DE1563802C3 - Schaltungsanordnung zur Prüfung von Fehlerstrom- und Fehlerspannungsschutzschaitem - Google Patents

Description

Gegenstand des Patentes 1137115 ist eine Schaltungsanordnung zur Prüfung von Fehlerstrom- und Fehlerspannungschutzschaltern sowie zur Messung des Erdungs- und des Schleifenwiderstandes mit einem als Spannungswächter ausgebildeten Relais, das die Meßanordnung bei anliegender .Netzspannung einschaltet und bei Gefahr einer Spannungsverschleppung sofort ausschaltet, mit einem über einen Arbeitskontakt des Spannungswächterrelais und einen Umschatter einschaltbaren Doppelstellwiderstand, der einen in Nullstellung geschlossenen und im Relaisstromkreis liegenden Kontakt aufweist, wodurch die Meßanordnung nur in Nullstellung des Doppeleinstellwiderstandes einschaltbar ist, mit Klemmen zum Anschluß eines normalen Vielfachmessers und mit einer Signalvorrichtung, die das Auftreten von Fehlern im Prüfobjekt anzeigt.

Um die Berührungsspannung ohne Sondenmessung zu ermitteln, muß zunächst die Spannung Phase-Nulleiter und dann Phase-Schutzleiter gemessen werden. Die Differenz aus den beiden gemessenen Spannungswerten ist die Berührungsspannung. Diese Methode kann fehlerhaft sein, weil der Nulleiter durch angeschlossene Wechselstromverbraucher oder bei stark unsymmetrischer Belastung des Netzes stromführend sein kann. In diesem Fall ist das Spannungspotential des Nulleiters nicht null, was zu einer Fehlbestimmung der Berührungsspannung führt. Die Berührungsspannung ist in Wirklichkeit höher als ermittelt wurde.

Genauer ist die Messung, wenn die Spannung Phase-Schutzleiter ermittelt wird, ohne daß über den Schutzleiter ein Strom fließt, wobei der Schalter nur für den Doppeleinstellwiderstand in Nullstellung sein muß. Anschließend wird die Spannung Phase-Schutzleiter gemessen, wenn einer der beiden Prüfwiderstände des Doppeleinstellwiderstandes eingeschaltet ist.

Da die Schaltungsanordnung mit einem Relais als Spannungswächter vorgesehen ist, fließt über den Schutzleiter auch ein Strom, wenn keiner der beiden Prüfwiderstände des Doppelwiderstandes eingeschaltet ist. Dieser Strom kann das Meßergebnis erheblich verfälschen, weil er insbesondere bei hohen Schleifwiderständen (z. B. FU-Schutzschaltung oder FI-Schutzschaltung mit hohem maximal zulässigen Erdungswiderstand) einen'relativ hohen Spannungsabfall hervorruft, der den Schutzleiter auf ein gewisses Spannungspoten-

t5 tial anhebt. Dieselbe Wirkung hat auch die in der Schaltungsanordnung vorgesehene Signalvorrichtung, die aber in der Regel einen vernachlässigbar kleinen Strom führt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die

zo absolut sichere und einfach zu handhabende Prüfanordnung, die durch Signale in Form einer Ja-Nein-Aussage Aufschluß über den Zustand des Prüfobjektes nach dem Hauptpatent gibt, und zudem Messungen mittels Meßinstrumenten erlaubt, im Hinblick auf eine auftretende Verfälschung des Meßergebnisses zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Relaisstromkreis vor dem Spannungswächterralais und im Prüfstromkreis vor dem vor dem Doppeleinstellwiderstand liegenden Umschalter je ein Unterbrechungskontakt und parallel zum Arbeitskontakt des Prüfstromkreises ein Schließkontakt vorgesehen sind, die gemeinsam von einem Taster betätigbar sind.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß ausschließlich durch den zusätzlichen Einbau von zwei Unterbrechungskontakten und eines Schließkontaktes, die von dem Prüftaster betätigbar sind, die bei Messungen sonst mögliche Fehlbestimmung der Berührungsspannung ausgeschaltet wird.

