WO2020030379A1 - Schaltgerät und verfahren - Google Patents

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WO2020030379A1
WO2020030379A1 PCT/EP2019/068876 EP2019068876W WO2020030379A1 WO 2020030379 A1 WO2020030379 A1 WO 2020030379A1 EP 2019068876 W EP2019068876 W EP 2019068876W WO 2020030379 A1 WO2020030379 A1 WO 2020030379A1
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switching device
electronic unit
unit
contacts
mechanical unit
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Jörg Hußmann
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H01H9/02—Bases, casings, or covers
    • H01H2009/0292—Transparent window or opening, e.g. for allowing visual inspection of contact position or contact condition

Definitions

  • the invention relates to a switching device for interrupting egg nes multiple conductors low-voltage circuit according to the preamble of claim 1 and a method for a switching device with a disconnect function according to the Oberbe handle of claim 19.
  • Disconnectors or switch disconnectors are generally known.
  • Disconnectors or disconnectors are electrical actuation systems that are designed for the load-free (de-energized) electrical disconnection of electrical low-voltage circuits or systems (parts). Electrical disconnection under load is not possible or only possible to a limited extent using conventional disconnectors and can lead to the destruction of the disconnector due to an arc that occurs during disconnection.
  • Switch disconnectors or switch disconnectors are electrical actuation systems which are designed for the electrical separation of electrical low-voltage circuits or systems (parts) under load.
  • load disconnectors have, for example, an arc extinguishing device, by means of which an arc which arises during electrical separation under load can be guided away from switching elements of the load disconnector and in a heat-resistant section of the arc extinguishing device, such as e.g. an arc quenching chamber, is quenchable. In this way, thermal overloading of sensitive components of the load disconnector caused by the arc is avoided.
  • a special embodiment of disconnectors or switch disconnectors are fuse-operated switch disconnectors, such as fuse switch disconnectors or fuse switch disconnectors.
  • Fuse switch disconnectors are load disconnectors that have an electrical fuse. sen, such as a fuse, for example a so-called NH fuse.
  • Disconnectors or switch disconnectors are usually operated manually, for example by a handle, e.g. In the form of a toggle or lever, the contacts of the circuit open, so that a galvanic separation, in particular with a separation section or protective section, is realized.
  • fuse disconnectors or fuse switch disconnectors Even with fuse disconnectors or fuse switch disconnectors, only a manual interruption is basically provided, the fuse only serves as additional protection for extreme situations. With fuse switch disconnectors, the fuse usually has to be changed before the low-voltage circuit or the system can be supplied with energy again.
  • circuit breakers In contrast, circuit breakers, circuit breakers or residual current circuit breakers are known.
  • the circuit is interrupted automatically or manually, usually automatically when certain overcurrent, short-circuit or fault current conditions exist. After an interruption, these devices can be switched on again relatively quickly. Manual deactivation is also possible.
  • Miniature circuit breakers and circuit breakers refer to protective devices or circuit breakers that function in a similar way to a fuse. Miniature circuit breakers and circuit breakers monitor the current flowing through them by means of at least one conductor and interrupt the electrical current or energy flow to an energy sink or a consumer, which is referred to as tripping, if protection parameters, such as current limit values or current-time limit values, ie if a current value is present for a certain time period, are exceeded. The interruption takes place mechanically by opening contacts.
  • protection parameters such as current limit values or current-time limit values, ie if a current value is present for a certain time period
  • Residual current circuit breakers determine the total current in an electrical circuit, which is normally zero, and interrupt when a residual current value is exceeded, i.e. a non-zero current sum that exceeds a certain (differential) current value or fault current value, the electrical circuit. The interruption takes place here automatically.
  • Low voltage means voltages up to 1000 volts AC and / or 1500 volts DC. Low voltage means in particular voltages that are greater than the low voltage, with values of 50 volts AC and 120 volts DC.
  • the current values mentioned refer in particular to nominal and / or breaking currents, i.e. The maximum current that is normally conducted through the circuit or at which the electrical circuit is usually interrupted, for example by a switching device or a protective device or a protective switching device, such as a circuit breaker or circuit breaker.
  • the invention relates to switching devices with a disconnect function.
  • the separation function means a certain minimum distance or minimum air gap between the contacts of the switching device. This minimum air gap is essentially voltage-dependent. Other parameters are the pollution degree, the type of field (homogeneous, inhomogeneous), and the air pressure or the altitude above sea level.
  • the object of the present invention is to improve a switching device with a disconnecting function of the type mentioned at the outset, in particular to improve switching or to increase the number of possible switching operations or to increase the service life.
  • switching device for a multiple conductor on a low-voltage circuit, - with a housing, with connection contacts arranged on the housing for connecting conductors of the low-voltage circuit,
  • an electronic unit is provided which is connected in series to the mechanical unit on the current flow side,
  • auxiliary switch and the electronic unit are designed in such a way
  • high-impedance is meant a state in which only a current of negligible size flows.
  • high-resistance values of greater than 1 kiloohm, better than 10 kiloohm, 100 kiloohm, 1 megohm, 10 megohm,
  • the separation function is:
  • the isolating function is characterized by a minimum air gap of the opened isolating contacts in the OFF position (open position, opened contacts) depending on the rated impulse withstand voltage and the degree of contamination.
  • the minimum air gap is in particular between 0.01 mm and 14 mm.
  • the isolating function is characterized by a minimum air gap of the opened isolating contacts in the OFF position as a function of the measurement surge voltage resistance and the degree of contamination.
  • the minimum air gap is between 0.01 mm at 0.33 kV and 14 mm at 12 kV, in particular for pollution degree 1 and in particular for inhomogeneous fields.
  • the minimum air distance can have the following values: E DIN EN 60947-1 (VDE 0660-100): 2018-06
  • the pollution levels and field types correspond to those defined in the standards.
  • the mechanical unit has an operating lever or a manual, motorized, pneumatic or spring-loaded switching mechanism for actuating the isolating contacts to achieve the open or closed position (open or closed contacts).
  • the electronic unit (E) has a high resistance.
  • the mechanical unit is a mechanical unit of a switch disconnector.
  • the switching device is in particular a disconnector or switch disconnector.
  • the mechanical unit i.e. to the ON position, after closing the contacts the electronic unit has a low resistance.
  • low-resistance values mean resistance values that are less than 10 ohms, better less than 1 ohms, 100 milli-ohms, 10 milli-ohms, 1 milli-ohms, 100 micro-ohms, 10 micro-ohms, 1 micro-ohms, 100 nano-ohms, 10 nano-ohms, 1 nano-ohm or less.
  • the electronic unit is designed with semiconductors, in particular is a semiconductor switch, for example with bipolar transistors, field effect transistors, thyristors and / or isolated gate bipolar transistors (IGBT).
  • semiconductors in particular is a semiconductor switch, for example with bipolar transistors, field effect transistors, thyristors and / or isolated gate bipolar transistors (IGBT).
  • IGBT isolated gate bipolar transistors
  • the electronic unit is high-resistance with an opened mechanical unit.
