DE2231432C2 - Ground fault interrupter apparatus - with means for detecting a grounded neutral condition - Google Patents

Ground fault interrupter apparatus - with means for detecting a grounded neutral condition

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Abstract

Ground fault interrupter apparatus of the differential transformer type has a capacitor between the neutral conductor and a line conductor on the output side to detect a grounded condition of the neutral conductor. Additionally, it is preferred that the neutral conductor be provided with a saturable core that will act as an inductive impedance blocking small currents up to its saturation level and permitting the use of a relatively small detector capacitor on the output side.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fehlerstromschutzschalter, mit einem Summenstromwandler, der zwischen eine Stromquelle und eine Last schaltbare Primärwicklungen aufweist, von denen die eine auf Erdpotential liegt, und mit einer Impedanz zwischen den lastseitigen* Anschlössen der Primärwicklungen.The invention relates to a residual current circuit breaker, with a summation current transformer between a Has a power source and a load switchable primary windings, one of which is at ground potential, and with an impedance between the load-side * connections of the primary windings.

Bei einem bekannten Fehlerstromschutzschalter dieser Art ist in Reihe mit der an Erdpotential Hegenden Primärwicklung eine Impedanz eingeschaltet um auch in Sonderfällen abschalten zu können (DE-OS 15 88 293, Fig. 1). Wenn an dem netzseilig auf Erdpotential liegenden Primärleiter auf der Verbraucherseite eine Erdung geringer Impedanz auftritt, dlso zwischen dem Differentialtransformator und der Belastung, soll dadurch vermieden werden, daß die unerwünschte Erdung in dieser Primärwicklung einen Kurzschluß über Erde bewirkt, der störende Rückwirkungen auf den anderen Primärleiter derart hätte, daß der Differentialtransformator nicht mehr über eine ausreichende Potentialdifferenz zum Auslösen des Schalters verfügen könnte.In a known residual current circuit breaker of this type is in series with the Hegenden at ground potential Primary winding switched on an impedance so that it can also be switched off in special cases (DE-OS 15 88 293, Fig. 1). If the primary conductor on the consumer side, which is connected to the mains cable, has a Grounding low impedance occurs, dlso between the Differential transformer and the load, this should avoid the undesirable Grounding in this primary winding causes a short circuit to ground, which has disruptive repercussions on the other primary conductor would have such that the differential transformer no longer has a sufficient Potential difference for triggering the switch could have.

Ist die Stromquelle ein Netz mit geerdetem Null-Leiter, so besteht allgemein die Gefahr, daß ein Fehlerstromschutzschalter nicht auslöst, wenn auf setner Lastseite kein Verbraucher eingeschaltet ist, jedoch auf der Lastseite am Phasenleiter oder am Null-Leiter fehlerhafte Erdschlüsse bestehen. Solche Fehler können hinter dem Geräteschalter am Verbraucher bestehen und eine latente Gefahr für Bedienungspersonen darstellen. Die Gefahr des Nichtauslösens ist um so größer, je niederohmiger der Erdschluß an Null-Leiter ist.If the power source is a network with an earthed neutral conductor, there is a general risk that a Residual current circuit breaker does not trip if no consumer is switched on on the setner load side, however, faulty earth faults exist on the load side on the phase conductor or on the neutral conductor. Such Errors can exist behind the device switch on the consumer and represent a latent danger for operators. The danger of not triggering is the greater the lower the resistance to earth fault on the neutral conductor.

Mit dem Anmeldungsgegenstand wird das Ziel verfolgt, einen Fehlerstromschutzschalter zu entwikkeln, der nicht nur die bekannte Funktion zum Schutz eines angeschlossenen Gerätes ausüben kann, sondern der darüber hinaus auch dem Schutzschalter nachgeordnete unbelastete Leitungen sowie an dem Erdleiter angeschlossene, vom Phasenleiter über einen Schalter abgeschaltete. Geräte überwacht. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Fehlerstromschutzschalter zu schaffen, der bei Anschluß an ein Netz mit geerdetem Null-Leiter selbst dann sicher auslöst, wenn keine Last an ihm liegt und Erdschlüsse am Null-Leiter auftreten.With the subject of the application, the aim is to develop a residual current circuit breaker that not only has the known function of protection of a connected device, but also the unloaded lines downstream of the circuit breaker and on the earth conductor connected, disconnected from the phase conductor via a switch. Devices monitored. The invention lies therefore the task of creating a residual current circuit breaker that when connected to a network with earthed neutral wire is reliably triggered even if there is no load on it and earth faults on the neutral wire appear.

