DE2301757A1

DE2301757A1 - CIRCUIT BREAKERS, IN PARTICULAR FAULT CURRENT CIRCUIT BREAKERS

Info

Publication number: DE2301757A1
Application number: DE2301757A
Authority: DE
Inventors: Kenneth R Coley; John J Misencik
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1972-01-18
Filing date: 1973-01-15
Publication date: 1973-07-26
Also published as: AU5005272A; CA1016262A; AT318051B; JPS53135539U; ZA728755B; JPS4886050A

Description

Schutzschalter, insbesondere Fehlerstromschutzschalter Die Priorität vom 18. Januar 1972 der entsprechenden Patentanmeldung Serial No. 218 771 in den USA wird in Anspruch genommen.Circuit breakers, especially residual current circuit breakers The priority dated January 18, 1972 of the corresponding patent application serial no. 218 771 in the USA is claimed.

Die Erfindung betrifft einen Schutzschalter, insbesondere Fehlerstromschutzschalter mit einem Summenstromwandler, der zwischen eine Stromquelle und eine Last schaltbare Primärwicklungen aufweist.The invention relates to a circuit breaker, in particular a fault current circuit breaker with a summation current transformer that can be switched between a current source and a load Has primary windings.

Ist die Stromquelle ein Netz mit geerdetem Null-Leiter, so besteht die Gefahr, daß ein Fehlerstromschutzschalter nicht auslöst, wenn auf seiner Lastseite kein Verbraucher angeschlossen ist, jedoch auf der Lastseite sowohl an einem Phasenleiter als auch am Null-Leiter Erdschlüsse bestehen.If the power source is a network with an earthed neutral conductor, then there is the risk that a residual current circuit breaker will not trip if on its load side no consumer is connected, but on the load side on both a phase conductor and earth faults exist on the neutral conductor.

Die Gefahr des Nichtauslösens ist um so größer, je niedrigerohmig der Erdschluß am Null-Leiter ist.The lower the resistance, the greater the risk of non-triggering the earth fault is on the neutral conductor.

Insbesondere ein niederohmiger Erdschluß des Null-Leiters auf der Lastseite des Fehlerstromschutzschalters schließt die dem geerdeten Null-Leiter des Versorgungsnetzes zugeordnete Hauptprimärwicklung des Summenstromwandlers kurz, so daß in dieser bei fehlender Last nur ein durch einen Fehlerstrom in einer einem Phasenleiter zugeordneten Primärwicklung hervorgerufener Strom fließt, der so groß und so gerichtet ist, daß er die magnetische Erregung weitgehend oder ganz kompensiert, die von der vom Fehlerstrom durchflossenen Primärwicklung ausgeht. Deshalb wird in einer Sekundärwicklung des Summenstromwandlers eine zu kleine oder gar keLne Auslösespannung induzLert, und der Fehlerstromschutzschalter Löst nicht aus.In particular, a low-resistance earth fault of the neutral conductor on the The load side of the residual current circuit breaker closes the earthed neutral conductor Main primary winding of the summation current transformer assigned to the supply network, short, so that in this with no load only one by a fault current in one Phase conductor associated primary winding caused current flows that is so large and is directed in such a way that it largely or completely compensates for the magnetic excitation, which originates from the primary winding through which the fault current flows. Therefore will in a secondary winding of the summation current transformer is too small or none at all The tripping voltage is induced and the residual current circuit breaker does not trip.

