DE102013224867A1

DE102013224867A1 - Electrical connection device and circuit arrangement and associated method

Info

Publication number: DE102013224867A1
Application number: DE102013224867.9A
Authority: DE
Inventors: Frank Bojko; Manfred Kleemeier; Jean-Mary Martel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2013-12-04
Filing date: 2013-12-04
Publication date: 2015-06-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Verbindungsvorrichtung (10, 10A bis 10D) mit einem ersten und einem zweiten elektrischen Leitungselement (12, 14), einer Lichtbogenerfassungseinrichtung (16) zum Erfassen eines Lichtbogens in Reihe zu dem ersten und/oder dem zweiten elektrischen Leitungselement (12, 14) oder eines Lichtbogens parallel zu dem ersten und/oder zweiten elektrischen Leitungselement (12, 14) und zum Ansteuern einer Schalteinrichtung (24), die zum Löschen des Lichtbogens ausgelegt ist, in Abhängigkeit von dem erfassten Lichtbogen, wobei das erste Leitungselement (12), das zweite Leitungselement (14) und die Lichtbogenerfassungseinrichtung (16) in einem gemeinsamen Gehäuse (28) angeordnet sind und die elektrische Verbindungsvorrichtung (10, 10A bis 10D) als Adapter für eine Steckdose eines Gebäudeinstallationssystems oder als Steckdosenleiste ausgebildet ist.The invention relates to an electrical connection device (10, 10A to 10D) having a first and a second electrical conduction element (12, 14), an arc detection device (16) for detecting an arc in series with the first and / or the second electrical conduction element (12 , 14) or an arc parallel to the first and / or second electrical line element (12, 14) and for driving a switching device (24), which is designed for extinguishing the arc, in dependence on the detected arc, wherein the first line element ( 12), the second conduit element (14) and the arc detection device (16) in a common housing (28) are arranged and the electrical connection device (10, 10A to 10D) is designed as an adapter for a socket of a building installation system or as a power strip.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Verbindungsvorrichtung mit einem ersten und einem zweiten elektrischen Leitungselement, einer Lichtbogenerfassungseinrichtung zum Erfassen eines Lichtbogens in Reihe zu dem ersten und/oder dem zweiten elektrischen Leitungselement oder eines Lichtbogens parallel zu dem ersten und/oder zweiten elektrischen Leitungselement und zum Ansteuern einer Schalteinrichtung, die zum Löschen des Lichtbogens ausgelegt ist, in Abhängigkeit von dem erfassten Lichtbogen. Überdies betrifft die vorliegende Erfindung eine Schaltungsanordnung. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Schaltungsanordnung.The present invention relates to an electrical connection device having a first and a second electrical conduction element, an arc detection device for detecting an arc in series with the first and / or the second electrical conduction element or an arc parallel to the first and / or second electrical conduction element and for driving a switching device designed to extinguish the arc as a function of the detected arc. Moreover, the present invention relates to a circuit arrangement. Finally, the present invention relates to a method for operating such a circuit arrangement.

Bei Gebäudeinstallationssystemen können durch Isolationsfehler, Beschädigungen, Leitungsbrüche und/oder lose Kontaktverbindungen Fehlerlichtbögen entstehen. Solche Fehlerlichtbögen können einen Brand zur Folge haben. Um dies zu vermeiden, werden Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtungen verwendet. Diese Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtungen werden im Englischen auch als „Arc Fault Detection Device (AFDD)” und im nordamerikanischen Raum als „Arc Fault Circuit Interrupter (AFCI)” bezeichnet. Zudem werden die Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtungen auch als Brandschutzschalter bezeichnet. Die Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtungen, die beispielsweise in einem Elektroinstallations-Verteiler angeordnet sind, können einen Lichtbogen erfassen und den Stromkreis entsprechend trennen.In building installation systems, arcing faults, damage, line breaks, and / or loose contact connections can cause arcing faults. Such arc flashes can result in a fire. To avoid this, arc fault protection devices are used. These arc fault protection devices are also referred to in English as "Arc Fault Detection Device (AFDD)" and in North America as "Arc Fault Circuit Interrupter (AFCI)". In addition, the arc fault protection devices are also referred to as fire protection switch. The arc fault protection devices, which are arranged for example in an electrical installation distributor, can detect an arc and disconnect the circuit accordingly.

Das Funktionsprinzip einer solchen Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtung ist beispielsweise in den Druckschriften US 5,729,145 A , US 7,368,918 B2 , US 7,463,037 B2 und US 7,492,163 B2 beschrieben. Der Störlichtbogen wird anhand einer Zeitsynchronisation zwischen dem Laststrom und der Leistung eines breitbandigen Rauschsignals, das von dem Lichtbogen erzeugt wird, erkannt. Das Rauschsignal kann dabei in einem Frequenzbereich zwischen 10 kHz und 30 MHz erfasst werden.The functional principle of such a fault arc protection device is for example in the publications US 5,729,145 A . US 7,368,918 B2 . US 7,463,037 B2 and US Pat. No. 7,492,163 B2 described. The fault arc is detected by time synchronization between the load current and the power of a broadband noise signal generated by the arc. The noise signal can be detected in a frequency range between 10 kHz and 30 MHz.

Die Grundvoraussetzungen für eine Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtung sind darüber hinaus in dem Standard IEC 62606 beschrieben. Die Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtung soll dazu ausgebildet sein, einen Lichtbogen in Serie zu verschiedenen elektrischen Lasten erfassen zu können. Hierbei sind auch kombinierte Tests zur Auslösung vorgesehen, wenn eine störende Last parallel zu einem fehlerhaften Zweig mit Energie versorgt wird. Hierbei sind maximal zwei Lasten, die fehlerhaft Last und die störende Last, vorgesehen. Nur der Gesamtstrom der einzelnen Zweige ist begrenzt.The basic requirements for an arc fault protection device are also in the Standard IEC 62606 described. The arc fault protection device should be designed to be able to detect an arc in series with various electrical loads. Combined tripping tests are also provided for this purpose if a disturbing load is supplied with energy parallel to a faulty branch. Here are a maximum of two loads, the faulty load and the disturbing load provided. Only the total current of the individual branches is limited.

In realen Anwendungen ist die Anzahl der Last beinahe unbegrenzt. Die gesamte Schaltung, die geschützt werden soll, kann verschiedene Verbraucher aufweisen, die elektrisch in Reihe und/oder parallel angeordnet sind. Die aufwendige Verdrahtung der Schaltung und die Impedanz der Last können in schlimmsten Fall zu einer übermäßigen Dämpfung der charakteristischen Signale des Störlichtbogens, beispielsweise des hochfrequenten Rauschens des Lichtbogens, führen. Des Weiteren können die Signale durch Störsignale, die z. B. von der Stromversorgung stammen, überlagert werden. Die Folgen dieses Problems sind eine höhere Wahrscheinlichkeit von Fehlauslösungen und eine geringere Erkennungsrate in Schaltungen mit einer komplexen Verkabelung.In real applications, the number of loads is almost unlimited. The entire circuit that is to be protected may have various loads arranged electrically in series and / or in parallel. In the worst case, the complicated wiring of the circuit and the impedance of the load can lead to an excessive attenuation of the characteristic signals of the arc fault, for example the high-frequency noise of the arc. Furthermore, the signals by interference signals, the z. B. from the power supply, are superimposed. The consequences of this problem are a higher probability of false triggering and a lower detection rate in circuits with complex cabling.

Seit jüngster Zeit sind Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtungen für den Verteilerbau am Markt erhältlich. Damit lassen sich Stromkreise vor möglichen Bränden, verursacht durch serielle oder parallele Fehlerlichtbögen, mit hoher Zuverlässigkeit schützen. Dies bietet sich insbesondere für Neuinstallationen als geeignete Maßnahme an. Besteht aber der Wunsch, in vorhandenen Installationen für bestimmte Verbrauchsmittel einen entsprechenden Schutz zu realisieren, ist dies nur mit erhöhtem Installationsaufwand möglich. Erhöhte Risiken bestehen insbesondere für elektrische Verbraucher, die längere Zeit unbeaufsichtigt und gegebenenfalls über Nacht betrieben werden. Solche elektrischen Verbraucher können beispielsweise Waschmaschinen, Wäschetrockner, Geschirrspülmaschinen, Tiefkühlschränke oder dergleichen sein.Recently, arc fault protection devices for distributor construction have become available on the market. This allows circuits to be protected from potential fires caused by serial or parallel fault arcs with high reliability. This is particularly suitable for new installations as a suitable measure. However, if there is a desire to realize appropriate protection in existing installations for certain consumables, this is only possible with increased installation costs. Increased risks exist, in particular, for electrical consumers who are left unattended and possibly overnight. Such electrical consumers may be, for example, washing machines, tumble dryers, dishwashers, freezers or the like.