Die Lösung der geschilderten Aufgabe besteht darin, daß die Impedanz ein Kondensator ist.The solution to the problem described is to that the impedance is a capacitor.

Tritt auf der Lastseite des Fehlerstromsehutzschalters ein Erdschluß am PhaacnlcitEr auf, so löst derOccurs on the load side of the residual current circuit breaker If an earth fault occurs at the phaacnlcitEr, it triggers Fehlerstromschutzschallter sin gewonnter Weise aus. Wenn am Feblosö«ni)ichetejchaltfir keine Last eingeschaltet oder angeschlossen ist und ein Erdschluß am Null-Leiter, also an dem *auf Erdpotential liegenden Primärleiter auftritt, so löswter FchjerslromschutzschalResidual current circuit breakers are used in a familiar way. If no load is switched on or connected on the Feblosö «ni) ichetejchaltfir and a ground fault on the Neutral conductor, i.e. at the * at ground potential Primary conductor occurs, so the dissolvable Fchjerslromschutzschal ter nach der Erfindung |i>eichfalls.aus.ter according to the invention | i> eichfalls.aus.

Nach einer Weiterbifdijng ist eine Drossel mit ungesättigtem Magnetkern ia Serie mit der auf Erdpotential liegenden Primärwicklung geschaltet Dann löst der Fehlerstromschutzschalter auch dann aus,After a further bifdijng a throttle is with unsaturated magnetic core connected in series with the primary winding at ground potential Then the residual current circuit breaker trips wenn an ihm keine Last liegt und ein Erdschluß sowohl am Null-Leiter als auch am Phasenleiter auf der Lastseite auftritt Eine solche Maßnahme für sich gesehen ist bereits bekannt (DE-OS 15 88293, Fig. 3). Danach wird ein Zusatztransformator zwischen Fehler-if there is no load on him and a ground fault both occurs on the neutral conductor as well as on the phase conductor on the load side. Such a measure in itself seen is already known (DE-OS 15 88293, Fig. 3). Then an additional transformer is installed between the fault

2D stromschutzschalter und Lastanschluß angeordnet dessen eine Wicklung zwischen eine der Primärwicklungen und der auf Erdpotcntia! liegenden Primärwicklung gelegt ist und dessen andere Wicklung in der auf Erdpotentiai liegenden Primärwicklung angeordnet ist2D current circuit breaker and load connection arranged whose one winding between one of the primary windings and the one on earth potential! lying primary winding is placed and the other winding is arranged in the primary winding lying on earth potential pie als Phasenleiter wirkende Primärleitung »sieht« dann eine hohe Impedanz, so daß der zur Betätigung eines Abschalters erforderliche Differenfjalstrom aufgebracht werden kann. Dennoch kann ein so ausgestalteter Fehlerstromschutzschalter dann nicht ansprechen,pie acting as a phase conductor "sees" the primary line then a high impedance so that the differential current required to operate a circuit breaker can be applied. Nevertheless, a residual current circuit breaker designed in this way cannot respond if wenn eine Last nicht eingeschaltet ist und ein fehlerhafter Erdscbluß des netzseitig auf Erdpotential liegenden Primärleiters eine latente Gefahr für Benutzerdarstelltif a load is not switched on and a faulty earth connection of the mains side to earth potential lying primary conductor represents a latent danger for users

Demgegenüber kann ein FehlerstromschutzschalterIn contrast, a residual current circuit breaker

mit einer erfindungsgemäß als Kondensator angeordneten Impedanz auch in dem zuletzt geschilderten Fall bereits zur Abschaltung führen und Bedienungspersonen sichern.with an impedance arranged according to the invention as a capacitor, also in the last-described case lead to shutdown and secure operators.

