DE1940778A1

DE1940778A1 - Schutzanlage fuer Erdschluesse

Info

Publication number: DE1940778A1
Application number: DE19691940778
Authority: DE
Inventors: Edmunds William Harold
Original assignee: Federal Pacific Electric Co
Current assignee: Federal Pacific Electric Co
Priority date: 1968-08-26
Filing date: 1969-08-11
Publication date: 1970-03-05
Also published as: FR2017028A1; US3539867A

Description

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ν Federal Pacific Electric Company,-. Newark, ITew Jersey;, YSSA Schutzanlage für Erdschlüsse. "·;■:

Die Erfindung bezieht sich auf Schutzanlagen für Erd-Schlüsse, und "befasst sich insbesondere mit elektrischen Schaltungen, die eine Schutzanläge gegen Erdschlüsse aufweisen. Der Ausdruck "Erdschluß" soll einen Erdstrom "bezeichnen, der in einer bestimmten Anordnung als ge fährlich anzusehen ist, gleichgültig, ob es sich um einen niedrigen leckstrom, einen .Lichtbogenstrοm oder einen liurzschlußstrom zur Erde hin handelt. .■' ". . -

Schon seit vielen Jahren beschäftigt man sich mit. Maßnahmen, die. einen Schutz gegen, die ."Gefahr von Leckerdströmen oder anderen Erdströmen in. elektrisheii Schaltungen, "sowie in Lasten, die mit diesen Schaltungen verbunden sind, darstellen. Ein.-typisches Beispiel- für derartige Schutzmaß-. nahmen, welches die Aufmerksamkeit' in den vergangenen Jahren auf sich gezogen hat, ist die'Schutzmaßnahme, die für eine. Hochspannungsleitung vorgesehen wurde, die von einem Eingangsbedienungspult zu verschiedenen elektrischen Lasten eines Schwimmbades verläuft, beispielsweise "zu Unterwasserbeleuchtungskörpern, einer Umlaufpumpe und so vjeiter. Ein anderes Beispiel"ist eine elektrische Steckdose, an die ein tragbares Werkzeug angeschlossen ist, welches häufig ein Verlängerungskabel enthält. Es .wurde ferner vorgeschlagon, daß mindestens bestimmte Teile der

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Verdrahtung eines Wohn- oder Bürogebäudes' oder irgendeines anderen Gebäudes mit einem oder mehreren Verzweigungen £n einer elektrischen Schaltung mit einer Schutz-Anlage für Erdschlüsse versehen sein t;ollte. Y/enn durch Erdschlüsse menschliche Leben in Gefahr geraten können, dann sollte der Schutz gegen solche Erdschlüsse äußerst zuverlässig sein*

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Verteiler-Schaltung mit einer selbstätigen Schutzanlage für Erdschlüsse'2fu-'¥sr.dehen, die äußerst sicher gegen Störungen ist. " "" ■ _".■""-. " ■ . ■

Gemäß der Erfindung ist eine Schutzanlage für Erdschlüsse in elektrischen Schaltungen vorgesehen, bei der ein" Lei stungsschalter, der mit einer Überstromfreigabevorrichtung versehen ist, auch auf Erdschlüsse anspricht, wobei diese Schutzanlage äußerst störungsfrei arbeitet.

Bei den unten beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung enthält ein Leistungsschalter in der zu schützenden Schaltung eine Erd3Chlußfreigabespule, die von einem/Erdscfclußdetelctor gesteuert ist. Die Erdschlußfreigabespule ist normalerweise erregt und sie wird entregt, wenn ein Erdschluß auftritt. Mit der Entregung der Preigabe'spule wird ein Haitee.inklinjfcteil gelöst, woraufhin die Xontaktöffneigevorrichtung des Leistungsschalters die Schaltung unterbricht. Da die Spule, ständig erregt sein muß, daait >->; der Leistungsschalter geschlossen ist, ist es zweckmäßig, ".-die Spule, als "Haltespule" zu bezeichnen. Der Leistungsschalter der Haltespule ist. auch mit einerüberstrociabtastvorrichtung ausgestattet, die die Kontakte selbsttätig öffnet, wenn eine Überbelastung oder ein Kurzschluß vorliegt. Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist die Haltespule so angeordnet, daß sie mit der Überstrooiabtastvorrichtung zusammenarbeitet, so daß sie das gleiche

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Einklinkteil freigibt, vielch.es für Uberbelaotungsfreigabe . vorgesehen ist. Die Erfindung befasst Dich insbesondere mit einer Schutzanlage gegen geringe Leckströcae zur Erde. Solche LeclcBtröraelcönntett ein Anzeichen dafür sein, daß ernsthafte ISrdschlüsse^hevorstehen, und derartige Leckströtae stellen oft eine Gefahr für das menschliche Leben dar. -