  • the auxiliary switch is mechanically connected to the mechanical unit. Before the (mechanical) contacts open, an electrical contact of the auxiliary switch opens, so that an auxiliary electrical circuit connected to the electronic unit (and having the auxiliary switch) is opened, so that the electronic unit then reduces the electrical current of the conductors of the low-voltage circuit, in particular ideally interrupts. For example, by making it high-impedance. Alternatively, this can be done inversely by opening the auxiliary switch or generally by changing the contact, in particular also by a wiping contact.
  • the electronic unit is high-resistance when the contacts of the mechanical unit are open. After the contacts have been closed, the electrical contact of the auxiliary switch is closed, so that the electrical auxiliary circuit is closed, so that the electronic unit then becomes low-resistance, in particular ideally superconducting.
  • a switch which is connected to the electronic unit. Both are designed in such a way that the switch can be used to switch between the high-resistance and low-resistance state of the electronic unit;
  • the auxiliary switch has a sensor. This has the particular advantage that there is a simple implementation for an auxiliary switch.
  • the auxiliary switch is designed as a module that can be coupled to the mechanical unit.
  • the switching device is designed in such a way that, when the low-voltage circuit is in the de-energized state, the mechanical unit can always be moved to the OFF position by the
  • the switching device is designed in such a way that when the low-voltage circuit is de-energized and when the mechanical unit is in the OFF position when the power unit is switched to, the electronic unit remains high-resistance.
  • the electronic unit is designed such that when a current limit value of the low-voltage circuit is exceeded, the electronic unit changes to the high-resistance state. This has the particular advantage that both the electronic unit and the low-voltage circuit are protected.
  • the electronic unit is coupled to the mechanical unit in such a way that when the current limit value is exceeded and the electronic unit changes to the high-resistance state, the mechanical unit is brought into the OFF position in order to achieve the isolating function.
  • the drawing shows a figure.
  • the figure shows a schematic diagram of a novel switching device.
  • the figure shows a switching device SG according to the invention for a low-voltage circuit having several conductors LI, 12, L3.
  • the switching device SG has a housing GEH with terminals AK1, ..., AK6 for the conductors LI, L2, L3 of the low-voltage circuit.
  • the connection terminals are attached to the housing.
  • the example shows a three-phase AC circuit with a first conductor LI, a second conductor L2 and a third conductor L3.
  • a single-phase AC circuit with two conductors e.g. External and neutral conductors, or a three-phase AC circuit with one
  • Be neutral i.e. with 4 conductors.
  • the conductors LI, L2, L3 are connected on the input side, in particular on the energy source side, to an, in particular particularly exclusively, manually operated mechanical unit M which has contacts K1, K2, K3 for interrupting the conductors LI, L2, L3 ,
  • the contacts K1, K2, K3 can be opened and closed by an operating lever H, such as a manually operated handle, for example in the form of a toggle or lever, so that an opening and
  • a manual, motorized, pneumatic or spring-loaded switching mechanism can be provided to actuate the isolating contacts (Kl, K2, K3) to achieve the off or on position or to support it.
  • the conductors LI, L2, L3 are connected on the other hand, in particular on the energy sink side or on the consumer side, to an electronic unit E.
  • the switching device can be connected to energy sinks or energy sources but also the other way round (energy source to electronic unit, energy sink to mechanical unit).
  • the mechanical unit M is in turn connected to the electronic unit E, in particular the conductors LI, L2, L3 establish a connection. Electrically, there is a series connection of the mechanical unit and the electrical unit, which is implemented by means of the conductors.
  • an auxiliary switch A connected to the mechanical unit M is also provided, which in turn is connected to the electronic unit E, in particular
  • auxiliary circuit is electrically connected, for example by an auxiliary circuit.
  • the auxiliary switch A and the electronic unit E are designed such that when the mechanical unit M is opened before the contacts K are opened, during the opening of the contacts or after the contacts have opened, in particular shortly after the contacts have been opened, ie the isolating contacts are no longer in contact with each other, the electronic unit E becomes high-resistance. This means that the
  • the electronic unit (E) only becomes low-resistance after the contacts of the mechanical unit have been closed. Thus, it is switched on virtually without current or without load.
  • the electronic unit can be designed with semiconductors, in particular a semiconductor switch.
  • the electronic unit E can have a high resistance, so that a safe basic state is given, in particular when the mechanical unit is open.
  • the electronic unit E can contain a further overcurrent protection (or short-circuit protection) so that when a current limit value is exceeded or a current time period limit value is exceeded, ie a current value is present for a certain period of time, an interruption (reduction of the electrical current) or high impedance) of the circuit by the electronic unit E.
  • the invention can be designed in such a way that the auxiliary switch A is mechanically connected to the mechanical unit M that, before the contacts K open, an electrical contact of the auxiliary switch A opens, so that one connected to the electronic unit E and having the auxiliary switch electrical auxiliary circuit is opened, so that the electronic unit E then reduces the electrical current of the conductors LI, L2, L3 of the low-voltage circuit, in particular ideally interrupts.
  • the electronic unit E can have a high resistance when the contacts K of the mechanical unit. After the contacts K of the mechanical unit M have been closed, the electrical contact of the auxiliary switch A is closed, so that the auxiliary electrical circuit is closed, so that the electronic unit E then becomes low-resistance. In particular, it can ideally become superconducting or almost superconducting.
  • a switch S can be provided which is connected to the electronic unit E. Both are designed such that the switch can be used to switch between the high-resistance and low-resistance state of the electronic unit E. In particular, only when the mechanical unit M is closed. A switching function can thus be easily implemented, regardless of the isolating function.
  • the conductors LI, L2, L3 of the low-voltage circuit are electrically interrupted, with the opening process before, during or after, in particular the shortly after the galvanic interruption of the conductors LI, L2, L3, the current of the conductors LI, L2, L3 of the low voltage circuit is reduced, in particular ideally a current interruption.
  • an electronic unit connected in series For example, by an electronic unit connected in series.
  • the auxiliary switch can advantageously be designed as a module.
  • a further connection from the electronic unit to the mechanical unit can be provided in order to ensure a high impedance of the electronic unit as well as a triggering or OFF position or OFF state of the mechanical unit when a, in particular adjustable, current limit value is exceeded to achieve.
  • a very powerful switching device is available, in particular with an isolating function in accordance with the standard.
  • the invention can also be used very advantageously for switch disconnectors, protective switching devices or circuit breakers.
  • the new electronic switching device e.g. in the form of a circuit breaker or hybrid switchgear similar to a circuit breaker, but with an isolating function, is carried out with an electronically safe unit or switching electronics E, a mechanical unit or isolating mechanism M and auxiliary switch A.
  • the function of the switchgear with isolating function and a minimum switching category AC / DC xl (AC xO - de-energized switching, from AC xl - energized switching; x - stands for a number that defines the device category; according to series 60947), has an auxiliary switch A, for electrical locking gelation is used.
  • the electrical locking acts on the electronic unit E or electronics, which reduces or (quasi) interrupts the current flow before opening the mechanical contacts K. In the open position of the mechanical unit or OFF position, the electrical disconnection function is fulfilled by the disconnection mechanism / contacts K.
  • a user switches the separating mechanism from the closed or ON state / position towards the OFF state / position.
