DE1808770A1

DE1808770A1 - Residual current circuit breaker

Info

Publication number: DE1808770A1
Application number: DE19681808770
Authority: DE
Inventors: Helmut Roesch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-11-14
Filing date: 1968-11-14
Publication date: 1970-06-11
Also published as: JPS4829264B1

Description

Pehlerstromschutæschalter Die bekannten Fehlerstromschutzschalter haben einen Summenstromwandler, dessen Sekundärwicklung in der Regel unmittelbar an die Wicklung eines Haltemagneten angeschlossen ist. Der Haltemagne dient zum Auslösen des Schaltschlosses eines Schal-ters. De Haltemagnet wird üblicherweise durch einen im Eisenkörper un@ergebrachten Dauermagneten vormagnetisiert. Bei Nichtauftreten eines Fehlerstromes befindet sich der Anker des Halte magneten in der Anzugsstellung. Tritt ein Fehlerstrom auf, so entsteht im Summenstromwandler sekundärseitig ein Differenzstrom, der in dem Haltemagneten eine Gegenerregung erzeugt, die den Anker abfallen läßt, wodurch das Schaltschloß des Schalters ausgelöst wird.Pehlerstromschutæschalter The well-known residual current circuit breaker have a summation current transformer, the secondary winding of which is usually direct is connected to the winding of a holding magnet. The holding magnet is used for Triggering the key switch of a switch. De holding magnet is usually premagnetized by a permanent magnet un @ produced in the iron body. If it does not occur In the event of a fault current, the armature of the holding magnet is in the tightened position. If a fault current occurs, it occurs in the summation current transformer on the secondary side Differential current that generates a counter-excitation in the holding magnet, which the armature lets fall, whereby the key mechanism of the switch is triggered.

In der letzten Zeit sind hochempfindliche Fehlerstromschutzschalter auf den Markt gelangt, die bei einem Fehlerstrom vor 30 mA auslösen. Sie haben den gleichen Aufbau wie die zuvor auf den Markt gelangten und noch heute auf dem Markt befindlichen Fehlerstromschutzschalter, die bei einem Fehlerstrom von 500 mA auslösen. Der Fehlerstromschutzschalter mit einem Auslösestrom von 30 mA hat im Vergleich zu dem Fehlerstromschutzschalter mit einem Auslösestrom von 590 mA einen grcßeh Summenstromwandler.Lately there are highly sensitive residual current circuit breakers comes on the market that trip at a fault current of 30 mA. they have the same structure as those previously launched and still on the market today residual current circuit breaker located, which trip at a residual current of 500 mA. The residual current circuit breaker with a tripping current of 30 mA has in comparison to the residual current circuit breaker with a tripping current of 590 mA a larger Summation current transformer.

Trotzdem ist die für die Auslösung zur Verfügung stehende Leistung sehr Klein. f.n hat die Haltemagnete so weit entwickelt, daß sie trotz der kleinen Auslöseleistung nocn eine hinreichend große Auslösekraft besitzen. Um dies zu erreichen, ist beim Bau des Haltemagneten ein sehr großer Fertigungsaufwand notwendig. So müssen die Pol- und Ankerflächen genau geschliffen und vor jeder Verunreinigung bewahrt werden. Auch im Betrieb können störungen durch häufiges Schalten auftreten, indem sich die Pol- und Ankerflächen verändern, so daß der Anker nicht mehr in der Anzugsstellung festgehalten wird.Even so, the power available for triggering is tiny. f.n has developed the holding magnets so far that, despite the small Release power nocn have a sufficiently large release force. To achieve this, a very large manufacturing effort is necessary in the construction of the holding magnet. So must the pole and armature surfaces precisely ground and protected from any contamination will. Frequent switching can also cause malfunctions during operation by the pole and armature surfaces change so that the armature is no longer in the tightened position is being held.

