WO2018072983A1 - Niederspannungs-schutzschaltgerät - Google Patents

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WO2018072983A1
WO2018072983A1 PCT/EP2017/074910 EP2017074910W WO2018072983A1 WO 2018072983 A1 WO2018072983 A1 WO 2018072983A1 EP 2017074910 W EP2017074910 W EP 2017074910W WO 2018072983 A1 WO2018072983 A1 WO 2018072983A1
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circuit breaker
low
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bypass switch
semiconductor
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PCT/EP2017/074910
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Inventor
Kenan Askan
Original Assignee
Eaton Industries (Austria) Gmbh
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Publication date
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    • H01H2009/544—Contacts shunted by static switch means the static switching means being an insulated gate bipolar transistor, e.g. IGBT, Darlington configuration of FET and bipolar transistor

Definitions

  • the invention relates to a low-voltage circuit breaker according to the preamble of claim 1.
  • a corresponding protective switching device is known from WO 2015/028634 A1 of the Applicant.
  • the bypass switch is first opened, whereby an arc occurs, and the current commutates to the semiconductor circuit arrangement.
  • the previously switched semiconductor circuit arrangement is turned off and the isolating contacts for providing galvanic isolation, which isolating contacts are connected in series with the bypass switch, are opened.
  • the object of the invention is therefore to provide a protective switching device of the aforementioned type, with which the mentioned disadvantages can be avoided, which has a small size, which allows high rated or continuous currents, which has a high breaking capacity and a high time over a long time Reliability.
  • a protective switching device can be formed, which has a low Has internal resistance, whereby the self-heating of the circuit breaker remain low even with high continuous current load.
  • Heating the size of the circuit breaker can be kept low. Due to the low self-heating of the circuit breaker, the
  • FIG. 1 shows a first protective switching device according to the prior art
  • FIG. 3 shows a first embodiment of a switching path of an objective protective switching device
  • FIG. 4 shows a second embodiment of a switching path of a subject protective switching device.
  • Fig. 5 shows a third embodiment of a switching path of a subject protective switching device.
  • FIGS. 3 to 5 each show different embodiments of the
  • a first mechanical circuit breaker 9 is arranged or connected.
  • a low-voltage circuit breaker 1 can be formed, which has a low internal resistance, whereby even at high
  • Low-voltage circuit breaker 1 are kept low. Due to the low self-heating of the low-voltage circuit breaker 1, the internal temperatures can be kept low, whereby the life of the
  • Low-voltage circuit protection devices As low voltage as usual, the range up to 1000V AC voltage or 1500V DC voltage referred to.
  • FIG. 1 shows a protective switching device according to the prior art, as described for example in WO 2015/028634 A1. This points as well as that
  • Protective switching device 1 an outer conductor route 2 and a
  • Neutral conductor load connection 7 The respective connections 3, 4, 6, 7 are each preferably designed as screw terminals or plug-in terminals, and arranged in the protective switching device 1 accessible from the outside.
  • the protective switching device 1 preferably has an insulating material.
  • a conventional mechanical bypass switch 8 is arranged with a simple contact interruption.
  • a first mechanical circuit breaker 9 is arranged in series with the bypass switch 8.
  • a second mechanical circuit breaker 10th is arranged in the neutral conductor section 5 in the neutral conductor section 5 in the neutral conductor section 5 in the neutral conductor section 5 in the neutral conductor section 5 in the neutral conductor section 5 in the neutral conductor section 5 in the neutral conductor section 5 in the neutral conductor section 5 a second mechanical circuit breaker 10th
  • a semiconductor circuit arrangement 11 is connected.
  • a surge arrester 19 is connected in parallel to the bypass switch 8.
  • the protective switching device 1 further comprises a current measuring arrangement 12, which is arranged in the outer conductor section 2, and which is preferably formed comprising a shunt resistor.
  • the current measuring arrangement 12 is connected to an electronic control unit 13 of the protective switching device 1, which is preferably formed comprising a microcontroller or microprocessor.
  • the electronic control unit 13 is designed to control the bypass switch 8 and the first semiconductor circuit arrangement 11, as well as the first mechanical disconnect switch 9 and the second mechanical disconnect switch 10, therefore to actuate or switch them in a predeterminable manner.
  • the first semiconductor circuit arrangement 11 preferably has one
  • Rectifier circuit 20 which is preferably designed as a full bridge, as well as, in the present embodiment, two power semiconductors 21, which are embodied as IGBT, as the actual switching or
  • FIGs. 1 and 2 the electrical environment is indicated in addition to the actual protection device 1 far.
  • the supply network is represented by the AC / DC mains voltage source 16, the internal network resistance 17 and the grid inductance 18. Furthermore, an electrical load 23 and an electrical fault 22 in the form of a short circuit are shown.
  • a shutdown of the bypass switch 8 and the first semiconductor device 11 is performed, and the first and second disconnectors 9, 10 only serve, after the shutdown to ensure galvanic isolation of the load circuit.
  • the low-voltage circuit breaker 1 according to FIG. 2 essentially corresponds to the low-voltage circuit breaker 1 according to FIG. 1, the latter being designed as a bipolar. This has a second bypass switch 51, a third
  • a subject low-voltage circuit breaker 1 preferably corresponds to the differences outlined a low-voltage circuit breaker according to FIG. 1 or 2.
  • a subject low-voltage circuit breaker 1 preferably corresponds to the differences outlined a low-voltage circuit breaker according to FIG. 1 or 2.
  • Low-voltage circuit breaker 1 is formed as the neutral path 5 switching path or circuit connection formed by the low-voltage circuit breaker 1 according to the described outer conductor route 2 or form.
  • the first mechanical isolating switch 9 is connected in series to the first semiconductor circuit arrangement 11 in the parallel branch of the first
  • FIGS. 3, 4 and 5 Preferred embodiments of essential part of such low-voltage circuit breakers 1 are shown in FIGS. 3, 4 and 5.
  • the first mechanical disconnect switch 9 can be made mechanically much simpler than in the case of the low-voltage circuit breakers 1 according to FIGS. 1 or 2, since this is only current flowing through in the course of a switching operation.
  • the bypass switch 8 to form a galvanic isolation form, in particular with a correspondingly enlarged contact distance in the open state.
  • the electronic control unit 13 is further configured to actuate the first mechanical disconnect switch 9.
  • a second mechanical circuit breaker 10 is arranged, and that the electronic
  • Control unit 13 is preferably adapted to actuate the second mechanical circuit breaker 10. Furthermore, parallel to the bypass switch 8 and the first semiconductor circuit arrangement 1 1 and serially to the first circuit breaker 9 preferably a surge arrester 19, in particular a varistor, preferably an MOV, arranged by circuitry.
  • MOV stands for metal oxides
  • FIGS. 3 and 4 differ only with regard to the design of the first semiconductor circuit arrangement 11.
  • the subject inventive arrangement of the first circuit breaker 9 is therefore possible with differently shaped first semiconductor circuit assemblies 1 1.
