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Die Erfindung betrifft einen Fehlerstromschutzschalter, bei dem die Phasenleiter und der
Neutralleiter über gemeinsam schaltbare Ausschalter durch das Innere des ringförmigen Eisenkernes eines Summenstromwandlers geführt sind, welcher Eisenkern eine Wicklung für ein Überstromrelais aufweist, das die Auslösung des Fehlerstromschutzschalters herbeiführt, und bei dem eine Prüfein- richtung mit einer Prüftaste zur Überprüfung des ordnungsgemässen Zustandes des Fehlerstromschutz- schalters vorgesehen ist, die wenigstens ein bewegliches Schaltorgan aufweist, das über einen
Widerstand die Verbindung zu einem ausgangsseitig liegenden Pol eines Phasenschalters herstellt.
Durch die CH-PS Nr. 627881, die sich einerseits lediglich auf Einphasen-Stromkreise und anderseits nur auf an Steckdosen zusätzlich angeschlossene Fehlerstromschutzschalter bezieht, wurde eine Prüfschaltung zur Überprüfung der Erdungsqualität des Schutzleiters bekannt, die
Bestandteil entweder einer externen Mehrfach-Steckdosenleiste oder einer Zusatzeinrichtung zu einem mit der herkömmlichen Prüftasterschaltung versehenen Fehlerstromschutzschalter ist, die eben mit diesem in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht ist. Die Prüfschaltung ist damit nicht im Fehlerstromschutzschalter integriert. Eine Mitüberprüfung des ordnungsgemässen Anschlusses der drei Aussenleiter und des Neutralleiters ist bei der bekannten Vorrichtung nicht vorhanden.
Durch die DE-AS 1538369 wurde ein Fehlerschutzschalter bekannt, bei dem der Schutzleiter in die Summenstromerfassung miteinbezogen ist und mittels entsprechend abgestimmter Windungszahlen- verhältnisse unterschiedliche Auslösebedingungen für den Fehlerfall (Körperschluss) und den direkten Berührungsfall realisiert werden. Damit sind jedoch keinerlei Prüfschaltungen - weder für die Erderwirksamkeit des Schutzleiters noch für den ordungsgemässen Anschluss von Aussen- und Neutralleiter - verbunden.
Die DE-AS 1161631 beschreibt eine relativ komplizierte Zusatzschaltung für eine laufende
PE- oder PEN-Leiterüberwachung, die jedoch nicht im Fehlerstromschutzschalter selbst untergebracht ist. Diese Einrichtung stellt mit Sicherheit höhere Anforderungen an den Betreiber einer derart geschützten, elektrischen Anlage als gemeinhin von elektrotechnischen Laien zu erwarten sind. Eine einfache Aussen-, Neutral- und Schutzleiterkontrolle durch Prüftasten-und Wiedereinschalterbetätigung, ist bei der bekannnten Schaltung nicht vorgesehen.
Die DE-OS 2852317 beschreibt im wesentlichen die Nutzung von Fehlerstromschutzschaltern als Fernschalter mittels Schaltvorrichtungen, die künstliche Fehler erzeugen und somit zur Fernsteuerung der jeweils davorgeschalteten Fehlerstromschutzschalter führen. Eine einfach handhabbare, in den Fehlerstromschutzschalter integrierte Prüfvorrichtung für die richtige Aufschaltung von Aussen-, Neutral- und Schutz leiter kann dieser OS nicht entnommen werden.
Die DE-PS Nr. 761123 beschreibt eine Fehlerstrom-Fehlerspannungs-Schutzeinrichtung, die mit Hilfe einer entsprechenden Übertragungsschaltung einpolige Überstromauslöser bei Körperschlüssen phasenweise gestaffelt zum Ansprechen bringt. Vom Prinzip der Summenstromerfassung zum Zwecke der Fehlerstromfeststellung wird dabei kein Gebrauch gemacht.
