DE1277421B

DE1277421B - Erdschlussschutz fuer in Zweiphasenwechselstromnetzen angeschlossene elektrische Geraete

Info

Publication number: DE1277421B
Application number: DEA49200A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Yoram Shechter; Dr Techn Helmut Ungrad
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1965-04-20
Filing date: 1965-05-13
Publication date: 1968-09-12

Description

Erdschlußschutz für in Zweiphasenwechselstromnetzen angeschlossene elektrische Geräte Die Erfindung betrifft einen Erdschlußschutz für in Zweiphasennetzen angeschlossene elektrische Geräte, insbesondere Elektroöfen, denen Schutzkondensatoren parallel geschaltet sind und deren Mittelpunkt an Erde liegt, wobei parallel zur Belastung zwei entgegengesetzt in Reihe liegende Dioden geschaltet sind, deren Mittelpunkt ebenfalls geerdet ist.
Bisher sind solche Erdschlußeinrichtungen in Brückenschaltung vorgesehen worden. Hierbei werden Spannungsteiler aus Kondensatoren oder ohmschen Widerständen vorgesehen und die Mitte über ein Anzeigegerät oder ein Relais mit der Mitte der Belastung verbunden. Eine solche Belastung kann die Spule eines Induktionsofens sein. Diese Brückenverbindung ist geerdet. Tritt nun an irgendeiner Stelle an der Spule ein Erdschluß auf, so wird das Brückengleichgewicht gestört, und das Relais kann ansprechen. Diese Anordnung arbeitet aber nur bei Erdschlüssen, welche vom Mittelpunkt der Spule genügend weit entfernt liegen. Bei einem Erdschluß in der Nähe der Mitte wird das Gleichgewicht nicht oder nur wenig gestört, so daß die Anzeigeeinrichtung oder das Relais nicht ansprechen kann. Außerdem hat diese Anordnung den Nachteil, daß im Normalbetrieb dauernd über den Spannungsteiler Strom fließen muß.
Ferner sind Erdschlußschutzeinrichtungen für solche Netze bekanntgeworden, bei denen das Netz mit einer Gleichspannung überlagert wird. Die Spannungsquelle ist dann einseitig geerdet. Tritt nun an irgendeiner Stelle ein Erdschluß auf, so ist der Gleichstromkreis geschlossen, und es kann ein Strom fließen. Eine Schutzeinrichtung, welche in den Gleichstromkreis eingebaut ist, kann dann ansprechen. Diese Einrichtung hat wiederum den Nachteil, daß eine zusätzliche Spannung dem Netz überlagert werden muß, welche nicht in allen Fällen zur Verfügung steht.
Es ist auch bekanntgeworden, entgegengesetzt in Reihe geschaltete Gleichrichter zu verwenden, deren Verbindungspunkt über ein Strommeßgerät an Erde liegt: Bei dieser Schaltung wird der normale Strom durch die entgegengesetzt gerichteten Dioden unterbunden. Ein Strom fließt erst dann, wenn an irgendeiner Stelle im Netz eine Erdverbindung entsteht. Dieser Strom wird dann angezeigt.
Diese Einrichtung arbeitet aber nicht richtig, wenn die Belastung mit Kondensatoren beschaltet ist. Dies geschieht beispielsweise bei induktiven Ofenschaltungen über Kapazitäten zur Bildung eines Resonanzkreises, wobei die Mitte der Kondensatoren geerdet ist. In diesem Fall würde bereits ein Erdschlußstrom auch im Normalfalle über die Kondensatoren fließen und am Anzeigegerät angezeigt werden oder einen Schutz betätigen.
Ferner ist für den Schutz von mehreren Kondensatoren ein Aquipotentialschutz bekanntgeworden, bei dem die Spannung zweier Kondensatoren verglichen wird. Sind diese Spannungen verschieden, so ist dies ein Zeichen für einen Fehler, und der Schutz spricht an.
