DE69622937T2

DE69622937T2 - Preisgunstiger Lichtbogenfehlerdetektor und diese Vorrichtung enthaltende Schutzschalter

Info

Publication number: DE69622937T2
Application number: DE69622937T
Authority: DE
Inventors: Joseph Charles Engel; Raymond Warren Mackenzie
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1995-06-06
Filing date: 1996-05-07
Publication date: 2003-04-24
Anticipated expiration: 2016-05-08
Also published as: EP0748021A1; US5691869A; AU5457896A; CA2178292A1; DE69622937D1; AU716776B2; ZA964458B; CA2178292C; US5963405A; EP0748021B1; IN190403B; JP3745029B2; JPH08336231A

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, die auf Lichtbogen- bzw. Überschlagfehler anspricht, und auf Schaltkreisunterbrecher, die diese einsetzen, und insbesondere auf eine solche Vorrichtung, die vorzugsweise analoge Schaltkreise verwendet.

Hintergrundinformation

Herkömmliche Schaltungsunterbrecher sprechen auf Überströme und Kurzschlüsse an, um den Strom in einer geschützten Schaltung zu unterbrechen. Einige Schaltkreisunterbrecher schützen auch das Personal und die Einrichtungen vor Erdungsströmen. In letzter Zeit gab es gesteigertes Interesse daran, einen Schutz gegen Lichtbogen- bzw. Überschlagfehler vorzusehen. Überschlagfehler können beispielsweise zwischen benachbarten freiliegenden Leitern auftreten, weiter zwischen freigelegten Enden von gebrochenen Leitern, bei einer fehlerhaften Verbindung und in anderen Situationen, wo leitende Elemente in enger Nähe liegen.
Überschlagsfehler in Wechselstromsystemen können intermittierend bzw. abwechselnd sein, wenn die magnetischen Abstoßkräfte, die von dem Überschlagsstrom erzeugt werden, die Leiter auseinander drücken, um den Lichtbogen auszulöschen. Mechanische Kräfte bringen dann die Leiter wieder zusammen, so dass ein weiterer Überschlag erzeugt wird.
Überschlagsfehler haben typischerweise einen hohen Widerstand, so dass der Überschlagsstrom unter den sofortigen oder magnetisch ausgelösten Schutzschwellen bei einem typischen Schaltkreisunterbrecher liegt. Auch kann die intermittierende bzw. abwechselnde Natur eines Überschlagsfehlers einen durchschnittlichen RMS-Stromwert erzeugen, der unter der thermischen Schwelle für den Schaltkreisunterbrecher ist. Auch können die Lichtbogen eine Verletzung verursachen oder ein Feuer erzeugen, wenn sie in der Nähe von brennbarem Material auftreten. Es ist nicht praktisch durchführbar, einfach die Aufnahmeströme bei herkömmlichen Schaltkreisunterbrechern abzusenken, da es viele typische Lasten gibt, die ähnliche Ströme ziehen, und die daher ärgerliche Auslösevorgänge verursachen würden.
Es ist viel Augenmerk darauf gerichtet worden, Lichtbogenströme bzw. Überschlagsströme von anderen intermittierenden Strömen zu unterscheiden. Es ist erkannt worden, dass Überschlagsströme eine stufenartige Steigerung des Stromes erzeugen, wenn der Überschlag erzeugt wird. Jedoch erzeugen viele typische Lasten eine ähnliche gestufte Steigerung, wenn eine Vorrichtung angeschaltet wird. In vielen Fällen sind die gestuften Steigerungen, die von diesen Lasten erzeugt werden, einzelne Ereignisse, während ein Überschlagsfehler eine Abfolge von gestuften Steigerungen erzeugt. Ein Fehlerdetektor zählt die gestuften Steigerungen und erzeugt ein Auslösesignal, wenn eine ausgewählte Anzahl von gestuften Steigerungen innerhalb eines gegebenen Intervalls auftritt. Es gibt jedoch Lasten, wie beispielsweise einen Festkörper-Dimmer-Schalter (Solid State Dimmer), der auch gestufte Steigerungen des Stromes erzeugt, wenn der Zündwinkel wesentlich in der Phase zurückverschoben wird.
Es ist auch erkannt worden, dass Lichtbogenfehler einen großen Anteil von hochfrequentem Rauschen erzeugen, und dass es weiter Perioden der Ruhe in der hochfrequenten Komponente gibt. Einige Schaltungsunterbrecher suchen nach solchen Merkmalen zur Unterscheidung von Überschlagsfehlern von anderen Phänomenen. Schaltungsunterbrecher, die auf solchen detaillierten Charakteristiken von Stromwellenformen zur Detektion von Lichtbogenfehlern beruhen, verwenden typischerweise einen Mikroprozessor zur Ausführung der Analyse. Sie fordern auch Analog/Digital-Wandler von ziemlich guter Qualität zur Aufnahme der interessanten hohen Frequenzen. Solche Überschlagsfehlerdetektoren tragen beträchtlich zu den Kosten eines Schaltkreisunterbrechers bei, und im Fall eines typischen örtlichen Schaltkreisunterbrechers kann dies seine Kosten um ein Vielfaches multiplizieren.
Jedoch sind auch solche komplizierten Überschlagsdetektionsschaltkreisunterbrecher ärgerlichen Auslösungen unterworfen, wenn sie mit einigen üblichen Lastvorrichtungen konfrontiert werden.
Es gibt daher eine Notwendigkeit für einen verbesserten Schaltkreisunterbrecher, um einen Schutz gegen Überschlagsfehler vorzusehen, der ökonomisch und praktisch ist. In dieser Hinsicht besteht eine Möglichkeit für einen solchen Schaltkreisunterbecher, der in zuverlässiger Weise auf Überschlagsfehler ansprechen kann, und der keinen Mikroprozessor und assoziierte Analog/Digital-Wandler von hoher Qualität erfordert.
EP-0 578 206 zeigt einen Überschlags- bzw. Lichtbogendetektor, der eine Unterbrechung oder einen Überschlag unter Verwendung eines Stromsensors zur Messung des Stromes detektiert, weiter einen Filter zum Ausfiltern von unerwünschten Frequenzen, einen Verstärker zur Verstärkung der restlichen Frequenzen zu einer im wesentlichen quadratischen Welle, einen Zähler zum Zählen der quadratischen Wellenübergänge, und ein Latch zum Halten eines Detektionssignals an einem Ausgangsknoten, wenn der Zähler eine voreingestellte Anzahl von quadratischen Wellenübergängen zählt, ohne durch einen Reset- bzw. Rückstellschalter oder einem periodischen Oszillator zurückgestellt worden zu sein.
Weiterhin sei hingewiesen auf EP-0 639 879, die die Überschlagsdetektion in einer elektrischen Schaltung beschreibt, die einen Wechselstromleitungsstrom zu einer Last von einer Wechselstromquelle von gegebener Frequenz liefert, wobei wiederholte Zyklen vorgesehen sind, wobei die Überschlagsdetektion vorgesehen wird durch Abfühlen von Veränderungen des Wechselstromleitungsstroms von Zyklus zu Zyklus. Der Wechselstromleitungsstrom wird mit einem harmonischen Notch-Filter bei einer Vielzahl von n-Phasen während eines jeden von einer Vielzahl von m-Zyklen der Wechselstromquelle aufgenommen bzw. gesampelt, um eine Vielzahl von Strömen In,m vorzusehen, wobei n die Phase ist, und wobei m der Zyklus ist. Die Differenzen (In,m)-(Inm-x), wobei x eine bezeichnete Anzahl von Zyklen ist, sehen eine Vielzahl von Stromdifferenzsignalen vor. Die absoluten Werte dieser Stromdifferenzsignale ID werden in einer synchronen Additionsvorrichtung über die m-Zyklen akkumuliert. Ein Überschlagsanzeigesignal wird ansprechend auf gegebene Zustände und gegebene Kombinationen der Zustände der kumulativen absoluten Stromdifferenzsignale ID erzeugt.
