DE1905505C3 - Residual current circuit breaker - Google Patents
Residual current circuit breakerInfo
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- DE1905505C3 DE1905505C3 DE19691905505 DE1905505A DE1905505C3 DE 1905505 C3 DE1905505 C3 DE 1905505C3 DE 19691905505 DE19691905505 DE 19691905505 DE 1905505 A DE1905505 A DE 1905505A DE 1905505 C3 DE1905505 C3 DE 1905505C3
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Fehlerstromschutzschalter mit einem Summenstromwandler, dessen Primärwicklungen mit den Phasenleitungen eines Wechselstromsystems verbunden sind, dessen Auslösewicklung an einen Auslöser angeschlossen ist und dessen Eisenkern mit einer aus einer Hilfsquelle gespeisten denselben vormagnetisierenden Hilfswicklung versehen ist, welcher Auslöser eine erste Anzeige liefert, wenn sich in dem Summenstromwandler durch einen Erdschluß des Wechselstromsystems dem Vormagnetisierungsstrom ein FehlcrstroK. überlagert.The invention relates to a residual current circuit breaker with a summation current transformer whose primary windings are connected to the phase lines of a AC system are connected, the release winding is connected to a release and its iron core with an auxiliary winding fed by an auxiliary source which biases the same is provided, which release provides a first indication when the summation current transformer through a ground fault of the alternating current system the bias current a fault current. superimposed.
Übliche Fehlerstromschutzschalter, bei denen die Primärwicklung des Summenstromwandlers von den zu überwachenden Leitern gebildet wird, und deren Sekundärwicklung als Auslösewicklung an den Auslöser angeschlossen ist, reagieren nur auf einen reinen Wechselstromfehlerstrom korrekt. Bei Gleichstromfehlerströmen oder Mischfehlerströmen löst der Gleichstromanteil den Auslöser nicht aus. Zudem kann der Gleichstromanteil den Kern des Summenstromwandlers ganz oder teilweise sättigen und eine VerschiebungUsual residual current circuit breakers, in which the primary winding of the summation current transformer from the to monitored conductors is formed, and their secondary winding as the trigger winding on the release only respond correctly to a pure AC fault current. With DC residual currents or mixed fault currents, the direct current component does not trip the release. In addition, the DC component completely or partially saturate the core of the summation current transformer and cause a shift
so des Arbeitspunktes hervorrufen, so daß die Transformierung des Wechselstromanteils vermindert wird und rfer Auslöser auch bei einem Wechselstromfehlerstrom nicht mehr auslöst. Da es heute üblich ist, an ein Wechselstromnetz Gleichstromverbraucher über Gleichrichter anzuschließen, können solche Gleichstromfehlerströme oder Mischströme auftreten.so cause the operating point, so that the transformation of the alternating current component is reduced and Released release even in the event of an alternating current fault current no longer triggers. Since it is common today to connect direct current consumers to an alternating current network To connect rectifiers, such DC residual currents or mixed currents can occur.
Es ist ein Fehlerstromrelais bekannt (dänische Patentschrift 91 184), das nach dem Differenzsicherungsprinzip arbeitet und speziell für Wechselstrom geeignet ist, das aber auch für Gleichstrom verwendet werden kann. Dieses Relais beruht auf der Anwendung eines Elektromagneten, der mit einem Permanentmagneten polarisiert ist; deshalb wird das Relais nur bei Gleichstrom in der einen Richtung korrekt reagieren.A residual current relay is known (Danish patent 91 184), which operates on the differential protection principle works and is especially suitable for alternating current, but which is also used for direct current can be. This relay is based on the application of an electromagnet that works with a permanent magnet is polarized; therefore the relay will only react correctly to direct current in one direction.