Um nun auch für Netze, insbesondere für Schaltungen, bei denen der induktiven Belastung Kondensatoren parallelliegen, so daß ein Resonanzkreis gebildet wird, einen Erdschlußschutz zu erhalten, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß bei dem eingangs erwähnten Erdschlußschutz zwischen die Mittelpunkte der Dioden und der Kondensatoren ein Differenzwandler mit zwei Primärwicklungen angeschlossen ist, von denen die eine mit dem Mittelpunkt der Dioden, die andere mit dem Mittelpunkt der Kondensatoren verbunden ist, und der Punkt zwischen beiden Primärwicklungen geerdet ist sowie daß an die Sekundärwicklung ein überstromschutz angeschlossen ist.
Hierbei wird also der Kondensatorstrom kompensiert, so daß im Normalbetrieb kein Erdschlußstrom fließen kann.
In der Figur wird ein Schaltbild der Erfindung gezeigt. Das Wechselstromnetz wird durch den Transformator 1 gespeist. Die Belastung ist mit 2 angedeutet, sie kann die Induktionsspule eines Elektroofens sein. Dem Ofen liegen die beiden Kondensatoren 8 und 9 parallel. Die Mitte zwischen beiden ist über den Wandler 6 an Erde gelegt. Der Erdschlußschutz besteht aus den beiden Dioden 3 und 4 und dem überstromschutz 7, welcher über den Wandler 6 gespeist wird. Der Wandler 6 besitzt zwei Primärwicklungen. Die eine ist über den Widerstand 5 an die Verbindungsstelle beider Dioden 3 und 4 angeschlossen, die andere an die Mitte der Kondensatoren 8 und 9. Die beiden Primärwicklungen sind über Erde miteinander verbunden.
Im Normalbetrieb geht dann der Strom der Kondensatoren über die eine Primärwicklung des Wandlers 6, dann entgegengesetzt durch die andere Primärwicklung zu dem Mittelpunkt der Dioden und von dort zurück. Hierdurch kann auf der Sekundärseite des Wandlers 6 kein Strom erzeugt werden. Der hier im normalen Betrieb auch fließende Strom ist aber nicht größer als der Strom, der an sich über die Kondensatoren 8 und 9 fließen muß. Dies ist bei Öfen nur der Ableitstrom. Durch die Erdschlußschutzeinrichtung wird also der vorhandene Betriebsstrom ebenfalls nicht vergrößert. Tritt nun ein Erdschluß zusätzlich in der Wicklung des Apparates 2 oder an einer anderen Stelle auf, so wird das Gleichgewicht des Wandlers 6 gestört, und das Relais 7 kann ansprechen. Es fließt nämlich über die eine Primärwicklung 6, welche mit dem Mittelpunkt zwischen beiden Dioden verbunden ist, dann ein größerer Strom als über die andere Primärwicklung. Die Differenz beider Ströme gelangt in die Sekundärwicklung und betätigt dann das Relais 7.
Durch die Maßnahme entsprechend der Erfindung wird eine sehr einfache Erdschlußeinrichtung erhalten, welche den normalen Betrieb nicht stört, da sie keine zusätzlichen Ströme im Normalbetrieb erzeugt. Außerdem wird erreicht, daß unabhängig von der Lage des Erdschlusses in jedem Fall die Erdschlußeinrichtung arbeiten kann. Zusätzliche Spannungsquellen sind nicht erforderlich.

Claims

Patentansprüche: 1. Erdschlußschutz für in Zweiphasennetzen angeschlossene elektrische Geräte, insbesondere Elektroöfen, denen Schutzkondensatoren parallel geschaltet sind und deren Mittelpunkt an Erde liegt, wobei parallel zur Belastung zwei entgegengesetzt in Reihe liegende Dioden geschaltet sind, deren Mittelpunkt ebenfalls geerdet ist, d a -durch gekennzeichnet, daß zwischen die Mittelpunkte der Dioden (3, 4) und der Kondensatoren (8, 9) ein Differenzwandler (6) mit zwei Primärwicklungen angeschlossen ist, von denen die eine mit dem Mittelpunkt der Dioden, die andere mit dem Mittelpunkt der Kondensatoren (8, 9) verbunden ist, und der Punkt zwischen beiden Primärwicklungen geerdet ist sowie daß an die Sekundärwicklung ein überstrornschutz (7) angeschlossen ist.
2. Erdschlußschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Differenzwandler (6) und dem Mittelpunkt der Dioden (3, 4) ein Widerstand (5) geschaltet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 971635; VDE Fachberichte, 1953/1I, S. 47.