  • bypass switch 8 is formed as a switch 27 with multiple interruption.
  • the reference numeral 27 designates the switch with
  • a second semiconductor circuit arrangement 14 is arranged in terms of circuit technology in series with the bypass switch 8 and parallel to the first semiconductor circuit arrangement 11.
  • the surge arrester 19 is also connected in parallel with the bypass switch 8 and the second semiconductor circuit arrangement 14.
  • Semiconductor circuitry 14 is also driven by the electronic control unit 13.
  • Bypass switch 8 can be reduced. Thereby, the inertia of the moving parts and the contact opening time can be reduced.
  • the required safe contact distance can be achieved more quickly in order to enable switching off of a short-circuit current through the power semiconductors 21 of the first semiconductor circuit arrangement 11.
  • the load on the first semiconductor circuit arrangement 11 can be reduced, which is exposed to a very high load during the time it takes for the bypass switch 8 to reach the safe contact spacing to prevent a renewed ignition of the arc at the contacts of the bypass switch 8. Due to the faster achievement of this safe distance of the contacts of the bypass switch 8 can further in the first
  • Semiconductor circuit 11 lower maximum-load power semiconductors 20, 21 are used.
  • Such power semiconductors 20, 21 have both a lower internal resistance, as well as a smaller physical size, as higher loadable power semiconductor 20, 21. Due to the smaller size, in particular the shorter paths within the power semiconductor 21, the relevant Schleifeninduktanz the low-voltage circuit breaker 1 is reduced Furthermore, the commutation time of the short-circuit current to the first semiconductor circuit arrangement 11 can be further reduced directly. The lower internal resistance further reduces the commutation time.
  • both the load of the bypass switch 8 and the first semiconductor circuit arrangement 1 1 can be reduced.
  • the current is commutated to the first semiconductor circuit arrangement 1 1 even at significantly lower current strength than in conventional protective switching devices according to FIG. 1, whereby the load on the first semiconductor circuit arrangement 1 1 can be reduced and its service life can be increased.
  • the differences in the time opening of the contacts of the bypass switch 8 is not a problem.
  • the occurrence of an arc at the bypass switch 8 can be substantially avoided, whereby the load of the corresponding switch contacts can be reduced and their life can be increased. This allows the benefits of
  • Semiconductor circuit arrangement 1 1 is not limited by the arc voltage.
  • the multi-break switch 27 has at least one
  • Double interruption wherein it is preferably provided that the switch 27 with Multiple interruption comprising at least one movable switching bridge is formed with at least a first and at least one second movable contact.
  • the switch 27 is shown schematically in FIG. It can also be provided that the switch 27 with multiple interruption and a triple break, a four-way interruption or a
  • Switch 27 with multiple interruption and movable jumpers are known per se, which is why objectively not discussed in detail.
  • the electronic control unit 13 is provided or designed accordingly, the bypass switch 8, the first mechanical circuit breaker 9, the second mechanical circuit breaker 10, the first semiconductor circuit arrangement 11 and the second semiconductor circuit arrangement 14 upon detection of a
  • the electronic circuit predeterminable overcurrent, in particular a short-circuit current to drive through the current measuring arrangement 12 to cause a shutdown of the protection device 1. It is preferably provided that the electronic circuit
  • Control unit 13 is designed to switch on detection of a short-circuit current through the current measuring arrangement 12 only the first semiconductor circuit arrangement 1 1, substantially immediately following the second
  • the bypass switch 8 has opened enough to control the first semiconductor circuit arrangement 11 in the non-conducting state, and subsequently, in particular as soon as the current is almost zero, subsequently blocking the semiconductor circuit arrangement 1 substantially immediately thereafter.
  • the second mechanical disconnector 10 is preferably opened.
  • the second semiconductor circuit arrangement 14 is bidirectional. Particularly preferred is the second
  • Semiconductor circuit arrangement 14 is formed as a four-quadrant circuit, for both current directions and bothmatspolarticianen.
  • the second semiconductor circuit arrangement 14 comprising low-voltage MOSFET 15 is formed.
  • Semiconductor circuit assembly 14 is constantly in the flow of current, so the internal resistance of the same is relevant to avoid excessive power loss at this point. After switching off the second
  • Semiconductor circuitry 14 commutes the current to the first
  • Semiconductor circuit assembly 14 is only a few volts. At the
  • the low-voltage MOSFET 15 are selected as 20-30V MOSFET, due to their very low internal resistance, as well as to keep the loss line in regular operation low.
  • the voltage drop across the low-voltage MOSFET 15 merely serves to commutate the current to the first one
  • the first semiconductor circuit arrangement 11 is designed to be resilient in order to switch the high currents and voltage peaks in the event of a short circuit.
  • the first semiconductor circuit arrangement 11 can be switched off as soon as the Contacts of the bypass switch 8, 27 have sufficient contact spacing.
  • the MOSFETs 15 each preferably have an anti-parallel diode, which is also referred to as a monolithic body diode.
  • the electronic control unit 13 is designed to close when switching on the switched-off low-voltage circuit breaker 1 with open bypass switch 8 and locked first and second semiconductor device 1 1, preferably only the second mechanical circuit breaker 10, below the first
  • Semiconductor circuitry 14 turn on and substantially immediately following the first semiconductor circuit arrangement 1 1 off and keep the first mechanical circuit breaker 9 closed.
  • the electronic control unit 13 is designed to turn on when switching off the switched-low-voltage circuit breaker 1 with closed first mechanical circuit breaker 9 only the first semiconductor circuit device 1 1, below the second Switch off the semiconductor circuit assembly 14, subsequently opening the bypass switch 8 and turn off the first semiconductor device 1 1, and subsequently, in particular when it has been detected that the current through the first circuit breaker 9 has fallen approximately to zero, to open the first mechanical circuit breaker 9.
  • the first period of time is so long that switching contacts of the first mechanical disconnector 9, and preferably switching contacts of the second mechanical disconnector 10, have reached a mechanically stationary state. When switching on a direct current, it is sufficient to wait for this time.
  • the electronic control unit 13 is designed to be at the end of the first
  • Control unit 13 is connected.
  • the second time period is so long that switching contacts of the bypass switch 8 have reached a mechanically stationary state.
  • the low-voltage circuit breaker 1 can be turned on without exposing the individual components excessive loads.
  • the bypass switch 8 would open in this case, whereupon the resulting arc would lead to a fire of the bypass switch 8 and consequently of the entire low-voltage circuit breaker 1. This is not the case with the subject low-voltage circuit breaker 1 according to FIG. 2. Due to an avalanche or avalanche breakdown of the MOSFET 15, the bypass switch 8, 27 opens furthermore without arc, so that a fire can be avoided. Since this can lead to a destruction of the second semiconductor circuit arrangement 14, the second semiconductor circuit arrangement 14 is preferably encapsulated within a protective housing, in particular a metal housing, within the low-voltage circuit breaker 1.