Zusätzlich ist das US-Patent 4 376 243 auf einen Lichtbogendetektor für einen elektrischen Stangenofen gerichtet. Ein Stromnebenschluss bzw. Strom- Shunt in der Leistungsversorgung für einen elektrischen Ofen erzeugt eine Signalspannung proportional zum Ofenstrom. Ein Spannungsratenkomparator (Vergleichsvorrichtung) fühlt eine hohe Veränderungsrate des Signalniveaus entsprechend den Überschlägen ab, die in dem Ofen auftreten, und der Ausgangsimpuls des Komparators wird zu einem Reset- bzw. Rückstellzähler geleitet. Der Zähler wird periodisch zurückgestellt. Wenn eine vorbestimmte Anzahl von Impulsen von dem Zähler innerhalb eines voreingestellten Zeitintervalls registriert wird, wird der Zählerausgang ein Ausgangsrelais ausschalten, was die Leistungsversorgung abstellt und ein Warnsignal anstellt.
Die vorliegende Erfindung sieht eine Vorrichtung vor, um Überschlagsereignisse zu detektieren, wie in Anspruch 17 dargelegt, und einen Schaltkreisunterbrecher, der die Vorrichtung nach Anspruch 17 verwendet, wie in Anspruch 1 dargelegt. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Notwendigkeiten und andere werden durch die Erfindung erfüllt, die auf eine Vorrichtung zur Detektion eines Überschlagsfehlers und auf Schaltungsunterbrecher gerichtet ist, die eine solche Vorrichtung beinhalten, die beide eine einfache, kostengünstige Schaltung zur Detektion von Überschlagsfehlern besitzen. Anstatt das hochfrequente Rauschen zu analysieren, welches einen Lichtbogenfehler begleitet, spricht diese Schaltung auf eine gestufte Steigerung des Stroms an, die jeden Überschlag des Lichtbogens begleitet, und auch das wiederholte Auftreten eines Lichtbogens. Insbesondere spricht sie auf die akkumulierte zeitgedämpfte Amplitude der gestuften Steigerungen des Stromes an. Je größer die Amplitude der gestuften Steigerung des Stromes ist, die von dem Überschlag des Lichtbogens verursacht wird, desto weniger gestufte Steigerungen werden benötigt, um den Überschlagsstrom zu detektieren. Wenn tatsächlich der Überschlagsstrom ausreichend hoch ist, wird ein einziger Überschlag des Lichtbogens ausreichen, um die Anwesenheit des Lichtbogens anzuzeigen. Um ein ärgerliches Auslösen zu verringern, spricht ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung nur auf gestufte Steigerungen des Stromes an, die jene überschreiten, die mit üblichen Lasten assoziiert sind, wie beispielsweise Dimmer- Schalter und Bügeleisen mit einem Bi-Metall-Thermostat.
Insbesondere weist eine analoge Schaltung gemäss der Erfindung Abfühlmittel auf, die im bevorzugten Ausführungsbeispiel das Bi-Metall der thermischen Auslöseschaltung sind, die üblicherweise in kleinen Schaltungsunterbrechern zu finden sind. Die Spannung an den Abfühlmitteln, die den Laststrom darstellt, wird in Impulse umgewandelt, die eine Amplitude proportional zur Amplitude der gestuften Steigerung des Laststromes besitzen, und zwar durch einen oder mehrere Tiefpassfilter, kombiniert mit einem oder mehreren Hochpassfiltern. Diese Impulse werden vollständig wellengleichgerichtet und in Stromimpulse durch eine Schaltung umgewandelt, die auf die gepulsten Signale mit sehr geringer Amplitude anspricht, die von dem Filter ausgegeben werden. Diese Stromimpulse werden dann an einem Kondensator angelegt, der sie bezüglich der Zeit integriert. Die Ladung des Kondensators wird kontinuierlich eingestellt, so dass die Spannung am Kondensator die akkumulierte zeitgedämpfte Amplitude der Impulse darstellt. Ein Strom, der geringfügig größer ist, als die Größe der Impulse, die von üblichen Lasten erzeugt werden würde, wird von den Stromimpulsen abgezogen, bevor sie an den Kondensator angelegt werden, um die Wahrscheinlichkeit eines ärgerlichen Auslösevorgangs zu verringern. Auch kann ein Strom von dem Kondensator abgezogen werden, um weiter die Möglichkeit eines ärgerlichen bzw. falschen Auslösens zu verringern. Eine nicht lineare Transferfunktion kann auf die Stromimpulse angewandt werden, bevor oder nachdem der Bias- bzw. Vorspannungsstrom abgezogen wird, um ein besseres Ansprechen auf Überschlagsfehler vorzusehen, während ärgerliche Auslösevorgänge vermieden werden. Vorzugsweise ist die nicht lineare Funktion eine konvexe Funktion, d. h. eine Funktion, bei der die Neigung niemals negativ ist. Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die nicht lineare Funktion eine Quadratfunktion. Gemäss eines anderen Aspektes der Erfindung wird der Überschlagsfehlerdetektor vorzugsweise zusammen mit einem Erdungs- bzw. Erdungsstromfehlerunterbrecher verwendet, von dem herausgefunden wurde, dass er auf Fehler von einer Leitung zur Erdung mit hohem Widerstand anspricht, wie beispielsweise durch Fehler bei Verdrahtungsvorrichtungen, die beispielsweise Behältern bzw. Gehäusen verursacht werden können. Eine Verkohlung, die durch die Lichtbogenbildung erzeugt wird, sieht einen Pfad zur Erdung vor, was eine Auslösung der Erdungsfehlerschaltung bei Überschlagsströmen unter der Schwelle des Überschlagsfehlerdetektors zur Folge hat, der notwendigerweise hoch genug eingestellt ist, um ärgerliche bzw. fehlerhafte Auslösungen zu vermeiden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Ein volles Verständnis der Erfindung kann durch die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele erreicht werden, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gesehen wird, in denen die Figuren Folgendes darstellen:
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Schaltkreisunterbrechers gemäss der Erfindung.
Fig. 2A veranschaulicht eine Wellenform, die mit einem typischen Überschlags- bzw. Lichtbogenstrom assoziiert ist, auf die der Schaltungsunterbrecher der Fig. 1 anspricht.
Fig. 2B ist ein Wellenformdiagramm, welches ein Impulssignal veranschaulicht, welches von dem Schaltungsunterbrecher der Fig. 1 erzeugt wird, und zwar ansprechend auf den in Fig. 2A gezeigten Überschlagsstrom.
Fig. 2C ist ein Wellenformdiagramm, welches die Impulse der Fig. 2B zeigt, nachdem sie weiter von dem Schaltkreisunterbrecher der Fig. 1 verarbeitet worden sind.
Fig. 2D ist ein Wellenformdiagramm, welches die Spannung veranschaulicht, die bei einem Kodensator erzeugt wird, der einen Teil der Schaltung der Fig. 1 bildet, und zwar durch die Impulse der Fig. 2C.
Fig. 3A und 3B veranschaulichen zusammen ein schematisches Schaltkreisdiagramm von einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Schaltkreisunterbrechers gemäss der Erfindung.
Fig. 4 ist eine Darstellung, die das Ansprechen des in den Fig. 3A und 3B gezeigten Schaltkreisunterbrechers veranschaulicht.

Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Die Erfindung wird beschrieben, wie sie auf einen Miniatur- Schaltkreisunterbrecher angewandt wird, wie beispielsweise auf jenen, der im US-Patent 4 081 852 beschrieben wird, der hierbei durch Bezugnahme mitaufgenommen sei. Dieser Schaltkreisunterbrecher weist eine thermomagnetische Auslösevorrichtung auf, die ein Bi-Metall und einen Magnetanker aufweist, die einen federgetriebenen Mechanismus entriegeln, um die Kontakte ansprechend auf einen bestehenden Überstrom bzw. einem Kurschlussstrom zu öffnen. Der Schaltkreisunterbrecher des Patents 4 081 852 weist einen Erdungsfehlerdetektor auf, der durch den Überschlagsfehlerdetektor ersetzt werden kann oder zusätzlich zu diesem verwendet werden kann, der einen Teil der vorliegenden Erfindung bildet.
Mit Bezug auf Fig. 1 weist das elektrische System 1, welches von dem Schaltkreisunterbrecher 3 geschützt wird, einen Leitungsleiter 5 und einen Neutralleiter 7 auf, die verbunden sind, um eine Leistung zu einer Last 9 zu liefern. Der Schaltkreisunterbrecher 3 weist trennbare Kontakte 11 auf, die durch einen federbetriebenen Auslösemechanismus 13 ausgelöst werden können. Der Auslösemechanismus 13 kann durch eine herkömmliche thermomagnetische Überstrom- bzw. Überspannungsvorrichtung 15 betätigt werden. Diese thermomagnetische Überstromvorrichtung 15 weist ein Bi- Metall 17 auf, welches in Serie mit dem Leitungsleiter 5 verbunden ist. Anhaltende Überströme heizen das Bi-Metall 17 auf, was verursacht, dass es sich biegt und ein Latch bzw. einen Riegel 19 auslöst, was den Auslösemechanismus 13 betätigt. Kurzschlussströme durch das Bi-Metall 17 ziehen magnetisch den Anker 21 an, der alternativ den Riegel 19 loslässt, um den Auslösemechanismus 13 zu betätigen.
Zusätzlich zu der thermomagnetischen Überstromvorrichtung 15, die einen herkömmlichen Schutz vorsieht, sieht der Schaltkreisunterbrecher 3 einen Lichtbogen- bzw. Überschlagsfehlerdetektor 23 vor. Dieser Überschlagsfehlerdetektor 23 weist ein Paar von Leitungen 25 und 27 auf, die angeschlossen sind, um eine Spannung an dem Bi-Metall 17 abzufühlen. Wenn der Widerstand des Bi-Metalls 17 bekannt ist (für das beispielhafte Bi-Metall ungefähr 0,0025 Ohm) ist diese Spannung ein Maß für den Strom, der durch den Leitungsleiter 5 fließt.
Der Überschlagsfehlerdetektor 23 ist eine Auslöseschaltung, die auf eine umgekehrte Beziehung zwischen der Größe der gestuften Steigerungen des Stroms, der durch die Bildung eines Lichtbogens in dem elektrischen System 1 erzeugt wird, und der Rate bzw. Geschwindigkeit anspricht, mit der diese Lichtbögen überschlagen. Dieser Überschiagsfehlerdetektor 23 weist eine Impulserzeugungsschaltung 29 auf, die einen Impulse mit einer Größe proportional zur Größe der gestuften Steigerung des Stromes erzeugt, der durch den Überschlag des Lichtbogens erzeugt wird. Die Impulserzeugungsschaltung weist einen Filter 31 auf, der wiederum einen ersten Hochpassfilter 33 aufweist, der aus einer Abfolge eines Kondensators 35 und eines Nebenschluss- bzw. Shunt-Widerstandes 37 aufgebaut ist, weiter einen Tiefpassfilter 39, der aus einer Abfolge eines Widerstandes 41 und eines Nebenschluss- bzw. Shunt-Kondensators 43 aufgebaut ist, und einen zweiten Hochpassfilter 45, der aus einer Abfolge eines Kondensators 47 und eines Nebenschluss- bzw. Shunt-Widerstandes 49 aufgebaut ist. Das elektrische System 1 hat gewöhnlicherweise eine resistive und zusätzlich induktive Impedanz, die variabel ist. Die Zeitkonstanten des Tiefpassfilters 39 und der kombinierten Hochpassfilter 33 und 45 werden so ausgewählt, dass sie unter dem Ansprechen des elektrischen Systems liegen, so dass die Amplitude der Filterausgangsgröße konstant sein wird, und zwar ungeachtet der Anstiegszeit bzw. Einschwingzeit des elektrischen Systems. Weiterhin muss das Ansprechen des Filters so ausgewählt werden, dass eine ausreichende Dämpfung bei der Leistungsleitungsfrequenz vorgesehen wird, beispielsweise bei 60 Hz. Das Ansprechen des Filtes 31 auf die gestuften Steigerungen der Ströme, die durch einen Überschlagsfehler erzeugt werden, ist ein Impuls mit einer Größe proportional zur Größe der gestuften Steigerung, die durch den Überschlag des Lichtbogenstromes erzeugt wird. Diese Impulse werden die Polarität des halben Zyklus haben, in dem der Lichtbogen überschlägt. Für einen Überschlagsstrom, der jeden halben Zyklus überschlägt und bei den Null-Übergängen ausgelöscht wird, werden die Impulse bezüglich der Polarität abwechseln.
Die Impulserzeugungsschaltung 29 weist auch eine Gleichrichterschaltung 51 auf, um die bipolaren Impulse, die von dem Filter 31 ausgegeben werden, in ein Impulssignal mit einer einzelnen Polarität umzuwandeln. Eine herkömmliche Diodenbrücke kann nicht verwendet werden, um die Impulse gleichzurichten, weil die Abfälle der Diodenspannung in dem herkömmlichen Gleichrichter die Millivolt-Signale überschreiten, die von einem Überschlagsfehler an dem Bi-Metall 17 erzeugt werden. Zusätzlich wandelt die Gleichrichterschaltung 51 die Spannungsimpulse, die von dem Filter 31 erzeugt werden, in Stromimpulse um, die von der Auslösesignalerzeugungsschaltung erfordert werden, die folgt.
Die Gleichrichterschaltung 51 weist einen Differentialverstärker 53 auf, der durch die Transistoren 55 und 57 gebildet wird. Diese Transistoren werden durch die Widerstände 59 und 61 mit einer Quelle 63 für konstanten Strom verbunden, die von dem Transistor 65 gebildet wird, der mit einer konstanten Basis-Vorspannung beliefert wird, die von der Diode 67 geliefert wird, und durch einen Widerstand 69, der von dem Versorgungsspannungsbus 71 erregt wird. Ein Stromspiegel 73, der von den Transistoren 75 und 77 gebildet wird, ist zwischen dem Versorgungsspannungsbus 71 und den Kollektoren der Transistoren 55 und 57 angeschlossen. Wie wohlbekannt ist, arbeitet der Stromspiegel 73 dahingehend, dass er den Strom im1 gleich dem Strom i&sub1; hält. Wenn keine Ausgangsgröße aus dem Filter 31 kommt, wird der konstante Strom, der von der Quelle 65 mit konstantem Strom geliefert wird, gleichmäßig zwischen 11 und 12 aufgeteilt. Da der Strom im1 gleich dem Strom i&sub1; ist, ist er auch gleich dem Strom 12. Immer wenn der Filter 31 einen positiven Impuls ansprechend auf den Überschlag eines Lichtbogenstromes während eines positiven Halbzyklus des Stromes auf den Leitungsleiter 5 erzeugt, wird der Transistor 55 mehr angeschaltet bzw. angeregt als der Transistor 57, so dass ein größerer Teil des konstanten Stromes, der von der Quelle 65 für konstanten Strom geliefert wird, durch diesen Transistor fließt. Daher überschreitet der Strom i&sub1; den Strom i&sub2;. Da der Stromspiegel 73 bewirkt, dass der Strom im1 gleich dem Strom i&sub1; ist, überschreitet im1 den Strom i&sub2;, und ein Strom i fließt aus dem Knoten 79 zwischen dem Stromspiegel 73 und dem Transistor 57 auf der Leitung 81.
