DE1563825A1 - Fehlerstromschutzschalter - Google Patents

Description

• "Fehlerstromsch.utzschalter" Die Erfindung bezieht sich auf einen Fehlerstromschutzschalter mit einem Summenstromwandler und einem von diesem gesteuerten Schaltglied, das bei- alltretendem Fehlerstrom einen zum Verbraucher parallel legenden Stromkreis schließt und einen in das Stromnetz einbeschalteten Überstromschutz zum Ansprechen bringt. Üblicherweise erfolgt eine Fehlerstromüberwachung in einem Wechselstromnetz mittels eines Fehlerstromschutzschalters. Durch den Fehlerstrom wird in einem Summenstromwandler ein Differenzstrom erzeugt, der einen Magneten (Auslöser) erregt und durch diesen mechanisch einen Schalter zur Auslösung@bringt. Anstelle einer direkten mechanischen Auslösung wird bekannterweise zur Verstärkung der Auslösekraft ein Stromkreis geschlossen, durch den der abzuschaltende Schalter direkt oder über einen Zwischenschalter betätigt wird. Es sind auch Fehlerstromschutzschalter .bekannt, bei denen der Summenstromwandler auf ein elektronisches Schaltglied arbeitet, durch das ein verstärkter Auslösestrom geschaltet wird (DBP 1 053 080). Auch die Verwendung eines Magnetverstärkers als Zwischenglied zwischen dem Steuerstrom von Summenstromwandler und dem Auslöser ist bekannt (DBP 1 1¢0 275). Bei jeder dieser Fehlerstromschutzschaltungen wird der vom Summenstromwandler ausgehende Strom direkt oder verstärkt einem mechanischen oder elektrischen Auslöser zugeführt, wobei dieser Auslöser immer von einem Nebenstromzweig aus dem Netz gespeist wird. Mit diesen bekannten Geräten und Schutzschaltungen ist es nicht möglich, eine bestehende Installation mit einem Fehlerstror Schutz zu versf:hen, ohne daß die bereits eingesetzten Schaltgeräte ausgewechselt werden. Derartige Fehlerstromüberwachungseinrichtungen sind wohl durch die Patentschrift 613 688 und 626 818 bekannt. Es kommen jedoch hierbei mechanische Relais zum Einsatz, die aufwendig bezüglich der Größe und der erforderlichen Schaltung sind und für dasAnaprechen große Fehlerströme voraussetzen. Aufgabe der Erfindung ist es, einen Fehlerstromachutzschalter zu schaffen, der auf Kleinste Fehlerströme anspricht und trotzdem in der Zage ist, das Stromnetz augenblicklich so stark zu belasten, daß die eingesetzten Überwachungsgeräte mit Sicherheit zum Ansprechen kommen. Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß das Schaltglied ein von der Sekundärwicklung des Summenstromwandlers gesteuerter Thyristor mit einem in Reihe geschalteten, strombegrenzenden Mittel, beispielsweise einem Widerstand ist. Die Stromhöhe in dem Parallelzweig kann durch den in Reihe zum Thyristor geschalteten Widerstand begrenzt werden. Durch den damit erzeugten auf einen Fehlerstrom zurückzuführenden Über- oder Kurzsehlußstrom kommen die bereits für deren Überwachung eingesetzten Auslöser zum Ansprechen. Hierbei ist es gleichgültig, welcher Art der Überlastangsachutz ist. Dieser kann sowohl ein Selbstschalter mit den entsprechenden Auslösern oder auch eine Schmelzsicherung sein. Da der ehyristor kaum Steuerleistung benötigt, lassen sich kleine Summenstromwandler einsetzen. Um die Steuerung des Thyristore von der Phasenlage des Netzes weitgehend unabhängig zu machen, kann zwischen dem Summenatromwandler und dem Thyristor ein Voll' Weggleichrichter geschaltet sein. Damit wird erreicht, daß die Aussteuerung des Thyrtstors immer innerhalb einer Halbperiode erfolgt. Der durch den Fehlerstrom bewirkte Zusatzstrom kann kleingehalten werden, wenn der über das Schaltglied fließende Strom über eine Zusatzwicklung eines bereits vorhandenen Kurzschlußauslösers geführt wird. Soll die Null-Leiterspannung mit überwacht werden, wird zweckmäßigerweise in Reihe zur Sekundärwicklung des Summenstromwandlers ein Widerstand gegen Erde eingeschaltet und die Steuerspannung über der Sekundärwicklung abgegriffen. Das Schaltglied bewirkt so dann den Überstrom, wenn die Spannung zwischen Null-Leiter und Erde einen bestimmun Wert überschreitet. Anstelle eines Thyristors kann selbstverständlich auch ein hochempfindliähes Relais treten, das den Überstrom schaltet. Diese Schaltung kann vor allem dann vorteilhaft sein, wenn der gesteuerte Strom über eine Zweitwicklung des Auslösers fließt, denn sie bietet die Möglichkeit, den Strom entsprechend dem Windungsverhältliis in dem Auslöser kleinzuhalten. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen in den Fig. 1 - 4 dargestellt. .. Fig. 1 und 2 zeigen die Fehlerstromschutzschaltung mit einem Thyristor als Schaltglied.
• In der Fig.3 ist eine Schaltung dargestellt, die den Spannungsabfall über dem Null-Leiter mit kontrolliert.
• Die Fig. 4 zeigt eine Kombination der Fehlerstromschutzschaltung mit einem Kurzschlußauslöser. In dem Stromnetz 0,R ist als Überlastschutz ein Selbstschalter 1 mit übeirstrom 2 und Kurzschlußauslöser 3 bzw. eine Schmelzsicherung 4 eingeschaltet. Dem Verbraucher 5 ist ein Summenstromwandler 6 vorgeschaltet. Die Sekundärwicklung 7 arbeitet auf das Schaltglied 8, mit dessen Hilfe ein Parallelzweig 9 zum Verbrau-cher 5 gesteuert wird. Zur Begrenzung des über das Schaltglied 8 fließenden Stromes liegt an dem Parallelzweig 9 ein Widerstand 10 zu dem Schaltglied 8 in Reihe. Da das Gehäuse 12 des Verbrauchers 7 mit Erde 13 verbunden ist, fließt bei schlechter-Isolation ein Teil des Stromes von der Phase R über das Gehäuse 12 zur Erde 13, d.h. über den Leiter 0 fließt ein um diesen Fehlerstrom geringerer Wert. Der Summenstiar- Wandler 6 zeigt den Differenzwert an der Sekundärwicklung 7 an und steuert damit das Schaltlgied 8, das den bisher gesperrten Parallelzweig 9 schließt. Der Strom im Parallelzweig 9 wird allein durch den Widerstand 10 begrenzt und'ist nach Fig.1 so groß., daß ein hoher Überstrom bzw. ein Kurzschluß vorgetäuscht wird. Als Folge sprechen die Auslöser 2,3 im Selbstschalter 1 an und der Verbraucher wird abgeschaltet. Diesselbe Wirkung trifft bei der Schaltung nach der Fig. 2 auf, hier ist lediglich ein Vollweggleichrichter 11 zwischen das Schaltglied 8 und dem Summenstromwandler 6,7 geschaltet. Das Schaltglied selbst kann beispielsweise ein Thyristor oder ein 2ansistor sein. Der Gleichrichter bewirkt, daß das Schaltglied in jeder Halbwelle des Wechselstromes geöffnet wird. Als Überlastschutz ist eine Schmelzsicherung 4 vorgesehen, die demnach bei auftretendem Fehlerstrom wie bei einem Kurzschlußstrom anspricht, wenn der Strom im gesteuerten Parallelkreis 9 dem Kurzschlußstrom entspricht. Eine gleichzeitige Überwachung des Null-Leiterspannungsabfalles wird bei der Schaltung nach Fig. 3 erreicht. Hier ist die Steua; elektrode 14 über einen Widerstand 15 geerdet. Bei auftretender Spannung zwischen dem Null-Leiter 0 und Erde 13 tritt an dem durch die Sexundärwicklung 7 undcbm Widerstand 15 gebildeten Spannungsteiler eine Spannung auf, durch die das Schaltglied 8 geöffnet wird und damit die Netzabschaltung bewirkt: Der Parallelzwei, 9 ist gemäß der Schaltung nach Fig.-4 über eine Zusatzwicklung 16 des Kurzschlußauslösers 3 im Selbstschalter 1 ge-'-Ä-hrt. Auf diese Weise "enügt bereits ein entsprechend dem Wicklungsverhältnis kleiner Strom im ParallelkreiE 9. Diese Schaltung ermöglicht somit die Verwendung kochempfindlicher Relais als Schaltglied, wie auch leistungsschwacher, steuerbarer Halbleiter.