Landscapes

  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
  • Keying Circuit Devices (AREA)

Abstract

Bei einem Niederspannungs-Schutzschaltgerät (1) mit mindestens einer Außenleiterstrecke (2) von einem Außenleiterversorgungsanschluss (3) des Niederspannungs-Schutzschaltgeräts (1) zu einem Außenleiterlastanschluss (4) des Niederspannungs-Schutzschaltgeräts (1), und einer Neutralleiterstrecke (5) von einem Neutralleiteranschluss (6) des Niederspannungs-Schutzschaltgeräts (1) zu einem Neutralleiterlastanschluss (7) des Niederspannungs-Schutzschaltgeräts (1), wobei in der Außenleiterstrecke (2) ein mechanischer Bypassschalter (8) angeordnet ist, wobei eine erste Halbleiterschaltungsanordnung (11) des Niederspannungs-Schutzschaltgeräts (1) parallel zum Bypassschalter (8) geschaltet ist, wobei in der Außenleiterstrecke (2) eine Strommessanordnung (12) angeordnet ist, welche mit einer elektronischen Steuereinheit (13) des Schutzschaltgeräts (1) verbunden ist, wobei die elektronische Steuereinheit (13) dazu ausgebildet ist, den Bypassschalter (8) und die erste Halbleiterschaltungsanordnung (11) bei Detektion eines vorgebbaren Überstromes, insbesondere eines Kurzschlussstromes, durch die Strommessanordnung (12) anzusteuern, wird vorgeschlagen, dass seriell zur ersten Halbleiterschaltungsanordnung (11) sowie parallel zum Bypassschalter (8) ein erster mechanischer Trennschalter (9) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Niederspannungs-Schutzschaltgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 .
Es ist ein entsprechendes Schutzschaltgerät aus der WO 2015/028634 A1 der Anmelderin bekannt. Beim Ausschalten des Schutzschaltgeräts wird dabei erst der Bypassschalter geöffnet, wobei ein Lichtbogen entsteht, und der Strom auf die Halbleiterschaltungsanordnung kommutiert. Nachfolgend wird die, zuvor eingeschaltete, Halbleiterschaltungsanordnung ausgeschaltet und die Trennkontakte zum Bereiststellen der galvanischen Trennung, welche Trennkontakte in Serie zum Bypassschalter geschaltet sind, werden geöffnet.
Diese Trennkontakte sind erforderlich um Leckströme über die Halbleiterschaltungsanordnung im ausgeschalteten Zustand zu verhindern. Diese Trennkontakte führen im eingeschalteten Betrieb jedoch zu einem erheblichen Widerstand des betreffenden Schaltgeräts, und entsprechend zu einer hohen Verlustleistung und Eigenerwärmung des Schaltgeräts. Neben den beiden seriellen Schaltkontaktpaaren wird der Widerstand auch durch die erforderliche Verkabelung sowie die entsprechenden Kontaktstellen erhöht. Durch diese Widerstände wird der Nennstrom derartiger Schaltgeräte begrenzt, bzw. führt dies zu einer Erhöhung der Baugröße bei hohen geforderten Nennströmen. Da die betreffenden Kontakte ständig stromdurchflossen sind, müssen diese auch entsprechend hochwertig ausgebildet sein, wobei jedoch ein elektrischer Widerstand an dieser Stele nicht vermieden werden kann. Die Eigenerwärmung im permanenten Betrieb sorgt für eine verringerte Lebensdauer der Halbleiter.
Aufgabe der Erfindung ist es daher ein Schutzschaltgerät der eingangs genannten Art anzugeben, mit welcher die genannten Nachteile vermieden werden können, welches eine geringe Baugröße aufweist, welches hohe Nenn- bzw. Dauerströme ermöglicht, welches ein hohes Abschaltvermögen aufweist und über eine lange Zeit eine hohe Zuverlässigkeit aufweist.
Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale des Patentanspruches 1 erreicht. Dadurch kann ein Schutzschaltgerät gebildet werden, welches einen geringen Innenwiderstand aufweist, wodurch selbst bei hoher Dauerstrombelastung die Eigenerwärmung des Schutzschaltgeräts gering bleiben. Durch die geringe
Erwärmung kann auch die Baugröße des Schutzschaltgeräts gering gehalten werden. Aufgrund der geringen Eigenerwärmung des Schutzschaltgeräts können die
Innentemperaturen gering gehalten werden, wodurch die Lebensdauer der
Halbleiter in dem Schutzschaltgerät und die Zuverlässigkeit vergrößert wird.
Die Unteransprüche betreffen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Ausdrücklich wird hiermit auf den Wortlaut der Patentansprüche Bezug genommen, wodurch die Ansprüche an dieser Stelle durch Bezugnahme in die Beschreibung eingefügt sind und als wörtlich wiedergegeben gelten.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen, in welchen lediglich bevorzugte Ausführungsformen beispielhaft dargestellt sind, näher beschrieben. Dabei zeigt:
Fig. 1 ein erstes Schutzschaltgerät gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 2 ein zweites Schutzschaltgerät gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 3 eine erste Ausführungsform einer Schaltstrecke eines gegenständlichen Schutzschaltgeräts;
Fig. 4 eine zweite Ausführungsform einer Schaltstrecke eines gegenständlichen Schutzschaltgeräts; und
Fig. 5 eine dritte Ausführungsform einer Schaltstrecke eines gegenständlichen Schutzschaltgeräts.
Die Fig. 3 bis 5 zeigen jeweils unterschiedliche Ausführungsformen der
Außenleiterstrecke eines Niederspannungs-Schutzschaltgerät 1 mit mindestens einer Außenleiterstrecke 2 von einem Außenleiterversorgungsanschluss 3 des Niederspannungs-Schutzschaltgeräts 1 zu einem Außenleiterlastanschluss 4 des Niederspannungs-Schutzschaltgeräts 1 , und einer Neutralleiterstrecke 5 von einem Neutralleiteranschluss 6 des Niederspannungs-Schutzschaltgeräts 1 zu einem
Neutralleiterlastanschluss 7 des Niederspannungs-Schutzschaltgeräts 1 , wobei in der Außenleiterstrecke 2 ein mechanischer Bypassschalter 8 angeordnet ist, wobei eine erste Halbleiterschaltungsanordnung 11 des Niederspannungs- Schutzschaltgeräts 1 parallel zum Bypassschalter 8 geschaltet ist, wobei in der Außenleiterstrecke 2 eine Strommessanordnung 12 angeordnet ist, welche mit einer elektronischen Steuereinheit 13 des Schutzschaltgeräts 1 verbunden ist, wobei die elektronische Steuereinheit 13 dazu ausgebildet ist, den Bypassschalter 8 und die erste Halbleiterschaltungsanordnung 11 bei Detektion eines vorgebbaren
Überstromes, insbesondere eines Kurzschlussstromes, durch die
Strommessanordnung 12 anzusteuern, wobei seriell zur ersten
Halbleiterschaltungsanordnung 11 sowie parallel zum Bypassschalter 8 ein erster mechanischer Trennschalter 9 angeordnet bzw. geschaltet ist.