Die Leitung 81 ist mit dem Emitter eines npn-Transistors 83 und mit dem Emitter eines pnp-Transistors 85 verbunden. Die Basen der Transistoren 83 und 85 werden durch die Hälfte der Versorgungsspannung durch die Leiter der Zener-Dioden 87 vorgespannt. Mit dem Strom i, der aus dem Knoten 79 fließt, wird der Transistor 85 angeschaltet, um den Strom i zur Leitung 89 zu leiten.
Wenn der Überschlagsstrom bei einem negativen Halbzyklus des Stromes auf einen Leistungsleiter 5 trifft bzw. überschlägt, wird ein negativer Impuls vom Filter 31 ausgegeben. Solche negativen Impulse schalten den Transistor 57 stärker als den Transistor 55 an, so dass der Strom i&sub2; den Strom i&sub1; überschreitet. Daher ist der Strom im1 kleiner als der Strom i&sub2;, und der Strom i wird umgekehrt und fließt in den Knoten 79. Dies schaltet den Transistor 85 aus und schaltet den Transistor 83 an. Der negative Strom 1, der durch den Transistor 83 fließt, wird durch die Spiegelschaltung 91 gespiegelt, die von den Transistoren 93 und 95 gebildet wird, um den Strom i auf der Leitung 89 zu erzeugen. Ungeachtet der Polarität der vom Filter 31 erzeugten Impulse erscheinen somit Impulse mit einer einzigen Polarität auf der Leitung 89.
Wie erwähnt, gibt es einige Lasten, die wiederholte stufenartige Steigerungen des Stromes erzeugen, die fälschlicherweise für Überschlagsfehler gehalten werden könnten. Daher spricht die vorliegende Erfindung nur auf gestufte Steigerungen des Stromes an, die jene überschreiten, die von üblichen Lasten erzeugt werden. Dies wird erreicht durch Subtrahieren eines Referenzstroms iR von den Impulsen mit der einzigen Polarität, die auf der Leitung 89 auftreten, der von einer Quelle 97 mit konstantem Strom erzeugt wird, die von dem Transistor 99 gebildet wird, der eine konstante Vorspannung besitzt, die an seiner Basis durch eine Diode 109 angelegt wird, und durch einen Widerstand 103, der mit dem Versorgungsspannungsbus 71 verbunden ist. Der Teil, um den die Stromimpulse i die Schwelle überschreiten, die von dem Referenzstrom iR darstellt wird, fließt durch den Transistor 104 zur Erdung und lädt einen Kondensator 105 durch einen Stromspiegel 107, der von den Transistoren 109 und 111 gebildet wird. Wenn die Amplitude der Impulse i nicht die Referenzspannung iR überschreitet, fließt kein Strom durch den Spiegel 106 und daher wird die Ladung auf dem Kondensator nicht beeinflusst.
Die Spannung an dem Kondensator 105 wird in einem Komparator (Vergleichsvorrichtung) 115 mit einer Referenzspannung verglichen, die auf ungefähr die Hälfte der Spannung des Versorgungsbusses 71 durch die Zener-Dioden 87 eingestellt ist. Der Kondensator 105 integriert mit Bezug auf die Zeit die Größe, um die die Stromimpulse den Referenzstrom iR überschreiten, während der Widerstand 113 die Ladung einstellt, die akkumuliert wird, in dem kontinuierlich Ladung vom Kondensator abgelassen wird. Die Werte des Kondensators 105 und des Widerstandes 113 werden ausgewählt, um die erwünschte akkumulierte zeitgedämpfte Impulsamplitudenfunktion vorzusehen. Während die von dem Überschlag des Lichtbogenstromes erzeugten Impulse zufällig auftreten können, insbesondere wo die Magnetkräfte die Leiter trennen, um den Lichtbogen auszulöschen, wird der Lichtbogen wiederholt überschlagen, wodurch eine Reihe von Impulsen über die Zeit erzeugt werden. Daher sind mehr Impulse erforderlich, um die Schwellenspannung auf dem Kondensator zu erreichen, wenn die Amplitude des Überschlagsstromes geringer ist, als bei größeren Überschlagsströmen erforderlich wäre. Tatsächlich wird ein einziger Impuls von ausreichender Amplitude eine Ausgangsgröße auf dem Komparator 115 erzeugen. Die Ausgangsgröße des Komparators 115 legt durch die Widerstände 117 und 119 eine Einschalt-Spannung an dem Gate eines SCR 121 an. Das Einschalten des SCR 121 erregt eine Auslösespule 123, die den Riegel 19 des Auslösemechanismus 113 löst, um die Kontakte 11 zu öffnen. Der SCR wird vor Spannungswellen von dem Varistor 125 geschützt, und sein Gate wird vor Rauschen durch den Kondensator 127 geschützt. Strom für die Detektorschaltung 23 wird von dem neutralen Leiter 7 durch die Spule 1 und 3 gezogen, und wird von der Diode 129 halbwellengleichgerichtet und vom Filter 131 gefiltert, um die Gleichstromversorgungsspannung auf dem Versorgungsspannungsbus 71 zu erzeugen. Der Kondensator 105, der Widerstand 113 und der Komparator 115 bilden einen Auslösesignalgenerator 116, der den SCR 121 anschaltet.
Die Fig. 2A, 2B, 2C und 2D veranschaulichen Wellenformen, die an speziellen Punkten in der Schaltung der Fig. 1 vorhanden sind. Fig. 2A veranschaulicht eine typische Lichtbogen- bzw. Überschlagsstromwellenform 133. Wie zu sehen ist, wird wenn der Lichtbogen überschlägt, eine gestufte Steigerung des Stromes bei 135 erzeugt. Der Überschlagsstrom wird ausgelöscht, wenn er sich Null nähert. Er bleibt Null, bis die Spannung auf dem negativen Halbzyklus eine ausreichende Amplitude erreicht, um den Lichtbogen überschlagen zu lassen, und eine negative gestufte Steigerung des Stromes 137 wird erzeugt. Wenn die Leiter durch die Magnetkräfte auseinandergedrückt werden, die von dem Strom erzeugt werden, würde der Lichtbogen nicht auf dem darauffolgenden Halbzyklus überschlagen, und es könnten mehrere Zyklen auftreten, bis die Leiter wieder nahe genug zueinander hin kommen, dass der Lichtbogenstrom wieder überschlägt. Dies kann zufällig auftreten, so dass die Polarität der gestuften Steigerungen des Stromes zufällig sein kann. Es sei bemerkt, dass es ein gewisses hochfrequentes Rauschen 139 in der Lichtbogenwellenform gibt. Es ist diese hochfrequente Komponente, nach der viele Lichtbogen- bzw. Überschlagsfehlerdetektoren suchen. Die Detektorschaltung der vorliegenden Erfindung spricht nur auf die gestuften Steigerungen des Stromes an.
Fig. 2B veranschaulicht die Impulswellenform, die von dem Filter 31 ausgegeben wird. Wie angezeigt, können diese Impulse 141 von irgendeiner Polarität sein. Fig. 2C veranschaulicht die Impulse 143 mit einer einzigen Polarität, die auf der Leitung 89 am Ausgang der Gleichrichterschaltung 51 erscheinen. Fig. 2C veranschaulicht auch, dass nur die Teile der Impulse 143, die den Referenzstrom iR überschreien, an den integrierenden Kondensator 105 angelegt werden. Fig. 2D veranschaulicht die Spannung Vc auf dem Kondensator 105. Wie zu sehen ist, bringt jeder Impuls zusätzlich Ladung auf den Kondensator, der seine Spannung steigert. Zwischen den Impulsen nimmt die Spannung ab, weil die Ladung durch den Widerstand 113 abgelassen wird. Wenn die Impulse von ausreichend großer Amplitude sind und oft genug auftreten, erreicht die Spannung auf dem Kondensator 105 die Auslösespannung Vt, die von der Referenzspannung dargestellt wird, die auf den Komparator 115 aufgebracht wird, und der SCR 121 wird ausgelöst, um den Schaltkreisunterbrecher auszulösen.