Insbesondere kann die Drossel durch einen ungesät-In particular, the throttle can be damaged by an unsaturated

tigten Magnetkern gebildet rein, &τ einen Anschlußdraht der auf Erdpotentiai liegenden Primärwicklung umschließttied magnetic core formed pure, & τ a connecting wire of the primary winding lying on earth potential encloses

Beim Fehlerstromschutzschalter nach der Erfindung kann im Falle eines fehlerhaften Erdschlusses Ober denWhen the residual current circuit breaker according to the invention can in the event of a faulty earth fault over the Kondensator ein Strom fließen, der im Summenstromwandler, häufig auch Differentialtransformator genannt ein magnetisches Ungleichgewicht herstellt und einen Auslöser zum Ansprechen bringt Vorteilhaft ist dabei, daß der Kondensator sich mit einer ImpedanzCapacitor a current flow in the summation current transformer, often also called differential transformer creates a magnetic imbalance and causes a trigger to respond. that the capacitor deals with an impedance

so geringster Verlustleistung auswählen läßt Der zwischen die Lastanschlüsse der Primärwicklung und der auf Erdpotential liegenden Primärwicklung eingeschaltete Kondensator simuliert eine am Ausgang des Fehlerstromschutzschalters liegende Last und bewirkt also,so the lowest power loss can be selected between the load connections of the primary winding and the Primary winding at ground potential, switched-on capacitor simulates a load at the output of the residual current circuit breaker and thus causes daß in der Sekundärwicklung des Summenstromwandler eine ausreichende Auslösespannung induziert wird. Die Erfindung und weitere Vorteile sollen anhand der Zeichnung näher erläutert werden:that a sufficient release voltage is induced in the secondary winding of the summation current transformer. The invention and further advantages will be explained in more detail with reference to the drawing:

In der Zeichnung ist schematised ein Fehlerstrom-In the drawing, a fault current is schematized

schutzschalter 20 mit einem Summenstromwandler 10 dargestellt. Dieser Summenstromwandler DO kann ein Ringkern 12 aus magnetisch gut leitendem Werkstoff sein, der einen Phasenleite nd einen Null-Leiter N umschließt. Der Phasenleite. erbindet die Eingangscircuit breaker 20 with a summation current transformer 10 is shown. This summation current transformer DO can be a toroidal core 12 made of magnetically highly conductive material, which encloses a phase conductor and a neutral conductor N. The phase leader. binds the entrance klemme 2t und die Lastklemme 23 und der Null-Leiter /V die Eingangsklemme 22 und die Lastklemme 24 des Fehlerstromsehutzschalters 20. Der Null-Leiter Λ/stellt gleichzeitig die netzseitig auf Erdpotential liegendeterminal 2t and the load terminal 23 and the neutral conductor / V the input terminal 22 and the load terminal 24 of the residual current circuit breaker 20. The neutral conductor Λ / sets at the same time the one on the mains side at ground potential

Primärwicklung und der Phasenleiter L eine weitere Primärwicklung des durch den Ringkern 12 gebildeten Summenstromwandlers dar. An der Eingangsklemme 22 ist angedeutet, daß der Null-Leiter des Versorgungsnetzes geerdet ist.Primary winding and the phase conductor L represent a further primary winding of the summation current transformer formed by the toroidal core 12. At the input terminal 22 it is indicated that the neutral conductor of the supply network is grounded.

