WO2018185051A1

WO2018185051A1 - Electrical switching device

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Publication number: WO2018185051A1
Application number: PCT/EP2018/058392
Authority: WO
Inventors: Dieter Heusgen; Peter REUMÜLLER; Herbert Rößler; Daniel Prostrednik; Werner SCHABBAUER
Original assignee: Siemens AG Oesterreich
Current assignee: Siemens AG Oesterreich
Priority date: 2017-04-06
Filing date: 2018-04-03
Publication date: 2018-10-11
Anticipated expiration: 2019-10-06
Also published as: AT519847A1; AT519847B1; CN110506376B; EP3566275A1; CN110506376A

Abstract

Electrical switching device (1), comprising at least one semiconductor switch (2, 3) which is arranged in the current path (4, 5), electrical measuring devices (7, 8, 9, 24), a control device (6) which evaluates the measured values ascertained by the measuring devices (7, 8, 9, 24) and which is designed to actuate the semiconductor switches (2, 3), wherein the control device (6) implements automatically determined actuation operations of the semiconductor switches (2, 3) when specific measured values are detected, wherein the conditions for actuating the semiconductor switches (2, 3) can be transmitted to the control device (6) via a data interface (10) by means of an initiation process.

Description

Beschreibung description

Elektrische Schalteinrichtung. Electrical switching device.

Technisches Gebiet Technical area

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schalteinrichtung, The invention relates to an electrical switching device,

Stand der Technik State of the art

In elektrischen Anlagen sind Schutzeinrichtungen vorgesehen, welche die Einrichtungen, wie Leitungen oder elektrische Verbraucher vor unzulässigen und gefährlichen In electrical systems protective devices are provided, which protect the equipment, such as cables or electrical consumers against impermissible and dangerous

Betriebsbedingungen schützen. Beispielsweise werden Protect operating conditions. For example

Leitungsschutzschalter eingesetzt um Leitungen vor Circuit breaker used to lines before

Kurzschlußströmen oder länger andauernden Überströmen zu schützen. Mittels Fehlerstromschaltern werden Personen vor gefährlichen Berührspannungen durch fehlerhafte elektrische Einrichtungen geschützt, wobei ein durch die Person Short-circuit currents or longer-lasting overcurrents to protect. By means of residual current circuit breakers people are protected from dangerous touch voltages by faulty electrical equipment, with a by the person

fließender elektrischer Strom bereits bei sehr geringen flowing electric current already at very low

Werten erkannt wird und eine Abschaltung erfolgt. Für Values is detected and a shutdown occurs. For

elektrische Motoren werden häufig Motorschutzschalter Electric motors are often motor protection switches

eingesetzt, welche bei einem Ausfall einer Phase eines used, which in case of failure of a phase of

Dreiphasen Drehstromsystems eine Abschaltung bewirken, da der Motor selbst nach seinem Anlauf auch mit den verbleibenden Phasen weiterläuft, jedoch thermisch überlastet werden würde. Die genannten und weitere Schutzeinrichtungen sind jedoch nicht für das betriebsmäßige, häufige Schalten geeignet, sodass zu ihnen in Reihe noch eine Schalteinrichtung, Three-phase three-phase system cause a shutdown, since the motor continues to run even after its start with the remaining phases, but would be thermally overloaded. However, these and other protective devices are not suitable for frequent, operational switching, so that in series there is still a switching device,

beispielsweise ein elektromagnetisch betätigtes Relais vorzusehen ist. Diese Schalteinrichtungen sind zwar auf eine sehr hohe Anzahl an Schaltzyklen ausgelegt, können jedoch keine Kurzschlußströme abschalten. Somit ist für jeden For example, an electromagnetically actuated relay is provided. Although these switching devices are designed for a very high number of switching cycles, they can do not switch off any short-circuit currents. Thus, for everyone

Stromkreis mindestens eine Schutzeinrichtung und ggf. auch eine Schalteinrichtung vorzusehen. Bei Stromkreisen für Circuit at least one protective device and possibly also provide a switching device. For circuits for

Steckdosen sind typischerweise keine Schalteinrichtungen vorgesehen, bei Stromkreisen für Motoren hingegen praktisch immer. Die Betätigung der Schutz- als auch der Schaltsysteme kann manuell oder ferngesteuert kraftbetätigt erfolgen. Sockets are typically not provided switching devices, in circuits for motors, however, almost always. The operation of the protection and the switching systems can be done manually or remotely power-operated.

