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Die Erfindung beschreibt einen Leitungsschutzschalter mit Fehlerstromauslösung, bestehend aus nebeneinander angeordneten Bauelementen (Schaltfluchten), in denen die Polstrecken für die
Unterbrechung der Phasenleiter und für einen unterbrechungslos durchgeführten Neutralleiter un- tergebracht sind, und die die miteinander gekuppelten Schaltschlösser mit den thermischen und magnetischen Auslösern enthalten, wobei sich in der Schaltflucht des Neutralleiters eine netzspan- nungsabhängige, elektronische Verstärkungseinrichtung mit Summenstromwandler befindet, aber kein thermischer Auslöser, sondern nur die Bauteile für den Magnetauslöser und das Schaltschloss, wie in den Schaltfluchten für die Phasenleiter.
Derartige kombinierte Leitungsschutzschalter-Fehlerstromschutzschalter sind bekannt. Sie haben aber den Nachteil, dass es beim Anschluss des Gerätes erforderlich ist, darauf zu achten, dass Netz-und Verbraucherseite nicht vertauscht werden (Fig. l).
Jeder FI-Schutzschalter hat ja bekanntlich eine Prüfeinrichtung, bei deren Betätigung im
Schalter über einen Strombegrenzungswiderstand ein künstlicher Fehlerstrom zum Fliessen kommt, der den Schutzschalter auslöst. Dieser Fehlerstrom liegt immer höher als der Auslösenennfehlerstrom des Schutzschalters. In den einschlägigen Vorschriften wird meist festgelegt, dass beim Betätigen der Prüfeinrichtung die Erregeramperewindungszahl, die durch den Prüfstrom im Summenstromwand- ler des Schutzschalters erzeugt wird, nicht höher sein darf, als das 2, 5fache der Amperewindungs- zahl, die durch den Nennwert des Auslösefehlerstromes erzeugt wird. Nimmt man z. B. einen Schutz- schalter mit einem Nennwert des Auslösefehlerstromes von 0, 5 A an, so können beim Betätigen der Prüfeinrichtung maximal 1, 25 A zum Fliessen kommen.
Damit wird im Prüfwiderstand bei einer
Spannung von 220 V eine Leistung von fast 300 W umgesetzt. Die Begrenzungswiderstände im
Schutzschalter müssen aber aus Dimensionierungsgründen klein gehalten werden und werden daher durch den Prüfstrom hoch überlastet. Wird nun irrtümlich Netz- und Verbraucherseite beim An- schliessen vertauscht, so löst beim Drücken der Prüftaste-T-der Schutzschalter zwar aus, der Prüf- stromkreis bleibt aber an Spannung. Wird die Prüftaste etwas zu lange in der EIN-Stellung gehal- ten, dann brennt der Prüfwiderstand durch.
Aus den oben angeführten Gründen war die Industrie schon seit Jahren bemüht, Fehlerstrom- schutzschalter auf den Markt zu bringen, bei denen der Anschluss von Netz- und Verbraucherseite beliebig vertauscht werden kann.
So wurde z. B. versucht, den Prüfstromkreis über einen Hilfskontakt zu führen, der auf der beweglichen Schaltbrücke seinen Gegenkontakt hat. Schaltet der Schalter aus, dann ist dieser
Kontakt offen, und damit ist auch beim Betätigen der Prüfeinrichtung kein Stromfluss über den
Prüfstromkreis möglich (DE-PS Nr. 877165). Diese Lösung hat jedoch Nachteile. Ein Kontakt in der
Nähe der Hauptkontakte ist den agressiven Lichtbogengasen ausgesetzt, und ausserdem ist die
Führung des Prüfstromkreises zu einem Hilfskontakt auf der beweglichen Schaltbrücke eines Haupt- kontaktes in der Montage aufwendig. Eine ähnliche Lösung mit den gleichen Nachteilen gibt die
DE-PS Nr. 1123751 an. Kostspielig ist auch der Einbau eines Thermoschalters in den Prüfstromkreis (DE-PS Nr. 1067928 und DE-AS 1588723).
Auch mit einem PTC-Widerstand im Prüfstromkreis (CH-PS Nr. 460139) können die grossen Leistungsunterschiede kaum beherrscht werden. Lösungen mit Hilfskontakten im Prüfstromkreis werden auch in DE-AS 2613376,2428866 und DE-OS 3106960 beschrieben.