Auf dem Ringkern 12 sitzt eine mehrwindige Sekundärwicklung 14, in der beim Auftreten eines FehJerstromes eine Auslösespannung induziert wird, Eine Sekundärwicklung 14 ist an einen Auslösestromkreis 16 angeschlossen, welcher bei einer bestimmten Spannungshöhe an der Sekundärwicklung 14 auf einen im Phasenleiter L liegenden Unterbrechungsmechanismus 18 einwirkt und diesen Phasenleiter L bei einer bestimmten Stromstärke des Fehlerstromes unterbricht. Der Stromkreis 16 kann auch auf einen Haltemagneten einwirken, der ein Schaltschloß auslösen kann. An den Ausgangsklemmen 23 und 24- kann über einen Ausschalter 31 eine Last 32 angeschlossen sein, während die Eingangsklemmen 21 und 22 an einem Versorgungsnetz liegen.On the annular core 12 is seated a multi-turn secondary winding 14 in which a trigger voltage is induced when an FehJerstromes, A secondary winding 14 is connected to a trip circuit 16, which acts on a lying in the phase conductor L interruption mechanism 18 at a certain voltage level at the secondary winding 14 and this phase conductor L interrupts at a certain amperage of the fault current. The circuit 16 can also act on a holding magnet that can trigger a switch lock. A load 32 can be connected to the output terminals 23 and 24- via a circuit breaker 31, while the input terminals 21 and 22 are connected to a supply network.

Tritt auf der Lastseite des Fehlerstromschutzschalters 20 ein Erdschluß am Phasenleitcr L auf, so löst der Fehlerstromschutzschalter aus. Ist die Las: 32 am Fehlerstromschutzschalter angeschlossen und »ritt am Null-Leiter /Vein Erdschluß auf, so löst der Fehlerstromschutzschalter 20 ebenfalls aus. If a ground fault occurs on the phase conductor L on the load side of the residual current circuit breaker 20, the residual current circuit breaker trips. If the Las: 32 is connected to the residual current circuit breaker and "rode on the neutral conductor / Vein ground fault, the residual current circuit breaker 20 is also triggered.

Durch den am Null-Leiter N und am Phasenleiter L im Fehlerstromschutzschalter 20 angeschlossenen Kondensator 28 ist gewährleistet, daß der Fehlerstromschutzschalter 20 auch dann auslöst, wenn keine Last am Fehlerstromschutzschalter 20 liegt und ein Erdschluß am Null-Leiter N auftritt Der Erdschluß des Null-Leiters N auf der Lastseite des Fehlerstromschutzschalters 20 ist durch den Strompfad 26 symboIisierL Eine aus dem Kondensator 28 bestehende, zwischen dem Null-Leiter N und dem Phasenleiter L geschaltete Impedanz hat den Vorteil der geringsten Verlustleistung. Der innerhalb des Fehlerstromschutzschalters 20The capacitor 28 connected to the neutral conductor N and to the phase conductor L in the residual current circuit breaker 20 ensures that the residual current circuit breaker 20 trips even when there is no load on the residual current circuit breaker 20 and a ground fault occurs on the neutral conductor N. The ground fault of the neutral conductor N on the load side of the residual current circuit breaker 20 is symbolized by the current path 26. An impedance consisting of the capacitor 28 and connected between the neutral conductor N and the phase conductor L has the advantage of the lowest power loss. The inside the residual current circuit breaker 20

am Null-Leiter A/und am Phasenleiler Langeschlossene Kondensator 28 kann such erheblich kleiner sein als ein innerhalb des Fehlerstromschutzschalters 20 mit dem Null-Leiter N in Serie geschalteter Kondensator. Der am Null-Leiter Λ/und am Phasenleiter L angeschlossene Kondensator 28 bewirkt, daß sich der über ihn fließende Strom sowohl auf den Null-Leiter N als auch auf den Erdschluß am Null-Leiter (Strompfad 26) auf der Lastseite des Fehlerstromschutzschalters 20 aufteilt, so daß auch bei fehlender Last 32 'und Erdschluß am Phasenleiter L die in den Primärwicklungen des Summenstromwandlers 12 fließenden Ströme eine Auslösespannung in der Sekundärwicklung 14 induzieren. The capacitor 28 connected to the neutral conductor A / and to the phase conductor L can also be considerably smaller than a capacitor connected in series with the neutral conductor N within the residual current circuit breaker 20. The capacitor 28 connected to the neutral conductor Λ / and to the phase conductor L causes the current flowing through it to be divided between the neutral conductor N and the earth fault on the neutral conductor (current path 26) on the load side of the residual current circuit breaker 20 so that the currents flowing in the primary windings of the summation current transformer 12 induce a tripping voltage in the secondary winding 14 even if there is no load 32 'and a ground fault on the phase conductor L.