Will man diese Betriebsunsicherheit vermeiden, so müßte. ein robuster I;altemagnet als Auslöser für das Schaltschloß verwendet werden. Ein solcher Haltemagnet erfordert jedoch eine große Auslöseleistung, die allenfalls bei einem Fehlerstromsenutzsenalter mit einem Auslösestrom von 500 mA zur Verfügung steht, aber nicht bei einem Feh£LerstromschutzschalLcr mit einem Auslösestrom von 30 mA. Man ist daner schon den Weg gegangen, zwischen der Sekundärwicklung des Summenstromwandlers und dem Haltemagnet einen Verstärker zwischenzuschalten. Für den Verstärker ist eine Versorgungsspannung notwendig, die dem tTetz entnommen wird. Der Verstärker und sonät der gesamte Fehlerstromschutzschalter ist deshalb nur so lange betriebsbereit, wie diese Versorgungsspannung vorhanden ist. Fällt jedocn ein Teil des Netzes, der die Verscrgungsspannung liefert, aus und tritt ein Fehlerstrom auf, so kann der Fehlerstromschutzschalter nicht abschalten, obwohl eine gefährliche Berührungsspannung an dem Verbraucher bes tent Wird ein solcher Fehlerstromschutzschalter mit einer sogenannten Ruhestromschaltung versehen, so ist dieser Nachteil vermieden, da beim etzausfall zug eich sich der Fehlerstrcmscnutzschalter ausschaltet. Um diese Betriebsstörung jedoch bei kurzzeitigen Neztausfällen zu vermeiden, ist es bekannt, einen Akkumulator als Energiespeicher für die Zeit des Netzausfalles zu verwenden. Die Verwendung des Akkumulators hat sich Jedoch nicht als befriedigend herausgestellt.If one wants to avoid this operational uncertainty, one would have to. a robust one I; altemagnet can be used as a trigger for the switch lock. Such a holding magnet however, it requires a high tripping power, at most in the event of a residual current useful age is available with a tripping current of 500 mA, but not in the event of a fault current protection switch with a tripping current of 30 mA. Then one has already gone the way between the secondary winding of the summation current transformer and the holding magnet an amplifier to be interposed. A supply voltage is required for the amplifier that is taken from the tTetz. The amplifier and the entire residual current circuit breaker is therefore only operational as long as this supply voltage is available is. However, if part of the network that supplies the supply voltage fails and if a fault current occurs, the residual current circuit breaker cannot switch off, although a dangerous contact voltage on the consumer is best such residual current circuit breaker is provided with a so-called closed circuit, This avoids this disadvantage, since in the event of a power failure, the fault current circuit breaker closes turns off. However, in order to avoid this malfunction in the event of brief power failures, it is known to use an accumulator as an energy store for the time of the power failure to use. However, the use of the accumulator has not proven to be satisfactory exposed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fehlerstromschutzschalter zu schaffen, der einer. robusten Haltemagneten hat, jedoch mit einer sehr kleinen Ausiöseleistung arbeiten kann und in allen im Betrieb vorkommenden Fällen, also nicht nur bei inta.-tem Netz, sondern auch bei teilweisem Netzausfall anzusprechen im Stande ist. Der Pehlerstromschutzschalter gemäß der Erfindung hat einen oummenstromwandler, an dessen Sekundärwicklung über einen Verstärker die Wicklung eines Haltemagneten angeschlossen ist. Erfindungsgemäß hat der Haltemagnet zwei weitere Wicklungen, von denen die eine Wicklung zur Vormagnetisierung-des Haltemagneten dient und von der Versorgungsspannung des Verstärkers gespeist ist und die andere Wicklung zur Verminderung der Remanenzkraft des Haltemagneten beim Auftreten eines Fehlerstromes während des Ausfalles der Versorgungsspannung parallel zum Verstärker an die den Verstärker speisende Sekundärwicklung oder eine gesonderte Sekundärwicklung des Summenstromwandlers angeschlossen ist. Die Erfindung be-Steht also in der Kombination der Verwendung einer Verstär@@ der Sekundärleistung des Summenstromwandlers im Normalfall und der direkten Auslösung im Ausnahmefall, wenn die Versorgungsspannung für den Verstärker ausfüllt. Dadurch werden die den beiden Auslösearten anhaftenden Nachteile vermieden. Der Hatlemagnet, der an dem Feillerstromschutzschalter gemäß der Erfindung verwendet wird, kann in seinem Aufbau robust gehalte werden, 90 daß für seine Fertigung nicht der hohe Aufwand erforderlich ist, wie er für den ohne Verstärker arbeitenden Haltemagneten eines hochempfindlichen Fehlerstromschutzschalters erforderlich ist.. Dem Mehraufwand für den Verstärker stehen die kleinerten Kosten für den kleinen Summenstromwandler und den einfachen Haltemagneten gegenüber. Durch die Erfindung erhält man einen Fehlerstromschutzschalter, der wesentlich betriebssicherer ist als der bisherige hochempfindliche Fehlerstromschutzschalter mit einer Auslösestärke von 30 mA.The invention is based on the object of a residual current circuit breaker to create the one. has sturdy holding magnets, but with a very small one Triggering power can work and in all cases that occur in the company, so Not only to be addressed in the case of an internal network, but also in the event of a partial network failure is able to. The fault current circuit breaker according to the invention has an omnidirectional current converter, the winding of a holding magnet on its secondary winding via an amplifier connected. According to the invention, the holding magnet has two further windings, one of which is used for the premagnetization of the holding magnet and of which the supply voltage of the amplifier is powered and the other Winding to reduce the remanence force of the holding magnet in the event of a Fault current during the failure of the supply voltage parallel to the amplifier to the secondary winding feeding the amplifier or a separate secondary winding of the summation current transformer is connected. The invention therefore consists in the combination the use of an amplifier of the secondary power of the summation current transformer in normal cases and direct tripping in exceptional cases when the supply voltage for the Amplifier fills. This eliminates the disadvantages inherent in both types of tripping avoided. The Hatlemagnet, which is attached to the Feiller current circuit breaker according to the invention is used, can be kept robust in its construction, 90 that for its manufacture not the high effort required as it is for those working without an amplifier Holding magnets of a highly sensitive residual current circuit breaker is required. The additional expense for the amplifier is offset by the lower costs for the small one Summation current transformer and the simple holding magnets opposite. Through the invention you get a residual current circuit breaker that is much more reliable than the previous, highly sensitive residual current circuit breaker with a single trigger strength of 30 mA.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindun dargestellt.In the drawing, an embodiment of the invention is shown.