  • the leading auxiliary switch A triggers the electronic unit E or switching electronics, which reduces or (quasi) interrupts the current.
  • This new electronic switching device or switch disconnector is therefore switched mechanically and triggers electronics in the background to cause a power interruption. After opening the contacts, the disconnection function is given.
  • the electronic unit E is controlled by the mechanical unit M (e.g. today's switch disconnector). This is done e.g. in the course of an electrical lock.
  • the mechanical unit M e.g. today's switch disconnector
  • the control takes place here by a mechanically / electrically coupled signal, by rotation e.g. the handle H of the mechanical unit M to the electronic unit (switch ON or OFF). It is not controlled by an evaluation unit, as with a circuit breaker.
  • the operating lever or the handle can be closed or locked in an open state of the contacts, that is to say in the off state, for example by a lock.
  • a switch S can be provided which allows the electronic unit to become high-resistance / interruption of the electrical circuit, in particular in the ON position of the mechanical unit. No separation function is achieved here.
  • the separation function is basically formed by the mechanical unit M. In particular, at least air or creepage distances are achieved. Furthermore, a one-to-one switch position indicator for the isolating function is guaranteed by the handle.
  • the electronic unit is never live when the contacts of the mechanical unit are open, i.e. an OFF state is displayed.
  • the new electronic switching device in particular the new switch disconnector, is formed from an electronic unit E and a mechanical unit M, in particular their series connection.
  • the mechanical unit M is coupled to an auxiliary switch A which controls the electronic unit E, as a result of which an electrical locking is achieved.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät für einen mehrere Leiter aufweisenden Niederspannungsstromkreis, - mit einem Gehäuse, mit am Gehäuse angeordneten Anschlusskontakten zum Anschluss von Leitern des Niederspannungsstromkreises, - mit einer im Gehäuse befindlichen mechanischen Einheit mit einer Trennfunktion und einer AUS- oder EIN-Stellung, die Trennkontakte zur galvanischen Unterbrechung der Leiter des Niederspannungsstromkreises aufweist. Eine elektronische Einheit ist vorgesehen, die stromflussseitig in Serie zur mechanischen Einheit geschaltet ist, ein mit der mechanischen Einheit verbundener Hilfsschalter ist vorgesehen, der wiederum mit der elektronischen Einheit verbunden ist, der Hilfsschalter und die elektronische Einheit sind derart ausgestaltet, dass bei einem Öffnungsvorgang der mechanischen Einheit die elektronische Einheit hochohmig wird.

Description

Beschreibung
Schaltgerät und Verfahren
Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät zur Unterbrechung ei nes mehrere Leiter aufweisenden Niederspannungsstromkreises nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 und ein Verfahren für ein Schaltgerät mit einer Trennfunktion nach dem Oberbe griff von Patentanspruch 19.
Trennschalter bzw. Lasttrennschalter sind allgemein bekannt.
Trenner bzw. Trennschalter sind elektrische Betätigungssyste me, welche zum lastfreien (stromlosen) elektrischen Trennen von elektrischen Niederspannungsstromkreisen bzw. -anlagen (teilen) ausgebildet sind. Ein elektrisches Trennen unter Last ist mittels herkömmlicher Trenner nicht bzw. nur einge schränkt möglich und kann aufgrund eines beim Trennen entste henden Lichtbogens zur Zerstörung des Trenners führen.
Lasttrenner bzw. Lasttrennschalter sind elektrische Betäti gungssysteme, welche zum elektrischen Trennen von elektri schen Niederspannungsstromkreisen bzw. -anlagen (teilen) unter Last ausgebildet sind. Hierfür weisen Lasttrenner beispiels weise eine Lichtbogenlöschvorrichtung auf, mittels welcher ein beim elektrischen Trennen unter Last entstehender Licht bogen von Schaltelementen des Lasttrenners wegführbar und in einem hitzebeständigen Abschnitt der Lichtbogenlöschvorrich tung, wie z.B. einer Lichtbogenlöschkammer, löschbar ist. Auf diese Weise wird eine durch den Lichtbogen verursachte ther mische Überbelastung sensibler Komponenten des Lasttrenners vermieden .
Eine besondere Ausführungsform von Trennern bzw. Lasttrennern sind sicherungsbehaftete Lasttrenner, wie Sicherungslasttren ner bzw. Sicherungslasttrennschalter. Sicherungslasttrenner sind Lasttrenner, welche eine elektrische Sicherung aufwei- sen, wie eine Schmelzsicherung, beispielsweise eine so ge nannte NH-Sicherung .
Üblicherweise werden Trennschalter bzw. Lasttrennschalter ma nuell betätigt, beispielweise durch eine Handhabe, z.B. in Form eines Knebels oder Hebels, die Kontakte des Stromkreises öffnen, so dass eine galvanische Trennung, insbesondere mit einer Trennstrecke bzw. Schutzstrecke, realisiert wird.
Eine Unterbrechung bei Kurzschlüssen, insbesondere eine wie derholte, ist bei Trennschaltern bzw. Lasttrennschaltern nicht vorgesehen. Gleichwohl kann ist eine Einschaltung auf einen Kurzschluss bei Trennschaltern bzw. Lasttrennschaltern erlaubt .
Auch bei Sicherungstrennschaltern bzw. Sicherungslasttrenn schaltern ist grundsätzlich nur eine manuelle Unterbrechung vorgesehen, die Sicherung dient nur als zusätzlicher Schutz für Extremsituationen. Üblicherweise muss bei Sicherungslast trennschalter auch erst die Sicherung gewechselt werden, ehe der Niederspannungsstromkreis bzw. die Anlage wieder mit Energie versorgt werden kann.
Im Gegensatz dazu sind Leistungsschalter, Leitungsschutz schalter bzw. Fehlerstromschutzschalter bekannt. Die Unter brechung des Stromkreises erfolgt hierbei automatisch oder manuell, in der Regel automatisch bei vorliegen bestimmter Überstrom-, Kurzschluss- oder Fehlerstrombedingungen. Nach einer Unterbrechung können diese Geräte wieder, relativ schnell, eingeschaltet werden. Eine manuelle Ausschaltung ist ebenfalls möglich.
Mit Leitungsschutzschalter und Leistungsschalter sind Schutz geräte bzw. Schutzschaltgeräte gemeint, die ähnlich wie eine Sicherung funktionieren. Leitungsschutzschalter und Leis tungsschalter überwachen den durch sie mittels mindestens ei nes Leiters hindurchfließenden Strom und unterbrechen den elektrischen Strom bzw. Energiefluss zu einer Energiesenke bzw. einem Verbraucher, was als Auslösung bezeichnet wird, wenn Schutzparameter, wie Stromgrenzwerte oder Strom-Zeit spannengrenzwerte, d.h. wenn ein Stromwert für eine gewisse Zeitspanne vorliegt, überschritten werden. Die Unterbrechung erfolgt hierbei auf mechanischem Wege durch Öffnung von Kon takten .
Fehlerstromschutzschalter ermitteln die Stromsumme in einem elektrischen Stromkreis, die im Normalfall null ist, und un terbrechen bei Überschreiten eines Differenzstromwertes, d.h. einer Stromsumme von ungleich null, die einen bestimmten (Differenz- ) Stromwert respektive Fehlerstromwert übersteigt, den elektrischen Stromkreis. Die Unterbrechung erfolgt hier bei automatisch.