Insbesondere in Fahrzeugen, beispielsweise in Especially in vehicles, for example in

Schienenfahrzeugen, ist der Platzbedarf für die elektrischen Schutz- und Schaltsysteme aufgrund der stetig gestiegenen Anforderungen an die Fahrzeugelektrik inzwischen so Rail vehicles, the space required for the electrical protection and switching systems due to the ever increasing demands on the vehicle electrical system is now so

beträchtlich, dass eine Verlegung der Schaltschränke in nur schwer zugängliche Bereiche gewünscht wird. Dadurch wäre eine Bedienung so erschwert, dass sie praktisch nur mehr in einer Werkstatt erfolgen könnte. Gebräuchliche fernbedienbare considerably that a shift of the control cabinets in hard to reach areas is desired. As a result, an operation would be so difficult that they could practically only be done in a workshop. Common remote controllable

Schutz- und Schalteinrichtungen weisen jedoch Nachteile, wie großen Platzbedarf auf, die sie für den Einsatz in Fahrzeugen ungeeignet machen. Darstellung der Erfindung However, protective and switching devices have disadvantages, such as large space requirements, which make them unsuitable for use in vehicles. Presentation of the invention

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine The invention is therefore based on the object, a

elektrische Schalteinrichtung anzugeben, welche fernbetätigte Schalthandlungen ermöglicht sowie Schutzfunktionen für an sie angeschlossene elektrische Einrichtungen ermöglicht. specify electrical switching device, which allows remote-controlled switching operations and allows protection functions for connected to them electrical equipment.

Die Aufgabe wird durch eine elektrische Schalteinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte The object is achieved by an electrical switching device with the features of claim 1. advantageous

Ausgestaltungen sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche. Embodiments are the subject of subordinate claims.

Dem Grundgedanken der Erfindung nach wird eine elektrische Schalteinrichtung, umfassend mindestens einen im Stromweg angeordneten Halbleiterschalter, elektrische Meßeinrichtungen, eine die durch die Meßeinrichtungen According to the basic idea of the invention, an electrical switching device, comprising at least one semiconductor switch arranged in the current path, is electrical Measuring devices, one through the measuring devices

ermittelten Meßwerte auswertende Steuereinrichtung, welche zur Ansteuerung der Halbleiterschalter ausgebildet ist, beschrieben, wobei die Steuereinrichtung bei Erfassung bestimmter Meßwerte selbsttätig bestimmte Ansteuerungen der Halbleiterschalter bewirkt, und wobei die Bedingungen zur Ansteuerung der Halbleiterschalter mittels eines described control device, which is designed to control the semiconductor switch, the control device automatically causes certain actuations of the semiconductor switch upon detection of certain measured values, and wherein the conditions for driving the semiconductor switches by means of a

Initiierungsvorgangs über eine Datenschnittstelle an die Steuereinrichtung übermittelbar sind. Initiation process via a data interface to the controller can be communicated.

Dadurch ist der Vorteil erzielbar, eine elektrische As a result, the advantage can be achieved, an electrical

Schalteinrichtung schaffen zu können, welche sowohl Switching device to create, which both

betriebliche Schalthandlungen ausführen kann als auch einen Schutz für an sie angeschlossene elektrische Einrichtungen bietet und welche dabei einen geringen Bauraumbedarf aufweist und fernbedienbar ist. can perform operational switching operations as well as provides protection for connected to them electrical equipment and which has a small space requirement and is remotely controllable.

Erfindungsgemäß ist eine Schalteinrichtung mittels According to the invention a switching device by means

Halbleiterschalter aufgebaut, welche verschleißfrei arbeiten und dabei auch hohe Ströme ein- und ausschalten können. Eine solche Schalteinrichtung ist, ähnlich wie elektromechanische Schütze für das betriebsmäßige Schalten geeignet, unterliegt dabei jedoch keinem Verschleiß. Zusätzlich umfasst die erfindungsgemäße Schalteinrichtung eine Steuereinrichtung und Meßeinrichtungen zur Erfassung elektrischer Größen, Semiconductor switch built, which work wear-free and can also turn high currents on and off. Such a switching device is, similar to electromechanical contactors suitable for operational switching, but is not subject to wear. In addition, the switching device according to the invention comprises a control device and measuring devices for detecting electrical variables,

insbesondere für den aktuell durch die Schalteinrichtung fließenden Strom und die aktuelle Spannung. in particular for the current current flowing through the switching device and the current voltage.

Dabei können die Meßeinrichtungen für die elektrische In this case, the measuring devices for the electrical

Stromstärke auf unterschiedlichen Meßprinzipien beruhen. Es können Stromwandler eingesetzt werden oder die Stromstärke über den Spannungsabfall an einem Widerstand (Shunt) bestimmt werden. Dabei ist die Strommessung über den Spannungsabfall an einem Widerstand sehr genau und verzögerungsfrei, erzeugt jedoch kontinuierlich Verlustwärme. Ist diese hohe Genauigkeit nicht erforderlich, beispielsweise wenn der Amperage based on different measuring principles. Current transformers can be used or the current intensity can be determined by the voltage drop across a resistor (shunt). The current measurement via the voltage drop across a resistor is very accurate and instantaneous but continuously loss heat. This high accuracy is not required, for example when the