Damit die das Auftreten von Fehlern im Prüfobjekt anzeigende Signalvorrichtung nicht erlöscht, ist sie vom Taster durch Schließen eines Stromzuführungskontaktes einschaltbar.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Der obere Teil der Zeichnung zeigt ein Drehstromnetz mit den Phasen R, S, Tund dem geerdeten Nulleiter O. Mit Tr ist ein Transformator bezeichnet. An das Netz ist über drei Sicherungen und einen Fehlerspannungsschutzschalter FU-Sch. ein Drehstromverbraucher, beispielsweise ein Motor M, angeschlossen. Die Prüfschaltung hat drei Anschlußklemmen, Kt zum Anschluß an den Nulleiter, K2 zum Anschluß an den Schutzleiter Sch und Ki zum Anschluß an eine Phase des Drehstromnetzes, z. B. an die Phase R. Klemmen Kt, Ks und Kb dienen zum Anschluß eines Vielfachmeßinstrumentes und eine Klemme Ki dient zum Anschluß einer Sonde als Hilfserde.

Die Prüfschaltung selbst besteht aus einem Spannungswächterrelais A mit Arbeitskontakten a\, ai, a3, einem Doppeleinstellwiderstand Pi, Pi mit einem in der Nullstellung geschlossenen Kontakt p, einem 3poligen Umschalter Si, einen 1 poligen Umschalter Si, aus Prüf-Uisten Tund Ti, Anzeigelampen Li und Li, einem Vorwiderstand Rv und einer Sicherung Si von beispielsweise 2 A Nennstrom.

Die Prüftaste Γ besitzt zwei Umschaltkontakte Tm, Tui und einen Schließkontakt Ti«. Der Umschaltkon-

takt Tm mit den Kontakten 1, 2 liegt zwischen dem Arbeitskontakt 33 und dem Spannungswächterrelais A, der Umschaltkontakt Tw. mit den Kontakten 7, 8 liegt vor dem Umschalter 52 und der Schließkontakt Tm mit den Kontakten 5,6 liegt parallel zum Arbeitskontakt ai 5 des Spannungswächterrelais A. Beim Betätigen der Prüftaste T werden das Spannungswächterrelais A durch die Kontakte 1, 2 abgeschaltet und die Kontakte 7,8 geöffnet, so daß über den Doppeleinstellwiderstand Pi, Pi kein Strom fließen kann, auch wenn der Umschalter S2 betätigt wird. An den Kontakten 5, 6 liegt die Spannung Phasen-Schutzleiter zwischen den Klemmen Ks und Ke.

Damit die Anzeigelampe Li bei diesem Meßvorgang nicht erlischt, ist parallel zum Arbeitskontakt a\ des Spannungswächterrelais A ein Stromzuführungskontakt Tw mit den Kontakten 3, 4 vorgesehen, der beim Betätigen der Prüftaste Γ den Arbeitskontakt a\ überbrückt. Die Anzeigelampe Li darf nur erlöschen, wenn der Schutzleiter unterbrochen oder bei der Prüfung die Spannung am Spannungswächterrelais unterhalb der Abfallspannung, z. B. 155 V, liegt.

Befinden sich die vom Prüftaster T betätigten Umschaltkontakte Tm bis Tm und der Stromzuführungskontakt Tm in der in der Zeichnung dargestellten Stellung, dann können folgende Prüfvorgänge durchgeführt werden:

Beim Ansprechen des Spannungswächterrelais A werden seine Arbeitskontakte ai, ai und αϊ geschlossen. Der Arbeitskontakt a\ schaltet die Anzeigelampe Li ein, der Arbeitskontakt ai bereitet den Stromkreis des Doppeleinstellwiderstandes Pi, Pi für die Messung vor, und der Arbeitskontakt az dient zur Selbsthaltung des Spannungswächterrelais A. Wenn beide Anzeigelampen Li, L2 aufleuchten, kann die eigentliche Messung beginnen.