Die Verwendung von Schutzanlagen für Erdschlüsse, bei-denen eine Halte spule verwendet wird, die einen Leistungsschalter steuert, ist gut bekannt.- Der Brdschlußdetektor in solchen Anlagen gibt gewöhnlich ein Erregersignal an die Haltespule ab, wodurch die Hauptstrom-Zufuhrkontakte geöffnet v/erden. Derartige-Anlagen haben einen sehr schwerwiegenden Nachteil, der bisher übersehen wurde, nämlich, daß dann, wenn die Spule durchgebrannt ist, oder die elektrischen Verbindungen zwischen der Abtastschaltung und der Hältespule unterbrochen sind, das Auftreten eines Erdschlusses nicht zu einem Öffnen der Kontakte führen würde* Gemäß einem wesentlichen Merkmal · der Erfindung wird bei der beschriebenen Anlage die Spule, die auf den Erdschlußdetektor atispricht, entregt, wenn sie durchgebrannt ist, oder wenn die Leitungsverbindungen der Spule selbst zeitweise unterbrochen sind. Als folge davon. wird die Auslösevorrichtung der Schutzkontakte sofort wirksam, nc* die Schaltung EU unterbrechen. . !

G-eaäß einer V/eiterbildniig der Erfindung werden die Schaltungsunterbrecher selbsttätig wieder geschlossen, wenn die zugeführte Energie nur zeitweise unterbrochen wird, jedoch wird die Schaltung nicht wieder Taergestellt, wenn die Schaltungsunterbrechung von einem Erdschluß oder einer Überlastung hsrrührt. Durch'dieses Merkmal der Erfindung ist man gegen sogenanntes lästiges Auslösen geschützt. Wenn die Speisespannung andernfalls zeitweise auf Hull absinken würde oder auf einen so niedrigen Viert, daß die-Haltespüle den Leistungsschalter freigibt, würde andernfalls ein unerwünschtes Öffnen der Kon-

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- -taute auftreten. Das Öffnen der Kontakte würde in diesem '

- Pail nicht durch einen Erdschluß oder eine Üfterbelaärung ' _ - auftreten; trotzdem wurden die Schutzkontakte geöffnet· werden, da der Haltespulenkreis außerordentlich sicher ausgeführt ist. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfin- ■' , dung ist eine selbsttätige Kontaktschließvorrichtung vorgesehen, die hei Unterbrechung der Speisespannung und nachfolgendem Preigeben der Schutzknntakte wirksam wird, " durch die der Leistungsschalter automatisch geschlossen ' wird, wenn Energie wieder angeboten wird. „. ^

Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend anhand |i der Zeichnungen beispielshalber beschrieben. Dabei zeigen:

j Pig· 1 ein Schaltbild einer Schutzanlage für Erdschlüsse

mit einem Leistungsschalter, der einen !eil der Anlage bildet, wobei die Seitendeckplatte des Leistungsschalters entfernt ist, damit dessen innerer Aufbau deutlich wird, ■

■ Pig. 2 eine abgewandelte Ausführungsform nach Pig. 1, und

Pig. 3 ein Schaltbild einer elektrisahen Schaltung mit einer verbesserten Schutzanlage für Erdschlüsse eine Ausführungsform nach Pig. 1 und 2, mit einer normalerregten Haltespule und mit einer selbsttätigen Kontaktschließvorrichtung.

In Pig. 1 ist ein Leistungssehalter 10 in etwas vereinfachter Porm dargestellt, der wie ein bekannter Leistungssehalter ausgebildet ist, der für die neuartige Anordnung abgewandelt ist. Die Grundform des Leistungsschalters ist in weiteren Einzelheiten in der US-Patentschrift Έτ* 2 692 926 dargestellt. Dieser Leistungsschalter weist ein

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. ;'· gegossenes Gehäuse 12 auf, .dessen vordere Deckplatte -, _v entfernt ist, damit man die im Innern liegenden Vor- "'■_ richtungen sehen kann. Der Leistungsschalter'enthält einen schwenkbaren, iron Hand zu betätigenden Griff 14, der eine Aussparung für einen Drehzapfen für das obere ..'Ende eines bewegbaren Kontaktarmes 16 aufweist. Eina Gabel 18 mit einem im Gehäuse 12 gelagerten Drehzapfen 20 ist um diesen Drehzapfen mit einer Vorspannfeder 22 im Uhrzeigersinn vorgespannt. Die Enden der" Vorspann·*- feder sind mit der Gabel 18 und dem Eontaktarm 16 ver* bunden. Am rechten äusseren Ende der Gabel 18 befindet sich ein nachgiebiges Einklinkteil 24 mit einer Klinke 26. Ein Weicheisenanker 28 , der auf dem Einklinkteil 24 \ sitzt, ist von einer Magnetspule 30, welche,sich auf einem Bimetallstreifen 32 befindet, getrennt angeordnet. " Wenn der Leistungsschalter geschlossen ist · ( so wie es dargestellt ist), dann geht durch den Leistungsschalter ein . Lextungsweg von seiner-Lastanschlußklemme 32 zu einem ruhenden Kontakt 34, über den bewegbaren Zontaktarm 16 und ein biegsames, leitendes geflochtenes Kabel 36 zu und durch den Bimetallstreifen 32 und zu der Leistungsanschlußklemme 38 des Leistungsschalters. Wenn ein anhaltender geringer Überstrom vorliegt, dann biegt sich der Bi metallstreifen 32 nach einer angemessenen Verzögerungszeit · nach rechts, so daß die Klinke 26 verschoben und die Gabel 18 freigegeben wird. Wenn dieser Zustand auftritt, dann verschiebt sich die Feder 22 über die Mitte hinaus in eine Stellung rechts des schwenkbaren Endes des Kontaktarmes 16·. Der Kontaktarm 16 wird dann in einer Richtungvorgespannt, bei d£?r sich die Kontakte automatisch öffnen. B&Tr^ejmeir" γ ■ plötzlichen großen Überbelastung erzeugt der Strom durcfi äen Bimetallstreifen 32 eine augenblickliche Ansiehungs! -■