Stromwert nur für Schutzzwecke herangezogen wird, so kann ein Halbleiterschalter selbst als Stromsensor genutzt werden. Mittels einer sogenannten VCE (sat) -Überwachung bzw. einer Überwachung der Durchlaßspannung VDS (on) gelingt es dabei, ohne zusätzliche Meßwiderstände die Stromstärke zu ermitteln. Die so ermittelten Meßgrößen werden der Steuereinrichtung übermittelt, sodass diese daraus beispielsweise Current value is used only for protection purposes, so a semiconductor switch itself can be used as a current sensor. By means of a so-called VCE (sat) -monitoring or a monitoring of the forward voltage VDS (on) it is possible to determine the current strength without additional measuring resistors. The measured variables determined in this way are transmitted to the control device so that they can be used, for example

Abschaltkriterien ermitteln kann. Can determine shutdown criteria.

Diese Abschaltkriterien betreffen elektrische Werte, z.B. einen zu hohen Strom durch die Schalteinrichtung, sodass die Funktion einer Schmelzsicherung oder eines These shutdown criteria relate to electrical values, e.g. too high a current through the switching device, so that the function of a fuse or a

elektromagnetischen Sicherungsautomaten abbildbar ist. Dabei wird diese Funktion mittels einer Steuerlogik, bzw. einerelectromagnetic circuit breaker is mapped. In this case, this function by means of a control logic, or a

Programmsteuerung in der Steuereinrichtung abgebildet, sodass beispielsweise Auslösekennlinen von elektromagnetischen Programmed control in the controller, so that, for example, triggering of electromagnetic

Sicherungsautomaten elektronisch nachgebildet werden können. Erfindungsgemäß kann eine Schalteinrichtung im Rahmen eines Initiierungsvorgangs mit einer bestimmten Schalt- oder Automatic circuit breakers can be simulated electronically. According to the invention, a switching device in the context of an initiation process with a specific switching or

Schutzfunktion ausgestattet werden, wobei über eine Protective function to be equipped, with over a

Datenschnittstelle eine entsprechende Konfiguration in einen Speicher der Steuerlogik übertragen wird. Somit können an sich baugleiche Schalteinrichtungen mit jeweils Data interface a corresponding configuration is transferred to a memory of the control logic. Thus, structurally identical switching devices can each with

unterschiedlichen Funktionen eingesetzt werden, da die different functions are used, as the

Festlegung der konkreten Funktionalität einer Definition of the concrete functionality of a

Schalteinrichtung erst durch den Initiierungsvorgang bestimmt wird . Switching device is determined only by the initiation process.

Dadurch kann eine Schalteinrichtung mit unterschiedlichsten Schalt- bzw. Schutzeigenschaften realisiert werden, wobei alleine die Grenzwerte der eingesetzten Halbleiterschalter limitierend wirken. This allows a switching device can be realized with a variety of switching or protective properties, wherein Only the limit values of the semiconductor switches used have a limiting effect.

Beispielsweise kann eine erfindungsgemäße Schalteinrichtung alle gebräuchlichen elektrischen Schutzfunktionen For example, a switching device according to the invention all conventional electrical protection functions

realisieren. Insbesondere können die Funktionalitäten: realize. In particular, the functionalities can:

• Schnellabschaltung bei einem Kurzschluß, • rapid shutdown in the event of a short circuit,

• Abschaltung bei andauernder Überlast, • shutdown with continuous overload,

• Abschaltung bei unzulässigem Verlauf des Laststroms • Shutdown if the load current is not permissible

(Erkennung eines Lichtbogens im Stromweg auch ohne (Detection of an arc in the current path even without

Überschreitung des maximal zulässigen Stromes) , Exceeding the maximum permissible current),

• Fehlerstromschutz, • residual current protection,

• Schutz vor Über- oder Unterspannung, • protection against over or under voltage,

• Abschaltung bei Ausfall einer einzelnen Phase • Shutdown in the event of a single phase failure

(Motorschutz) , (Motor protection),

umgesetzt sein, wobei alle Auslösekennlinien realisierbar sind . be implemented, all tripping characteristics are feasible.

Ein weiterer Vorteil einer erfindungsgemäßen Another advantage of an inventive

Schalteinrichtung besteht darin, dass alle gebräuchlichen elektrischen Schaltfunktionen realisierbar sind. Insbesondere können die Funktionalitäten: Switching device is that all common electrical switching functions can be realized. In particular, the functionalities can:

• Verschleißfreies betriebliches Ein- und Ausschalten • Wear-free operational switching on and off

• Sanftstart (z.B. für Motore oder Lampen) • soft start (eg for motors or lamps)

• Einschalten großer Kapazitäten • Switching on large capacities

umgesetzt sein, wobei bestimmte Parameter (z.B. Hochlaufzeit, Strombegrenzung) einstellbar sind. Dabei erfolgt die be implemented, with certain parameters (e.g., ramp-up time, current limit) are adjustable. In doing so, the

Einstellung dieser Parameter durch Übermittlung von Setting these parameters by transmitting

Konfigurationsdaten an die Steuereinrichtung bei dem Configuration data to the controller at the

Initiierungsvorgang oder diese Konfigurationsdaten können unveränderbar in der Steuereinrichtung abgelegt sein. Initiation process or this configuration data can be stored immutable in the control device.

