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F ehlerstromschutzschalter
In den elektrischen Anlagen werden Schutzschalter verwendet, die beim Auftreten eines Fehlerstromes im Stromkreis am Verbraucher selbsttätig ausschalten. Diese Schutzschalter pflegt man mit einem magnetischen Auslöseorgan zu versehen, dem ein die Differenz der Ströme feststellender Summenstromwandler einen Steuerstrom zuführt. Solche Schalter werden oft in der den Verbraucher unmittelbar speisenden Zweigleitung angeordnet. In der Regel sind die Fehlerstromschutzschalter nicht in der Lage, Überlastungs-oder Kurzschlussströme abzuschalten, so dass zusätzlich in der Zweigleitung Schmelzsicherungen oder Leitungsschutzschalter bzw. Geräteschutzschalter vorgesehen werden müssen.
Es gibt aber auch schon Schutzschalter, die nicht nur bei Fehlerstrom, sondern auch bei sämtlichen Überlastungen und Kurzschlüssen ansprechen. Solche Schutzschalter haben infolge ihres Mehrzweckes grosse Abmessungen und sind in ihrem Aufbau sehr aufwendig.
Man ist in letzter Zeit dazu übergegangen, den Fehlerstromschutzschalter nicht in der den Verbraucher unmittelbar speisenden Zweigleitung, sondern in der Speiseleitung anzuordnen, die mehrere Zweigleitungen versorgt. Eine solche Anlage ist in der Fig. 1 dargestellt. Von dem Netz N geht eine Speiseleitung Sp ab, die mehrere Zweigleitungen Z speist. In der Speiseleitung Sp muss ausser dem Fehlerstromschutzschalter FJ, noch eine Schmelzsicherung Si vorgesehen sein, die die Speiseleitung Sp schützt. In den Zweigleitungen Z, die jeweils den Verbraucher V versorgen, sind Leitungsschutzelemente L angeordnet (Leitungsschutzschalter bzw. -sicherungen). Der Fehlerstromschutzschalter ist nur für die Abschaltung der Speiseleitung beim Auftreten eines Fehlerstromes bzw. einer Fehlerspannung bestimmt.
Die Erfindung betrifft eine vorteilhafte Ausbildung eines Fehlerstromschutzschalters mit einem magnetischen Auslöseorgan, dem ein die Differenz der Ströme feststellender Summenstromwandler einen Steuerstrom zuführt. Erfindungsgemäss ist das Auslöseorgan zum zusätzlichen Ansprechen auf Überlast einer induktiven Beeinflussung durch den Strom einer Leitung ausgesetzt, die ausserhalb des Auslöseorgans angeordnet ist, wobei die induktive Beeinflussung den Schalter im Bereich der Überlast lediglich bei etwa das 10fache des Nennstromes überschreitenden Überlastungsströmen auslöst. Für die Erfindung ist es wesentlich, dass der Fehlerstromschutzschalter nicht bei jeder Überlastung, sondern nur bei grossen Überlastungen anspricht.
Die zusätzliche Einrichtung, die diese Eigenschaft dem Schalter verleiht, ist in ihrem Aufbau wesentlich einfacher als eine Einrichtung des Schalters, die ihn bei jeder Überlast selbsttätig ansprechen lassen würde. Wird der erfindungsgemässe Schutzschalter in der in Fig. 1 dargestellten Anlage verwendet, so ergibt sich der grosse Vorteil, dass er im Bereich grosser Überlastungen mit den in der Zweigleitung Z befindlichen Leitungsschutzelementen L mitwirkt, die grossen Überlastungen abzuschalten. Es führt der erfindungsgemässe Schutzschalter zu einer zusätzlichen Verminderung des Überlastungsstromes und damit zu einer Verminderung des Wärmefaktors Ji dt. Ist dies der Fall, so kann in der Anlage die Schmelzsicherung Si in ihrer Nennstromstärke verringert werden.
Dies gilt besonders, wenn der Gleichzeitigkeitsfaktor der Anlage sehr klein ist. Dies hat zur Folge, dass der Querschnitt der Speiseleitung Sp kleiner gehalten werden kann. Dmch die Erfindung ist somit die Möglichkeit gegeben, die Kosten der Anlage herabzusetzen.
In den Fig. 2 und 3 ist ein Fehlerstromschutzschalter gemäss der Erfindung dargestellt. Die Fig. 2 zeigt die Aufsicht und die Fig. 3 die Seitenansicht des Fehlerstromschutzschalters.