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- kraft, die dem Anker 28 zu der Magnetspule 3o hinzieht,- . wodurch wiederum die Kontaktbetätigungsvorrichtung Kontakte öffnet. ■■■■■■-

Der bisher beschriebene Leistungsschalter ist vollständig bekannt. Der dargestellte leistungsschalter enthält zusätzlich eine Haltespule 40 mit einem Anker 42 , der in ' der Haltespule 40 frei bewegbar ist, sowie eine Druckschraubenfeder 44, die den Anker 42 nach rechts vorspannt* Bin Kopf 46 an dem Anker 42 hat einen bestimmten Abstand von.einem Haken 48 und arbeitet mit diesem zusammen, der auf dem nachgiebigen Einklinkteil 24 der Überstromfreigabek j vorrichtung befestigt ist. Der Kopf 46 wird nicht durch die j Ablenkung des Bimetallstreifens 32 nach reohts beeinflusst, : und er führt die Bewegung des Einklinkteiles 24 nach rechts aus, wenn ein Überstrom auftritt. Die Spule 40 ist mit der Leitüngsschlußklemme 38 des Leistungsschalters bei der dargestellten Ausführungsform verbunden, während ihr anderes Ende mit einer Anschlußklemme 51 verbunden ist . Der Anker 42 und der Kopf 46 sind bei erregter Spule 40 dargestellt, wobei der Kopf 46 in seiner Bewegung nach links durch einen Anschlag 50 begrenzt ist. Der oben beschriebene Leistungsschalter, der eine Haltespule aufv/eist, ist in die im folgenden beschriebene Schaltung eingeschaltet. Elektrisiie Speiseleitungen 52' und 54 sind mit einer Last 56 verbunden. Der Leistungsschalter 10 und sein Kontaktarm 16 sowie ein ruhender Kontakt 34 sind zwischen eine Leitung 52 und die Speiseleitung 52' geschaltet. Ein Hullphasenfolgeumformer ist vorgesehen, der einen Kern 58 aufweist, der die Leitungen 52' und 54 ,die mit der Last 56 verbunden sind, umgibt«. Dieser Umformer.- .!enthält eine' Sekundärwicklung 6o_r die mit einem Relais _;62 verbunden ist. Relaiskontakte 62a verbinden die Leitung! 54 mit der Anschlußklemme 51, so lange das Relais 62 nicht erregt ist. Wenn ein Erdschluß in. den Leitungen ■

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• rechts des UullphasenfolgeumfOrmürs 58,60 oder in der Last 56 auftritt, dann würde das fielais 62 erregt werden, die Kontakte 62ä wurden sich öffnen und die Haltespule 40 würde abgeschaltet werden, so daß sich der Kontaktarm 16 und der ruhende Kontakt 34 öffnen. ' ,

..Wenn ein Fehler in dem Stromkreis der Haltespule auf tritt, beispielsweise deshalb, .-weil die Spule selbst kurzgeschiοssen ist, oder weil ein Pehler in den Lei— tungsverbindungen au der Spule vorliegtj dann würde auch der Erregerstroa für die Haltespule nicht den richtigen Wert aufweisen. Die Unterbrecherkontakte, nämlich der Kontaktarm 16 und der ruhende Eontakt 34 wurden sich wieder automatisch öffnen.

Der obige Aufbau ist entschieden besser, als irgendeine vergleichbare Auslösevorrichtung für Erdschlußleistungsschalter, in denen eine Spule vorgesehen ist, die normalerweise nicht erregt ist, und "bei denen das Auslösen des Leistungsschalters von der Erregung eines Auslösekernes abhängt, wenn ein Erdschluß vorliegt« Wenn Taei dieser Anordnung ein !Fehler in der Auslösespule oder in den Schaltungsverbindungen vorhanden ist, dann spricht die \ Auslösevorrichtung auf Erdschlußauslösesignale nicht an. Die Kontakte blieben geschloGsen, obwohl ein Erdschluß vorlage. Detaentsprechend bedeutet es eine wesentliche Verbesserung , wenn ein automatischer Leistungsschalter * eine Erdschlußfreigabespule aufweist, die erregt werden muß, damit ein Öffnen der Kontakte verhindert wird. Wenn ein !Fehler in der Schaltung der Haltespule auftritt, dann öffnen sich die Kontakte automatisch. Die beschriebene Schutzvorrichtung vergrößert somit beträchtlich den Sicherheitsabstand der Anordnung. Dabei ist sichergestellt.

