DE1161632B - Combined residual current and residual voltage circuit breaker - Google Patents
Combined residual current and residual voltage circuit breakerInfo
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Description
Kombinierter Fehlerstrom-Fehlerspannungs-Schutzschalter Die Erfindung betrifft einen kombinierten Fehlerstrom-Fehlerspannungs-Schutzschalter nüt Summenstromwandler sowie Auslösemagneten für das Schaltschloß.Combined residual current-fault voltage circuit breaker The invention relates to a combined residual current / residual voltage circuit breaker with a summation current transformer as well as release magnets for the switch lock.
Bei der Installation elektrischer Anlagen gewinnt der Fehlerstromschutz zunehmend an Bedeutung, und zwar insbesondere wegen seiner Vorteile für den Brandschutz: In den weit verbreiteten Netzen mit Nullung kann jedoch dieser Fehlerstromschutz nur mit besonderen zusätzlichen Hilfsmaßnahmen angewendet werden, durch die vor allem die Erfüllung der ersten Nullungs-Bedingung auch hinter dem Fehlerstromschutzschalter gewährleistet werden muß, d. h., beim Ansteigen der Nulleiterspannung gegen Erde über z. B. 65 V muß abgeschaltet werden.When installing electrical systems, residual current protection wins increasingly important, in particular because of its advantages for fire protection: In the widespread networks with zeroing, however, this residual current protection can only be applied with special additional relief measures by the before above all the fulfillment of the first zeroing condition after the residual current circuit breaker must be guaranteed, d. i.e. when the neutral voltage to earth rises about z. B. 65 V must be switched off.
Für den Verbraucher wäre die Einhaltung dieser Bedingung an sich überflüssig, da er ja Fehlerstromschutz anwendet und daher nicht mehr auf die Wirkung der Nulleitung angewiesen ist. Da jedoch vor dem jeweiligen Fehlerstromschutzschalter zahlreiche Verbraucher im genullten Netz die Gehäuse ihrer Elektrogeräte mit dem Nulleiter verbinden, muß nach - den bestehenden Sicherungsvorschriften auch der fehlerstromgeschützte Verbraucher dafür Sorge tragen, daß das Potential innerhalb der zulässigen Grenzen bleibt und nicht etwa - wie beispielsweise bei Kurzschlüssen zwischen Außenleiter und Nullleiter, bei denen die Vorsicherungen infolge der niedrigen Ströme nicht abschmelzen - zu hoch ansteigt. Verbraucher mit Fehlerstromschutz sind also trotzdem für die Einhaltung der ersten Nullungsbedingung zur Installierung eines zusätzlichen Nullleiterüberwachungsschalters oder aber besonders empfindlicher Kurzschlußabschaltorgane verpflichtet, ohne selbst hiervon irgendwelche Vorteile zu haben. Die Anwendung einer Überwachung der Nulleiterspannung neben der üblichen Fehlerstromschutzschaltung ist aber noch aus folgendem Grunde sehr bedeutsam.For the consumer, compliance with this condition would be superfluous, since it uses residual current protection and therefore no longer affects the effect of the neutral line is instructed. However, there are numerous in front of the respective residual current circuit breaker Consumers in the neutralized network, the housing of their electrical devices with the neutral conductor - the fault current protected one must also connect according to the existing safety regulations Consumers ensure that the potential is within the permissible limits remains and not - as is the case, for example, with short circuits between outer conductors and neutral conductors, where the back-up fuses are not due to the low currents melt away - rises too high. So consumers with residual current protection are still for compliance with the first zeroing condition for installing an additional Neutral conductor monitoring switch or particularly sensitive short-circuit cut-off devices obliged, without having any advantages from it. The application monitoring of the neutral voltage in addition to the usual residual current protection circuit but is still very significant for the following reason.