Fig. 3A und 3B veranschaulichen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei gleiche Komponenten mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden, und wobei Komponenten, die ähnlich sind wie jene in der Schaltung der Fig. 1, mit den gleichen Bezugszeichen mit Strich bezeichnet werden. Der hauptsächliche Unterschied zwischen der Schaltung der Fig. 3A und 3B und der Schaltung der Fig. 1 ist, dass das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung die Stromimpulse quadriert bevor der Referenzstrom abgezogen wird. Der Überschlagsfehlerdetektor 23' der Fig. 3A und 3B, genauso wie jener der Fig. 1 verwendet die Spannung, die an dem Bi- Metall 17 erzeugt wird, als Messgröße des Stromes, der in dem Leitungsleiter fließt. Die Stromerzeugungsschaltung 29' weist den Filter 31 auf, der einen Hochpassfilter 33 aufweist, weiter einen Tiefpassfilter 29 und einen zweiten Hochpassfilter 45, wobei die Zeitkonstanten so ausgewählt werden wie in Verbindung mit Fig. 1 besprochen, so dass das Ansprechen des Filters 31 auf gestufte Steigerungen der Ströme, die von einem Lichtbogenfehler erzeugt werden, ein Impuls mit einer Größe proportional zur Größe der gestuften Steigerung ist, die von dem Überschlagen des Lichtbogenstromes erzeugt werden. Wiederum haben diese Impulse die Polarität des halben Zyklus, in dem der Lichtbogen überschlägt.
Die Impulserzeugungsschaltung 29' weist auch die Gleichrichterschaltung 51' auf, um die bipolaren Impulse umzuwandeln, die vom Filter 31 ausgegeben werden, und zwar in ein Impulssignal mit einer einzigen Polarität. Die Gleichrichterschaltung 51' weist den Differentialverstärker 53' auf, der von den Transistoren 55 und 57 gebildet wird, deren Emitter mit einem Widerstand 145 verbunden sind. Diese Emitter sind auch mit einer Quelle 147 mit konstantem Strom verbunden, die von den Transistoren 149 und 151 gebildet wird, die eine gemeinsame Basis besitzen, die von einem Transistor 153 angetrieben bzw. versorgt wird, der durch den Widerstand 155 erregt wird.
Die Gleichrichterschaltung 51' weist auch den Stromspiegel 73' auf, der die Widerstände 157, 159 und 161 aufweist. Wie in Verbindung mit Fig. 1 besprochen, stellt der Stromspiegel 73' sicher, dass der Strom im1 gleich dem Strom i&sub1; bleibt. Wenn der Aufbau eines Lichtbogens bewirkt, dass die Filterschaltung 31 einen positiven Impuls auf den Differentialverstärker 53' aufbringt, wird der Transistor 55 stärker angeschaltet als der Transistor 57. Dies hat zur Folge, dass ein Strom durch den Widerstand 145 fließt, was den Strom i&sub2; verringert. Somit fließt ein Strom i aus dem Knoten 79. Dieser Stromimpuls, der positiv ist, schaltet den Transistor 85 an, um einen Impuls auf der Leitung 89 zu erzeugen.
Wenn der Filter 31 einen negativen Impuls auf den Differentialverstärker 53' aufbringt, kehrt sich die Polarität des Stromes i beim Knoten 79 um, und ein Transistor 83 wird angeschaltet. Der Stromspiegel 91', der von den Transistoren 163, 165 und 167 gebildet wird, erzeugt einen Impuls von positiver Polarität auf der Leitung 89.
Eine Schaltung 169 wendet eine ausgewählte Transferfunktion auf die Impulse mit gleicher Polarität an, die auf der Leitung 89 erzeugt werden. Vorzugsweise ist die Transferfunktion eine konvexe Funktion, d. h. die Neigung der Funktion ist niemals negativ. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Schaltung 169 eine Quadrierungsschaltung, die die Impulse auf der Leitung 89 quadriert.
Diese Schaltung 169 weist ein Paar von Transistoren 171 und 173 auf, die zwischen der Leitung 89 und Erde angeschlossen sind. Die Leitung 89 ist auch mit der Basis eines Transistors 175 verbunden, dessen Emitter mit der Basis eines geerdeten Emitters des Transistors 177 verbunden ist. Die Impulse der Leitung 89 laufen durch die Transistoren 171 und 173, wobei sie jeweils Spannungsabfälle V&sub1; bzw. V&sub2; erzeugen. Die Summe der Emitter- Basis-Spannungen V&sub3; und V&sub4; der Transistoren 177 und 175 gleicht der Summe der Spannungen V&sub1; und V&sub2;. Eine Quelle für konstanten Strom, die von einem Transistor 179 gebildet wird, dessen Basisanschluss vom Transistor 181 fixiert ist, der mit dem Leistungsversorgungsbus 71 durch den Widerstand 183 verbunden ist, zieht einen konstanten Strom durch den Transistor 175. Da der Transistor 175 eine hohe Verstärkung (Gain) hat, und daher einen vernachlässigbaren Strom durch seine Basis zieht, wird die Spannung V&sub4; durch den Vorspannstrom ib fixiert, der von der Quelle von konstantem Strom gezogen wird. Wie bekannt ist, sind die Spannungen V&sub1; bis V&sub4; eine Funktion des Logarithmus des Stromes durch die jeweiligen Transistoren. Somit lässt sich die folgende Beziehung anwenden:
log i&sub1; + log i&sub2; = log i&sub3; + log i&sub4;
und, daher gilt:
i&sub1; · i&sub2; = i&sub3; · ib
da i&sub1; und i&sub2; beide gleich iin sind (die Stromimpulse auf der Leitung 89) gilt:
i²in = i&sub3; · ib
und, i&sub3; = i²in/ib = iout
Die quadrierten Impulse werden durch einen Stromspiegel 185 mit einem Eingangstransistor 187 und einem Paar von Ausgangstransistoren 189 und 191 verstärkt, so dass eine Verstärkung (Gain) von zwei auf die quadrierten Impulse aufgebracht wird.
Um falsche Auslösungen auszuschließen, die von üblichen Lasten verursacht werden, wird ein Referenzstrom iR von dem verstärkten quadrierten Impulssignal durch eine Quelle 97' für konstanten Strom abgezogen, die einem Transistor 193 mit einem konstanten Basistreiberstrom aufweist, der von dem Transistor 195 geliefert wird, der durch den Widerstand 197 erregt wird. Die daraus resultierenden Impulse, die den Schwellenstrom iR überschreiten, werden auf der Leitung 199 geliefert.
Mit Bezug auf Fig. 3B werden diese geklippten Impulse auf der Leitung 199 an den Auslösesignalgenerator 116' angelegt. Der Auslösesignalgenerator 116' weist einen integrierenden Kondensator 105 auf. Der Kondensator 105 wird von der Leistungsversorgungsleitung 71 durch einen Widerstand 113' geladen. Wenn die Schaltung das erste Mal angeschaltet wird, bringt eine schnell ladende Schaltung 203 anfänglich den Kondensator 105 auf volle Ladung. Diese schnell ladende Schaltung 203 weist ein Paar von Transistoren 205 und 207 auf, die parallel zwischen der Leistungsversorgungsleitung 71 und dem Kondensator 105 angeschlossen sind. Der Basisantrieb zum Anschalten dieser Transistoren wird durch einen Kondensator 211 vorgesehen. Der Widerstand 209 richtet durch Ableiten eines Teils des Ladestroms ein minimales Niveau von dv/dt ein, das erforderlich ist, um die Transistoren 207 und 209 einzuschalten. Wenn der Kondensator 211 voll geladen ist, werden die Transistoren 207 und 209 ausgeschaltet und die darauffolgende Ladung des Kondensators 105 geschieht durch den Widerstand 113'.
