DE1128537B - Einrichtung zur UEberwachung der Zufuehrungsleitungen von Strom-verbrauchern auf Erdschluss und Bruch des Schutzleiters - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Überwachung der Zuführungsleitungen von Stromverbrauchern auf Erdschluß und Bruch des Schutzleiters Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Uberwachung der Zuführungsleitungen von Stromverbrauchern auf Erdschluß und Bruch des Schutzleiters.
• Vor allem im Bergbau müssen ortsveränderliche elektrische Betriebsmittel nach den bergbehördlichen Vorschriften durch eine vom zuständigen Oberbergamt genehmigte Schutzeinrichtung ständig überwacht werden. Diese soll zumindest den Körperschluß des zu überwachenden Stromverbrauchers anzeigen. Es ist somit unerläßlich, wenigstens den Schutzleiter auf Bruch zu überwachen, da nur b-i einwandfreiem Schutzleiter das Auftreten einer gefährlichen Berührungsspannung am Gehäuse des Stromverbrauchers sicher verhindert wird. Darüber hinaus wird man jedoch auch möglichst eine Erdschlußanzeige-oder Abschalteinrichtung vorsehen.
• Die Erfindung bezweckt, mittels einer einzigen Überwachungseinrichtung mehrere Stromverbraucher, z. B. Bohrmaschinen, überwachen zu können. Gleichzeitig soll das Gerät die Verwendung von normalen Gummischlauchleitungen mit Schutzleiter gestatten und ein Absinken des Isolationswertes des Netzes gegen Erde unter einen bestimmten Betrag verhindern.
• Erfindungsgemäß erreicht man dies dadurch, daß durch den Schutzleiter mindestens ein Verbraucher in eine Brückenschaltung gelegt wird, die sich bei Bruch des Schutzleiters verstimmt.
• Sollen die Zuleitungen der Stromverbraucher gleichzeitig auf Erdschluß und Bruch des Schutzleiters -überwacht werden, so erreicht man dies erfindungsgemäß dadurch, daß durch den Schutzleiter mindestens ein Verbraucher in eine Brückenschaltung gelegt wird, die sich bei Brach des Schutzleiters verstimmt und in deren Speiseleitung ein im Erdschlußfall eine Differenz bildendes Schaltelement vorgesehen ist, dessen Betätigungsorgane in den mit der Speiseleitung verbundenen Brückenzweigen liegen.
• Als einfache Brückenschaltung kann eine Wheatstonebrücke vorgesehen werden. Zur Erfassung der Brückenverstimmung sind empfindliche Steuerelemente erforderlich. Man verwendet deshalb ein elektronisches Steuerelement, dessen Steuerelektrode mit einem Eckpunkt der Bräcke verbunden ist, dessen Potential sich bezüglich des gegenüberliegenden Eckpunktes bei Bruch des Schutzleiters verändert. Als bekanntes, einfaches und empfindliches elektronisches Steuerelement ist die Verwendung einer Vakuumröhre vorteilhaft. Das Ausgangssignal der Vakuumröhre kann mittels eines Verstärkers, insbesondere einer Verstärkerröhre, verstärkt werden, deren Anodenspannung durch eine Glimmlampe stabilisiert wird. Zur Erhöhung der Empfindlichkeit der Überwachungseinrichtung ist die Verringerung der Anodenspannung der Verstärkerröhre nach Inbetriebnahme der Überwachungseinrichtung bei intaktem Schutzleiter vorteilhaft. Die Funktionen der als elektronisches Steuereleinent wirkenden Röhre und diejenige der Verstärkerröhre können in einer Doppeltriode zusammengefaßt werden.
• Bei Zuschalten eines weiteren Stromverbrauchers wird durch ein zugleich mit dem Stromverbraucher beaufschlagtes Schaltelement ein zusätzlicher Widerstand in die Brücke eingeschaltet. Das zugleich mit dem Stromverbraucher beaufschlagte Schaltelement kann aus einem Strom- oder Spannungsrelais bestehen, bei einfachen Einrichtungen genügt die Verwendung eines Stellschalters. Zur Beseitigung des Störeinflusses der Netzisolation ist in der Brückenschaltung eine RC-Kombination vorgesehen.
• Soll die Empfindlichkeit der Überwachungseinrichtung verändert werden können, so ist die Verwendung eines veränderlichen Widerstandes in der Brückenschaltung erforderlich.
• Als einfaches, eine Differenz bildendes Schaltelement ist die Verwendung eines Differenzrelais zweckmäßig.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen Fig. 1 und 2 eine schematische Darstellung des eigentlichen Steuerungsteils, Fig. 3 den Stromlaufplan einer mit der erfindungsgemäßen Einrichtung Überwachten Gruppe von Stromverbrauchern. in Fig. 1 ist zwischen das zu überwachende Netz, das nicht dargestellt ist, und den Schutzleiter SL über eine Widerstandsanordnung eine Gleichspannung geschaltet. Die Netzphasen und der Schutzleiter SL sind die Zuleitungen zu einer Wheatstonebrücke, die von den Widerständen rl ... r4 gebildet wird. Die Widerstände werden so aufeinander abgestimmt, daß im normalen Betrieb die Spannungsabfälle in den Widerständen r, und r2 sowie r3 und r4 gleich groß sind.