Mit Niederspannung sind Spannungen bis 1000 Volt Wechselspan nung oder/und 1500 Volt Gleichspannung gemeint. Mit Nieder spannung sind insbesondere Spannungen gemeint, die größer als die Kleinspannung, mit Werten 50 Volt Wechselspannung sowie 120 Volt Gleichspannung sind.
Mit Stromkreisen, insbesondere für Niederspannung, sind
Stromkreise für Ströme bis zu 6300 Ampere gemeint, spezieller Ströme bis zu 1600 Ampere, 1200 Ampere, 630 Ampere, 125 Am pere, 80 Ampere, 63 Ampere, 40 Ampere, 25 Ampere oder 16 Am pere. Mit den genannten Stromwerten sind insbesondere Nenn oder/und Abschaltströme gemeint, d.h. der Strom der im Nor malfall maximal über den Stromkreis geführt wird bzw. bei de nen der elektrische Stromkreis üblicherweise unterbrochen wird, beispielsweise durch ein Schaltgerät oder eine Schutz einrichtung bzw. ein Schutzschaltgerät, wie einen Leistungs schalter oder Leitungsschutzschalter.
Die Erfindung bezieht sich auf Schaltgeräte mit einer Trenn funktion. Mit Trennfunktion ist ein gewisser Mindestabstand bzw. Mindestluftstrecke zwischen den Kontakten des Schaltge rätes gemeint. Diese Mindestluftstrecke ist im Wesentlichen spannungsabhängig. Weitere Parameter sind der Verschmutzungs- grad, die Art des Feldes (homogen, inhomogen) , und der Luft druck bzw. die Höhe über Normalnull.
Für diese Mindestluftstrecken bzw. Kriechstrecken gibt es entsprechende Vorschriften bzw. Normen. Diese Vorschriften geben beispielsweise bei Luft für eine Stoßspannungsfestig keit die Mindestluftstrecke für ein inhomogenes und ein homo genes (ideales) elektrisches Feld in Abhängigkeit vom Ver schmutzungsgrad an. Die Stoßspannungsfestigkeit ist die Fes tigkeit beim Anlegen einer entsprechenden Stoßspannung. Nur bei Vorliegen dieser Mindestlänge (Mindeststrecke) weist das Schaltgerät bzw. die Schalteinrichtung eine Trennfunktion (Trennereigenschaft) auf.
Im Sinne der Erfindung sind hierbei für die Trennerfunktion und deren Eigenschaften der Normenreihe DIN EN 60947 bzw. IEC 60947 einschlägig, auf die hier durch Referenz Bezug genommen wird .
Insbesondere beim Schalten, d.h. insbesondere beim Öffnen, besteht das Problem, dass bei hohen Strömen große Lichtbögen entstehen und die Schalter entsprechend robust bzw. groß di mensioniert werden müssen. Die Anzahl der Unterbrechungen bei hohen Strömen ist begrenzt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schaltgerät mit Trennfunktion der eingangs genannten Art zu verbessern, insbesondere das Schalten zu verbessern bzw. die Anzahl der möglichen Schaltvorgänge bzw. die Lebensdauer zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird durch ein Schaltgerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. ein Verfahren für ein Schaltgerät gemäß Patentanspruch 19 gelöst.
Erfindungsgemäß ist Schaltgerät für einen mehrere Leiter auf weisenden Niederspannungsstromkreis vorgesehen, - mit einem Gehäuse, mit am Gehäuse angeordneten Anschluss kontakten zum Anschluss von Leitern des Niederspannungsstrom kreises,
- mit einer im Gehäuse befindlichen mechanischen Einheit mit einer Trennfunktion und einer AUS- oder EIN-Stellung (Geöff net oder Geschlossen) , die Trennkontakte zur galvanischen Un terbrechung der Leiter des Niederspannungsstromkreises auf weist (d.h. die Trennkontakte respektive Schaltkontakte sind geöffnet oder geschlossen) .
Erfindungsgemäß ist eine elektronische Einheit vorgesehen, die stromflussseitig in Serie zur mechanischen Einheit ge schaltet ist,
dass ein mit der mechanischen Einheit verbundener Hilfsschal ter vorgesehen ist, der wiederum mit der elektronischen Ein heit verbunden ist,
dass der Hilfsschalter und die elektronische Einheit derart ausgestaltet sind,
dass bei einem Öffnungsvorgang der mechanischen Einheit die elektronische Einheit hochohmig wird.
Mit hochohmig ist ein Zustand gemeint, bei dem nur noch ein Strom vernachlässigbarer Größe fließt. Insbesondere sind mit hochohmig Widerstandswerte von größer als 1 Kiloohm, besser größer als 10 Kiloohm, 100 Kiloohm, 1 Megaohm, 10 Megaohm,
100 Megaohm, 1 Gigaohm, 10 Gigaohm, 100 Gigaohm, 1 Teraohm oder größer gemeint.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass die Höhe des elektri schen Stromes des Niederspannungsstromkreises bei einem Schaltvorgang stark reduziert wird, so dass annähernd leis tungslos bzw. idealerweise leistungsfrei geschaltet werden kann. Dadurch können Schaltlichtbögen vermieden werden, die mechanischen Kontakte werden weniger belastet. Dadurch kann die Anzahl der möglichen Schaltvorgänge bzw. die Lebensdauer stark erhöht werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter ansprüchen angegeben.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Trennfunktion durch:
- eine Sichtbarkeit der Trennkontakte in der AUS-Stellung, insbesondere durch einen transparenten Teil des Gehäuses, oder
- eine, insbesondere eineindeutige, Anzeige der Lage der Trennkontakte, insbesondere durch einen Bedienhebel, eine Schaltstellungsanzeige oder eine Anzeigeeinrichtung, gekenn zeichnet .
Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine klare Erkennung der Trennfunktion gegeben ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Trennfunktion durch eine Mindestluftstrecke der geöffneten Trennkontakte in der AUS-Stellung (Geöffnet Stellung, geöff nete Kontakte) in Abhängigkeit von der Bemessungsstoßspan nungsfestigkeit und dem Verschmutzungsgrad gekennzeichnet ist. Die die Mindestluftstrecke beträgt insbesondere zwischen 0,01 mm und 14 mm.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine einfache Realisie rung der Mindestluftstrecke vorliegt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Trennfunktion durch eine Mindestluftstrecke der geöffneten Trennkontakte in der AUS-Stellung in Abhängigkeit von der Be messungsstoßspannungsfestigkeit und dem Verschmutzungsgrad gekennzeichnet. Die Mindestluftstrecke liegt zwischen 0,01 mm bei 0,33 kV und 14 mm bei 12 kV, insbesondere für Verschmut zungsgrad 1 sowie insbesondere für inhomogene Felder.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Mindestluft strecke die folgenden Werte aufweisen: E DIN EN 60947-1 (VDE 0660-100): 2018-06
Tabelle 13 - Mindestluftstrecken
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Die Verschmutzungsgrade und Feldarten entsprechen den in den Normen definierten.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass ein entsprechend Bemes sungsstoßspannungsfestigkeit dimensioniertes normgerechtes Schaltgerät vorliegt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die mechanische Einheit einen Bedienhebel oder eine manuell, mo torisch, pneumatisch oder durch Federspeicher angetriebene Schaltmechanik auf, zur Betätigung der Trennkontakte zur Er- zielung der Aus- oder EIN-Stellung (geöffnete oder geschlos sene Kontakte) .
Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine besonders einfache Möglichkeit zur Betätigung der mechanischen Einheit gegeben ist bzw. eine einfache Realisierung für den mechanischen Schaltvorgang .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird bei einem Öffnungsvorgang der mechanischen Einheit (M) :
a) vor dem Öffnen der Kontakte (K) ,
b) während des Öffnens der Kontakte (K) oder
c) nach dem Öffnen der Kontakte (K)
die elektronische Einheit (E) hochohmig.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass insbesondere bei einer Hochohmigkeit vor dem Öffnen der Kontakte die Schaltleistung stark minimiert wird. Aber auch während oder nach dem Öffnen kann die Schaltleistung verringert bzw. ein Lichtbogen ge löscht werden, insbesondere im Gleichspannungsfall.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die mechanische Einheit eine mechanische Einheit eines Lasttrenn schalters ist. Das Schaltgerät ist insbesondere ein Trenn schalter oder Lasttrennschalter.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass hier das Schalten be sonders stark verbessert werden kann, da quasi leistungslos geschaltet werden kann, insbesondere bei einer Hochohmigkeit kurz vor dem Öffnen der Kontakte. Die Betätigung des Bedien hebels bzw. Schalthebels, der durch eine motorisch, pneumati sche oder durch Federspeicher angetriebene Schaltmechanik un terstützt sein kann, bewirkt hier eine (insbesondere aus schließliche) Steuerung der elektronischen Einheit, die die Höhe des Stromes vermindert.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird bei einem Schließvorgang der mechanischen Einheit, d.h. zur EIN- Stellung, nach dem Schließen der Kontakte die elektronische Einheit niederohmig.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass auch ein Einschalten eines Lasttrennschalters quasi leistungslos bzw. idealerweise leistungslos erfolgt. Mit niederohmig ist ein Zustand gemeint, bei dem der auf dem Lasttrennschalter angegebene Stromwert fließen könnte.
Insbesondere sind mit niederohmig Widerstandswerte gemeint, die kleiner als 10 Ohm, besser kleiner als 1 Ohm, 100 Milli ohm, 10 Milliohm, 1 Milliohm, 100 Mikroohm, 10 Mikroohm, 1 Mikroohm, 100 Nanoohm, 10 Nanoohm, 1 Nanoohm oder kleiner sind .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die elektronische Einheit mit Halbleitern ausgeführt, insbesonde re ein Halbleiterschalter ist, beispielsweise mit Bipolar transistoren, Feldeffekttranistoren, Thyristoren oder/und Isolated Gate Bipolartransistoren (IGBT).
Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine einfache Realisie rung einer elektronischen Einheit ermöglicht wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist bei einer geöffneten mechanischen Einheit die elektronische Ein heit hochohmig.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass im Grundzustand die elektrische Einheit hochohmig ist, wodurch der Stromfluss re duziert bzw. unterbrochen ist, so dass quasi leistungslos ge schaltet, insbesondere eingeschaltet werden kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Hilfsschalter mechanisch mit der mechanischen Einheit verbun den. Vor dem Öffnen der (mechanischen) Kontakte öffnet ein elektrischer Kontakt des Hilfsschalters, so dass ein mit der elektronischen Einheit verbundener (und den Hilfsschalter aufweisender) elektrischer Hilfsstromkreis geöffnet wird, so dass die elektronische Einheit daraufhin den elektrischen Strom der Leiter des Niederspannungsstromkreises reduziert, insbesondere idealerweise unterbricht. Beispielsweise in dem sie hochohmig wird. Alternativ kann dies invers durch ein Öffnen des Hilfsschal ters bzw. allgemein durch einen Kontaktwechsel erfolgen, ins besondere auch durch einen Wischkontakt.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine einfache Realisie rung für die Ansteuerung der elektronischen Einheit gegeben ist .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist bei geöffneten Kontakten der mechanischen Einheit die elektroni sche Einheit hochohmig. Nach dem Schließen der Kontakte wird der elektrische Kontakt des Hilfsschalters geschlossen, so dass der elektrische Hilfsstromkreis geschlossen wird, so dass die elektronische Einheit daraufhin niederohmig, insbe sondere idealerweise supraleitend, wird.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine einfache Realisie rung für die Ansteuerung der elektronischen Einheit bei einem Einschaltvorgang gegeben ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Schalter vorgesehen, der mit der elektronischen Einheit ver bunden ist. Beide sind derart ausgestaltet, dass mit dem Schalter zwischen hochohmigen und niederohmigen Zustand der elektronischen Einheit umgeschaltet werden kann;
insbesondere nur bei geschlossenem Zustand der mechanischen Einheit .
Dies hat den besonderen Vorteil, dass neben der mechanischen Unterbrechung auch eine - davon unabhängige - elektronische Unterbrechung des Niederspannungsstromkreises ermöglicht wird, was eine weitere Funktionalität eines neuartigen Lastt rennschalters zur Verfügung stellt. Hiermit wird allerdings keine Trennfunktion im Sinne einer galvanischen Trennung er reicht, aber dennoch eine neue praktische Funktionalität.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Hilfsschalter einen Sensor auf. Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine einfache Realisie rung für einen Hilfsschalter gegeben ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Hilfsschalter als Modul ausgeführt, das an die mechanische Einheit ankoppelbar ist.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass ein modularer Aufbau gegeben ist und gegebenenfalls vorhandene Schaltgeräte nach gerüstet werden können.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schaltgerät derart ausgestaltet, dass im spannungslosen Zu stand des Niederspannungsstromkreises die mechanische Einheit immer in die AUS-Stellung überführt werden kann, um die
Trennfunktion zu realisieren.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass ein besonders sicheres elektronisches Schaltgerät gegeben ist, das immer in den Aus- Zustand mit Trennfunktion überführt wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schaltgerät derart ausgestaltet, dass im spannungslosen Zu stand des Niederspannungsstromkreises und in AUS-Stellung der mechanischen Einheit bei Wechsel zum spannungsanliegenden Zu stand die elektronische Einheit hochohmig bleibt.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass ein besonders sicheres Schaltgerät gegeben ist, das in einem solchen Fall einen mög licherweise unbeabsichtigten Stromfluss verhindert.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die elektronische Einheit derart ausgestaltet, dass bei Über schreitung eines Stromgrenzwertes des Niederspannungsstrom kreises die elektronische Einheit in den hochohmigen Zustand wechselt . Dies hat den besonderen Vorteil, dass sowohl ein Schutz der elektronischen Einheit als auch des Niederspannungsstromkrei ses gegeben ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die elektronische Einheit mit der mechanischen Einheit derart ge koppelt, dass bei Überschreitung des Stromgrenzwertes und Wechsel der elektronischen Einheit in den hochohmigen Zustand die mechanische Einheit in die AUS-Stellung gebracht wird, zur Erzielung der Trennfunktion.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass neben dem Schutz der elektronischen Einheit und des Niederspannungsstromkreises auch eine Trennfunktion gemäß Norm gegeben ist. Somit liegt ein sehr leistungsstarkes neuartiges Schalt- und Schutzgerät vor .