Es ist bereits vorgeschLagen worden (PatentanmeLdung P 22 31 432.5- VPA 71/13412), ein Auslösen des FeElers-tromschutzschalters in dem genannten Fall dadurch zu gewährleisten, daß zwischen dem Lastanschluß der dem Null-Leiter zugeordneten Hauptprimärwicklung und dem Lastanschluß mindestens einer der anderen Primärwicklungen des Summenstromwandlers eine Impedanz, vorzugsweise ein Kondensator, geschaltet ist und/oder daß eine Drossel mit ungesättigtem Magnetkern in Serie mit der Hauptprimärwicklung liegt. Die zwischen die Lastanschlüsse der Hauptprimärwicklung und einer anderen vom Fehlerstrom durchflossenen Primärwicklung geschaltete Impedanz simuliert eine am Ausgang des Fehlerstromschutzschalters liegende Last, während die in Serie mit der Hauptprimärwicklung gesch@ltete Drossel mit ungesättigtem Magnetkern einen wirksamen Kurzschluß der Hauptprimärwicklung des Summenstromwandlers verhindert, wenn ein Erdschluß auf der Lastseite des Fehlerstromschutzschalters am Null-Leiter auftritt. Beide Maßnahmen bewirken, daß in der Sekundärwicklung des Summenstromwandlers auch dann eine ausreichende Auslösespannung induziert wird, wenn keine Last am Fehlerstromschutzschalter liegt und Erdschlüsse sowohl an einem Phasen- als auch am Null-Leiter auf der Lastseite des Pehlerstromschutzschalters auftreten.It has already been proposed (patent application P 22 31 432.5- VPA 71/13412), triggering of the FeElers circuit breaker in to ensure the case mentioned that between the load terminal of the Main primary winding assigned to the neutral conductor and at least one load connection the other primary windings of the summation current transformer have an impedance, preferably a capacitor that is connected and / or that a choke with an unsaturated magnetic core is in series with the main primary winding. The between the load terminals of the Main primary winding and another primary winding through which the fault current flows The switched impedance simulates an impedance at the output of the residual current circuit breaker Load, while the choke connected in series with the main primary winding with unsaturated Magnetic core an effective short circuit of the main primary winding of the summation current transformer prevented if there is a ground fault on the load side of the residual current circuit breaker occurs at the neutral conductor. Both measures have the effect that in the secondary winding of the Summation current transformer, a sufficient tripping voltage is also induced, if there is no load on the residual current circuit breaker and earth faults on both Phase and neutral conductor on the load side of the fault current circuit breaker appear.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen auch für ein Netz mit geerdetem Null-Leiter geeigneten Schutzschalter, insbesondere Fehlerstromschutzschalter, zu schaffen, bei dem ein sicheres Auslösen auch dann gewährleistet ist, wenn keine Last am Schutzschalter anliegt und Erdschlüsse an einem Phasen- und am Null-Leiter auftreten, und der mit noch geringeren Abmessungen und noch niedrigeren Kosten hergestellt werden kann.The invention is based on the problem of one also for a network circuit breaker suitable with earthed neutral conductor, in particular residual current circuit breaker, to create, in which a safe triggering is guaranteed even if none Load is applied to the circuit breaker and earth faults on a phase and neutral conductor occur, and which are manufactured with even smaller dimensions and even lower costs can be.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Schutzschalter der einganges erwähnten Art e erEindungsgemät3 dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung eines zusätzlichen Ausgangstransforrnc,ttor aua der StrornqueiLe gespeist ist, daß die Sekundär wicklung des Ausgangstransformators in Serie mit der Hauptprimärwicklung des SummenstromwandLers liegt und daß der Kern des Augangstrans forma tors magnet inch ungesättigt und so bemessen ist, daß er durch den die Primärwicklung des Ausgangstransformators durchfließenden Strom magnetisch sättigbar ist.A circuit breaker of the type mentioned at the beginning is used to solve this problem Type e erEindungsgemät3 characterized in that the primary winding of an additional Output transformer, ttor aua the power source is fed that the secondary winding of the output transformer in series with the main primary winding of the summation current transformer and that the core of the output transformer is magnet inch unsaturated and so is dimensioned so that it flows through the primary winding of the output transformer Current is magnetically saturable.

Da der Magnetkern des Ausgangs trans format ors leicht sättigbar ist, hat dieser Ausgangstransformator nur geringe Abmessungen und ist verhältnismäßig billig. Ferner treten geringe Verlustleistungen und kaum ein Wechselstrombrummen auf. Die Primärwicklung des Ausgangstransformators durchfließender Wechselstrom oder pulsierender Gleichstrom erzeugen in der Sekundärwicklung des Ausgangstransformators und damit im durch den Schutzschalter geführten Null-Leiter einen Spannungsimpuls, dessen zeitliche Länge durch den Augenblick der Sättigung des Kerns des Ausgangstransformators bestimmt ist. Im Normalfall hat dieser Spannungsimpuls keinerlei Folgen. Tritt jedoch auf der Lastseite des Schutzschalters am Null-Leiter ein Erdschluß auf, so wird der Schutzschalter durch diesen Spannungsimpuls ausgelöst.Since the magnetic core of the output transformer is easily saturable, this output transformer has only small dimensions and is proportionate cheap. Furthermore, there are low power losses and hardly any alternating current hum on. Alternating current flowing through the primary winding of the output transformer or generate pulsating direct current in the secondary winding of the output transformer and thus a voltage pulse in the neutral conductor passed through the circuit breaker, its temporal length by the moment of saturation of the core of the output transformer is determined. Normally, this voltage pulse has no consequences. However, occurs a ground fault occurs on the load side of the circuit breaker at the neutral conductor, so will the circuit breaker triggered by this voltage pulse.