Des Weiteren sind aus dem Stand der Technik Adapter für Steckdosen oder Mehrfach-Steckdosenleisten bekannt, in die Einrichtungen zum Überspannungsschutz oder Fehlerstromschutzeinrichtungen integriert sind. Damit kann ein Schutz gegen Schäden in Folge von transienten Überspannungen oder ein Schutz bei elektrischem Schlag geboten werden.Furthermore, adapters for sockets or multiple socket strips are known from the prior art, are integrated into the devices for overvoltage protection or residual current devices. This can provide protection against damage due to transient overvoltages or electric shock protection.

Bei Gebäudeinstallationen besteht weiterhin das Problem, das der Fehlerlichtbogen nur schwer lokalisiert werden kann. Wenn beispielsweise die Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtung auslöst, ist nicht bekannt, wo der Fehlerlichtbogen aufgetreten ist. Um den Fehler zu lokalisieren, muss ein Elektriker die Verkabelung und die elektrischen Verbraucher überprüfen. Dies ist aufwendig und mit hohen Kosten verbunden. Entsprechende Diagnosegeräte zum Auffinden des Fehlerlichtbogens sind aufwendig, teuer und finden nur vereinzelt Anwendung.In building installations, there is still the problem that the fault arc is difficult to localize. For example, when the arc fault protection device triggers, it is not known where the fault arc occurred. To locate the fault, an electrician must check the wiring and electrical loads. This is expensive and associated with high costs. Corresponding diagnostic equipment for finding the fault arc are complex, expensive and find only occasional application.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, elektrische Verbraucher kostengünstig sicherer zu betreiben.The object of the present invention is to operate electrical consumers more cost-effectively safer.

Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Verbindungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by an electrical connection device having the features of patent claim 1, a circuit arrangement having the features of patent claim 9 and a method having the features of patent claim 11. Advantageous developments of the present invention are the subject of the dependent claims.

Die erfindungsgemäße elektrische Verbindungsvorrichtung umfasst ein erstes und ein zweites elektrisches Leitungselement, eine Lichtbogenerfassungseinrichtung zum Erfassen eines Lichtbogens in Reihe zu dem ersten und/oder dem zweiten elektrischen Leitungselement oder eines Lichtbogens parallel zu dem ersten und/oder zweiten elektrischen Leitungselement und zum Ansteuern einer Schalteinrichtung, die zum Löschen des Lichtbogens ausgelegt ist, in Abhängigkeit von dem erfassten Lichtbogen, wobei das erste Leitungselement, das zweite Leitungselement und die Lichtbogenerfassungseinrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind und die elektrische Verbindungsvorrichtung als Adapter für eine Steckdose eines Gebäudeinstallationssystems oder als Steckdosenleiste ausgebildet ist.The electrical connection device according to the invention comprises a first and a second electrical conduction element, an arc detection device for detecting an arc in series with the first and / or the second electrical conduction element or an arc parallel to the first and / or second electrical conduction element and for driving a switching device, which is designed to extinguish the arc, as a function of the detected arc, wherein the first line element, the second line element and the arc detection device are arranged in a common housing and the electrical connection device is designed as an adapter for a socket of a building installation system or as a socket strip.

Die elektrische Verbindungsvorrichtung kann als Adapter für eine übliche Steckdose ausgebildet sein. Alternativ dazu kann die elektrische Verbindungsvorrichtung als Steckdosenleiste, insbesondere als Mehrfach-Steckdosenleiste, ausgebildet sein. Die elektrische Verbindungsvorrichtung kann somit einfach bei bestehenden Gebäudeinstallationssystemen nachgerüstet werden. Die bestehende Gebäudeinstallation bzw. Elektroinstallation muss nicht verändert werden und die elektrischen Verbindungsvorrichtungen können ohne Fachpersonal nachgerüstet werden. Mit der elektrischen Verbindungsvorrichtung können Lichtbogen erkannt werden und ein entsprechendes Steuersignal ausgeben werden, in Folge dessen eine Schalteinrichtung auslöst, mit der der Lichtbogen gelöscht werden kann. Somit können die elektrischen Verbraucher, insbesondere diejenigen, die als sicherheitskritisch erachtet werden, sicherer betrieben werden.The electrical connection device can be designed as an adapter for a standard socket. Alternatively, the electrical connection device can be designed as a socket strip, in particular as a multiple socket strip. The electrical connection device can thus be easily retrofitted to existing building installation systems. The existing building installation or electrical installation need not be changed and the electrical connection devices can be retrofitted without specialist personnel. With the electrical connection device, arcs can be detected and a corresponding control signal can be output, as a result of which a switching device triggers, with which the arc can be extinguished. Thus, the electrical consumers, especially those who are considered critical to safety, can be operated more safely.

Bevorzugt umfasst die elektrische Verbindungsvorrichtung einen Stecker, mit dem das erste elektrische Leitungselement mit einem ersten Leiter des Gebäudeinstallationssystems und das zweite Leitungselement mit einem zweiten Leiter des Gebäudeinstallationssystems verbindbar sind, und zumindest eine Buchse, mit der das erste und das zweite elektrische Leitungselement mit einem elektrischen Verbraucher verbindbar sind. Somit kann die elektrische Verbindungsvorrichtung einfach zwischen eine Steckdose, beispielsweise eine Schutzkontakt-Steckdose, des Gebäudeinstallationssystems und zumindest einen elektrischen Verbraucher geschaltet werden. Der zu schützende elektrische Verbraucher wird einfach in die elektrische Verbindungsvorrichtung eingesteckt. Dabei können auch mehrere elektrische Verbraucher mit der elektrischen Verbindungsvorrichtung verbunden werden.Preferably, the electrical connection device comprises a plug with which the first electrical line element can be connected to a first conductor of the building installation system and the second line element can be connected to a second conductor of the building installation system, and at least one socket, with which the first and the second electrical line element are connected to an electrical conductor Consumers are connectable. Thus, the electrical connection device can be easily switched between a power outlet, such as a grounded power outlet, the building installation system and at least one electrical load. The electrical consumer to be protected is simply plugged into the electrical connection device. In this case, a plurality of electrical consumers can be connected to the electrical connection device.

In einer Ausführungsform umfasst die Schalteinrichtung ein erstes Schaltelement, mit dem das erste und/oder das zweite Leitungselement galvanisch trennbar ist, und wobei das erste Schaltelement in dem Gehäuse angeordnet ist. Das erste Schaltelement kann beispielsweise als Relais, Transistor oder dergleichen ausgebildet sein. Mit dem ersten Schaltelement können serielle Lichtbögen zuverlässig unterbunden werden. Ein paralleler Störlichtbogen kann beispielsweise mit einer zentralen Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtung erkannt und verhindert werden.In one embodiment, the switching device comprises a first switching element, with which the first and / or the second line element is galvanically separable, and wherein the first switching element is arranged in the housing. The first switching element may be formed, for example, as a relay, transistor or the like. With the first switching element serial arcs can be reliably prevented. A parallel arc fault can be detected and prevented, for example, with a central arc fault protection device.

In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Schalteinrichtung ein zweites Schaltelement, mit dem das erste und das zweite Leitungselement elektrisch verbindbar sind, und wobei das zweite Schaltelement in dem Gehäuse angeordnet ist. Durch die Verbindung des ersten und des zweiten Leitungselements kann ein Lichtbogen gelöscht werden. Falls die Schaltungsanordnung einen zusätzlichen Schutzschalter umfasst, kann auf ein Schaltelement in der elektrischen Verbindungsvorrichtung verzichtet werden, mit dem das erste und/oder das zweite Leitungselement galvanisch getrennt werden kann.In a further embodiment, the switching device comprises a second switching element, with which the first and the second line element are electrically connectable, and wherein the second switching element is arranged in the housing. By the connection of the first and the second conduit element, an arc can be extinguished. If the circuit arrangement comprises an additional circuit breaker, it is possible to dispense with a switching element in the electrical connection device with which the first and / or the second line element can be galvanically isolated.

