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F ehlerspannungs relais Schutzmassnahmen gegen zu hohe Berührungsspannungen bzw. Fehlerspannungen in Niederspannungsanlagen gewinnen durch die zunehmende Verwendung der Elektroenergie, insbesondere bei Haushaltgeräten, immer mehr an Bedeutung-
Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Fehlerspannungsrelais mit Ankerrückholvorrichtung und Prüfeinrichtung für die Funktionskontrolle, welches bei Auftreten einer unzulässig hohen Fehlerspannung zwischen einem zu schützenden Objekt und Erde, das Objekt von der elektrischen Anspeisung mittels einer durch das Relais zu steuernden Zusatzeinrichtung trennt,
wobei das Fehlerspannungsrelais mit einer Prüfeinrichtung für die Funktionskontrolle und einer am Prüftastenstempel befestigten und nur bei angezogenem Relaisanker betätigbaren Ankerrückholvorrichtung ausgestattet ist und alle diese Teile zu einer baulichen Einheit zusammengefasst und in einem Gehäuse untergebracht sind.
Berilhrungsschutzschalter bzw. Fehlerschutzschalter sind an und für sich bekannt. Es sind auch wei- ters Prifeinrichtungen bekannt geworden, die eine mechanische Verriegelung der Prüfeinrichtung bei einer bestimmten Relais-Stellung bewirken. So beschreibt z. B. die österr. Patentschrift Nr. 196488 einen Be-
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sperre, deren wesentlichstes Erfindungsmerkmal in einer Verriegelungsvorrichtung besteht, die beim Betätigen der Prüftaste gleichzeitig mit dem Öffnen der Kontakte der Berührungsschutzleitung den Schalter in der Ausschaltstellung festhält.
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struktiven Lösung und Zusammenfassung aller für ein einwandfreies Funktionieren eines solchen Relais notwendigen Einrichtungen zu einer baulichen Einheit unter Wahrung kleinster Dimensionen.
An Hand der beiliegenden Zeichnungen soll gegenständliches Fehlerspannungsrelais mit Prüftsteneinrichtung und Sperre sowie mit Ankerrückholvorrichtung, im folgenden nur mehr kurze FU-Relais genannt, beispielsweise näher erläutert werden.
Fig. 1 und 2 zeigen einen Quer- bzw. Längsschnitt durch das Relais mit Prüftasteneinrichtung und Ankerrückholvorrichtung, wobei die Ankerrückholvorrichtung in Fig. 3 noch genauer dargestellt ist. Fig. 4 stellt einen Schnitt längs der Ebene EF der Fig. 5 dar. In den Fig. 5 und 6 ist ein Schnitt der Prüftasteeinrichtung längs der Ebene CD der Fig. 2 in zwei verschiedenen Stellungen ersichtlich. Die Fig. 7 dient als Ergänzung der Fig. 6 und zeigt einen Teilschnitt längs der Ebene AB der Fig. 1. Fig. 8, 9 und 10 bringenAnwendungsbeispiele für einen FU-Schalter bzw. für ein FU-Relais mit Zusatzeinrichtungen und Zusatzteil. Die Fig. 11 und 12 zeigen Schaltbeispiele bei Verwendung des erfindungsgemässen FU-Relais.
Wie aus den Zeichnungen, insbesondere Fig. l, ersichtlich, ist in einem aus fabrikatorischen Gründen zweiteilig ausgeführten zweckmässig durchsichtigen Kunststoffgehäuse 1 innen an einem mit einer in der Zeichnung nicht eingetragenen Schraube am Gehäuse befestigten Bügel 2 die Erregerspule 3 mit Eisenkem4 befestigt. Am Bügel 2 ist die Montageplatte 28 mit Schrauben gehalten und der Relaisklappanker 8 drehbeweglich angebracht. Der Anker 8 besitzt einen Hilfsbolzen 9, an welchem eine Zugfeder 10 ein-
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Das Kunststoffgehäuse 1 dient weiters zur Führung des Prüftastenstempels 5, welcher in einem begrenzen Längsschlitz die Schaltbrücken 18 und 19 aufweist. Die Schaltbrilcke 19 ist als Vierpolbrücke ausgeführt. 18 und 19 werden in ihrer Lage gegeneinander durch die Druckfeder 20 gehalten. Ein im Gehäuse 1 starr eingebauter Steg 6 dient als einseitige Wegbegrenzung für die Vierpolbrücke 19.