Günstigerweise ist der Kern des Ausgangstransformators eines erfindungsgemäßen Schutzschalters innerhalb einer Halbperiode des von der Stromquelle eingespeisten Wechselstromes magnetisch sättigbar.Conveniently, the core of the output transformer is one according to the invention Circuit breaker within a half cycle of that fed from the power source Alternating current magnetically saturable.

Die Erfindung und ihre Vorteile seien anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert-: Figur 1 zeigt schematisch einen Fehlerstromschutzschalter gemäß der Erfindung.The invention and its advantages are based on the drawing on one Exemplary embodiment explained in more detail: Figure 1 shows schematically a residual current circuit breaker according to the invention.

Figur 2 zeigt Spannungsdiagramme am Fehlerstromschutzschalter nach Figur 1.Figure 2 shows voltage diagrams on the residual current circuit breaker Figure 1.

Der Fehlerstromschutzschalter nach Figur 1 weist einen Summenstromwandler 10 mit einem ringförmigen Magnetkern 12 auf. Dieser Ringkern 12 umschließt einen Phasenleiter L und einen Null-Leiter N. Der Phasenleiter L verbindet die Einggangsklemme 21 und die Lastklemme 23 und der NulllLeiter N die lingang3kAemme 22 und die Lastklemme 24 des Felllerstromschutzschalters 20. Der Null-Leiter N stellt gleichzeitig die Hauptprimärwicklung 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.The residual current circuit breaker according to FIG. 1 has a summation current transformer 10 with an annular magnetic core 12. This toroidal core 12 encloses one Phase conductor L and a neutral conductor N. The phase conductor L connects the input terminal 21 and the load terminal 23 and the neutral conductor N the input 3k terminal 22 and the load terminal 24 of the Felller current circuit breaker 20. The neutral conductor N represents at the same time the main primary winding and the phase conductor L is another 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.

Wie bereits vorgeschlagen wurde (Patentanmeldung P 22 31 431.4 - VPA 71/8413), können der Phasenleiter L und der Null-Leiter N auch zu einem Koasialleiter zusammengefaßt sein, der vom Ringkern 12 des Summenstromwandlers 10 umschlossen ist.As already proposed (patent application P 22 31 431.4 - VPA 71/8413), the phase conductor L and the neutral conductor N can also form a coaxial conductor be summarized, which is enclosed by the toroidal core 12 of the summation current transformer 10 is.

Auf dem Ringkern 12 sitzt eine mehrwindige Sekundärwicklung 14 in der beim Auftreten eines Fehlerstromes eine Auslösespannung induziert wird. Die Sekundärwicklung 14 ist an einem Auslösestromkreis 16 angeschlossen, welcher bei einer bestimmten Spannungshöhe an der Sekundärwicklung 14 auf einen im Phasenleiter L liegenden Unterbrechermechanismus 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 eine Last 42 angeschlossen sein, während die Eingangsklemmen 21 und 22 an einem Versorgungsnetz liegen.A multi-turn secondary winding 14 is seated on the toroidal core 12 which induces a tripping voltage when a fault current occurs. the Secondary winding 14 is connected to a trip circuit 16, which at a certain voltage level on the secondary winding 14 to one in the phase conductor L lying interrupter mechanism 18 acts and this phase conductor L at a interrupts certain amperage of the fault current. The circuit 16 can also act on a holding magnet that can trigger a switch lock. At the output terminals 23 and 24 a load 42 can be connected, while the input terminals 21 and 22 are connected to a supply network.

Die Erfindung erstreckt sich nicht nur auf Fehlerstromschutzschalter mit einem Null-Leiter und einem einzigen Phasenleiter, sondern sie kann mit Vorteil auch bei Pehlerstromschutzschaltern mit einem Null-Leiter und einem einzigen Phasenleiter, sondern sie kann mit Vorteil auch bei Fehlerstromschutzschaltern mit mehr als zwei Leitern, also z.B, in Fehlerstromschutzschaltern für ein Etnphasen-Dreileitersystem oder ein Dreiphasen-Vierleitersystem angewandt werden.The invention extends not only to residual current circuit breakers with a neutral conductor and a single phase conductor, but they can be used with advantage also with fault current circuit breakers with a neutral conductor and a single phase conductor, but it can also be used with advantage in residual current circuit breakers with more than two Conductors, e.g. in residual current circuit breakers for a single-phase three-wire system or a three-phase four-wire system can be used.