Es ist ferner bekannt, zur Steigerung der Empfindlichkeit zwischen die Sekundärwicklung des Summenstromwandlers und den Auslöser einen Leistungsverstärker zu schalten und hierzu eine Kathodenröhre oder einenIt is also known to increase the sensitivity between the secondary winding of the summation current transformer and to switch the trigger to a power amplifier and for this purpose a cathode tube or a
Transistor zu verwenden. Zur Versorgung des Verstärkers verwendet man z. B. einen von dem zu schützenden Netz über einen Gleichrichter entnommenen Gleichstrom. Diesen pulsierenden Gleichstrom führt man über eine Hilfswicklung des Summenstromwandler, die gleichzeitig dazu dient, dem Eingang des Verstärkers über die Sekundärwicklung eine Vorspannung zu liefern (deutsche Auslegeschrift 1146 181). Dieses Schalterprinzip ist aber für die Erfassung von Gleichstromfehlerströmen nicht geeignet. inTransistor to use. To supply the amplifier one uses z. B. one of the to be protected DC current drawn from the mains via a rectifier. This pulsating direct current is passed over an auxiliary winding of the summation current transformer, which also serves as the input of the amplifier to supply a bias voltage via the secondary winding (German Auslegeschrift 1146 181). This switch principle however, it is not suitable for the detection of DC residual currents. in
Ferner ist die Messung von Gleichströmen durch Änderung der Magnetisierung in wechselstromgespeisten Induktivitäten bekannt (vgl. Zeitschrift Elektrotechnik und Maschinenbau, 1959, Jahrgang 76, S. 579).Furthermore, the measurement of direct currents is supplied by changing the magnetization in alternating current Inductivities known (see Zeitschrift Elektrotechnik und Maschinenbau, 1959, volume 76, p. 579).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fehlerstromschutzschalter zu schaffen, der sowohl beim Auftreten eines Wechselstromfehlerstroms als auch bei gleichzeitigem Auftreten von Wechselstromfehlerströmen und Gleichstromfehlerströmen und auch bei einem Gleichstromfehlerstrom auslöst.The invention is based on the object to provide a residual current circuit breaker that is used in both Occurrence of an alternating current fault current as well as the simultaneous occurrence of alternating current fault currents and DC residual currents and also trips in the event of a DC residual current.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß an einem Fehlerstromschutzschalter der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß zur zusätzlichen Erfassung des Erdschlußstromes bei Gleichstromverbrauchern, die über Gleichrichter aus einem Wechselstromnetz gespeist sind, die Primärwicklung des Summenstromwandlers in den wechselstromseitigen Zuleitungen zum Gleichrichter liegen, daß an die Hilfswicklung eine reine Wechselspannungsquelle angeschlossen ist, und daß der an die Auslösewicklung des Summenstromwandlers angeschlossene Auslöser derart bemessen ist, daß er eine zweite Anzeige liefert, wenn sich im Summenstromwandler infolge eines Erdschlusses im Gleichstromverbraucher eine die Vormagnetisierung überdekkende Gleichstrommagnetisierung einstellt.This object is achieved according to the invention on a residual current circuit breaker of the type mentioned at the beginning solved in that for additional detection of the earth fault current in DC consumers, the are fed via rectifiers from an alternating current network, the primary winding of the summation current transformer in the AC supply lines to the rectifier are that a pure AC voltage source is connected, and that the to the trigger winding of the summation current transformer connected release is dimensioned in such a way that it provides a second display when there is a summation current transformer as a result of an earth fault in the direct current consumer, the premagnetization is covered DC magnetization adjusts.
Ein weiterer Vorschlag der Erfindung besteht in der vorteilhaften Anwendung dieses Fehlerstromschutzschalters an einem reinen Gleichstromnetz, dessen Leiter die Primärwicklung des Summenstromwandlers bildet. In d'jsem Anwendungsfall bleibt die Hilfswicklung selbstverständlich an die genannte Wechselspannungsquelle angeschlossen. Der Auslöser liefert eine Anzeige dadurch, daß der Kern des Summenstromwandlers zusätzlich zur bereits vorhandenen Wechselstrommagnetisierung noch eine Magnetisierung durch den Gleiciistromfehlerstrom erhält, was eine Erhöhung des Stromflusses zum Auslöseorgan bewirkt, welches daraufhin die genannte zweite Anzeige liefert.Another proposal of the invention consists in the advantageous use of this residual current circuit breaker on a pure direct current network, the conductor of which is the primary winding of the summation current transformer forms. The auxiliary winding remains in this application naturally connected to said AC voltage source. The trigger delivers one Indicated by the fact that the core of the summation current transformer is in addition to the existing alternating current magnetization still a magnetization by the residual current receives, which increases causes the current flow to the triggering element, which then delivers the said second display.
Tritt ein Wechselstromfehlerstrom auf, so summieren sich die von der Hilfswicklung induzierte Wechselgrundspannung und die vom Fehlerstrom erzeugte Spannung am Auslöser, so daß dieser auf Grund der Änderung der Grundspannung anspricht. Fließt im Wechselstromnetz auch ein Gleichstromfehlerstrom, so bewirkt dieser eine Vormagnetisierung und damit eine Änderung des Arbeitspunktes am Kern des Summenstromwandlers. Damit erfolgt eine Verringerung der Wechselspannung am Auslöser, so daü dieser anpricht. Benutzt man den Fehlerstromschutzschalter in einem Gleichstromnetz und tritt kein Fehlerstrom auf, dann (ritt auf Grund des Wechselstroms in der Hilfswicklung eine Wechselspannung am Auslöser auf. Sobald ein Gleichstromfehlerstrom fließt, wird der Arbeitspunkt am Kern geändert, und damit verringert sich wieder die Wechselgrundspannung am Auslöser, so daß auf Grund b5 dieser Spannungsverringerung der Auslöser ebenfalls anspricht.If an alternating current fault current occurs, the alternating base voltage induced by the auxiliary winding will add up and the voltage generated by the fault current on the release, so that this due to the Change in the basic voltage responds. If a direct current fault current also flows in the alternating current network, so this causes a premagnetization and thus a change in the operating point at the core of the summation current transformer. This reduces the AC voltage on the release so that it responds. If the residual current circuit breaker is used in a direct current network and no residual current occurs, then (Because of the alternating current in the auxiliary winding, an alternating voltage appeared on the release. As soon as a DC fault current flows, the operating point at the core is changed, and thus the Alternating basic voltage at the release, so that due to b5 the release also responds to this voltage reduction.
