DE19543212A1 - Faulty current circuit breaker - Google Patents

Faulty current circuit breaker

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DE19543212A1 DE1995143212 DE19543212A DE19543212A1 DE 19543212 A1 DE19543212 A1 DE 19543212A1 DE 1995143212 DE1995143212 DE 1995143212 DE 19543212 A DE19543212 A DE 19543212A DE 19543212 A1 DE19543212 A1 DE 19543212A1
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Abstract

The circuit breaker contains an emergency actuator as an extra accessory in its magnetic release, which normally releases in a faulty current instance in dependence on voltage. It separates sticking contacts of the release, or the switchgear energy store and/or the electric contacts of the circuit breaker. Preferably the actuator is so arranged as to exert the maximum possible force onto the yoke of the release magnetic circuit, or onto the energy storage release and/or the switchgear contacts.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fehlerstromschutzschalter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a residual current circuit breaker according to the preamble of Claim 1.

Es sind unterschiedliche Arten von Fehlerstromschutzschaltern bekannt geworden. Bei allen diesen Schutzschaltgeräten ist ein Summenstromwandler vorhanden, des­ sen Primärwicklung durch die Netzleiter gebildet wird und dessen Sekundärwicklung auf einen Auslöser einwirkt, der die Verklinkung eines Schaltschlosses betätigt, über das elektrische Kontaktstellen in den Netzleitern geöffnet werden.Different types of residual current circuit breakers have become known. A sum current transformer is available in all of these protective switching devices sen primary winding is formed by the network conductor and its secondary winding acts on a trigger that actuates the latching of a key switch via the electrical contact points in the network conductors are opened.

Wenn der Summenstromwandler so ausgebildet ist, daß die sekundärseitige Energie zur Betätigung eines Auslösers ausreicht, dann nennt man derartige Schutzschalter netzspannungsunabhängig.If the total current transformer is designed so that the secondary energy is sufficient to operate a trigger, then such circuit breakers are called independent of mains voltage.

Beabsichtigt man die Empfindlichkeit eines Fehlerstromschutzschalters zu erhöhen, dann wird über eine entsprechende Verstärkereinrichtung der Auslöser betätigt, in dem in der Sekundärwicklung des Summenstromwandlers ein Signal erzeugt wird, das über einen Thyristor einen Arbeitsstromauslöser an die Netzspannung legt. Der Arbeitsstromauslöser entklinkt das Schaltwerk des Schutzschalters und öffnet da­ durch die Kontakte der Stromleitungen.If you intend to increase the sensitivity of a residual current circuit breaker, then the trigger is actuated via a corresponding amplifier device, in a signal is generated in the secondary winding of the summation current transformer, that connects a shunt release to the mains voltage via a thyristor. Of the Shunt release releases the circuit breaker of the circuit breaker and opens it through the contacts of the power lines.

Derartige Schutzschalter nennt man netzspannungsabhängig.Such circuit breakers are called line voltage dependent.

Gemäß der österreichischen Norm ÖVE-SN 50/1978 (Nachtrag e) unterscheidet man davon die bedingt netzspannungsabhängigen Fehlerstromschutzschalter, das sind Schutzschalter, bei denen die Funktionen Erfassen und Auswerten des Fehler­ stromes nicht von der Netzspannung abhängen, die Unterbrechung des Fehlerstro­ mes jedoch mit Hilfe der Netzspannung erfolgt.Differentiates according to the Austrian standard ÖVE-SN 50/1978 (addendum e) one of them the conditional residual current circuit breaker, which are circuit breakers in which the functions capture and evaluate the error current does not depend on the mains voltage, the interruption of the fault current but with the help of the mains voltage.

Die Nachteile der netzspannungsunabhängigen Fehlerstromschutzschalter liegen u. a. darin, daß die Magnetkontakte des Auslösers bei nicht regelmäßigem Drücken der Prüftaste nach bestimmten Zeiten (Jahren) kleben (u. a. auch kaltverschweißen) und damit ihre Funktion in Frage stellen.The disadvantages of the residual current circuit breaker independent of the mains voltage lie u. a. in that the magnetic contacts of the trigger when not pressed regularly stick to the test button after certain times (years) cold welding) and thus question their function.