Tritt ein Erdschluß am Phasenleiter L auf der Lastseite des Fehlerstromschutzschalters 20 auf, ohne daß der Null-Leiter N auf der Lastseite einen Erdschluß hat, löst der Fehlerstromschutzschalter 20 sicher und ohne Schwierigkeiten aus.If a ground fault occurs on phase conductor L on the load side of the residual current circuit breaker 20 on without the neutral conductor N on the load side having a ground fault, the triggers Residual current circuit breaker 20 safely and without difficulty.

pie Erfindung kommt erst dann zur Geltung, wenn auch ein l,rdschluß am Nul-Leiter N auf der Lastsejte des Summenstromwandlers 10 und damit des Fehlerstromschutzschalters 20 auftritt. Dieser Erdschluß ist durch den Strompfad 26 zur Erde angedeutet. Dieser Strompfad soll auch eine gewisse Impedanz enthalten. In diesem Fall würde der Fehlerstromschutzschalter 20, soweit er bis jetzt beschrieben ist, nicht auf Erdschlüsse am Phasenleiter L auf seiner Lastseite ansprechen und eine unbekannte Gefahr für jene Personen darstellen, die sich auf den Schutz durch den Fehlerstromschutzschalter verlassen. Diese Gefahr ist besonders groß, wenn keine Last vom Fehlerstromschutzschalter angeschlossen ist und ein Erdschluß des Null-Leiters auf der Lastseite des Fehlerstromschutzschalters vorliegt.pie invention only comes into its own if there is also a bottom line at the neutral conductor N on the load side of the summation current transformer 10 and so that the residual current circuit breaker 20 occurs. This ground fault is due to the Current path 26 indicated to earth. This current path should also have a certain impedance contain. In this case, the residual current circuit breaker 20, as far as it is up to is now described, not for earth faults on phase conductor L on its load side address and pose an unknown danger to those who focus on leave the protection through the residual current circuit breaker. This danger is special large when no load from the residual current circuit breaker is connected and a ground fault of the neutral conductor is present on the load side of the residual current circuit breaker.

Durch den zusätzlichen Ausgangs transformator 30, der als Stromwandler ausgebildet ist, wird diese Gefahr beseitigt.With the additional output transformer 30, which acts as a current converter is trained, this risk is eliminated.

Dieser Ausgangstransformator 30 liegt auf der Lastseite des Summenstromwandlers 10. Der Ausgangstransformator 30 hat einen Magnetkern 32 mit einer Primärwin@ung 34, die aus der an den Anschlußklemmen 21 und 22 angeschlossenen Stromquelle gespeist t wird. Sie ist am Phasenleiter L und am Null-Leiter N des Systems angeschlossen, d.h. sie kann an den Quellenanschlüssen der Primärwicklungen des Summenstromwandlers 12 oder auch, wie im Ausführungsbeispiel, an den Lastanschlüssen dieser Primärwicklungen angeschlossen sein. Zur GeringhaLtung der Verlustleistung in der Primärwicktung 34 des Ausgangstransformators 30 durch Verwendung von Draht geringen Querschnitts für diese Primärwicklungen 34 Bann ein Strombegrenzungswiderstand 36 als Vorschaltwiderstand zwischen die Primärwicklung 34 und den Phasenleiter L geschattet sein.This output transformer 30 is on the load side of the summation current transformer 10. The output transformer 30 has a magnetic core 32 with a primary win 34, which are fed from the power source connected to terminals 21 and 22 t will. It is connected to the phase conductor L and to the neutral conductor N of the system, i.e. it can be connected to the source connections of the primary windings of the summation current transformer 12 or, as in the exemplary embodiment, at the load connections of these primary windings be connected. To keep the power loss in the primary winding low 34 of the output transformer 30 by using wire of small cross-section for these primary windings 34 ban a current limiting resistor 36 as a series resistor be shaded between the primary winding 34 and the phase conductor L.

