BE1031299B1

BE1031299B1 - Gleichspannungsschaltgerät, insbesondere zum Unterbrechen eines Stromflusses, und Gleichspannungssystem

Info

Publication number: BE1031299B1
Application number: BE20235062A
Authority: BE
Inventors: Elmar Schaper; Lutz Heuer; Grote Tobias Dr
Original assignee: Phoenix Contact Gmbh & Co
Priority date: 2023-01-31
Filing date: 2023-01-31
Publication date: 2024-09-03
Also published as: EP4659352A1; BE1031299A1; WO2024160674A1

Abstract

Die Erfindung betrifft u.a. ein Gleichspannungsschaltgerät (10), mit einem ersten, zweiten, dritten und vierten Geräteanschluss (11-14), einen ersten Strompfad (1) und einen zweiten Strompfad (2) und eine einzige elektrische Sicherung (20). Eine antiserielle Schaltung (60), die einen ersten ansteuerbaren Halbleiterschalter (61) und einen zweiten ansteuerbaren Halbleiterschalter (62) aufweist, ist in einem der beiden Strompfade (1, 2) angeordnet, während die Sicherung (20) in dem anderen Strompfad (1, 2) angeordnet ist. Ferner ist ein erster und zweiter ansteuerbarer Kurzschlussschalter (50, 51) sowie eine Stromermittlungseinrichtung (30) vorgesehen. Eine Steuer- und Auswerteeinrichtung (40) ist dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von der durch die Stromermittlungseinrichtung (30) erfassten Richtung und Stromstärke, sofern die erfasste Stromstärke einen vorbestimmten Schwellenwert erreicht oder überschreitet, den ersten oder zweiten Kurzschlussschalter (50, 51) einzuschalten, der einen Kurzschlussstrom über die Sicherung (20) umleitet.

Description

Gleichspannungsschaltgerät, insbesondere zum Unterbrechen eines Stromflusses, und Gleichspannungssystem

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Gleichspannungsschaltgerät, welches insbesondere einen elektrischen Stromfluss zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite des

Gleichspannungsschaltgeräts bzw. zwischen zwei Gleichspannungsvorrichtungen unterbrechen kann. Die Erfindung betrifft ferner ein Gleichspannungssystem, welches ein solches Gleichspannungsgerät aufweist.

Um beispielsweise eine Gleichspannungslast an eine Gleichspannungsquelle elektrisch anschalten oder von dieser trennen zu können, wird üblicherweise ein

Gleichspannungsschaltgerät verwendet. An die Eingangsanschlüsse des

Gleichspannungsschaltgeräts kann eine externe Gleichspannungsquelle, z.B. ein DC-

Versorgungsnetz oder ein Gleichspannungsbus angeschlossen werden, während an die

Ausgangsanschlüsse des Gleichspannungsschaltgeräts eine Gleichspannungslast anschaltbar ist. Zum elektrischen An- und Abschalten der Gleichspannungslast umfasst das Gleichspannungsschaltgerät zumindest ein Schaltelement. Häufig kommt hierfür ein steuerbares Halbleiterschaltelement zum Einsatz, welches in dem zwischen dem ersten

Eingangsanschluss und dem ersten Ausgangsanschluss verlaufenden Plusleiter oder in dem zwischen dem zweiten Eingangsanschluss und dem zweiten Ausgangsanschluss verlaufenden Minusleiter angeordnet ist. Ferner kann zusätzlich ein elektromechanischer Schalter vorgesehen sein. Ist das Halbleiterschaltelement leitend geschaltet, so erfolgt ein Stromfluss zwischen der Gleichspannungsquelle und der

Gleichspannungslast. Dieser Stromfluss kann durch ein Ausschalten bzw. Öffnen des

Halbleiterschaltelements hingegen unterbunden bzw. unterbrochen werden.

Um insbesondere das Gleichspannungsgerät und/oder eine daran angeschlossene elektrische Last vor einer Beschädigung oder Zerstörung infolge eines Kurzschlusses zu schützen, sind besondere Maßnahmen zu ergreifen.

So ist beispielsweise aus der EP 3 891 890 B1 ein elektronischer Schalter zum Trennen eines Stromflusses bekannt. An den elektronischen Schalter kann eine rückspeisefähige

Last an einen zweiten und vierten Anschluss angeschlossen werden, während eine

Energiequelle an einen ersten und dritten Anschluss angeschlossen werden kann. Ferner weist der elektronische Schalter zwei antiseriell geschaltete Halbleiterschalter auf, um einen Stromfluss in beiden Richtungen durch den elektronischen Schalter zu ermöglichen. In Reihe mit den beiden Halbleiterschaltern sind zwei Sicherungen geschaltet, wobei die beiden Halbleiterschalter zwischen den beiden Sicherungen angeordnet sind. Die beiden Sicherungen dienen dazu, die Last, die Energiequelle oder das Schaltgerät selbst bei Auftreten eines Kurzschlussstroms zu schützen. Um insbesondere die beiden antiseriell geschalteten Halbleiterschalter vor einem

Kurzschlussstrom zu schützen, sind zwei Kurzschließer, die als Thyristoren ausgebildet sein können, derart mit den Sicherungen verschaltet, dass jeweils eine Reihenschaltung aus einer Sicherung und einem Kurzschließer zwischen dem ersten und dritten

Anschluss und zwischen dem zweiten und vierten Anschluss liegt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

Gleichspannungsschaltgerät, insbesondere zum Unterbrechen eines Stromflusses, und ein Gleichspannungssystem zu schaffen, welches bei einer zuverlässigen

Kurzschlussfestigkeit mit weniger Bauteilen und somit kostengünstiger als der bekannte elektronische Schalter aufgebaut werden kann.

Ein Kerngedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, ein

Gleichspannungsschaltgerät zur Verfügung zu stellen, welches mit einer einzigen

Sicherung auskommt, auch wenn das Gleichspannungsschaltgerät in beide

Stromrichtungen betrieben werden kann.

