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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzschalterschaltung mit einer Einrichtung zur gleichzeitigen Überwachung des Erdungswiderstandes und des Fehlerstromes eines Lastkreises, wobei die Einrichtung zur Überwachung des Erdungswiderstandes aus einem ersten Differentialverstärker besteht, dessen einer Eingang mit einer konstanten Spannung und dessen anderer Eingang mit der Erdverbindungsleitung verbunden ist, der an eine konstante Stromquelle angeschlossen ist, dass die Einrichtung zur Überwachung des Fehlerstromes aus einem zweiten Differentialverstärker besteht,
an dessen ersten Eingang eine Konstantspannungsquelle und an dessen zweiten Eingang eine von einem Summenstromwandler abgeleitete Spannung gelegt ist und dass die Ausgänge der Differentialverstärker über eine ODER-Verknüpfung mit einem Schaltverstärker verbunden sind und ein durch den Schaltverstärker gesteuertes Lastrelais vorgesehen ist, nach dem Patent Nr. 345927 und bezweckt die Schaffung eines einfach und kostensparend aufgebauten Schutzschalters, mit dem in einfacher und sicherer Weise einerseits Störungen im Erdleiter, wie beschädigter oder gebrochener oder nicht angeschlossener Erdleiter, und anderseits Fehlerströme im Verbraucherstromkreis festgestellt werden und dabei der Verbraucherstromkreis sofort vom Netzstrom abgeschaltet wird.
Der Schutzschalter soll eine kleinvolumige Baugrösse haben, den beliebigen elektrischen Geräten und den Strom-Hausanschlüssen zuzuordnen sein und eine grösstmögliche Sicherheit in bezug auf Funktion und Unfallgefahr ohne mechanische Wirkungsteile aufweisen.
Weiterhin soll bei Stromausfall der Netzversorgung der letzte Zustand des Schutzschalters nicht verändert werden, so dass bei Wiederkehr der Netzspannung auch die Betriebsbereitschaft und Funktion des Schutzschalters gesichert ist ; ausserdem soll nach Auftreten eines Fehlerstromes die Betriebsbereitschaft des Schutzschalters nur bewusst (gewollt) wieder herstellbar sein.
Dazu wird vorgeschlagen, dass der Schaltverstärker ein Remanenzrelais steuert. Bei Stromausfall wird dadurch der letzte Zustand des Relais nicht verändert und bleibt erhalten.
Insbesondere wird vorgeschlagen, dass das Remanenzrelais zwei Wicklungen besitzt, wobei die eine Wicklung als Arbeitswiderstand des Schaltverstärkers arbeitet und die zweite Wicklung im Stromkreis mit einem Taster liegt. Eine Änderung des Zustandes der Relais ist nur durch einen Eingriff von aussen auch bei einem zeitweiligen Stromausfall möglich. Vorteilhaft ist es dabei, wenn der Kontakt des Remanenzrelais im Erregerstromkreis des Lastrelais liegt.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel gemäss der Erfindung dargestellt. Es zeigen : Fig. 1 ein Schaltschema im Grundprinzip des Schutzschalters, Fig. 2 einen Schaltplan des Schutzschalters in einem Anwendungsbeispiel mit Remanenzrelais.
Ein erfindungsgemässer Schutzschalter beinhaltet eine elektronische Erdungswiderstand-Überwachungseinheit --10-- und eine elektronische Fehlerstrom-Überwachungseinheit --11--, die durch eine ODER-Ver- knüpfung --12-- und einen Schaltverstärker --13-- mit nachgeordnetem Lastrelais --14-- zur mehrpoligen (allpoligen) Unterbrechung eines Lastkreises --15-- verbunden sind.
Von der Netzversorgung --16-- aus wird durch eine Konstantstromquelle --17-- über die Erdungswiderstand-Überwachungseinheit --10-- in den Erdleiter --18-- ein Konstantstrom mit einem niedrigen Wert von 2 bis 6, vorzugsweise von 5 mA, eingespeist und dabei überwacht die Erdungs-
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des Lastrelais --14-- liegt.
Die Funktion der Erdungswiderstand-Überwachungseinheit --10-- bei gebrochenem Erdungsleiter - oder bei erhöhtem Erdungswiderstand grösser als beispielsweise 2 kOhm ist folgende : Über die Konstantstromquelle --17-- wird der konstante Strom von 5 mA ständig in die Erdleitung - eingespeist. Die am Erdungswiderstand abfallende Spannung wird dem Komperator --OP-- zugeführt, dessen Schaltschwelle auf beispielsweise 10 V eingestellt ist.