In den meisten FäLLen beträgt dieser Vorschaltwiderstand 36 10 000 bis 35 O0O Ohn. Die einwindige SakllndärwickLllng des Ausgangstransformators 30 wird durch den Null-Leiter N gebildet, der vom Rechtwckkern 32 des Ausgangstransformators 30 umschlossen ist. Dadurch liegt die Hauptprlmärwicklung dUE3 Summenstromwandlers 10 in Serie mLt der Sekundärwicklung des Ausgangstransformators 30, Dlas@ Sekundärwicklung des Ausgangstransformators 30 kann sowohl am Quell@nanschluß als auch, wie im Ausführungsbeispiel, am Lastander dem Null-Leiter N zugeordneten Hauptprimärwicklung des Summenstromwandlers 10 liegen. Günstigerweise ist das Verhältnis der Windungszahlen von Primär- und Sekundärwicklung des Ausgangstransformators 30 relativ hoch, d.h. mindestens 1000 : 1, da dies die Verwendung eines kleineren Magnetkerns 72 gestattet. Eine einzige Sekundärwicklung läßt sich am Ausgangstransformator 30 sehr leicht hersteLLen.In most cases this series resistance is 36 10,000 up to 35 O0O ohn. The single-turn secondary winding of the output transformer 30 is formed by the neutral conductor N, that of the rectangular core 32 of the output transformer 30 is enclosed. As a result, the main primary winding dUE3 summation current transformer is located 10 in series mLt of the secondary winding of the output transformer 30, Dlas @ secondary winding of the output transformer 30 can be used both at the source connection and, as in the exemplary embodiment, at the Lastander the main primary winding assigned to the neutral conductor N. of the summation current transformer 10 lie. The ratio of the number of turns is favorable of the primary and secondary windings of the output transformer 30 are relatively high, i. at least 1000: 1 as this allows a smaller magnetic core 72 to be used. A single secondary winding can be attached to the output transformer 30 very easily produce.

Liegt an den Ausgangsklemmen 23 und 24 des Fehlerstromschutzschalters 20 keine Last t und hat der Null-Leiter N auf der Lastseite des Pehlerstromschutzschalters 20 keinen Erdschluß, so ergibt sich ein Strompfad mit geringen Verlustleistungen über den Phasenleiter L, die Primärwicklung 34 und den Null-Leiter N. Die PoLaritäten und der Wicklungssinn der WickLungen des Ausgangstransformators 30 spiele keine Rolle. Der Fehlerstromschutzschalter 20 hat dieselbe Wirkung unabhängig davon, ob die Polarität und der Wicklungssinn der Wicklungen des Ausgangstransformators 30 mit denen der Primärwindungen des Summenstromwandlers 10 übereinstimmen oder nicht.Located at output terminals 23 and 24 of the residual current circuit breaker 20 has no load t and the neutral conductor N has on the load side of the fault current circuit breaker 20 no earth fault, the result is a current path with low power losses via the phase conductor L, the primary winding 34 and the neutral conductor N. The polarities and the winding sense of the windings of the output transformer 30 does not play any Role. The residual current circuit breaker 20 has the same effect regardless of whether the polarity and the winding sense of the windings of the output transformer 30 with those of the primary windings of the summation current transformer 10 or not.

Dadurch, daß das Material des Magnetkerns 32 des Ausgangstransformators 30 durch den die Primärwicklung 34 durchfließenden Strom gesättigt wird, ist die Lastseite des Fehlerstromschutzschalters 20 im Fehlerfall praktisch sofort stromfrei. Der in der Sekundärwicklung des Ausgangstransformators 30 und damit im Null-Leiter N induzierte Spannungsimpuls ist synchronisiert mit der an den Eingangsklemen 21 und 22 anliegenden Wechselspannung, so daß sofort nach Entstehen des Erdschlusses des N-Leiters auf der Lastseite des Fehlerstromschutzschalters 20 durch die kurzegeschlossene, dem Null-Leiter N zugeordnete Hauptprimärwicklung des Summenstromwandlers 10 ein das Gleichgewicht störender Strom fließt. Die Last @2 wird gar nicht arst mit Strom versorgt, solange der Erdschluß des Null-Leiters auf der Lastseite des Fehlerstromschutzschalters 20 nicht beseitigt ist. Berührt beispielsweise ein Mensch bei Erdschluß des Mull-Leiters auf de@ Last seite des Fahlsrstromschutzschatters den Phasenleiter L auf dar Lastselte des Fahlerstromschutzschal ters 20 u@l wird erst danach eine Last 42 an die Ausgangsklemmen 23 und 24 angeschlossen, so wird der Laststromkreis innerhalb der Sicherheitsperiode unterbrochen.Because the material of the magnetic core 32 of the output transformer 30 is saturated by the current flowing through the primary winding 34, is the Load side of the residual current circuit breaker 20 is almost immediately de-energized in the event of a fault. The one in the secondary winding of the output transformer 30 and thus in the neutral conductor The N induced voltage pulse is synchronized with that at the input terminals 21 and 22 applied alternating voltage, so that immediately after the occurrence of the earth fault of the N conductor on the load side of the residual current circuit breaker 20 through the short-circuited, the main primary winding of the summation current transformer 10 assigned to the neutral conductor N the balance disturbing current flows. The load @ 2 is not really powered supplied as long as the earth fault of the neutral conductor on the load side of the residual current circuit breaker 20 is not eliminated. For example, if someone touches the gauze conductor when there is a ground fault on the load side of the false current protection switch the phase conductor L on the load side of the fault current protection switch 20 u @ l only afterwards a burden 42 connected to output terminals 23 and 24, the load circuit is within the safety period is interrupted.