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daff der Schaltkreis der Haltespule betriebssicher und im erforderlichen Arbeitszustand &£Ρδ, immer danru wenn der 'leistungsschalter geschlossen ist.

In Fig. 2 ist eine abgev/andelte Ausführungsform des Gerätes nach Fig.. 1 dargestellt, welches bestimmte zusätzliche Merkmale aufweist. Der in Fig. 2 dargestellte lei- ' stungsschalter ist im wesentlichen so aufgebaut, wie der Leistungsschalter in dem US-Patent Nr. 2 897 314, oder ist für den vorliegenden Zweck entsprechend abgewandelt. Ein Gehäuse. 70 aus gegossenem Isoliermaterial ist sichtbar, weil die vordere Deckplatte entfernt ist. Die Vorrichtung enthält einen Handgriff 7? mit einem feststehenden Dreh zapfen 74, welcher über ein Verbindungsstück 76 mit einem sogenannten Kurbelarm 78 verbunden ist. Ein Kontaktarm weist an seinem rechten äußeren Ende einen isolierten Drehzapfen auf , der den Kurbelarm 78 trägt , und er weist an ' seinem äußersten linken Ende einen bewegbaren Kontakt 82 auf, der mit einem feststehenden Kontakt 84 zusammen arbeitet. Ein Schraubenfederdrehzapfen 86 hält den Kontaktarm 80 nachgiebig zwischen seinen beiden äußeren Enden. Eine Schraubendruckfeder 88 ist zwischen einem Vorsprung 90 des Handgriffes 72 un£ einem Teil des Armes 80 längs des Schraubenfederdrehzapfens 86 angeordnet. .

Ein länglicher stromempfindlicher· Bimetallstreifen 92 ist mit Hilfe eines Nietes 94 an dem Kontaktarm 80 befestigt und liegt an diesem Kontaktarm an. An dem Kontaktarm 80 ist ferner mit Hilfe des Nietes 94 eine Klammer 96 aus magnetischem Metall befestigt. Ein leitendes geflochtenes Band 98 ist an dem Bimetallstreifen, 92 nahe seinem äußeren rechten Rand festgeschweißt. Dieses gefloohtene Band geht

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„ "bis z-u einer äußeren Anschlußklemme 100. Ein Drehstift Io2 '·' -ist auch mit dem Bimetallstreifen 92 nahe dem äußeren . - rechten Ende des Bimetallstreifens verbunden. Ein Einklinkteil 104 wird von dem Drehstift 102 gehalten, und es ist in ,einer Stellung dargestellt, in der die. Bewegung des Kurbelarmes 73 im Uhrzeigersinn arretiert. In dieser Stellung des Einklinkteiles 104 und des Kurbelarmes 78 ist es möglich, den !leistungsschalter dadurch zu schließen, daß der Handgriff ..'· 72 im G-egenuhrzeigersinn bewegt wird. Durch den ,Kurbelarm 78 , das Einklinkteil Io4 , den Bimetallstreifen 92 und den Kontaktarm 80 ist"eine Einklinkvorrichtung gebildet, so daß dann, wenn der Handgriff 72 im G-egenuhrzeigersinn. bewegt wird, ds3 Verbindungsstück 76 den,Kontaktarm 80 um seinen Drehzapfen 86 im Uhrzeigersinn dreht, wodurch der bewegbare Kontakt 82 zu seinem zugehörigen Kontakt ,84 bewegt wird.

Die Klammer 96 trägt einen Elektromagneten mit einer Spule 106 und'einem Kern 108, der senkrecht zur Papierebene steht. Magnetische Abschlußplatten 107 sind mit den entgegengesetzten Enden des Kernes 108 verbunden undliegen zübe'iden Seiten des Bimetallstreifens .92. Ein Anker 112 ist gegenüber den Abschiußjplatten , jedoch getrennt von ihnen angeordnet» Ein Anschlag 112' greift in den Bimetallstreifen ein, wenn die Spule-erregt ist ^!und er hält den Einklinkteil 104 zur Steuerung des Kurbel-r armes .78 in der richtigen Stellung. Solange die Spule 106 erregt ist, wird der Anker 112 von dem Elektromagneten angezogen und das Einklinkteil 104 bleibt in der dargestellten' Stellung. Es ist jedoch eine Feder 114 zwischen den Bimetallstreifen 92 und die Einklinkteil-Anker-Einrichtung 104, 112 eingefügt, die- eine Vorspannung im Uhrzeigersinn erzeugt,· welche versucht, das Einklinkteil.104 nach unten zu bewegen* DasjEinklinkteil 104 bewegt sich nach u4ten,wenn der Elektromagnet nicht erregt ist. Wenn sich dies !ereignet, dann ist eine (Beta-, tigung des Handgriffs 72.im Gegenuhrzeigersinn nicht wirksam