Der Kondensator 105 der Auslösesignalerzeugungsschaltung 116' integriert die geklippten Impulse, die auf der Leitung 199 geliefert werden. Jeder Impuls schaltet einen Transistor 213 an, um einen Transistor 215 anzuschalten, der wiederum einen Transistor 217 anschaltet, der die Ladung vom Kondensator 105 proportional zur Größe und zur Dauer des Impulses ablaufen lässt. Aufeinanderfolgende Impulse verringern die Spannung auf dem Kondensator 105; jedoch legt der Widerstand 113' kontinuierlich einen Ladestrom an den Kondensator 105 an. Die Parameter werden so ausgewählt, dass die ausgewählte Funktion der akkumulierten zeitgedämpften Größe, um die die Größe der quadrierten Impulse den Referenzstrom überschreitet, eingerichtet wird. Wenn die Spannung auf dem Kondensator 105 die Referenzspannung auf dem Komparator 115' erreicht, die von den Transistoren 219 und 221 gebildet wird, die die Versorgungsspannung (+13 Volt) abzüglich der Diodenabfälle dieser zwei Transistoren ist, werden die Transistoren 219 und 221 eingeschaltet. Dies wiederum schaltet ein Paar von Transistoren 223 und 225 an, die den Transistor 215 voll anschalten bzw. latchen, um ein positives Auslösesignal auf der Leitung 227 durch den Transistor 239 zu erzeugen. Dieses Auslösesignal schaltet den SCR 121 an, um die Auslösespule 123 zu erregen.
Vorzugsweise wird der Sputter- bzw. Wechselüberschlagfehlerdetektor 23' zusammen mit einer Erdungsstromdetektionsschaltung verwendet, wie beispielsweise der Erdungsfehlerschaltung 231, oder mit einer (nicht gezeigten) Erdungs-Leck-Schutzschaltung, die zum Schutz von Menschen bzw. zum Schutz von Einrichtungen verwendet werden. Vorzugsweise ist die Erdungsfehlerunterbrechungsschaltung 231 eine Bauart mit ruhendem Oszillator (Dormant Oscillator), wie im US-Patent 5 224 006 gezeigt. Eine solche Erdungsfehlerunterbrechungsschaltung der Bauart mit ruhendem Oszillator weist zwei Aufnahme- bzw. Pickup-Spulen auf. Die erste Spule 233 ist eine torusförmige Spule, durch die sowohl der Leitungs- als auch der Neutralleiter 5 bzw. 7 laufen. Nur der Neutralleiter 7 läuft durch die zweite torusförmige Spule 235.
Die Erdungsstromdetektionsschaltung genauso wie die Erdungsfehlerschaltung 231 ist insbesondere nützlich in Kombination mit dem Überschlagsfehlerdetektor. Wie erwähnt, ist der Überschlagsfehlerdetektor 23' fehlerhaften bzw. ärgerlichen Auslösungen unterworfen, die durch einige übliche Lasten verursacht werden, die Wellenformen erzeugen, die ähnlich jenen sind, die von Überschlags- bzw. Lichtbogenfehlern verursacht werden. Somit muss die Größe der gestuften Steigerungen des Stromes, auf die der Lichtbogenfehlerdetektor anspricht, hoch genug eingestellt sein, um ein Ansprechen auf gemeinsame Lasten zu vermeiden, die eine ähnliche gestufte Steigerung erzeugen können. Wir haben herausgefunden, dass Überschlagszustände, wie sie in Verdrahtungsvorrichtungen, wie beispielsweise Gehäusen, durch fehlerhafte Verbindungen erzeugt werden können, eine Verkohlung erzeugen können, was zu einer Auslösung des Erdungsfehlerunterbrechers bei Überschlagsströmen führen kann, die unter dem Ansprechniveau des Lichtbogenfehlerdetektors sind. Somit erweitert der Erdungsfehlerunterbrecher 231 den Schutz gegen Überschlagsfehler. Das Auslösesignal, das von der Erdungsfehlerunterbrechungsschaltung 231 erzeugt wird, schaltet den SCR 121 durch die Leitung 237 ein, um den Auslöseelektromagneten 123 zu erregen.
Der Erdungsfehlerdetektor 231 und der Überschlagsfehlerdetektor 23' können auf einem einzigen (nicht gezeigten) integrierten Schaltungschip eingerichtet sein. Gewisse Komponenten des Überschlagsfehlerdetektors 23' könnten durch diskrete Komponenten außerhalb des Chips eingerichtet werden, um eine leichte Modifikation der Schaltung für unterschiedliche Anwendungen vorzusehen. Beispielsweise könnte der Eingangsfilter 31 durch diskrete Komponenten vorgesehen werden, um die Empfindlichkeit des Lichtbogenfehlerdetektors einzustellen. Zusätzlich könnten der Kondensator 105 und der Ladungswiderstand 201 diskrete Elemente sein, die ausgewählt sind, um die erwünschte inverse Beziehung zwischen der Amplitude der Impulse und der Überschlagsrate vorzusehen. In Verbindung damit könnten der Widerstand 209 und der Kondensator 211, die einen Teil der Schaltung 203 bilden, um den Kondensator 105 anfänglich zu laden, auch auszuwählende Komponenten außerhalb des Chips sein. Es kann auch wünschenswert sein, den Widerstand der Schwellenschaltung 97' als diskreten bzw. getrennten Widerstand vorzusehen, um den Schwellenpegel einzustellen.
Fig. 4 veranschaulicht die inverse Beziehung zwischen der Amplitude der Impulse, die vom Einsetzen des Überschlagsstromes erzeugt werden, und der Anzahl der Impulse, die erforderlich sind, um ein Auslösesignal zu erzeugen. Wie in Fig. 4 zu sehen ist, muss die Amplitude der Impulse den Schwellenwert überschreiten, der von iR dargestellt wird, um ein Auslösesignal zu erzeugen. Andererseits wird eine Steigerung mit einer einzigen Stufe des Stromes von ungefähr 90 Amper in dem Beispiel den Schaltungsunterbrecher auslösen.
Vier Kurven A-D, die verschiedene Verhältnisse von Halbzyklen, in denen ein Lichtbogen überschlägt, zur Gesamtanzahl der Halbzyklen darstellen, sind in Fig. 4 gezeigt. Beispielsweise veranschaulicht die Kurve A die Ansprechkurve, bei der ein Lichtbogen während jedes Halbzyklus eingeleitet wird und somit bei jedem Nulldurchgang ausgelöscht wird. Die Kurve B stellt den Fall dar, wo ein Lichtbogen alle drei Halbzyklen initialisiert wird, während die Kurve C einen Lastzyklus eines Lichtbogens veranschaulicht, der alle sieben Halbzyklen überschlägt, und die Kurve D stellt das Ansprechen für einen Lastzyklus dar, bei dem ein Lichtbogen nur alle 15 Halbzyklen überschlägt.
Wie klar sein wird, sieht die Erfindung einen einfachen kostengünstigen Detektor vor, um Lichtbogen- bzw. Überschlagsfehler von normalerweise angetroffenen Lasten zu unterscheiden, die auch die Stromwellenform bei elektrischen Verteilersystemen stören. Diese einfache Schaltung bietet ein variables Ansprechen abhängig von der Amplitude der gestuften Steigerungen des Stromes, die von dem Überschlag des Lichtbogenstromes erzeugt werden, und von den Zeitintervallen, in denen wiederholte Impulse auftreten.
Während spezielle Ausführungsbeispiele der Erfindung im Detail beschrieben worden sind, wird dem Fachmann klar sein, dass verschiedene Modifikationen und Alternativen zu diesen Details im Lichte der gesamten Lehre der Offenbarung entwickelt werden könnten. Entsprechend sollen die speziellen offenbarten Anordnungen nur veranschaulichend und nicht einschränkend sein, da der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche definiert wird.