Die Nachteile der netzspannungsabhängigen Fehlerstromschutzschalter mit Ar­ beitsstromauslöser liegen darin, daß der Thyristor aus Kosten- und Platzgründen für einen möglichst geringen Betriebsstrom gewählt wird und deswegen der Ar­ beitsstromauslöser eine hochohmige Spule mit hoher Windungszahl besitzen muß. Dadurch entstehen Probleme der Spannungsfestigkeit, die den Arbeitsstromauslöser verteuern und einen großen Platzbedarf erfordern.The disadvantages of line voltage-dependent residual current circuit breakers with Ar beitsstromauslöser are that the thyristor for cost and space reasons for the lowest possible operating current is chosen and therefore the Ar beitsstromauslöser must have a high-resistance coil with a high number of turns. This creates problems of dielectric strength that the shunt release make it expensive and require a large amount of space.

Ein weiterer gravierender Nachteil der reinen netzspannungsabhängigen Fehler­ stromschutzschalter liegt darin, daß bei Nulleiterunterbrechung der Schalter versagt, da die Stromversorgung ausfällt.Another serious disadvantage of the pure voltage-dependent errors circuit breaker is that if the neutral is interrupted, the switch fails, because the power supply fails.

Das gleiche gilt auch für die bedingt netzspannungsabhängigen Fehlerstromschutz­ schalter.The same applies to the conditional residual current protection depending on the mains voltage counter.

Bekannt sind weiterhin sowohl netzspannungsabhängige (P 41 42 970.2) als auch netzspannungsunabhängige (P 41 42 969.2) Fehlerstromschutzschalter, die als Auslöser, d. h. als Aktor, der das Schaltwerk im Fehlerstromfall aufschlägt, Piezo- Aktoren besitzen.Both mains voltage-dependent (P 41 42 970.2) and are also known Mains voltage independent (P 41 42 969.2) residual current circuit breakers, which as Triggers, d. H. as an actuator that opens the switching mechanism in the event of a fault current, piezo Own actuators.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Fehlerstromschutzschalter der eingangs ge­ nannten Art zu schaffen, bei dem die Nachteile der bekannten Einrichtungen vermieden werden.The object of the invention is to provide a residual current circuit breaker of the ge named type to create, in which the disadvantages of the known devices be avoided.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the characterizing features of Claim 1 solved.

Erfindungsgemäß besitzt der Schalter einen zusätzlich zu seinem Magnetauslöser eingebauten Aktor, z. B. Piezo-Aktor, der z. B. im Gegensatz zu P 41 18 177.8 nur dann in Kraft tritt, wenn ihm eine Steuereinheit dazu einen Befehl erteilt. Magnetauslöser, dessen Magnetkontakte sich öffnen, erzeugen in ihrer Erregerspule nach dem 2. Maxwellschen Gesetz einen Spannungsimpuls U = - dΦ/dt, mit Φ = Magnetfluß im magnetischen Kreis des Auslösers.According to the invention, the switch has one in addition to its magnetic release built-in actuator, e.g. B. Piezo actuator, the z. B. in contrast to P 41 18 177.8 only then comes into force when a control unit gives it a command to do so. Magnetic triggers, whose magnetic contacts open, generate in their excitation coil according to Maxwell's 2nd law, a voltage pulse U = - dΦ / dt, with Φ = magnetic flux in the magnetic circuit of the release.

Der Steuereinheit werden nun im Fehlerstromfall sowohl das Fehlerstromsignal als auch zeitverzögert der o. g. Spannungsimpuls zugeführt.The control unit is now both the fault current signal in the event of a fault current also delayed the above Voltage pulse supplied.

Fehlerstromschutzschalter lösen gewöhnlich nach 40 ms aus. Registriert nun die Steuereinheit nicht innerhalb einer Zeit von beispielsweise 45 ms den o.g. Span­ nungsimpuls, veranlaßt sie das in Aktion treten des Aktors, der mit großer, d. h. frei wählbarer Kraft jede Verklebung der Magnetkontakte aufschlägt, da für seine Betätigung beliebig viel Energie aus dem Netz entnehmbar ist. Selbstverständlich sind zur Detektion des Öffnens der Kontakte auch beliebige, andere physikalische Verfahren einsetzbar.Residual current circuit breakers usually trip after 40 ms. Now register the Control unit not within a period of 45 ms, for example, the above. Chip voltage impulse, it causes the actuator to take action with a large d. H. free selectable force opens any gluing of the magnetic contacts, as for its Actuating any amount of energy from the network. Of course are also any other physical ones for detecting the opening of the contacts Procedure can be used.

Weiter ist es auch möglich den Aktor auf den Energiespeicher und/oder die Kontakte des Schaltwerkes direkt einwirken zu lassen.Furthermore, it is also possible to place the actuator on the energy store and / or Let contacts of the switch mechanism act directly.

