DE2508979A1 - Schutzschalter - Google Patents

Schutzschalter

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DE2508979A1 DE19752508979 DE2508979A DE2508979A1 DE 2508979 A1 DE2508979 A1 DE 2508979A1 DE 19752508979 DE19752508979 DE 19752508979 DE 2508979 A DE2508979 A DE 2508979A DE 2508979 A1 DE2508979 A1 DE 2508979A1
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    • H02H3/33—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors using summation current transformers
    • H02H3/338—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors using summation current transformers also responsive to wiring error, e.g. loss of neutral, break

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Description

Schutzschalter
Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines einfach und kostensparend aufgebauten Schutzschalters, mit dem in einfacher und sicherer Weise einerseits Störungen im Erdleiter, wie beschädigter oder gebrochener oder nicht angeschlossener Erdleiter, und andererseits Fehlerströme im Verbraucherstromkreis festgestellt werden und dabei der Verbraucherstromkreis sofort vom Netzstrom abgeschaltet wird.
Der Schutzschalter soll eine kleinvolumige Baugrösse haben, den beliebigsten elektrischen Geräten und den Strom-Hausanschlüssen zuzuordnen sein und eine grösstmögliche Sicherheit
-2-
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— Ο _
in Bezug auf Punktion und Unfallgefahr ohne mechanische Wirkungsteile aufweisen,
Gemässder Erfindung ist ein Schutzschalter durch eine elektronische Erdungswiderstand-Überwachungseinheit und eine elektronische Fehlerstrom-überwaehimgseinheit gekennzeichnet, die durcheine Oderverknüpfung und einen Schaltverstärker mit nachgeordnetem Lastrslais die mehrpolige ( allpolige ) unterbrechung eines Lastkre-ises ( Verbraucherstromkreises ) steuern.
Die Erdungswiderstand-überwachungseinheit speist durch eine Konstantstromquelle in die Erdleitung einen Konstantstrom mit niedriger Spannung sin und überwacht den Spannungsabfall am Einspeisungspunkt zue3 Erdleitung mittels einer Verstärkerschaltung, die über die Oderverknüpfung mit dem Schaltverstärker verbunden ist.
Die Fehlerstrom-Überwachungseinheit lässt sich aus einem Summenstromwandler bilden,dessen Sekundärwicklung über einen Gleichrichter mit einem Verstärker der Fehlerstrom-Überwachungseinheit verbunden ist,dessen Ausgang über die Oderverknüpfung an den Schaltverstärker angeschlossen ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den anderen Unteransprüchen.
Der Erfindungsgegenstand erstreckt sich nicht nur auf die Merkmale der einzelnen Ansprüche,sondern auch auf deren Kombination.
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Der Erfindungsgegenstand ( Fl-Sehutzschaiter) beinhaltet gegenüber den herkömmlichen Schutzsehaltern zwei getrennte elektronische überwachungseinheiten, die über eine Oder-Verknüpfungseinheit das Auslösemoment beeinflussen.
Die eine Überwachungseinheit erfasst den über einen Summenstromwandler ermittelten Pehlerstrom und 103t das Lastrelais aus,wenn der Pehlerstrom auf einen gewissen Wert,vorzugsweise über 30 mA ansteigt, so dass dadurch eine sichere überwachung von Fehlerströmen gewährleistet wird.
Die andere überwachungseinheit misst den Erdungswiderstand und gibt ein Auslösesignal, wenn der Erdungswiderstand auf einen gewissen Wert,vorzugsweise über 2 KOhm ansteigt. Das be deutet, dass sowohl bei einer sehr schlechten Erdung (R„ - ^ 2 KOhm) als auch bei gebrochenem Erdungsdraht (R s OO ) die Überwachungseinheit anspricht.
Durch den erfindungsgemässen Schutzschalter wird unter Ausschliessung von mechanischen Wirkungsteilen eine sichere Funktion und grösstmögliche überwachung des Erdungswiderstandes und der Fehlerströme erzielt,und bei Störungen sofort der Verbraucherstromkreis vom Netzstrom getrennt. Der Schutzschalter ist kleinvolumig aufgebaut,einfach und kostensparend herstellbar und zeigt eine dauerhaft sichere Funktion ; der Schutzschalter lässt sich den beliebigsten elektrischen Geräten und Hausanschlüssen zuordnen.
Durch diesen Schutzschalter werden die Gefahren ( Stromschläge und somit Todesfälle) für die Menschheit ausgeschlossen, so dass der Schutssohalter die Unfallgefahr beseitigt und in Bezug auf die menschliche und elektrische Sicherheit einen hohen Gebrauchswert und grossen Nutzen darstellt.
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Auf den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel gemäss der Erfindung dargestellt.Es zeigen:
Fig. 1 ein Schaltschema im Grundprinzip des
Schutzschalters,
Fig. 2 ein Schaltplan des Schutzschalters in einem
Anwendungsbeispiel.
Ein erfindungsgemässer Schutzschalter beinhaltet eine elektronische Erdungswiderstand-Überwachungseinheit Io und eine elektronische Fehlerstrom-Überwachungseinheit 11,die durch eine Oderverknüp'fung 12 und einen Schaltverstärker 13 mit nachgeordnetem Lastrelais 14 zur mehrpoligen ( allpoligen) Unterbrechung eines Lastkreises 15 verbunden sind.
aus
Von der Netzversorgung 16/wird durch eine Konstantstromquelle 17 über die Erdungswiderstand - Überwachungseinheit in den Erdleiter 18 ein Konstantstrom mit einem niedrigen Wert von 2 bis 6 mA, vorzugsweise von 5 mA,eingespeist und dabei überwacht die Erdungswiderstand-Überwachungseinheit Io am Einspeisungspunkt 19 zur Erdleitung 18 den Spannungsabfall oder -anstieg mittels einer Verstärkerschaltung OP1, die über die Oderverknüpfung 12 mit dem Schaltverstärker 13 das Lastrelais zum Ausschalten des Verbraucherstromkreises 15 beeinflusst.
Der Schaltverstärker 13 steuert ein Reedrelais 2o, dessen Kontakt 21 im Stromkreis des Lastrelais 14 liegt.
Die Funktion der Erdungswiderstand-Überwachungseinheit Io
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bei gebrochenem Erdungsleiter 18 oder bei erhöhtem Erdungswiderstand grosser als beispielsweise 2 KOhm ist folgende :
über die Konstantstromquelle 17 wird der konstante Strom von 5 mA ständig in die Erdleitung 18 eingespeist. Die am Erdungswiderstand abfallende Spannung wird dem Komperator ΟΡχ zugeführt,dessen Schaltschwelle auf beispielsweise Io Volt eingestellt ist. Diese Spannung trifft auf den negierten Eingang des OP, und dieser steigt dabei auf einen Spannungswert von über Io Volt an und der Ausgang des OP kippt in den niedrigeren Spannungszustand, über die Oder-Verknüpfung 12 wird durch den Impuls die Trennung des Verbraucherstromkreises 15 zum Verbraucher 25 vom Netz ausgelöst.
Die Fehlerstrom-Überwachungseinheit 11 besteht aus einem Summenstromwandler 22,dessen Sekundärwicklung über einen Gleichrichter 23 mit einem Verstärker OPp der Fehlerstrom-überwachungseinheit 11 verbunden ist,dessen Ausgang über die Oderverknüpfung 12 an den Schaltverstärker 13 angeschlossen ist.
Die Funktion der Fehlerstrom-Überwachungseinheit 11 ist folgende :
Fliesst im Verbraucherstromkreis 15 ein Fehlerstrom , so wird dieser im Summenstromwandler 22 registriert. Die in die Wicklung N, induzierte Wechselspannung wird durch G, gleichgerichtet, geglättet und über den Widerstand Rq auf den negierten Eingang des als Komparator geschalteten Operationsverstärkers OP2 eingekoppelt. Dadurch wird die Differenzspannung zwischen den Eingängen des OPp grosser null und der Ausgang des OP2 kippt in den niedrigeren Spannungezustand.
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über die Oderschaltung D , Dg, R1 gelangt der Impuls auf die Schaltverstärkerstufe T2 und sperrt diese.
Das vorher erregte Reedrelais 2o im Colector des Transistors Tr.1 fällt ab.über seinen Arbeitskontakt wird der Steuerkreis für das Lästrelais 14 geöffnet und der Verbraucherstromkreis zum Verbraucher 25 getrennt. Die Einschaltung durch den Schalter 24 kann erst wieder erfolgen,wenn der Fehler behoben ist.
Der erfindungsgemässe Schutzschalter als sogenannter FI-Schutzschalter eignet sich für elektrische Geräte, insbesondere für Schwimmschalter,die als Schaltorgan für ünterwasserpumpen, Absperrschieber od.dgl. eingesetzt werden, und für die Schutzerdung von Hausanschlüssen.
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Claims (1)