Erfindungsgemäß wird ferner ein korrespondierendes Verfahren für einen Schaltgerät beansprucht.
Alle Ausgestaltungen, sowohl in abhängiger Form rückbezogen auf den Patentanspruch 1 bzw. 19, als auch rückbezogen ledig lich auf einzelne Merkmale oder Merkmalskombinationen von Pa tentansprüchen, bewirken eine Verbesserung eines Schaltgerä tes, insbesondere um die Anzahl der möglichen Schaltvorgänge bzw. die Lebensdauer zu erhöhen.
Die beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels, die im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden.
Dabei zeigt die Zeichnung eine Figur. Die Figur FIG zeigt ei ne Prinzip-Darstellung eines neuartigen Schaltgerätes. Die Figur zeigt einen erfindungsgemäßen Schaltgerätes SG für einen mehrere Leiter LI, 12, L3 aufweisenden Niederspannungs stromkreis .
Das Schaltgerät SG weist ein Gehäuse GEH mit Anschlussklemmen AK1, ..., AK6 für die Leiter LI, L2, L3 des Niederspannungs stromkreises auf. Die Anschlussklemmen sind am Gehäuse ange bracht .
Im Beispiel ist ein Dreiphasenwechselstromkreis mit einem ersten Leiter LI, einem zweiten Leiter L2 und einen dritten Leiter L3 dargestellt. Es kann aber z.B. auch ein Einphasen wechselstromkreis mit zwei Leitern, z.B. Außen- und Neutral leiter, oder ein Dreiphasenwechselstromkreis mit einem
Neutralleiter sein, also mit 4 Leitern.
In einer Ausgestaltung sind die Leiter LI, L2, L3 eingangs seitig, insbesondere energiequellenseitig, mit einer, insbe sondere ausschließlich, manuell zu betätigenden mechanischen Einheit M verbunden, die Kontakte Kl, K2, K3 zur Unterbre chung der Leiter LI, L2, L3 aufweist. Die Kontakte Kl, K2 , K3 sind durch einen Bedienhebel H, wie eine manuell zu betäti gende Handhabe, beispielsweise in Form eines Knebels oder He bels, öffenbar und schließbar, so dass eine Öffnung und
Schließung der Kontakte Kl, K2, K3 für die Leiter LI, L2, L3 des Niederspannungsstromkreises gegeben ist. Mit der mechani schen Einheit M wird insbesondere eine galvanische Trennfunk tion realisiert, beispielsweise gemäß Norm IEC 60947.
Alternativ oder zusätzlich kann eine manuelle, motorische, pneumatische oder durch Federspeicher angetriebene Schaltme chanik vorgesehen sein, zur Betätigung der Trennkontakte (Kl, K2, K3) zur Erzielung der Aus- oder EIN-Stellung bzw. deren Unterstützung .
Die Leiter LI, L2, L3 sind in dieser Ausgestaltung anderer seits, insbesondere energiesenkenseitig bzw. verbrauchersei tig, mit einer elektronischen Einheit E verbunden. Das Schaltgerät kann Energiesenken bzw. Energiequellenseitig aber auch andersherum angeschlossen sein (Energiequelle an elektronischer Einheit, Energiesenke an mechanischer Ein heit) .
Die mechanische Einheit M ist wiederum mit der elektronischen Einheit E verbunden, insbesondere stellen die Leiter LI, L2, L3 eine Verbindung her. Elektrisch liegt eine Serienschaltung der mechanischen Einheit und der elektrischen Einheit vor, die mittels der Leiter realisiert wird.
Erfindungsgemäß ist ferner ein mit der mechanischen Einheit M verbundener Hilfsschalter A vorgesehen, der wiederum mit der elektronischen Einheit E verbunden ist, insbesondere
elektrisch verbunden ist, beispielsweise durch einen Hilfs stromkreis .
Der Hilfsschalter A und die elektronische Einheit E sind der art ausgestaltet, dass bei einem Öffnungsvorgang der mechani schen Einheit M vor dem Öffnen der Kontakte K, während des Öffnens der Kontakte oder nach dem Öffnen der Kontakte, ins besondere kurz nach dem Öffnen der Kontakte, d.h. die Trenn kontakte liegen nicht mehr aneinander an, die elektronische Einheit E hochohmig wird. Somit wird quasi stromlos bzw.
lastlos ausgeschaltet.
Ferner kann bei einem Schließvorgang der mechanischen Einheit M erst nach dem Schließen der Kontakte der mechanischen Ein heit die elektronische Einheit (E) niederohmig werden. Somit wird quasi stromlos bzw. lastlos eingeschaltet.
Die elektronische Einheit kann mit Halbleitern ausgeführt sein, insbesondere ein Halbleiterschalter sein.
Generell kann die elektronische Einheit E hochohmig sein, so dass ein sicherer Grundzustand gegeben ist, insbesondere bei einer geöffneten mechanischen Einheit. Die elektronische Einheit E kann einen weiteren Überstrom schutz (oder Kurzschlussschutz) enthalten, so dass bei Über schreiten eines Stromgrenzwertes bzw. bei Überschreitung ei nes Strom-Zeitspannengrenzwertes, d.h. ein Stromwert liegt für eine gewisse Zeitspanne vor, eine Unterbrechung (Reduzie rung des elektrischen Stromes oder Hochohmigkeit) des Strom kreises durch die elektronische Einheit E erfolgt.
Die Erfindung kann derart ausgestaltet sein, dass der Hilfs schalter A mechanisch mit der mechanischen Einheit M verbun den ist, dass vor dem Öffnen der Kontakte K ein elektrischer Kontakt des Hilfsschalters A öffnet, so dass ein mit der elektronischen Einheit E verbundener und den Hilfsschalter aufweisender elektrischer Hilfsstromkreis geöffnet wird, so dass die elektronische Einheit E daraufhin den elektrischen Strom der Leiter LI, L2, L3 des Niederspannungsstromkreises reduziert, insbesondere idealerweise unterbricht.
Ferner kann bei geöffneten Kontakten K der mechanischen Ein heit die elektronische Einheit E hochohmig sein. Nach dem Schließen der Kontakte K der mechanischen Einheit M wird der elektrische Kontakt des Hilfsschalters A geschlossen, so dass der elektrische Hilfsstromkreis geschlossen wird, so dass die elektronische Einheit E daraufhin niederohmig wird. Insbeson dere kann sie idealerweise supraleitend oder annähernd supra leitend werden.
Erfindungsgemäß kann ein Schalter S vorgesehen sein, der mit der elektronischen Einheit E verbunden ist. Beide sind derart ausgestaltet, dass mit dem Schalter zwischen hochohmigen und niederohmigen Zustand der elektronischen Einheit E umgeschal tet werden kann. Insbesondere nur bei geschlossenem Zustand der mechanischen Einheit M. Somit lässt sich unabhängig von der Trennfunktion eine Schaltfunktion einfach realisieren.