Erfindungsgemäß ist die Schalteinrichtung mit einer According to the invention, the switching device is provided with a

Datenschnittstelle ausgestattet, sodass über diese Schnittstelle neben den für den Initiierungsvorgang Data interface equipped so that about this Interface next to the one for the initiation process

erforderlichen Daten an die Steuereinrichtung auch Daten von der Steuereinrichtung an angeschlossene Datenempfänger, beispielsweise ein übergeordnetes Diagnosesystem Required data to the controller and data from the controller to connected data receiver, such as a higher-level diagnostic system

übermittelbar sind. Dabei ist es empfehlenswert, aktuelle Meßwerte, beispielsweise den durch eine Schalteinrichtung fließenden Strom als Datenwert zu übermitteln. are transferable. It is advisable to transmit current measured values, for example the current flowing through a switching device, as data value.

In weiterer Fortbildung der Erfindung können von den In a further development of the invention can of the

Meßwerten abgeleitete Werte wie beispielsweise die Measured values derived values such as the

elektrische Leistung oder die elektrische Arbeit (Energie) durch die Steuereinrichtung ermittelt und über die electrical power or electrical work (energy) determined by the controller and on the

Datenschnittstelle an angeschlossene Datenempfänger Data interface to connected data receiver

übermittelt werden. be transmitted.

Insbesondere ist es vorteilhaft, den aktuellen In particular, it is beneficial to the current one

Schaltzustandes der Halbleiterschalter durch die Switching state of the semiconductor switch through the

Steuereinrichtung an die Datenschnittstelle zu übertragen, da dadurch eine übergeordnete Steuerung, beispielsweise ein übergeordnetes Diagnosesystem, eine Fahrzeugsteuerung oder ähnliche Einrichtungen den aktuellen Status der elektrischen Anlagen erfassen und ggf. dem Bedienpersonal in geeigneter Form darbieten kann. To transmit control device to the data interface, as a parent control, such as a higher-level diagnostic system, a vehicle control or similar devices detect the current status of the electrical systems and possibly present to the operator in a suitable form.

In weiterer Fortbildung der Erfindung ist es empfehlenswert, bereits die Annäherung an Grenzwerte einer elektrischen In a further development of the invention, it is advisable to already approach the limits of an electrical

Meßgröße als Warnung über die Datenschnittstelle auszugeben. Beispielsweise kann eine Warnung erfolgen, wenn ein Output measured variable as a warning via the data interface. For example, a warning can be given if a

Fehlerstrom erfasst wurde, der Wert des Fehlerstroms jedoch nicht den zu einer Abschaltung führenden Grenzwert erreicht hat . Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, die auslösende Bedingung, welche zu einer automatischen Residual current was detected, but the value of the fault current has not reached the limit leading to a shutdown. A preferred embodiment of the invention provides, the triggering condition, which to an automatic

Schalthandlung geführt hat, über die Datenschnittstelle auszugeben. Solcherart kann eine übergeordnete Steuerung beispielsweise den jeweiligen Auslösegrund (z.B. Kurzschluß) weiterverarbeiten und eine zielgerichtete Wartung bzw. Switching action has led to output via the data interface. In this way, a higher-level controller can further process, for example, the respective triggering reason (for example short-circuit) and perform targeted maintenance or

Reparatur vereinfachen. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass bei bestimmen Bedingungen keine unmittelbare Simplify repair. Another advantage is that under certain conditions no immediate

Wiedereinschaltung erfolgen soll, ohne dass der auslösende Fehler behoben ist. Beispielsweise ist eine Reclosure should be done without the triggering error is resolved. For example, one is

Wiedereinschaltung (manuell oder automatisch) eines Reclosing (manual or automatic) one

Stromkreises eines Motors nach einer Auslösung aufgrund eines Kurzschlusses oder eines Fehlerstroms ungünstig. Circuit of a motor after tripping due to a short circuit or a fault current unfavorable.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Steuereinrichtung nach einem selbsttätig bestimmten A preferred embodiment of the invention provides that the control device automatically determines after one

Abschaltvorgang der Halbleiterschalter eine automatische Wiedereinschaltung vornimmt. Dazu sind bei dem Abschaltvorgang the semiconductor switch performs an automatic reclosing. These are in the

Initiierungsvorgang der Schalteinrichtung jene Bedingungen über die Datenschnittstelle zu übertragen, bei welchen eine automatische Wiedereinschaltung zulässig ist. Initiation process of the switching device to transmit those conditions over the data interface, in which an automatic reclosing is allowed.