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Auf dem Sockel 1, der die nichtgezeichneten Schaltkontakte aufnimmt, ist neben dem Schaltschloss 2 ein selbsttätiges Auslöseorgan 5 angeordnet. Das Messglied 4 stellt fest, ob in den durch den Fehlerstromschutzschalter hindurchgeführten Leitungen eine Differenz zwischen den zum Verbraucher hinfliessenden und den vom Verbraucher zurückfliessenden Strömen vorhanden ist. Eine Differenz der Ströme entsteht, wenn ein Fehlerstrom in der Anlage auftritt. Zur Feststellung des Differenzstromes dient als Messglied ein symmetrisch ausgebildeter Summenstromwandler. Der Summenstromwandler 4 führt bei Auftreten eines Fehlerstromes einen Steuerstrom dem Auslöseorgan 5 zu, das hochempfindlich ist. Das Auslöseorgan 5 kann in verschiedener Weise ausgebildet sein. Es kann z. B. ein Remanenzrelais sein.
Ein
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ler einen Steuerstrom, der den remanenten Magnetismus aufhebt und dadurch den Relaisanker zum Ab- fall bringt. Man kann aber auch als hochempfindliches Auslöseorgan einen Sperrmagneten verwenden.
Ein solcher Sperrmagnet ist ein durch einen Dauermagneten polarisierter Schaltmagnet mit magnetischer
Weiche, dessen Eisenkörper zur Beeinflussung der magnetischen Weiche beim Auftreten eines Fehler- stromes durch den Steuerstrom des Summenstromwandlers magnetisiert wird. Beim Umstellen der ma- gnetischen Weiche fällt der zuvor von dem Eisenkörper angezogene Anker ab.
Der in den Fig. 2 und 3 dargestellte Fehlerstromschutzschalter ist zweipolig ausgebildet. Von den
Klemmen 6,7 führen Leitungen als Primärwicklungen über den Summenstromwandler 4 zu den Klem- men 8, 9. 10 ist eine von der Sekundärwicklung des Summenstromwandlers gespeiste Leitung, die zu dem Auslöseorgan 5 führt.
An dem in den Fig. 2 und 3 dargestellten Fehlerstromschutzschalter erhält erfindungsgemäss das Auslöseorgan 5 zum zusätzlichen Ansprechen auf Überlast eine induktive Beeinflussung durch den Strom einer Leitung, die ausserhalb des Auslöseorgans angeordnet ist. Diese induktive Beeinflussung veranlasst den Schalter zum Auslösen bei etwa das 10fache des Nennstromes überschreitenden Überlastungs- strömen. Zweckmässig geschieht es in der Weise, dass eine der den Leiterstrom führenden Leitungen, die zwischen den Klemmen 6-9 liegen, nahe an dem Auslöseorgan 5 vorbeigeführt wird. Tritt ein grosser Überlastungsstrom auf, so beeinflusst dieser das hochempfindliche Auslöseorgan 5 induktiv.
Diese induktive Beeinflussung ist durch die in die Fig. 2 und 3 eingetragenen Kraftlinien angedeutet.
Die induktive Beeinflussung veranlasst das Ansprechen des Auslöseorgans, so dass der Fehlerstromschutzschalter ausschaltet. Bei dem in den Fig. 2 und 3 dargestellten Fehlerstromschutzschalter ist der Aufwand für die erfindungsgemässe zusätzliche Einrichtung äusserst klein. Er hat auch keine Vergrösserung der Abmessungen des Schalters zur Folge.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Fehlerstromschutzschalter mit einem magnetischen Auslöseorgan, dem ein die Differenz der Ströme feststellender Summenstromwandler einen Steuerstrom zuführt, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslöseorgan 5 zum zusätzlichen Ansprechen auf Überlast einer induktiven Beeinflussung durch den Strom einer Leitung ausgesetzt ist, die ausserhalb des Auslöseorgans angeordnet ist, wobei die induktive Beeinflussung den Schalter im Bereich der Überlast lediglich bei das etwa 10fache des Nennstromes überschreitenden Überlastungsströmen auslöst.
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Fault current circuit breaker
In the electrical systems, circuit breakers are used which switch off automatically when a fault current occurs in the electrical circuit at the consumer. These circuit breakers are usually provided with a magnetic release device, to which a summation current transformer, which detects the difference in currents, feeds a control current. Such switches are often arranged in the branch line directly feeding the consumer. As a rule, the residual current circuit breakers are not able to switch off overload or short-circuit currents, so that fuses or line circuit breakers or device circuit breakers must also be provided in the branch line.