Der Anker 8 ist mit der Schaltstange 12, an welcher das mit dem Kontaktpaar 1 zusammenwirkende Schaltstück 13 befestigt ist, mittels eines am Anker gehaltenen Bolzens beweglich verbunden. Das Schaltstück 13 wird ausserdem in einem einseitig offenen Schlitz am unteren Ende desPrIlftastenstempels geführt.
Die AnkerrUckholvorrichtung, insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich, besteht aus einem am Prüftastestempel 5 angeordneten und um den Punkt 16 drehbaren Schwinghebel 11 mit Nase 14 und einer Torsionsfeder 17. Zur Rückführung des PrUftastenstempels nach Betätigung dieses in die Ausgangslage ist die Druckfeder 15 vorgesehen.
Um bei einem Rückholvorgang des Ankers 8 einen Einschaltimpuls am Hauptschalter nichtwirksam werden zu lassen bzw. eine Betätigung der Ankerrückholvorrichtung bei nicht angezogenem Anker unmöglich zu machen, wurde eine entsprechende Sperrvorrichtung angeordnet. Diese setzt sich aus dem in einer Ausnehmung des Prüftastenstempels geführten, geschlitzten Schieber 22, einem im Schieberschlitz gleitenden und am Prüftastenstempel 5 starr befestigten Bolzen 24 und einer Druckfeder 23 zusammen. 22 besitzt weiters mit dem Achsbolzen 9 zusammenwirkende Nasen 25 und 26. Die Fläche zwischen den beiden Nasen ist mit 27 bezeichnet.
Vorteilhaft kann das FU-Relais mit einer Zusatzeinrichtung zu einem Fehlerspannungschalter zusammengebaut werden.
Dieser Zusatzteilist schachtelförl1Úg nach dem Baukastenprinzip unter Wahrung der gleichen äusseren.
Längsquerschnittsform ausgeführt und beinhaltetKontaktpaare für alle drei Phasen R, S, T und ein durch Tasten betätigbares Schaltschloss. Weiters übernimmt der Zusatzteil die Funktion des Hauptschalters.
Die Schaltung des FU-Schalters, bestehend aus Relais-Einheit mit Prüftasteneinrichtung, Sperre und An- kerrückholvorrichtung, sowie dem Zusatzteil ist aus Fig. 12 beispielsweise ersichtlich.
Durch den Zusammenbau der vorerwähnten Teile zu einem FU-Schalter kann diese Kombinations- einheit, z. B. in eine Unterputzdose eingebaut werden.
In Fig. 8, 9 und 10 wurde dies dargestellt, wobei 30 die Relaiseinheit mit Zusatzeinrichtungen, 31 den Zusatzteil mit einer Aus-Taste 32 und Ein-Taste 33 für das im Zusatzteil enthaltene Schaltschloss darstellt. Das Unterputzsteckdosengehäuse 34 mit E1nführungstillle 35 muss allerdings zur vollkommenen Unterbringung desFU-Schalters einen mit Schrauben an der Dose befestigbaren Aufsatzteil 36 aus Isolierstoff erhalten. Die Isolierstoffabdeckung 36 kann topfförmig glatt oder mit einem ein Gewinde für ein
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Es besteht aber auch z. B. die Möglichkeit. den Aufsatzteilansatz 37 für die Aufnahme einer Schuko- steckdose, wie in Fig. 10 ersichtlich, auszubilden.
Fig. 11 zeigt ein Schaltungsbeispiel bei Verwendung eines FU-Relais 30 in Verbindung mit einem elektromagnetischen Hauptschalter 38, welcher ebenfalls mit einer Ein- und Aus-Taste versehen ist.
21 bedeutet einen Widerstand.
In den Schaltbeispielen in Fig. 11 und 12 führt die mit K bezeichnete Leitung zu dem zu schützenden Gerät, z. B. einem Elektroherd, die mit H bezeichnete Leitung führt zu einer Hilfserde.
Nachstehend soll nun die Wirkungsweise des erfindungsgemässen FU-Relais näher erläutert werden.
Im Normalzustand, wenn. also keine Fehlerspannung infolge eines Isolationsfehlers oder ähnlichem zwischen dem zu schützenden Gerät beispielsweise einem Elektroherd und Erde vorhanden ist, ist das FU-Relais stromlos und somit der Anker 8 nicht angezogen. Tritt nun eine Fehlerspannung auf, so wird der Anker 8 durch die Relaisspule 3 angezogen, der Kontakt I, welcher über das auf der Schaltstange 12 sitzende Schaltstück 13 geschlossen war, öffnet sich und der Hauptschalter trennt das zu schützende Gerät von der Stromanspeisung.