Der aus den Quellenanschlüssen 21 und 22 durch den Vorschaltwiderstand 36 und die Primärwicklung 34 des Ausgangstransformators 30 flieBende Strom wird in die Sekundärwicklung des Ausgangstransformators 30 und damit in den Null-Leiter N transformiert. Zu Beginn einer Halbperiode oder Halbwelle der an den Eingangsklemmen 21 und 22 anliegenden Wechaelspannung arbeitet der Ausgangstransformator 30 entsprechend den magnetischen Eigenschaften des Materials, aus dem sein Kern besteht, bis der Punkt erreicht ist, in dem die eingeprägte Spannung,die magnetische Sättigung des Kernmaterials hervorruft. Der Ausgangstransformator 30, d.h. sein Kern bzw.The one from the source connections 21 and 22 through the series resistor 36 and the primary winding 34 of the output transformer 30 current is flowing into the secondary winding of the output transformer 30 and thus into the neutral conductor N transformed. At the beginning of a half-cycle or half-wave at the input terminals 21 and 22 applied AC voltage, the output transformer 30 operates accordingly the magnetic properties of the material that makes up its core until the The point is reached in which the impressed voltage, the magnetic saturation of the Nuclear material causes. The output transformer 30, i.e. its core or

die Primärwicklung 34 sind so bemessen, daß die magnetische Sättigung des Kernmaterials innerhalb einer Halbperiode bzw.the primary winding 34 are dimensioned so that the magnetic saturation of the core material within a half period or

einer Halbwelle der an den Eingangsklemmen 21 und 22 anliegenden Wechseispannung der Stromquelle eintritt. Im Moment der Sättigung des Kernmaterials bricht die Transformatorwirkung des lusgangstransformators 30 zusammen, und es wird keine Spannung mehr in seiner Sekundärwieklung, d.h. im Null-Leiter N induziert. Dies bedeutet, daß in der Sekundärwicklung des Ausgangstransformators 30 und damit im Null-Leiter N nur ein Spannungsimpuls mit begrenzter Impulsdauer während einer Halbperiode der an den Klemmen 21 und 22 anliegenden Wechselspannung erzeugt wird. Die Impulsdauer ist durch die Sättigung des Kernmattrials bestimmt.a half-wave of the alternating voltage applied to the input terminals 21 and 22 the power source occurs. At the moment of saturation of the core material, the transformer effect breaks of the output transformer 30 together, and there is no more voltage in his Secondary vibration, i.e. induced in the neutral conductor N. This means that in the secondary winding of the output transformer 30 and thus only one voltage pulse in the neutral conductor N. with a limited pulse duration during a half cycle of the terminals 21 and 22 applied AC voltage is generated. The pulse duration is due to saturation of the core material determined.