Dadurch kann ein Niederspannungs-Schutzschaltgerät 1 gebildet werden, welches einen geringen Innen widerstand aufweist, wodurch selbst bei hoher
Dauerstrombelastung die Eigenerwärmung des Niederspannungs-Schutzschaltgeräts 1 gering bleiben. Durch die geringe Erwärmung kann auch die Baugröße des
Niederspannungs-Schutzschaltgeräts 1 gering gehalten werden. Aufgrund der geringen Eigenerwärmung des Niederspannungs-Schutzschaltgeräts 1 können die Innentemperaturen gering gehalten werden, wodurch die Lebensdauer der
Halbleiter in dem Niederspannungs-Schutzschaltgerät 1 und entsprechend die Zuverlässigkeit des Niederspannungs-Schutzschaltgeräts 1 vergrößert werden.
Bei dem gegenständlichen Niederspannungs-Schutzschaltgerät 1 wie auch dem Schutzschaltgerät gemäß der WO 2015/028634 A1 handelt es sich um
Niederspannungs-Schutzschaltgeräte. Als Niederspannung wird wie an sich üblich der Bereich bis 1000V Wechselspannung bzw. 1500V Gleichspannung bezeichnet.
Fig. 1 zeigt ein Schutzschaltgerät gemäß dem Stand der Technik, wie dieses etwa in der WO 2015/028634 A1 beschrieben ist. Dieses weist, wie auch das
Schutzschaltgerät 1 gemäß Fig. 2 eine Außenleiterstrecke 2 sowie eine
Neutralleiterstrecke 5 auf. Die Außenleiterstrecke 2 verläuft durch das
Schutzschaltgerät 1 von einem Außenleiterversorgungsanschluss 3 zu einem
Außenleiterlastanschluss 4. Die Neutralleiterstrecke 5 verläuft durch das
Schutzschaltgerät 1 von einem Neutralleiteranschluss 6 zu einem
Neutralleiterlastanschluss 7. Die betreffenden Anschlüsse 3, 4, 6, 7 sind jeweils bevorzugt als Schraubanschlussklemmen bzw. Steckanschlussklemmen ausgebildet, und in dem Schutzschaltgerät 1 von außen zugänglich angeordnet.
Das Schutzschaltgerät 1 weist bevorzugt ein Isolierstoffgehäuse auf.
In der Außenleiterstrecke 2 ist ein herkömmlicher mechanischer Bypassschalter 8 mit einfacher Kontaktunterbrechung angeordnet. Bei dem Schalter gemäß dem Stand der Technik ist, wie dargestellt, in der Außenleiterstrecke 2 weiters ein erster mechanischer Trennschalter 9 seriell zum Bypassschalter 8 angeordnet. In der Neutralleiterstrecke 5 ist ein zweiter mechanischer Trennschalter 10
angeordnet. Parallel zum Bypassschalter 8 ist eine Halbleiterschaltungsanordnung 11 geschaltet.
Weiters ist parallel zum Bypassschalter 8 ein Überspannungsabieiter 19 geschaltet.
Das Schutzschaltgerät 1 weist weiters eine Strommessanordnung 12 auf, welche in der Außenleiterstrecke 2 angeordnet ist, und welche bevorzugt umfassend einem Shunt-Widerstand ausgebildet ist.
Die Strommessanordnung 12 ist mit einer elektronischen Steuereinheit 13 des Schutzschaltgeräts 1 verbunden, welche bevorzugt umfassend einen Mikrocontroller bzw. Mikroprozessor ausgebildet ist. Die elektronische Steuereinheit 13 ist dazu ausgebildet, den Bypassschalter 8 und die erste Halbleiterschaltungsanordnung 11 , sowie den ersten mechanischen Trennschalter 9 und den zweiten mechanischen Trennschalter 10, anzusteuern, daher diese vorgebbar zu betätigen bzw. zu schalten. Hiezu ist die elektronische Steuereinheit 13 mit der ersten
Halbleiterschaltungsanordnung 11 , sowie weiters mit, insbesondere
elektromagnetischen, Betätigungselementen der mechanischen Schalter, daher des Bypassschalters 8, des ersten mechanischen Trennschalters 9 und des zweiten mechanischen Trennschalters 10 bevorzugt schaltungstechnisch verbunden. Die entsprechenden Verbindungen ausgehend von der elektronischen Steuereinheit 13 sind nicht in den Fig. 1 und 2 dargestellt.
Die erste Halbleiterschaltungsanordnung 11 weist bevorzugt eine
Gleichrichterschaltung 20, welche bevorzugt als Vollbrücke ausgebildet ist, sowie, bei der gegenständlichen Ausführungsform zwei Leistungshalbleiter 21 , welche gegenständlich als IGBT ausgebildet sind, als eigentliche Schalt- bzw.
Regelelemente auf. Dabei kann auch ein größerer Leistungshalbleiter 21 vorgesehen sein.
In den Fig. 1 und 2 sind neben dem eigentlichen Schutzschaltgerät 1 weites die elektrische Umgebung angedeutet. Dabei ist das Versorgungsnetz durch die AC/DC- Netzspannungsquelle 16, den Netzinnenwiderstand 17 und die Netzinduktivität 18 dargestellt. Weiters ist eine elektrische Last 23, sowie ein elektrischer Fehler 22 in Form eines Kurzschlusses dargestellt.
Beim einem Schaltgerät gemäß dem Stand der Technik, wie in Fig. 1 gezeigt, ist vorgesehen, dass ein Abschaltvorgang von dem Bypassschalter 8 und der ersten Halbleiterschaltungsanordnung 11 durchgeführt wird, und die ersten und zweiten Trennschalter 9, 10 lediglich dazu dienen, nach erfolgter Abschaltung eine galvanische Trennung des Lastkreises sicherzustellen.
Das Niederspannungs-Schutzschaltgerät 1 gemäß Fig. 2 entspricht im Wesentlichen dem Niederspannungs-Schutzschaltgerät 1 gemäß Fig. 1 , wobei dieses zweipolig ausgebildet ist. Dieses weist einen zweiten Bypassschalter 51 , eine dritte
Halbleiterschaltungsanordnung 52 sowie eine zweite Strommessanordnung 53 auf.
Ein gegenständliches Niederspannungs-Schutzschaltgerät 1 entspricht bevorzugt bis auf die dargelegten Unterschiede einem Niederspannungs-Schutzschaltgerät gemäß Fig. 1 oder 2. Bei zweipoligen Ausführungen eines gegenständlichen
Niederspannungs-Schutzschaltgeräts 1 ist die als Neutralleiterstrecke 5 bezeichnete Schaltstrecke bzw. schaltungstechnische Verbindung durch das Niederspannungs- Schutzschaltgeräts 1 entsprechend der beschriebenen Außenleiterstrecke 2 ausgebildet bzw. auszubilden.