Die Fehlerstromschutzschaltung beruht derzeit auf der Überwachung der im geschützten Anlageteil fliessenden Ströme mit Hilfe eines Summenstromwandlers und erfordert eine Erdung der zu schützenden Geräte über einen Schutzerdungsleiter (PE-Leiter). Die Prüftaste am Fehlerstromschutzschalter, im folgenden nur als FI-Schalter bezeichnet, dient ausschliesslich zur Funktionsprüfung des Schutzschalters. Vorgeschrieben ist ferner, dass der Erdungswiderstand des Schutzerders so zu bemessen ist, dass beim Nennwert des Auslösestromes des FI-Schalters eine Fehlerspannung von derzeit 65 V (in Hinkunft voraussichtlich 50 V) bzw. 24 V für Tiere, auftritt. Daraus lassen sich die höchstzulässigen Widerstände des Erders festlegen.
In der Praxis wird in der elektrischen Anlage eine Schutzerde verlegt, die zumindest an einer Stelle mit einem zur Erde führenden oder in Erde verlegten Rohr oder mit einem andern Erder fest elektrisch verbunden ist. Im Laufe der Zeit kann ein solcher Anschluss jedoch, beispielsweise durch Oxydation, einen zunehmenden Widerstand annehmen oder überhaupt unwirksam werden, wenn z. B. an Stelle von metallischen Rohrleitungen (Gas- oder Wasserleitungsrohre) bei Reparaturen oder Neuverlegungen Rohre aus elektrisch nicht leitendem Material (Kunststoff) eingesetzt werden. In einem solchen Falle verliert die Schutzerde ihre Funktion und es kann dann unter Umständen zu Elektrounfällen oder Sachschäden (z. B. Brände zufolge von Gerätefehlern) kommen.
Das Unwirksamwerden der Schutzerde geschieht völlig unbemerkt und könnte nur durch von einem
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Fachmann auszuführende Messungen festgestellt werden, was aber im allgemeinen unterbleibt.
Auch bei einer regelmässigen Überprüfung des FI-Schalters durch Betätigung der Prüfeinrichtung (Prüftaste oder Prüfknopf) lässt sich bei den bekannten Fehlerstromschutzschaltern nicht erkennen, dass der Widerstand des Erders unzulässig hoch wurde und unter Umständen bereits den Wert "unendlich" aufweist.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen FI-Schalter der eingangs beschriebenen
Art so zu verbessern, dass er auch eine Überprüfung des Zustandes des Erders ermöglicht und gegebenenfalls die Anlage vom Netz abschaltet. Darüber hinaus soll es der erfindungsgemässe
FI-Schalter ermöglichen, bei Mehrphasenbetrieb eine Phasenleiter-/Neutralleitervertauschung, die bei Reparaturarbeiten gelegentlich vorkommen kann, durch sofortige Abschaltung zu verhindern und auch dann abzuschalten, wenn einer der drei Phasenleiter eines Mehrphasennetzes nicht angeschlossen oder vor dem FI-Schalter unterbrochen ist.
Die Lösung der gestellten Aufgabe ist erfindungsgemäss darin zu erblicken, dass die Schutzerd- leitung ausserhalb des Summenstromwandlers über den Fehlerstromschutzschalter geführt und zumindest an einen Kontakt einer der Prüftaste entsprechenden Schalteranordnung angeschlossen ist, von der im Falle eines Mehrphasennetzes ein zweiter Kontakt mit dem eingangsseitigen An- schluss des Neutralleiters verbunden ist, und dass der Phasenschalter im Falle eines Mehrphasen- netzes ausser den feststehenden Ein- und Ausschaltstellungen beidseitig der Einschaltstellung je einen Wischerkontakt aufweisen, von denen der vor der Einschaltstellung liegende erste Kontakt über einen Widerstand zum eingangsseitigen Anschluss des Neutralleiters geführt ist,
der hinter der Einschaltstellung liegende zweite Kontakt bei einem der Phasenschalter über einen eigenen
Widerstand in gleicher Weise mit dem Neutralleiter in Verbindung steht, die zweiten Kontakte der andern Phasenleiter hingegen mit dem ersten, vor der Einschaltstellung liegenden Kontakt verbunden sind, wobei der Widerstand im Stromkreis des einen zweiten Kontaktes zum Neutralleiter einen grösseren, vorzugsweise den doppelten Ohmwert eines der am ersten Kontakt angeschlossenen, untereinander im wesentlichen gleich grossen Widerstände aufweist.
