DE2059054A1 - Fehlerstromschutzschalter - Google Patents

Description

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SIEMElTS ΑΚΤΙΕΙΤΓ-ESELLSGHAPT " Erlangen, den 30. Nov. 1970

Berlin und München -Werner-von-Siemens-Straße

VPA 70/4053

Fehlerstromschutzsehalter

Die Erfindung betrifft einen Dehlerstromschutzschalter mit einem Über tr agungs element, welches einen mit Primär wicklungen zum Anschließen in einen zu überwachenden Stromkreis versehenen Magnetkern auf v/ei st,, und mit einem auf ein Schaltschloß für eine Schalteinrichtung "einwirkenden elektrischen Auslöser, welcher in Steuerabhängigkeit von dem Übertragungselement steht.

In einem bekannten Fehlerstromschutzschalter dieser Art ist das Übertragungselement ein Summenstromwandler, dessen Magnetkern neben den Primärwicklungen noch eine Sekundärwicklung auf v/eist, die an den elektrischen Auslöser angeschlossen ist. Beim Auftreten eines Wechselstromfehlerstromes im zu überwachenden Stromkreis v/ird in der Sekundärspule eine Spannung induziert, so daß der elektrische Auslöser anspricht und der Fehlerstromschutzschalter auslöst. Der Wechselstromansprechstrom dieses bekannten Fehlerstroms chutzs ehalt ers steigt bei zusätzlicher Beeinflussung des Schutzschalters durch einen Gleichstromfehlerstrom wegen der Vormagnetisierung des Wandlers durch den Gleichstromfehlerstroin erheblich an. Ferner löst der bekannte Fehlerstromschutzschalter überhaupt nicht aus, wenn die Primärwicklungen seines Summenstromwandlers nur von einem Gleichstromfehlerstrom durchflossen werden, da bekanntlich zur Tnduzierung einer Spannung in der Sekundärwicklung des Suinmenstromv/andlers ein Wechselstrom in den Primärwicklungen erforderlich ist. Selbst die Flußänderungen, die ein eine oder mehrere Primärwicklungen des Summenstromwandler^ durchfließender, durch Einweggleichrichtung von Wechselstrom erzeugter zerhackter Gleiehstromfehlerstrom im Magnetkern des Summenstromwandler ,«3 hervorruft, sind nicht ao groß, daß eine zur Auslösung des bekaitatuu Fehlerstroiucchutzschalters genügende Spannung in der Sekundärüpule des Suimneus'tromwandlers induziert wi.rd.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen und den Einsatz eines Fehlerstromschutzschalter^ der oben genannten Art auch in Stromkreisen mit beispielsweise thyristorgesteuerten Gleichstrommotoren zu ermöglichen, in denen wegen der Thyristorsteuerung neben Wechselstromfehlerströmen auch Gleichstromfehlerströme auftreten können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Fehlerstromschutzschalter der eingangs erv/ähnten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß am Magnetkern des Übertragungselements eine Magnetfeldsonde als Steuerelement für den elektrischen Auslöser angebracht ist.

Unter einer Magnetfeldsonde ist ein Bauelement zu verstehen, dessen Wirkung nicht wie die einer Sekundärspule aiif der zeitlichen Änderung der magnetischen Induktion in einem magnetischen Wechselfeld beruht, sondern das auch auf ein stationäres Magnetfeld anspricht. Diese Magnetfeldsonde wird vom beim Auftreten eines Fehlerstromes im Magnetkern des Übertragungselements erzeugten Magnetfeld erfaßt und reagiert sogar dann, wenn dieser Fehlerstrom ein Gleichstromfehlerstrorn ist.

Günstigerweise ist die Magnetfeldsonde in einem Luftspalt des 'Magnetkerns angeordnet, Vorteilhafterveise ist die Magnetfeldsonde ein magnetfeldabhängiger Widerstand, ein Hallgenerator oder ein Magnettransistor.

Der erfindungsgemäße Fehlerstromschutzschalter ist besonders einfach zu fertigen, wenn der Magnetkern des Übertragungselements ein Schnittbandkern ist.

Die Erfindung und ihre Vorteile seien anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert:

Die Figur zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Fehlerstromschutzschalter 2 zum Überwachen der Leitungen R/U, S/V, T/W und M einer elektrischen Anlage. In diesem Fehlerstromschutzschalter 2 befindet sich ein Übertragungselement 3 mit einem ringförmigen, aus zwei Hälften 4a und 4b bestehenden Schnittbandkern. Die Hälften 4a und 4b des Schnittbandkerns sind mitteln eines Spannbandes 5 miteinander verspannt. Der Schnittbandkern des Übertragungselements 3 ist mit Primärwicklungen b versehen, die je in einer zu

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überwachenden leitung R/U, S/V, T/W und M liegen.

In einem zum Umfang des ringförmigen Schnittbandkerns des Übertragimgselements 3 senkrechten Luftspalt 7 ist ein flacher, magnetfeidabhängiger Widerstand 8, z.B. eine Feldplatte oder eine Magnetdiode, so angeordnet, daf3 er vom Hagnetfluß im Schnittbandkern flächig und möglichst senkrecht durchsetzt wird. Im anderen zum Umfang des Schnittbandkerns senkrechten Luftspalt 9 befindet sich ein möglichst den ganzen Luftspalt ausfüllender, magnetisch gut leitender Werkstoff 10 wie z.B. Mu-Metall. Der magnetfeidabhängige Widerstand 8, der günstigerweise auch den ganzen Luftspalt 7 ausfüllt, ist über seine Anschlüsse 11 und 12 mit dem elektrischen Auslöser 13 verbunden, v/elcher über ein mechanisches Verbindungsteil 14 auf ein Schaltsehlo.ß 15 einwirken kann. Das Schaltschloß 15 wiederum kann über ein weiteres mechanisches Verbindungsteil 16 die aus den in den zu überwachenden Leitungen R/U, S/V, T/W und M liegenden Schaltkontakten 17 bestehende Schalteinrichtung betätigen.

