DE19523967A1 - Fehlerstromschutzschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Fehlerstromschutzschalter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Fehlerstromschutzschalter sind hochempfindliche Schutzeinrich­ tungen, die einen im Fehlerfall fließenden Erdschlußstrom von wenigen mA erkennen, diesen Erdschluß auswerten und mittels einer Kinematik die Kontakte des gefährdeten Stromkreises unterbrechen.

Ein derartiger Fehlerstromschutzschalter ist zum Beispiel aus der DE-43 43 560 A1 oder der DE-43 22 845 A2 be­ kannt.

Derartige Fehlerstromschutzschalter haben eine Stoßstromfestig­ keit bis ca. 250 A, was zur Folge hat, daß sie bei atmosphäri­ schen Störungen, zum Beispiel Blitzeinschlag, vorzeitig ausge­ löst werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fehlerstrom­ schutzschalter der eingangs genannten Art so auszubilden, daß seine Stoßstromfestigkeit wesentlich erhöht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Un­ teransprüchen.

Die Erfindung schafft einen Fehlerstromschutzschalter, dessen Stoßstromfestigkeit auf beispielsweise 5000 A erhöht ist und der bei atmosphärischen Störungen wie Blitzeinschlag nicht vorzei­ tig ausgelöst wird. Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, zwischen der Sekundärwicklung eines Summenstromwandlers und dem Auslöseorgan eine Schaltung vorzusehen, die zur Dämpfung der bei atmosphärischen Störungen auftretenden Strömen dient und damit die Stromsteilheit begrenzt.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Fehlerstromschutzschalters zur Erläuterung weiterer Merkmale beschrieben: Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Schaltungsdarstellung des erfindungsgemäßen Fehlerstromschutzschalters,

Fig. 2 und Fig. 3 Einzelheiten der zwischen des Sekundärwicklung des Summenstromwandlers und dem Auslöseorgan angeordneten Schaltung, und

Fig. 4 Diagramme für Stoßströme mit Stromwellen mit 8/20 Mikrosekunden zur Erläuterung der Wirkungsweise der Erfindung im Verhältnis zu einer Schaltungsvariante ohne Induktivität.

Fig. 1 ist eine Darstellung eines Fehlerstromschutzschalters gemäß einer bevorzugten Ausführungsform. In Fig. 1 sind Speise­ leitungen 1, 2 durch einen Summenstromwandler 3 geführt, der eine Sekundärwicklung 4 aufweist. Die Sekundärwicklung 4 ist über Leitungen 5, 6 mit einem Auslöseorgan 7 verbunden, gegebe­ nenfalls unter Zwischenschaltung einer nicht gezeigten Auswer­ teschaltung. Zwischen der Sekundärwicklung 4 und dem Auslöseor­ gan 7 befindet sich eine Schaltungseinheit 8, die dazu dient, die Stoßstromfestigkeit des beschriebenen Fehlerstromschutz­ schalters zu erhöhen.

Bekannte Fehlerstromschutzschalter haben eine Stoßstromfestig­ keit bis ca. 250 A, so daß sie durch atmosphärische Störungen wie Blitzeinschlag vorzeitig ausgelöst werden können.

Gemäß der Erfindung weist die Schaltungseinheit 8 in jedem Zweig, das heißt im oberen Zweig 5 und im unteren Zweig 6 eine Induktivität 9, 10 auf, die als Dämpfungselement wirken, so daß infolge einer atmosphärischen Störung auftretende Ströme im oberen Zweig 5 sowie im unteren Zweig 6 gedämpft werden. Die Schaltungseinheit 8 weist ferner einen Parallelschaltung von Dioden 11, 12 auf, die als Schutzdioden wirken und zueinander entgegengesetzt gepolt sind, ferner einen hinter der Induktivi­ tät 9 befindlichen Kondensator 13 und in Parallelschaltung zu den Dioden 11, 12 einen Kondensator 15.

Die Schaltung 8 ähnelt einem Bandpaß, besitzt demgegenüber aber keine zum Kondensator 15 parallel geschaltete Induktivität. We­ sentlich ist ferner die im Zweig 6 zwischen Diode 12 und Kon­ densator 15 liegende Induktivität 10.

Einzelheiten dieser Schaltung 8 sind nachfolgend in Fig. 2 dar­ gestellt.

Das Auslöseorgan 7, vorzugsweise in Form eines Haltemagnetre­ lais, enthält eine Schaltmechanik, die in Fig. 1 gestrichelt dargestellt ist und auf Schaltkontakte 21, 22 eines mit 20 be­ zeichneten Schalters wirkt, der sich in den Speiseleitungen 1, 2 befindet. Bei normaler Erfassung eines Fehlerstromes infolge einer Berührung oder dergleichen wird die sich auf den Speise­ leitungen 1, 2 ergebende Spannungsdifferenz erfaßt, über die Sekundärwicklung 4 zum Auslöseorgan 7 geführt, so daß das Aus­ löseorgan 7 über seine Schaltmechanik die Schaltkontakte 21, 22 des Schalters 20 öffnet und damit die Speiseleitungen 1, 2 un­ terbricht. Auf diese Weise wird der Stromkreis zu einem in Fig. 1 nicht dargestellten Verbraucher unterbrochen.

