittels 20 in der Einsteckrichtung können an die Führungsstege ein oder mehrere Rastmittel angeformt sein, welche ein Herausrutschen des Verbindungsmittels 20 verhindern.
  • In den Figuren 3A bis 3C ist die erfindungsgemäße Anordnung, welche im Wesentlichen aus dem Brandschutzschalter 10, dem ersten Verbindungselement 20 sowie dem Schutzelement 30 und - in Figur 3C dargestellt - dem weiteren Schutzschaltgerät 40 besteht, schematisch dargestellt. Figur 3A zeigt eine sogenannte Explosionsdarstellung der Anordnung, bestehend aus dem Brandschutzschalter 10, dem ersten Verbindungselement 20, sowie dem Schutzelement 30. Das Gehäuse 13 des Brandschutzschalters 10 weist im Bereich seiner Schmalseite zwei Öffnungen 14 auf, hinter denen das erste Anschlusselement 11 bzw. das zweite Anschlusselement 12 angeordnet sind. Durch die Öffnungen 14 ist der Brandschutzschalter 10 mit den elektrischen Anschlussleitungen (Phasenleitung und Neutralleitung) einer Elektroinstallation elektrisch leitend verbindbar. Hinsichtlich ihrer Lage hierzu korrespondierend weist das Schutzelement 30 ebenfalls zwei Öffnungen 34 auf. Ebenfalls im Bereich der Schmalseite ist ein zweites Verbindungselement 25, das innerhalb des Gehäuses 13 mit dem zweiten Anschlusselement 12 elektrisch leitend verbunden ist, aus dem Gehäuse 13 durch eine weitere Öffnung herausgeführt. Oberhalb dieser weiteren Öffnung ist an der Schmalseite eine Rastöffnung 26 zum Verrasten des Schutzelements 30 ausgebildet, Hierzu greift der am Schutzelement 30 angeformte Rasthaken 36 in die Rastöffnung 26 ein.
  • Figur 3B zeigt eine zu Figur 3A korrespondierende Darstellung der Anordnung, bei der die einzelnen Teile montiert sind. Das erste Verbindungselement 20 ist dabei einerseits in die Haltekontur 31 des Schutzelements 30, und andererseits mit seinem ersten Schenkel 21 in das erste Anschlusselement 11 des Brandschutzschalters 10 eingesteckt. Auf diese Weise ist eine elektrisch leitende Verbindung zu dem zu koppelnden weiteren Schutzschaltgerät 40 realisierbar. Das Schutzelement 30 ist mittels der Rastverbindung 26, 36 an der Schmalseite des Brandschutzschaltergehäuses 13 befestigt, so dass die Innenseite 32 des Schutzelement 30 der Schmalseite des Gehäuses 13 zugewandt ist. In dieser Darstellung wird deutlich, dass mit Hilfe des Schutzelements 30 ein Berührungsschutz sowohl für das erste Verbindungselement 20, als auch für das zweite Verbindungselement 25, realisiert ist.
  • In Figur 3C ist schließlich die in den Figuren 3A und 3B dargestellte Anordnung mit einem weiteren Schutzschaltgerät 40 gekoppelt, wobei das Schutzelement 30 weggelassen wurde. Hierbei wird deutlich, dass zum einen das erste Verbindungselement 30 das erste Anschlusselement 11 des Brandschutzschalters 10 mit dem ersten Anschlusselement 41 des weiteren Schutzschaltgerätes 40 elektrisch leitend verbindet, indem es von außen in die Anschlusselemente 11 und 41 eingesteckt ist. Hingegen wird das zweite Anschlusselement 12 des Brandschutzschalters 10 mit dem zweiten Anschlusselement 42 des weiteren Schutzschaltgerätes 40 durch das aus dem Gehäuse 13 herausgeführte, starre zweite Verbindungselement 25 elektrisch leitend verbunden. Auf diese Weise ist auch eine nachträgliche Montage des Brandschutzschalters 10 an dem weiteren Schutzschaltgerät 40 einer bereits bestehenden Elektroinstallation mit relativ geringem Aufwand möglich.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Brandschutzschalter
    11
    erstes Anschlusselement
    12
    zweites Anschlusselement
    13
    Gehäuse
    14
    Öffnung
    15
    Klemmschraube
    16
    Rastöffnung
    17
    Klemmrahmen
    18
    Anschlussstück
    19
    Leiter
    20
    erstes Verbindungselement
    21
    erster Schenkel
    22
    zweiter Schenkel
    23
    Verbindungsbereich
    25
    zweites Verbindungselement
    26
    Rastöffnung
    30
    Schutzelement
    31
    Haltekontur