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für eine Betätigung des Kontaktarmes 80 in Schließrichtung. Dies ergibt sich daraus, daß der Handgriff 72 über das Verbindungsstück- 76 so einwirken kann, daß der Hebelarm 78 frei im Uhrzeigersinn gedreht wird, daß das Einklinkteil Io4 nach unten und aus des im Uhrzeigersinn verlaufenden Weg des Hebelarmes 78 verschoben wird. Dieser Zustand wird jedoch nur solange aufrecht erhalten, wie der Elektromagnet erregt bleibt. Wenn man ferner annimmt, daß der Elektromagnet erregt ist und daß der Leistungsschalter geschlossen ist, dann führt eine Entregung der Spule dazu, daß das Einklinkteil Io4 zu der Feder nach unten bewegt wird. Der Kurbelarm 78 wird damit frei» gegeben und die Schraubendruckfeder 88 bewegt den. Kontaktarm in seine offene dargestellte Stellung. Daraus ergibt sich, daß der Leistungsschalter nicht geschlossen werden kann, noch geschlossen gehalten werden kann, wenn die Spule 106 endlich erregt ist.

Ein leitungsweg kann durch den Leistungsschalter verfolgt werden, der bei einer Anschlußklemme 116 beginnt, über die Kontakte 84 und 82, den Kontaktarm 80, den Bimetallstreifen 92 und das geflochtene Band 98 zu der Anschlußklemme 100 geht. Es sind Ansehlußkleaaien 118 und 120 vorgesehen, die mit. der Spue 106 verbunden sind. Ein Schaltkreis läßt sich von einer Leitung 122 durch den beschriebenen Leistungsschalter und dann längs einer Leitung 122* bis zu einer Last 124 verfolgen. Die andere Anschlußklemme der Last ist mit einer Leitung 126 verbunden. Wenn in diesen Schaltkreisen ein Überstrom auftritt, (weil der Leistungsschalter geschlossen ist), dann befigt sich der Bimetallstreifen 92, der das Einklinkteil 104 trägt, nach unten und der Kurbelarm 78 wird dadurch freigegeben, wodurch sich der Leistungsschalter wn"selbst öffnet. ¥enu ein großer Überstrom auf -

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tritt, dann wirkt der Bimetallstreifen 92 als Leiter für einen großen Strom, der ein starkes Magnetfeld in der Kernanordnung 108 , 110 erzeugt, welches den Anker 112 nach unten zieht. Biese starke Anziehung verschiebt den Anker 112 und den Bimetallstreifen 92 , sowie das Sin klinkteil 104 nach unten, v/odurch die augenblickliche magnetische Überbelastung des Leistungsschalters unterbrochen wird.

In Fig. 2 ist ebenso wie in Figl 1 eine Erdschlußsehutzanlage vorgesehen, die einen Kullphasenfolgeumformer oder Differenzstromumformer aufweist, die einen Kern 128 aufweisen, der die Leitungen 122' und 126 sowie eine. Wicklung 129 umschließt. Ein Resonanzkondensator 130 ist zu der Wicklung 129 parallel geschaltet.

Ein Erdschlußsignal, das an der Wicklung 129 erzeugt wird, wird über einen Widerstand 131 an das Gatter eines gesteuerten Siliziumgleichrichters 132 gelegt, dessen Anoden-Katoden-Schaltkreis parallel zu- der Spule 106 geschaltet ist. Ein Kondensator 132 , der an die Gatter-Katoden-Klemmen des gesteuerten Siliziumgleichrichters angeschlossen ist, wirkt zusammen mit dem Widerstand 131 so, daß er Störimpulse, die andernfalls den gesteuerten Siliziumgleichrichter zünden könnten, unterdrückt. Ein Widerstand 134, der die Eigeniapedanz einer Gleichstroaquelle 136 darstellen kann, ist als Serienschaltungselement an die Parallelschaltung aus Spule 106 und Anoden-Katoden-Schaltung des gesteuerten SiTiziuDgleichricateis angeschlossen.

Wenn ein sehr großer Erdleckstrom in der Last 124 oder den Leitungen, die von der Last zu dem Kullphasenfolgeumforaer 128,129 verlaufen, auftritt, dann wird der gesteuerte Siliziumgleichrichter 132 gezündet, so daß er den größten Teil

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des Stromes aufnimmt, der andernfalls durch die Spule 106 fließen würde. Der Strom, der. zu dem gesteuerten Silizium-• gleichrichter über den Widerstand 134 fließt, vermindert die an der Spule 106 verfügbare Spannung,wodurch diese Spule entregt wird; Dadurch wird die Feder 114 wirksam und bewegt das"Einklinkteil 104 im Uhrzeigersinn, wodurch der Kurbelarm 78 freigegeben wird und sich der Leistungsschal- . ter öffnet.