In einem Zweileitersystem (Phasenleiter und Null-Leiter) mit einer Wechselspannung von 120 Volt und einer Frequenz von 60 Hertz kann der Ausgangstransformator 30 einen gewalzten Kern 32 aus 17 000 Gauss Siliziumstahl (Type 124 D.U., Magnetic Metals Inc.) haben. Dieser Kern 72 kann rechteckig sein mit einer Abmessung von 1 Zoll mal 0,4 Zoll und einer Dicke von 0,3 Zoll. Das Fenster des Magnetkerns hat eine Abmessung von 0,5 Zoll mal 0,2 Zoll. Die Strombegrenzungsimpedanz 36 ist ein 18 Kiloohm betragender ohmscher Widerstand mit 1 Watt Leistung. Die Primärwicklung 34 hat 3000 Windungen bestehend aus Draht mit 0,06 mm Durchmesser. Die Sekundärwicklung des Ausgangs transformators 30 besteht nur aus dem isolierten Draht für den Null-Leiter N, der auch durch das Fenster des Kerns 12 des Summenstromwandlers 10 geführt ist. Während jeder Halbperiode bzw. Halbwelle der Wechselspannung wird eine Spannungsimpuls von 32 MiXivolt mit einer Impulsdauer von 3 Mitisekunden in der Sekundärwicklung des Ausgangstransformators 30 und damit im Null-Leiter N erzeugt, der entsprechend Prüfbestimmungen ausreichend zur Überwachung eines Erdschlusses am Null-Leiter auf der Lastseite des Fehlerstromschutzschalters 20 ist. Die Impulsdauer kann der geforderten minimalen Ansprechzeit des Fehlerstromschutzschalters 20 angepaßt werden. Eine allgemeine Betriebsbedingung ist, daß der Kern 32 des Ausgangstransformators 30 gesättigt sein muß bei einer Spannung B9ilasrgsBmadär SWEklung und damit im Null-Leiter N, die zum Erzeugen eines Stromes in der Sekundärwicklung ausreicht, der so groß ist, daß das Gleichgewicht bei Erdschluß am Null-Leiter auf der Lastseite des Fehlerstromschutzschalters 20 gestört ist und der Fehlerstromschutzschalter auslöst. Kleine Transformatoren mit sich schnell sättigenden Kernen können leicht hergestellt werden.In a two-wire system (phase conductor and neutral conductor) with one The output transformer can handle an alternating voltage of 120 volts and a frequency of 60 Hertz 30 a rolled core 32 made of 17,000 Gauss silicon steel (Type 124 D.U., Magnetic Metals Inc.). This core 72 can be rectangular with a dimension of 1 inch by 0.4 inch and 0.3 inch thick. The window of the magnetic core has a dimension of 0.5 "by 0.2". The current limiting impedance 36 is on 18 kiloohm ohmic resistance with 1 watt power. The primary winding 34 has 3000 turns consisting of wire with a diameter of 0.06 mm. The secondary winding of the output transformer 30 consists only of the isolated Wire for the neutral conductor N, which also goes through the window of the core 12 of the summation current transformer 10 is performed. During each half cycle or half cycle of the alternating voltage a voltage pulse of 32 MiXivolt with a pulse duration of 3 mitiseconds in the secondary winding of the output transformer 30 and thus generated in the neutral conductor N, the corresponding test regulations sufficient to monitor an earth fault at the neutral conductor on the load side of the residual current circuit breaker 20. The pulse duration can be adapted to the required minimum response time of the residual current circuit breaker 20 will. A general operating condition is that the core 32 of the output transformer 30 must be saturated at a voltage B9ilasrgsBmadär SWEklung and thus in the neutral conductor N, which is sufficient to generate a current in the secondary winding that is so large is that the equilibrium in the event of a ground fault on the neutral conductor on the load side of the residual current circuit breaker 20 is faulty and the residual current circuit breaker trips. Small transformers with rapidly saturating kernels can be easily prepared.