Der Klappanker 8 mit Hilfsbolzen 9 besitzt, wie bereits erwähnt, eine Zugfeder 10, durch deren Wirkung der Anker in zwei stabilen Lagen gehalten werden kann, Die zwei stabilen Ankerstellungen sind deswegen erforderlich, da, wenn trotz vorhandener Fehlerspannung ein längerer Einschaltimpuls am Hauptschalter gegeben wird, ansonsten der bereits abgefallene Anker 8 durch die Feldwirkung der stromdurchflossenen Spule 3 wieder angezogen werden und gleich darauf wegen der vorhandenen Fehlerspannung wieder abfallen würde. Um dieses ungewollte und gefährliche Pumpen zuvermei- den, wurde die Feder 10 des Magnetsystems so angeordnet, dass diese einmal ein Moment in Richtung des Magnetkernes4 und das andere Mal bei abgefallenem Anker ein Moment auf der andern Seite des Ankerdrehpunktes bewirkt.
Diese Federanordnung hat weiter den Vorteil, dass bei Ansprechen des FU-Relais und
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somit Anziehen des Ankers die Kraftwirkung der Feder 10 nach Überschreiten des Ankerdrehpunktes das Vorzeichen umkehrt und die Anzugskraft des Relaismagneten unterstfitzt und damit die Ankerbewegung beschleunigt.
Es ist aber bei dieser Konstruktion erforderlich, dass nach Anziehen des Ankers und der damit verbundenen Abtrennung des Schutzobjektes durch den Hauptschalter von der Spannungsquelle und nach Behebung des Schadens der Anker aus seiner jetzigen Lage wieder in die Ruhestellung rückgeholt wird. Diese
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sich der auf ihm befestigte Schwinghebel 11 mit seiner Nase 14 dem seitlich auf dem Anker 8 hervorragenden Hilfsbolzen 9 so lange nähert, bis die Nase aufsitzt. Beim Weiterbewegen des Praftastenstempels dreht sich der Schwinghebel 11 um seinen Drehpunkt 16 und die Nase 14 schwingt unter dem vorstehenden Hilfsbolzen herum. Eine Tcrsionsfeder 17 dreht den Schwinghebel in seine Normallage zurück, dadurch liegt die Nase 14 jetzt genau auf der andern Seite des Hilfsbolzens.
Bei Loslassen des Prüftastestempels wird dieser durch die Wirkung der Feder 15 in seine Ausgangslage gebracht.
Bei der Rückwärtsbewegung des PrUftastenstempels 5 wird der Anker 8 infolge des Zusammenwirkens zwischen der sich unterhalb des vorstehenden Endes des Bolzens 9 befindlichen Nase 14 mit dem Bolzen 9 gegen die Wirkung der Feder 10 vom Relaisspulenkern 4 abgehoben. Während des Abhebens gleitet das Ende des Hilfsbolzens 9 auf der schräg zur Bewegungsrichtung liegenden Nase 14 so lange, bis er diese infolge der Rückwärtsbewegung von 5 verlässt. In diesem Moment ist auch 8 ganz abgehoben und befindet sich durch die Wirkung von 10 wieder in einer stabilen Stellung. Die Ankerrückholbewegungist abgeschlossen, der Kontakt I wieder geschlossen und das FU-Relais betriebsbereit.
Für die Zuverlässigkeit eines FU-Relais ist es u. a. wesentlich, dass die Funktionsfähigkeit des Relais von Zeit zu Zeit überprüft werden kann. Ist eine solche Prüfeinrichtung nicht vorhanden oder defekt, so kann eine Funktionskontrolle des FU-Relais nicht durchgeführt werden und es bleibt dann unbemerkt, wenn das Relais infolge einer Störung nicht betriebsbereit ist. Bei der Funktionsprüfung der richtigen Relaisaus-
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hoben und die Leitung Spule-Gerät unterbrochen. Durch diese Unterbrechung wird verhindert, dass der zu schützende Anlagenteil bei der Funktionsprüfung mit einer Fremdspannung beaufschlagt wird.
Beim Weiterdrücken des Prüftastenstempels wird zuerst der Kontakt III durch die VierpolschaltbrUcke 19 geschlossen, dann
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tisch eine Schaltebene erspart und dadurch die Baulänge des Relais beträchtlich verringert wird.