• Die Widerstände r, ... r3 sind in dem Überwachungsgerät eingebaut, der* Widerstand r4 kann im Gehäuse des Stromverbrauchers, z. B. einer Bohrmaschine, angeordnet sein. Sind mehrere Stromverbraucher vorhanden, so treten an die Stelle der Widerstände r3 und r4 mehrere parallel geschaltete Widerstände, deren Anzahl der Zahl der zu überwachenden Stromverbraucher entspricht. Beim Zuschalten eines Stromverbrauchers muß auch im Gerät ein entsprechend bemessener Widerstand dem Widerstand r3 parallel geschaltet werden. Dies kann über handbetätigte Stellschalter, Spannungs- oder Stromrelais geschehen. An den Punkt G wird das Steuergitter, an den PunktK die Kathode eines Röhrenverstärkers gelegt.
• Die Widerstandsbrücke aus den Widerständen r, .. r4 ist so abgestimmt, daß bei einwandfreiem Schutzleiter SL die Punkte G und K das gleiche Potential führen. Wird der Widerstand des Schutzleiters SL erhöht, ist der Strom il kleiner als i2. Damit ist der Spannungsabfall im Widerstand r, kleiner als im Widerstand r2. Es tritt also zwischen den Punkten K und G ein Spannungsgefälle u = i2 - r2 - 11 - r, auf, das zum Steuern eines Röhrenverstärkers ausgenutzt wird.
• Die Überwachungseinrichtung könnte mit sehr großer Empfindlichkeit arbeiten, wenn nicht der Isolationswiderstand des Netzes unkontrollierbar in die Messung eingehen würde. Der Isolationswiderstand des Netzes liegt parallel zum Abschlußwiderstand r4. Als Steuerungsgröße tritt jetzt der daraus resultierende Widerstand auf. Dieser fällt mit abriehmendern Isolationswiderstand des Netzes. Die Folge davon ist, daß der Punkt G gegen den Punkt K ein positives Potential führt und das Gerät auf Bruch des Schutzleiters unempfindlich wird.
• Der Einfluß des Netz-Isolationswiderstandes kann durch die in Fig. 2 angegebene Kompensationsschaltung abgeschwächt werden. Die durch den Isolationswiderstand verursachte Verschiebung wird über den hochohmigen Widerstand r5 und den Speicherkondensator K, ausgeglichen. Bricht der Schutzleiter, erfolgt die Entladung des Kondensators K, nur langsam, so daß das Gerät Zeit hat, auf den Bruch 7u reagieren.
• In der gleichen Figur dient zur Erdschlußüberwachung das Differenzenrelais dl. Die Ströme il und 12 durchffießen entgegengesetzt gewickelte Windungen, so daß sich ihre magnetischen Flüsse ganz oder mindestens teilweise aufheben. Bekommt eine Netzphase Schluß mit dein geerdeten Maschinengehäuse oder mit dem Schutzleiter selbst, so fließt über den Widerstand ein kräftiger Strom, der das Relais d, zum Ansprechen bringt.
• Fig. 3 zeigt den Stromlaufplan einer von der erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung überwachten Gruppe von Strornverbrauchern M, ... M4; dabei können die beiden Einfachtrioden pl und p# durch eine Doppeltriode, die drei Hilfstransformatoren ml, m2 und m3 durch einen Kleintransforinator mit drei Sekundärwicklungen ersetzt werden. Um eine möglichst hohe Empfindlichkeit zu erhalten, erfolgt die Gleichrichtung bei allen Gleichstromkreisen in Brückenschaltung. Aus dem gleichen Grund kann auch im Bedarfsfall die Anodenspannung der Endstufe über eine Glimmlampe p3 stabilisiert werden. Hierdurch soll auch bei länger anhaltenden Spannungsabsenkungen im Drehstromnetz die Endstufe die gleiche Anodenspannung erhalten. Die kurzzeitigen Spannungseinbrüche, die durch das Anlaufen der einzelnen Stromverbraucher entstehen, werden durch den Elektrolytkondensator K2 aufgefangen.
• In den einzelnen Bohrmaschinen sind die Abschlußwiderstände r41 ... r44 eingebaut. Da die Widerstände nur für sehr kleine Leistungen auszulegen sind, können die Abschlußglieder ohne Umbau in den, einzelnen Stromverbrauchern untergebracht werden.
• Beim Einschalten eines Stromverbrauchers wird jeweils über ein Stromrelais d21 ... d24 der zugeordnete Kompensationswiderstand r31 ... r34 zugeschaltet. Diese Kompensationswiderstände sind im Gehäuse des Überwachungsgerätes eingebaut. Im Bedarfsfall kann der Widerstand r, auch als Stellwiderstand ausgebildet werden. Man kann dann durch Verändern dieses Widerstandes die Empfindlichkeit des Gerätes ändern.