Für die Prüfung eines Fehlerspannungsschutzschalters (FU-Schalter) wird der Umschalter 52 auf FU gestellt. Nun wird der Doppeleinstellwiderstand Pi, Pi von der Nullstellung aus verdreht, wobei der Wert des Einstellwiderstandes Pi verringert wird. Dabei nimmt der Umschalter Si die gezeichnete Stellung ein. Es fließt ein Strom von der Phase R über Si, a2, die Brücke D, 52, Pi und Si zum Schutzleiter Sch.

Diesem Stromkreis liegt der Stromkreis des Spannungswächterrelais A und der Stromkreis der Anzeigelampe Li parallel.

Falls nun der Schutzleiter Sch einen zu hohen Widerstand hat, entsteht an ihm beim Verdrehen des Einstellwiderstandes Pi ein so hoher Spannungsabfall, daß die Spannung am Spannungswächterrelais A unter die Abfallspannung von 155 V sinkt und das Spannungswächterrelais A abfällt. Dieser Fehler in der zu prüfenden Anlage wird durch das Erlöschen der Anzeigelampe Li infolge öffnung des Arbeitskontaktes ai angezeigt. Ist die aus Schutzschalter und Schutzleiter bestehende Anlage in Ordung, so muß der FU-Schalter bereits vor dem Erlöschen der Anzeigelampe Li ausgeschaltet haben. Ist die Anschlußklemme Ki des Prüfgerätes — wie gezeichnet — vor dem FU-Schalter an die Phase R angeschlossen, so brennt die Anzeigelampe L2 weiter. Wurde dagegen der Anschluß hinter dem FU-Schalter vorgenommen, so zeigt das Erlöschen der Anzeigelampe L2 auch den Abfall des Schalters an. Zur besseren Unterscheidung werden die Anzeigelampen farbig ausgeführt, und zwar Li grün und L2 rot.

Kann man das Prüfgerät in unmittelbarer Nähe des FU-Schalters anschließen, so empfiehlt es sich, den Phasenleiter vor dem Schalter anzuzapfen. Das Abschalten des FU-Schalters macht sich beim Verdrehen des Einstellwiderstandes P\ akustisch bemerkbar. Liegt dagegen der Motor M so weit vom FU-Schalter entfernt, daß man den FU-Schalter nicht mehr beobachten kann, so klemmt man die Phase R hinter dem FU-Schalter an, wobei das Erlöschen beider Anzeigelampen ein Zeichen für die Auslösung des FU-Schalters ist.

In gleicher Weise verfährt man, wenn es sich um die Prüfung eines Fehlerstromschutzschalters (FI-Schalters) handelt. In diesem Falle wird der Umschalter S2 .nach rechts auf die FI-Marke gestellt, und der Einstellwiderstand Pi wird wirksam. Zur Anpassung an die verschiedenen Typen von FI-Schaltern mit unterschiedlichen Abschaltströmen hat der Einstellwiderstand P2 eine abgestufte Wicklung. Beide Wicklungen des Doppeleinstellwiderstandes Pi, P2 sind so ausgebildet, daß bei maximaler Verdrehung des Einstellknopfes bestimmte Restwiderstände eingeschaltet bleiben, um das Auftreten unzulässig großer Ströme zu verhindern. Statt dessen kann man auch getrennte Vorwiderstände vorsehen.

Solange der Schutzleiter einen ausreichend niedrigen Widerstand hat und der an ihm auftretende Spannungsabfall unter 65 V bleibt, darf sowohl beim Prüfen von FI- als auch von FU-Schaltern die Betätigung des Doppeleinstellwiderstandes Pi, P2 von Anschlag zu Anschlag nicht zu einem Erlöschen der Anzeigelampe Li vor dem Auslösen des FU-Schalters führen.