Claims (4)

1. Patentansprüche 1. Fehlerstromschutzsdhalter mit einem Summenstromwandler und einem von diesem gesteuerten Schaltglied, das bei auftretendem Fehlerstrom einen zum Verbraucher parallel liegenden Stromkreis schließt und einen in das Stromnetz eingeschalteten Überstromschutz zum Ansprechen bringt, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied ein von der Sekundärwicklung (7) des Summenstromwandlers (6) gesteuerter Thyristor (8) mit einem in Reihe geschalteten, strombegrenzenden Mittel, beispielsweise einen Widerstand (1p) ist.
2. 2. Fehlerstromschutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung (7) des Summenstromwand lers (6) über einen Vollweggleichrichter (11) an den Thyri'stor (8) angeschaltet ist.
3. 3. Fehlerstromschutzschaltung nach den Ansprüchen 1 und 2,, dadurch gekennzeichnet, daß der über das steuerbare Schaltglied (8) fließende Strom über eine Zweitwicklung (16) des magnetischen Auslösers (3) geführt ist.
4. 4. Fehlerstromschutzschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Sekundärwicklung (7) des Summenst-vomwandl_ers (6) ein Widerstand (15) gegen Erde (13) in Reihe geschaltet ist und das Schaltglied (8) durch die an der Sekundärwicklung (7) abfallende Spannung gesteuert wird.