Bevorzugt umfasst die elektrische Verbindungsvorrichtung ein Anzeigeelement zum Anzeigen eines mit der Lichtbogenerfassungseinrichtung erfassten Lichtbogens. Somit kann bei einer Schaltungsanordnung mit mehreren elektrischen Verbindungsvorrichtungen auf einfach Weise und ohne zusätzlich Messeinrichtungen erfasst werden, wo der Störlichtbogen aufgetreten ist.Preferably, the electrical connection device comprises a display element for displaying an arc detected with the arc detection device. Thus, in a circuit arrangement with a plurality of electrical connection devices, measuring devices can be detected in a simple manner and without additional measurement, where the arc fault has occurred.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst die elektrische Verbindungsvorrichtung eine Energieversorgungseinrichtung zum Versorgen der Lichtbogenerfassungseinrichtung mit elektrischer Energie. Die Energieversorgungsvorrichtung kann beispielsweise als Batterie oder Akkumulator ausgebildet sein. Die Energieversorgungsvorrichtung kann auch mit elektrischer Energie aus dem Gebäudeinstallationssystem versorgt werden. In a further embodiment, the electrical connection device comprises a power supply device for supplying electrical energy to the arc detection device. The power supply device may be formed, for example, as a battery or accumulator. The power supply device may also be supplied with electrical energy from the building installation system.

In einer Ausgestaltung ist die Lichtbogenerfassungseinrichtung dazu ausgebildet, den Lichtbogen anhand eines elektrischen Stroms, der durch das erste und/oder das zweite Leitungselement fließt und/oder anhand einer elektrischen Spannung, die zwischen dem ersten und dem zweiten Leitungselement anliegt, zu erfassen. Zu diesem Zweck kann die Lichtbogenerfassungseinrichtung einen Spannungssensor umfassen, mit dem die elektrische Spannung zwischen dem ersten und dem zweiten elektrischen Leitungselement erfasst werden kann. Zudem kann mit der Lichtbogenerfassungseinrichtung eine Leistung eines Rauschens des elektrischen Stroms, der durch das erste und/oder das zweite elektrische Leitungselement fließt, erfasst werden. Somit kann ein Störlichtbogen zuverlässig mit der Lichtbogenerfassungseinrichtung erkannt werden.In one embodiment, the arc detection device is designed to detect the arc on the basis of an electrical current flowing through the first and / or the second line element and / or based on an electrical voltage applied between the first and the second line element. For this purpose, the arc detection device may comprise a voltage sensor with which the electrical voltage between the first and the second electrical conduction element can be detected. In addition, with the arc detection device, a power of a noise of the electric current flowing through the first and / or the second electric conduction member can be detected. Thus, an arc fault can be reliably detected with the arc detection device.

In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die elektrische Verbindungsvorrichtung zusätzlich einen Leitungsschutzschalter, einen Fehlerstromschutzschalter und/oder einen Überspannungsschutz. Somit kann die Sicherheit beim Betrieb der elektrischen Verbraucher zusätzlich erhöht werden.In a further embodiment, the electrical connection device additionally comprises a circuit breaker, a residual current circuit breaker and / or an overvoltage protection. Thus, the safety during operation of the electrical loads can be additionally increased.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung umfasst eine Mehrzahl von den erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungsvorrichtungen, ein Gebäudeinstallationssystem und eine Mehrzahl von elektrischen Verbrauchern wobei jeweils zumindest einer der elektrischen Verbraucher mittels einer der Verbindungsvorrichtungen mit dem Gebäudeinstallationssystem elektrisch verbunden ist. Dabei kann jede der elektrischen Verbindungsvorrichtung eine Schalteinrichtung umfassen. Bei einem Fehlerfall, kann nur ein einzelner Verbraucher abgeschaltet werden, der Rest der Schaltungsanordnung bleibt weiterhin verfügbar.The circuit arrangement according to the invention comprises a plurality of the electrical connection devices according to the invention, a building installation system and a plurality of electrical consumers, wherein in each case at least one of the electrical consumers is electrically connected to the building installation system by means of one of the connection devices. In this case, each of the electrical connection device comprise a switching device. In the case of an error, only a single consumer can be switched off, the rest of the circuitry remains available.

In einer weiteren Ausgestaltung umfasst Schaltungsanordnung eine übergeordnete Überwachungsvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, die Steuersignale der Lichtbogenerfassungseinrichtungen der elektrischen Verbindungsvorrichtungen zu erfassen und die Schalteinrichtung in Abhängigkeit von den erfassten Steuersignalen anzusteuern. Die Lichtbogenerfassungseinrichtungen der jeweiligen elektrischen Verbindungsvorrichtungen können mit der Überwachungsvorrichtung drahtlos, d. h. optisch oder über eine Funkverbindung, im Datenaustausch stehen. Alternativ dazu können die Lichtbogenerfassungseinrichtungen mit der Überwachungsvorrichtung über eine Leitung oder einen Bus verbunden sein.In a further embodiment, a circuit arrangement comprises a superordinate monitoring device, which is designed to detect the control signals of the arc detection devices of the electrical connection devices and to actuate the switching device in dependence on the detected control signals. The arc detection devices of the respective electrical connection devices may be connected to the monitoring device wirelessly, i. H. optically or via a radio link, in the exchange of data. Alternatively, the arc detectors may be connected to the monitor via a line or a bus.

Dabei ist es auch denkbar, dass eine zentrale Energieversorgungseinrichtung in der Schaltungsanordnung vorgesehen ist, die die einzelnen elektrischen Verbindungsvorrichtungen mit elektrischer Energie versorgt. Wenn diese Energieversorgung unterbrochen wird, kann ein entsprechendes Steuersignal ausgegeben werden, in Folge dessen die Schalteinrichtung oder die Schalteinrichtungen in den elektrischen Verbindungsvorrichtungen ausgelöst werden.It is also conceivable that a central power supply device is provided in the circuit arrangement, which supplies the individual electrical connection devices with electrical energy. When this power supply is interrupted, a corresponding control signal can be output, as a result of which the switching device or the switching devices in the electrical connection devices are triggered.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Schaltungsanordnung, wobei die Schaltungsanordnung eine Mehrzahl von erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungsvorrichtung, ein Gebäudeinstallationssystem und eine Mehrzahl von elektrischen Verbrauchern umfasst, beinhaltet das elektrische Verbinden jeweils zumindest einer der elektrischen Verbraucher mittels einer der Verbindungsvorrichtungen mit dem Gebäudeinstallationssystem, das Erfassen eines Lichtbogens mit zumindest einer der Lichtbogenerfassungseinrichtungen der elektrischen Verbindungsvorrichtungen, das Erzeugen eines Steuersignals in Abhängigkeit von dem mit der zumindest einen Lichtbogenerfassungseinrichtungen erfassten Lichtbogen und das Ansteuern der Schalteinrichtung zum Löschen des Lichtbogens.The inventive method for operating a circuit arrangement, wherein the circuit arrangement comprises a plurality of electrical connection device according to the invention, a building installation system and a plurality of electrical consumers, comprises electrically connecting in each case at least one of the electrical consumers by means of one of the connection devices with the building installation system, the detection of an arc with at least one of the arc detection devices of the electrical connection devices, the generation of a control signal in dependence on the arc detected with the at least one arc detection device and the activation of the switching device for extinguishing the arc.

Die zuvor im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungsvorrichtung beschriebenen Vorteile und Weiterbildungen können sinngemäß auf die erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und das erfindungsgemäße Verfahren übertragen werden.The advantages and further developments described above in connection with the electrical connection device according to the invention can be transferred analogously to the circuit arrangement according to the invention and the method according to the invention.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:The present invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Showing:

1 eine schematisch Darstellung einer Verbindungsvorrichtung; 1 a schematic representation of a connecting device;

2 eine schematische Darstellung einer Schaltungsanordnung in einer ersten Ausführungsform; und 2 a schematic representation of a circuit arrangement in a first embodiment; and

3 eine schematische Darstellung einer Schaltungsanordnung in einer zweiten Ausführungsform. 3 a schematic representation of a circuit arrangement in a second embodiment.

Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. The embodiments described in more detail below represent preferred embodiments of the present invention.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer elektrischen Verbindungsvorrichtung 10. Die elektrische Verbindungsvorrichtung 10 umfasst ein erstes elektrisches Leitungselement 12 und ein zweites elektrisches Leitungselement 14. Des Weiteren umfasst die elektrische Verbindungsvorrichtung 10 eine Lichtbogenerfassungseinrichtung 16, mit dem ein Lichtbogen in Reihe zu dem ersten Leitungselement 12 und/oder dem zweiten Leitungselement 14 erfasst werden kann. Zudem kann mit der Lichtbogenerfassungseinrichtung 16 ein Lichtbogen parallel zu dem ersten Leitungselement 12 und dem zweiten Leitungselement 14 erfasst werden. Die Lichtbogenerfassungseinrichtung 16 umfasst einen Spannungssensor 18, mit dem eine elektrische Spannung zwischen dem ersten elektrischen Leitungselement 12 und dem zweiten elektrischen Leitungselement 14 erfasst werden kann. Des Weiteren weist die Lichtbogenerfassungseinrichtung 16 einen Lichtbogensensor 22 auf, mit dem ein Lichtbogen anhand der elektrischen Stromstärke, die durch das erste elektrische Leitungselement 12 fließt, erfasst werden kann. 1 shows a schematic representation of an electrical connection device 10 , The electrical connection device 10 comprises a first electrical conduction element 12 and a second electrical conduction element 14 , Furthermore, the electrical connection device comprises 10 an arc detection device 16 , with which an arc in series with the first line element 12 and / or the second conduit element 14 can be detected. In addition, with the arc detection device 16 an arc parallel to the first conduit element 12 and the second conduit element 14 be recorded. The arc detection device 16 includes a voltage sensor 18 , with which an electrical voltage between the first electrical line element 12 and the second electrical conduction element 14 can be detected. Furthermore, the arc detection device 16 an arc sensor 22 on, with an arc based on the electric current flowing through the first electrical conduction element 12 flows, can be detected.