Das oben genannte technische Problem wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Demnach ist ein Gleichspannungsschaltgerät, insbesondere zum Unterbrechen eines

Stromflusses, vorgesehen, welches folgende Merkmale aufweisen kann: - einen ersten und einen zweiten Geräteanschluss, - einen ersten Strompfad, der elektrisch mit dem ersten und zweiten Geräteanschluss verbunden ist, - einen dritten und einen vierten Geräteanschluss, - einen zweiten Strompfad, der elektrisch mit dem dritten und vierten Geräteanschluss verbunden ist, - eine einzige elektrische Sicherung, - eine antiserielle Schaltung, die einen ersten ansteuerbaren Halbleiterschalter und einen zweiten ansteuerbaren Halbleiterschalter (62), der antiseriell zum ersten

Halbleiterschalter geschaltet ist, aufweist, wobei eine erste Diode antiparallel zum ersten Halbleiterschalter und eine zweite Diode antiparallel zum zweiten

Halbleiterschalter geschaltete sind, wobei die elektrische Sicherung im zweiten Strompfad angeordnet ist und der erste und zweite

Halbleiterschalter in dem ersten Strompfad angeordnet sind, - eine Stromermittlungseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, die Richtung und

Stromstärke eines durch den ersten oder zweiten Strompfad fließenden Stroms zu ermitteln, - einen ersten ansteuerbaren Kurzschlussschalter, der einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss aufweist, wobei der erste Anschluss elektrisch mit dem ersten

Strompfad verbunden und zwischen dem zweiten Geräteanschluss und der antiseriellen

Schaltung angeordnet ist, und der zweite Anschluss elektrisch mit dem zweiten

Strompfad verbunden und zwischen dem dritten Geräteanschluss und der elektrischen

Sicherung angeordnet ist, - einen zweiten ansteuerbaren Kurzschlussschalter der einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss aufweist, wobei der erste Anschluss elektrisch mit dem ersten

Strompfad verbunden und zwischen dem ersten Geräteanschluss und der antiseriellen

Schaltung angeordnet ist, und der zweite Anschluss elektrisch mit dem zweiten

Strompfad verbunden und zwischen dem vierten Geräteanschluss und der elektrischen

Sicherung angeordnet ist, - eine Steuer- und Auswerteeinrichtung, die mit der Stromermittlungseinrichtung verbunden ist, wobei die Steuer- und Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet ist, in

Abhängigkeit von der durch die Stromermittlungseinrichtung erfassten Richtung und

Stromstärke, sofern die erfasste Stromstärke einen vorbestimmten Schwellenwert erreicht oder überschreitet, den ersten oder zweiten Kurzschlussschalter einzuschalten.

Das oben genannte technische Problem wird ebenfalls mit den Merkmalen des

Anspruchs 2 gelöst.

Gleichstromflusses, vorgesehen, welches folgende Merkmale aufweisen kann: - einen ersten und einen zweiten Geräteanschluss, - einen ersten Strompfad, der elektrisch mit dem ersten und zweiten Geräteanschluss verbunden ist, - einen dritten und einen vierten Geräteanschluss, - einen zweiten Strompfad, der elektrisch mit dem dritten und vierten Geräteanschluss verbunden ist, - eine einzige elektrische Sicherung, - eine antiserielle Schaltung, die einen ersten ansteuerbaren Halbleiterschalter und einen zweiten ansteuerbaren Halbleiterschalter aufweist, wobei eine erste Diode antiparallel zum ersten Halbleiterschalter und eine zweite Diode antiparallel zum zweiten

Halbleiterschalter geschaltete sind, wobei die elektrische Sicherung im ersten Strompfad angeordnet ist und der erste und zweite

Halbleiterschalter in dem zweiten Strompfad angeordnet sind, - eine Stromermittlungseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, die Richtung und

Strompfad verbunden und zwischen dem zweiten Geräteanschluss und der elektrischen

Sicherung angeordnet ist, und der zweite Anschluss elektrisch mit dem zweiten

Strompfad verbunden und zwischen dem dritten Geräteanschluss und der antiseriellen

Schaltung angeordnet ist,

- einen zweiten ansteuerbaren Kurzschlussschalter, der einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss aufweist, wobei der erste Anschluss elektrisch mit dem ersten

Strompfad verbunden und zwischen dem ersten Geräteanschluss und der elektrischen

Sicherung angeordnet ist, und der zweite Anschluss elektrisch mit dem zweiten 5 Strompfad verbunden und zwischen dem vierten Geräteanschluss und antiseriellen

Schaltung angeordnet ist, - eine Steuer- und Auswerteeinrichtung, die mit der Stromermittlungseinrichtung verbunden ist, wobei die Steuer- und Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet ist, in

Der erste und zweite Kurzschlussschalter können beispielsweise jeweils als Thyristor oder Triac mit einer bidirektionalen Stromführung ausgebildet sein.

Um das Gleichspannungsschaltgerät energiesparend betreiben zu können, kann ein mechanischer Schaltkontakt eines elektromechanischen Schalters vorgesehen sein, wobei der mechanische Schaltkontakt parallel zum ersten und zweiten

Halbleiterschalter geschaltet ist, wobei die Steuer- und Auswerteeinrichtung zum

Ansteuern des elektromechanischen Schalters ausgebildet ist. Insbesondere sorgt die

Steuer- und Auswerteeinrichtung dafür, dass während eines Einschaltvorgangs zuerst der entsprechende Halbleiterschalter leitend geschaltet und anschließend der mechanische Schaltkontakt geschlossen wird.

Insbesondere bei Verwendung des mechanischen Schalters kommt die

Kurzschlussmaßnahme der Erfindung zum Tragen. Tritt nämlich bei geschlossenem mechanischen Schaltkontakt ein Kurzschlussstrom auf, ist die Reaktionszeit des elektromechanischen Schalters bzw. des mechanischen Schaltkontakts, diesen zu öffnen, insbesondere aufgrund dessen Geometrie, Masse und Trägheit so langsam, dass eine angeschlossene Last und/oder das Gleichspannungsgerät beschädigt oder sogar zerstört werden kann. Hier helfen die beiden Kurzschlussschalter in Verbindung mit der einzigen Sicherung. Denn sobald die Steuer- und Auswerteeinrichtung einen

Kurzschlussstrom und dessen Flussrichtung erkannt hat, wird der entsprechende

Kurzschlussschalter eingeschaltet und der Kurzschlussstrom über die einzige Sicherung umgeleitet, die daraufhin schnell auslöst. Dank der speziellen Verschaltung der beiden

Kurzschlussschalter mit der einzigen Sicherung kann bei Auftritt eines Kurzschlusses die thermische Belastung der Leitungen bis zum Ort des Kurzschlusses minimiert werden.

Vorzugsweise kann an den ersten und dritten Geräteanschluss eine

Gleichspannungsversorgungseinrichtung und an den zweiten und vierten

Geräteanschluss eine elektrische Einrichtung oder umgekehrt angeschlossen werden.

Bei der elektrischen Einrichtung kann es sich um eine nicht rückspeisefähige elektrische

Einrichtung, wie zum Beispiel einen ohmschen Widerstand, um eine rückspeisfähige elektrische Einrichtung oder um eine weitere Gleichspannungsversorgungseinrichtung handeln. Die Gleichspannungsversorgungseinrichtung kann zum Beispiel ein DC-

Versorgungsnetz sein.