Es wurden auch mehrere Vorschläge für mechanische Verriegelungen des Betätigungsorgans der Prüfeinrichtung gemacht. In der DE-PS Nr. 1020404 wird zu diesem Zweck ein Prüfknopf verwendet, der mit der Antriebsachse des Schalters gekuppelt ist. Auch diese Lösung ist konstruktiv ungünstig, weil dadurch Betätigungsorgan und Prüftaste räumlich von einander abhängig werden und nicht an jenen Stellen vorgesehen werden können, die vom Standpunkt der Bedienungsübersichtlichkeit optimal wären. Eine mechanische Prüftastenverriegelung beschreibt auch die AT-PS Nr. 317347.
Alle beschriebenen Lösungen betreffen jedoch nur die Prüfeinrichtungen von Fehlerstromschutzschaltern und können die Schwierigkeiten nicht beseitigen, die durch die Netzspannungsversorgung etwa vorhandener elektronischer Verstärkungseinrichtungen für die Fehlerstromauslösung entstehen. Hier wird die Abhängigkeit vom Anschluss der Netz- und Verbraucherseite besonders kritisch. Derartige Einrichtungen arbeiten meist mit elektronischen Verstärkern, die beim Fliessen des Fehlerstromes durch die Spannung an der Sekundärwicklung des Summenstromwandlers einen
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Thyristor durchschalten, dessen Strom die Auslösespule betätigt. Wenn der Schalter aber falsch angeschlossen ist, bleibt die elektronische Schaltung auch nach dem Abschalten an Spannung, wodurch Schäden an den elektronischen Bauelementen entstehen können.
Die Erfindung setzt sich daher zum Ziel, einen Leitungsschutzschalter mit Fehlerstromaus- lösung zu schaffen, der in den Polstrecken für die Phasenleiter Unterbrecherkontakte besitzt, wobei der Neutralleiter ohne Unterbrechung durch den Schalter geführt wird. Der Schalter soll möglichst montagefreundlich sein, d. h., dass beim Anschluss Netz- und Verbraucherseite beliebig vertauscht werden können. Um die geforderte Vertauschbarkeit von Netz- und Verbraucherseite beim Anschluss zu erreichen, wird erfindungsgemäss der infolge der unterbrechungslosen Durchfüh- rung des Neutralleiters freibleibende Kontakt in der Schaltflucht des Neutralleiters als Hilfskon- takt für das Ausschalten der Netzspannungsversorgung und der elektronischen Verstärkungsein- richtung und, gegebenenfalls auch der Prüfeinrichtung verwendet.
Fig. 2 zeigt das Schaltungsschema, wobei die technische Lösung im folgenden beschrieben wird.
Um in der Massenfertigung möglichst wirtschaftlich bauen zu können, wird ein Leitungs- schutzschalter mit Fehlerstromauslösung vorgesehen, der in der üblichen Bauweise aus nebeneinan- der angeordneten Bauelementen (Schaltfluchten) besteht, wobei die Schaltflucht des Neutralleiters dazu verwendet wird, eine netzspannungsabhängige elektronische Verstärkungseinrichtung mit Sum- menstromwandler aufzunehmen, und der in den Schaltfluchten der Phasenleiter vorhandene thermi- sche Überstromauslöser entfällt. Der Magnetauslöser und das Schaltschloss in der Schaltflucht des
Neutralleiters besitzen im wesentlichen die gleichen Bauteile wie die Magnetauslöser und die Schaltschlösser in den Schaltfluchten der Phasenleiter.
Die Auslösespule des Magnetauslösers in der Neutralleiterschaltflucht mit entsprechender Windungszahl ist über die elektronische Schaltung mit dem Netz verbunden und betätigt beim Fliessen eines Fehlerstromes den Magnetauslöser. Die Strombahn des Neutralleiters ist gemeinsam mit den Strombahnen der Phasenleiter über den Summenstromwandler geführt, wird aber nicht über den Unterbrecherkontakt geführt, d. h. sie verbindet direkt die beiden Klemmen für den netz-und verbraucherseitigen Neutralleiteranschluss. Der Unterbrecherkontakt in der Neutralleiter-Schaltflucht wird nach Fig. 2 erfindungsgemäss als Hilfskontakt für das Ausschalten der Netzspannungsversorgung für die elektronische Verstärkungseinrichtung benutzt. Vorteilhafterweise kann er auch für die Unterbrechung des Prüfstromkreises verwendet werden.