Darüber hinaus umfasst die elektrische Verbindungsvorrichtung 10 eine Schalteinrichtung 24. Durch die Ansteuerung der Schalteinrichtung 24 kann ein Fehlerlichtbogen gelöscht werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Schalteinrichtung 24 ein erstes Schaltelement Rs und ein zweites Schaltelement Rp. Mit dem ersten Schaltelement Rs kann das erste elektrische Leitungselement 12 galvanisch getrennt werden. Mit dem zweiten elektrischen Schaltelement Rp können das erste und das zweite elektrische Leitungselement 12, 14 elektrisch verbunden werden.In addition, the electrical connection device comprises 10 a switching device 24 , By controlling the switching device 24 An error arc can be deleted. In the present embodiment, the switching device comprises 24 a first switching element Rs and a second switching element Rp. With the first switching element Rs, the first electrical line element 12 be electrically isolated. With the second electrical switching element Rp, the first and the second electrical conduction element 12 . 14 be electrically connected.

Ferner ist in der elektrischen Verbindungvorrichtung 10 eine Steuereinrichtung 20 vorgesehen. Die Steuereinrichtung 20 ist elektrisch mit dem Spannungssensor 18 und dem Lichtbogensensor 22 verbunden. In Abhängigkeit der Signale des Spannungssensors 18 und/oder des Lichtbogensensors 22 kann die Steuereinrichtung 20 ein entsprechendes Steuersignal zum Öffnen und/oder Schließen des ersten Schaltelements Rs und/oder des zweiten Schaltelements Rp ausgeben. Dies ist vorliegend durch die gestrichelten Linien 26 verdeutlicht.Further, in the electrical connection device 10 a control device 20 intended. The control device 20 is electrical with the voltage sensor 18 and the arc sensor 22 connected. Depending on the signals of the voltage sensor 18 and / or the arc sensor 22 can the controller 20 output a corresponding control signal for opening and / or closing the first switching element Rs and / or the second switching element Rp. This is present by the dashed lines 26 clarified.

Die elektrische Verbindungsvorrichtung 10 umfasst ein Gehäuse 28, in dem das erste elektrische Leitungselement 12, das zweite elektrische Leitungselement 14, der Lichtbogensensor 22, der Spannungssensor 18, die Steuereinrichtung 20, das erste elektrische Schaltelement Rs und das zweite elektrische Schaltelement Rp angeordnet sind. Das Gehäuse 28 ist insbesondere aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise Kunststoff, gefertigt. Die elektrische Verbindungsvorrichtung 10 weist eine eingangsseitige, erste Anschlusseinrichtung 26 und eine ausgangsseitige, zweite Anschlusseinrichtung 28 auf.The electrical connection device 10 includes a housing 28 in which the first electrical conduction element 12 , the second electrical conduction element 14 , the arc sensor 22 , the voltage sensor 18 , the control device 20 in that the first electrical switching element Rs and the second electrical switching element Rp are arranged. The housing 28 is in particular made of an electrically insulating material, such as plastic. The electrical connection device 10 has an input-side, first connection device 26 and an output side second terminal device 28 on.

Mit der ersten Anschlusseinrichtung 30 kann das erste elektrische Leitungselement 12 mit einem ersten Leiter L eines Gebäudeinstallationssystems und das zweite elektrische Leitungselement 14 mit einem zweiten Leiter N des Gebäudeinstallationssystems elektrisch verbunden werden. Beispielsweise kann das erste elektrische Leitungselement 12 mit einer Phase der Gebäudeinstallation und das zweite elektrische Leitungselement 14 mit dem Nullleiter der Gebäudeinstallation elektrisch verbunden werden. Überdies umfasst die elektrische Verbindungsvorrichtung 10 eine zweite Anschlusseinrichtung 32, mit der das erste und das zweite elektrische Leitungselement 12, 14 mit einem elektrischen Verbraucher 42 verbunden werden können. Die elektrische Verbindungsvorrichtung 10 wird also zwischen die Gebäudeinstallation und den elektrischen Verbraucher 42 geschaltet.With the first connection device 30 may be the first electrical conduction element 12 with a first conductor L of a building installation system and the second electrical conduction element 14 be electrically connected to a second conductor N of the building installation system. For example, the first electrical conduction element 12 with a phase of building installation and the second electrical conduction element 14 be electrically connected to the neutral of the building installation. Moreover, the electrical connection device comprises 10 a second connection device 32 , with which the first and the second electrical conduction element 12 . 14 with an electrical consumer 42 can be connected. The electrical connection device 10 So is between the building installation and the electrical consumers 42 connected.

Wenn der elektrische Verbraucher 42 mit elektrischer Energie aus der Gebäudeinstallation versorgt werden soll, ist die erste Schalteinrichtung Rs geschlossen und die zweite Schalteinrichtung Rp ist geöffnet. Somit ist über die elektrischen Leitungselemente 12, 14 eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Leiter L der Gebäudeinstallation und einem ersten Leiter des elektrischen Verbrauchers 42 und zwischen dem zweiten Leiter N der Gebäudeinstallation und einem zweiten Leiter des elektrischen Verbrauchers hergestellt. Wenn ein Fehlerlichtbogen in Reihe zu dem ersten oder zweiten Leitungselement 12, 14 erfasst wird, wird die Schalteinrichtung Rs geöffnet. Somit kann der elektrische Verbraucher von dem Laststrom getrennt werden. Wenn ein Fehlerlichtbogen parallel zwischen dem ersten und dem zweiten elektrischen Leitungselement 12, 14 erfasst wird, wird die zweite elektrische Schalteinrichtung Rp geschlossen.When the electrical consumer 42 is to be supplied with electrical energy from the building installation, the first switching device Rs is closed and the second switching device Rp is open. Thus, over the electrical line elements 12 . 14 an electrical connection between the first conductor L of the building installation and a first conductor of the electrical load 42 and between the second conductor N of the building installation and a second conductor of the electrical consumer. If a fault arc is in series with the first or second line element 12 . 14 is detected, the switching device Rs is opened. Thus, the electrical load can be separated from the load current. When a fault arc is parallel between the first and the second electrical conduction element 12 . 14 is detected, the second electrical switching device Rp is closed.

Dabei kann der Fehlerlichtbogen zwischen der elektrischen Verbindungsvorrichtung 10 und der Gebäudeinstallation oder zwischen der elektrischen Verbindungsvorrichtung 10 und dem elektrischen Verbraucher 42 auftreten. Der Fehlerlichtbogen kann anhand einer Leistung des Rauschens der elektrischen Stromstärke und/oder der elektrischen Spannung erkannt werden. Insbesondere kann hierzu ein hochfrequentes Rauschsignal, beispielsweise zwischen 10 kHz und 30 MHz, insbesondere bei einer Frequenz von 22 MHz, untersucht werden. Des Weiteren kann die elektrische Stromstärke des Störlichtbogens herangezogen werden. Zudem kann die elektrische Spannung zwischen dem ersten und dem zweiten elektrischen Leitungselement 12, 14 berücksichtigt werden. Somit kann das Vorhandensein eines Störlichtbogens anhand von drei Größen überprüft werden. Diese Größen können mit dem Lichtbogensensor 22 und/oder dem Spannungssensor 18 ermittelt werden.In this case, the fault arc between the electrical connection device 10 and the building installation or between the electrical connection device 10 and the electrical consumer 42 occur. The fault arc can be detected by a power of the noise of the electric current and / or the electric voltage. In particular, this can be a high-frequency Noise signal, for example between 10 kHz and 30 MHz, in particular at a frequency of 22 MHz, are examined. Furthermore, the electrical current intensity of the arc can be used. In addition, the electrical voltage between the first and the second electrical conduction element 12 . 14 be taken into account. Thus, the presence of a fault arc can be checked on the basis of three sizes. These sizes can be with the arc sensor 22 and / or the voltage sensor 18 be determined.