Die Stromermittlungseinrichtung kann zum Beispiel einen Stromsensor oder

Magnetfeldsensor aufweisen. Ferner kann die Stromermittlungseinrichtung direkt in den jeweiligen Strompfad geschaltet sein. Alternativ kann die Stromermittlungseinrichtung einen Shuntwiderstand aufweisen und dazu ausgebildet sein, eine Spannung an dem

Shuntwiderstand und deren Polarität zu erfassen, um daraus den durch den jeweiligen

Strompfad fließenden Strom und dessen Richtung zu ermitteln.

Die Stromermittlungseinrichtung kann zum Beispiel in Reihe mit der Sicherung oder der antiseriellen Schaltung geschaltet sein.

Das oben genannte technische Problem wird ebenfalls durch die Merkmale des

Anspruchs 8 gelöst.

Demnach ist ein Gleichspannungssystem vorgesehen, welches das zuvor beschriebene

Gleichspannungsgerät umfassen kann. An das Gleichspannungsgerät kann zum Beispiel eine Gleichspannungsversorgungseinrichtung und eine elektrische Last, die beispielsweise als rückspeisefähige elektrische Einrichtung ausgebildet sein kann, angeschlossen sein. Die Gleichspannungsversorgungseinrichtung kann zum Beispiel eine geerdete Gleichspannungsquelle mit einem Pluspol und einem Masseanschluss, ein

DC-Versorgungsnetz oder ein Gleichspannungsbus sein. Angemerkt sei, dass an das

Gleichspannungsgerät auch zwei Gleichspannungsversorgungseinrichtungen, wie zum

Beispiel zwei DC-Versorgungsnetze, angeschlossen werden können

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung dienen der erste und zweite Geräteanschluss jeweils als Pluspol und der dritte und vierte Geräteanschluss jeweils als Minuspol oder

Masseanschluss, wobei die Steuer- und Auswerteeinrichtung des

Gleichspannungsschaltgeräts beispielsweise dazu ausgebildet ist, insbesondere während eine Einschaltvorgangs zuerst den ersten Halbleiterschalter leitend zu steuern und gleichzeitig den zweiten Halbleiterschalter sperrend zu halten und anschließend den mechanischen Schaltkontakt zu schließen, wenn ein Strom vom ersten Geräteanschluss zum dritten Geräteanschluss fließen soll, und, wenn die von der Strommesseinrichtung gemessene Stromstärke den vorgegebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet, den ersten Kurzschlussschalter zu schließen. Dies ist vorzugsweise der Fall, wenn am ersten und dritten Geräteanschluss eine Gleichspannungsversorgungseinrichtung und am zweiten und vierten Geräteanschluss eine elektrische Last, die nicht rückspeisefähig ist, angeschlossen ist.

Die Steuer- und Auswerteeinrichtung kann ferner dazu ausgebildet sein, zuerst den zweiten Halbleiterschalter leitend zu steuern und gleichzeitig den ersten

Halbleiteschalter sperrend zu halten und anschließend den mechanischen Schaltkontakt zu schließen, wenn ein Strom vom zweiten Geräteanschluss zum vierten

Geräteanschluss fließen soll, und, wenn die von der Strommesseinrichtung gemessene

Stromstärke den vorgegebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet, den zweiten

Kurzschlussschalter zu schließen. Dies ist vorzugsweise der Fall, wenn am ersten und dritten Geräteanschluss eine elektrische Last, die nicht rückspeisefähig ist, und am zweiten und vierten Geräteanschluss eine Gleichspannungsversorgungseinrichtung, angeschlossen ist.

Wenn hingegen zum Beispiel am ersten und dritten Geräteanschluss eine

Gleichspannungsversorgungseinrichtung und am zweiten und vierten Geräteanschluss eine rückspeisefähige elektrische Last oder eine zweite

Gleichspannungsversorgungseinrichtung angeschlossen ist, muss die Steuer- und

Auswerteeinrichtung dafür sorgen, dass sowohl der erste als auch der zweite

Halbleiterschalter leitend geschaltet werden, da die Stromrichtung nicht festgelegt ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Der einfachen Darstellung wegen sind in den Zeichnungen gleiche Komponenten mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild eines bespielhaften Gleichspannungsschaltgeräts, und

Fig. 2 ein alternatives Schaltbild eines beispielhaften Gleichspannungsschaltgeräts.

Fig. 1 zeigt das Schaltbild eines beispielhaften Gleichspannungssystems 5, welches ein beispielhaftes Gleichspannungsschaltgerät 10 aufweist. Das Gleichspannungsschaltgerät 10 weist einen ersten und einen dritten Geräteanschluss 11, 12 auf, an die zum Beispiel eine Gleichspannungsversorgungseinrichtung 100 anschließbar ist. Ferner weist das

Gleichspannungsgerät 10 einen zweiten und vierten Geräteanschluss 13, 14 auf, an die eine elektrische Einrichtung 90 anschließbar ist. Angemerkt sei, dass die elektrische

Einrichtung 90 auch an die Geräteanschlüsse 11 und 12 und die

Gleichspannungsversorgungseinrichtung 100 an die Geräteanschlüsse 13 und 14 angeschlossen werden können. Die Gleichspannungsversorgungseinrichtung 100 kann zum Beispiel eine geerdete Gleichspannungsquelle mit einem Pluspol und einem

Masseanschluss, ein DC-Versorgungsnetz oder ein Gleichspannungsbus sein. Die elektrische Einrichtung 90 kann beispielsweise als rückspeisefähige oder nicht rückspeisefähige Gleichspannungs-Last 90 oder eine weitere

Gleichspannungsversorgungseinrichtung ausgebildet sein.

Zwischen dem ersten Geräteanschluss 11 und dem zweiten Geräteanschluss 13 verläuft ein erster Strompfad 1. In den Strompfad 1 ist eine antiserielle Schaltung 60 geschaltet,

die einen ersten ansteuerbaren Halbleiterschalter 61 und einen zweiten ansteuerbaren

Halbleiterschalter 62 aufweist, der antiseriell zum ersten Halbleiterschalter 61 geschaltet ist. Eine erste Diode 70 ist antiparallel zum ersten Halbleiterschalter 61 und eine zweite

Diode 71 ist antiparallel zum zweiten Halbleiterschalter 62 geschaltet. Die beiden

Halbleiterschalter 61, 62 können zum Beispiel als Feldeffekttransistoren oder als

Bipolartransistor mit isolierterer Gate-Elektrode (IGBT von insulated-gate bipolar transistor) ausgebildet sein. Im vorliegenden Beispiel sind die beiden Halbleiterschalter 61 und 62 jeweils als n-Kanal-IGBT-Transistor realisiert. Hierbei ist die Kollektor-