Im Gegensatz zu den Niederspannungs-Schutzschaltgeräten 1 gemäß Fig. 1 und 2 ist bei den gegenständlichen Niederspannungs-Schutzschaltgeräten 1 vorgesehen, dass der erste mechanische Trennschalter 9 schaltungstechnisch seriell zur ersten Halbleiterschaltungsanordnung 11 im Parallelzweig der ersten
Halbleiterschaltungsanordnung 11 , daher gleichzeitig parallel zum Bypassschalter 8, angeordnet ist. Bevorzugte Ausführungsformen wesentlicher Teiles solcher Niederspannungs-Schutzschaltgeräte 1 sind in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellt. Bei dieser Anordnung kann der erste mechanische Trennschalter 9 mechanisch deutlich einfacher ausgebildet werden, als bei den Niederspannungs-Schutzschaltgeräten 1 gemäß den Fig. 1 oder 2, da dieser nur im Zuge eines Schaltvorganges stromdurchflossen wird. Gleichzeitig ist der Bypassschalter 8 zur Gewährleistung eines galvanischen Trennung auszubilden, insbesondere mit entsprechend vergrößertem Kontaktabstand im geöffnetem Zustand.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die elektronische Steuereinheit 13 weiterhin dazu ausgebildet ist, den ersten mechanischen Trennschalter 9 zu betätigen.
Ebenso ist bevorzugt vorgesehen, dass in der Neutralleiterstrecke 5 ein zweiter mechanischer Trennschalter 10 angeordnet ist, und dass die elektronische
Steuereinheit 13 vorzugsweise dazu ausgebildet ist, den zweiten mechanischen Trennschalter 10 zu betätigen. Weiters ist parallel zum Bypassschalter 8 sowie der ersten Halbleiterschaltungsanordnung 1 1 sowie seriell zum ersten Trennschalter 9 bevorzugt ein Überspannungsabieiter 19, insbesondere ein Varistor, vorzugsweise ein MOV, schaltungstechnisch angeordnet. MOV steht dabei für Metall Oxide
Varistor.
Die Ausführungsformen gemäß den Fig. 3 und 4 unterscheiden sich lediglich hinsichtlich der Ausbildung der ersten Halbleiterschaltungsanordnung 1 1 . Die gegenständliche erfindungsgemäße Anordnung des ersten Trennschalters 9 ist daher mit unterschiedlich ausgebildeten ersten Halbleiterschaltungsanordnungen 1 1 möglich.
Bei einem gegenständlichen Niederspannungs-Schutzschaltgerät 1 ist bevorzugt vorgesehen, dass der Bypassschalter 8 als Schalter 27 mit Mehrfachunterbrechung ausgebildet ist. Das Bezugszeichen 27 bezeichnet dabei den Schalter mit
Mehrfachunterbrechung, welcher die Funktion des Bypassschalters 8 erfüllt.
Weiters ist bevorzugt vorgesehen, dass in der Außenleiterstrecke 2 eine zweite Halbleiterschaltungsanordnung 14 schaltungstechnisch seriell zum Bypassschalter 8 und parallel zur ersten Halbleiterschaltungsanordnung 1 1 angeordnet ist. Dabei ist auch der Überspannungsabieiter 19 parallel zum Bypassschalter 8 und der zweite Halbleiterschaltungsanordnung 14 geschaltet. Die zweite
Halbleiterschaltungsanordnung 14 ist ebenfalls von der elektronische Steuereinheit 13 angesteuert.
Durch die Mehrfachunterbrechung beim Bypassschalter 8 kann schneller ein für die Abschaltung eines Kurzschlusses erforderlicher Kontaktabstand erreicht werden. Durch die Mehrfachunterbrechung kann das Volumen und die Masse des
Bypassschalters 8 verringert werden. Dadurch kann die Massenträgheit der bewegten Teile und die Kontaktöffnungszeit verringert werden. Durch die
Verringerung der Kontaktöffnungszeit kann schneller der erforderliche sichere Kontaktabstand erreicht werden, um ein Abschalten eines Kurzschlussstromes durch die Leistungshalbleiter 21 der ersten Halbleiterschaltungsanordnung 11 zu ermöglichen. Dadurch kann die Belastung der ersten Halbleiterschaltungsanordnung 11 verringert werden, welche während der Zeit, welche der Bypassschalter 8 zum Erreichen des sicheren Kontaktabstandes benötigt, um ein erneutes Zünden des Lichtbogens an den Kontakten des Bypassschalters 8 zu verhindern, einer sehr hohen Belastung ausgesetzt sind. Durch das schnellere Erreichen dieses sicheren Abstandes der Kontakte des Bypassschalters 8 können weiters in der ersten
Halbleiterschaltungsanordnung 11 geringer maximal-belastbare Leistungshalbleiter 20, 21 vewendet werden. Derartige Leistungshalbleiter 20, 21 weisen sowohl einen geringeren Innenwiderstand, als auch eine geringere physische Baugröße auf, als höher belastbare Leistungshalbleiter 20, 21. Durch die geringere Baugröße, insbesondere die kürzeren Wege innerhalb der Leistungshalbleiter 21 kann die relevante Schleifeninduktanz des Niederspannungs-Schutzschaltgeräts 1 verringert werden, wodurch weiters direkt die Kommutierungszeit des Kurzschlussstromes auf die erste Halbleiterschaltungsanordnung 11 verringert werden kann. Durch den geringeren Innenwiderstand wird die Kommutierungszeit weiters verringert.
Allerdings hat sich gezeigt, dass bei realen Ausführungen des Bypassschalters 8 mit Mehrfachunterbrechung die Kontakte niemals ganz genau gleichzeitig öffnen. Bei zeitlich sehr fein aufgelöster Beobachtungszeit konnte festgestellt werden, dass in der Regel eines der Kontaktpaare aus beweglichem und bevorzugt gehäusefestem Kontakt den Öffnungs- bzw- Trennungsvorgang vor dem wenigstens einen weiteren Kontaktpaar begingt. Dadurch muss während dieser Zeitspanne der gesamte, sich aufbauende bzw. ansteigende Kurzschlussstrom von lediglich einem Kontaktpaar getragen werden, welches dazu jedoch nicht ausgelegt ist. Dies führt nicht nur zu einer hohen Belastung dieses Kontaktpaares, sondern weiters zu einer
Verschlechterung bzw. Verlängerung der Kommutierungszeit und folglich auch zu einer Vergrößerung der Belastung der Leistungshalbleiter 20, 21 der ersten
Halbleiterschaltungsanordnung 11. Durch die zweite Halbleiterschaltungsanordnung 14 kann sowohl die Belastung des Bypassschalters 8 als auch der ersten Halbleiterschaltungsanordnung 1 1 verringert werden. Dadurch kann erreicht werden, dass der Strom bereits bei deutlich geringerer Stromstärke als bei herkömmlichen Schutzschaltgeräten gemäß Fig. 1 auf die erste Halbleiterschaltungsanordnung 1 1 kommutiert, wodurch die Belastung der ersten Halbleiterschaltungsanordnung 1 1 verringert und deren Lebensdauer vergrößert werden kann. Dadurch stellen die Unterschiede im zeitlichen Öffnen der Kontakte des Bypassschalters 8 kein Problem dar. Dadurch kann das Auftreten eines Lichtbogens an dem Bypassschalter 8 im Wesentlichen gänzlich vermieden werden, wodurch die Belastung der entsprechenden Schaltkontakte verringert und deren Lebensdauer vergrößert werden kann. Dadurch können die Vorteile der
Mehrfachunterbrechung am Bypassschalter 8 ohne Beeinträchtigung durch dessen Eigenheiten ausgenutzt werden.