In weiterer Fortbildung der Erfindung ist es empfehlenswert, im Stromweg mindestens ein elektromechanisch betätigbares Schaltelement vorzusehen, welches durch die Steuereinrichtung ansteuerbar ist. Solcherart kann eine von der In a further development of the invention, it is recommended to provide at least one electromechanically operable switching element in the current path, which can be controlled by the control device. Such can be one of the

Schalteinrichtung versorgter Verbraucher galvanisch von der Energieversorgung getrennt werden, sodass Arbeiten an diesem Stromkreis gefahrlos möglich sind. Switching device supplied consumers are galvanically isolated from the power supply, so that work on this circuit are safely possible.

Dabei kann ein von der Schalteinrichtung versorgter In this case, one of the switching device supplied

Verbraucher im Falle eines Fehlers (z.B. Erdschluß) Consumer in case of a fault (for example ground fault)

galvanisch von der Energieversorgung getrennt werden. Diese Schalthandlung kann über Parameter in der Steuerung be galvanically isolated from the power supply. This switching action can be via parameters in the control

konfiguriert werden, sodaß sowohl automatisches (bei Vorliegen bestimmter Bedingungen) als auch manuelles Trennen möglich ist. Dazu sind bei dem Initiierungsvorgang der be configured so that both automatic (at Presence of certain conditions) as well as manual disconnection is possible. These are in the initiation process of

Schalteinrichtung die Bedingungen für automatisches Trennen über die Datenschnittstelle zu übertragen. Manuelles Trennen kann über die übergeordnete Steuerung über die Switching device to transmit the conditions for automatic disconnection via the data interface. Manual disconnection can be done via the higher-level control via the

Datenschnittstelle bewirkt werden. Data interface can be effected.

In weiterer Fortbildung der Erfindung ist es empfehlenswert, mindestens eine Temperaturerfassung an Bauteilen der In a further development of the invention, it is recommended that at least one temperature detection of components of the

Schalteinrichtung vorzusehen, welche durch die Provide switching device, which by the

Steuereinrichtung auswertbar ist. Solcherart können Control device is evaluated. Such as can

automatische Schalthandlungen bei Vorliegen unzulässiger Temperaturwerte ausgeführt werden und es können über die Datenschnittstelle Informationen betreffend dieser so automatic switching operations are carried out in the presence of inadmissible temperature values and it can over the data interface information regarding this so

ausgelösten Schalthandlungen (z.B. Höhe der Temperatur, aktuelle Leistung zum Schaltzeitpunkt) an angeschlossene Datenempfänger übermittelt werden. triggered switching operations (for example, height of the temperature, current power at the switching time) are transmitted to connected data receiver.

Die erfindungsgemäße Schalteinrichtung kann mit allen The switching device according to the invention can with all

gebräuchlichen Polzahlen und sowohl für Wechselspannungs- als auch für Gleichspannungsanlagen eingesetzt werden. common Polzahlen and both AC and DC systems are used.

Weiters ist es empfehlenswert, die Schalteinrichtung mit Bedienelementen auszustatten, mittels welcher Furthermore, it is recommended to equip the switching device with controls by means of which

Schalthandlungen auch unmittelbar manuell an der Switching operations also directly on the manual

Schalteinrichtung durchgeführt werden können. Ebenso kann die Schalteinrichtung selbst mit Anzeigeeinrichtungen Switching device can be performed. Likewise, the switching device itself with display devices

ausgestattet werden, welche den Status der Schalteinrichtung (z.B. Versorgungsspannung anliegend / nicht anliegend, indicating the status of the switching device (e.g., supply voltage adjacent / non-adjacent,

Halbleiterschalter geschlossen / geöffnet, etc.) unmittelbar an der Schalteinrichtung anzeigen und somit eine Wartung oder Fehlersuche vereinfachen. Kurzbeschreibung der Zeichnungen Semiconductor switch closed / open, etc.) indicate directly on the switching device and thus simplify maintenance or troubleshooting. Brief description of the drawings

Es zeigen beispielhaft: They show by way of example:

Fig.l Schalteinrichtung, Blockschaltbild . Fig.l switching device, block diagram.

Fig.2 Steuereinrichtung, Blockschaltbild . Fig.2 control device, block diagram.