Elektrode des Halbleiterschalters 61 mit dem Geräteanschluss 11 verbunden, während die Kollektor-Elektrode des Halbleiterschalters 62 mit dem Geräteanschluss 13 verbunden ist. Die Emitter-Elektroden der beiden Halbleiterschalter 61 und 62 bilden einen gemeinsamen Verbindungspunkt. Die Kathode der Diode 70 ist mit der Kollektor-

Elektrode des Halbleiterschalters 61 verbunden, während die Anode der Diode 70 mit der Emitter-Elektrode des Halbleiterschalters 61 verbunden ist. In ähnlicher Weise ist die Kathode der Diode 10 mit der Kollektor-Elektrode des Halbleiterschalters 62 verbunden, während die Anode der Diode 71 mit der Emitter-Elektrode des

Halbleiterschalters 62 verbunden ist. Die Gate-Elektroden der Halbleiterschalter 61 und 62 sind jeweils mit einem Eingang einer Steuer- und Auswerteeinrichtung 40 verbunden, die beispielsweise als Mikrocontroller ausgebildet sein kann. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 40 ist eingangsseitig ebenfalls mit der

Stromermittlungseinrichtung 30.

Zwischen dem dritten Geräteanschluss 12 und dem vierten Geräteanschluss 13 verläuft ein zweiter Strompfad 2, in den eine elektrische Sicherung 20 geschaltet ist. Angemerkt sei, dass das Gleichspannungsschaltgerät 10 nur diese eine Sicherung 20 aufweist.

Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel kann eine Stromermittlungseinrichtung 30 in Reihe mit der Sicherung 20 in den zweiten Strompfad 2 geschaltet sein. Allerdings kann die Stromermittlungseinrichtung 30 an jeder beliebigen Stelle in den ersten oder zweiten Strompfad 1, 2 geschaltet sein. Beispielsweise kann die

Stromermittlungseinrichtung 30 auch einen in den ersten oder zweiten Strompfad geschalteten Shuntwiderstand aufweisen (nicht dargestellt). In diesem Fall ist die

Stromermittlungseinrichtung dazu ausgebildet sein, eine Spannung an dem

Strompfad fließenden Strom und dessen Richtung zu ermitteln. Wichtig ist nur, dass die

Stromermittlungseinrichtung 30, wie immer sie auch implementiert wird, dazu ausgebildet ist, die Stromstärke und Richtung eines durch die Strompfade 1 und 2 fließenden Gleichstroms zu ermitteln, um einen Kurzschlussstrom und dessen

Flussrichtung zu erkennen.

Die beispielhafte Verschaltung der beiden Halbleiterschalter 61 und 62 sowie der beiden Dioden 70 und 71 sorgt dafür, dass a) wenn der erste Halbleiterschalter 61 elektrisch leitend und der zweite

Halbleiterschalter 62 gleichzeitig elektrisch sperrend gesteuert sind, ein Strom vom

Geräteanschluss 11 über den ersten Halbleiterschalter 61, die Diode 71, die Last 90, die

Sicherung 20 und die Stromermittlungseinrichtung 30 zum Geräteanschluss 12 fließen kann, oder dass, b) wenn der zweite Halbleiterschalter 62 elektrisch leitend und der erste

Halbleiterschalter 61 gleichzeitig elektrisch sperrend gesteuert sind, ein Strom vom

Geräteanschluss 13 über den zweiten Halbleiterschalter 62, die Diode 70, die

Geräteanschlüsse 11 und 12, die Sicherung 20 und die Stromermittlungseinrichtung 30 zum Geräteanschluss 14 fließen kann.

Damit im Betrieb nicht unabsichtlich an den Halbleiterschaltern 61 und 62 eine zu hohe

Sperrspannung anliegt, ist es vorteilhaft, beide Halbleiterschalter 61 und 62 gleichzeitig durch die Steuer- und Auswerteeinrichtung 40 anzusteuern.

Ferner weist das beispielhafte Gleichspannungsgerät 10 zwei sich überkreuzende

Kurzschlussschalter 50 und 51 auf, die beispielsweise jeweils als Thyristoren ausgebildet sind. Die Kurzschlussschalter 50 und 51 sind jeweils mit einem Ausgang der Steuer- und Auswerteeinrichtung 40 verbunden, die beispielsweise dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit eines erkannten Kurzschlussstroms und dessen Richtung entweder den Kurzschlussschalter 50 einzuschalten und den Kurzschlussschalter 51 abgeschaltet zu lassen oder umgekehrt.

Wie in Fig. 1 zu sehen, weist der erste ansteuerbare Kurzschlussschalter 50 einen ersten

Anschluss 50a, der als Anoden-Anschluss ausgebildet sein kann, und einen zweiten

Anschluss 50b, der als Kathoden-Anschluss ausgebildet sein kann, auf. Der erste

Anschluss 50a ist elektrisch mit dem ersten Strompfad 1 verbunden und zwischen dem zweiten Geräteanschluss 13 und der antiseriellen Schaltung 60 bzw. der Kollektor-

Elektrode des Halbleiterschalters 62 angeordnet. Der zweite Anschluss 50b ist elektrisch mit dem zweiten Strompfad 2 verbunden und zwischen dem dritten

Geräteanschluss 12 und einem Anschluss der elektrischen Sicherung 20 angeordnet. Der

Kurzschlussschalter 50 weist ferner einen Steueranschluss auf, der mit einem Ausgang der Steuer- und Auswerteeinrichtung 40 verbunden ist.

Der zweite ansteuerbare Kurzschlussschalter 51, weist einen ersten Anschluss 51a, der als Anoden-Anschluss ausgebildet sein kann, und einen zweiten Anschluss 51b, der als

Kathoden-Anschluss ausgebildet sein kann, auf. Der erste Anschluss 51a ist elektrisch mit dem ersten Strompfad 1 verbunden und zwischen dem ersten Geräteanschluss 11 und der antiseriellen Schaltung 60 bzw. dem Kollektor-Anschluss des

Halbleiterschalters 61 angeordnet. Der zweite Anschluss 51b ist elektrisch mit dem zweiten Strompfad 2 verbunden und zwischen dem vierten Geräteanschluss 14 und einem weiteren Anschluss der elektrischen Sicherung 20 angeordnet. Der

Kurzschlussschalter 51 weist ferner einen Steueranschluss auf, der mit einem Ausgang der Steuer- und Auswerteeinrichtung 40 verbunden ist.