Durch die gegenständlichen Maßnahmen können weitere Vorteile erzielt werden. Da beim Abschalten kein Lichtbogen auftritt, muss auch kein Lichtbogen gelöscht werden. Es entstehen keine heißen ionisierten Gase, welche erst gekühlt werden müsste, um ein erneutes Zünden eines Lichtbogens zu verhindern. Dadurch kann sowohl die Belastbarkeit der ersten Halbleiterschaltungsanordnung 1 1 reduziert werden, als auch der gesamte Abschaltvorgang weiter beschleunigt werden, da ein erneutes Zünden eines Lichtbogens gegenständlich nicht mehr zu befürchten ist. Alternativ kann auch die Belastbarkeit der ersten Halbleiterschaltungsanordnung 1 1 unverändert bleiben und die Öffnungsgeschwindigkeit des Bypassschalters 8 reduziert werden, wodurch dieser einfacher ausgebildet werden kann.
Durch das schnelle Abschalten eines Kurzschluss- bzw- Überlaststromes wird weniger Energie als sonst in Form von Streuinduktivitäten bzw. in der
Netzinduktanz gespeichert, wodurch der Überspannungsabieiter 19 sowie der Snubber 24 geschont wird. Dieser kann aufgrund weiterer Effekte auch kleiner dimensioniert werden.
Da kein Schaltlichtbogen auftritt, ist der Spannungsabfall an der ersten
Halbleiterschaltungsanordnung 1 1 nicht durch die Lichtbogenspannung limitiert.
Der Schalter 27 mit Mehrfachunterbrechung weist wenigstens eine
Doppelunterbrechung auf, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass der Schalter 27 mit Mehrfachunterbrechung umfassend wenigstens eine bewegliche Schaltbrücke mit wenigstens einem ersten und wenigstens einem zweiten beweglichen Kontakt ausgebildet ist. Der Schalter 27 ist in Fig. 5 schematisch dargestellt. Dabei kann weiters auch vorgesehen sein, dass der Schalter 27 mit Mehrfachunterbrechung auch eine Dreifachunterbrechung, eine Vierfachunterbrechung bzw. eine
Fünffachunterbrechung aufweist. Schalter 27 mit Mehrfachunterbrechung und beweglichen Schaltbrücken sind an sich bekannt, weshalb gegenständlich nicht näher darauf eingegangen wird.
Die elektronische Steuereinheit 13 ist dazu vorgesehen bzw. entsprechend ausgebildet, den Bypassschalter 8, den ersten mechanischen Trennschalter 9, den zweiten mechanischen Trennschalter 10, die erste Halbleiterschaltungsanordnung 11 und die zweite Halbleiterschaltungsanordnung 14 bei Detektion eines
vorgebbaren Überstromes, insbesondere eines Kurzschlussstromes, durch die Strommessanordnung 12 anzusteuern, um ein Abschalten des Schutzschaltgeräts 1 zu verursachen. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass die elektronische
Steuereinheit 13 dazu ausgebildet ist, bei Detektion eines Kurzschlussstromes durch die Strommessanordnung 12 erst die erste Halbleiterschaltungsanordnung 1 1 einzuschalten, im Wesentlichen unmittelbar nachfolgend die zweite
Halbleiterschaltungsanordnung 1 zu sperren, im Wesentlichen unmittelbar nachfolgenden den Bypassschalter 8 zu öffnen, nachfolgend, insbesondere sobald der Bypassschalter 8 genug geöffnet hat, die erste Halbleiterschaltungsanordnung 11 in den nicht-leitenden Zustand zu steuern, und nachfolgend, insbesondere sobald der Strom nahezu Null ist, den ersten mechanischen Trennschalter 9 zu öffnen. Nachfolgend wird bevorzugt der zweite mechanische Trennschalter 10 geöffnet. Durch den Betrieb in dieser Reihenfolge kann erreicht werden, dass der Strom bereits auf die erste Halbleiterschaltungsanordnung 1 1 kommutiert, wenn dieser noch sehr klein ist, wobei kein entsprechender Abfall, verbunden mit einem Lichtbogen an dem Bypassschalter 8 erforderlich ist. Die Mehrfachkontakte des Bypassschalters 8 öffnen daher bereits im stromlosen Zustand, weshalb kein Lichtbogen auftritt, und es aufgrund der unterschiedlichen Kontaktöffnung zu keinen Problemen kommt.
Nach dem Abschalten der IGBTs 21 wird die Spannung wegen der im Netz
gespeicherten Energie steigen. Die steigende Spannung wird vom Überspannungsabieiter 19 geleitet, welcher den Strom begrenzt. Wenn der Strom klein genug ist, werden der erste und zweite mechanische Trennschalter 9, 10 geöffnet.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die zweite Halbleiterschaltungsanordnung 14 bidirektional ausgebildet ist. Besonders bevorzugt ist die zweite
Halbleiterschaltungsanordnung 14 als vier Quadranten-Schaltung ausgebildet, für beide Stromrichtungen und beide Spannungspolaritäten.
Weiters ist bevorzugt vorgesehen, dass die zweite Halbleiterschaltungsanordnung 14 umfassend Niederspanungs-MOSFET 15 ausgebildet ist. Die zweite
Halbleiterschaltungsanordnung 14 befindet sich ständig im Stromfluss, weshalb der Innenwiderstand derselben relevant ist, um eine zu große Verlustleistung an dieser Stelle zu vermeiden. Nach dem Abschalten der zweiten
Halbleiterschaltungsanordnung 14 kommutiert der Strom auf die erste
Halbleiterschaltungsanordnung 11. Der Spannungsabfall über die zweite
Halbleiterschaltungsanordnung 14 beträgt dabei lediglich einige Volt. Beim
Ausschalten der ersten Halbleiterschaltungsanordnung 11 ist darauf zu achten, dass die Schaltkontakte des Bypassschalters 8, 27, bereits genügend Kontaktabstand erreicht haben, dass an der zweiten Halbleiterschaltungsanordnung 14 keine Spannung mehr anliegt.