Die elektrische Verbindungsvorrichtung 10 kann als Adapter für eine Steckdose des Gebäudeinstallationssystems ausgebildet sein. Alternativ dazu kann als Steckdosenleiste ausgebildet sein. Die erste Anschlusseinrichtung 30 ist dabei als Stecker ausgebildet, der in eine Steckdose des Gebäudeinstallationssystems gesteckt werden kann. Die zweite Anschlussvorrichtung 32 ist als Buchse ausgebildet, in die ein elektrischer Verbraucher eingesteckt werden kann. Die elektrische Verbindungsvorrichtung 10 kann also auf einfache Weise und ohne Fachpersonal nachgerüstet werden.The electrical connection device 10 can be designed as an adapter for a socket of the building installation system. Alternatively, it may be designed as a power strip. The first connection device 30 is designed as a plug that can be plugged into a socket of the building installation system. The second connection device 32 is designed as a socket into which an electrical consumer can be plugged. The electrical connection device 10 So it can be retrofitted in a simple way and without specialist staff.

2 zeigt eine erste Ausführungsform einer Schaltungsanordnung 34, anhand der die Verwendung der elektrischen Verbindungsvorrichtung 10 verdeutlicht werden soll. Die vorliegende Schaltungsanordnung 34 umfasst zwei elektrische Verbindungsvorrichtungen 10A und 10B. Die elektrischen Verbindungsvorrichtungen 10A und 10B sind vorliegend in zusätzlichen Gehäusen 36 angeordnet. Das Gehäuse 36, in dem die elektrische Verbindungsvorrichtung 10A angeordnet ist, umfasst eine Buchse 38 und das Gehäuse, in der die elektrische Verbindungsvorrichtung 10B angeordnet ist, umfasst zwei Buchsen 38. Die elektrische Verbindungsvorrichtungen 10A ist eingangsseitig mit dem ersten Leiter L und dem zweiten Leiter N bzw. dem Nullleiter der Gebäudeinstallation verbunden. In der ersten Leitung L ist zudem ein Leitungsschutzschalter 40 vorgesehen. Ausgangseitig ist die elektrische Verbindungsvorrichtung 10A mit dem Eingang der elektrischen Verbindungsvorrichtung 10B und der Buchse 38 verbunden. Die elektrische Verbindungsvorrichtung 10B ist ausgangsseitig mit den Buchsen 38 verbunden. Die Buchsen 38 sind zudem mit dem Schutzleiter PE der Gebäudeinstallation elektrisch verbunden. An den Buchsen 38 sind elektrische Verbraucher 42 angeschlossen. 2 shows a first embodiment of a circuit arrangement 34 , based on the use of the electrical connection device 10 should be clarified. The present circuit arrangement 34 includes two electrical connection devices 10A and 10B , The electrical connection devices 10A and 10B are present in additional housings 36 arranged. The housing 36 in which the electrical connection device 10A is arranged, comprises a socket 38 and the housing in which the electrical connection device 10B is arranged, comprises two sockets 38 , The electrical connection devices 10A is connected on the input side to the first conductor L and the second conductor N or the neutral conductor of the building installation. In the first line L is also a circuit breaker 40 intended. On the output side is the electrical connection device 10A with the input of the electrical connection device 10B and the socket 38 connected. The electrical connection device 10B is output side with the sockets 38 connected. The sockets 38 are also electrically connected to the protective conductor PE of the building installation. At the jacks 38 are electrical consumers 42 connected.

Zwischen der Gebäudeinstallation und der elektrischen Verbindungsvorrichtung 10A, zwischen den elektrischen Verbindungsvorrichtungen 10A und 10B sowie zwischen den elektrischen Verbindungsvorrichtungen 10A und 10B und den elektrischen Verbrauchern 36 sind jeweils Kabel 44 vorhanden, die vorliegend nur schematisch dargestellt sind. In den Kabeln 44 können Störlichtbögen auftreten. Vorliegend sind die Kabel 40 den Bereichen A, B, C und D zugeordnet.Between the building installation and the electrical connection device 10A , between the electrical connectors 10A and 10B and between the electrical connection devices 10A and 10B and the electrical consumers 36 are each cables 44 present, which are shown here only schematically. In the cables 44 Interruption arcs may occur. Here are the cables 40 assigned to the areas A, B, C and D.

Nachfolgend wird die Erfassung von seriellen Störlichtbögen in der Schaltungsanordnung 34 beschrieben, die mit dem Lichtbogensensor 22 und den Spannungssensor 18 der elektrischen Verbindungsvorrichtungen 10A und 10B erfasst werden. Das Vorhandensein einer seriellen Störlichtbogens wird anhand der elektrischen Stromstärke des Lichtbogens, der Leistung des Rauschens der elektrischen Stromstärke und/oder der elektrischen Spannung und der elektrischen Spannung zwischen den elektrischen Leitungselementen 12 und 14 bestimmt.The following will be the detection of serial arcs in the circuit 34 described with the arc sensor 22 and the voltage sensor 18 the electrical connection devices 10A and 10B be recorded. The presence of a series arc is based on the electric current of the arc, the power of the noise of the electrical current and / or the electrical voltage and the electrical voltage between the electrical line elements 12 and 14 certainly.

Diese Größen werden einzeln bewertet und zudem wird eine Summe der einzelnen Bewertungen ermittelt. Anhand der Bewertung kann entschieden werden, ob mit der Schalteinrichtung ein Auslösen ermöglicht ist „j” oder nicht „n”. Insbesondere wird ermittelt, ob das erste Schaltelement Rs in der elektrischen Verbindungsvorrichtung 10A oder 10B geöffnet wird. Zudem ist in der Tabelle gekennzeichnet, ob ein schnelles Auslösen mit der jeweiligen Verbindungsvorrichtung 10A, 10B möglich ist. Dies ist in der nachfolgenden Tabelle verdeutlicht, wobei die Bewertungen nur beispielhaft sind: Ber. Verb.-vorr. Bew. Strom Bew. Rauschen Bew. Spannung Summe Ausl. ermögl. Schn. Ausl. A 10A 1 1 1 3 j j 10B 0 –1 1 0 j n B 10A 0 0 0 0 j 10B –1 0 0 –1 n - C 10A 0 0 0 0 j n 10B 1 1 1 3 j j D 10A 0 –1 0 –1 n 10B 0 1 0 1 j - These sizes are evaluated individually and also a sum of the individual ratings is determined. On the basis of the evaluation, it can be decided whether triggering is possible with the switching device "j" or not "n". In particular, it is determined whether the first switching element Rs in the electrical connection device 10A or 10B is opened. In addition, the table indicates whether a rapid release with the respective connection device 10A . 10B is possible. This is illustrated in the following table, where the evaluations are only by way of example: Ber. Conn vorr. Bew. electricity Bew. sough Bew. tension total Release possible Beautiful. Foreign. A 10A 1 1 1 3 j j 10B 0 -1 1 0 j n B 10A 0 0 0 0 j 10B -1 0 0 -1 n - C 10A 0 0 0 0 j n 10B 1 1 1 3 j j D 10A 0 -1 0 -1 n 10B 0 1 0 1 j -

Eine Lichtbogenspannung in Reihe zu einem elektrischen Verbraucher 42 bewirkt eine Veränderung der elektrischen Stromstärke, mit der der Verbraucher 42 versorgt wird. Wenn der Störlichtbogen in Flussrichtung des elektrischen Stroms vor der elektrischen Verbindungsvorrichtung 10B, beispielsweise im Bereich C, auftritt, fließt der komplette Strom des Störlichtbogens durch die elektrische Verbindungsvorrichtung 10B und die relative Änderung des Stroms im Vergleich zu dem gesamten Laststrom ist mäßig bis erheblich. Hier erfolgt eine Bewertung mit dem Wert „1”.An arc voltage in series with an electrical load 42 causes a change in the electric current with which the consumer 42 is supplied. When the arc fault in the direction of flow of electric current in front of the electrical connection device 10B For example, in the area C, the complete current of the arc fault flows through the electrical connection device 10B and the relative change in current compared to the total load current is moderate to significant. Here is a rating with the value "1".

Falls der Störlichtbogen in Stromflussrichtung hinter der elektrischen Verbindungsvorrichtung 10A, beispielsweise im Bereich B oder C auftritt, fließt der komplette Strom des Störlichtbogens durch die elektrische Verbindungsvorrichtung 10A. Der Gesamtstrom kann aber größer werden, da weitere elektrische Verbraucher 42 in der Schaltungsanordnung 34 vorhanden sind. Die relative Änderung des Stroms im Vergleich zu dem gesamten Laststrom ist mäßig bis erheblich. In diesem Fall erfolgt eine Bewertung mit dem Wert „0”.If the arc in the direction of current flow behind the electrical connection device 10A For example, occurs in the area B or C, the entire current of the arc passes through the electrical connection device 10A , The total current can be larger, however, as more electrical consumers 42 in the circuit arrangement 34 available. The relative change in current compared to the total load current is moderate to significant. In this case, an evaluation is made with the value "0".