Um das Gleichspannungsgerät 10 während des Betriebs, d.h. die Last 90 ist eingeschaltet und es fließt ein elektrischer Strom zum Beispiel von der

Gleichspannungsversorgungseinrichtung 100 über den Halbleiterschalter 61 zur Last 90, in einen Energiesparmodus schalten zu können, kann ein mechanischen Schaltkontakt 81 eines elektromechanischen Schalters 80 parallel zum ersten und zweiten

Halbleiterschalter 61, 62 geschaltet sein. Der elektromechanische Schalter 80 kann als

Relais ausgebildet sein. Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung weist der elektromechanische Schalter 80 eine Erregerspule 82 auf, die mit der Steuer- und

Auswerteeinrichtung 40 verbunden sein kann, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Die

Erregerspule 82 liegt in einem Steuerkreis, der von der Steuer- und Auswerteeinrichtung

40 zum Öffnen und Schließen entsprechend angesteuert werden kann, um den mechanischen Schaltkontakt 81 öffnen bzw. Schließen zu können. Der Schaltkontakt 81 ist beispielsweise als Schließer ausgebildet.

Fig. 2 zeigt das Schaltbild eines weiteren beispielhaften Gleichspannungssystems 5°, welches ein beispielhaftes Gleichspannungsschaltgerät 10° aufweist. Das

Gleichspannungsschaltgerät 10° weist einen ersten und einen dritten Geräteanschluss 11, 12 auf, an die eine Gleichspannungsversorgungseinrichtung 100 anschlieBbar ist.

Ferner weist das Gleichspannungsgerät 10 einen zweiten und vierten Geräteanschluss 13, 14 auf, an die eine elektrische Gleichspannungs-Last 90 anschlieBbar ist. Angemerkt sei, dass die Last 90 auch an die Geräteanschlüsse 11 und 12 und die

Gleichspannungsversorgungseinrichtung 100 an die Geräteanschlüsse 13 und 14 angeschlossen werden können, wie dies Fig. 2 zeigt. Das Gleichspannungsschaltgerät 10% unterscheidet sich vom Gleichspannungsschaltgerät 10 insbesondere nur darin, dass eine elektrische Sicherung 20 im ersten Strompfad 1 und eine antiserielle Schaltung 60 im zweiten Strompfad 2 angeordnet ist. Deshalb sind in Fig. 1 und Fig. 2 gleiche

Komponenten mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Zwischen dem Geräteanschluss 12 und dem zweiten Geräteanschluss 14 verläuft ein

Strompfad 2. In den Strompfad 2 ist die antiserielle Schaltung 60 geschaltet, die einen ersten ansteuerbaren Halbleiterschalter 61 und einen zweiten ansteuerbaren

Bipolartransistor mit isoliterer Gate-Elektrode (IGBT von insulated-gate bipolar transistor) ausgebildet sein. Im vorliegenden Beispiel sind die beiden Halbleiterschalter 61 und 62 jeweils als n-Kanal-IGBT-Transistor realisiert. Hierbei ist die Kollektor-

Elektrode des Halbleiterschalters 61 mit dem Geräteanschluss 14 verbunden, während die Kollektor-Elektrode des Halbleiterschalters 62 mit dem Geräteanschluss 12 verbunden ist. Die Emitter-Elektroden der beiden Halbleiterschalter 61 und 62 bilden einen gemeinsamen Verbindungspunkt. Die Kathode der Diode 70 ist mit der Kollektor-

Halbleiterschalters 62 verbunden ist. Die Gate-Elektroden der Halbleiterschalter 61 und 62 sind jeweils mit einem Eingang einer Steuer- und Auswerteeinrichtung 40 verbunden, die beispielsweise als Mikrocontroller ausgebildet sein kann. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 40 ist eingangsseitig ebenfalls mit einer

Strommesseinrichtung 30.

Zwischen dem Geräteanschluss 11 und dem Geräteanschluss 12 verläuft ein weiterer

Strompfad 1, in den die elektrische Sicherung 20 geschaltet ist. Angemerkt sei, dass das

Gleichspannungsschaltgerät 10 nur diese eine Sicherung 20 aufweist. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel kann die Strommesseinrichtung 30 in Reihe mit der

Sicherung 20 in den Strompfad 1 geschaltet sein. Allerdings kann die

Stromermittlungseinrichtung 30 an jeder beliebigen Stelle in den ersten oder zweiten

Strompfad 1, 2 geschaltet sein. Alternativ kann die Stromermittlungseinrichtung 30 auch einen Shuntwiderstand aufweisen, der parallel zu einem der beiden Strompfade 1, 2 geschaltet sein. In diesem Fall kann die Stromermittlungseinrichtung 30 dazu ausgebildet sein, eine Spannung an dem Shuntwiderstand (nicht dargestellt) und deren

Polarität zu erfassen, um daraus den durch den jeweiligen Strompfad fließenden Strom und dessen Richtung zu ermitteln. Wichtig ist nur, dass die Stromermittlungseinrichtung 30, wie immer sie auch implementiert wird, dazu ausgebildet ist, die Stromstärke und

Richtung eines durch die Strompfade 1 und 2 fließenden Gleichstroms zu ermitteln, um einen Kurzschlussstrom und dessen Flussrichtung zu erkennen.

Geräteanschluss 13 über den zweiten Halbleiterschalter 62, die Diode 70, die

Kurzschlussschalter 50 und 51 auf, die beispielsweise jeweils als Thyristor oder Triac mit einer bidirektionalen Stromführung ausgebildet sein können. Derartige Bauelemente zeichnen sich durch ihre Schnelligkeit, Stromtragfähigkeit und Kostenstruktur aus Die

Kurzschlussschalter 50 und 51 sind jeweils mit einem Ausgang der Steuer- und

Auswerteeinrichtung 40 verbunden, die beispielsweise dazu ausgebildet ist, in

Abhängigkeit eines erkannten Kurzschlussstroms und dessen Richtung entweder den

Kurzschlussschalter 50 einzuschalten und gleichzeitig den Kurzschlussschalter 51 auszuschalten oder umgekehrt.

Wie in Fig. 2 zu sehen, weist der erste ansteuerbare Kurzschlussschalter 50 einen ersten

Anschluss 50b, der als Kathoden-Anschluss ausgebildet sein kann, auf. Der erste

Anschluss 50a ist elektrisch mit dem ersten Strompfad 1 verbunden und zwischen dem zweiten Geräteanschluss 13 und einem Anschluss der Sicherung 20 angeordnet. Der zweite Anschluss 50b ist elektrisch mit dem zweiten Strompfad 2 verbunden und zwischen dem dritten Geräteanschluss 12 und der Kollektor-Elektrode des

Halbleiterschalters 62 angeordnet. Der Kurzschlussschalter 50 weist ferner einen

Steueranschluss auf, der mit einem Ausgang der Steuer- und Auswerteeinrichtung 40 verbunden ist.