Die beiden Wicklungen, die Auslösewicklung und Hilfswicklung, können getrennt sein und wie eine Primärwicklung und eine Sekundärwicklung eines Transformators wirken. Es können indessen auch die Auslöse- und die Hilfswicklung eine gemeinsame Wicklung bilden.The two windings, the trigger winding and auxiliary winding, can be separate and like one The primary winding and a secondary winding of a transformer are effective. However, the The release winding and the auxiliary winding form a common winding.
Das erfindungsgemäße Prinzip kann auch mit einer Bezugsspannung im Spannungsvergleich verwirklicht werden.The principle according to the invention can also be implemented with a reference voltage in the voltage comparison will.
Dabei kann eine Einrichtung zur Erzeugung der Bezugsspannung aus einem Hilfstransformator mit einem Kern, einer von einer Wechselstromquelle gespeisten Primärwicklung und einer Sekundärwicklung bestehen, deren Spannung die Bezugsspannung im Auslöserkreis istA device for generating the reference voltage from an auxiliary transformer can be used a core, a primary winding fed by an AC power source, and a secondary winding whose voltage is the reference voltage in the trip circuit
Hierbei sind die Spannungen an der Auslösewicklung und der Sekundärwicklung gleich groß und entgegengesetzt gerichtet.The voltages on the trigger winding and the secondary winding are equal and opposite directed.
Eine einfache und empfindliche Ausbildung wird dadurch erreicht, daß die Hilfswicklung des Summenstromwandlers und die PrimärwicV'ung des Hilfstransformators miteinander in Reihe geschaltet sind, und daß die Sekundärwicklung für die Bezugsspannung und die Auslösewicklung in Reihe geschaltet sind.A simple and sensitive design is achieved in that the auxiliary winding of the summation current transformer and the primary winding of the auxiliary transformer are connected in series with each other, and that the secondary winding for the reference voltage and the Trigger winding are connected in series.
Eine besonders einfache Ausführung kann man dadurch erhalten, daß der Summenstromwandler und der Hilfstransformator einen gemeinsamen Eisenkern mit zwei magnetischen Kreisen haben, von denen der eine den Kern für den Summenstromwandler und dei zweite den Kern für den Hilfstransformator bildet, und daß die Hilfswicklung auf einem beiden magnetischen Kreisen gemeinsamen Teil angebracht ist, wobei die Auslösewicklung und die Sekundärwicklung des Hilfstransformators in Reihe geschaltet und entgegengesetzt gerichtet sind.A particularly simple design can be obtained in that the summation current transformer and the auxiliary transformer have a common iron core with two magnetic circuits, one of which is the one forms the core for the summation current transformer and the second forms the core for the auxiliary transformer, and that the auxiliary winding is mounted on a part common to both magnetic circuits, the Trip winding and the secondary winding of the auxiliary transformer connected in series and opposite are directed.
Es ist auch möglich, daß die auf dem Eisenkern des Summenstromwandlers angeordnete Auslösewicklung in einer den Auslöser in einer Diagonalen enthaltenden Brückenschaltung als veränderlicher induktiver Widerstand geschaltet ist. In diesem Fall fallen die Auslösewicklung und die Hilfswicklung zu einer Einheit zusammen.It is also possible that the trip winding arranged on the iron core of the summation current transformer in a bridge circuit containing the release in a diagonal as a variable inductive resistance is switched. In this case, the release winding and the auxiliary winding fall into one unit together.
Als einfache und billige Möglichkeit zur Versorgung der wechselstromdurchflossenen Hilfswicklung läßt sich der Wechselstrom für die auf dem Summenstromwandler angebrachte Hilfswicklung dem durch derr Fehlerstromschutzschalter geschützten Netz entnehmen, gegebenenfalls über einen Widerstand.As a simple and inexpensive way of supplying the auxiliary winding through which alternating current flows, can the alternating current for the auxiliary winding attached to the summation current transformer that through the residual current circuit breaker Remove the protected network, if necessary via a resistor.
Die Hilfswicklung läßt sich aber auch über einen Transformator an das geschützte Netz anschließen, um einen angepaßten Wechselstrom zu erhalten.The auxiliary winding can also be connected to the protected network via a transformer in order to to receive an adapted alternating current.
Zur Verbesserung der Anpassung und zum Erreichen einer hohen Empfindlichkeit des Fehlerstromschutzschalter empfiehlt es sich, die Hilfswicklung von einem eigenen Generator zu speisen.To improve the adaptation and to achieve a high sensitivity of the residual current circuit breaker it is advisable to feed the auxiliary winding from its own generator.
