DE1177240B - Fehlerstromschutzschalter zum Schutz gegen Schaeden durch Beruehren von wegen eines Isolationsfehlers spannungsfuehrend gewordenen elektrischen Geraeten - Google Patents

Description

• Fehlerstromschutzschalter zum Schutz gegen Schäden durch Berühren von wegen eines Isolationsfehlers spannungsführend gewordenen elektrischen Geräten Die Erfindung betrifft einen Fehlerstromschutzschalter zum Schutz gegen Schäden durch Berühren von wegen eines Isolationsfehlers spannungsführend gewordenen elektrischen Geräten.
• Wie bekannte Fehlerstromschutzschälter @ besitzt auch der Schalter gemäß der Erfindung einen Summenstromwandler, z. B. einen Ringkernwandler, dessen Primärwicklungen von den einzelnen Phasenströmen durchflossen werden. Solange kein Fehlerstrom fließt, ist die Summe der Phasenströme gleich Null, und es wird deshalb in die Sekundärwicklung des Wandlers keine Spannung induziert. Sobald infolge eines Isolationsfehlers an einem elektrischen Gerät ein Fehlerstrom fließt, wird das Gleichgewicht der zu- und abfließenden Ströme in den Primärwicklungen gestört und eine Spannung in die Sekundärwicklung des Wandlers induziert. Die bekannten Fehlerstromschutzschalter haben entweder den Nachteil, daß sie nicht genügend empfindlich sind, um bei der geringen durch die Sekundärwicklung abgegebenen Energie bei kleinen Fehlerströmen auszulösen, oder daß zur Erhöhung ihrer Empfindlichkeit teuere Verstärker oder andere komplizierte Vorrichtungen verwendet werden müssen. Diese Nachteile haften auch den Fehlerstromschutzschaltern an, bei denen der dem Differentialwandler entnommene Fehlerstrom der Auslösespule eines elektrodynamischen Tauchspulsystems zugeführt wird, die auf die Auslösesperre des Schutzschalters einwirkt, und auch solchen Fehlerstromschutzschaltern, bei denen der Anker des Magnetsystems beim Einschalten des Selbstschalters geschlossen wird und so lange durch remanenten Magnetismus geschlossen bleibt, bis seine Öffnung durch den von der Sekundärwicklung des Wandlers in die Magnetspule fließenden Fehlerstrom bewirkt wird. Verhältnismäßig aufwendig ist auch der bekannte Fehlerstromschutzschalter, bei dem ein den Stromkreis der Auslösevorrichtung des Selbstschalters steuerndes hochempfindliches Relais mit einem im Ruhezustand durch den remanenten Magnetismus des Relais in angezogener Stellung festgehaltenen Anker kombiniert ist.
• Die Erfindung betrifft einen Fehlerstromschutzschalter, bei dem ohne Verwendung einer Hilfsenergie nicht nur eine hohe Ansprechempfindlichkeit und Ansprechgenauigkeit, sondern auch eine gute Stoß- und Rüttelfestigkeit dadurch erreicht worden ist, daß ein durch die Sekundärwicklung des Wandlers gespeister, vorzugsweise gleichstromerregter Magnetauslöser verwendet wird, dessen Anker ausgewogen und mit Hilfe einer Achse drehbar über den Polschuhen des Magnetjochs gelagert ist, wobei der Anker in der Ruhestellung unter dem Einfluß einer Rückstellkraft gegen einen Anschlag gedrückt wird und eine unter Federkraft stehende Klinke sperrt.
• Das Magnetjoch des Auslösers ist U-förmig ausgebildet, aus verlustarmen Magnetblechen geringer Koerzitivkraft hergestellt und trägt auf seinen beiden Schenkeln eine in Serie geschaltete Wicklung. Beim Auftreten eines Fehlerstromes und Erregung des Magnetjochs gibt der Anker infolge der Kraftwirkung des Magnetfeldes nach Überwindung derRückstellkraft die Klinke frei. Zwischen der Sekundärwicklung des Wandlers und der Wicklung des Magnetjochs ist ein Gleichrichter; z. B. ein Trockengleichrichter, angeordnet. Der Anker des Auslösers besteht aus einem massearmen Plättchen hoher Permeabilität, das mittels einer vorzugsweise unmagnetischen Achse drehbar und reibungsarm derart gelagert ist, daß die beiderseits der Achse befindlichen Teile gegeneinander völlig ausgewogen sind. An dem außerhalb des Magnetsystems liegenden Teil des Ankers greift eine Feder an, welche die Rückstellkraft bewirkt. Die auf einer Achse drehbar gelagerte Klinke stützt sich federnd unmittelbar oder mittelbar über ein Zwischenglied an dem außerhalb des Magnetsystems liegenden Teil des Ankers ab. Zur Verstärkung der auf das Schalterschloß wirkenden Auslösekraft ist zwischen Klinke und Schalterschloß ein Kraftspeicher angeordnet. Im einzelnen wird die Erfindung an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
• F i g. 1 zeigt in schematischer Darstellung den Fehlerstromschutzschalter und F i g. 2 als Ausführungsbeispiel den Auslöser.
• 1 ist der Ringkern, 2 und 3 sind die in Serie an zwei Phasen liegenden Primärwicklungen und 4 ist die Sekundärwicklung des Summenstromwandlers, 5 ist der im Sekundärstromkreis vorzugsweise in Mittelpunktschaltung liegende Gleichrichter, der den in die Sekundärwicklung induzierten Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt. Das U-förmig ausgebildete Magnetjoch 6 des Auslösers besteht aus verlustarmen Blechen hoher Koerzitivkraft und trägt auf seinen beiden Schenkeln 9 zwei in Serie geschaltete Wicklungen 7. Der Anker 8 ist ein aus hochpermeablem nichtrostendem Eisen bestehendes Plättchen geringer Masse. Dieses völlig ebene Plättchen wird von der Achse 10, die aus urimagnetischem und nichtrostendem Material gefertigt ist, getragen. Die Achse 10 ist in zwei Lagern aus urimagnetischem und nichtrostendem Material reibungsarm drehbar gelagert. In der Ruhestellung wirkt eine Feder 12 auf das Plättchen 8 und drückt es gegen die Stellschraube 13. An dem Plättchen 8 befindet sich ein Anschlag 14, auf dem sich die um die Achse 16 drehbare Klinke 15 abstützt. Die Klinke 15 wird durch die Feder 17 mit einer Kraft von nur wenigen Gramm gegen den Anschlag 14 angedrückt. Wenn die Spule 7 erregt wird, wird das Plättchen 8 von den Polschuhen des Magnetjochs angezogen und die Klinke 15 freigegeben. Diese entriegelt über den Hebel 19 die Auslösefiäche 18, die das Schloß des Schalters öffnet. Diese Anordnung, bestehend aus der Klinke 15, dem Hebel 19 und der Auslöserlasche 18, ermöglicht durch ihre Kinematik und ihre zweckmäßige Dimensionierung, daß die Auslöserlasche 18 auf das Schloß mit einer Kraft von 200 bis 300 g wirkt, obwohl die Klinke 15 mit nur wenigen Gramm gegen den Anschlag 14 drückt.
• Durch die Erfindung wird erreicht, daß Fehlerströme bis herunter zu 25 mA ohne Zuführung einer elektrischen Hilfsenergie direkt abgeschaltet werden können und daß eine hohe Ansprechgenauigkeit erzielt wird. Die Abweichungen in der Ansprechgenauigkeit liegen in der Größenordnung von etwa 211/o des Fehlerstromes. Bedingt durch die Ausgestaltung und Lagerung des Auslöserankers wird eine gute Stoß- und Rüttelfestigkeit erzielt. Die Auslösezeit des Fehlerstromschutzschalters gemäß der Erfindung ist so kurz, daß er einen sicheren Schutz gegen alle vorkommenden Fehlerströme bietet. Sie verkürzt sich mit zunehmender Höhe des Fehlerstromes. Bei einem Fehlerstrom von 300 mA liegt sie bei oder unter 30 Millisekunden.
• In F i g. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Anordnung gemäß der Erfindung dargestellt. Hierbei wirkt eine besonders geformte Stahldrahtfeder 12 auf das Ankerplättchen 8 und drückt es gegen den Anschlag 13. Die auf der Achse 15 drehbare Klinke 14 hängt sich in die Feder 12 ein. Eine weitere Feder 16 spannt die Klinke 14. Wenn die Spule 7 erregt wird, wird das Plättchen 8 angezogen und hebt die Feder 12 an. Die Klinke 14 wird damit freigegeben und löst unter Wirkung der Feder 16 das Schloß des Selbstschalters aus. Diese Anordnung erlaubt ebenfalls mit Kräften von nur 2 bis 3 g auf das Plättchen Kräfte von solcher Größe auf die Klinke frei zu machen, die ausreichen, um den Auslösemechanismus des Schalters zu betätigen.