Mit F ist der Fehlerstromschutzschalter gemäß der Erfindung bezeichnet, der die Leitungen R, S, T, Mp zu überwachen hat.The residual current circuit breaker according to the invention is denoted by F, who has to monitor the lines R, S, T, Mp.

Der Fehlerstromschutzschalter hat die Schaltkontakte .The residual current circuit breaker has the switching contacts.

von dem Schaltschloß Sch geschaitet werden, wobei zur Handbetätigung des Schaltschlosses das Bediegungsorgan B dient.be switched by the switch lock Sch, whereby for manual operation of the switching mechanism, the control unit B is used.

Ferner ist in dem Fehlerstromschutzschater der Summenstromwandler Sw enthalten. . ist ein Haltemagnet mi dem Anker A, der unter Wirkung der Abzugsfeder Af steht. Die Sekundärwicklung des Summenstromwandlers Sw ist an einen VerstärkerV angeschlossen. Der Verstärker V erhält seine Versorgungsspannung von den Netz z.B. vcn den beiden weitern T und und @p. in der Anschlußleitung befindet sich ein Widerstand R und eine Diode D1.Furthermore, the summation current transformer is in the residual current protection switch Sw included. . is a holding magnet with armature A, which acts under the action of the trigger spring Af stands. The secondary winding of the summation current transformer Sw is connected to an amplifierV connected. The amplifier V receives its supply voltage from the network e.g. vcn the two further T and and @p. in the connection line is located a resistor R and a diode D1.

Der Haltemagnet M hat außer der Wicklung ,V1 die von dem Verstärker V gespeist wIrd, erfindungsgemäß zwei weitere Wicklung gen W2 und W3. Die Wicklung W2 ist von der Versorgungsspannung des Verstärkers gespeist und dient zur Vormagnetisierung des Haltemagneten. Auf diese Weise ist der übliche Dauermagnet für den Haltemagnet ersetzt. Die Wicklung W3 ist an die Sekundärwicklung des Summenstromwandlers angeschlossen, die den Verstärker V speist. Anstelle dieses Anschlusses kann auch die Speisung von W3 durch eine gesonderte Sekundärwicklung vorgenommen werden.The holding magnet M has, in addition to the winding, V1 that of the amplifier V is fed, according to the invention two further windings at W2 and W3. The winding W2 is fed by the supply voltage of the amplifier and is used for premagnetization of the holding magnet. This is the usual permanent magnet for the holding magnet replaced. The winding W3 is connected to the secondary winding of the summation current transformer, which feeds the amplifier V. Instead of this connection, the supply from W3 through a separate secondary winding.

Ist das Netz intakt, so erhält der Verstärker V seine Versorgungsspannung. Zugleich ist die Wicklung W2 erregt, wodurch der Haltemagnet M vormagnetisiert ist. Dadurch wird der Anker A an den Polen des Haltemagneten festgehalten. nritt ein Fehlerstrom auf, während des Netz intakt ist, so wird die Sekundärleistung des Summenstromwandlers durch den Verstärker V verstärkt und der Wicklung W des Haltemagneten M zugeführt. Der von der Wicklung W2 erzeugte magnetische Fluß ist dem von der Wicklung W1 den m@@@@@@@@en Fluß entgegengerichtet. Dadurch wird der durch den Anker A fließende Gesamtfluß so geschwächt, daß der Anker abfällt und das Schaltschloß entklinirt wird. Sowohl die Wicklung gen 1 und W2 als auch die durch diese Wicklungen fließenden Ströme können so bemessen werden,daß sich trotz verhältnismäßig großer Luftspalte zwischen Anker- und Polflächen eine große Pesthaltekraft des Ankers ergibt. Dadurch ist ein sehr zuverlässiges Arbeiten des Schalters gewährleistet.If the network is intact, the amplifier V receives its supply voltage. At the same time, the winding W2 is excited, whereby the holding magnet M is premagnetized. As a result, the armature A is held at the poles of the holding magnet. nritt a Fault current occurs while the network is intact, so the secondary power of the summation current transformer amplified by the amplifier V and fed to the winding W of the holding magnet M. The magnetic flux generated by winding W2 is that of winding W1 m @@@@@@@@ en flow opposite. This makes the one flowing through the armature A. Overall flow weakened so much that the armature falls off and the switch lock disengages will. Both the winding gen 1 and W2 and the ones flowing through these windings Currents can be dimensioned so that despite relatively large air gaps between the armature and pole surfaces results in a large pest holding force of the armature. Through this very reliable operation of the switch is guaranteed.

