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Schaltungsanordnung zur Prüfung von Fehlerstromschutzschaltungen vor
Einschaltung eines Verbrauchers Zusatz zum Patent: 1137 115 Im Hauptpatent
1137115 wird eine Schaltungsanordnung zur Prüfung von Fehlerstromschutzschaltungen
beschrieben, die ein als Spannungswächter dienendes Relais aufweist, das zu Beginn
der Prüfung eingeschaltet wird und das beim Versagen der Fehlerstromschutzschaltung
anspricht.
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Die Erfindung besteht darin, daß in einem Auslösestromkreis ein Kontakt
des Fehlerstromschutzschalters, die Auslösespule eines den Verbraucher schaltenden
Schützes, ein Arbeitskontakt des als Spannungswächter dienenden Relais und ein Ruhekontakt
eines Hilfsrelais in Reihe geschaltet sind, daß das Hilfsrelais über einen Arbeitskontakt
einen Prüfstromkreis einschaltet, dessen Strom über den geschlossenen Fehlerstromschutzschalter
zum Schutzleiter geführt und von Hand oder automatisch so lange erhöht wird, bis
entweder der FI-Schalter auslöst oder bei einem Defekt in der Schutzschaltung das
Spannungswächterrelais abfällt, wobei der Betätigungsstromkreis des Schützes nur
dann zur Einschaltung des Verbrauchers vorbereitet ist, wenn der FI-Schalter vor
dem Spannungswächterrelais auslöst und lediglich das Hilfsrelais stromlos wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung
dargestellten Schaltung erläutert. Mit R ist ein Außenleiter des Drehstromnetzes,
mit MP der Mittelpunktleiter und mit SL der Schutzleiter bezeichnet. Der Fehlerstromschutzschalter
FI-Sch liegt einerseits an dem Außenleiter R und andererseits an einer aus mehreren
Relais, Kontakten und Widerständen bestehenden Prüfschaltung. Ein zwischen dem Außenleiter
R und dem Schutzleiter SL gebildeter Stromkreis I enthält außer einem Taster T2'
zwei parallel geschaltete Relaiskontakte a3 des Relais A und b2 eines Relais
B und ein als Spannungswächter ausgebildetes Relais A mit Ansprechverzögerung,
das bei einer Spannung von beispielsweise 155 V abfällt.
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In dem Stromkreis II liegt in Reihe mit dem zum Außenleiter R führenden
Kontakt des FI-Schalters die Parallelschaltung eines Relaiskontaktes a2 des Relais
A und eines Tasters T1. Weiterhin ist in Serie hierzu ein Relaisruhekontakt b. des
Relais B, ein Taster T., ein Taster T3 und die Spule eines Schützes C geschaltet.
Die Taster T2 und T2 werden mit Hilfe eines Druckknopfes gemeinsam betätigt. Parallel
zu dem Taster T, liegt ein Selbsthaltekontakt c des Schützes C. Der zweite Spulenanschluß
des Schützes C ist zu dem MP-Leiter geführt. Der Verbindungspunkt zwischen den Kontakten
a2, b3 und dem Taster T, ist mit E bezeichnet. In diesem Verbindungspunkt enden
die Stromkreise 11I, IV und V. Im Stromkreis III liegt ein Hilfsrelais B in Reihe
mit einem Selbsthaltekontakt b1 und dem parallel dazu angeordneten Ruhekontakt a1
des Spannungswächterrelais A. Ein weiteres Relais D ist zwischen dem
MP-Leiter und denn Schutzleiter SL angeordnet und hat die Aufgabe, bei einer zu
großen Spannung zwischen diesen beiden Leitern anzusprechen. Sein Arbeitskontakt
dl liegt im Stromkreis V in Reihe mit einem Strombegrenzungswiderstand R4 zwischen
dem Verbindungspunkt E und dem MP-Leiter.
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Der eigentliche Prüfstromkreis IV zwischen dem Schutzleiter SL und
dem Verbindungspunkt E weist einen thermischen Auslöser Th, einen Heißleiterwiderstand
R2, einem ohmschen Widerstand R, und einen Arbeitskontakt b4 des Hilfsrelais B auf.