Ausführung der Erfindung Embodiment of the invention

Fig.l zeigt beispielhaft und schematisch ein Blockschaltbild einer Schalteinrichtung. Es ist ein Blockschaltbild einer Schalteinrichtung 1 dargestellt, welche zweipolig ausgeführt ist. Eine solche Konfiguration ist typisch für Schalt- oder Schutzeinrichtungen in Fahrzeugen, welche sowohl die Zu- als auch die Rückleitung, bzw. Phase und Neutralleiter schalten und schützen. Dazu ist im ersten Stromweg 4 ein Fig.l shows an example and schematically a block diagram of a switching device. It is a block diagram of a switching device 1 shown, which is designed bipolar. Such a configuration is typical of vehicle switchgear or guards that switch and protect both the supply and return lines, and phase and neutral. For this purpose, in the first current path 4 a

Halbleiterschalter 2 vorgesehen und im zweiten Stromweg 5 ein weiterer Halbleiterschalter 3. Der durch den ersten Stromweg 4 fließende Strom wird mittels einer Strommesseinrichtung 7 bestimmt, der durch den zweiten Stromweg 5 fließende Strom wird durch mittels einer Strommesseinrichtung 8 bestimmt. Die Spannung zwischen dem ersten Stromweg 4 und dem zweiten Semiconductor switch 2 is provided and in the second current path 5 another semiconductor switch 3. The current flowing through the first current path 4 current is determined by means of a current measuring device 7, the current flowing through the second current path 5 is determined by means of a current measuring device 8. The voltage between the first current path 4 and the second

Stromweg 5 wird mittels einer Spannungsmeßeinrichtung 9 bestimmt. Eine Ausgangsspannungsmeßeinrichtung 24 ist zur Ermittlung der an dem Ausgang der Stromwege 4, 5 anliegenden Spannung eingerichtet und übermittelt den Wert der Spannung an die Steuereinrichtung 6. Eine Temperaturmeßeinrichtung 25 erfasst die Temperatur der Schalteinrichtung 1 oder Current path 5 is determined by means of a voltage measuring device 9. An output voltage measuring device 24 is arranged to detect the voltage applied to the output of the current paths 4, 5 and transmits the value of the voltage to the control device 6. A temperature measuring device 25 detects the temperature of the switching device 1 or

bestimmter Baugruppen in der Schalteinrichtung 1 und certain assemblies in the switching device 1 and

übermittelt den Wert der Temperatur an die Steuereinrichtung 6. Eine Steuereinrichtung 6 ist zum Empfang der Meßsignale der Meßeinrichtungen 7, 8, 9, 24, 25 eingerichtet und weist Steuerausgänge zur Ansteuerung der Halbleiterschalter 2, 3 auf. Die Steuereinrichtung 6 kann beispielsweise als transmits the value of the temperature to the control device 6. A control device 6 is adapted to receive the measurement signals of the measuring devices 7, 8, 9, 24, 25 and has Control outputs for driving the semiconductor switches 2, 3 on. The control device 6 can, for example, as

speicherprogrammierbare Steuerung oder als Mikrokontroller mit einem Programm- und einem Datenspeicher ausgeführt sein. Weiters umfasst die Schalteinrichtung eine Energieversorgung 12 für die Steuereinrichtung und naturgemäß Klemmen 11 für den elektrischen Anschluß der Stromwege 4, 5. Eine programmable logic controller or be designed as a microcontroller with a program and a data memory. Furthermore, the switching device comprises a power supply 12 for the control device and naturally terminals 11 for the electrical connection of the current paths 4, 5. A

Datenschnittstelle 10 ist zur bidirektionalen Data interface 10 is bidirectional

Datenübermittlung mit der Steuereinrichtung 6 ausgelegt und kann von außen an die Schalteinrichtung 1 zugeführte Data transmission with the control device 6 designed and can be supplied from the outside to the switching device 1

Steuersignale an die Steuereinrichtung übermitteln und von der Steuereinrichtung 6 erzeugte Signale an weitere Transmit control signals to the control device and signals generated by the control device 6 to another

Einrichtungen übermitteln. In den Stromwegen 4, 5 ist ein zweipoliger elektromechanischer Trennschalter 13 angeordnet, welcher durch die Steuereinrichtung 6 angesteuert wird und dabei seinen Schalt zustand an die Steuereinrichtung 6 Transmit facilities. In the current paths 4, 5, a two-pole electromechanical circuit breaker 13 is arranged, which is controlled by the control device 6 and its state switching to the control device. 6

rückmeldet. Die beispielhaft in Fig.l gezeigte feeds back. The example shown in Fig.l.

Schalteinrichtung kann, da sie die Ströme in beiden Switching device can, as they are the currents in both

Stromwegen 4, 5 und die Spannung zu ermitteln imstande ist, eine Vielzahl an Funktionen erfüllen, insbesondere: Current paths 4, 5 and the voltage to identify is capable of performing a variety of functions, in particular:

- Verschleißfreies Ein/Ausschalten - wear-free on / off switching

- Sanftstart (z.B. für Motoren oder Lampen) - soft start (for example for motors or lamps)

- Einschalten großer Kapazitäten - switching on large capacities

- Galvanisches Abtrennen der Last - Galvanic separation of the load

- Überstromschut z - Overcurrent protection z

- Kurzschlußschutz - Short circuit protection

- Über/Unterspannungsschutz - Over / under voltage protection

- Fehlerstromschutz - Residual current protection

- Lichtbogenschutz. - arc protection.