Um eine unbedingt zuverlässige Funktion zu erreichen, kann man auch einen auf eine bestimmte Frequenz abgestimmten Auslöser benutzen und dem Generator eine Frequenz geben, die von der Frequenz des zu schützenden Net-.es abweicht. Dabei kann die geeignete Frequenz des Generators höher sein, als die Netzfrequenz, z. B. das Mehrfache der Frequenz des zu schützenden Netzes betragen.In order to achieve an absolutely reliable function, one can also set one on a certain frequency Use a matched trigger and give the generator a frequency that is different from the frequency of the protective net.es deviates. The appropriate The frequency of the generator must be higher than the mains frequency, e.g. B. the multiple of the frequency of the to protective network.
Um einen vom Wechselstromnetz unabhängigen Wechselstrom zu erhalten, kann man den Wechselstromgenerator für die Hilfswicklung von einem Gleichstromnetz speisen. Diese Ausführung wird man für einen Fehlerstromschutzschalter wählen, der in einem Gleichstromnetz verwendet werden soll.In order to obtain an alternating current that is independent of the alternating current network, the alternator can be used feed for the auxiliary winding from a direct current network. This execution becomes one for a residual current circuit breaker that is specified in to be used in a direct current network.
Mit Hilfe der Zeichnung soll das Prinzip der Erfindung erläutert werden. In der Zeichnung zeigtThe principle of the invention is to be explained with the aid of the drawing. In the drawing shows
Fig. 1 einen herkömmlichen Fehlerstromschutzschalter, der in einem Wechselstromnetz mit einem Wechselstromverbraucher verwendet wird.1 shows a conventional residual current circuit breaker, which is used in an AC network with an AC load.
F i g. 2 einen Fehlerstromschutzschalter, der in einem Wechselstromnetz verwendet wird, an das ein Glciehstromverbraucher über einen Gleichrichter angeschlossen ist.F i g. 2 a residual current circuit breaker, which is in a Alternating current network is used to which a Glciehstromconsumer connected via a rectifier.
F ι g. 3 die schematische Darstellung einer Anlage mit einem Fehlerstromschutzschalter gemäß F i g. I und 2. an ucn zwei Wechselstromverbraueher und ein Cileichstromverbraucher über einen Gleichrichter angeschlossen Sinti.Fig. 3 shows the schematic representation of a system with a residual current circuit breaker according to FIG. I and 2. Sinti connected to ucn two alternating current consumers and a Cileichstromconsumer via a rectifier.
F ι g. 4 ein Diagramm über die Änderung des Aiislösefehlerwechselstroms in Abhängigkeit von einem durch den Summenstromwandler fließenden Gleichstromfehlerstrom. Fig. 4 is a diagram showing the change in Tripping fault alternating current as a function of a DC residual current flowing through the summation current transformer.
F ι g. 5 die Anordnung eines Fehlerstromschutzschallers nach der Frfindung in einem einphasigen Wechselstromnetz mit einem I lilfstransformator.Fig. 5 the arrangement of a residual current device according to the invention in a single-phase AC network with an auxiliary transformer.
F ι g. 6 eine zweite Ausführungsform eines Fehler stromschiitzschalters mit einem gemeinsamen Kiscnkern für Summenstromwandler und Hilfstransformator.Fig. 6 shows a second embodiment of a fault power switch with a common core for summation current transformer and auxiliary transformer.
Γ ι g. 7 eine dritte Ausführungsform eines Fehlerstromschiitzschalters mit nur einem vormagnetisiertcn Summenstromwandler.Γ ι g. 7 shows a third embodiment of a residual current circuit breaker with only one premagnetized summation current transformer.
F ι g. K ei: e sierte Ausführungsform eines Fehlerstromschutzschalters mit einer Meßbrücke.Fig. K ei: e based embodiment of a residual current circuit breaker with a measuring bridge.