Ein im Bereich von 15 bis 20 Kiloohm liegender ohmscher Widerstand 36, insbesondere ein 18 Kiloohm großer Widerstand 36 ist in zweifacher Hinsicht in einem System von 120 Volt Wechselspannung und 60 Hertz Frequenz günstig: Außer als Strombegrenzungswiderstand für die Windung 34 kann er auch als Strombegrenzungswiderstand in einem Prüfschaltkreis wirksam sein. Zu letztgenanntem Zwecke ist die Verbindungsleitung zwischen dem Widerstand 36 und der Primärwicklung 34 über einen Testschalter mit dem Null-Leiter N an der Eingangsseite des Summenstromwandlers 10, d.h. mit dem Quellenanschluß der dem Null-Leiter N zugeordneten Hauptprimärwicklung des Summenstromwandlers 10 verbunden. Wird dieser festschalter geschlossen, wird das Stromgleichgewicht gestört und der Fehlerstromschutzschalter sollte auslösen. Im allgemeinen wird ein Widerstand von 18 Kiloohm in solchen Testschaltkreisen zwischen dem Phasenleiter L auf der Lastseite und dem N411-Leiter N auf der Eingangss.ite des Summenstromwandlers verwendet, weil er bei 120 Volt Wechselspannung genau den Strom erzeugt, bei dem der Fehlerstromschutzschalter ansprechen sollte.An ohmic resistance in the range of 15 to 20 kilo ohms 36, specifically an 18 kilo ohm resistor 36, is twofold favorable in a system of 120 volts alternating voltage and 60 Hertz frequency: Except as a current limiting resistor for the turn 34, it can also be used as a current limiting resistor be effective in a test circuit. The connection line is for the latter purpose between the resistor 36 and the primary winding 34 via a test switch the neutral conductor N on the input side of the summation current transformer 10, i.e. with the Source connection of the main primary winding of the summation current transformer assigned to the neutral conductor N 10 connected. If this fixed switch is closed, the current equilibrates disturbed and the residual current circuit breaker should trip. In general will a resistance of 18 kilohms in such test circuits between the phase conductor L on the load side and the N411 conductor N on the input side of the summation current transformer is used because at 120 volts AC it generates exactly the current that the residual current circuit breaker should respond.

In Figur 2 A wird der zeitliche Ablauf einer normalen sinusförmigen Wechselspannung an den Eingangsklemmen 21 und 22 in einem 120 Volt Wechselspannungssystem mit einer Frequenz von 60 Hertz dargestellt. Figur 2 B zeigt den zeitlichen Verlauf des Spannungsabfalls am Widerstand 36, der Verlauf dieser Spannung wird durch die Sättigungseigenschaften des Magnetkerns 32 des Transistors 30 bestimmt. In Figur 2 C sind huber der Zeit die Spannungsimpulse dargestellt, die in der Sekundärwicklung des Ausgangs transformators 30 und damit im Null-Leiter N induziert werden.In Figure 2A, the timing of a normal sinusoidal AC voltage at input terminals 21 and 22 in a 120 volt AC system shown with a frequency of 60 Hertz. Figure 2B shows the course over time of the voltage drop across the resistor 36, the course of this voltage is determined by the Saturation properties of the magnetic core 32 of the transistor 30 are determined. In figure 2 C the voltage pulses in the secondary winding are shown over time of the output transformer 30 and thus in the neutral conductor N are induced.

Ein erfindungsgemäßer Schutzschalter hat insbesondere den Vorteil geringer geometrischer Abmessungen und geringer Herstellungskosten. Perner treten nur geringe Verlustleistungen im Ausgangstransformator 30 auf, so daß die Vorschriften für die Lastströme nicht durch die Verlustleistungen des Ausgangstransformators beeinflußt werden. Ein erfindungsgemäßer Fehlerstromschutzschalter kann leicht in Gehäuse mit genormten Abmessungen eingebaut werden. Auch ist das Kombinieren eines Leisung@schutzschalters mit einem Fehlerstromschutzschalter durch den erfindungagemäßen Fehlerstromschutzschalter sehr erleichtert.A circuit breaker according to the invention has the particular advantage small geometric dimensions and low manufacturing costs. Kick perner only low power losses in the output transformer 30, so that the regulations for the load currents not due to the power losses of the output transformer to be influenced. An inventive residual current circuit breaker can easily be in Housing with standardized dimensions can be installed. Also combining is one Leisung @ circuit breaker with a residual current circuit breaker by the inventive Residual current circuit breaker made very easy.

4 Patentansprüche 2 Figuren4 claims 2 figures

Claims

Patent claims S 5 protection switch, in particular residual current circuit breaker, with a summation current transformer that can be switched between a current source and a load Having primary windings, characterized in that the primary winding is a additional output transformer from the power source is fed that the secondary winding of the output transformer in series with the main primary winding of the summation current transformer and that the core of the output transformer is magnetically unsaturated and so is dimensioned so that it flows through the transformer through the primary winding of the output Current is magnetically saturable.

2. Circuit breaker according to claim 1, characterized in that the The core of the output transformer within a half cycle of the AC voltage the power source is magnetically saturable.

3. Circuit breaker according to claim 1, characterized in that the Primary winding of the output transformer over a series resistor in particular to the load connections of the main primary winding and another primary winding of the Summation current transformer is connected.

4. Circuit breaker according to claim 1, characterized in that the Ratio of the number of turns of the primary and secondary windings of the output transformer is at least 1000: 1.