Wenn der Störlichtbogen in Stromflussrichtung vor der elektrischen Verbindungsvorrichtung 10B aber hinter der Buchse 38 der elektrischen Verbindungsvorrichtung 10A, beispielsweise im Bereich B, auftritt, fließt der Strom des Störlichtbogens nicht durch die elektrische Verbindungsvorrichtung 10B und der Laststrom bleibt konstant. Hier erfolgt eine Bewertung mit dem Wert „–1”. Wenn der Strom konstant ist, das heißt mit dem Wert „–1” bewertet wird, soll keine Auslösung erfolgen.If the arc in the direction of current flow in front of the electrical connection device 10B but behind the jack 38 the electrical connection device 10A For example, in area B, the current of the arc does not flow through the electrical connection device 10B and the load current remains constant. Here is a rating with the value "-1". If the current is constant, that is evaluated with the value "-1", no tripping should take place.

Je näher der Störlichtbogen an der jeweiligen elektrischen Verbindungsvorrichtung 10A, 10B ist, kann eine höhere Leistung des Rauschens mit der Lichtbogenerfassungseinrichtung 16 erfasst werden. Wenn der Störlichtbogen in Stromflussrichtung vor der elektrischen Verbindungsvorrichtung 10B, beispielsweise im Bereich C, auftritt, kann das Rauschen mit den Lichtbogensensor 22 der elektrischen Verbindungsvorrichtung 10B erfasst werden. Hierbei erfolgt eine Bewertung mit dem Wert „1”.The closer the fault arc to the respective electrical connection device 10A . 10B may be a higher power of noise with the arc detector 16 be recorded. If the arc in the direction of current flow in front of the electrical connection device 10B For example, in the area C, the noise may be with the arc sensor 22 the electrical connection device 10B be recorded. Here, a rating with the value "1" takes place.

Falls der Störlichtbogen in Stromflussrichtung nach der elektrischen Verbindungsvorrichtung 10A, beispielsweise im Bereich C, auftritt, kann nur ein Teil des Rauschens mit den Lichtbogensensor 22 der elektrischen Verbindungsvorrichtung 10A erfasst werden. Hier erfolgt eine Bewertung mit dem Wert Tritt der Störlichtbogen in den Bereichen A oder B auf, wird mit der elektrischen Verbindungsvorrichtung 10B in Folge der Beeinträchtigung durch die elektrischen Verbraucher 36 ein noch geringerer Anteil an Rauschen erfasst. Hier erfolgt eine Bewertung mit dem Wert „–1”. Wenn der Störlichtbogen in Stromflussrichtung vor einer der elektrischen Verbindungsvorrichtungen 10A oder 10B auftritt, fällt die elektrische Spannung zwischen dem ersten und dem zweiten Leitungselement 12, 14 auf einen Wert, der im Wesentlichen gleich zur elektrischen Spannung des Störlichtbogens ist. Beispielsweise fällt die elektrische Spannung nach einer kurzen Verzögerungszeit nach dem Nulldurchgang um einen Wert von mindestens 13 V. Hier erfolgt eine Bewertung mit dem Wert „1”.If the arc in the direction of current flow to the electrical connection device 10A For example, in area C, only part of the noise can be detected with the arc sensor 22 the electrical connection device 10A be recorded. Here, an evaluation is made with the value of the occurrence of the arc fault in the areas A or B, is with the electrical connection device 10B as a result of the impairment by the electrical consumers 36 an even lower level of noise is detected. Here is a rating with the value "-1". If the arc fault in the direction of current flow in front of one of the electrical connection devices 10A or 10B occurs, the electrical voltage between the first and the second line element falls 12 . 14 to a value that is substantially equal to the electrical voltage of the arc fault. For example, the electrical voltage drops after a short delay time after the zero crossing by a value of at least 13 V. Here is a rating with the value "1".

Falls der Störlichtbogen in Stromflussrichtung nach einer der elektrischen Verbindungsvorrichtungen 10A oder 10B auftritt, bleibt die elektrische Spannung zwischen dem ersten und dem zweiten Leitungselement 12, 14 im Wesentlichen konstant. Hier erfolgt eine Bewertung mit dem Wert „0”.If the arc in the direction of current flow to one of the electrical connection devices 10A or 10B occurs, the electrical voltage between the first and the second line element remains 12 . 14 essentially constant. Here is a rating with the value "0".

Eine Auslösung wird ermöglicht, wenn die Bewertungssumme mindestens „0” beträgt. Wenn die Bewertung des Stroms den Wert „–1” ergibt, ist eine Auslösung nicht möglich. Wenn die Bewertung der Spannung den Wert „1” ergibt, ist eine Auslösung immer ermöglicht. Eine hohe Summe bedeutet eine schnellere Reaktionszeit. Wenn mehreren Verbindungsvorrichtungen 10A, 10B im System eine Summe größer oder gleich dem Wert „0” aufweisen und auslösen können, erfolgt die Auslösung bei der Verbindungsvorrichtung 10A, 10B, die die höchste Summe hat.Triggering is possible if the score is at least "0". If the rating of the current is "-1", tripping is not possible. If the voltage rating is "1", tripping is always possible. A high sum means a faster reaction time. If several connecting devices 10A . 10B in the system have a sum greater than or equal to the value "0" and can trigger, it is triggered at the connection device 10A . 10B which has the highest total.

Die obige Tabelle beschreibt eine Logik für serielle Störlichtbögen in der Schaltungsanordnung 30. Durch die Logik wird sichergestellt, dass die erste elektrische Schalteinrichtung Rs geöffnet wird, wenn der Störlichtbogen in den jeweiligen Bereichen A, B, C, D vorliegt. Insbesondere wird erste elektrische Schalteinrichtung Rs geöffnet, wenn der Störlichtbogen in Stromflussrichtung vor der elektrischen Verbindungsvorrichtung 10A, 10B oder in Stromflussrichtung nach den Buchsen 38 der elektrischen Verbindungsvorrichtung 10A, 10B auftritt. Vorliegend wird die elektrische Verbindungsvorrichtung 10A bei einem Lichtbogen in den Bereichen A und B ausgelöst und die elektrische Verbindungsvorrichtung 10B wird bei einem Lichtbogen in den Bereichen C und D ausgelöst.The above table describes logic for serial arcing faults in the circuit 30 , The logic ensures that the first electrical switching device Rs is opened when the fault arc is present in the respective regions A, B, C, D. In particular, first electrical switching device Rs is opened when the arc fault in the direction of current flow in front of the electrical connection device 10A . 10B or in the direction of current flow to the jacks 38 the electrical connection device 10A . 10B occurs. In the present case, the electrical connection device 10A triggered in an arc in areas A and B and the electrical connection device 10B is triggered by an arc in areas C and D.

Die Bewertung der einzelnen Größen kann durch die Steuereinrichtung 20 der jeweiligen elektrischen Verbindungsvorrichtung 10A, 10B erfolgen. Es ist aber auch denkbar, dass eine übergeordnete Überwachungsvorrichtung vorgesehen ist, die anhand der Daten der einzelnen Lichtbogenerfassungseinrichtungen 16 eine Bewertung durchführt. Anhand der Bewertung kann erfasst werden, in welchem Bereich A, B, C, D der Lichtbogen aufgetreten ist. Ferner kann entschieden werden, welche Schalteinrichtung 24 ausgelöst wird. The rating of each size can be determined by the controller 20 the respective electrical connection device 10A . 10B respectively. However, it is also conceivable that a higher-level monitoring device is provided, which is based on the data of the individual arc detection devices 16 carries out an evaluation. Based on the evaluation can be detected in which area A, B, C, D, the arc has occurred. It can also be decided which switching device 24 is triggered.

Bei einem parallelen Störlichtbogen wird eine andere Logik verwendet. Diese ist in der nachfolgenden Tabelle dargestellt. Hier werden parallelen Störlichtbögen in den Bereich A und C nicht berücksichtigt. Nach dem IEC-Standard muss die Impedanz der verwendeten Leitungen so gering sein, dass eine unmittelbare Auslösung erfolgt. Dies erfolgt beispielsweise innerhalb einer Halbwelle, innerhalb der nicht ausreichend Zeit vorhanden ist, um den Störlichtbogen zu erfassen.A parallel fault arc uses a different logic. This is shown in the table below. Here, parallel arcing faults in areas A and C are not taken into account. According to the IEC standard, the impedance of the cables used must be so low that an immediate tripping occurs. This takes place, for example, within a half-wave within which there is insufficient time to detect the arc fault.