Im Ausnahmefall, wenn nämlich die Versorgungsspannung des Verstärkers V und damit der Strom durch die Wicklung W2 des Haltemagneten ausfällt, bleibt dennoch die Funktionssicherheit' des Fehlerstromschutzschalters erhalten. Der Anker A wird infolge der Remanenz des Haltemagneten noch festgehalten., wenn auch mit einer sehr kleinen Resthaltekraft. Ist ein Teil des Netzes noch intakt und tritt ein Fehlerstrom auf, so erfolgt die Auslösung des Haltemagneten M durch die Wicklung ,'3, die direkt an die Sekundärwicklung des Summenstromwandlers angeschlossen ist. Die Resthaltekraft des nun als Renfanenzmagneten wirkenden Haltemagneten kann sehr klein sein, da der Wegfall der Versorgungsspannung ein Ausnahmefall ist und der Fehlerstroinschutzschalter für diesen Fall nicht zum betriebsmäßigen Schalten geeignet sein muß. Zugleich mit dieser kleinen Resthaltekraft vergrößert sich auch die Auslöseempfindllchkeit des Haltemagneten, so daß auch bei Verwendung eines kleinen Summenstromwandlers beim Auftreten eines Fehlerstromes von z.B. 30 mA die Auslösung erfolgt.In exceptional cases, namely when the supply voltage of the amplifier V and thus the current through the winding W2 of the holding magnet fails, nevertheless remains the functional reliability 'of the residual current circuit breaker. The anchor A becomes due to the remanence of the holding magnet still held, albeit with a very small residual holding force. Is a part the network is still intact and If a fault current occurs, the holding magnet M is triggered by the Winding, '3, which is connected directly to the secondary winding of the summation current transformer is. The remaining holding force of the holding magnet, which now acts as a renfanence magnet, can be very small, since the loss of the supply voltage is an exception and the fault current protection switch is not used for operational switching in this case must be suitable. At the same time this small residual holding force also increases the tripping sensitivity of the holding magnet, so that even when using a small one Summation current transformer when a fault current of e.g. 30 mA occurs he follows.

Damit der kleine Widerstand der Wicklung W3, die beim Ausführungsbeispiel parallel zum Eingang des Verstärkers V liegt, nicht die Eingangsspannung des Verstärkers verringert, ist es zweckmäßig, in die Anschlußleitung für die Wicklung W@ eine Diode D2 einzuschalten. Diese Diode wirkt in der Spannungshalbwelle, die das Eingangssignal fur den Verstärker liefert, in Sperrichtung. In der zweiten Halbwelle, in der die Diode D2 in Durchlaßrichtung geschaltet ist-, in der also bei teilweise ausgefallenem Netz und Auftreten eines Fehlerstromes die Auslösung des Fehlerstromschutzschalters erfolgt, dient die Diode zugleich als Schutz für den Halbleiter des Verstärkers.So that the small resistance of the winding W3, which in the embodiment parallel to the input of the amplifier V, not the input voltage of the amplifier reduced, it is useful in the connection line for the winding W @ a diode Switch on D2. This diode acts in the voltage half-wave that the input signal for the amplifier supplies, in the reverse direction. In the second half-wave, in which the Diode D2 is switched in the forward direction - that is, in the case of a partially failed Mains and the occurrence of a residual current trigger the residual current circuit breaker occurs, the diode also serves as protection for the semiconductor of the amplifier.

2 Patentansprüche 1 Figur2 claims 1 figure

Claims

Claims 1. Residual current circuit breaker with summation current transformer, on its secondary winding. via an amplifier the winding of an old magnet is connected, characterized in that the holding magnet (M) has two more Has windings (W2, W3), one of which is a winding (W2) for premagnetization of the holding magnet (M) and of the supply voltage of the amplifier (V) is fed and the other winding (W3) to reduce the remanence force of the Holding magnets (M) boii Occurrence of a fault current during the failure of the supply voltage parallel to the amplifier to the secondary winding feeding the amplifier (V) or a separate secondary winding of the summation current transformer (Sw) is connected.

2. Residual current circuit breaker according to claim 1, characterized in that that in the connection line for reducing the remanent force of the holding magnet (M) serving winding (W3 a diode (D2) is switched on.