Kathoden-Anschluss ausgebildet sein kann, auf. Der erste Anschluss 51a ist elektrisch mit dem Strompfad 1 verbunden und zwischen dem ersten Geräteanschluss 11 und einem zweiten Anschluss der Sicherung 20 angeordnet. Der zweite Anschluss 51b ist elektrisch mit dem Strompfad 2 verbunden und zwischen dem vierten Geräteanschluss 14 und der Kollektor-Elektrode des Halbleiterschalters 61 angeordnet. Der

Um das Gleichspannungsgerät 10 während des Betriebs, d.h. es fließt ein elektrischer

Strom zum Beispiel von der Gleichspannungsversorgungseinrichtung 100 über den

Halbleiterschalter 61 zur Last 90, in einen Energiesparmodus schalten zu können, kann ein mechanischen Schaltkontakt 81 eines elektromechanischen Schalters 80 parallel zum ersten und zweiten Halbleiterschalter 61, 62 geschaltet sein. Der elektromechanische Schalter 80 kann als Relais ausgebildet sein. Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung weist der elektromechanische Schalter 80 eine

Erregerspule 82 auf, die mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 40 verbunden sein kann, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Die Erregerspule 82 liegt in einem Steuerkreis, der von der Steuer- und Auswerteeinrichtung 40 zum Öffnen und Schließen entsprechend angesteuert werden kann, um den mechanischen Schaltkontakt 81 öffnen bzw.

Schließen zu können. Der Schaltkontakt 81 ist beispielsweise als Schließer ausgebildet.

In den Gleichspannungsgeräte 10 und 10° ist jeweils ein vorbestimmter Schwellenwert gespeichert, der einen Kurzschlussstrom definiert. Vorzugsweise weist hierzu die

Steuer- und Auswerteeinrichtung 40 einen Speicher auf, in dem der vorbestimmte

Schwellenwert gespeichert ist. Der vorbestimmte Schwellenwert kann auch in einem separaten Speicher abgelegt werden, auf den die Steuer- und Auswerteeinrichtung 40 zugreifen kann.

Anzumerken ist ferner, dass die Geräteanschlüsse 11 und 13 als Pluspole fungieren können, wobei in diesem Fall der Strompfad 1 als Plusleiter fungiert. Die

Geräteanschlüsse 12 und 14 können als Minuspole oder Masseanschlüsse fungieren, wobei dann der Strompfad 2 als Minusleiter bzw. Masseleitung fungiert.

Nachfolgend wird die Funktionsweise der Gleichspannungsgeräte 10 und 10° in

Verbindung mit dem in Fig. 1 gezeigten Gleichspannungssystem 5 erläutert.

Angenommen sei, dass es sich bei der elektrischen Einrichtung 90 beispielsweise um eine elektrische, nicht rückspeisefähige Gleichspannungs-Last handelt.

Angenommen sei nunmehr, dass das Gleichspannungssystem 5 bzw. das

Gleichspannungsgerät 10 aktiviert werden soll, um die elektrische Last 90 mit der

Gleichspannungsversorgungseinrichtung 100 elektrisch zu koppeln.

Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 40 ist deshalb dazu ausgebildet, einen

Einschaltvorgang zu steuern, indem sie zuerst den Halbleiterschalter 61 elektrisch leitend und den Halbleiterschalter 62 elektrisch sperrend schaltet. In diesem Moment fließt ein Gleichstrom von der Gleichspannungsversorgungseinrichtung 100 über den

Geräteanschluss 11, den Halbleitertransistor 61, die Diode 71, durch die Last 90 und über den Geräteanschluss 12 zurück zur Gleichspannungsversorgungseinrichtung 100.

Sofern der elektromechanische Schalter 80 implementiert ist, veranlasst die Steuer- und

Auswerteeinrichtung 40 das Gleichspannungsschaltgerät 10, beispielsweise nach einer definierbaren Zeitdauer, nachdem der Halbleiterschalter 61 leitend geschaltet worden ist, den mechanischen Schaltkontakt 81 zu schließen. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuer- und Auswerteeinrichtung 40 das Gleichspannungsschaltgerät 10 veranlassen, beispielsweise nach Erreichen einer vorbestimmten Stromschwelle den mechanischen Schaltkontakt 81 zu schließen. Hierzu kann ein Schwellenwert im

Gleichspannungsschaltgerät 10 gespeichert sein, auf den die Steuer- und

Auswerteeinrichtung 40 zugreifen kann. Diesen Schwellenwert vergleicht die Steuer- und Auswerteeinrichtung 40 dann mit dem von der Stromermittlungseinrichtung 30 gelieferten Stromwert. Überschreitet der gemessene Stromwert den Schwellenwert, sorgt die Steuer- und Auswerteeinrichtung dafür, dass der mechanische Schaltkontakt 81 geschlossen wird. Die Richtung und die Stromstärke des Gleichstroms wird vorzugsweise kontinuierlich von der Stromermittlungseinrichtung 30 ermittelt und zur

Steuer- und Auswerteeinrichtung 40 übertragen.

Tritt nunmehr ein Kurzschluss auf, müssten sowohl der Halbleiterschalter 61 sperrend geschaltet als auch der mechanische Schaltkontakt 81 geöffnet werden. Allerdings ist bedingt durch die mechanische Konstruktion und auftretende Lichtbögen die

Reaktionszeit des elektromechanischen Schalters 80, den mechanischen Schaltkontakt 81 zu öffnen, zu groß, um eine sichere Kurzschlussfestigkeit zu gewährleisten. Dank der erfinderischen Maßnahme kann aber nunmehr insbesondere bei Verwendung eines elektromechanischen Schalters eine Kurzschlussfestigkeit sichergestellt werden.

Das Auftreten eines Kurzschlusses erkennt die Steuer- und Auswerteeinrichtung 40 daran, dass der von der Stromermittlungseinrichtung 30 gemessene Gleichstrom den vorbestimmten Schwellenwert erreicht oder überschreitet. Unter Ansprechen hierauf und auf die ermittelte Richtung des Stroms, der vom Geräteanschluss 11 zum

Geräteanschluss 13 fließt, veranlasst die Steuer- und Auswerteeinrichtung 40 das

Gleichspannungsschaltgerät 10, den Kurzschlussschalter 51 einzuschalten. Ab diesem

Moment fließt der Kurzschlussstrom über den Kurzschlussschalter 51 und die

Sicherung 20 zum Geräteanschluss 12, wodurch die Sicherung 20 ausgelöst wird. Dank der speziellen Verschaltung der Kurzschlussschalter 51 und 50 mit der Sicherung 20 kann bei Auftritt eines Kurzschlusses die Belastung der Strompfade 1 und 2 und möglicher Anschlussleitungen reduziert werden.