Durch den solcherart erfindungsgemäss ausgebildeten FI-Schalter können bei Betätigung der Prüftaste künstliche Fehler hergestellt (simuliert) werden, mit denen nicht nur, wie bisher die Auslösefunktion des FI-Schalters selbst überprüfbar ist, sondern darüber hinaus auch die Wirksamkeit der Schutzerdung. Bei geeigneter Wahl des Begrenzungswiderstandes im Prüfkreis löst der FI-Schalter bei Betätigung der Prüfeinrichtung nur bei ausreichend niedrigem Erdungswiderstand aus. Damit ist eine bessere Kontrolle elektrischer Anlagen auf Sicherheit gegen Elektrounfälle gegeben.
Bei Einphasenbetrieb, wie er beispielsweise im Wohnbereich vielfach vorgesehen ist, kann der erfindungsgemässe FI-Schalter ausser der normalen Funktion nur noch die Prüfung der Wirksamkeit der Schutzerdung zusätzlich ermöglichen, da ja eine Vertauschung der beiden Leiter, von denen einer der Neutralleiter ist, keine gefährlichen Folgen mit sich bringt. Auch eine Unterbrechung oder eine Nichtanschaltung eines Leiters macht sich sofort anderwärtig bemerkbar, da dann beim Verbraucher keine Spannung ankommt bzw. keine Gerätefunktion zustande kommt.
In einem Einphasennetz braucht der erfindungsgemässe FI-Schalter daher gegenüber den bekannten FI-Schaltern zusätzlich nur die bereits erwähnte Überprüfung der Schutzerdung zu ermöglichen.
Dies ergibt eine Vereinfachung des FI-Schalters, der in diesem Falle dadurch gekennzeichnet ist, dass vorzugsweise beide feststehende Kontakte der der üblichen Prüftaste entsprechenden Schalteranordnung mit der Betriebserde verbunden sind und die Schalteranordnung zwei bewegliche Schaltorgane aufweist, die über je einen Widerstand zu je einer Phasenleitung, von denen eine der Neutralleiter ist, am Ausgang des FI-Schalters geführt sind.
Diese Ausführung ergibt bei einem nur geringfügigen Mehraufwand gegenüber bekannten FI-Schaltern eine wesentlich gesteigerte Sicherheit gegen Elektrounfälle, ebenso wie die vorstehend für Mehrphasensysteme beschriebene Ausführung.
Einzelheiten über Ausführungsbeispiele können der folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnungen entnommen werden, in denen Fig. 1 das Schema des erfindungsgemässen FI-Schalters für Mehrphasenbetrieb zeigt und Fig. 2 die vereinfachte Anordnung für Einphasenbetrieb.
Bei dem in Fig. 1 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel eines Fehlerstromschutz-
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schalters FI wird angenommen, dass eine aus einem Drehstromnetz gespeiste Anlage geschützt werden soll. Die drei Phasen-R, S und T-- des Netzes sind an die Eingangsklemmen --LI, L2 und L3-- des Fehlerstromschutzschalters angeschlossen. Ein vierter Anschluss --N-- ist für den Neutralleiter des Netzes vorgesehen. Die Phasenleiter und auch der Neutralleiter durchsetzen den im allgemeinen ringförmigen Eisenkern eines Summenstromwandlers --E-- in an sich bekannter
Art. Gemäss der Erfindung sind ferner zwei Anschlüsse --PE-- für die Schutzerde vorgesehen, die lediglich eine Durchschleifung der Schutzerdleitung und interne Verbindungen mit derselben ermöglichen.
Als Prüfeinrichtung ist eine Schalteranordnung --TE-- vorgesehen, die drei Kontakt- stellungen-tl, tO und t2-- und einen Schalterarm --n-- besitzt. Vorzugsweise ist die Anordnung so getroffen, dass sich die Stellung-tO- (Aus-Stellung) des Schalterarmes --n-- zwischen den beiden Kontakten --tl und t2-- befindet, wobei die Schalteranordung so ausgebildet ist, dass der Schalteram, nachdem er in eine der beiden Stellungen-tl oder t2-- gebracht wurde, von selbst in die Stellung-tO-zurückkehrt. Der der Stellung --tl-- zugeordnete Kontakt ist zum eingangsseitigen Neutralleiteranschluss --N--, der vor dem Summenstromwandler liegt, geführt, wogegen der der Stellung --t2-- zugeordnete Kontakt mit der durchlaufenden Schutzerde --PE-PE-verbunden ist.
