Beschreibung
Schutzschaltvorrichtung mit elektrischer Anzeige und entspre¬ chendes Verfahren
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schutzschaltvorrich¬ tung mit einer unterbrechbaren Kontakteinrichtung zur Strom¬ führung sowie einer Auslöseeinrichtung zum Unterbrechen der Kontakteinrichtung bei einem Fehlerstrom-, Kurzschluss- und/oder Überlastereignis. Darüber hinaus betrifft die vor¬ liegende Erfindung ein Verfahren zum Anzeigen eines Zustands eines Schutzschalters nach dem Auslösen des Schutzschalters. Unter dem Begriff „Schutzschaltvorrichtung" versteht man in diesem Dokument insbesondere auch ein Schutzschaltgerät bzw. ein Installationseinbaugerät.
Schutzschalter weisen häufig einen Überlastauslöser und einen Kurzschlussauslöser, gegebenenfalls auch einen Fehlerstrom¬ auslöser auf. Diese drei Auslöse-Mechanismen arbeiten unab- hängig voneinander und lösen den Schutzschalter bei Fehler¬ strom, Überlaststrom oder Kurzschlussstrom aus, d.h. die Kon¬ takte des Schutzschalters werden geöffnet. Nach dem Auslösen und einer anschließenden Behebung der Ursache kann der Schutzschalter wieder angeschaltet werden. Zur Behebung der Ursache ist es jedoch günstig, zu wissen, ob der Schutzschal¬ ter durch einen Fehlerstrom, Überlaststrom oder Kurzschluss¬ strom ausgelöst wurde. Von den derzeit auf dem Markt befind¬ lichen Schutzschaltern ist eine derartige Information jedoch nicht erhältlich.
In diesem Zusammenhang ist von der Firma Kopp ein Leitungs¬ schutzschalter bekannt, bei der am Griff eine so genannte Re- setstellung vorgesehen ist. Bei einer Abschaltung des Lei¬ tungsschutzschalters springt der Griff nicht in die Grund- Stellung zurück, sondern in diese Reset- bzw. Mittelstellung. Von dieser Stellung aus kann das Gerät nicht wieder einge¬ schaltet werden. Der Griff muss erst von Hand in die Grund-
Stellung gebracht werden, um das Gerät wieder einschalten zu können. Dabei erhält der Benutzer aber keine Information dar¬ über, was der tatsächliche Grund für die Abschaltung war, d.h., ob eine Überlast oder ein Kurzschluss vorliegt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, dem Benutzer im Falle des Auslösens eines Leitungsschutz¬ schalters Informationen darüber zu geben, weshalb das Auslö¬ sen stattgefunden hat.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Schutz¬ schaltvorrichtung mit einer unterbrechbaren Kontakteinrich¬ tung zur Stromführung sowie einer Auslöseeinrichtung zum Un¬ terbrechen der Kontakteinrichtung bei einem Fehlerstrom-, Kurzschluss- und/oder Überlastereignis, und einer elektri¬ schen Anzeigeeinrichtung, die mit der Auslöseeinrichtung ver¬ bunden ist, und mit der eindeutig das Fehlerstrom-, Kurz¬ schluss- und/oder Überlastereignis darstellbar ist.
Darüber hinaus ist erfindungsgemäß vorgesehen ein Verfahren zum Anzeigen eines Zustands eines Schutzschalters durch Aus¬ lösen des Schutzschalters durch ein Fehlerstromereignis, Kurzschlussereignis oder ein Überlastereignis, und spezifi¬ sches Anzeigen des Fehlerstromereignisses, Kurzschlussereig- nisses und/oder des Überlastereignisses mit einer elektri¬ schen Anzeige.
Vorteilhafterweise kann der Benutzer damit optisch erkennen, auf welche Ursache das bestimmungsgemäße Auslösen des Schutz- schaltgeräts zurückzuführen ist. Er erhält eine eindeutige
Information darüber, ob der Schutzschalter durch einen Über¬ laststrom, einen Kurzschlussstrom oder einen Fehlerstrom ab¬ geschaltet wurde.