Anzumerken ist noch, dass die Steuer- und Auswerteeinrichtung 40 beispielsweise auch dazu ausgebildet sein kann, zeitlich nach dem Einschalten des Kurzschalters 51 auch den Kurzschlussschalter 50 einzuschalten, um eine gestufte Kurzschlussumleitung zu ermöglichen, mit dem Ziel, einen Strom über zwei Wege zum Strompfad 2, der auf

Masse liegt, zu leiten. Auf diese Weise können zum Beispiel mittels des zweiten

Kurzschlussschalters 50 Leitungskapazitäten zur Last 90 kurzgeschlossen werden.

Für den Fall, dass die Gleichspannungsversorgungseinrichtung 100 an den

Geräteanschlüssen 13 und 14 und die Last an den Geräteanschlüssen 11 und 12 angeschlossen ist, läuft ein Einschaltvorgang des Gleichspannungsschaltgeräts 10 wie folgt ab:

Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 40 ist nunmehr ausgebildet, einen

Einschaltvorgang zu steuern, indem sie zuerst den Halbleiterschalter 62 elektrisch leitend und den Halbleiterschalter 61 elektrisch sperrend schaltet. In diesem Moment fließt ein Gleichstrom über den Geräteanschluss 13, den Halbleitertransistor 62, die

Diode 70 und über die Geräteanschlüsse 11 und 12 zurück zum Geräteanschluss 14. In ähnlicher Weise kann ein Einschaltvorgang erfolgen, wenn die

Gleichspannungsversorgungseinrichtung 100 an den Geräteanschlüssen 11 und 12 angeschlossen ist, und die an den Geräteanschlüssen 13 und 14 angeschlossene Last 90 dazu ausgebildet ist, Energie zurück zur Gleichspannungsversorgungseinrichtung 100 zu speisen.

Auswerteeinrichtung 40 das Gleichspannungsschaltgerät 10, nach einer definierbaren

Zeitdauer, nachdem der Halbleiterschalter 61 leitend geschaltet worden ist, den mechanischen Schaltkontakt 81 zu schließen. Die Richtung und die Stromstärke des

Gleichstroms wird vorzugsweise kontinuierlich von der Stromermittlungseinrichtung 30 ermittelt und zur Steuer- und Auswerteeinrichtung 40 übertragen.

Das Auftreten eines Kurzschlusses erkennt die Steuer- und Auswerteeinrichtung 40 daran, dass der von der Stromermittlungseinrichtung 30 gemessene Gleichstrom den vorbestimmten Schwellenwert erreicht oder überschreitet. Unter Ansprechen hierauf und auf die ermittelte Richtung des Stroms, der vom Geräteanschluss 13 zum

Geräteanschluss 14 fließt, veranlasst die Steuer- und Auswerteeinrichtung 40 das

Gleichspannungsschaltgerät 10, den Kurzschlussschalter 50 einzuschalten. Ab diesem

Moment fließt der Kurzschlussstrom über den Kurzschlussschalter 50 und die

Sicherung 20 zum Geräteanschluss 14, wodurch die Sicherung 20 ausgelöst wird. Dank der speziellen Verschaltung der Kurzschlussschalter 51 und 50 mit der Sicherung 20 kann bei Auftritt eines Kurzschlusses die Belastung der Strompfade 1 und 2 und möglicher Anschlussleitungen reduziert werden.

Anzumerken ist noch, dass die Steuer- und Auswerteeinrichtung 40 beispielsweise auch dazu ausgebildet sein kann, zeitlich nach dem Einschalten des Kurzschalters 50 auch den Kurzschlussschalter 51 einzuschalten, um eine gestufte Kurzschlussumleitung zu ermöglichen, mit dem Ziel, einen Strom über zwei Wege zum Strompfad 2, der auf

Kurzschlussschalters 51 Leitungskapazitäten zur Last 90 kurzgeschlossen werden.

Ferner sei angemerkt, dass vorteilhafterweise der Nennstrom und Überlaststrom der

Kurzschlussschalter 50 und 51, der Halbleiterschalter 61, 62 und der Dioden 70, 71 sowie der elektromechanische Schalter 80 auf den Nennstrom (d.h. die

Auslösekennlinie) der Sicherung 20 abzustimmen ist. Vorzugsweise ist die

Spannungsfestigkeit der Halbleiterschalter 61 und 62 größer als die Betriebsspannung.

Die Funktionsweise des Gleichspannungsschaltgeräts 10° entspricht im Wesentlichen der Funktionsweise des Gleichspannungsschaltgeräts 10, so dass, um Wiederholungen zu vermeiden, insoweit auf die Erläuterungen hinsichtlich des

Gleichspannungsschaltgeräts 10 verwiesen wird.

Claims

Patentansprüche

1. Gleichspannungsschaltgerät (10), insbesondere zum Unterbrechen eines Stromflusses, aufweisend: - einen ersten und einen zweiten Geräteanschluss (11, 13), - einen ersten Strompfad (1), der elektrisch mit dem ersten und zweiten Geräteanschluss (11, 13) verbunden ist, - einen dritten und einen vierten Geräteanschluss (12, 14), - einen zweiten Strompfad (2), der elektrisch mit dem dritten und vierten Geräteanschluss (12, 14) verbunden ist, - eine einzige elektrische Sicherung (20), - eine antiserielle Schaltung (60), die einen ersten ansteuerbaren Halbleiterschalter (61) und einen zweiten ansteuerbaren Halbleiterschalter (62) aufweist, wobei eine erste Diode (70) antiparallel zum ersten Halbleiterschalter (61) und eine zweite Diode (71) antiparallel zum zweiten Halbleiterschalter (62) geschaltete sind, wobei die elektrische Sicherung (20) im zweiten Strompfad (2) angeordnet ist und der erste und zweite Halbleiterschalter (61, 62) in dem ersten Strompfad (1) angeordnet sind, - eine Stromermittlungseinrichtung (30), die dazu ausgebildet ist, die Richtung und Stromstärke eines durch den ersten oder zweiten Strompfad (1, 2) fließenden Stroms zu ermitteln, - einen ersten ansteuerbaren Kurzschlussschalter (50), der einen ersten Anschluss (50a) und einen zweiten Anschluss (50b) aufweist, wobei der erste Anschluss (50a) elektrisch mit dem ersten Strompfad (1) verbunden und zwischen dem zweiten Geräteanschluss (13) und der antiseriellen Schaltung (60) angeordnet ist, und der zweite Anschluss (50b) elektrisch mit dem zweiten Strompfad (2) verbunden und zwischen dem dritten Geräteanschluss (12) und der elektrischen Sicherung (20) angeordnet ist, - einen zweiten ansteuerbaren Kurzschlussschalter (51), der einen ersten Anschluss (51a) und einen zweiten Anschluss (51b) aufweist, wobei der erste Anschluss (51a) elektrisch mit dem ersten Strompfad (1) verbunden und zwischen dem ersten Geräteanschluss (11) und der antiseriellen Schaltung (60) angeordnet ist, und der zweite Anschluss (51b) elektrisch mit dem zweiten Strompfad (2) verbunden und zwischen dem vierten Geräteanschluss (14) und der elektrischen Sicherung (20) angeordnet ist, - eine Steuer- und Auswerteeinrichtung (40), die mit der Stromermittlungseinrichtung (30) verbunden ist, wobei die Steuer- und Auswerteeinrichtung (40) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von der durch die Stromermittlungseinrichtung (30) erfassten Richtung und Stromstärke, sofern die erfasste Stromstärke einen vorbestimmten Schwellenwert erreicht oder überschreitet, den ersten oder zweiten Kurzschlussschalter (50, 51) einzuschalten.