Der in der F ι g. I gezeigte .Summenstromwandler ties Fehlerstromschiit/schaliers für Wechselstromfehlerstrom hat einen ringförmigen Magnetkern I. durch welchen die drei Phasenleiter und der Miiielpunktleiier zum 3- Phasen-Wechselstroms erbraucher 2 geführt sind, kr liner die Schut/Ieming 1 geerdet ist. Die auf dem Kern I .ingeordnete Auslöse»icklung 4 ist mit dem Aiisiiiser 5 '.erblinden, der über ein Schaltschloß den Schalter 6 belangt. Das Wechselstromnetz ist über die Leitung 7 geerdet. Ein Mim Verbraucher 2 über den Schutzleiter 3 fließender Fehlerstrom erzeugt in der Auslose» icklung 4 eine Auslosespannung, wodurch das Aiisloseorgan. und damit tW Schalter 6 ausgelost wird. Im Falle eines Gleichstrornfehlcrstroms »ird in der Auslose» icklung 4 keine Spannung zur Auslosung des Ausinseorgans erzeugt, jedoch wird eine Gleichstrom-'.ormagnetisierung des Summenstromwandler bewirkt. die fur das Auslosen des Fehlerstromschutzschalters einen erhöhten Wech5elstromfehlerstrom notwendig macht, wodurch die Empfindlichkeit des Fehlerstrom· schutzschalter herabgesetzt »ird (s. F i g. 4 worin bedeutet: /je= Wechseistromfehlerstrom. /c/c = Gleichstromfehlerstrom. //?= Nenn» echselfehlerstrom).The in the F ι g. I shown .Summenstromwandler ties fault current switch / shells for alternating current residual current has a ring-shaped magnetic core I. through which the three phase conductors and the Miiielpunktleiier are led to the 3-phase alternating current consumer 2, kr liner the Schut / Ieming 1 is grounded. The triggering winding 4 arranged on the core I is blinded by the trigger 5 ', which affects the switch 6 via a switch lock. The alternating current network is grounded via line 7. A fault current flowing through the protective conductor 3 in the consumer 2 generates a release voltage in the release winding 4, which causes the release organ. and thus tW switch 6 is triggered. In the event of a direct current fault current, no voltage is generated in the release winding 4 to release the isolating element, but direct current or magnetization of the summation current transformer is effected. which makes for the drawing of lots of the fault current circuit breaker increased Wech 5 elstromfehlerstrom necessary, whereby the sensitivity of fault current · breaker reduced "ird (s F i g 4 wherein means.. / je = Wechseistromfehlerstrom / c / c = DC fault current //..? = Nominal residual current).
Wenn der Summenstromwandler des Fehlerstromschutzschalter nach Fig. 2 vor einem einen Gleichstromverbraucher 9 speisenden Gleichrichter 8 angeschlossen ist. ist die Möglichkeit des Auftretens eines Gleichstromfehierstroms besonders groß. Der Fehlerstromschutzschalter ist nicht für einen solchen Strom-Kreis geeignet, weil er auf einen Gleichstrom nicht anspricht.If the summation current transformer of the residual current circuit breaker according to FIG. 2 in front of a direct current consumer 9 feeding rectifier 8 is connected. is the possibility of an occurrence DC fault current is particularly large. The residual current circuit breaker is not suitable for such a current circuit because it does not rely on a direct current appeals to.
in der F Ϊ g. 3 ist ein Fehlerstromschutzschalter 10 für Wechseistromfehlerstrom entsprechend den in den Fig. i und 2 mit den Bezugszeichen 1, 4, 5 und 6 dargestellten Einzelheiten. An den Fehlerstromschutzschaiter 10 sind über Ausschalter die drei Stromverbrau- ;ncr entschlossen. r-on ^-eichen zwei. 12 und !3. -'·» echseisirorm erbraucher sind, der dritte. 14. ein an den Gleichrichte'· 15 angeschlossener Gleichstromverbrau-in the F Ϊ g. 3 is a residual current circuit breaker 10 for AC residual current corresponding to the details shown in FIGS. The three power consumers are resolved on the fault current protection switch 10 via circuit breakers. r -on ^ -size two. 12 and! 3. - '· »Echseisirorm consumers are the third. 14. a direct current load connected to the rectifier 15
eher. Die drei Verbraucher 12, 13 und 14 sind jeder für sich geerdet. Sofern beim Gleiehstromverbraucher 14 ein Gleichstromfehlerstrom entsteht, wird der Fehlerstromschutzschalter 10 nicht rech'zeitig ansprechen, weil durch den Kern 1 des Summenstromwandlers des Fehlerstromschutzschalters 10 ein Gleichstrom fließt, der den Kern I vormagnetisiert, so daß dessen Arbeitspunkt verschoben wird.rather. The three consumers 12, 13 and 14 are each for grounded. If a DC residual current arises in the DC load, the residual current circuit breaker is used 10 do not respond in time because core 1 of the summation current transformer of the Residual current circuit breaker 10 a direct current flows, which biases the core I, so that its Working point is shifted.