Am Ende einer langen Stichleitung mit schlechter Erdung kann es beispielsweise vorkommen, daß bei einem Kurzschluß zwischen Phasenleiter und Nullleiter der Nulleiter eine erhebliche Spannung gegen Erde annimmt, ohne daß ein Fehlerstrom im Schutzleiter fließt. Der an sich vorhandene Fehlerstromschutzschalter kann also in einem solchen Falle nicht ansprechen. Da bei sehr vielen Elektrogeräten, die im Haushalt Verwendung finden, die Gehäuse mit dem Nulleiter verbunden sind, können in einem derartigen Störungsfalle unzulässig hohe Spannungen an den Gehäusen gegen Erde auftreten. Welche Gefahren damit verbunden sind, braucht nicht näher ausgeführt zu werden.For example, it can be at the end of a long stub with poor grounding it can happen that in the event of a short circuit between the phase conductor and the neutral conductor, the neutral conductor assumes a considerable voltage to earth without a fault current in the protective conductor flows. The existing residual current circuit breaker can therefore be used in such a Do not speak to trap. As with a lot of electrical appliances that are used in the household find, the housing are connected to the neutral conductor, can in such a In the event of a fault, unacceptably high voltages occur on the housings against earth. which There is no need to elaborate on the dangers associated with this.
Eine überwachung eines Nulleiters auf unzulässige Spannungen gegen Erde (Fehlerspannungen) ist an sich bereits bei sogenannten Stationsschutzschaltern bekannt. Derartige Stationsschutzschalter haben die Aufgabe, ganze Netzgruppen abzuschalten, wenn bei einpoligen Kurzschlüssen die Berührungsspannung des Nulleiters einen vorgegebenen Wert überschreitet. Außerdem ist es bekannt, in Freileitungsanlagen, in denen öfter mit Nulleiterunterbrechungen gerechnet werden muß, den Nulleiter auf Fehlerspannungen zu überwachen. In diesem Falle werden, insbesondere bei ausgedehnten Freileitungsnetzen, sogenannte Selbstschalter an den einzelnen Abzweigstellen angeordnet, die mit einer Fehlerspannungsspule zur Ausschaltung dieses Schalters ausgerüstet sind. Die Fehlerspannungsspule ist einerseits an den zu überwachenden Nulleiter und andererseits an eine Hilfserde angeschlossen. Im Falle einer Unterbrechung des Nulleiters bewirkt der betreffende Selbstschalter eine selektive Abschaltung des zugehörigen Netzstranges.Monitoring of a neutral conductor for impermissible voltages against Earth (fault voltages) is already present in so-called station circuit breakers known. Such station circuit breakers have the task of switching off entire network groups, if the contact voltage of the neutral conductor has a predetermined value in the case of single-pole short circuits Value exceeds. It is also known in overhead line systems where more often with neutral conductor interruptions must be expected, the neutral conductor for fault voltages to monitor. In this case, especially in the case of extensive overhead line networks, so-called self-switch arranged at the individual branch points with a Fault voltage coil are equipped to turn off this switch. The fault voltage coil is on the one hand to the neutral conductor to be monitored and on the other hand to an auxiliary earth connected. In the event of an interruption of the neutral conductor, the affected Self-switch selectively disconnects the associated network line.
Die vorgenannten Stationsschutzschaltungen sind für die überwachung einzelner Verbraucheranlagen ungeeignet, ganz abgesehen davon, daß bei den Stationsschutzschaltungen nicht gleichzeitig eine Fehlerstromüberwachung vorgesehen ist.The aforementioned station protection circuits are for monitoring individual consumer systems unsuitable, quite apart from the fact that the station protection circuits residual current monitoring is not provided at the same time.