Bevorzugt sind die Niederspanungs-MOSFET 15 als 20-30V MOSFET gewählt, aufgrund deren sehr geringen Innenwiderstandes, sowie um die Verlustleitung im regulären Betrieb gering zu halten. Der Spannungsabfall an den Niederspanungs- MOSFET 15 dient lediglich dazu den Strom zum Kommutieren auf die erste
Halbleiterschaltungsanordnung 11 zu bringen.
Aufgrund der„intrinsic body diode" und Betrieb der MOSFET im dritten Quadranten sind lediglich zwei derartige Niederspanungs-MOSFET 15 für einen bidirektionalen Schalter erforderlich. Durch die hohe Leitfähigkeit können hohe Ströme bei geringen Gate-Spannungen erreicht werden.
Die erste Halbleiterschaltungsanordnung 11 ist entsprechend belastbar ausgebildet, um die hohen Ströme und Spannungsspitzen bei einem Kurzschluss zu schalten. Die erste Halbleiterschaltungsanordnung 11 kann ausgeschaltet werden, sobald die Kontakte des Bypassschalters 8, 27 genügend Kontaktabstand aufweisen.
Die MOSFET 15 weisen jeweils bevorzugt eine Antiparallel-Diode auf, welche auch als Monolithic Body Diode bezeichnet wird.
Beim Einschalten eines ausgeschalteten Niederspannungs-Schutzschaltgeräts 1 kann dieses zuvor aufgrund einer Kurzschlussabschaltung ausgeschaltet worden sein, sodass die Kontakte des Bypassschalters 8 geöffnet sind. Dabei kann der
betreffende elektrische Fehler weiterhin vorhanden sein. Beim Schließen der Schaltkontakte des Bypassschalters 8 kommt es in der Regel zu einem sog. Prellen der Kontakte. Dabei wird jeweils kurzzeitig eine leitende Verbindung hergestellt und wieder unterbrochen bis ein mechanisch stabiler Zustand erreicht wird. Dies führt, vor allem bei bestehendem Kurzschluss zu einer hohen Belastung der
Kontakte. Weiters besteht insbesondere beim Einschalten des Niederspannungs- Schutzschaltgeräts 1 bei bestehendem Kurzschluss die Gefahr der Beschädigung der zweiten Halbleiterschaltungsanordnung 14.
Bevorzugt ist daher vorgesehen, dass die elektronische Steuereinheit 13 dazu ausgebildet ist, beim Einschalten des ausgeschalteten Niederspannungs- Schutzschaltgeräts 1 bei geöffnetem Bypassschalter 8 und gesperrter erster und zweiter Halbleiterschaltungsanordnung 1 1 , 1 , vorzugsweise erst den zweiten mechanischen Trennschalter 10 zu schließen, nachfolgend den ersten
mechanischen Trennschalter 9 zu schließen, bei Wechselstrom insbesondere bei einem Nulldurchgang der Netzspannung, nachfolgend nach zumindest einer vorgebbaren ersten Zeitdauer die erste Halbleiterschaltungsanordnung 1 1 einzuschalten, im Wesentlichen unmittelbar nachfolgend den Bypassschalter 8 zu schließen, nach einer vorgebbaren zweiten Zeitdauer, bei Wechselstrom
insbesondere beim nächsten Nulldurchgang der Netzspannung, die zweite
Halbleiterschaltungsanordnung 14 einzuschalten und im Wesentlichen unmittelbar nachfolgend die erste Halbleiterschaltungsanordnung 1 1 auszuschalten und den ersten mechanischen Trennschalter 9 geschlossen zu halten.
Bevorzugt ist weiters vorgesehen, dass die elektronische Steuereinheit 13 dazu ausgebildet ist, beim Ausschalten des eingeschalteten Niederspannungs- Schutzschaltgeräts 1 mit geschlossenem ersten mechanischen Trennschalter 9 erst die erste Halbleiterschaltungsanordnung 1 1 einzuschalten, nachfolgend die zweite Halbleiterschaltungsanordnung 14 auszuschalten, nachfolgend den Bypassschalter 8 zu öffnen und die erste Halbleiterschaltungsanordnung 1 1 abzuschalten, und nachfolgend, insbesondere sobald detektiert wurde, dass der Strom über den ersten Trennschalter 9 annähernd auf null gesunken ist, den ersten mechanischen Trennschalter 9 zu öffnen.
Die erste Zeitdauer ist dabei derart lange, dass Schaltkontakte des ersten mechanischen Trennschalters 9, sowie vorzugsweise Schaltkontakte des zweiten mechanischen Trennschalters 10, einen mechanisch stationären Zustand erreicht haben. Beim Einschalten eines Gleichstromes ist es ausreichend diese Zeit abzuwarten.
Zum Einschalten eines Wechselstromes ist bevorzugt vorgesehen, dass die elektronische Steuereinheit 13 dazu ausgebildet ist, nach Ablauf der ersten
Zeitdauer die zweite Halbleiterschaltungsanordnung 14 beim nächsten
Nulldurchgang der anliegenden Spannung einzuschalten. Zur Detektion des
Nulldurchganges der anliegenden Spannung weist das Niederspannungs- Schutzschaltgerät 1 eine Spannungsmessanordnung 29 auf, welches mit der
Steuereinheit 13 verbunden ist.
Die zweite Zeitdauer ist derart lange, dass Schaltkontakte des Bypassschalters 8 einen mechanisch stationären Zustand erreicht haben.
Durch die vorgenannten Maßnahmen kann das Niederspannungs-Schutzschaltgerät 1 eingeschaltet werden, ohne die einzelnen Bauteile übermäßigen Belastungen auszusetzen.