Diese Spannung trifft auf den negierten Eingang des --OPt-- und dieser steigt dabei auf einen Spannungswert von über 10 V an und der Ausgang des --OPt-- kippt in den niedrigeren Spannungszustand. Über die ODER-Verknüpfung - wird durch den Impuls die Trennung des Verbraucherstromkreises --15-- zum Verbraucher --25-vom Netz ausgelöst.
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Die Fehlerstrom-Überwachungseinheit --11-- besteht aus einem Summenstromwandler --22--, dessen Sekundärwicklung über einen Gleichrichter --23-- mit einem Verstärker-OP-der Fehlerstrom-Überwachungseinheit --11-- verbunden ist, dessen Ausgang über die ODER-Verknüpfung --12-- an den Schaltverstärker --13-- angeschlossen ist.
Die Funktion der Fehlerstrom-Überwachungseinheit --11-- ist folgende:
Fliesst im Verbraucherstromkreis --15-- ein Fehlerstrom, so wird dieser im Summenstromwandler --22-- registriert. Die in die Wicklung --Na-- induzierte Wechselspannung wird durch --G1-- gleich-
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--R9-- aufnungszustand ; über die ODER-Schaltung-D ?, Dg, Rig-gelangt der Impuls auf die Schaltverstärker- stufe --T2-- und sperrt diese.
Das Remanenzrelais --20-- (Fig.2) weist zwei Wicklungen --RH I und RH II-- auf und dessen Kontakt --21-- ist abwechselnd durch die Erregungen der Wicklungen --RH I und RH II-aus-und einschaltbar. Der Kontakt --rh-- behält seinen Schaltzustand auch, wenn die Erregung der Wicklungen --RH I bzw. RH II-- abgeschaltet wird, d. h. das Remanenzrelais --20-- speichert den jeweiligen Zustand auch bei Stromausfall.
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positiven Spannung des Netzgerätes --26-- des Schutzschalters, während ihr anderer Anschluss über den Taster "S-Ein" (Arbeitskontakt) am geerdeten negativen Pol des Netzgerätes angeschlossen ist.
Beim Auftreten eines Fehlerstromes und Ansprechen des Fehlerstrom-Überwachungsverstärkers -- wird durch Erregung der Wicklung --RH I-- des Remanenzrelais --20-- der Kontakt --rh-geöffnet, das Lastrelais --14-- fällt ab, und durch Öffnen der Schalter --14a-- wird die Last (Verbraucher --25--) von der Netzversorgung --16-- abgetrennt. Nach Beseitigung des Fehlers wird durch Betätigung des Tasters "S-Ein" die Wicklung --RH II-- des Remanenzrelais --20-- erregt und damit der Kontakt --rh-- geschlossen, das Lastrelais --14-- erregt und die Last durch Schliessen der Schalter - wieder an die Netzversorgung --16-- angeschlossen. Die richtige Funktion der Fehlerstrom-Überwachung kann durch einen Taster "PR-S" am Summenstromwandler --22-- in bekannter Weise geprüft werden.
Die Signallampe --27-- zeigt den Schaltzustand des Lastrelais --14-- an.
Der besondere Vorteil der beschriebenen Schaltung mit dem Remanenzrelais --20-- ist darin zu sehen, dass bei Stromausfall der Netzversorgung der letzte Zustand des Remanenzrelais --20-- nicht verändert wird (Speicherwirkung). Im Normalfall (ohne Fehlerstrom) bleibt der rh-Kontakt geschlossen und bei Wiederkehr der Netzspannung ist auch die Betriebsbereitschaft und die Funktion des Schutzschalters gesichert. Nach Auftreten eines Fehlerstromes kann die Betriebsbereitschaft nur von Hand durch Betätigung des Tasters "S-Ein" wieder hergestellt werden.
Der erfindungsgemässe Schutzschalter als sogenannter FI-Schutzschalter eignet sich für elektrische Geräte, insbesondere für Schwimmschalter, die als Schaltorgan für Unterwasserpumpen, Absperrschieber od. dgl. eingesetzt werden, und für die Schutzerdung von Hausanschlüssen.
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