Es ist auch bereits eine kombinierte Fehlerstrom" Fehlerspannungs-Schutzschaltung vorgeschlagen worden, die insbesondere in Betriebsstätten mit stark schwankenden Erdungswiderständen eine Abschaltung herbeiführt, wenn der vorgeschriebene Erdungswiderstand überschritten wird. Bei dieser FI-FU-Schutzschaltung ist eine zusätzliche Fehlerspannungsspule vorgesehen, die induktiv auf die Spule für die Fehlerstromabschaltung einwirkt. Die Fehlerspannungsspule ist einerseits mit dem geerdeten Gehäuse des zu schützenden Verbrauchers verbunden und andererseits an eine Hilfserde an geschlossen. Wenn im Falle eines Körperschlusses der normale Erddngswiderstand zu hoch ist und damit am zu schützenden Gerät unzulässig hohe Berührungsspannung entsteht, bewirkt der durch die Fehlerspannungsspule fließende Strom eine Abschaltung des Schalters. Nachteilig bei dieser Schutzschaltung ist die induktive Kopplung der Fehlerspannungsspule mit der Spule für die Fehlerstromabschaltung. Hierdurch wird die Bemessung der Fehlerspannungsspule weitgehend von den Verhältnissen des von der Fehlerstromspule normalerweise hervorgebrachten Auslösestromes abhängig gemacht. Diese Abhängigkeit wirkt sich zwangläufig auf eine Begrenzung der Größe des Widerstandes für die Hilfserde aus. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß vom Schutzschalter neben der Leitung für die Hilfserde eine weitere Leitung für den Anschluß der Fehlerspannungsspule am Gehäuse des zu schützenden Gerätes erforderlich ist.It is also already a combined fault current "fault voltage protection circuit" has been proposed, particularly in permanent establishments with strong fluctuating Earthing resistance causes a shutdown if the prescribed earthing resistance is exceeded. This FI-FU protective circuit has an additional fault voltage coil provided, which acts inductively on the coil for the fault current shutdown. The fault voltage coil is on the one hand with the earthed housing of the to be protected Connected consumer and on the other hand closed to an auxiliary earth. If in In the event of a shock to the body, the normal grounding resistance is too high and thus Inadmissibly high contact voltage arises on the device to be protected, causes the Current flowing through the fault voltage coil causes the switch to be switched off. Disadvantageous In this protective circuit, the inductive coupling of the fault voltage coil is also involved the coil for the fault current shutdown. This will reduce the size of the fault voltage coil largely on the proportions of that normally produced by the fault current coil Tripping current made dependent. This dependency inevitably affects one Limitation of the size of the resistance for the auxiliary earth. Another disadvantage can be seen in the fact that from the circuit breaker next to the line for the auxiliary earth a Another line for connecting the fault voltage coil to the housing of the one to be protected Device is required.
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen an sich bekannten Fehlerstromschutzschalter ohne großen apparativen Aufwand derart zu erweitern, daß er in der Lage ist, den an den Schalter angeschlossenen Netzteil neben der normalen Überwachung auf Fehlerstrom auch auf Fehlerspannungen zwischen Nulleiter und Erde zu überwachen.The present invention has set itself the task of providing a known residual current circuit breaker without a large outlay in terms of equipment expand so that it is able to use the power supply connected to the switch in addition to the normal monitoring for fault current also for fault voltages between Monitor neutral and earth.
Diese zusätzliche Nulleiterüberwachung wird bei einem Fehlerspannungsschutzschalter mit Summenstromwandler und Auslösemagneten für das Schaltschloß gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß zusätzlich zu den Auslöseelementen für den Fehlerstrom ein weiterer elektromagnetischer Auslöser vorgesehen ist. dessen Spule verbraucherseitig an den Mittelpunkts- bzw. Nulleiter sowie mit ihrem anderen Ende an einen Hilfserdanschluß angeschlossen ist und dessen Anker auf das an sich vorhandene Schaltschloß entklinkend einwirkt. Der an sich bekannte Fehlerstromschutzschalter bleibt also in seinem Aufbau unverändert; es wird lediglich ein weiterer elektromagnetischer Auslöser hinzugefügt, der auf das gleiche Schaltschloß wie die Fehlerstromauslösung einwirkt. Die beiden Auslösearten sind somit völlig unabhängig voneinander.This additional neutral conductor monitoring is used in the case of a fault voltage circuit breaker with summation current transformer and release magnet for the switch lock according to the invention achieved in that in addition to the tripping elements for the fault current further electromagnetic release is provided. its coil on the consumer side to the midpoint or neutral conductor and at its other end to an auxiliary earth connection is connected and its anchor unlatching on the switch lock that is present acts. The residual current circuit breaker, which is known per se, therefore remains in its structure unchanged; just add another electromagnetic release, which acts on the same key switch as the fault current release. The two Trigger types are therefore completely independent of one another.