Die Funktion des Phasenausfallsschutzes (Motorschutzschalter) ist bei zweipoliger Ausführung naturgemäß nicht möglich, bei dreipoliger hingegen sehr einfach umsetzbar. Die konkreten Werte, beispielsweise Auslösekennlinien, Auslösewerte und die Funktionalität selbst, können im Rahmen eines The function of the phase failure protection (motor protection switch) is of course not possible with a two-pole version, whereas it is very easy to implement with a three-pole version. The concrete values, for example tripping characteristics, tripping values and the Functionality itself, can be part of a

Initiierungsvorgangs über die Datenschnittstelle 10 an die Steuereinrichtung 6 übermittelt werden, sodass ein Typ von Schalteinrichtungen 1 jeweils unterschiedliche Aufgaben ausführen kann. Initiation process are transmitted via the data interface 10 to the controller 6, so that a type of switching devices 1 can each perform different tasks.

Fig.2 zeigt beispielhaft und schematisch ein Blockschaltbild einer Steuereinrichtung. Es ist das Blockschaltbild einer Steuereinrichtung 6 dargestellt, wie sie in einer 2 shows by way of example and schematically a block diagram of a control device. It is the block diagram of a control device 6 shown as in a

Schalteinrichtung 1 aus Fig.l zum Einsatz kommen kann. Die Steuereinrichtung 6 umfasst eine digitale Recheneinheit 14, welche zur Abarbeitung von Befehlsfolgen eingerichtet ist und einen Speicher 15 für diese Befehlsfolgen und für feste und variable Werte. Weiters umfasst die Recheneinheit 6 einen Analog-Digitalwandler 16 für die Meßwerte 19 der Switching device 1 from Fig.l can be used. The control device 6 comprises a digital arithmetic unit 14, which is set up for processing instruction sequences, and a memory 15 for these instruction sequences and for fixed and variable values. Furthermore, the arithmetic unit 6 comprises an analog-to-digital converter 16 for the measured values 19 of FIG

Meßeinrichtungen 7, 8, 9, 24, 25. Die durch den Analog- Digitalwandler 16 ermittelten digitalen Werte können durch die Recheneinheit 14 ausgelesen werden. Eine Treiberschaltung 17 kann durch die Recheneinheit 14 angesteuert werden und gibt diese Signale an die an sie angeschlossenen Measuring devices 7, 8, 9, 24, 25. The digital values determined by the analog-to-digital converter 16 can be read out by the arithmetic unit 14. A driver circuit 17 can be controlled by the arithmetic unit 14 and outputs these signals to the connected to them

Halbleiterschalter 2, 3 sowie den Trennschalter 13 in einer für diese Bauteile geeigneten Form weiter. Ebenso erfolgen eine Erkennung der Rückmeldung des Trennschalters 13 und eine geeignete Aufbereitung dieses Signals für die Semiconductor switch 2, 3 and the circuit breaker 13 in a suitable form for these components form. Likewise, a detection of the feedback of the circuit breaker 13 and a suitable preparation of this signal for the

Weiterverarbeitung durch die Recheneinheit 14. Zusätzlich kann dabei eine Potentialtrennung zwischen den Further processing by the arithmetic unit 14. In addition, a potential separation between the

Halbleiterschaltern 2, 3 und der Steuereinrichtung 6, beispielsweise mittels Optokopplern oder induktiven Semiconductor switches 2, 3 and the control device 6, for example by means of optocouplers or inductive

Übertragern vorgesehen werden. Eine Kommunikationsschnittelle 18 ist zur bidirektionalen Datenübertragung mit der Transformers are provided. A communication section 18 is for bidirectional data transmission with the

Recheneinheit 14 ausgestattet und wandelt die Datenworte der Recheneinheit 14 in jenes Datenprotokoll (z.B. TCP/IP), welches über die Datenschnittstelle 10 übertragen wird. Über diese Datenschnittstelle 10, in Fig.2 nicht dargestellt, werden im Rahmen eine Initiierungsvorgangs jene Arranged computing unit 14 and converts the data words of the arithmetic unit 14 in that data protocol (eg TCP / IP), which is transmitted via the data interface 10. about this data interface 10, not shown in Fig.2, are in the context of an initiation process those

Konfigurationsdaten an die Recheneinheit 14 übertragen, welche die jeweilig erwünschte Funktion der Schalteinrichtung 1 definieren, wobei die Recheneinheit 14 dabei die Transfer configuration data to the arithmetic unit 14, which define the respective desired function of the switching device 1, wherein the arithmetic unit 14 thereby the