Der elektrische Auslöser 13 spricht an, wenn der magnetfeldabhängige Widerstand 8 unter Einfluß eines Hagnetfeldes im Schnittbandkern des Übertragungselements 3 hocholuaig v/ird. Beim elektrischen Auslöser 13 kann es sich beispielsweise um einen Haltemn.gneten handeln, dessen Anker unter Auslösung des Schaltschlossos freigegeben wird, wenn durch seine Erregerspule ein bestimmter Hindeststrom fließt. Zur Erregerspule des Haltemagneten sind der nagnetfeldabhängige Widerstand 8 und eine in der Figur nicht dargestellte Stromquelle, z.B. ein am Netz liegender Spannungsteiler, parallel geschaltet.

Pließt in der vom .Fehlerstromschutzschalter 2 bei geschlossenen Schaltkontakten 17 zu überwachenden Anlage ein Fehlerstrom, so ist die Summe der die Primärwicklungen 6 des Übertragungselements 3 durchfließenden Ströme und damit die magnetische Gesamtdurchflutung nicht mehr KuIl, und im Schnittbandkern des Übertragungselements 3 wird ein Magnetfluß erzeugt, der den magnetfeldabhängi-gen Widerstand 8 senkrecht durchsetzt. Der elektrische Auslöser spricht an und löst das Schaltschloß 15 aus, welches die Schaltkontakte 17 in die in der Figur dargestellte Ausschalteteilung

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Anstelle des nagnetfeidabhängigen Y/ideratandes 8 kann auch ein flacher Hallgenerator oder ein flacher Magnettransistor (Magnistor) in Luftspalt 7 des Schnittbandkerns des Übertragiingselemonts 3 angeordnet sein. Bei einem Hallgenerator sind die beiden Hallclektroden, an denen die Hallspannung entsteht, an den elektrischen Auslöser 13 angeschlossen, bei einem Auslösemagneten als elektrischen Auslöser 13 also an dessen Erregerspule. Die beiden Steuerelektroden des Hallgenerators liegen an einer Stromquelle, beispielsweise an einem vom Hetz gespeisten Spannungsteiler. Bei einem Magnettransistor kann der Potentialunterschied, der zwischen den beiden Kollektoren dieses Transistors beim Auftreten eines Magnetflusses α im Schnittbandkern des Übertragungselemente 3 entsteht, als- Auslösesignal für den elektrischen Auslöser 13 herangezogen werden.

Es ist günstig, wenn das Steuerelement für den elektrischen Auslöser 13» also die Feldplatte, die Magnetdiode, der Hallgenerator oder der Magnettransistor, auf einer Trägerplatte aus ferritischem Werkstoff angeordnet ist. Hierdurch hat der effektive Luftspalt im Schnittbandkern des Übertragungselements 3 nur eine geringe Dicke und der Fehlerstromschutzschalter eine verbesserte Auslöseempf iiidlichkeit.

Der erfindungsgemäße Fehlerstromschutzschalter hat insbesondere den Vox'teil, daß er nicht nur beim Auftreten eines Wechselstrom--φ fehlerstromes oder eine υ pulsierenden Gleichstroinfehlerstroiaes auslöst, sondern auch bei glattem Gleichstromfehlerütrom, also z·.B. auch bei Batteriefehlerstrom oder bei durch Doppelwoggleichrichtung entstandenem und geglättetem' Glcichstror/ifehlorstroi·:. !,in mit einer Magnetdiode oder einem Magnettransistor als Steuerelement für den elektrischen Auslöser ausgerüsteter erfindungs^euiilicr Fehlerstromschutzschalter hat überdies noch den Vorzug einer besonders hohen Ansprechcmpfindlichkeit bei re.lat.iv niedrigen Herstellungskosten.

1 Figur

7 Ρί'-.tcr-^J.

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Claims (1)

1. £. VPA 70/4053

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   "i . Fehlerstromschutzschalter mit einein Übertragungselement, welches einen mit Primärwicklungen zum Anschließen in einen zu üTd er wach enden Stromkreis versehenen Hagnetkern aufweist, und mit einem am" ein Sehaltschloß für eine Schalteinrichtung einwirkenden elektrischen Auslöser, welcher in Steuerabhängigkeit von dem Übertragungselement steht, dadurch gekennzeichnet, daß am Magnetkern des Übertragungselements eine Magnetfeldsonde als Steuerelement für den elektrischen Auslöser angeb3?acht ist.

   2. Fehlerstromschutzschalter nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfeldsonde in einem Luftspalt des Magnetkerns angeordnet ist.

   5. Fehlerstromschutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfeldsonde ein magnetfeldabhängiger Widerstand, ein Hallgenerator oder ein Magnettransistor ist.

   4. Fehlerstromschutzschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetfeldabhängige Widerstand eine Magnetdiode ist.

   5. Fehlerstromschutzschalter nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet,

   daß der magnetfeldabhängige Widerstand eine Feldplatte ist, ' ™

   6. Fehlerstromschutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekonnzeichnet, daß die Magnetfeldsonde auf einer Trägerplatte aus ferritischem Werkstoff angeordnet ist. ■'"

   7. Fehlerstromschutzschalter nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern des Übertragungselements ein Schnittbandkern ißt.

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