Claims (7)

1. Patentansprüche: 1. Fehlerstromschutzschalter hoher Empfindlichkeit, bei dem beim Auftreten eines Fehlerstromes die von der Sekundärwicklung eines Summenstromwandlers abgegebene Energie zur Auslösung des Schalters benutzt wird, d a d u r c h gekennzeichnet, daß ein durch die Sekundärwicklung des Wandlers gespeister, vorzugsweise gleichstromerregter Magnetauslöser verwendet wird, dessen Anker ausgewogen und mit Hilfe einer Achse drehbar über den Polschuhen des Magnetjochs gelagert ist, wobei der Anker in der Ruhestellung unter dem Einfluß einer Rückstellkraft gegen einen Anschlag drückt und eine unter Federkraft stehende Klinke sperrt.
2. 2. Fehlerstromschutzschalter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetjoch U-förmig ausgebildet ist, aus verlustarmen Magnetblechen geringer Koerzitivkraft besteht und auf seinen beiden Schenkeln eine in Serie geschaltete Wicklung trägt.
3. 3. Fehlerstromschutzschalter gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Auftreten eines Fehlerstromes und Erregung des Magnetjochs der Anker infolge der Kraftwirkung des Magnetfeldes nach Überwindung der Rückstellkraft die Klinke freigibt.
4. 4. Fehlerstromschutzschalter gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Sekundärwicklung des Wandlers und der Wicklung des Magnetjochs ein Gleichrichter, z. B. ein Trockengleichrichter, angeordnet ist.
5. 5. Fehlerstromschutzschalter gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker aus einem massearmen Plättchen hoher Permeabilität besteht, das mit Hilfe einer vorzugsweise urimagnetischen Achse drehbar und reibungsarm derart gelagert ist, daß die beiderseits der Achse befindlichen Teile gegeneinander ausgewogen sind.
6. 6. Fehlerstromschutzschalter gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feder angeordnet ist, die an den außerhalb des Magnetsystems liegenden Teil des Ankers angreift und die Rückstellkraft bewirkt.
7. 7. Fehlerstromschutzschalter gemäß Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die auf einer Achse drehbar gelagerte Klinke sich unmittelbar oder mittelbar über ein Zwischenglied an dem außerhalb des Magnetsystems liegenden Teil des Ankers federnd abstützt. B. Fehlerstromschutzschalter gemäß Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Klinke und Schalterschloß ein Kraftspeicher angeordnet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 862 635, 971476; deutsche Auslegeschrift Nr. 1095 926.