Zur Anzeige der einzelnen Schaltungszustände dienen die Glimmlampen L1,
L2, L, und L4. Die Lampe L, leuchtet auf, wenn der thermische Auslöser Th
bei eingelegtem FI-Schalter und geschlossenen Kontakten a2 und b4 öffnet. Die Lampe
L2 überwacht die Öffnung des Kontaktes a2 . Die Lampe L$ zeigt durch ihr Aufleuchten
bei gedrücktem Taster T2 an, daß das Schütz C nicht eingeschaltet ist. Die Lampe
44 schließlich ist eingeschaltet, so lange der FI-Schalter geschlossen ist.
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Die Arbeitsweise der beschriebenen Schaltungsanordnung ist folgende:
Im Ruhezustand liegt zwischen dem Außenleiter R und dem MP-Leiter eine Spannung,
die keinerlei Auswirkungen hat, solange der FI-Schalter geöffnet ist. Wird dieser
eingeschaltet, so kann das Schütz C noch nicht betätigt werden, weil der Kontakt
a2 offen ist. Sobald nun die Taste T1 gedrückt wird, erhält das Hilfsrelais B über
den Ruhekontakt a1 Spannung. Es zieht an und hält sich selbst über seinen Arbeitskontakt
b1. Die Kontakte b2 und b4
werden geschlossen, während der Ruhekontakt
b. geöffnet wird. Durch die Schließung von bz wird das als Spannungswächter ausgebildete
Relais A erregt, das sich über seinen Arbeitskontakt a.3 selbst hält. Durch die
Schließung seines Kontaktes a., bleibt der Verbindungspunkt £ auch nach dem Loslassen
des Tasters Ti unter Spannung. Der Taster T1 muß natürlich so lange betätigt werden,
bis außer dem Hilfsrelais B auch das Spannungswächterrelais A eingeschaltet
ist. Das Relais A ist aus noch zu erläuternden Gründen als ansprechverzögertes Relais
ausgeführt. Durch die Schließung der Kontakte a2 und b4 liegt der aus dem ohmschen
Widerstand R1, dem Heißleiterwiderstand R2 und dem thermischen Auslöser Th bestehende
Prüfstromkreis IV an Spannung. Die Höhe des Stromes regelt sich über die Widerstände
R1, R, selbsttätig ein. Auch in diesem Prüfungsstadium ist wegen des geöffneten
Kontaktes b3 eine Einschaltung des Schützes C noch nicht möglich. Der Prüfstrom
I" steigt infolge des sich verringernden Heißleiterwiderstandes R, so lange an,
bis entweder der FZ-Schalter auslöst oder das Relais A abfällt. Ist die FI-Schutzschaltung
nicht in Ordnung, so wird das Schutzleiterpotential infolge des steigenden Prüfstromes
auf einen Betrag von über 65 V gegen Erde angehoben. Dadurch sinkt die Spannung
- vorausgesetzt, daß der Außenleiter R an 220 V liegt - an dem Spannungswächterrelais
A unter den Wert von 155 V, und das Relais fällt ab. Durch die Öffnung des Kontaktes
a2 wird der Prüfstrom abgeschaltet und auch das Relais B spannungslos. Dies ist
ein Zeichen dafür, daß die Schutzschaltung nicht in Ordnung ist. Da im Augenblick
der Öffnung des Kontaktes a., der Prüfstrom unterbrochen wird und das Schutzleiterpotential
auf Null abfällt, muß das Relais A ansprechverzögert wirken, weil es sonst vor dem
Abfall des Relais B über den noch geschlossenen Kontakt b3 sofort wieder eingeschaltet
würde. Die Ansprechverzögerung des Relais A ist so groß eingestellt, daß das Relais
B mit Sicherheit abgefallen und der Kontakt b2 geöffnet ist, bevor der Ansprechstrom
des Relais A erreicht wird. In dem beschriebenen Störungsfall (Abfall des Relais
A) kann wegen des offenen Kontaktes a2 das Schütz C nicht eingeschaltet werden.