Der Kondensator 28 kann verringerte Kapazität haben und billiger sein, wenn zwischen der Anschlußklemme 22 und dem Kondensator 28 eine Drossel mit ungesättigtem und daher sättigbares Magnetkern in Serie mit der durch den Null-Leiter N gebildeten Hauptprimärwicklung des Summenstromwandlers 12 geschaltet ist Diese Drossel kann br'r,pieisweise durch einen hochpcrroeablen Stahlring 30 gebildet sein, der den den Null-Leiter /V bildenden Draht an einer beliebigen Stelle zwischen der Eingangsklemme 22 und der Anschlußstelle des Kondensators 28 an diesem den Null-Leiter Nbildenden Draht umgibt. Dieser Stahlring 30 sperrt den Null-Leiter Λ/im Fehlerstromschutzschalter 20 für kleine Ströme, da diese diesen Stahlring 30 nicht sättigen können. Große Lastströme sättigen diesen Stahlkern jedoch und können daher ungehindert fließen.The capacitor 28 can have a reduced capacity and be cheaper if a choke with an unsaturated and therefore saturable magnetic core is connected in series with the main primary winding of the summation current transformer 12 formed by the neutral conductor N between the connection terminal 22 and the capacitor 28. This choke can br ' r, be formed pieisweise by a highly probable steel ring 30, which surrounds the wire forming the neutral conductor / V at any point between the input terminal 22 and the connection point of the capacitor 28 on this wire forming the neutral conductor N. This steel ring 30 blocks the neutral conductor Λ / in the residual current circuit breaker 20 for small currents, since these cannot saturate this steel ring 30. However, large load currents saturate this steel core and can therefore flow unhindered.

Die Erfindung erstreckt sich mit Vorteil auch auf Fehlerstromschutzschalter für Mehrphasenverbraucher, z. B. für Drehstromverbraucher, die drei Phasenleiter und einen geerdeten Leiter haben können. Ferner eignet sich die Erfindung auch für kombinierte Fehlerstrom-Leitungsschutzschalter. The invention advantageously also extends to residual current circuit breakers for multi-phase consumers, z. B. for three-phase consumers, the three phase conductors and can have a grounded conductor. The invention is also suitable for combined residual current circuit breakers.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (3)

Patentansprüche: 22 at 432Claims: 22 at 432 1. Fehlerstromschutzschalter, mit einem Summenstromwandler, der zwischen eine Stromquelle .und eine Last schaltbare Primärwicklmgen aufweist, von denen die eine auf ErdpotemiaMiegt, und mit einer Impedanz zwischen den lastseitigen Anschlüssen der Primärwicklungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz ein Kondensator (28) ist1. Residual current circuit breaker, with a summation current transformer, which is connected between a power source .and has a load switchable primary windings, of to whom the one leans on earth potemia, and with one Impedance between the load-side connections of the primary windings, characterized in that the impedance is a capacitor (28) 2. Fehlerstromschutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drossel (30) mit ungesättigtem Magnetkern in Serie mit der auf Erdpotential liegenden Primärwicklung geschaltet ist.2. Residual current circuit breaker according to claim 1, characterized in that a choke (30) with an unsaturated magnetic core in series with the Primary winding lying at ground potential is connected. 3. Fehlerstromschutzschalter nach· Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel" (30) durch einen ungesättigten Magnetkern gebildet ist, der einen Anschlußdraht der auf Erdpotentialiflegenden Primärwicklung umschließt,3. Residual current circuit breaker according to · Claim 2, characterized in that the choke ″ (30) through an unsaturated magnetic core is formed which has a connecting wire of the earth potential Enclosing primary winding,
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