Verfahrensseitig wird eine galvanische Unterbrechung der Lei ter LI, L2, L3 des Niederspannungsstromkreises durchgeführt, wobei beim Öffnungsvorgang vor, während oder nach, insbeson- dere kurz nach, der galvanischen Unterbrechung der Leiter LI, L2, L3 eine Stromreduzierung der Leiter LI, L2, L3 des Nie derspannungsstromkreises erfolgt, insbesondere idealerweise eine Stromunterbrechung. Beispielsweise durch eine in Serie geschaltete elektronische Einheit.
Bei einem Schließvorgang wird erst nach dem Schließen der Kontakte der mechanischen Einheit eine Niederohmigkeit herge stellt .
Der Hilfsschalter kann vorteilhafterweise als Modul ausge staltet sein. Insbesondere kann eine weitere Verbindung von der elektronischen Einheit zur mechanischen Einheit vorgese hen sein, um bei Überschreitung eines, insbesondere einstell baren, Stromgrenzwertes, eine Hochohmigkeit der elektroni schen Einheit als auch ein Auslösen bzw. AUS-Stellung bzw. AUS-Zustand der mechanischen Einheit zu erzielen. Somit liegt ein sehr leistungsstarkes Schaltgerät vor, insbesondere mit Trennfunktion gemäß Norm.
Ebenso kann die Erfindung sehr vorteilhaft für Lasttrenn schalter, Schutzschaltgeräte oder Leistungsschalter angewen det werden.
Im Folgenden soll die Erfindung mit anderen Worten nochmals erläutert werden.
Das neue elektronische Schaltgerät, z.B. in Form eines Lastt rennschalters oder hybrides Schaltgerät ähnlich einem Leis tungsschalter, allerdings mit Trennfunktion, wird mit elekt ronsicher Einheit bzw. Schaltelektronik E, mechanischer Ein heit bzw. Trennmechanik M und Hilfsschalter A ausgeführt.
Die Funktion des Schaltgerätes mit Trennfunktion und einer Mindestschaltkategorie AC/DC xl (AC xO - stromloses Schalten, ab AC xl - strombehaftes Schalten; x - steht für eine Ziffer, die die Gerätekategorie definiert; gemäß Normenreihe 60947), weist einen Hilfsschalter A auf, der zur elektrischen Verrie- gelung eingesetzt wird. Die elektrische Verriegelung wirkt auf die elektronische Einheit E bzw. Elektronik, die vor Öff nung der mechanischen Kontakte K den Stromfluss reduziert bzw. (quasi) unterbricht. In geöffneter Stellung der mechani schen Einheit bzw. AUS-Stellung ist, durch die Trennmechanik / die Kontakte K, die elektrische Trennfunktion erfüllt.
Ein Anwender schaltet die Trennmechanik vom geschlossenen bzw. EIN-Zustand/Stellung in Richtung AUS-Zustand/Stellung . Bevor die Kontakte öffnen / die Trennmechanik öffnet, löst der voreilende Hilfsschalter A die elektronische Einheit E bzw. Schaltelektronik aus, welche den Strom reduziert bzw. (quasi) unterbricht.
Diese Funktion ist kompatibel mit Norm IEC 60947-1, insbeson dere Abschnitt 7.1.7.2.
Dieses neue elektronische Schaltgerät bzw. Lasttrennschalter wird also mechanisch geschaltet und löst im Hintergrund eine Elektronik aus, um eine Stromunterbrechung herbeizuführen. Nach Öffnung der Kontakte ist die Trennfunktion gegeben.
Die elektronische Einheit E wird durch die mechanische Ein heit M (z.B. heutiger Lasttrennschalter) angesteuert. Dies erfolgt z.B. im Zuge einer elektrischen Verriegelung.
Die Ansteuerung erfolgt hier durch ein mechanisch/elektrisch gekoppeltes Signal, durch Drehung z.B. der Handhabe H der me chanischen Einheit M an die elektronische Einheit (EIN oder AUS schalten) . Eine Ansteuerung durch eine Auswerteeinheit, wie bei einem Leistungsschalter erfolgt nicht.
Eine Aus-Schaltung der mechanischen Einheit M ist auch mög lich, wenn keine Spannung anliegt, z.B. nach einem Stör fall/Kurzschluss. Dadurch wird eine eineindeutige Zuordnung, elektronisches Schaltgerät ist AUS und weist die Trennfunkti on auf, erreicht. Die mechanische Handhabe zeigt AUS an. Nach Rückkehr der Spannung verbleibt der elektronische Lastt rennschalter solange in AUS, d.h. hochohmig, bis die Handhabe (Antrieb/Knebel) in Richtung EIN geschaltet wird.
Erfindungsgemäß kann in einem offenen Zustand der Kontakte, also um Aus-Zustand, der Bedienhebel bzw. die Handhabe abge schlossen bzw. verriegelt werden, beispielsweise durch ein Schloss .
Erfindungsgemäß kann ein Schalter S vorgesehen sein, der die elektronische Einheit hochohmig werden lässt / Unterbrechung des elektrischen Stromkreises, insbesondere in der Stellung EIN der mechanischen Einheit. Wobei hier keine Trennfunktion erreicht wird.
Die Trennfunktion wird grundsätzliche durch die mechanische Einheit M gebildet. Insbesondere werden mindestens Luft- o- der/und Kriechstrecken erreicht. Ferner ist eine eineindeuti ge Schaltstellungsanzeige für die Trennfunktion durch die Handhabe gewährleistet.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die elektronische Einheit niemals stromführend, wenn die Kontakte der mechani schen Einheit geöffnet sind, d.h. ein AUS-Zustand angezeigt wird .
Das neue elektronische Schaltgerät, insbesondere der neue Lasttrennschalter, wird aus einer elektronischen Einheit E und einer mechanischen Einheit M gebildet, insbesondere deren Serienschaltung. Die mechanische Einheit M ist mit einem Hilfsschalter A gekoppelt, der die elektronische Einheit E ansteuert, wodurch eine elektrische Verriegelung erzielt wird .
Obwohl die Erfindung im Detail durch das Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und ande- re Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
1. Schaltgerät (SG) für einen mehrere Leiter aufweisenden Niederspannungsstromkreis ,
- mit einem Gehäuse (GEH) , mit am Gehäuse angeordneten An schlusskontakten (AK1, ..., AK6) zum Anschluss von Leitern (LI, L2, L3) des Niederspannungsstromkreises,
- mit einer im Gehäuse befindlichen mechanischen Einheit (M) mit einer Trennfunktion und einer AUS- oder EIN-Stellung, die Trennkontakte (Kl, K2, K3) zur galvanischen Unterbrechung der Leiter (LI, L2, L3) des Niederspannungsstromkreises aufweist, dadurch gekennzeichnet,
dass eine elektronische Einheit (E) vorgesehen ist, die stromflussseitig in Serie zur mechanischen Einheit (M) ge schaltet ist,
dass ein mit der mechanischen Einheit (M) verbundener Hilfs schalter (A) vorgesehen ist, der wiederum mit der elektroni schen Einheit (E) verbunden ist,
dass der Hilfsschalter (A) und die elektronische Einheit (E) derart ausgestaltet sind,
dass bei einem Öffnungsvorgang der mechanischen Einheit (M) die elektronische Einheit (E) hochohmig wird.