Der Schalterarm --n-- ist über einem Widerstand --R-- mit der ausgangsseitigen Anschlussklemme einer der drei Phasenleitungen verbunden, um in der Stellung --tl--, in der der Schalterarm --n-- mit dem eingangsseitigen Anschluss --N-- des Neutralleiters verbunden ist, einen künstlichen Fehlerstrom zwecks Überprüfung der ordnungsgemässen Funktion des FI-Schalters, wie an sich bekannt, herbeizuführen. Wird der Schaltarm --n-- in die Stellung --t2-gebracht, fliesst ein Fehlerstrom über den Widerstand --R-- zur Schutzerde und der FI-Schalter löst aus, soferne die vorhergehend beschriebene Funktionsprüfung ordnungsgemäss abgelaufen ist und auch der Erdungswiderstand der Schutzerdleitung --PE-- einen vorgegebenen Wert nicht übersteigt.
Erfolgt in der Stellung --t2-- keine Auslösung des FI-Schalters, dann ist der Erdungswiderstand zu gross bzw. die Schutzerdleitung unterbrochen.
Jeder Phasenschalter hat einen Kontaktarm (ml, m2, m3), dessen fester Drehpunkt jeweils mit einer aus dem Summenstromwandler austretenden Phasenleitung verbunden ist. Jeder der Phasenschalter --PN-- weist ausser der"AUS"-Stellung und der einrastenden"EIN"-Stellung noch weitere Stellungen --1, 2-- auf, die nicht unbedingt einrasten müssen, sondern bei Betätigung des Schalterhebels --PS-- gegen die Einschaltstellung bzw. über diese hinaus die zugehörigen Kontakte überstreichen bzw. erreichen.
In den beiden Stellungen --1 oder 2-- besteht bei zwei Phasenleitern über den jeweils einer Phasenleitung zugeordneten Widerstand --X-- eine Verbindung zum eingangsseitigen Neutralleiteranschluss --N--. Bei der dritten Phasenleitung besteht eine solche Verbindung über einen Widerstand --X-- nur in der Stellung --1--. In der Stellung --2-- wird bei dieser dritten Phasenleitung die Verbindung zum Neutralleiteranschluss --N-- hingegen über einen Widerstand --2X--, dessen Wert im dargestellten Ausführungsbeispiel doppelt so gross ist wie der der Widerstände --X--, hergestellt. Im allgemeinen hängt die Dimensionierung der Wider- stände --R, X bzw. 2X-- von der gewünschten maximal zulässigen Berührspannung, von der Netzspannung und vom Nennauslösestrom des jeweiligen FI-Schalters ab.
Wird der Hebel --PS-- zur Inbetriebnahme der an den FI-Schalter angeschlossenen Anlage von der"AUS"-Stellung in die"EIN"-Stellung und darüber hinaus in die Stellung --2-- gebracht, so überstreichen die Schaltarme-ml, m2 und m3-- zunächst die der Stellung-l-zugeordneten
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gemacht sein, um zu verhindern, dass zu rasch durchgeschaltet wird, wenn eine Phasenvertauschung mit dem Neutralleiter vorhanden sein sollte.
Ist das Drehstromsystem vollständig und richtig an den FI-Schalter angeschlossen, geschieht nichts und der Schalterhebel --PS-- lässt sich ungehindert in die "EIN"-Stellung --e-- bewegen, in welcher er verbleibt. Ist dies nicht der Fall, dann liegt eine Vertauschung einer Phase mit dem Neutralleiter vor. Liegt kein derartiger Fehler vor, kann der FI-Schalter in die Stellung gebracht werden, in der die Anlage an das Netz angeschaltet ist. Durch Bewegung des Schalterhebels --PS-- in die Stellung --2-- ist feststellbar, ob der FI-Schalter in Ordnung ist, da durch den \'liderstand --2X-- ein ungleicher Stromfluss in den Phasenleitungen hervorgerufen
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**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.