Bei Aufhören des Druckes am Prüftastenstempel wird dieser in die Ausgangslage durch die Druckfeder 15 zurückgestellt, wobei die Reihenfolge der Kontaktgabe in umgekehrter Richtung nochmals durchlaufen wird. Die vorbeschriebene Reihenfolge bei der Kontaktgabe wird durch das Zusammenwirken des im Gehäuse fix eingesetzten Steges 6 als einseitiger Anschlag und dem auf einer Seite schräg begrenzten Schlitz im Prüftastenstempel mit der Vierpolschaltbrücke 19 und der im Prüfstempelschlitz untergebrachten Druckfeder 20 erreicht. Die Druckfeder 20 hat auch noch die Aufgabe, den für einen einwandfreien Kontakt erforderlichen Kontaktdruck zu erzeugen. Um ein Heraussteigen der Druckfeder aus dem Prüfta- stenschlitz zu verhindern, wird die Feder auf eine der bekannten Arten, z.
B. teilweise Abdeckung der oberen und unteren Schlitzöffnung mit geeignet ausgeführten und befestigten Kunststoffplättcherr gesichert.
Die Prüftasteneinrichtung kann bei angezogenem sowie bei abgefallenem Relaisanker betätigt werden. jedoch kann eine Funktionsprüfung des FU-Relais nur bei abgefallenem Anker, geschlossenen Kon" takten I und bei Ein-Stellung des Hauptschalters durchgeführt werden, da ansonsten ja keine Spannungsquelle als treibende Kraft für die FU-Relaisspule zur Verfügung steht.
In Fig. 4, 5,6 und 7 ist die Prüftasteneinrichtung detaillierter dargestellt. Mit dieser Einrichtung besteht die Möglichkeit einer Funktionskontrolle, da die Relaisspule über einen Widerstand 21 alternativ auf je eine der beiden Phasenspannungen R oder S-gelegt werden kann. Ist die Spule 3 in Ordnung, so wird das Relais bei einer der beiden angelegten Prüfspannungen ansprechen, d. h., die Schaltbrilcke 13 wird angehoben, der Kontakt I unterbrochen und der Hauptschalter geöffnet
Nach jedem Ansprechen des Relais muss aber, um das Gerät wieder betriebsbereit zu machen, der Anker 8 rückgeholt werden, was auf die bereits beschriebene Art geschieht. Beim Rückholen bleibt, wie
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zen 24 vorgesehen.
Bei nicht angezogenem Relais kann der Prüftastenstempel 5 so weit bewegt werden, bis der Schieber 22 mit seinerNase 25 auf dem Achsbolzen 9 aufsitzt und die Feder 23 ganz zusammengedrückt ist. In dieser Stellung ist der im Prüftastenstempel 5 gehaltene Bolzen 24 auch am Ende des Schieberschlitzes
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gehoben und die gestellte Forderung ist erfüllt. Bei Loslassen des Prüftastenstempels geht dieser durch die Druckfeder 15 zurück, gleichzeitig entspannt sich die Feder 23 und der Bolzen 24 hebt die am Schieber 22 angebrachte Nase 25 vom Achsbolzen 9 ab.
Beim Ankerrückholvorgang selbst sitzt bei ganz gedrücktem Prüftastenstempel zuerst die Nase 26 am Achsbolzen auf, die Nase 26 und Fläche 27 sind, da der Anker 8 angezogen ist und somit der Bolzen 9 sich in einer andern Lage befindet, am Bolzen 9 seitwärts vorbeigeglitten. Bei Loslassen des Stempels 5 und somit Retourbewegung dieses wird der Anker vorläufig nur so weit abgehoben, wie es die Fläche 27 des Schiebers erlaubt. In dieser Bewegungsphase ist der Kontakt I noch offen. Bei einer Weiterbewegung von 5 öffnet sich der Kontakt H, der Kontakt I wird geschlossen und der Anker endgültig abgehoben. Damit ist die Rückholbewegung wieder abgeschlossen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Fehlerspannungsrelais mitAnkerrückholvorrichtung und Prüfeinrichtung fr die Funktionskontrolle, welches bei Auftreten einer unzulässig hohen Fehlerspannung zwischen einem zu schützenden Objekt und Erde das Objekt von der elektrischen Anspeisung mittels einer durch das Relais zu steuernden Zusatzeinrichtung trennt, dadurch gekennzeichnet, dass das Fehlerspannungsrelais mit einer PrUfeinrichtung für die
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tätigbaren Ankerrückholvorrichtung ausgestattet ist und alle diese Teile konstruktiv zu einer baulichen Einheit zusammengefasst und in einem Gehäuse untergebracht sind.