2. Schaltgerät (SG) nach Patentanspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Trennfunktion durch:
- eine Sichtbarkeit der Trennkontakte (Kl, K2, K3) in der AUS-Stellung, insbesondere durch einen transparenten Teil des Gehäuses (GEH) ,
oder
- eine, insbesondere eineindeutige, Anzeige der Lage der Trennkontakte (Kl, K2, K3) , insbesondere durch einen Bedien hebel, eine Schaltstellungsanzeige oder eine Anzeigeeinrich tung,
gekennzeichnet ist.
3. Schaltgerät (SG) nach Patentanspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Trennfunktion durch eine Mindestluftstrecke der ge öffneten Trennkontakte in der AUS-Stellung in Abhängigkeit von der Bemessungsstoßspannungsfestigkeit und dem Verschmut zungsgrad gekennzeichnet ist,
dass insbesondere die Mindestluftstrecke zwischen 0,01 mm und 14 mm beträgt.
4. Schaltgerät (SG) nach Patentanspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Trennfunktion durch eine Mindestluftstrecke der ge öffneten Trennkontakte in der AUS-Stellung in Abhängigkeit von der Bemessungsstoßspannungsfestigkeit und dem Verschmut zungsgrad gekennzeichnet ist,
dass die Mindestluftstrecke zwischen 0,01 mm bei 0,33 kV und 14 mm bei 12 kV und Verschmutzungsgrad 1 für inhomogene Fel der liegt.
5. Schaltgerät (SG) nach einem der vorhergehenden Patentan sprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die mechanische Einheit (M) einen Bedienhebel oder eine manuell, motorisch, pneumatisch oder durch Federspeicher an getriebene Schaltmechanik aufweist, zur Betätigung der Trenn kontakte (Kl, K2, K3) zur Erzielung der Aus- oder EIN- Stellung .
6. Schaltgerät (SG) nach einem der vorhergehenden Patentan sprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei einem Öffnungsvorgang der mechanischen Einheit (M) vor dem Öffnen der Kontakte (K) , während des Öffnens der Kon takte (K) oder nach dem Öffnen der Kontakte (K) die elektro nische Einheit (E) hochohmig wird.
7. Schaltgerät (SG) nach einem der vorhergehenden Patentan sprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die mechanische Einheit (M) eine mechanische Einheit ei- nes Lasttrennschalters ist, insbesondere das Schaltgerät (SG) als Trennschalter ausgestaltet ist.
8. Schaltgerät (SG) nach einem der vorhergehenden Patentan sprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei einem Schließvorgang der mechanischen Einheit (M) zur EIN-Stellung nach dem Schließen der Kontakte die elektro nische Einheit (E) niederohmig wird.
9. Schaltgerät (SG) nach einem der vorhergehenden Patentan sprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die elektronische Einheit (E) mit Halbleitern ausgeführt ist, insbesondere ein Halbleiterschalter ist.
10. Schaltgerät (SG) nach einem der vorhergehenden Patentan sprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei einer geöffneten mechanischen Einheit (M) bzw. Aus stellung die elektronische Einheit (E) hochohmig ist.
11. Schaltgerät (SG) nach einem der vorhergehenden Patentan sprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Hilfsschalter (A) mechanisch mit der mechanischen Einheit (M) verbunden ist, dass vor dem Öffnen der Kontakte (K) ein elektrischer Kontakt des Hilfsschalters (A) öffnet, so dass ein mit der elektronischen Einheit (E) verbundener und den Hilfsschalter aufweisender elektrischer Hilfsstrom kreis geöffnet wird, so dass die elektronische Einheit (E) daraufhin den elektrischen Strom der Leiter (LI, L2, L3) des Niederspannungsstromkreises reduziert, insbesondere idealer weise unterbricht.
12. Schaltgerät (SG) nach einem der vorhergehenden Patentan sprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass bei geöffneten Kontakten (K) der mechanischen Einheit die elektronische Einheit (E) hochohmig ist,
dass nach dem Schließen der Kontakte (K) der elektrische Kon takt des Hilfsschalters (A) geschlossen wird, so dass der elektrische Hilfsstromkreis geschlossen wird, so dass die elektronische Einheit (E) daraufhin niederohmig, insbesondere idealerweise supraleitend, wird.
13. Schaltgerät (SG) nach einem der vorhergehenden Patentan sprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Schalter vorgesehen ist, der mit der elektronischen Einheit (E) verbunden ist, und dass beide derart ausgestaltet sind, dass mit dem Schalter zwischen hochohmigen und niede rohmigen Zustand der elektronischen Einheit (E) umgeschaltet werden kann;
insbesondere nur bei geschlossenem Zustand der mechanischen Einheit (M) .
14. Schaltgerät (SG) nach einem der vorhergehenden Patentan sprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Hilfsschalter (A) als Modul ausgeführt ist, das an die mechanische Einheit (M) ankoppelbar ist.
15. Schaltgerät (SG) nach einem der vorhergehenden Patentan sprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Schaltgerät (SG) derart ausgestaltet ist, dass im spannungslosen Zustand des Niederspannungsstromkreises die mechanische Einheit (M) immer in die AUS-Stellung überführt werden kann, um die Trennfunktion zu realisieren.
16. Schaltgerät (SG) nach einem der vorhergehenden Patentan sprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Schaltgerät (SG) derart ausgestaltet ist, dass im spannungslosen Zustand des Niederspannungsstromkreises und in AUS-Stellung der mechanischen Einheit (M) bei Wechsel zum spannungsanliegenden Zustand die elektronische Einheit (E) hochohmig bleibt.
17. Schaltgerät (SG) nach einem der vorhergehenden Patentan sprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die elektronische Einheit (E) derart ausgestaltet ist, dass bei Überschreitung eines Stromgrenzwertes des Nieder spannungsstromkreises die elektronische Einheit in den hochohmigen Zustand wechselt.
18. Schaltgerät (SG) nach Patentanspruch 17,
dadurch gekennzeichnet,
dass die elektronische Einheit (E) mit der mechanischen Ein heit (M) derart gekoppelt ist, dass bei Überschreitung des Stromgrenzwertes und Wechsel der elektronischen Einheit in den hochohmigen Zustand die mechanische Einheit in die AUS- Stellung gebracht wird, zur Erzielung der Trennfunktion.
19. Verfahren für ein Schaltgerät mit einer Trennfunktion, für einen mehrere Leiter aufweisenden Niederspannungsstrom kreis,
bei dem mit einer mechanischen Einheit (M) eine galvanische Unterbrechung der Leiter (LI, L2, L3) des Niederspannungs stromkreises durchgeführt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei einem Öffnungsvorgang der mechanischen Einheit (M) vor, während oder nach der galvanischen Unterbrechung der Leiter (LI, L2, L3) eine Stromreduzierung der Leiter (LI, L2, L3) des Niederspannungsstromkreises durch eine elektronische Einheit (E) erfolgt, insbesondere idealerweise eine Stromun terbrechung .
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