Vorzugsweise umfasst die elektrische Anzeigeeinrichtung eine LED. LEDs zeichnen sich dadurch aus, dass sie sehr robust sind und einen geringen Stromverbrauch aufweisen.
Die mindestens eine LED kann eine Mehrfarben-LED sein. Durch Verwendung einer derartigen Mehrfarben-LED kann Einbauraum eingespart werden.
Alternativ kann die elektrische Anzeigeeinrichtung eine Glüh¬ lampe, eine Glimmlampe oder ein LCD-Element umfassen. Damit ist es beispielsweise auch möglich, Schriftzüge oder Symbole optisch, ggf. leuchtend anzuzeigen.
Das Fehlerstrom-, Kurzschluss- oder Überlastereignis kann durch Ausschalten der elektrischen Anzeigeeinrichtung eindeu¬ tig dargestellt werden. Wenn beispielsweise ein Leitungs¬ schutzschalter über einen Kurzschlussauslöser und einen Über¬ lastauslöser verfügt, genügt es, wenn das Kurzschlussereignis durch Anschalten der elektrischen Anzeige angezeigt wird.
Wurde nämlich der Leitungsschutzschalter automatisch ausge¬ löst und die Anzeigeeinrichtung befindet sich im Aus-Zustand, so ist dies ein eindeutiges Zeichen dafür, dass ein Überlast¬ ereignis eingetreten ist. Dies lässt sich sinngemäß auch auf drei unterschiedliche Ereignisse und zwei Anzeigemöglichkei¬ ten erweitern.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform werden die je¬ weiligen Auslöseereignisse durch unterschiedliche Farben dar- gestellt. Damit ist es dem Bediener sehr rasch möglich, die Auslöseursache eindeutig zuzuordnen.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
FIG 1 ein schematisches Schaltungsdiagramm eines erfin¬ dungsgemäßen Leitungsschutzschalters;
FIG 2 Draufsichten auf den Leitungsschutzschalter von FIG 1 in unterschiedlichen Zuständen;
FIG 3 ein schematisches Schaltungsdiagramm eines Leitungs¬ schutzschalters mit Fehlerstromauslöser; und
FIG 4 mehrere Draufsichten auf den kombinierten Leitungs- Schutzschalter mit Fehlerstromauslöser bei unter¬ schiedlichen Zuständen.
Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfin- düng dar.
Das Schaltungsdiagramm von FIG 1 zeigt einen Leitungsschutz¬ schalter im Querschnitt. In seinem charakteristischen Gehäuse 1 ist ein Kurzschlussstromgeber 2 und ein Überlaststromgeber 3 angeordnet. Die Phase Ip, die an der Eingangsseite des Lei¬ tungsschutzschalters eingespeist wird, wird sowohl zum Kurz¬ schlussstromgeber 2 als auch zum Überlaststromgeber 3 ge¬ führt. Der Übersicht halber ist in der Figur die Schaltmecha¬ nik und die Kontakteinrichtung, mit der die Phase an die Ab- gangsseite weitergeführt wird, nicht dargestellt.
An der Oberseite des Leitungsschutzschalters ist neben dem Griff bzw. Hebel 4 eine Mehrfarben-LED 5 angeordnet. Eine derartige Mehrfarben-LED 5 leuchtet beispielsweise in den Farben Rot und Gelb. Sie besitzt zwei Pluspole Pl und P2, die jeweils mit den in die Mehrfarben-LED 5 integrierten Einzel¬ dioden verbunden sind. Der Minuspol M beider Einzeldioden ist zusammengefasst und zu einem speziell vorgesehenen Nulllei¬ tereingang N an der Eingangsseite gelegt. Der Pluspol Pl der einen Diode ist mit dem Kurzschlussstromgeber 2 verbunden, so dass diese Diode angeschaltet wird, wenn der Kurzschluss¬ stromgeber detektiert, dass ein Kurzschlussstrom vorliegt bzw. vorgelegen hat oder der nicht dargestellte Kurzschluss¬ stromauslöser ausgelöst hat. In gleicher Weise ist der Plus- pol P2 der anderen in die Mehrfarben-LED 5 integrierte Ein¬ zeldiode mit dem Überlaststromgeber 3 verbunden, so dass die¬ se Diode leuchtet, wenn der Überlaststromgeber 3 einen Über-
laststrom detektiert oder der ebenfalls nicht dargestellte Überlastauslöser ausgelöst hat.