Claims

1. Schaltkreisunterbrecher (3) für die Unterbrechung des Stroms in einem elektrischen System (1), das einem Überschlagstrom von unbestimmter Amplitude ausgesetzt ist, der wiederholt überschlägt, wobei der Schaltkreisunterbrecher Folgendes aufweist:

Trennbare Kontakte (11), die bei ihrem Öffnen den Strom im elektrischen System (1), einschließlich des Überschlagstroms, unterbrechen; und

Auslösemittel (23), die Impulserzeugungsmittel (29) aufweisen, die eine Serie von Impulsen erzeugen, von denen ein jeder mit einer Amplitude erzeugt wird, die eine direkte Funktion der unbestimmten Amplitude des Überschlagstromes ist, jedes Mal, wenn dieser überschlägt; Auslösesignalerzeugungsmittel (116, 116'), die ein Akkumulierungsmittel (105) für das Akkumulieren der Amplitude der Impulse und Zeitdämpfungsmittel (113; 113') für die Dämpfung der akkumulierten Amplitude der Impulse zum Erzeugen einer akkumulierten, zeitgedämpften Amplitude der Impulse aufweisen, wobei die Auslösesignalerzeugungsmittel (116, 116') ein Auslösesignal erzeugen als eine Funktion der akkumulierten, zeitgedämpften Amplitude der Impulse, und Mittel (13) zum Öffnen der trennbaren Kontakte, und zwar ansprechend auf das Auslösesignal.

2. Schaltkreisunterbrecher (3) nach Anspruch 1, wobei die Auslösesignalerzeugungsmittel (116) das Auslösesignal als eine Funktion der akkumulierten, zeitgedämpften Größe erzeugen, mit welcher die Amplitude der Impulse einen Schwellenwert übersteigt.

3. Schaltkreisunterbrecher (3) nach Anspruch 2, und zwar angepasst für die Nutzung mit einem elektrischen System (1), das unterbrochenen Normallastströmen von einer bestimmten Größe ausgesetzt ist, und wobei der Schwellenwert einer Amplitude des Überschlagstroms entspricht, die größer ist als eine bestimmte Amplitude der unterbrochenen Normallastströme.

4. Schaltkreisunterbrecher (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Impulserzeugungsmittel (29) Gleichrichtermittel (51) aufweisen, die Impulse mit einer einzigen Polarität erzeugen.

5. Schaltkreisunterbrecher (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Impulserzeugungsmittel (29) Impulse von einer einzigen Polarität erzeugen und wobei die Auslösesignalerzeugungsmittel (116) einen Kondensator (105), Mittel (97, 104, 107) zum Anlegen der Impulse an den Kondensator, Einstellmittel (113), verbunden mit dem Kondensator zum Einstellen der Ladung auf dem Kondensator mit einer ausgewählen Rate in einen entgegengesetzten Sinn zu den Impulsen (105) und Ausgangsmittel (115) zum Erzeugen des Auslösesignals aufweisen, wenn die Spannung über den Kondensator (105) einen vorbestimmten Wert erreicht, wobei der Kondensator (105) und die Einstellmittel (113) derart ausgewählt sind, dass die Spannung über den Kondensator (105) durch die akkumulierte, zeitgedämpfte Amplitude der Impulse bestimmt ist.

6. Schaltkreisunterbrecher (3) nach Anspruch 5, wobei die Impulserzeugungsmittel (29) Mittel (169) aufweisen zum Anwenden einer konvexen Funktion auf die Impulse zum Erzeugen von nicht linearen Impulsen, die an den Kondensator (105) durch die Auslösesignalerzeugungsmittel (116) angelegt werden.

7. Schaltkreisunterbrecher (3) nach Anspruch 6, wobei die Mittel zum Anlegen der Impulse an den Kondensator (105) Mittel (97') aufweisen, und zwar zum Anlegen nur eines Teils der nicht linearen Impulse an den Kondensator (105), der einen Schwellenwert übersteigt.

8. Schaltkreisunterbrecher (3) nach Anspruch 5, wobei die Mittel (97, 104, 107), zum Anlegen der Stromimpulse an den Kondensator (105) Mittel (97) aufweisen, zum Anlegen nur eines Teils der Impulse an den Kondensator (105), der einen Schwellenwert übersteigt.

9. Schaltkreisunterbrecher (3) nach Anspruch 8, und zwar geeignet für die Nutzung mit einem elektrischen System (1), das unterbrochenen Lastströmen mit einer bestimmten Amplitude ausgesetzt ist, wobei die Mittel (97), zum Anlegen eines Teils der Impulse an den Kondensator (105), der einen Schwellenwert übersteigt, Mittel aufweisen zum Subtrahieren eines Referenzstromes von den Impulsen, der wiederum eine direkte Funktion eines Stroms im elektrischen System (1) ist, und zwar größer als die bestimmte Amplitude der unterbrochenen Normalströme.

