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Die Erfindung betrifft eine Fehlerstromschutzanordnung für ein mehrphasiges Netz,
gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Übliche Fehlerstromschutzschalter, auch FI-Schalter genannt, mit denen ein
mehrphasiges Netz abgesichert werden soll, besitzen einen Summenstromwandler, durch den
Netzleiter und der Neutralleiter als Primärwicklungen hindurchgeführt werden; der
Wandler besitzt weiterhin eine Sekundärwicklung, in der bei Auftreten eines
Fehlerstromes eine Spannung induziert wird, die einem Auslöser zugeführt wird, der ein
Schaltschloß entklinkt, sodass in den Leitern befindliche Kontaktstellen bleibend
geöffnet werden.
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Symmetrische Fehlerströme, die einen zufälligen Sternpunkt bilden, können dann,
wenn die Fehlerströmen über die Phasen abfließen, von einem üblichen
Fehlerstromschutzschalter nicht erkannt werden. Dadurch besteht die Gefahr, dass wesentlich
höhere Fehlerströme fließen können, als sie zum Beispiel für den Brandschutz
zugelassen sind.
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Durch das zufällige Auftreten von Fehlern an mehreren Geräten, bei den
Gleichrichterbrücken in deren Netzteil angeordnet sind, wie sie bei Computern und dgl. eingebaut
sind, welche Netzteile an unterschiedliche Phasen angeschlossen sind, kann es durch
das Summieren von pulsierenden Fehlerströmen ebenfalls zu Gleichfehlerströmen über
Erde kommen, welche die Auslösung von Standard-FI-Schaltern beeinträchtigen.
Hierbei ist der Gleichfehlerstrom nur die Summe von um 120 Grad verschobenen
pulsierenden Fehlerströmen, die im Summenstromwandler eines vierpoligen
Fehlerstromschutzschalters durch Aufsummieren in einen Gleichstrom mit Restwelligkeit
umgewandelt werden. Dieser Gleichstrom kann die Funktion eines Standard-FI-Schalters
beeinträchtigen, weil hier nur der pulsierende Fehlerstrom detektiert werden kann.
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Aus der DE 552 678 ist eine Schutzschaltung zur Sicherung von Menschen und Tieren
gegen Schaden durch Berührung eines spannungführenden Leiters eines
Niederspannungsnetzes bekannt geworden, bei der die drei Phasen und gegebenenfalls der
Nullleiter von einer Spulenanordnung überwacht werden. Bei einer weiteren
Schaltungsanordnung werden die drei Phasenleiter allein und bei weiteren Ausführungsformen zwei
Phasenleiter bzw. ein Phasenleiter und der Nulleiter gegen Fehlerstrom, das heißt
gegen direkte Berührung und Abfluß eines Fehlerstromes durch den Menschlichen Körper
überwacht.
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Nicht überwacht werden hierbei Fehlerströme, die über die Phasen abfließen, sowie
bestimmte Arten von Gleichfehlerströmen.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Fehlerstromschutzanordnung der eingangs
genannten Art zu schaffen, mit der über die Phasen abfließende Fehlerströme und
bestimmte Arten von Gleichfehlerströmen bei bestimmten Fehlern erfaßt werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst,
dass die Einrichtung einen zweipoligen Fehlerstromschutzschalter für jede Phase
umfasst, bei dem der eine Pol mit dem zugehörigen Phasenleiter und der andere mit den
Neutralleiter verbunden ist.
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Erfindungsgemäß besitzt die Anordnung einen zweipoligen Fehlerstromschutzschalter
und/oder einen Differenzialschutzschalter für jeden Stromkreis, bei dem jeder erste Pol
des Schutzschalters mit je einem der Phasenleiter und jeder zweite Pol mit dem
Neutralleiter oder jeder erste Pol mit je einem Phasenleiter und jeder zweite Pol mit je
einem weiteren Phasenleiter verbindbar sind.