Zur Verwirklichung der erfindungsgemäßen Idee können auch magnetostriktive und andere Aktoren eingesetzt werden.To implement the idea of the invention, magnetostrictive and other actuators are used.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Schalters liegt darin, daß im normalen Fehlerstromfall der netzspannungsunabhängige Teil des Schalters in Funktion tritt.A major advantage of the switch according to the invention is that in normal fault current case the part of the switch independent of the mains voltage in Function occurs.

Sollten, wie allgemein bekannt, die Magnetkontakte nach längerem Nichtdrücken der Prüftaste (alle Fehlerstromschutzschalter haben wohlweislich eine solche) kleben, so tritt der netzspannungsabhängige Aktor in Tätigkeit, der z. B. auch (kalt)ver­ schweißte (Magnet)kontakte aufschlägt. Daß gleichzeitig eine Nulleiterunterbrechung auftritt ist so unwahrscheinlich, daß dieses Phänomen vernachlässigt werden darf.As is generally known, the magnetic contacts should not be pressed after a long period of inactivity Stick test button (all residual current circuit breakers wisely have one), so the mains voltage-dependent actuator comes into operation, the z. B. also (cold) ver welded (magnet) contacts. That at the same time Neutral breakage occurs so unlikely that this phenomenon may be neglected.

Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment.

In der Figur bedeuten 1 den Summenstromwandler, 2 das Schaltwerk und 3 den Magnetauslöser eines Fehlerstromschutzschalters. Das Schaltwerk 2 öffnet im normalen Fehlerstromfall die Stromkontakte 4 und zwar dann, wenn in der Sekundärwicklung 5 des Wandlers 1 ein durch den Fehlerstrom erzeugter Differenzstrom fließt. Dieser erzeugt in der Spule 6 des Auslösers 3 einen Strom, der im Joch 8 des Auslösers 3 den durch den Permanentmagneten 9 erzeugten Magnetfluß aufhebt, so daß die Feder 10 den Anker 11 vom Joch 10 abzieht, wodurch der Stößel 12 in das Schaltwerk 2 stößt, das daraufhin die Kontakte 4 öffnet. 7 stellen die Netzleitungen dar.In the figure, 1 denotes the total current transformer, 2 the switching mechanism and 3 the magnetic release of a residual current circuit breaker. The switching mechanism 2 opens the current contacts 4 in the normal case of a fault current, specifically when a differential current generated by the fault current flows in the secondary winding 5 of the converter 1 . In the coil 6 of the trigger 3 of this produces a current of the shutter button 3 cancels in the yoke 8 the magnetic flux generated by the permanent magnet 9, so that the spring 10 11 withdraws the armature from the yoke 10, whereby the plunger 12 comes into the switching mechanism 2 , which then opens contacts 4 . 7 represent the power lines.

Wenn sich der Anker 11 vom Joch 8 abhebt, erzeugt er durch den sich dadurch verändernden Magnetfluß in der Spule 6 einen Spannungsimpuls, der über die Leitungen 14 an die Steuereinheit 15 weitergeleitet wird und das Öffnen des Magnetkontaktes bestätigt. When the armature 11 lifts off the yoke 8 , it generates a voltage pulse in the coil 6 due to the changing magnetic flux, which is forwarded via the lines 14 to the control unit 15 and confirms the opening of the magnetic contact.

Ebenso wird der transformierte Fehlerstrom, der in der Spule 5 erzeugt, durch die Spule 6 fließt, an die mit einem hochohmigen Eingang versehene Steuereinheit 15 geleitet.Likewise, the transformed fault current generated in the coil 5 flows through the coil 6 to the control unit 15 provided with a high-resistance input.

Sollte nach einigen Jahren der Fall eintreten, daß durch nicht regelmäßiges Drücken der nicht gezeichneten Prüftaste die Magnetkontakte z. B. an der Stelle 13 kaltverschweißt sind, so hebt sich im Fehlerstromfall der Anker 8 nicht vom Joch 11 ab, d. h. es wird kein Spannungsimpuls in der Spule 6 erzeugt.Should the case occur after a few years that the magnetic contacts z. B. are cold welded at point 13 , the armature 8 does not stand out from the yoke 11 in the event of a fault current, ie no voltage pulse is generated in the coil 6 .

Mit Hilfe einer nicht gezeichneten Koinzidenzschaltung erkennt die Steuereinheit 15, daß nur das Fehlerstromsignal aber nicht der Spannungsimpuls vorliegt, d. h. der Auslöser versagt hat.With the help of a coincidence circuit, not shown, the control unit 15 recognizes that only the fault current signal and not the voltage pulse is present, ie the trigger has failed.