In der F i g. 4 ist die durch die Vormagnetisierung hervorgerufene Wirkung gezeigt. In der Absz.isscnriehtung ist der durch den Kern 1 fließende Gleichstromfehlcrstrom UIc eingetragen, in tier Ortlinalenrichtiing der zur Auslösung des Auslöscorgans 5 erforderliche Wechselstromfehlerstrom Inc. Der Nennwechselstromfehlerstrom zur Auslösung ist. wenn der Gleichstromfchlerstrom Null ist. mit In bezeichnet. Man erkennt, tlaß der erforderliche Wechselstromfehlerstrom zur Auslösung des Auslösers 5 mit einem auftretenden Gleichstromfchlerstrom stark ansteigt. Wenn ein Gleichstromfehlerstrom beim Verbraucher 14 auftritt und tier Arbeitspunkt ties Kerns 1 verschoben wird, ist also ein größerer Wechseistromfehlerstrom am Verbraucher 12 oder Π oder beiden erforderlich, um den Fehlerstromschutzschalter 10 zum Ansprechen zu bringen, und die Verbraucher sind nicht dem Sollwert //) entsprechend geschützt. Fin typischer Fall ist es, wenn ein Sollwert von 30 PiA vorgegeben ist und vom Verbraucher 14 ein Gleichstromfehlerstrom von I A hervorgerufen wird. In diesem ί- alle wird für die eine Auslösung ein Wechseistromfehlerstrom von über 1 A an Stelle von 30 niA erforderlich. Die vorgesehene Schutzwirkung des Fehlerstromschutzschalters 10 ist dann nicht mehr gegeben.In FIG. 4 shows the effect caused by the bias. In the Absz.isscnriehtung flowing through the core 1 Gleichstromfehlcrstrom UIC is registered in animal Ortlinalenrichtiing the required to initiate the Auslöscorgans 5 AC fault current Inc. The nominal AC fault current to trigger is. when the DC fan current is zero. In designated. It can be seen that the alternating current fault current required to trigger the release 5 increases sharply with a direct current fault current. If a DC residual current occurs at consumer 14 and the working point is shifted to core 1, a larger AC residual current is required at consumer 12 or Π or both to make residual current circuit breaker 10 respond, and the consumers are not in accordance with the setpoint //) protected. It is a typical case when a setpoint value of 30 PiA is specified and a DC residual current of IA is produced by the consumer 14. In this ί- all, an AC fault current of over 1 A instead of 30 niA is required for one tripping. The intended protective effect of the residual current circuit breaker 10 is then no longer given.
Der in der F i g. 5 gezeigte Fehlerstromschutzschalter nach der Erfindung hat gleichfalls einen ringförmigen Magnetkern 1 und eine Auslösewicklung 4. die mit einem Auslöser 5 verbunden ist. der auf den Schalter 6 wirkt. Der Kern I des Summenstromwandlers hat ferner eine besondere Hilfswicklung 16. die in Reihe mit einer Primärwicklung 17 eines zweiten Transformators liegt, der aus einem ringförmigen Magnetkern 18 und einer Sekundärwicklung 19 besteht, die mit der Auslösewicklung 4 und mit dem Auslöser 5 in Reihe liegt und als Bezugsspannungsquelle dient. Die Verbindung ist derart, daß die in beiden Wicklungen 4 und 19 auftretenden Spannungen entgegengesetzt gerichtet sind. Die beiden in Reihe geschalteten Wicklungen 16 und 17 werden mit Wechselstrom gespeist, im Beispiel durch Anschluß an zwei Netzleiter über einen Widerstand 20. An die Netzleiter sind ein oder mehrere Stromverbraucher angeschlossen, die durch den Fehlerstromschutzschalter geschützt »erden sollen. Die zwei Netzleiter werden durch den Magnetkern 1 geführt. Gezeigt sind nur zwei Netzleiter, aber der Fehlerstromschutzschalter wirkt in gleicher Weise bei drei oder vier Leitern eines 3-Phasen-Netzes.The one shown in FIG. 5 residual current circuit breaker shown according to the invention also has an annular magnetic core 1 and a release winding 4. with a trigger 5 is connected. which acts on switch 6. The core I of the summation current transformer also has a special auxiliary winding 16. which is in series with a Primary winding 17 of a second transformer is located, which consists of an annular magnetic core 18 and one Secondary winding 19 consists of the trigger winding 4 and is in series with the release 5 and serves as a reference voltage source. The connection is in such a way that the voltages occurring in the two windings 4 and 19 are directed in opposite directions are. The two windings 16 and 17 connected in series are fed with alternating current, in the example by connection to two mains conductors via a resistor 20. One or more are connected to the mains conductors Power consumers connected by the residual current circuit breaker protected »should be grounded. The two mains conductors are led through the magnetic core 1. Only two power lines are shown, but the residual current circuit breaker works in the same way with three or four conductors in a 3-phase network.
Der Wechselstrom durch die Hilfswicklung 16 und die Primärwicklung 17 auf dem Kern 18 induziert gleich große Wechselspannungen in den Wicklungen 4 und 19. aber da diese Wicklungen gegeneinander geschaltet sind, fließt durch den Auslöser 5 kein Strom, vorausgesetzt, daß die Stromverbraucher keinen Fehlerstrom führen. Wenn jedoch ein Wechselfehlerstrom auftritt, bewirkt dieser eine Änderung des Magnetflusses im Kern 1. Diese bewirkt Änderungen der Spannung in der Wicklung 4, so daß eine Spannung am Auslöser 5 entsteht, die ihn zum Ansprechen bringt. Infoige des hauptsächlich durch den Widerstand 20 bestimmten.The alternating current through the auxiliary winding 16 and the primary winding 17 on the core 18 induces the same large alternating voltages in the windings 4 and 19. but since these windings are connected against each other are, no current flows through the release 5, provided that the current consumers do not have a fault current to lead. However, if an AC fault current occurs, it causes the magnetic flux to change in the core 1. This causes changes in the voltage in the winding 4, so that a voltage on the trigger 5 that makes him speak. Infoige des mainly determined by the resistor 20.