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Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung ist eine
Fehlerstromschutzanordnung für ein mehrphasiges Netz mit Überwachen der Einzelstromkreise dadurch
gekennzeichnet, daß jeder Stromkreis, das heißt jede Phase mit N oder jede Phase zur
nächsten auf Fehlerstrom überwacht wird und im Fehlerfall zur Allpoligen oder
Einzelstromkreisabschaltung führt.
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Mit dieser Anordnung können Fehlerströme, die über die Phasen abfließen, detektiert
werden, weil jede Phase - im Gegensatz zu den üblichen mehrphasigen
Fehlerstromschutzschaltern - überwacht wird. Auch in den Fällen, in denen aufgrund von zufällig
auftretenden Fehlern in mehreren Geräten, die Gleichrichterbrücken in ihrem Netzteil
aufweisen und die an unterschiedliche Phasen angeschlossen sind, Gleichfehlerströme
vorhanden sind, können die entsprechenden Fehlerströme detektiert werden.
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Sinn der Erfindung ist es, die elektrische Sicherheit, vor allem den Personenschutz zu
erhöhen. Optimal anwendbar ist die Erfindung bei Betriebsmitteln, welche einen
Drehstromanschluß besitzen, jedoch aus einphasigen Komponenten bestehen, wie zum
Beispiel ein Elektroherd, eine Drehstrombeleuchtung und dergleichen.
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Die Gefahr, daß in einer Anlage Fehlerströme vorhanden sind, besteht im Endeffekt
überall. Die Größe hängt von der Güte der Anlage und im wesentlichen von deren
Verschmutzungsgrad, beispielsweise von Feuchtigkeit, ab. Zusätzlich können Ableitströme
über Filter gemäß der EMV-Richtlinie auftreten. Die Ströme fließen zu ihrer Quelle
zurück, und zwar über den einfachsten Weg, der sich ihnen bietet; in
Wechselstromsystemen ist dies eine ständige Wechselbewegung. In Drehstromsystemen findet diese
Wechselbewegung in einem Kreissystem um 120 Grad versetzt statt. Bei
Drehstromverbrauchern ohne N-Anschluß fließt somit der Strom, vom Zeitaugenblick abhängig,
über eine Phase zum Verbraucher und die beiden anderen Phasen zurück. Bei Fehler-
und Ableitströmen findet ähnliches statt. Beispielsweise sei in einem Phasenleiter ein
Fehlerstrom von 100 mA in einem zweiten Phasenleiter ein Fehlerstrom von 150 mA
und im dritten Phasenleiter 100 mA. Der sogenannte symetrische Fehlerstom beträgt
hierbei 100 mA, wobei der übliche, dreiphasige Fehlerstromschutzschalter lediglich 50
und 80 mA erkennt. Diese Darstellung ist natürlich vereinfacht, denn es fließen auch
noch Teile des kleineren Reststroms über die dritte Phase ab. Die Phasenlage spielt
ebenfalls eine Rolle. Der dreiphasige Fehlerstromschutzschalter erkennt daher nur
noch einen Teil des tatsächlichen Fehlerstromes. In einem konstruierten Fall, bei dem
in zwei Phasen je 100 mA Ableitstrom und in der dritten Phase 100 mA Fehlerstrom
fließen, würde ein Fehlerstromschutzschalter keinen Fehlerstrom erkennen.
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Mit der erfindungsgemäßen Anordnung kann dieses vermieden werden; auch solche
Fehlerströme bzw. Ableitströme können detektiert werden.
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Anhand der Zeichnung, in der zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind,
sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen
und weitere Vorteile der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
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Es zeigen:
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Fig. 1 eine Fehlerstromschutzanordnung nach dem Stand der Technik,
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Fig. 2 eine Fehlerstromschutzanordnung gemäß der Erfindung und
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Fig. 3 eine weitere Schaltung für eine Fehlerstromschutzanordnung.