10. Schaltkreisunterbrecher (3) nach Anspruch 9, wobei die Auslösesignalerzeugungsmittel (116) weiter Erdungsstromdetektiermittel (231) aufweisen, die ein Auslösesignal ansprechend auf einen Erdungsstrom über einem vorbestimmten Pegel, jedoch unterhalb einer bestimmten Amplitude der unterbrochenen Normalströme erzeugen.

11. Schaltkreisunterbrecher (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Impulserzeugungsmittel (29) Mittel (17) aufweisen zum Erzeugen einer Spannung, die proportional zum Überschlagstrom ist, ferner Filtermittel (31) zum Erzeugen von Spannungsimpulsen mit einer Amplitude, die eine direkte Funktion der unbestimmten Amplitude der Überschlagströme ist, und Mittel (51), die die Spannungsimpulse in die Stromimpulse mit einer einzigen Polarität umwandeln.

12. Schaltkreisunterbrecher (3) nach Anspruch 1, wobei die Impulserzeugungsmittel (29) Mittel (169) aufweisen zur Anwendung einer konvexen Funktion auf die Impulse zum Erzeugen einer Serie von nicht linearen Impulsen, und wobei die Auslösesignal-Erzeugungsmittel (116') das Auslösesignal als eine Funktion der akkumulierten, zeitgedämpften Amplitude der nicht linearen Impulse erzeugt.

13. Schaltkreisunterbrecher (3) nach Anspruch 12, wobei die Impulserzeugungsmittel (29) Mittel (97') aufweisen zum Subtrahieren eines Referenzstromes von den nicht linearen Impulsen, der eine direkte Funktion des Stromes im elektrischen System (1) ist und ein ungewolltes Auslösen erzeugen würde.

14. Schaltkreisunterbrecher (3) nach Anspruch 1, wobei die Auslösesignalerzeugungsmittel (116) weiter Erdungsstromdetektiermittel (231) aufweisen, die das Auslösesignal ansprechend auf einen Erdungsstrom über einem vorbestimmten Pegel erzeugen.

15. Schaltkreisunterbrecher nach Anspruch 1, wobei die Auslösemittel (23) weiter Mittel (169) aufweisen zum Einstellen der Amplitude der Impulse gemäß einer ausgewählten, nicht linearen Funktion zum Erzeugen einer Serie von Impulsen mit eingestellter Amplitude, und wobei die Auslösesignalerzeugungsmittel (116') das Auslösesignal als eine Funktion der akkumulierten, zeitgedämpften, eingestellten Amplitude der Impulse erzeugen.

16. Schaltkreisunterbrecher nach Anspruch 15, wobei die Auslösesignalerzeugungsmittel (116') weiter Erdungsstromdetektiermittel (231) aufweisen, die das Auslösesignal ansprechend auf einen Erdungsstrom über einem vorbestimmten Pegel erzeugen.

17. Vorrichtung (23) zum Detektieren eines Überschlagstroms von unbestimmter Amplitude, der wiederholt in einem elektrischen System überschlägt, wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist:

Impulserzeugungsmittel (29) zum Erzeugen einer Serie von Impulsen, von denen ein jeder erzeugt wird mit einer Amplitude, die proportional zur unbestimmten Amplitude des Überschlagstromes ist, und zwar ein jedes Mal, wenn dieser überschlägt; und

Auslösesignalerzeugungsmittel (116, 116'), die Akkumulierungsmittel (105) für das Akkumulieren der Amplitude der Impulse und Zeitdämpfungsmittel (113, 113') für das Dämpfen der akkumulierten Amplitude der Impulse aufweisen zum Erzeugen einer akkumulierten, zeitgedämpften Amplitude der Impulse, wobei die Auslösesignalerzeugungsmittel (116; 116') ein Überschlagsignal erzeugen als eine Funktion der akkkumulierten, zeitgedämpfen Amplitude der Impulse.

18. Vorrichtung (23) nach Anspruch 17, wobei die Auslösesignalerzeugungsmittel (116) das Überschlagsignal als eine Funktion einer akkumulierten, zeitgedämpften Größe erzeugen, mit welcher die Amplitude der Impulse einen Schwellenwert übersteigt.

19. Vorrichtung (23) nach Anspruch 18, wobei die Impulserzeugungsmittel (29) Stromimpulse mit einer einzigen Polarität erzeugen, und wobei die Auslösesignalerzeugungsmittel (116) einen Kondensator (105), Mittel (97, 104, 107) zum Anlegen der Impulse an den Kondensator (105), Einstellmittel (113) verbunden mit dem Kondensator (105) zum Einstellen der Ladung auf dem Kondensator in einen entgegengesetzten Sinn zu jenem der Impulse mit einer ausgewählten Rate, und Ausgabemittel (115) aufweisen zum Erzeugen des Überschlagsignals, wenn die Spannung über den Kondensator einen vorbestimmten Wert erreicht, wobei der Kondensator (105) und die Einstellmittel (113) derart ausgewählt sind, sodass die Spannung über den Kondensator (105) bestimmt ist durch die akkumulierte, zeitgedämpfte Amplitude der Impulse.

20. Vorrichtung (23) nach Anspruch 19, wobei die Impulserzeugungmittel (29) Mittel (169) aufweisen zum Anlegen einer konvexen Funktion an die Impulse zum Erzeugen von nicht linearen Impulsen, die an den Kondensator (105) angelegt werden.

21. Vorrichtung (23) nach Anspruch 20, wobei die Mittel (169) zum Anlegen einer konvexen Funktion an die Impulse Mittel aufweisen zum Rechteckigformen der Impulse zum Erzeugen von rechteckigen Impulsen, die an den Kondensator (105) angelegt werden.

22. Vorrichtung (23) nach Anspruch 20, wobei die Mittel zum Anlegen der Impulse an den Kondensator (105) Mittel (9T) aufweisen nur zum Anlegen eines Teils der nicht linearen Impulse an den Kondensator (105), der einen Schwellenwert übersteigt.

23. Vorrichtung (23) nach Anspruch 19, wobei die Mittel (97, 104, 107) zum Anlegen der Stromimpulse an den Kondensator (105) Mittel (97) aufweisen zum Anlegen nur eines Teils der Impulse an den Kondensator (105), der einen Schwellenwert übersteigt.

24. Vorrichtung (23) nach Anspruch 17, wobei die Impulserzeugungsmittel (29) Mittel (169) aufweisen zum Anlegen einer konvexen Funktion an die Impulse zum Erzeugen einer Serie von nicht linearen Impulsen, und wobei die Ausgabesignalerzeugungsmittel (116') das Überschlagsignal erzeugen als eine Funktion der akkumulierten, zeitgedämpften Amplitude der nicht linearen Impulse.

25. Vorrichtung (23) nach Anspruch 24, wobei die Impulserzeugungsmittel (29) Mittel (97') aufweisen zum Subtrahieren eines Referenzstromes von den nicht linearen Impulsen, der eine direkte Funktion des Stro¬ mes im elektrischen System (1) ist und welcher ein ungewolltes Auslösen erzeugen würde.

26. Vorrichtung (23) nach Anspruch 17, wobei die Impulserzeugungsmittel (29) Mittel (169) aufweisen zum Anlegen einer nicht linearen Funktion an die Impulse.