2. Gleichspannungsschaltgerät (10°), insbesondere zum Unterbrechen eines Stromflusses, aufweisend: - einen ersten und einen zweiten Geräteanschluss (11, 13), - einen ersten Strompfad (1), der elektrisch mit dem ersten und zweiten Geräteanschluss (11, 13) verbunden ist, - einen dritten und einen vierten Geräteanschluss (12, 14), - einen zweiten Strompfad (2), der elektrisch mit dem dritten und vierten Geräteanschluss (12, 14) verbunden ist, - eine einzige elektrische Sicherung (20), - eine antiserielle Schaltung (60), die einen ersten ansteuerbaren Halbleiterschalter (61) und einen zweiten ansteuerbaren Halbleiterschalter (62) aufweist, wobei eine erste Diode (70) antiparallel zum ersten Halbleiterschalter (61) und eine zweite Diode (71) antiparallel zum zweiten Halbleiterschalter (62) geschaltete sind, wobei die elektrische Sicherung (20) im ersten Strompfad (1) angeordnet ist und der erste und zweite Halbleiterschalter (61, 62) in dem zweiten Strompfad (2) angeordnet sind, - eine Stromermittlungseinrichtung (30), die dazu ausgebildet ist, die Richtung und Stromstärke eines durch den ersten oder zweiten Strompfad (1, 2) fließenden Stroms zu ermitteln,

- einen ersten ansteuerbaren Kurzschlussschalter (50), der einen ersten Anschluss (50a) und einen zweiten Anschluss (50b) aufweist, wobei der erste Anschluss (50a) elektrisch mit dem ersten Strompfad (1) verbunden und zwischen dem zweiten Geräteanschluss (13) und der elektrischen Sicherung (20) angeordnet ist, und der zweite Anschluss (50b) elektrisch mit dem zweiten Strompfad (2) verbunden und zwischen dem dritten Geräteanschluss (12) und der antiseriellen Schaltung (60) angeordnet ist, - einen zweiten ansteuerbaren Kurzschlussschalter (51), der einen ersten Anschluss (51a) und einen zweiten Anschluss (51b) aufweist, wobei der erste Anschluss (51a) elektrisch mit dem ersten Strompfad (1) verbunden und zwischen dem ersten Geräteanschluss (11) und der elektrischen Sicherung (20) angeordnet ist, und der zweite Anschluss (51b) elektrisch mit dem zweiten Strompfad (2) verbunden und zwischen dem vierten Geräteanschluss (14) und antiseriellen Schaltung (60) angeordnet ist, - eine Steuer- und Auswerteeinrichtung (40), die mit der Stromermittlungseinrichtung (30) verbunden ist, wobei die Steuer- und Auswerteeinrichtung (40) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von der durch die Stromermittlungseinrichtung (30) erfassten Richtung und Stromstärke, sofern die erfasste Stromstärke einen vorbestimmten Schwellenwert erreicht oder überschreitet, den ersten oder zweiten Kurzschlussschalter (50, 51) einzuschalten.

3. Gleichspannungsschaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisen einen mechanischen Schaltkontakt (81) eines elektromechanischen Schalters (80), wobei der mechanische Schaltkontakt parallel zum ersten und zweiten Halbleiterschalter (61, 62) geschaltet ist, wobei die Steuer- und Auswerteeinrichtung zum Ansteuern des elektromechanischen Schalters (80) ausgebildet ist.

4. Gleichspannungsschaltgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei an den ersten und dritten Geräteanschluss (11, 12) eine Gleichspannungsversorgungseinrichtung 100) und an den zweiten und vierten

Geräteanschluss (13, 14) eine elektrische Einrichtung (90) oder umgekehrt anschließbar sind.

5. Gleichspannungsschaltgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Stromermittlungseinrichtung (30) einen Stromsensor aufweist.

6. Gleichspannungsschaltgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Stromermittlungseinrichtung (30) in Reihe mit der Sicherung (20) oder der antiseriellen Schaltung (60) geschaltet ist.

7. Gleichspannungsschaltgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste und zweite Kurzschlussschalter (50, 51) jeweils als Thyristor ausgebildet sind.

8. Gleichspannungssystem (5; 5°) umfassend ein Gleichspannungsgerät (10; 10°) nach einem der vorstehenden Ansprüche, eine an das Gleichspannungsgerät (10; 10°) angeschlossene Gleichspannungsversorgungseinrichtung (90) und eine an das Gleichspannungsgerät (10; 10°) angeschlossene elektrische Einrichtung (100).

9. Gleichspannungssystem (5,;5°) nach Anspruch 8, wobei der erste und zweite Geräteanschluss (11, 13) jeweils als Pluspol und der dritte und vierte Geräteanschluss (12, 14) jeweils als Minuspol festgelegt sind, wobei die Steuer- und Auswerteeinrichtung (40) des Gleichspannungsschaltgeräts (10; 10°) dazu ausgebildet ist, zuerst den ersten Halbleiterschalter (61) leitend zu steuern und anschließend den mechanischen Schaltkontakt (81) zu schließen, wenn ein Strom vom ersten Geräteanschluss (11) zum dritten Geräteanschluss (12) flieBen soll, und, wenn die von der Stromermittlungseinrichtung (30) gemessene Stromstärke den vorgegebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet, den ersten Kurzschlussschalter (50) zu schlieBen, oder zuerst den zweiten Halbleiterschalter (62) leitend zu steuern und anschlieBend den mechanischen Schaltkontakt (81) zu schließen, wenn ein Strom vom zweiten

Geräteanschluss (13) zum vierten Geräteanschluss (14) fließen soll, und, wenn die von der Stromermittlungseinrichtung (30) gemessene Stromstärke den vorgegebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet, den zweiten Kurzschlussschalter (51) zu schließen.

10. Gleichspannungssystem (5; 5°) nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Gleichspannungsversorgungseinrichtung (90) ein DC-Versorgungsnetz ist.