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Eine übliche Fehlerstromschutzanordnung besitzt einen Summenstromwandler 10,
durch den Netzleiter L1, L2, L3 und N als Primärwicklungen hindurchgeführt sind. In
den Netzleitern L1, L2, L3 und N befinden sich Kontaktstellen 11, 12, 13 und 14, die von
einem Schaltschloß 15 bleibend geöffnet werden können.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Phasenleiter L1, L2 als
Primärwicklung durch einen ersten Wandler 40, die Phasenleiter L2 und L3 durch
einen zweiten Wandler 41 und die Phasenleiter L 3 und L1 durch einen dritten Wandler
42 hindurchgeführt. Deren Sekundärwicklungen 43, 44 und 45 sind mit einem
Auslöserelais 46, 47 und 48 verbunden, die in gleicher Weise wie in der Fig. 2 mit
Schaltschlössern 20, 21, 22 oder gegebenenfalls auch mit einem einzigen Schaltschloß zur
allpoligen bzw. allphasigen Ausschaltung geführt. Dies ist durch die Pfeile 49, 50 und
51 angedeutet.
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Für den Installateur, der die Fehlerstromschutzanordnung einsetzen will, ist es lediglich
erforderlich, die drei zweipoligen Schutzschalter je nach Bedarf so zu Verschalten, wie
in Fig. 2 oder wie in Fig. 3 dargestellt. Hierbei werden alle Arten von Fehlerströmen,
auch diejenigen Fehlerströmen, die zwischen den Phasen fließen, erfaßt.
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Der Summenstromwandler 10 besitzt eine Sekundärwicklung 16, die mit einem
Auslöser 17 verbunden ist, der auf das Schaltschloß gemäß der Wirklinie 18 einwirkt.
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Wenn in einem der Netzleiter ein Fehlerstrom auftritt, dann wird in der
Sekundärwicklung 16 eine Spannung induziert, die dem Auslöser 17 zugeführt wird, der über die
Wirklinie 18 das Schaltschloß 15 entklinkt und damit die Kontaktstellen 11 bis 14
bleibend öffnet.
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Wenn bei einer solchen bekannten Anordnungen ein Fehlerstrom in einer Phase über
eine benachbarte Phase abfließt, kann dieses unter Umständen von der Anordnung
nach Fig. 1 nicht detektiert werden.
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Erfindungsgemäß befinden sich in den Netzleitern L1, L2, L3 und N jeweils zweipolige
Fehlerstromschutzschalter 20, 21 und 22, wobei der Summenstromwandler 23 des
Fehlerstromschutzschalters 20 den Netzleiter L1 und den Neutralleiter N umfasst, der
Summenstromwandler 24 der Schutzanordnung 21 den Netzleiter L2 und den
Neutralleiter N und der Summenstromwandler 25 der Schutzanordnung 22 den Phasenleiter
L3 und den Neutralleiter N umfassen. Der Fehlerstromschutzschalter 20 besitzt die eine
Kontaktstelle 26 und 27 im Phasenleiter L1 und Neutralleiter N; die Schutzanordnung 21
besitzt Kontaktstellen 28, 29 im Phasenleiter L2 und im Neutralleiter N und die
Schutzanordnung 22 besitzt Kontaktstellen 30 und 31 in dem Phasenleiter L3 und dem
Neutralleiter N.
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Die Fehlerstromschutzschalter 20, 21 und 22 sind als so genannte zweipolige
Fehlerstromschutzschalter ausgebildet, wobei auf einen Pol, d. h. auf eine
Klemmenanordnung ein Phasenleiter und auf die andere Klemmenanordnung der Neutralleiter
aufgeschaltet sind.
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Alle Fehlerstromschutzschalter 21, 22 und 20 besitzen, ebenso wie der
Fehlerstromschutzschalter gemäß Fig. 1, einen Auslöser und ein Schaltschloß.
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Es besteht natürlich auch die Möglichkeit, je einen zweipoligen FI/LS-Schalter für die
Fehlerstromschutzschalter 20, 21 und 22 einzusetzen.