Daraufhin gibt die Steuereinheit 15 an die elektronische Antriebseinheit des Aktors 17 den Befehl, den Anker 8 vom Joch 11 abzuheben, was aufgrund des Hebelgesetzes bereits mit einer minimalen Auslenkung des Aktors 17 zu erreichen ist.The control unit 15 then gives the electronic drive unit of the actuator 17 the command to lift the armature 8 from the yoke 11 , which can already be achieved with a minimal deflection of the actuator 17 due to the lever law.

Die Antriebseinheit 16 wird über die Stromversorgungseinheit 18 mit beliebig viel Energie versorgt, so daß auch die festesten Kaltverschweißungen aufreißen.The drive unit 16 is supplied with any amount of energy via the power supply unit 18 , so that even the tightest cold welds tear open.

Claims (6)

1. Fehlerstromschutzschalter mit Not-Aktor, dadurch gekennzeichnet, daß in seinem Magnetauslöser, der im Fehlerstromfall normalerweise netzspan­ nungsunabhängig auslöst, ein Aktor zusätzlich angeordnet ist, der bei Kleben der Magnetkontakte des Auslösers diese oder den Auslöser des Energiespeichers des Schaltwerkes und/oder die elektrischen Kontakte des Schutzschalter-Schaltwerkes netzspannungsabhängig aufschlägt.1. Residual current circuit breaker with emergency actuator, characterized in that in its magnetic release, which normally triggers independently of the mains voltage in the event of a residual current, an actuator is additionally arranged which, when the magnetic contacts of the release stick, this or the release of the energy storage device of the switching mechanism and / or the electrical The contacts of the circuit breaker switch opens depending on the mains voltage. 2. Fehlerstromschutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor so angeordnet ist, daß er gemäß dem allgemein bekannten Hebelgesetzen die größtmögliche Kraft auf das Joch des Magnetkreises des Auslösers, bzw. auf den Auslöser des Energiespeichers und/oder die Kontakte des Schaltwerkes ausübt.2. Residual current circuit breaker according to claim 1, characterized in that that the actuator is arranged so that it according to the general known lever laws the greatest possible force on the yoke of Magnetic circuit of the trigger, or on the trigger of the energy storage and / or the contacts of the switching mechanism. 3. Fehlerstromschutzschalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine in ihm eingebaute Steuereinheit, im Fehlerstromfall sowohl das Fehlerstromsignal als auch den von der Erregerspule des Magnetauslösers erzeugten, gegenüber dem Fehlerstrom zeitverzögerten Spannungsimpulses, der bei Öffnen der Magnetkontakte auftritt, erkennt und derart auswertet, daß bei Nichtauslösen der Magnetkontakte, d. h. bei Nichtvorhandensein des Spannungsimpulses, der Aktor das Schaltwerk aufschlägt.3. Residual current circuit breaker according to claim 1 and 2, characterized in that a control unit built into it, both in the event of a fault current Residual current signal as well as that of the excitation coil of the magnetic release generated voltage pulse delayed compared to the fault current, that occurs when the magnetic contacts open, recognizes and evaluates such that if the magnetic contacts are not triggered, d. H. in the absence of the Voltage pulse, the actuator opens the rear derailleur. 4. Fehlerstromschutzschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Detektion des Öffnens der Kontakte beliebige andere bekannte physikalische Verfahren Verwendung finden.4. Residual current circuit breaker according to claim 3, characterized in that any other known means for detecting the opening of the contacts physical processes are used. 5. Fehlerstromschutzschalter nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß als Aktor ein Piezo- oder magnetostriktiver Aktor Verwendung findet.5. Residual current circuit breaker according to claims 1-4, characterized characterized in that a piezo or magnetostrictive actuator Is used. 6. Fehlerstromschutzschalter nach den Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß als Aktor ein Elektromagnet Verwendung findet, der direkt oder über ein geeignetes Hebelsystem in den Magnetauslöser oder den Auslöser des Energiespeichers des Schaltwerkes eingreift und/oder die Kontakte des Schaltwerkes direkt aufschlägt.6. Residual current circuit breaker according to claims 1-5, characterized characterized in that an electromagnet is used as the actuator, the directly or via a suitable lever system in the magnetic release or Triggers the energy storage of the switch mechanism and / or the Contacts of the rear derailleur opens directly.
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