Man wird dabei den Hilfskontakt in ähnlicher Weise ausführen wie einen Neutralleiterkontakt, also voreilend schliessend und nacheilend öffnend. Da im Auslöserkreis nur geringe Ströme fliessen, ist ein derartiger Kontakt stark überdimensioniert und daher funktionssicher.
Die Erfindung reduziert aber nicht nur die für einen derartigen Schutzschalter erforderlichen verschiedenen Bauteile, sondern sie bringt auch die gleiche Auslösezuverlässigkeit, wie sie bisher bei Leitungsschutzschaltern üblich war. Dadurch, dass für die Fehlerstromauslösung die gleichen Schaltschlossteile verwendet werden wie für die Überstromauslösung, kommt man zu einem robusten, zuverlässigen und wirtschaftlichen Schaltgerät, dem in der Zukunft besonders für den Schutz von Steckdosenstromkreisen grosse Bedeutung zukommen dürfte. Die Fig. 3 bis 5 zeigen beispielhaft erfindungsgemässe Ausführungen.
Fig. 3 zeigt den Aufriss des geschlossenen Schutzschalters, bestehend aus den nebeneinander angeordneten Bauelementen (Schaltfluchten) für den Phasenleiter L 1 --1-- mit den zugeordneten Anschlussklemmen --13a und 14a-- und den Neutralleiter N --2-- mit den zugeordneten Anschlussklemmen --13b und 14b--. Das Betätigungsorgan besteht aus den miteinander gekuppelten Knebeln --12a und 12b--. Die Kupplung der Schaltschlösser im Inneren des Gerätes ist nicht sichtbar. Ausserdem besitzt der Leitungsschutzschalter mit Fehlerstromauslösung die bekannte Prüfeinrichtung --15--, mit der bei Drücken der Taste ein Prüfstromkreis geschlossen wird, in dem der Prüffehlerstrom fliesst.
Fig. 4 zeigt das Innere der Schaltflucht für den Phasenleiter --L 1-- mit dem elektromagnetischen Schnell auslöser --3a-- und dem thermischen Überstromauslöser --4--, die beide in Serie geschaltet sind und den Hauptstromkreis bilden. Dieser Hauptstromkreis wird durch geeignete Öffnungen über den Summenstromwandler, der sich in der Schaltflucht des Neutralleiters befindet, geführt. Das Schaltschloss --11-- wird durch die thermischen und elektromagnetischen Überstrom-
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auslöser in geeigneter Weise entklinkt, wobei der Anker des Schnellauslösers --6-- zusätzlich über eine mechanische Kupplung --7-- die Öffnungsbewegung der beweglichen Kontaktbrücke --5-- unterstützt.
Der Lichtbogen wird dadurch schnell von dem Kontaktstück --8-- der beweglichen Kontaktbrücke --5-- und dem Gegenkontakt --9-- in die Lichtbogenlöschbleche --10-- getrieben.
Mit der Prüftaste --15-- kann der Prüfstromkreis geschlossen werden.
Fig. 5 zeigt das Innere der Schaltflucht für den Neutralleiter --N-- mit dem Summenstromwandler --16--, dem netzspannungsabhängigen Verstärker für die Fehlerstromauslösung --17-- und dem elektromagnetischen Schnellauslöser --3b--, dessen Auslösespule nun aber nicht mehr im Hauptstromkreis liegt, sondern beim Fliessen eines Fehlerstromes durch den Verstärker an die Netzspannung angeschlossen wird und somit den Schutzschalter mit Hilfe der Netzenergie auslöst.
Die Hauptstrombahn des Neutralleiters verbindet direkt die Anschlussklemmen --13b und 14b-und führt über den Summenstromwandler. Die Netzzuleitung von Prüfeinrichtung und Verstärker --20-- geht vom Phasenleiter zum Unterbrecherkontakt --5, 8, 9--, wobei die Feder --10-für den notwendigen Kontaktdruck sorgt. An den Gegenkontakt --9-- ist die Verdrahtung des Prüfstromkreises --18-- und der Netzanschluss des Verstärkers --19-- angeschlossen. Der zweite Pol von Prüfeinrichtung und Verstärker ist mit dem Neutralleiter verbunden.