Mit dieser erfindungsgemäßen Anordnung wird der Auslösezu- stand des Schutzschalters zur visuellen Wahrnehmung nach au¬ ßen transportiert. Dabei kann die Mehrfarben-LED 5 im Falle einer Kurzschlussauslösung beispielsweise rot und im Falle einer Überlastauslösung gelb leuchten.
In FIG 2 sind die Ober- bzw. Stirnseiten des Leitungsschutz¬ schalters von FIG 1 für mehrere Zustände des Leitungsschutz¬ schalters wiedergegeben. In FIG 2A befindet sich der Schutz¬ schalter im ausgeschalteten Zustand. Dieser Zustand stellt den Zustand des Schutzschalters vor Inbetriebnahme oder nach einem manuellen Abschalten dar. Der Hebel 4 ist in diesem Zu¬ stand nach unten gelegt und die Mehrfarben-LED 5 ist ausge¬ schaltet.
Im normalen Betriebszustand wird der Hebel 4 gemäß FIG 2B nach oben gedrückt, so dass sich der Schutzschalter im ange¬ schalteten Zustand befindet. Die Mehrfarben-LED 5 leuchtet nicht.
Im Falle einer Überlast wird der Schutzschalter entsprechend FIG 2C thermisch ausgelöst. Dies bedeutet, dass der Hebel 4 nach unten schnappt und die LED 5 in diesem Ausführungsbei¬ spiel gelb leuchtet.
Falls ein Kurzschlussereignis eintritt, wird der Schutzschal- ter entsprechend FIG 2D durch einen Kurzschlussauslöser abge¬ schaltet und der Hebel 4 schnappt ebenfalls nach unten. Ange¬ steuert von dem Kurzschlussstromgeber 2, der den Kurzschluss oder die Kurzschlussauslösung detektiert, leuchtet die LED 5 rot.
Die Schaltstellung des Hebels 4 und die Anzeige der LED 5 vermitteln dem Nutzer eindeutig den Zustand des Schutzschal-
ters . Der normale eingeschaltete Zustand des Schutzschalters ist eindeutig durch die Stellung des Hebels 4 zu erkennen. Die drei abgeschalteten Zustände des Schutzschalters unter¬ scheiden sich in eindeutiger Weise durch das Ausgeschaltet- sein, das gelbe Leuchten und das rote Leuchten der LED 5.
Der Nutzer kann nun aufgrund der Anzeigen folgendermaßen rea¬ gieren. Befindet sich der Leitungsschutzschalter im AUS- Zustand und die LED 5 leuchtet rot, so muss ein Kurzschluss im Stromkreis aufgetreten sein, weshalb der Nutzer zu beson¬ derer Vorsicht aufgerufen ist. Er wird nämlich auf einen mög¬ lichen Fehler in seiner Anlage hingewiesen und kann entspre¬ chend reagieren, indem er beispielsweise einen Fachmann zu Rate zieht. Befindet sich der Leitungsschutzschalter im AUS- Zustand und die LED 5 leuchtet gelb, so kann der Nutzer den
Stromkreis gefahrlos wieder schließen, weil nur eine temporä¬ re Überlastung des Stromkreises vorliegt und der Verbraucher mit dem unzulässig hohen Stromverbrauch nur weggeschaltet werden muss. Befindet sich schließlich der Leitungsschutz- Schalter im AUS-Zustand und die LED 5 leuchtet nicht, so wur¬ de der Stromkreis von Hand bewusst oder unbewusst ausgeschal¬ tet. Es liegt dann kein Fehler in der Anlage vor.