Ein Überbrückungskondensator 137 ist zu der Spule 106 parallel geschaltet. Dieser Kondensator schützt .den gesteuerten Siliziumgleichrichter, wenn in der Spule 106 ein grosser Spannungsimpuls induziert wird, dadurch daß ein Strom stoß in dem Bimetallstreifen 92 auftritt.

In Fig. 2 ist eine Schaltung mit einem Leistungsschalter dargestellt} der eine Haltespule aufweist, die ständig erregt . ' ist , außer wenn ein Erdschluß vorliegt. Dieser Aufbau ermöglicht es, daß in dem Leistungsschalter Erdschlußunterbrecherkontakte vorgesehen sind, die seine Funktion als über Last- und Kurzschlußschutzanlage ergänzen. Ebenso wie die j~l Ausführungsform nach Fig. 1 hat die Ausführungsform nach Fig.2 einen Sicherheitsfaktor, durch den sichergestellt ist, daß die Auslösespule und die Erregerschaltung für die Auslösespule betriebsbereit sind, wenn sich ein Erdschluß bildet.

Mit der obigen Beschreibung ergibt der Leistungsschalter nach Fig. 2 eine Schutzvorrichtung für einen einzigen Pol. Jedoch kann die Ausführungsform nach Fig. 2 auch einen Pol. eines Mehrpol- Leistungsschalters darst-ellen. Die anderen Pole dieses Mehrpol-Leistungsschalters wären genauso aufgebaut, mit der'Ausnahme, daß bei diesen anderen Polen die Haltespule nach "^: Fig. 2 weggelassen wäre und daß ferner bei diesen anderen Polen die Feder 114 so angeordnet wäre, daß das Einklinkteil 104 im G-egenuhrzeigersinn vorgespannt ist. Ein Siab 138, der

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aus Isoliermaterial , beispielsweise Nylon, hergestellt ist, ragt durch alle Pole hindurch und bildet eine gemeinsame Auslösevorrichtung. Der Stab 138 ist in der dargestellten Weise zu jedem der Pole des Mehrp-ol-Leistungsschalters angeordnet, und zwar sowohl dann, wenn der leistungsschalter geöffnet ist, als ' auch geschlossen ist. Wenn einer der Pole einen solchen Mehrpol-Leistungsschalter aus irgendeinem Grund nach oben ausgelöst würde, dann würde der ausgelöste Pol seinen leil des Stabes 138 um den Drehzapfen 86 im Gegenuhrzeigersinn bewegen. Biese Bewegung führt zu einer Bewegung des Einklinkteiles 104, 112 der weiteren Pole in Auslöserichtung, wodurch die weiteren Pole für ein selbsttätiges Öffnen ausgelöst werden. Der Einfachheit und Kürze halber sind diese anderen Pole nicht getrennt dargestellt oder beschrieben. Gemeinsame Auslöseanordnungen für Leistungsschalter der dargestellten Art sind auch in den US- Patenten Nr. 2 662 949 und 2 923 beschrieben.

Der Leistungsschalter nach- Fig.. 2 und die auf Erdschlüsse ansprechende Schaltung , die die Erregung der Haltespule 106 unterbricht, stellen eine mögliche Ausführungsform. dar. Die Wärme, die bei Betätigung der Spule 106 entsteht, beeinflusst den Bimetallstreifen 92, jedoch kann dies dadurch berücksichtigt werden, daß der Bimetallstreifen entsprechend geeicht wird. Die Wirkung kann vollständig dadurch vermieden werden, daß .ein Mehrpolleistungsschalter der oben beschriebenen Art verwendet wird, bei. dem die Lastverbindungen zu den Polen, die in 3?ig. 2 dargestellt sind, weggelassen sind, und bei dem ein zugehöriger Pol oder zugehörige Pole als Überlastungsschutz verwendet werden. Die Spule 106 ist nur in einem Pol vorgesehen und

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spricht auf die Erdschlußschutzschaltung an.I¹Ur d-ie Vorrichtung, in der sich die Hältespule 106 "befindet, müssen keine Lastverbindungsleitungen vorgesehen werden ( und auch nicht vorgesehen sein). Der Laststrom wird nur von dem zugehörigen Leistungsschalter oder den zugehörigen

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leistungsschalter?! aufgenommen.

Bei den verschiedenen in Zusammenhang mit Pig. 2 "beschriebenen Ausführungsformen des Le-istungsschalters kann der leistungsschalter nicht zu Anfang geschlossen sein und er öffnet sich automatisch, wenn eine durchgebrannte Srdsehluß-Freigabespule oder fehlerhafte Verbindungen zu der Spule vorliegen. Auf diese Weise ist die Zuverlässigkeit beträchtlich verbessert worden. Solange der Leistungsschalter ge schlossen bleibt,·weiss man, dass die Auslösespule und ihre Schaltung in Ordnung sind. Eine solche ständige selbst prüfende Anzeige der unversehrtheit der Erdschluß-jPreigabeschaltun ist besonders wichtig, wenn die Erdschlußschutzanlage zur Rettung von Lebesesen benutzt wird.