Falls man bei der Prüfung zusätzlich die auftretenden Spannungen und Ströme messen will, wird über Klemmen K4, Ks und Ke ein normales Vielfachinstrument angeschlossen. Hierbei wird die Brücke D selbsttätig geöffnet. Nimmt der Taster Tdie gezeichnete Stellung ein, so wird die Spannung Phase gegen Schutzleiter gemessen. Durch Drücken des Tasters T erfaßt man die Spannung Phase-Nulleiter.

Um die Prüfung und Messung mit einer Sonde als Hilfserde durchführen zu können, wird der Umschalter Si umgelegt und die Sonde an die Klemme Kj angeschlossen. Bei der Sondenmesssung wird durch das Betätigen des Umschalters Si der Stromlauf durch das Vielfachinstrument und die Doppeleinstellwiderstände Pi, P2 umgekehrt. Dies ist auch für die Messung des Erdungswiderstandes erforderlich, weil dabei die Spannung des Erders gegen die Sone gemessen wird. Hierbei verläuft nämlich der Voltmeterkreis von den Klemmen Ke und Ki, die auf dem gleichen Potential liegen, über das Voltmeter, die Klemme Ks, den Arbeitskontakt ai und den Umschalter Si zum Schutzleiter Sch, der für diese Messung mit dem Erder verbunden ist.

Bei der Messung des Erdungswiderstandes (mit Sonde) muß man außer der Spannung auch den Strom messen. Der Strom wird mit Hilfe des Doppeleinstellwiderstandes Pi, P2 auf einen Wert von z. B. 0,1 oder 1 A eingestellt. Der angezeigte Spannungswert gibt dann ohne komplizierte Umrechnung den Erdungswiderstand in Ohm an. Diese Messung des Erdungswiderstandes ist auch dann noch genau, wenn die Netzspannung vom 220 V Sollwert abweicht.

Wenn der Umschalter Si für eine Sondenmessung nach unten umgelegt ist, mißt man beim Drücken der Taste T die Spannung zwischen Nulleiter und Schutzleiter.

Um die Messung des Schleifenwiderstandes bei Nullung durchführen zu können, wird zunächst am Prüfgerät der Schutzleiter mit dem Nulleiter verbunden. Der Umschalter Si nimmt dabei die gezeichnete Stellung

ein. Dann wird mit Hilfe des Einstellwiderstandes Pi und des Strommessers ein Belastungsstrom von z. B. 1 A eingestellt, und es wird die Spannung Phase gegen Nulleiter gemessen. Nach dem Abschalten des Belastungsstromes durch öffnen des Umschalters Si wird die Spannung erneut gemessen. Die Differenz beider Spannungen geteilt durch den eingestellten Strom ergibt den Schleifenwiderstand.

Die bisher beschriebenen Messungen haben eine eindeutige Spannung der Netzleiter gegen Erde zur Voraussetzung.

In Dreiecksnetzen ohne Netzerde (Dreileiternetzen), in denen dies nicht zutrifft, wird üblicherweise vorgeschlagen, zwecks Durchführung der Messung einen Phasenleiter zu erden. Zur Vermeidung von Kurz-Schlüssen ist dabei zu empfehlen, die Erdung über einen Einstellwiderstand mit Amperemeter durchzuführen. Diese Vorkontrolle kann mit dem vorliegenden Gerät vorgenommen werden, indem man die Anschlußklemme Kz an den zu erdenden Leiter und die Anschlußklemme Ki an Erde anschließt und die Taste Ti drückt. Zuvor ist der Doppeleinstellwiderstand Pi, Pi in Nullstellung zu bringen und der Umschalter 52 auf die FI-Marke zu stellen. Wird der Strom beim Betätigen des Drehknopfes nicht unzulässig groß, so kann der Leiter geerdet werden. Erforderlichenfalls ist der günstigste der Leiter durch eine weitere Vorprüfung aufzusuchen. Bei den oben beschriebenen Prüfungen von Schutzmaßnahmen wird jetzt die Anschlußklemme Ki an den geerdeten Außenleiter, die Anschlußklemme K2 an den Schutzleiter und die Anschlußklemme Ki an einen der beiden nicht geerdeten Außenleiter angeschlossen.