eingeprägten Stromes bleibt eine Änderung der Spannung an der Wicklung 16 ohne wesentlichen Einfluß. Tritt ein Gleichstromfehlerstrom auf, so wird der Kern I vormagnetisierl und sein Arbeitspunkt \erschoben. Diese Erscheinung trill nicht im zweiten Wandler 17. 18, 19 auf. und es entsieht deshalb eine Differenz zwischen ilen Spannungen in der Auslöse- wicklur-i 4 und der Sekundärwicklung 19. so daß infolge der resultierenden Spannung der Auslöser 5 anspricht. Das in F i g. b gezeigte Ausführungsbeispiel entspricht in der Hauptsache dem in F i g. 5 j?e/eig*?n Fehlerstromschutzschalter Die beiden Kerne I und 18 sind durch einen Kern erset/t.der zwei Öffnungen 21 und 22 zur Bildung \on zwei Magnetkreisen 23 und 24 hat. wobei die Auslösenicklung 4 im Magnelkreis 21 angeordnet und die Sekundärwicklung 19 im Magnetkreis 24 angeordnet ist. Die beulen Wicklungen 16 und 17 sind 'lurch eine einzige Hilfswicklung 25 ersetzt, dieimpressed current, a change in the voltage at the winding 16 remains without any significant influence. If a direct current fault current occurs, the core I is pre-magnetized and its operating point \ is pushed. This phenomenon does not appear in the second transducer 17, 18, 19. and there is therefore a difference between the voltages in the release winding r-i 4 and the secondary winding 19, so that the release 5 responds as a result of the resulting voltage. The in Fig. The embodiment shown in b corresponds mainly to that in FIG. 5 j? E / eig *? N residual current circuit breaker The two cores I and 18 are replaced by a core that has two openings 21 and 22 to form two magnetic circuits 23 and 24. the triggering winding 4 being arranged in the magnetic circuit 21 and the secondary winding 19 being arranged in the magnetic circuit 24. The bulging windings 16 and 17 are 'l replaced by a single auxiliary winding 25, the
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Öffnungen des Kerns angebracht ist und deshalb zu beiden Magnetkreisen gehört. Die Hilfswicklung 25 ist über den Widerstand 20 an die beiden Netzleiter angeschlossen, und letztere sind durch die Öffnung 21 des Kerns geführt. Der in F i g. 6 gezeigte Fehlerstromschulzschalter arbeilet im wesentlichen in gleicher Weis.; wie der in F ι g. 5 gezeigte.Openings of the core is attached and therefore belongs to both magnetic circuits. The auxiliary winding 25 is connected to the two mains conductors via the resistor 20, and the latter are connected through the opening 21 of the core. The in F i g. 6 fault current switch shown works essentially in the same way .; like the one in FIG. 5 shown.
An Si eile den Wechselstrom zu den Wicklungen 16 und 17 oder 25 von den Netzleitern direkt über den Widerstand zuzuleiten, kann man auch zur Speisung einen Transformator verwenden. Fs besteht ferner die Möglic keil, eine gesonderte Wechselstromquelle zu verwenden, die vom Netz unabhängig ist. In den F i g. 5 und 6 ist vorausgesetzt, daß die Netzleitcr Wechselstrom fjhren. Fs ist indessen auch möglich, den Fehlerstromschutzschalter für Gleichstrom zu verwenden. wobei die Netzleiter ebenfalls durch den Magnetkern I oder 23 geführt werden. In diesem Falle wird eine besondere Wechselstromquelle zur Speisung der Wicklungen 16 und 17 oder 25 oder ein Gleichstromwechsels! romumformer angewendet, wie das für die Gleichstrommessung bereits bekannt ist (Taschenbuch für Elektromeßtechnik. Siemens AG. 1957. S. 140). Zwischen den Auslösewicklungen 4, 19 und dem Auslöser 5 kann ein Verstärker eingeschaltet werden.On you the alternating current to the windings 16 rushes and 17 or 25 from the mains conductors directly via the resistor can also be used for supply use a transformer. There is also the possibility of using a separate alternating current source that is independent of the network. In the F i g. 5 and 6 assumes that the power line is alternating current lead. However, it is also possible to use the residual current circuit breaker for direct current. whereby the mains conductors are also passed through the magnetic core I or 23. In this case a Special alternating current source for feeding the windings 16 and 17 or 25 or alternating direct current! romumformer used as it is already known for direct current measurement (pocket book for electrical measurement technology. Siemens AG. 1957, p. 140). An amplifier can be switched on between the trigger windings 4, 19 and the trigger 5.