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Spule des zusätzlichen Auslösers verbraucherseitig über ein Potentiometer an den Mittelpunkts- bzw. Nulleiter angeschlossen sein. Mittels dieses Potentiometers, das im allgemeinen einen Widerstand von einigen hundert Ohm besitzt, kann in einfacher Weise die Empfindlichkeit der Nulleiterüberwachung in Abhängigkeit vom Widerstand der jeweiligen Hilfserde, entsprechend den örtlichen Vorschriften, auf Auslösewerte zwischen 42 und 65 V eingestellt werden.According to a further feature of the invention, the coil of the additional On the consumer side via a potentiometer to the midpoint or neutral conductor be connected. By means of this potentiometer, which is generally a resistor of a few hundred ohms, the sensitivity of the Neutral conductor monitoring depending on the resistance of the respective auxiliary earth, accordingly according to local regulations, can be set to trigger values between 42 and 65 V.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Fehlerstromschutzschalters sind auf einem gemeinsamen Sockel neben der Schaltbrücke das Schaltschloß mit dem Fehlerstromauslösemagneten und über der Schaltbrücke zwischen den netz- und verbraucherseitigen Anschlüssen der zusätzliche Auslöser samt dem Potentiometer angebracht, wobei beide Anker des Fehlerstromauslösemagneten sowie des zusätzlichen Auslösers das Schaltschloß im gleichen Sinne betätigen.In a preferred embodiment of the residual current circuit breaker are on a common base next to the switch bridge with the switch lock Residual current trip solenoids and over the switching bridge between the line and consumer side Connections of the additional release together with the potentiometer attached, with both The armature of the residual current release magnet and the additional release, the switch lock operate in the same way.
Diese erfindungsgemäße Ausgestaltung von Fehlerstromschutzschaltern - die insbesondere auch bei vorhandenen handelsüblichen Geräten vorgenommen werden kann - erfordert nur geringen Aufwand; diese Fehlerstromschutzschalter können dann auch in genullten Netzen ohne gesonderten Nulleiterüberwachungsschalter verwendet werden.This embodiment of the residual current circuit breaker according to the invention - which are also carried out in particular with existing commercially available devices can - requires little effort; this residual current circuit breaker can then also used in neutralized networks without a separate neutral conductor monitoring switch will.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fehlerstromschutzschalters für genullte Netze im Schaltschema dargestellt; wobei die Elemente des bisher bekannten handelsüblichen Grundgerätes normal und diejenigen des nach der Erfindung vorgesehenen zusätzlichen Aggregates stark ausgezogen sind.In the drawing is an embodiment of an inventive Residual current circuit breaker for neutralized networks shown in the circuit diagram; whereby the elements of the previously known commercially available basic device normal and those of the additional unit provided according to the invention are strongly drawn out.
Zwischen den je vier netz- sowie verbraucherseitigen Anschlüssen R-S-T und 0 bzw. U-V-W-0 liegen die vom Schaltschloß 1 betätigte Schaltbrücke 2 sowie der Summenstromwandler 3, dessen ringförmiger Eisenkern die drei Phasenleitungen mit dem Nulleiter umschließt und dessen Sekundärwicklung 3' an die Spule 4' des Fehlerstromauslösemagneten 4 angeschlossen ist; der Anker 4" des Fehlerstromauslösemagneten greift nun in das Schaltschloß 1 derart ein, daß er es bei Anzug an den Magneten 4 - d. h. also bei Auftreten eines Fehlerstromes - entklinkt. Zwischen einer Phasenleitung R sowie dem Nulleiter 0 liegt über dem Prüfwiderstand 5 die vorschriftsmäßige Prüftaste 6.Between each of the four mains and consumer-side connections RST and 0 or UVW-0 are the switching bridge 2 actuated by the switching mechanism 1 and the summation current transformer 3, the ring-shaped iron core of which surrounds the three phase lines with the neutral conductor and its secondary winding 3 'to the coil 4' the fault current trip magnet 4 is connected; The armature 4 ″ of the residual current release magnet now engages in the switch lock 1 in such a way that it unlatches it when the magnet 4 is attracted - i.e. when a fault current occurs 6th
Das nach der Erfindung vorgesehene Zusatzaggregat zur Nulleiterüberwachung für genullte Netze besteht nun aus dem zweiten Auslösemagnet 7 -der dem Sinne nach ein Fehlerspannungsauslöser ist -, dessen Spule 7' verbraucherseitig über das Potentiometer 8 an den Nulleiter 0 sowie mit ihrem anderen Ende an einen Hilfserdanschluß H angeschlossen ist und dessen Anker 7" auf das Schaltschloß im gleichen Sinne entklinkend einwirkt wie derjenige des Feherstromauslösemagneten.The additional unit for neutral conductor monitoring provided according to the invention for zeroed networks now consists of the second tripping magnet 7 -der in the sense a fault voltage release is - whose coil 7 'on the consumer side via the potentiometer 8 connected to the neutral conductor 0 and at its other end to an auxiliary earth connection H. is and its armature 7 "acts unlatching on the switch lock in the same sense like that of the fault current trip magnet.