Bekannte Leistungsschalter sind , wie man. sagt, auslösefrei aufgebaut. Das heißt, daß sich der Schalter bei einem Überstrom selbsttätig öffnen kann, selbst wenn der Betätigungshandgriff in eine Richtung bewegt ist, in der die Kontakte geschlossen sind» Die beiden in Pig. I und 2 dargestellten Leistungsschalter, d;ie :,bis auf die Merkmale der Haltespule in üblicher Weise aufgebaut sind, sind a«e auslösefrei. Wenn folglich ein Erdschluß in der Last vorliegt, wenn die Kontakte schließen, dann öffnet sich jeder dieser Leistungsschalter sofort und selbsttätig, selbst wenn der Handgriff , bewegt und in seiner Stellung " EIH" gehalten wird. Wenn

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der Schalter einaal wegen eines Erdschlußes ausgelöst worden ist, dann schließt er sich auch nicht augenblick- . lieh , wodurch, eine erneute Zufuhr von Leistung in die fehlerhafte, gefätoliab.e Schaltung vermieden wird.

An einigen Stellen im freien Land können von Zeit zu Zeit augenblickliche Leistungsunterbrechungen auftreten . und diese können an manchen Orten sogar recht häufig sein. Wenn die Schutzanlage gemäß Fig. 1 und 2 an solchen Orten verwendet wird", dann würde die Erdschlußfreigabespule entregt und dem Leistimgsehalter freigeben, gerade als ob ein Erdschluß vorlage« Solen ein Betrieb würde "lästiges Auslösen" hervorrufen. Es müsste ständig eine Bedienungsperson zugegen sein unä die WMeraufnahme des Betriebes überwachen. Die folgende Anordnung ist für eine selbsttätige Wiederherstellung des.Betriebszustandes vorgesehen, wenn sich der Leistungsschalter "bei einer Entregung seiner Haltespule öffnet, wobei jedoch die Entregung durch eine Unterbrechung der Leistungsübertragung stattfindet und nicht auf einer Unterbrechung beruht, die durch Erdschluß entsteht.

In Fig. 3 ist ein Leistungsschalter 150 dargestellt, der zwischen eine Speiseleitung 152 und eine Leitung 156 geschaltet ist, die mit einer Last 158 verbunden ist. Leitungen 154 und 154¹ bilden einen Hückkehrpfad zu der Speisequelle. Eine Haltespule 160 im dem Leistungsschalter 150 ist schematise!! dargestellt» und zwar so, als ob sie direkt mit der Leistung 152 unä über einen Detektor 162 mit der Leitung 154 verbunden, wäre. Die wirkliche Schaltung der Haltespule kann so , wie es in Pig. I oder Pig. 2 dargestellt ist, ausgeführt sein, oder es können auch andere Schaltungen vorwendet werden. Der Detektor 162weist einen Eingangsεignalanschluß auf, der alt einer Wicklung 164 eines geschlossenen

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Kernes 166 verbunden ist, der um die Leitungen 154' und 156 gelegt ist, so daß er Erdsßhlußs^gnale erzeugt. Wenn ein Erdschluß vorliegt, dann wird der Leistungsschalter 150 automatisch nach oben ausgelöst dadurch, daß die .Haltespule 160 nictrb weiter, erregt wird. Kontakte 168 öffnen sich dann,und die Last wird nicht weiter ge- ' speist.

Mr den Pail, daß die Energiezufuhr auf den Speiseleitungen 152 und 154 unterbrochen wird, öffnet sich der Leistungsschalter auch selbsttätig. Die im folgenden beschriebene Vorrichtung ist dazu vorgesehen, den Leistungsschalter bei einem solchen Zustand wieder zu schließen.

Es ist ein Elektromagnet 170 vorgesehen, der einen Anker 170a aufweist, der mechanisch mit einem Bedienungsgriff 150ä des Leistungsschalters 150 verbunden ist. V/enn der Elektromagnet 170 erregt wird, dann wird der Handgriff 150a bewegt , wodurch der Leistungsschalter geschlossen wird. Der Elektromagnet 170 wird gewöhnlich mit Hilfe eines entfernt liegenden Druckknopfes 172 erregt. Es sind ferner Kontakte 174a eines Relais 174 vorgesehen, die dann ge-r schlossen sind, v/enn das Relais 174 nicht gespeist ist. Zwei Heiaiskontakte 176a sind mit dem Relais 174 in Reihe geschaltet. Ein Relais 176 ist zwischen die Speiseleitungen 152, 154 geschaltet und die Kontakte 176a sind geschlossen, solange den Speiseleitungen 152, 154 Energie zugeführt wird.