Fig. 2 zeigt im Detail die Schaltungseinheit 8 mit den beiden Induktivitäten 9, 10, den Schutzdioden 11, 12, dem in Serie zur Induktivität 9 geschalteten Kondensator 13 und dem parallel zu den Schutzdioden 11, 12 liegenden weiteren Kondensator 15.

Die in Fig. 3 dargestellte Schaltungsvariante ist gegenüber Fig. 2 dahingehend unterschiedlich, daß der Kondensator 13 hinter den zwischen den Zweigen 5, 6 liegenden Kondensator 15 in die Leitung 5 eingesetzt ist, so daß die Bauelemente 9, 13, 15 ein T-Glied bilden.

Durch die in Verbindung mit Fig. 1 bis 3 beschriebenen Schal­ tungsvarianten zwischen der Sekundärwicklung 4 des Summenstrom­ wandlers 3 und dem Auslöseorgan 7 wird eine Erhöhung der Stoßstromfestigkeit bis auf beispielsweise 5000 A sichergestellt und damit bei atmosphärischen Störungen eine vorzeitige Auslö­ sung des Fehlerstromschutzschalter verhindert, da die Stromstö­ ße auf den Zweigen 5 und/oder 6 durch die Induktivitäten 9 und/oder 10 gedämpft werden.

Fig. 4 zeigt Diagramme zur Erläuterung des erfindungsgemäße Feh­ lerstromschutzschalters, wobei in Fig. 4 die obere Kennlinie 25 die Funktion des Stoßstrom abhängig vom Auslösenennfehlerstrom für Schaltung nach Fig. 2 veranschaulicht, während die mit 26 bezeichnete graphische Darstellung dem Fall entspricht, in wel­ chem die Induktivitäten 9, 10 bei der Schaltungseinheit 8 nach Fig. 2 nicht vorhanden sind. In der graphischen Darstellung nach Fig. 4 ist der Stoßstrom als Funktion des Nennfehlerstro­ mes für die beiden Fälle jeweils für Auslöseströme von 10 mA, 15 mA, 30 mA, 100 mA und bezüglich der Linie 26 auch für 300 mA wiedergegeben. Es sei noch erwähnt, daß die Abszisse den Scheitelwert des Stoßstromes wiedergibt, wobei die Stoßströme für Stoßstromwellen mit 8/20 Mikrosekunden dargestellt sind. Die Stoßstromfestigkeit ist für Schaltgeräte nach einschlägigen Vorschriften definiert. Die Stoßwellenform wird hierbei durch einen Stromanstieg über 8 Mikrosekunden und einen Stromabfall über einen Zeitraum von 20 Mikrosekunden festgelegt. Durch die­ se Festlegung in Verbindung mit der Stromamplitude von bei­ spielsweise 5000 Ampere wird die Stoßstromfestigkeit von ver­ schiedenen Schaltgeräten durch Prüfung vergleichbar.

Aus Fig. 4 ergibt sich, daß der erfindungsgemäße Fehlerstrom­ schutzschalter eine wesentlich höhere Stoßstromfestigkeit auf­ weist als ein Fehlerstromschutzschalter, der ohne Induktivitä­ ten 9, 10 mit einer Schutzschaltung versehen ist.

Aus den Fig. 2 und 3 ergibt sich, daß der obere Zweig 5 den po­ sitiven Zweig und der untere Zweig 6 den negativen Zweig der Schaltungseinheit 8 darstellt.

Claims (5)

1. Fehlerstromschutzschalter, insbesondere zur Isolations­ überwachung elektrischer Stromkreise,
mit einem Summenstromwandler, der eine aus Speiseleitung gebildete Primärwicklung und eine Sekundärwicklung auf­ weist, in welcher bei Auftreten eines Fehlerstroms in den Stromkreisen eine Spannung induziert wird,
und mit einem Auslöseorgan, welches Schaltkontakte zum Unterbrechen der Speiseleitungen steuert, an welche die Stromkreise angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Sekundärwicklung (4) und dem Auslöseorgan (7) eine Schaltung vorgesehen ist, die in jedem Zweig (5, 6) zwischen Sekundärwicklung (4) und Auslöseorgan (7) eine Induktivität (9, 10) enthält.

2. Fehlerstromschutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslöseorgan (7) ein Haltemagnetrelais ist.

3. Fehlerstromschutzschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die beiden Induktivitäten zwischen einer Parallel­ schaltung aus Schutzdioden (11, 12) und einem Kondensator (15) vorgesehen sind.

4. Fehlerstromschutzschaltung nach wenigstens einem der vor­ angehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Serie zu der einen Induktivität (9) liegender Kondensator (13) vorgesehen ist.

5. Fehlerstromschutzschaltung nach wenigstens einem der vor­ angehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den beiden Zweigen (5, 6) liegende Kon­ densator (15) derart geschaltet ist, daß er mit der Induk­ tivität (9) und dem der Induktivität (9) nachgeschalteten Kondensator (13) ein T-Glied bildet.