Die Vorteile der beschriebenen Schaltungsanordnung bestehen darin, daß die Prüfung der Schutzmaßnahmen ohne Benutzung eines Meßgerätes möglich ist und daß eine einfache Lampenanzeige als Kriterium dient. Damit ist die Prüfung schneller und völlig zuverlässig. Außerdem kann die Bedienung durch angelernte Hilfskräfte erfolgen, wobei die Aufmerksamkeit vorwiegend dem Prüfobjekt zugewendet werden kann. Der technische Aufwand der neuartigen Schaltungsanordnung ist durch den Wegfall eines besonderen Meßgerätes erheblich verringert.

Von großer Bedeutung ist die Tatsache, daß bei allen Prüfvorgängen keine gefährlichen Spannungsverschleppungen auftreten können, weil das Gerät nur in Nullstellung des Doppeleinstellwiderstandes eingeschaltet werden kann und das Spannungswächterrelais A besitzt. .

Für genauere Messung kann ein fast immer vorhandenes normales Vielfachmeßgerät ohne Beeinflussung der gesamten Prüfanordnung angeschlossen werden. Vorteilhaft ist dabei gegenüber den bekannten Prüfschaltungen, die nur einen fest eingebauten Spannungsoder Strommesser besitzen und lediglich Spannungen oder Ströme messen können, daß hier sämtliche Strom- und Spannungsmeßbereiche des Vielfachmessers zur Verfugung stehen. Zur exakten Überprüfung sind nämlich Strommessungen bei FI-Schaltern mit sehr verschiedenen Stromstärken, Spannungsmesssungen bei FU-und FI-Schaltern sowie Strom- und Spannungsmessungen zur Bestimmung des Erdungswiderstandes erforderlich. Dabei können Spannungen von wenigen Volt bis zur Netzspannung auftreten. Während man bei den bisherigen Prüfgeräten für die verschiedenen Typen von FI-Schaltern jeweils besondere Einstellwiderstände benutzt, werden beim Gegenstand der Erfindung alle Strombereiche der verschiedenen Schaltertypcn durch einen Einstellwiderstand mit abgestufter Wicklung erfaßt. Fehler durch falsche Wahl des Prüfwiderstandes sind bei der neuartigen Anordnung ausgeschlossen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Prüfung von Fehlerstrom- und Fehlerspannungsschutzschaltern sowie zur Messung des Erdungs- und des Schleifenwiderstandes mit einem als Spannungswächter ausgebildeten Relais, das eine Meßanordnung bei anliegender Netzspannung einschaltet und bei Gefahr einer Spannungsverschleppung sofort ausschaltet, mit einem über einen Arbeitskontakt des Spannungswächterrelais und einen Umschalter einschaltbaren Doppeleinstellwiderstand, der einen in Nullstellung geschlossenen und im Relaisstromkreis liegenden Kontakt aufweist, wodurch die Meßanordnung nur in Nullstellung des Doppeleinstellwiderstandes einschaltbar ist, mit Klemmen zum Anschluß eines normalen Vielfachmessers und mit einer Signalvorrichtung, die das Auftreten von Fehlern im Prüfobjekt anzeigt, nach Patent 1137 115, dadurch gekennzeichnet, daß im Relaisstromkreis vor dem Spannungswächterrelais (A) und im Prüfstromkreis vor dem vor dem Doppeleinstellwiderstand (Pi, Pi) liegenden Umschalter (Si) je ein Unterbrechungskontakt Tm, Tm) und parallel zum Arbeitskontakt (ai) des Prüfstromkreises ein Schließkontakt (Tm) vorgesehen sind, die gemeinsam von einem Taster (T) betätigbar sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Schließen eines Stromzuführungskontaktes (Tm) des Tasters (T) eine Anzeigelampe (Lt) der Signalvorrichtung einschaltbar ist.