• Wird das Gerät an Spannung gelegt, haben Gitter und Kathode das greiche Potential. Die Röhren pl und p# bleiben geöffnet, das Relais d2 spricht an und löscht die Anzeigelampe h2. Gleichzeitig wird dabei das Hilfsrelais d3 an Spannung gelegt. Dieses schaltet die Röhrep# auf eine niedrigere Anodenspannung um. Hierdurch wird die Empfindlichkeit des Gerätes erhöht.
• Werden die einzelnen Stromverbraucher eingeschaltet, dann werden durch die Stromrelais d21 ... d24 die Widerstände r31 ... r34 zugeschaltet und so das Steuerpotential an der ersten Röhre p, gleichgehalten. Bricht der Schutzleiter, dann fällt das Relais d2 ab und schaltet die Meldelampe h2 ein. Diese Lampe brennt, solange die Unterbrechung des Schutzleiters anhält. Will man erreichen, daß die Lampe die einmalige Unterbrechung des Schutzleiters »ständig anzeigt, kann man dem Hilfsrelais d3 einen Selbsthaltekontakt zuordnen. Das Relais d3 bleibt nach dem Ansprechen ständig eingeschaltet und hält die Röhre p# auf der niedrigeren Anodenspannung, die zum Einschalten des Relais d2 nicht ausreicht.
• Tritt bei einem Stroraverbraucher ein Gehäuseschluß ein, spricht das Relais d, an und schaltet die Meldelampe hl ein. An seinem Kontakt d1.1 schließt es den Widerstand r,' kurz und geht damit in Selbsthaltung über.
• Die Abschlußglieder, die in den Bohrmaschinen untergebracht sind, können auch an den Enden von Kabeln oder Leitungen angeordnet werden. In diesem Fall kann man mit diesem Gerät bis zu vier Streckenleitungen auf Bruch des Schutzleiters überwachen.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Einrichtung zur Überwachung der Zuführungsleitungen von Stromverbrauchern auf Bruch des Schutzleiters, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Schutzleiter (SL) mindestens ein Verbraucher (Mi ... M4) in eine Brückenschaltung (ri ... r5) gelegt wird, die sich bei Bruch des Schutzleiters (SL) verstimmt.
2. 2. Einrichtung zur Überwachung der Zuleitungen von Stromverbrauchern auf Erdschluß und Bruch des Schutzleiters, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Schutzleiter (SL) mindestens ein Verbraucher (M, ... M4) in eine Brückenschaltung (rl ... r5) gelegt wird, die sich bei Bruch des Schutzleiters (SL) verstimmt und in deren Speiseleitung ein im Erdschlußfall eine Differenz bildendes Schaltelement (d1) vorgesehen ist, dessen Betätigungsorgane' in den mit der Speiseleitung verbundenen Brückenzweigen'liegen. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Brückenschaltung (rl ... r4) eine Wheatstonebrücke vorgesehen ist. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung der Brückenverstimmung ein elektronisches Steuerelement (pl) vorgesehen ist, dessen Steuerelektrode mit einem Eckpunkt (G) der Brücke verbunden ist, dessen Potential sich bezüglich des gegenüberliegenden Eckpunktes (K) bei Bruch des Schutzleiters (SL) verändert. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als elektronisches Steuerelement eine Vakuumröhre (pl) vorgesehen ist. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal der Vakuumröhre (pl) mittels einer Verstärkerröhre (p.2) verstärkt wird. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenspannung der Verstärkerröhre (p2) durch eine Glimmlampe (P3) stabilisiert wird. 8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenspannung der Verstärkerröhre (p2) nach Inbetriebnahme der Überwachungseinrichtung bei intaktem Schutzleiter (SL) herabgesetzt wird. 9. Einrichtung nach Anspruch 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als elektronisches Steuerelement (pl) und Verstärker (p2) eine Doppeltriode vorgesehen ist. 10. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei Zuschalten eines Stromverbrauchers (M, ... M4) ein zusätzlicher Widerstand (r3, ... r34) in die Brücke geschaltet wird. 11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltung des zusätzlichen Widerstandes (r3, ... r34) durch ein zugleich mit dem Stromverbraucher (M, ... M4) beaufschlagtes Schaltelement (d2, ... d24) vorgenommen wird. 12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als zugleich mit dem Stromverbraucher (M, ... M4) beaufschlagtes Schaltelement ein Relais (d2, ... d24) dient. 13. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brückenschaltung (rl ... r4) eine RC-Kombination (r5, KI) zur Beseitigung des Störeinflusses der Netzisolation vorgesehen ist. 14. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfindlichkeit der Überwachungseinrichtung durch einen veränderlichen Widerstand (r1) in der Brückenschaltung eingestellt werden kann. 15. Einrichtung nach Anspruch 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß als eine Differenz bildendes Schaltelement ein Differenzenrelais (d1) vorgesehen ist.