Arbeitet dagegen die FI-Schutzschaltung ordnungsgemäß, so wird der FI-Schalter durch
den Prüfstrom ausgelöst, bevor dieser einen Wert erreichen kann, der zum Abfall
des Relais A führen würde. Durch die Auslösung des FZ-Schalters wird das Relais
B spannungslos, und die Kontakte b1, bz und b4 werden geöfnet, während b.; schließt.
Wird nunmehr der FI-Schutzschalter erneut eingeschaltet, so kann das Hilfsrelais
B trotz des geschlossenen Kontaktes a., nicht wieder ansprechen, weil der dazu in
Reihe-liegende Kontakt a1 offen ist. Durch die Öffnung des Kontaktes b4 wurde auch
der Prüfstromkreis stromlos. Da die Kontakte a,, und b.. geschlossen sind, kann
nunmehr durch Drücken des Tasters T.; das Schütz C eingeschaltet werden. Das Schütz
kann somit nur dann betätigt werden, wenn vorher eine vollständige überprüfung der
Fehlerstromschutzschaltung mit positivem Ergebnis durchgeführt wurde.
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Wird der Auslösestromkreis des Hauptschützes C durch Drücken des Doppeltasters
T." T2 unterbrochen, so wird damit gleichzeitig der Stromkreis I des Relais A geöffnet
und das Relais fällt ab. Somit ist der dargestellte Ausgangszustand wieder hergestellt.
Das Hauptschütz C kann nur dann erneut eingeschaltet werden, nachdem abermals eine
Prüfung der FI-Schutzschaltung durchgeführt ist.
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Der Kontaktsatz des Hilfsrelais B kann dadurch vereinfacht werden,
daß der Ruhekontakt b;. und der Arbeitskontakt b4 zu einem einzigen Umschaltkontakt
zusammengefaßt werden.
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Liegt in der zu überwachenden Anlage ein Schluß zwischen
MP- und Schutzleiter vor oder hat der FI-Schalter einen zu großen Auslösestrom,
so schaltet weder das Relais A während der Prüfung ab, noch löst der FZ-Schalter
aus. Vielmehr spricht in einem solchen Fall der thermische Auslöser Th an. Seine
Auslösung beendet die Überprüfung, ohne daß eine Einschaltung des Schützes C möglich
wäre. Die Anzeige dieser Fehler kann durch eine rote Lampe L, erfolgen. Fällt das
Spannungswächterrelais A bei stromführendem Hilfsrelais B ab, so wird durch das
Aufleuchten der beispielsweise orangefarbenen Lampe L2 angezeigt, daß der Schutzleiter
SL auf eine zu hohe Spannung angehoben wurde. Ist die Prüfung jedoch ordnungsgemäß
verlaufen, so zeigt das Aufleuchten der vorzugsweise grünen Lampe L3 an, daß das
Schütz C durch Betätigung des Tasters Tg eingeschaltet werden kann. Die Lampe L4
leuchtet so lange auf, wie der FZ-Schalter geschlossen ist.
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Die beschriebene Schaltungsanordnung zui Zwangsüberprüfung von FI-Schutzschaltungen
hat den Vorteil, daß an dem FZ-Schalter selbst keine Veränderungen vorgenommen werden
müssen. Man kann also jeden serienmäßigen Schalter verwenden.
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Zur fortlaufenden Überwachung der Spannung zwischen MP-Leiter und
Schutzleiter dient das Relais D. Es wird für eine Ansprechspannung von beispielsweise
60 V ausgelegt. Bei seiner Betätigung wird im Stromkreis V durch Schließung des
Kontaktes dl ein so großer Strom über den FZ-Schalter, den geschlossenen Kontakt
a2, den Strombegrenzungswiderstand R4 und den FZ-Schalter geschickt, daß dieser
auslöst.
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Unter Umständen kann auf das Relais D und den Widerstand R4 auch verzichtet
werden.
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Eine im Rahmen der Erfindung mögliche Abänderung der Schaltungsanordnung
besteht darin, daß man den spannungsabhängigen Widerstand R2 durch einen von Hand
verstellbaren Widerstand ersetzt, dessen Wert so lange verringert wird, bis entweder
der FZ-Schalter, das Relais A oder der therrnische Auslöser Th anspricht.