Der konstruktive Aufbau der erfindungsgemäßen Fehlerstromschutzschalter für genullte Netze kann, wie bereits oben beschrieben, überaus einfach gestaltet werden - insbesondere durch Anbau des Zusatzaggregates an handelsübliche Fehlerstromschutzschalter der normalen Ausführungsform.The structural design of the residual current circuit breaker according to the invention for zeroed networks can, as already described above, be designed extremely simply - especially by attaching the additional unit to commercially available residual current circuit breakers the normal embodiment.
Bei Fehlerstromschutzschaltern werden vom Hersteller stets die höchsten Auslöseempfindlichkeiten jedes Magnetauslösers angegeben; so könnte z. B. beim Hilfsauslöser 7 die Grundempfindlichkeit 15 V betragen, so daß dann bei einem Widerstand der Hilfserdung von 200 Ohm die Auslösung zwischen 20 und 24 V erfolgt; bei vorschriftsmäßiger Installation sollen die Widerstände der Hilfserdungen bekannt sein, so daß es dann für den Installateur eine große Erleichterung bedeutet, wenn das mit der Spule 7' des zusätzlichen Auslösers verbundene Potentiometer 8 mit einer in Ohm-Werten geeichten Einstellscheibe versehen ist, wie dies nach der Erfindung vorgesehen ist; in diesem Falle kann man dann aus einer Tabelle ablesen, bei welcher Nullleiter-Spannung der Schalter tatsächlich auslöst.In the case of residual current circuit breakers, the manufacturer always recommends the highest Triggering sensitivities of each magnetic release indicated; so could z. B. with shunt release 7 the basic sensitivity is 15 V, so that if there is a resistance to the auxiliary earth from 200 ohms the trip occurs between 20 and 24 V; if installed correctly the resistances of the auxiliary earths should be known, so that it is then for the installer a great relief when dealing with the coil 7 'of the additional trigger connected potentiometer 8 with an adjusting disk calibrated in ohm values is as provided according to the invention; in this case you can go out Read off from a table at which neutral conductor voltage the switch actually operates triggers.
Bei Fehlerstromschutzschaltern, die nach dem Grundprinzip der Erfindung mit einem zusätzlichen Hilfsauslöser ausgestattet sind, muß dieser nicht unbedingt zur Überwachung des Nulleiters dienen, sondern die zusätzliche Auslösung kann dann ohne weiteres auch von einer anderen beliebigen Fehlerspannung - selbstverständlich gegen Erde - abhängig gemacht werden. In diesem Falle ist dann -wie im Schaltschema der Zeichnung strichliert angedeutet -- die Spule 7' verbraucherseitig anstatt über das Potentiometer 8 an den Nulleiter direkt an eine Klemme K und der andere Spulenanschluß selbstverständlich wieder an den Hilfserdanschluß H geführt. An diese Klemme K -die mit den genormten Kennbuchstaben des Schutzleiteranschlusses beim Fehlerspannungsschutz (sogenannter »FU-Schutz«) bezeichnet sein kann - wird dann verbraucherseitig der betreffende Fehlerspannungskreis angeschlossen.With residual current circuit breakers, which according to the basic principle of the invention with an additional Auxiliary releases are equipped, this must do not necessarily serve to monitor the neutral conductor, but the additional triggering can then easily from any other fault voltage - of course against earth - to be made dependent. In this case then -as in the circuit diagram the drawing indicated by dashed lines - the coil 7 'on the consumer side instead of over the potentiometer 8 to the neutral conductor directly to a terminal K and the other coil connection of course again led to the auxiliary earth connection H. To this terminal K -the with the standardized code letters of the protective conductor connection for fault voltage protection (so-called »FU protection«) - is then the consumer side relevant fault voltage circuit connected.
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