FIG 3 zeigt ein schematisches Schaltungsdiagramm eines kombi- nierten Leitungsschutzschalters und Fehlerstromschutzschal¬ ters (LS/FI) . Hierbei kann ein Fehlerstromauslöser im Gehäuse des Leitungsschutzschalters oder in einem separaten Gehäuse angeordnet sein. Das Schaltbild von FIG 3 entspricht im We¬ sentlichen dem von FIG 1. Zusätzlich ist jedoch noch ein Feh- lerstromgeber 6 vorgesehen, der einen Fehlerstrom oder eine Fehlerstromauslösung detektiert. Mit seinem Ausgangssignal steuert er einen Pluspol P3 einer dritten Einzeldiode in ei¬ ner Mehrfarbendiode 5' , die mit drei unterschiedlichen Farben leuchten kann, an. Auch der Fehlerstromgeber 6 ist mit dem Phasenanschluss Ip verbunden. Im Übrigen wird auf die Be¬ schreibung der Beschaltung von FIG 1 verwiesen.
In FIG 4 sind nun die Stirnseiten eines kombinierten LS/FI- Schutzschalters für verschiedene AUS-Zustände des Leitungs¬ schutzschalters dargestellt. Der Fehlerstromschutzschalter FI ist an den Leitungsschutzschalter LS gekoppelt. Der Aufbau des Leitungsschutzschalters LS entspricht dem der Figuren 2A bis 2D. Der Fehlerstromschutzschalter FI verfügt über eine Prüftaste 7, mit der seine Funktionsfähigkeit überprüft wer¬ den kann.
In sämtlichen Figuren 4A bis 4D befindet sich der Leitungs¬ schutzschalter LS im ausgeschalteten bzw. ausgelösten Zu¬ stand, weshalb der Schalthebel 4 nach unten geschnappt ist. Die Ursache für das Ausschalten bzw. Auslösen kann ein Feh¬ lerstrom, ein Überlaststrom oder ein Kurzschlussstrom sein. Es kann aber auch ein manuelles Abschalten erfolgt sein.
Durch die dreifarbige LED 5' sind drei Leuchtzustände und ein AUS-Zustand darstellbar. Somit können die oben genannten vier Zustände des Leitungsschutzschalters eindeutig einem Zustand der Mehrfarben-LED 5' zugeordnet werden. Im konkreten Bei- spiel wird der Zustand des manuellen Abschaltens des Lei¬ tungsschutzschalters LS durch den AUS-Zustand der LED 5' ge¬ mäß FIG 4A wiedergegeben. Bei Fehlerstromauslösung leuchtet die LED 5' blau, wie dies in FIG 4B dargestellt ist. Demge¬ genüber leuchtet die LED 5' bei Überlaststromauslösung gemäß FIG 4C gelb und bei Kurzschlussstromauslösung gemäß FIG 4D rot.
Beim Wiedereinschalten des Geräts erlischt die LED-Anzeige wieder, so dass sich prinzipiell der Anzeigezustand von FIG 2B ergibt.
Die eindeutige Anzeige der Zustände des kombinierten LS/FI- Schutzschalters lässt den Benutzer den Zustand des Geräts zweifelsfrei erkennen und er kann, wie dies bereits im Zusam- menhang mit den Figuren 2A bis 2D erläutert wurde, reagieren. In dem speziellen Fall, dass sich der kombinierte LS/FI- Schalter um AUS-Zustand befindet und die LED 5 blau leuchtet,
liegt ein Fehlerstrom vor, und der Benutzer kann beispiels¬ weise einen Fachmann zu Rate ziehen.
Alternative Ausführungsformen bestehen u. a. darin, dass an- stelle der Mehrfarben-LED mehrere einfarbige LEDs mit unter¬ schiedlichen Farben eingesetzt werden. Selbstverständlich können auch mehrere gleichfarbige LEDs eingesetzt werden, wo¬ bei die einzelnen Schaltzustände durch die Anzahl der leuch¬ tenden LEDs angezeigt wird.
Eine weitere Alternative elektrischer Anzeigeformen bestünde darin, dass Durchscheinelemente durch entsprechende Leucht¬ mittel hintergrundbeleuchtet werden. Diese Durchscheinelemen¬ te können Symbole, Buchstaben oder Zahlen beinhalten.
Ebenso können durch eine LCD-Anzeige unterschiedliche Symbole für die einzelnen Zustände wiedergegeben werden.