Auch ein paralleler Störlichtbogen wird anhand der elektrischen Stromstärke des Lichtbogens, der Leistung des Rauschens der elektrischen Stromstärke und/oder der elektrischen Spannung und der elektrischen Spannung zwischen den elektrischen Leitungselementen 12 und 14 bestimmt. Ber. Verb.-vorr. Bew. Strom Bew. Rauschen Bew. Spannung Summe Ausl. ermögl. Schn. Ausl. A - B 10A 1 0 1 2 j 10B –1 0 1 0 n - C - D 10A 1 –1 1 1 j n 10B 1 1 1 3 j j A parallel arc is based on the electric current of the arc, the power of the noise of the electric current and / or the electrical voltage and the electrical voltage between the electrical line elements 12 and 14 certainly. Ber. Conn vorr. Bew. electricity Bew. sough Bew. tension total Release possible Beautiful. Foreign. A - B 10A 1 0 1 2 j 10B -1 0 1 0 n - C - D 10A 1 -1 1 1 j n 10B 1 1 1 3 j j

Falls der Störlichtbogen in Stromflussrichtung vor einer der elektrischen Verbindungsvorrichtung 10A, 10B, auftritt, wird der Stromfluss durch die elektrische Verbindungsvorrichtung 10A, 10B verringert, da der parallele Lichtbogen die Spannung begrenzt. Hier erfolgt eine Bewertung mit dem Wert „–1”.If the arc in the direction of current flow before one of the electrical connection device 10A . 10B , occurs, the current flow through the electrical connection device 10A . 10B reduced because the parallel arc limits the voltage. Here is a rating with the value "-1".

Tritt der in Stromflussrichtung nach einer der elektrischen Verbindungsvorrichtung 10A, 10B auf, wird die Stromstärke deutlich ansteigen. Die Stromstärke wird ungefähr die Stromstärke eines Kurzschlussstroms annehmen. In diesem Fall erfolgt die Bewertung mit dem Wert „1”. Grundsätzlich soll die Schalteinrichtung ausgelöst werden, wenn die Stromstärke deutlich ansteigt oder einen vorbestimmten Schwellenwert erreicht.Occurs in the direction of current flow to one of the electrical connection device 10A . 10B on, the current will increase significantly. The current will be approximately the current of a short-circuit current. In this case, the valuation takes place with the value "1". In principle, the switching device should be triggered when the current increases significantly or reaches a predetermined threshold.

Falls der Störlichtbogen in Stromflussrichtung nach der elektrischen Verbindungsvorrichtung 10A, beispielsweise im Bereich B oder D auftritt, kann in der elektrischen Verbindungsvorrichtung aufgrund der Verluste durch die elektrischen Verbraucher 42 nur ein geringer Anteil des Rauschsignals erfasst werden. Hier erfolgt eine Bewertung mit dem Wert „0” oder „–1”.If the arc in the direction of current flow to the electrical connection device 10A , For example, occurs in the area B or D, can in the electrical connection device due to the losses by the electrical load 42 only a small portion of the noise signal can be detected. Here is a rating with the value "0" or "-1".

Falls ein Lichtbogen in der Nähe einer der elektrischen Verbindungsvorrichtungen 10A, 10B auftritt, wird die elektrische Spannung zwischen dem ersten und dem zweiten Leitungselement 12, 14 ungefähr auf die Lichtbogenspannung begrenzt. In diesem Fall erfolgt eine Bewertung mit dem Wert „1”. Die Schalteinrichtung soll auslösen, wenn die elektrische Spannung auf die Lichtbogenspannung oder einen vorbestimmten Spannungswert abfällt.If an arc is near one of the electrical connectors 10A . 10B occurs, the electrical voltage between the first and the second conduit element 12 . 14 limited to about the arc voltage. In this case, a rating of "1" is made. The switching device should trigger when the voltage drops to the arc voltage or a predetermined voltage value.

Eine Auslösung wird ermöglicht, wenn die Bewertungssumme mindestens „1” beträgt. Wenn die Bewertung des Stroms und/oder der Spannung den Wert „–1” ergibt, ist eine Auslösung nicht möglich. Eine hohe Summe bedeutet eine schnellere Reaktionszeit. Wenn mehreren Verbindungsvorrichtung 10A, 10B im System eine Summe größer oder gleich dem Wert „1” aufweisen und auslösen können, erfolgt die Auslösung bei dir Verbindungsvorrichtung 10A, 10B, die die höchste Summe hat.Triggering is possible if the score is at least "1". If the rating of current and / or voltage is "-1", tripping is not possible. A high sum means a faster reaction time. If more than one connection device 10A . 10B If the system has a sum greater than or equal to the value "1" and can trigger in the system, the triggering takes place at you connection device 10A . 10B which has the highest total.

3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Schaltungsanordnung 34. Die Schaltungsanordnung 34 umfasst zwei Zweifachsteckdosen 46. Die Schaltungsanordnung 34 umfasst vier elektrische Verbindungsvorrichtungen 10A, 10B, 10C und 10D. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die elektrischen Verbindungsvorrichtungen 10A, 10B, 10C, 10D als Adapter ausgebildet, die jeweils in eine Buchse der Zweifachsteckdosen eingesteckt sind. Jede der elektrischen Verbindungsvorrichtungen 10A, 10B, 10C, 10D ist mit einem elektrischen Verbraucher verbunden. 3 shows a further embodiment of a circuit arrangement 34 , The circuit arrangement 34 includes two double sockets 46 , The circuit arrangement 34 includes four electrical connection devices 10A . 10B . 10C and 10D , In the present embodiment, the electrical connection devices 10A . 10B . 10C . 10D designed as an adapter, which are each plugged into a socket of the dual sockets. Each of the electrical connection devices 10A . 10B . 10C . 10D is connected to an electrical consumer.

Auch für diese Schaltungsanordnung kann eine Logik bereitgestellt werden, anhand der bestimmt wird ob die Schalteinrichtungen der elektrischen Verbindungsvorrichtungen 10A, 10B, 10C, 10D auslösen. Zudem kann anhand dieser Logik der Störlichtbogen lokalisiert werden.For this circuit arrangement, a logic can be provided on the basis of which it is determined whether the switching devices of the electrical connection devices 10A . 10B . 10C . 10D trigger. In addition, the fault arc can be localized based on this logic.

Die nachfolgende Tabelle beschreibt den Fall von seriellen Störlichtbogen, die in den Bereichen A, B, C, D, E, F, G, H, I und J in der Schaltungsanordnung 34 auftreten können. Die Bewertung erfolgt dabei analog zu dem oben im Zusammenhang mit der ersten Tabelle beschriebenen Beispiel. Ber. Verb.-vorr. Bew. Strom Bew. Rauschen Bew. Spannung Summe Ausl. ermögl. Schn. Ausl. A 10A 0 0 1 1 j j 10B 0 0 1 1 j j 10C 0 –1 1 0 j n 10D 0 –1 1 0 j n B 10A 1 1 1 3 j j 10B –1 0 0 –1 n - 10C –1 –1 0 –2 n - 10D –1 –1 0 –2 n - C 10A –1 0 0 –1 n - 10B 1 1 1 3 j j 10C –1 –1 0 –2 n - 10D –1 –1 0 –2 n - D 10A 1 1 0 2 j j 10B –1 0 0 –1 n - 10C –1 –1 0 –2 n - 10D –1 –1 0 –2 n - E 10A –1 0 0 –1 n - 10B 1 1 0 2 j j 10C –1 –1 0 –2 n - 10D –1 –1 0 –2 n - F 10A –1 0 0 –1 n - 10B –1 0 0 –1 n - 10C 0 0 1 1 j j 10D 0 0 1 1 j j G 10A –1 –1 0 –2 n - 10B –1 –1 0 –2 n - 10C 1 1 1 3 j j 10D –1 0 0 –1 n - H 10A –1 –1 0 –2 n - 10B –1 –1 0 –2 n - 10C –1 0 0 –1 n - 10D 1 1 1 3 j j I 10A –1 –1 0 –2 n - 10B –1 –1 0 –2 n - 10C 1 1 0 2 j j 10D –1 0 0 –1 n - J 10A –1 –1 0 –2 n - 10B –1 –1 0 –2 n - 10C –1 0 0 –1 n - 10D 1 1 0 2 j j The table below describes the case of serial arc fault in the areas A, B, C, D, E, F, G, H, I and J in the circuit arrangement 34 may occur. The evaluation is carried out analogously to the example described above in connection with the first table. Ber. Conn vorr. Bew. electricity Bew. sough Bew. tension total Release possible Beautiful. Foreign. A 10A 0 0 1 1 j j 10B 0 0 1 1 j j 10C 0 -1 1 0 j n 10D 0 -1 1 0 j n B 10A 1 1 1 3 j j 10B -1 0 0 -1 n - 10C -1 -1 0 -2 n - 10D -1 -1 0 -2 n - C 10A -1 0 0 -1 n - 10B 1 1 1 3 j j 10C -1 -1 0 -2 n - 10D -1 -1 0 -2 n - D 10A 1 1 0 2 j j 10B -1 0 0 -1 n - 10C -1 -1 0 -2 n - 10D -1 -1 0 -2 n - e 10A -1 0 0 -1 n - 10B 1 1 0 2 j j 10C -1 -1 0 -2 n - 10D -1 -1 0 -2 n - F 10A -1 0 0 -1 n - 10B -1 0 0 -1 n - 10C 0 0 1 1 j j 10D 0 0 1 1 j j G 10A -1 -1 0 -2 n - 10B -1 -1 0 -2 n - 10C 1 1 1 3 j j 10D -1 0 0 -1 n - H 10A -1 -1 0 -2 n - 10B -1 -1 0 -2 n - 10C -1 0 0 -1 n - 10D 1 1 1 3 j j I 10A -1 -1 0 -2 n - 10B -1 -1 0 -2 n - 10C 1 1 0 2 j j 10D -1 0 0 -1 n - J 10A -1 -1 0 -2 n - 10B -1 -1 0 -2 n - 10C -1 0 0 -1 n - 10D 1 1 0 2 j j