Durch die gegenständlichen Maßnahmen ergibt sich als weiterer Vorteil, dass es bei einem Schaltvorgang bei einem Defekt der ersten Halbleiterschaltungsanordnung 1 1 nicht zu einem Brand des Niederspannungs-Schutzschaltgeräts 1 kommt. Bei einem Niederspannungs-Schutzschaltgerät 1 gemäß Fig. 1 würde in diesem Fall der Bypassschalter 8 öffnen, woraufhin der entstehende Lichtbogen zu einem Brand des Bypassschalters 8 und folglich des gesamten Niederspannungs-Schutzschaltgeräts 1 führen würde. Dies ist bei dem gegenständlichen Niederspannungs- Schutzschaltgerät 1 gemäß Fig. 2 nicht der Fall. Aufgrund eines Avalanche- oder Lawinendurchbruches des bzw. der MOSFET 15 öffnet der Bypassschalter 8, 27 weiterhin ohne Lichtbogen, sodass ein Brand vermieden werden kann. Da es dabei zu einer Zerstörung der zweiten Halbleiterschaltungsanordnung 14 kommen kann, ist die zweite Halbleiterschaltungsanordnung 14 bevorzugt in einem Schutzgehäuse, insbesondere einem Metallgehäuse, innerhalb des Niederspannungs- Schutzschaltgeräts 1 gekapselt angeordnet.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1 . Niederspannungs-Schutzschaltgerät (1 ) mit mindestens einer
Außenleiterstrecke (2) von einem Außenleiterversorgungsanschluss (3) des
Niederspannungs-Schutzschaltgeräts (1 ) zu einem Außenleiterlastanschluss (4) des Niederspannungs-Schutzschaltgeräts (1 ), und einer Neutralleiterstrecke (5) von einem Neutralleiteranschluss (6) des Niederspannungs-Schutzschaltgeräts (1 ) zu einem Neutralleiterlastanschluss (7) des Niederspannungs-Schutzschaltgeräts (1 ), wobei in der Außenleiterstrecke (2) ein mechanischer Bypassschalter (8) angeordnet ist, wobei eine erste Halbleiterschaltungsanordnung (1 1 ) des
Niederspannungs-Schutzschaltgeräts (1 ) parallel zum Bypassschalter (8) geschaltet ist, wobei in der Außenleiterstrecke (2) eine Strommessanordnung (12) angeordnet ist, welche mit einer elektronischen Steuereinheit (13) des Schutzschaltgeräts (1 ) verbunden ist, wobei die elektronische Steuereinheit (13) dazu ausgebildet ist, den Bypassschalter (8) und die erste Halbleiterschaltungsanordnung (1 1 ) bei Detektion eines vorgebbaren Überstromes, insbesondere eines Kurzschlussstromes, durch die Strommessanordnung (12) anzusteuern, dadurch gekennzeichnet, dass seriell zur ersten Halbleiterschaltungsanordnung (1 1 ) sowie parallel zum Bypassschalter (8) ein erster mechanischer Trennschalter (9) angeordnet ist.
2. Niederspannungs-Schutzschaltgerät (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (13) dazu ausgebildet ist, den ersten mechanischen Trennschalter (9) zu betätigen.
3. Niederspannungs-Schutzschaltgerät (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Neutralleiterstrecke (5) ein zweiter mechanischer Trennschalter (10) angeordnet ist, und dass die elektronische Steuereinheit (13) vorzugsweise dazu ausgebildet ist, den zweiten mechanischen Trennschalter (10) zu betätigen.
4. Niederspannungs-Schutzschaltgerät (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zum Bypassschalter (8) sowie der ersten Halbleiterschaltungsanordnung (1 1 ) sowie seriell zum ersten Trennschalter (9) ein Überspannungsabieiter (19), insbesondere ein MOS-Varistor, schaltungstechnisch angeordnet ist.
5. Niederspannungs-Schutzschaltgerät (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypassschalter (8) als Schalter (27) mit Mehrfachunterbrechung ausgebildet ist.
6. Niederspannungs-Schutzschaltgerät (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (27) mit Mehrfachunterbrechung umfassend wenigstens eine bewegliche Schaltbrücke mit wenigstens einem ersten und wenigstens einem zweiten beweglichen Kontakt ausgebildet ist.
7. Niederspannungs-Schutzschaltgerät (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Außenleiterstrecke (2) eine zweite
Halbleiterschaltungsanordnung (14) schaltungstechnisch seriell zum Bypassschalter (8) und parallel zur ersten Halbleiterschaltungsanordnung (1 1 ) angeordnet ist
8. Niederspannungs-Schutzschaltgerät (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Halbleiterschaltungsanordnung (14) bidirektional, insbesondere als bidirektionaler 4-Q.uadrantennschalter, ausgebildet ist
9. Niederspannungs-Schutzschaltgerät (1 ) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Halbleiterschaltungsanordnung (14) umfassend Niederspanungs-MOSFET (15) ausgebildet ist
10. Niederspannungs-Schutzschaltgerät (1 ) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (13) dazu ausgebildet ist, bei Detektion eines Kurzschluss- und/oder Überlaststromes durch die Strommessanordnung (12) erst die erste Halbleiterschaltungsanordnung (1 1 ) einzuschalten, nachfolgend die zweite Halbleiterschaltungsanordnung (14) zu sperren, nachfolgenden den Bypassschalter (8) zu öffnen, nachfolgend die erste Halbleiterschaltungsanordnung (11 ) in den nicht-leitenden Zustand zu steuern, und nachfolgend ist den ersten mechanischen Trennschalter (9) zu öffnen.
11. Niederspannungs-Schutzschaltgerät (1 ) nach einem der Ansprüche 7 bis
10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (13) dazu ausgebildet ist, beim Einschalten des ausgeschalteten Niederspannungs- Schutzschaltgeräts (1 ) bei geöffnetem Bypassschalter (8) und gesperrter erster und zweiter Halbleiterschaltungsanordnung (11 , 14), erst den ersten mechanischen Trennschalter (9) zu schließen, nachfolgend nach zumindest einer vorgebbaren ersten Zeitdauer die erste Halbleiterschaltungsanordnung (11 ) einzuschalten, im Wesentlichen unmittelbar nachfolgend den Bypassschalter (8) zu schließen, nach einer vorgebbaren zweiten Zeitdauer die zweite Halbleiterschaltungsanordnung (14) einzuschalten und im Wesentlichen unmittelbar nachfolgend die erste
Halbleiterschaltungsanordnung (11 ) auszuschalten und den ersten mechanischen Trennschalter (9) geschlossen zu halten.
12. Niederspannungs-Schutzschaltgerät (1 ) nach einem der Ansprüche 7 bis
11 , dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (13) dazu ausgebildet ist, beim Ausschalten des eingeschalteten Niederspannungs- Schutzschaltgeräts (1 ) mit geschlossenem ersten mechanischen Trennschalter (9) erst die erste Halbleiterschaltungsanordnung (11 ) einzuschalten, nachfolgend die zweite Halbleiterschaltungsanordnung (14) auszuschalten, nachfolgend den Bypassschalter (8) zu öffnen und die erste Halbleiterschaltungsanordnung (11 ) abzuschalten, und nachfolgend den ersten mechanischen Trennschalter (9) zu öffnen.
13. Niederspannungs-Schutzschaltgerät (1 ) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zeitdauer derart lange ist, dass
Schaltkontakte des ersten mechanischen Trennschalters (9), sowie vorzugsweise Schaltkontakte des zweiten mechanischen Trennschalters (10), einen mechanisch stationären Zustand erreicht haben.
14. Niederspannungs-Schutzschaltgerät (1 ) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (13) dazu ausgebildet ist, beim Einschalten eines Wechselstromes nach Ablauf der ersten Zeitdauer die zweite Halbleiterschaltungsanordnung (14) beim nächsten Nulldurchgang der anliegenden Spannung einzuschalten.
15. Niederspannungs-Schutzschaltgerät (1 ) nach einem der Ansprüche 11 bis
4 dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Zeitdauer derart lange ist, dass Schaltkontakte des Bypassschalters (8) einen mechanisch stationären Zustand erreicht haben.
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