Parametrierungsdaten 23 (wie Auslösestrom, Kennlinie und ähnliche) , sowie die Funktion der Schalteinrichtung Parameterization data 23 (such as tripping current, characteristic and the like) as well as the function of the switching device

(Schutzschalter, Sanftanlauf, etc.) beschreibende (Circuit breaker, soft start, etc.) descriptive

Konfigurationsdaten in den Speicher 15 ablegt. Über die Store configuration data in the memory 15. About the

Kommunikationsschnittelle 18 werden weiters Schaltbefehle an die Schalteinrichtung 1 übertragen und Werte an eine externe Überwachungseinrichtung ausgegeben, beispielsweise die aktuellen elektrischen Leistungswerte der angeschlossenen Verbraucher. Weitere Baugruppen, wie beispielsweise eine Ansteuerung von Anzeigeeinrichtungen zur Anzeige des Status der Schalteinrichtung 1 oder zur Erfassung manueller Eingaben sind in Fig.2 nicht dargestellt. Communication interface 18 switching commands are further transmitted to the switching device 1 and outputs values to an external monitoring device, such as the current electrical power values of the connected loads. Other assemblies, such as a control of display devices for displaying the status of the switching device 1 or for detecting manual inputs are not shown in Figure 2.

Liste der Bezeichnungen List of terms

1 Elektrische Schalteinrichtung 1 electrical switching device

2 Halbleiterschalter erster Stromweg 2 semiconductor switch first current path

3 Halbleiterschalter zweiter Stromweg3 semiconductor switch second current path

4 Erster Stromweg 4 First power path

5 Zweiter Stromweg 5 Second power path

6 Steuereinrichtung 6 control device

7 Strommesseinrichtung erster Stromweg 8 Strommesseinrichtung zweiter Stromweg 7 current measuring device first current path 8 current measuring device second current path

9 Spannungsmeßeinrichtung 9 voltage measuring device

10 Datenschnittstelle 10 data interface

11 Klemmen 11 terminals

12 Energieversorgung 12 energy supply

13 Trennschalter 13 disconnector

14 Recheneinheit 14 arithmetic unit

15 Speicher 15 memory

16 Analog-Digitalwandler 16 analog-to-digital converters

17 Treiberschaltung 17 driver circuit

18 Kommunikationsschnittstelle 18 communication interface

19 Meßwerte 19 measured values

20 Steuersignale 20 control signals

21 Daten 21 data

22 Schaltbefehle 22 switching commands

23 Parametrierungsdaten 23 parameterization data

24 Ausgangs spannungsmeßeinrichtung 24 output voltage measuring device

25 Temperaturmeßeinrichtung 25 temperature measuring device

Claims

claims

Electrical switching device (1) comprising at least one arranged in the current path (4, 5)

Semiconductor switch (2, 3), electrical measuring devices (7, 8, 9, 24), one of the measured by the measuring means (7, 8, 9, 24) measured values

Control device (6), which for controlling the

Semiconductor switch (2, 3) is formed, wherein the control device (6) upon detection of certain measured values automatically certain controls of

Semiconductor switch (2, 3) causes

characterized in that the conditions for

Control of the semiconductor switches (2, 3) by means of an initiation process via a data interface (10) to the control device (6) can be transmitted and wherein the data interface (10) for receiving

Switching commands for the semiconductor switches (2, 3) is set up.

Electrical switching device (1) according to claim 1, characterized in that the control device (6) for transmitting the respective current switching state of the semiconductor switches (2, 3) to the data interface (6) is arranged.

Electrical switching device (1) according to one of

Claims 1 or 2,

characterized in that the control device (6) for transmitting the by the electrical

Measuring devices (7, 8, 9, 24) detected measured values to the data interface (10) is established. Electrical switching device (1) according to one of

Claims 1 to 3,

characterized in that

the conditions for driving the semiconductor switches (2, 3) based on an overcurrent or a short circuit or a phase failure or a fault current or an overvoltage or an undervoltage or a certain course of a load current.

Electrical switching device (1) according to claim 4, characterized in that in an automatically determined control of the semiconductor switch (2, 3) due to a condition of a condition

indicating signal to the data interface (10) is applied.

Electrical switching device (1) according to one of

Claims 1 to 5,

characterized in that

in the initiation process via the data interface (10) an automatic reclosure after a self-determined shutdown of the

Semiconductor switch (2, 3) can be specified.

Electrical switching device (1) according to one of

Claims 1 to 6,

characterized in that

the control device (6) transmits the measured values detected by the electrical measuring devices (7, 8, 9, 24) to the data interface (10) as soon as they lie in a range around that value, which automatically determines a shutdown process of the Semiconductor switch (2, 3) causes.

Electrical switching device (1) according to one of

Claims 1 to 7,

characterized in that

in the current path at least one electromechanical

actuable switching element (13) is provided, which by the control device (6) can be controlled.