Die nachfolgende Tabelle beschreibt den Fall von parallelen Störlichtbögen, die in den Bereichen D, E, I und J in der Schaltungsanordnung 30 auftreten können. Die Bereiche A, B, C, F, G und H werden für parallele Lichtbögen nicht berücksichtigt. Die Bewertung erfolgt dabei analog zu dem oben im Zusammenhang mit der zweiten Tabelle beschriebenen Beispiel.The table below describes the case of parallel arcing faults occurring in regions D, E, I and J in the circuit arrangement 30 may occur. The areas A, B, C, F, G and H are not considered for parallel arcs. The evaluation is carried out analogously to the example described above in connection with the second table.

Ber.Ber. Verb.-vorr.Conn vorr. Bew. StromBew. electricity Bew. RauschenBew. sough Bew. SpannungBew. tension Summetotal Ausl. ermögl.Release possible Schn. Ausl.Beautiful. Foreign. A B C F G HA B C F G H -- DD 10A10A 11 00 11 22 jj jj 10B10B –1-1 –1-1 11 –1-1 nn -- 10C10C –1-1 –1-1 11 –1-1 nn -- 10D10D –1-1 –1-1 11 –1-1 nn -- Ee 10A10A –1-1 –1-1 11 –1-1 nn -- 10B10B 11 00 11 22 jj jj 10C10C –1-1 –1-1 11 –1-1 nn -- 10D10D –1-1 –1-1 11 –1-1 nn -- II 10A10A –1-1 –1-1 11 –1-1 nn -- 10B10B –1-1 –1-1 11 –1-1 nn -- 10C10C 11 00 11 22 jj jj 10D10D –1-1 –1-1 11 –1-1 nn -- JJ 10A10A –1-1 –1-1 11 –1-1 nn -- 10B10B –1-1 –1-1 11 –1-1 nn -- 10C10C –1-1 –1-1 11 –1-1 nn -- 10D10D 11 00 11 22 jj jj

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: elektrische Verbindungsvorrichtungelectrical connection device
10A bis 10D10A to 10D: elektrische Verbindungsvorrichtungelectrical connection device
1212: Leitungselementline element
1414: Leitungselementline element
1616: LichtbogenerfassungseinrichtungArc detector
1818: Spannungssensorvoltage sensor
2020: Steuereinrichtungcontrol device
2222: LichtbogensensorArc sensor
2424: Schalteinrichtungswitching device
2626: Linienlines
2828: Gehäusecasing
3030: Anschlusseinrichtungconnecting device
3232: Anschlusseinrichtungconnecting device
3434: Schaltungsanordnungcircuitry
3636: Gehäusecasing
3838: BuchseRifle
4040: LeitungsschutzschalterCircuit breaker
4242: Verbraucherconsumer
4444: Kabelelectric wire
4646: ZweifachsteckdoseDouble Outlet
A bis JA to J: BereichArea
LL: Leiterladder
NN: Leiterladder
PEPE: Schutzleiterprotective conductor
Rprp: Schaltelementswitching element
RsRs: Schaltelementswitching element

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 5729145 A [0003]
US 7368918 B2 [0003]
US 7463037 B2 [0003]
US 7492163 B2 [0003]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Standard IEC 62606 [0004]

Claims

Electrical connection device ( 10 . 10A to 10D ) with - a first and a second electrical conduction element ( 12 . 14 ), - an arc detection device ( 16 ) for detecting an arc in series with the first and / or the second electrical conduction element ( 12 . 14 ) or an arc parallel to the first and / or second electrical conduction element ( 12 . 14 ) and for driving a switching device ( 24 ), which is designed to extinguish the arc, as a function of the detected arc, characterized in that - the first line element ( 12 ), the second conduit element ( 14 ) and the arc detection device ( 16 ) in a common housing ( 28 ) are arranged and - the electrical connection device ( 10 . 10A to 10D ) is designed as an adapter for a socket of a building installation system or as a power strip.

Electrical connection device ( 10 . 10A to 10D ) according to claim 1, wherein the electrical connection device ( 10 . 10A to 10D ) a plug, with which the first electrical line element ( 12 ) with a first conductor (L) of the building installation system and the second electrical line element ( 14 ) are connectable to a second conductor (N) of the building installation system, and at least one socket, with which the first and the second electrical conduction element ( 12 . 14 ) with an electrical consumer ( 42 ) are connectable.

Electrical connection device ( 10 . 10A to 10D ) according to claim 1 or 2, wherein the switching device ( 24 ) comprises a first switching element (Rs), with which the first and / or the second line element ( 12 . 14 ) is galvanically separable, and wherein the first switching element (Rs) in the housing ( 28 ) is arranged.

Electrical connection device ( 10 . 10A to 10D ) according to one of the preceding claims, wherein the switching device ( 24 ) comprises a second switching element (Rp), with which the first and the second line element ( 12 . 14 ) are electrically connectable, and wherein the second switching element (Rp) in the housing ( 28 ) is arranged.

Electrical connection device ( 10 . 10A to 10D ) according to one of the preceding claims, wherein the electrical connection device ( 10 . 10A to 10D ) a display element for displaying a with the arc detection device ( 16 ) detected arc comprises.

Electrical connection device ( 10 . 10A to 10D ) according to one of the preceding claims, wherein the electrical connection device ( 10 . 10A to 10D ) a power supply device for supplying the arc detection device ( 16 ) with electrical energy.

Electrical connection device according to one of the preceding claims, wherein the arc detection device ( 16 ) is adapted to the arc on the basis of an electrical current through the first and / or the second line element ( 12 . 14 ) flows and / or by means of an electrical voltage between the first and the second line element ( 12 . 14 ) is to be detected.

Electrical connection device ( 10 . 10A to 10D ) according to one of the preceding claims, wherein the electrical connection device additionally comprises a circuit breaker, a residual current circuit breaker and / or an overvoltage protection.

Circuit arrangement ( 34 ) with - a plurality of electrical connection devices ( 10 . 10A to 10D ) according to one of the preceding claims, - a building installation system and - a plurality of electrical consumers ( 42 ), wherein - at least one of the electrical consumers ( 42 ) by means of one of the connecting devices ( 10 . 10A to 10D ) is electrically connected to the building installation system.

Circuit arrangement ( 34 ) according to claim 9, wherein the circuit arrangement ( 34 ) comprises a superordinate monitoring device which is designed to control the control signals of the arc detection devices ( 16 ) of the electrical connection devices ( 10 . 10A to 10D ) and the switching device ( 24 ) in response to the detected control signals.

Method for operating a circuit arrangement ( 34 ), wherein the circuit arrangement of a plurality of electrical connection device ( 10 . 10A to 10D ) according to one of claims 1 to 8, a building installation system and a plurality of electrical consumers ( 42 ) by - electrically connecting in each case at least one of the electrical consumers ( 42 ) by means of one of the connecting devices ( 10 . 10A to 10D ) with the building installation system, - detecting an arc with at least one of the arc detection devices ( 16 ) of the electrical connection devices ( 10 . 10A to 10D ), - generating a control signal in dependence on the with the at least one arc detection devices ( 16 ) detected arc and - driving the switching device ( 24 ) to extinguish the arc.