    32
    Innenseite
    33
    Außenseite
    34
    Öffnung
    36
    Rasthaken
    40
    Schutzschaltgerät
    41
    erstes Anschlusselement
    42
    zweites Anschlusselement
    L
    erste Richtung

Claims (10)

  1. Anordnung zur Erfassung von Störlichtbögen in einem Niederspannungsnetz, aufweisend:
    - einen Brandschutzschalter (10) mit einem Gehäuse (13), in welchem ein erstes Anschlusselement (11) zur elektrischen Kontaktierung mit einem externen Neutralleiter, sowie ein zweites Anschlusselement (12) zur elektrischen Kontaktierung mit einem externen Phasenleiter aufgenommen und gehaltert sind, und
    - ein Schutzelement (30), welches am Gehäuse (13) des Brandschutzschalters (10) befestigbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Anordnung ein elektrisches erstes Verbindungselement (20) aufweist, welches in das erste Anschlusselement (11) einsteckbar ist, um eine elektrisch leitende Verbindung zu einem weiteren, mit der Anordnung koppelbaren Schutzschaltgerät (40) zu realisieren, wobei das Verbindungselement (20) im montieren Zustand kraftschlüssig und/oder formschlüssig vom Schutzelement (30) aufgenommen und gehaltert ist, wodurch ein Berührungsschutz für das Verbindungselement (20) realisiert ist.
  2. Anordnung nach Anspruch 1,
    bei welcher die kraftschlüssige und/oder formschlüssige Halterung des Verbindungselements (20) mittels einer am Schutzelement (30) ausgebildeten Haltekontur (31) realisiert ist.
  3. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche,
    bei welcher das erste Verbindungselement (20) eine im Wesentlichen u-förmige Gestalt aufweist, mit einem ersten Schenkel (21), einem zweiten Schenkel (22) sowie einen die beiden Schenkel (21, 22) verbindenden Verbindungsbereich (23), wobei der erste Schenkel (21) zum Einstecken in das erste Anschlusselement (11), und der zweite Schenkel (22) zur Kontaktierung mit dem Schutzschaltgerät (40) ausgebildet sind.
  4. Anordnung nach Anspruch 3,
    bei welcher der Verbindungsbereich (23) im Wesentlichen u-förmig gestaltet ist.
  5. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche,
    bei welcher das Verbindungselement (20) als Blechbiegeteil ausgebildet ist.
  6. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche,
    bei welcher der Brandschutzschalter (10) ein elektrisches zweites Verbindungselement (25) aufweist, dessen erstes Ende mit dem zweiten Anschlusselement (11) innerhalb des Gehäuses (13) des Brandschutzschalters (10) elektrisch leitend verbunden ist und dessen zweites Ende aus dem Gehäuse (13) herausgeführt ist, um eine elektrisch leitende Verbindung zum weiteren Schutzschaltgerät (40) zu realisieren.
  7. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche,
    bei welcher das erste Anschlusselement (11) als elektrische Anschlussklemme (14) mit einer Klemmschraube (15) zum Festklemmen des Neutralleiters ausgebildet ist, wobei das Verbindungselement (20) durch Anziehen der Klemmschraube (15) kraftschlüssig mit der Anschlussklemme (14) verbindbar ist.
  8. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche,
    bei welcher das zweite Anschlusselement (11) als elektrische Anschlussklemme (14) mit einer Klemmschraube (15) zum Festklemmen des Phasenleiters ausgebildet ist.
  9. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche,
    bei welcher das Schutzelement (30) mit Hilfe zumindest einer Rastverbindung (16, 36) am Gehäuse (13) befestigbar ist.
  10. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche,
    ferner aufweisend ein Schutzschaltgerät (40), welches mit dem Brandschutzschalter (10) gekoppelt ist, wobei mit Hilfe des ersten Verbindungselements (20) eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten Anschlusselement (11) des Brandschutzschalters (10) und einem ersten Anschlusselement (41) des Schutzschaltgeräts (40) realisiert ist.
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