Es sei angenommen, daß der Leistungsschalter 150 geschlossenist und daß die Last 158 gespeist ist. Wenn dann eine augenblickliche Unterbrechung der Energiezufuhr auftritt, öffne* sich die Kontakte 176a , das Relais 174 wird nicht weiter erregt und die Kontakte 174a schließen sich, sobald das Relais 174 nicht weiter erregt wird. Wennfolglich ent-

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weder sofort oder nach einer gewissen Verzögerungszeit . die" Energie wieder zugeführt wird, dann schließt das ', Relais 176 seine Kontakte 176a . Das Relais 174 wird wiederum erregt; es ist jedoch mit einer Zeitverzögerungsvorrichtung , beispielsweise einemDämpfungszylinder . oder einer Halbleiterverzögerungsschaltung, versehen, wodurch seine Kontakte, 174a für kurze Zeit geschlossen gehalten werden, wobei diese Zeit lang genug ist, daß der Elektromagnet 170 den Leistungsschalter 150 sicher wieder schließen kann. Die Relaiskontakte 176a sind auch mit einer Zeitverzögerungsvorrichtung versehen, so daß sie, wenn sie einmal für den offenen Zustand freigegeben sind, an ihrem Schließen, beispielsweise durch einen Dätnpfungszylinder oder anders Zeitverzögerungsvorrichtungen gehindert werden. Diese Einrichtung ist wahlweise einstellbar. Bei dem Relais 176 kann also ein· Zeitabschnitt verstreichen, bevor es die Kontakte schließt, wodüroh eine Rückkehr der Spule 160 in ihren richtigen Zustand sichergestellt ist, wodurch der Leistungsschalter wieder ge schlossen werden kann . .

Die Schaltung nach Fig. 3 wirkt in der dargestellten Ausführungsform derart, daß sie den Leistungsschalter, dessen Bedienungshandgriff eine Stellung "AUS" annimmt, schließt, wenn seine Kontakte selbsttätig freigegeben worden sind. Der Leistungsschalter nach Pig. 2 erfüllt diese !Forderung. Der Aufbau nach Pig..3 lässt sich auch für andere Ausführungsformen von Leistungsschaltern verwenden, die einer. " Rückstell " -Bev/egung des Bedienungsgriffes erfordern, bevor die Schließbewegung vorgenommen wird. Ein Beispiel für einen solchen Leistungsschalter ist in Pig. I dargestellt.

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Wenn bei diesen Schalter die Gabel freigegeben ist und die Kontakte geöffnet sind," dann nimmt der Handgriff eine Auslöseanzeigesteilung ein. Wenn der verwendete leistungsschalter diese Arbeitsweise aufweist, dann
würde der inPig. 3 dargestellte Elektromagnet zum
Schließen des Leistungsschalters durch eine bekannte motorbetätigte Schließvorrichtung ersetzt v/erden, wie sie? für solche Leistungsschalter entwickelt worden ist.

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Claims

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Patentansprüche

1. J Schutzanlage für Erdschlüsse mit einem. Leistungsschalter t einer automatischen Kontaktöffnungsvorrichtung, die bei

Überströmen durch Abschalten der geschützten Schaltung anspricht, und mit einer Erdschlußstromsteuervorrichtung, die den Leistungsschalter bei einem Erdschluß öffnet, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungsschalter eine Feder auf v/eist, die "den Leistungsschalter normalerweise zu öffnen sucht, daß ein Elektromagnet vorgesehen ist, der bei normalen Bedingungen von der Erdschlußstromsteuervorrichtung mit einem genügend großen Ilaltestrom gespeist wird, so daß die Feder den Leistungsschalter nicht öffnen kann, und daß der Haltestrom unterbrochen wird, wenn ein Erdschluß auftrit't.

2. Schutzanlage für Erdschlüsse nach Anspruch 1, d a durch gekennzeichnet, daß der Leistungsschalter eine von Hand betätigbare Schließvorrichtung aufweist, die derart betätigt werden kann, daß die Kontakte geschlossen werden und daß die Kontakte doch wiederum geöffnet werden, wenn der Ilaltestrom zu gering ist, daß er die Feder zum Öffnen blockiert.

>. Schutzanlage für Erdschlüsse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungsschalter eine Vorrichtung aufweist, die auf eiiien Überstrom in der zu schützenden Schaltung derart anspricht, daß sie die Kontakte selbstätig öffnet, selbst wenn kein Erdschluß vorliegt.

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4. Schutzanlage für Erdschlüsse nach einem der Ansprüche 1 bis 5j bei der der Gtreu bei Unterbrechung der augeführten Energie in den Elektromagneten ab i'iiiriat und sich dadurch der Leistungsachalter selbsttätig öfi'i-ot, dadurch' g e 1: e η η ζ eic h net, daß sich der Leistungsschalter bei Unterbrechung ' ' der zugeführten Leistung wieder automatisch schließt.

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