However, there are already circuit breakers that respond not only to fault currents, but also to all overloads and short circuits. Such circuit breakers have large dimensions as a result of their multi-purpose and are very complex in their construction.
Lately there has been a move towards arranging the residual current circuit breaker not in the branch line directly feeding the consumer, but in the feed line which supplies several branch lines. Such a system is shown in FIG. A feed line Sp, which feeds several branch lines Z, goes out from the network N. In addition to the residual current circuit breaker FJ, a safety fuse Si must be provided in the feed line Sp, which protects the feed line Sp. Line protection elements L are arranged in the branch lines Z, which each supply the consumer V (line protection switches or fuses). The residual current circuit breaker is only intended to switch off the supply line when a fault current or voltage occurs.
The invention relates to an advantageous embodiment of a residual current circuit breaker with a magnetic trigger element to which a summation current transformer, which detects the difference between the currents, supplies a control current. According to the invention, the trigger element is subjected to an inductive influence from the current of a line, which is arranged outside the trigger element, for additional response to overload, the inductive influence only tripping the switch in the area of the overload when overload currents exceeding approximately 10 times the rated current. It is essential for the invention that the residual current circuit breaker does not respond to every overload, but only to large overloads.
The additional device that gives the switch this property is much simpler in its construction than a device of the switch that would make it respond automatically with any overload. If the circuit breaker according to the invention is used in the system shown in FIG. 1, there is the great advantage that in the area of large overloads it cooperates with the line protection elements L located in the branch line Z to switch off the large overloads. The circuit breaker according to the invention leads to an additional reduction in the overload current and thus to a reduction in the heat factor Ji dt. If this is the case, the rated current strength of the fuse Si can be reduced in the system.
This is especially true if the simultaneity factor of the system is very small. This has the consequence that the cross section of the feed line Sp can be kept smaller. The invention thus offers the possibility of reducing the costs of the system.
2 and 3, a residual current circuit breaker according to the invention is shown. FIG. 2 shows the top view and FIG. 3 shows the side view of the residual current circuit breaker.
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On the base 1, which receives the switching contacts (not shown), an automatic release element 5 is arranged next to the switching mechanism 2. The measuring element 4 determines whether there is a difference between the currents flowing to the consumer and the currents flowing back from the consumer in the lines passed through the residual current circuit breaker. A difference in the currents occurs when a fault current occurs in the system. A symmetrically designed summation current transformer is used as the measuring element to determine the differential current. When a fault current occurs, the summation current transformer 4 supplies a control current to the triggering element 5, which is highly sensitive. The trigger element 5 can be designed in various ways. It can e.g. B. be a remanence relay.
One
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ler a control current that cancels the remanent magnetism and thereby causes the relay armature to drop out. However, a blocking magnet can also be used as a highly sensitive triggering device.
Such a blocking magnet is a switching magnet polarized by a permanent magnet with a magnetic
Switch, the iron body of which is magnetized by the control current of the summation current transformer in order to influence the magnetic switch when a fault current occurs. When the magnetic switch is changed over, the armature previously attracted by the iron body falls off.
The residual current circuit breaker shown in FIGS. 2 and 3 is two-pole. Of the
Terminals 6, 7 lead lines as primary windings via the summation current transformer 4 to the terminals 8, 9. 10 is a line fed by the secondary winding of the summation current transformer, which leads to the tripping element 5.
At the residual current circuit breaker shown in FIGS. 2 and 3, according to the invention, the trigger element 5 receives an inductive influence from the current of a line which is arranged outside the trigger element for additional response to overload. This inductive influence causes the switch to trip in the event of overload currents exceeding about 10 times the rated current. It is expedient that one of the lines carrying the conductor current, which are located between the terminals 6-9, is guided past the triggering element 5. If a large overload current occurs, it influences the highly sensitive trigger element 5 inductively.
This inductive influencing is indicated by the lines of force entered in FIGS. 2 and 3.
The inductive influence causes the triggering element to respond, so that the residual current circuit breaker switches off. In the case of the residual current circuit breaker shown in FIGS. 2 and 3, the cost of the additional device according to the invention is extremely small. Nor does it result in an increase in the dimensions of the switch.
PATENT CLAIMS:
1. Residual current circuit breaker with a magnetic tripping element to which a summation current transformer, which detects the difference in the currents, feeds a control current, characterized in that the tripping element 5 is subjected to an inductive influence by the current of a line which is arranged outside the tripping element for additional response to overload, whereby the inductive influence triggers the switch in the area of the overload only in the case of overload currents exceeding approximately 10 times the rated current.