Der in der F i g. 7 gezeigte Fehlerstromschutzschalter hat einen Summenstromwandler mit einem Kern 1. einer Hilfswicklung 26, die an die Netzleiter angeschlossen ist. und eine Auslösewicklung 4, von der ein Anschliillende zu einem Auslöser 5 geführt ist und das /weile an einen der beiden Nelzleiler. Das andere AnschliiUende des Auslösers ist an den anderen Nctzleilcr geführt. Durch die Hilfswicklung 26 fließt ein konstanter Wechselstrom, der in der Wicklung 4 eine Wechselspannung induziert, welche von der vom Netz abgeleiteten Spannung im Kreis 4, 5 überlagert wird. Die beiden Wicklungen 26 und 4 sind vorzugsweise so gewählt, daß der Stromkreis 4, 5 stromlos ist. wein kein Fehlerstrom fließt. Tritt ein Wechselfehlerstrom auf. dann wird in der \u<lö<.ewieklung 4 ein Strom zur •\uslosung des Auslösers 5 induziert und der Schaher 6 schaltet aus. Hei einem Glcichstromfchlerslrom wird der •Vbcitspunki des Kernes verschoben, so daß die Wechselspannung, die von der Hilfswicklung 26 in der Wicklung 4 induziert wird, geändert wird, wodurch der Auslöser 5 eine von Null verschiedene Spannung erhält, die /ur Auslösung und Ausschaltung des Schallers führt.The one shown in FIG. 7 residual current circuit breaker shown has a summation current transformer with a core 1. an auxiliary winding 26, which is connected to the line conductor is. and a release coil 4, of which a connecting end is led to a release 5 and that / while on one of the two felt liners. The other end of the trigger is on the other Nctzleilcr led. A constant alternating current flows through the auxiliary winding 26, which in the winding 4 is a AC voltage induced, which is superimposed by the voltage derived from the network in circuit 4, 5. The two windings 26 and 4 are preferably chosen so that the circuit 4, 5 is de-energized. don't cry Fault current flows. If an AC residual current occurs. then a stream for The trigger 5 triggers and the Schaher 6 switches off. With a direct current flow, the • Vbcitspunki of the core shifted so that the AC voltage induced by the auxiliary winding 26 in the winding 4 is changed, whereby the Trigger 5 receives a voltage other than zero, which triggers and deactivates the sounder.
λ ζ -,ι λ ζ -, ι
besonderen Generator gespeist, falls der Fehlerstrom schutzschalter zur I 'berwachung eines Gleichstromnetzes benutzt wird.special generator fed in case the fault current circuit breaker for monitoring a direct current network is used.
Der in F i g. 8 gezeigte Fehlerstromschutzschalter hat einen Summenstromwandler mit dem Kern I, einer Wicklung 4 und einem Auslöser 5. Die Wicklung 4 bildet zusammen mit einem Kondensator 27 und drei Widerständen 28, 29, 30 einen Teil einer Brückenschaltung. Der Ausloser 5 ist in der einen Diagonale der Brücke angeordnet, während die Speisung der Brücke durch einen Wechselstromgenerator in der anderen Diagonale erfolgt. Die Teile 4, 27, 28, 29 und .30 sind vorzugsweise derart dimensioniert, daß ohne Fehlerstrom in den Netzleitern keine Spannung am Auslöseorgan auftritt.The in F i g. 8 has the residual current circuit breaker shown a summation current transformer with the core I, a winding 4 and a release 5. The winding 4 forms together with a capacitor 27 and three resistors 28, 29, 30 form part of a bridge circuit. The trigger 5 is arranged in one diagonal of the bridge, while the supply of the bridge by an alternator in the other diagonal. Parts 4, 27, 28, 29 and .30 are preferably dimensioned in such a way that without fault current in the mains conductors there is no voltage at the trigger element occurs.
Der Wechselstrom in der Wicklung 4 bewirkt eine Wechselmagnetisierung des Kernes 1. Tritt im Netzleiter ein Wechselstromfehlerstrom auf. dann wird in der Wicklung 4 eine Wechselspannung induziert, die eine Spannung am Auslöser 5 zur Folge hat. Tritt ein Gleichstromfehlerstrom auf. dann erfolgt eine Gleichstromvormagnetisierung des Kernes 1, wodurch der induktive Widerstand der Wicklung 4 vermindert wird und die dadurch erzeugte Verschiebung des Brückengleichgewichtes den Auslöser 5 ansprechen läßt.The alternating current in the winding 4 causes an alternating magnetization of the core 1. Occurs in the mains conductor an AC fault current. then an alternating voltage is induced in the winding 4, the one Voltage at the trigger 5. If a DC fault current occurs. DC bias then takes place of the core 1, whereby the inductive resistance of the winding 4 is reduced and the resulting displacement of the bridge equilibrium causes the trigger 5 to respond.
Wird ein besonderer Generator 31 angewandt, so kann er auch zur Erzeugung von Wechselstrom eingerichtet sein, dessen Frequenz viel höher als die Frequenz des Netzes ist.If a special generator 31 is used, it can also be used to generate alternating current be set up, the frequency of which is much higher than the frequency of the network.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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