  1. 2 5 0 8 9 7
    Patentansprüche
    Schutzschalter, gekennzeichnet durch eine elektronische Erdungswiderstand-überwachungseinheit ( Io ) und eine elektronische Fehlerstrom-Überwachungseinheit (11),die durch eine Oderverknüpfung ( 12) und einen Schaltverstärker (13) mit nachgeordnetem Lastrelais ( 14) die mehrpolige ( allpolige) Unterbrechung eines Lastkreises ( Verbraucherstromkreises 15) steuern.
    Schutzschalter nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass die Erdungswiderstand - Überwachungseinheit ( Io ) durch eine KonstantStromquelle ( 17 ) in die Erdleitung ( 18 ) einen Konstantstrom mit einem niedrigen Wert einspeist und den Spannungsabfall am Einspeisungspunkt ( 19 ) zur Erdleitung ( 18 ) mittels einer Verstärkerschaltung (OP,) überwacht, die über die Oderverknüpfung (12) mit dem Schaltverstärker ( 13) verbunden ist.
    Schutzschalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltverstärker (13) ein Reedrelais ( 2o ) steuert,dessen Kontakt ( 21 ) im Stromkreis des Lastrelais ( 14) liegt.
    Schutzschalter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erdleitung ( 18 ) ständig mit einem Konstantstrom von 5 mA belastet ist.
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    5. Schutzschalter nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,dass der als Komparator geschaltete Operationsverstärker (OP1) in seiner Schaltschwelle auf Io Volt eingestellt ist.
    Schutzschalter nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch den von der Konstantstromquelle ( 17 ) in die Erdleitung ( 18 ) eingespeiste Konstantstrom von 5 mA bei abfallender Spannung der auf Io Volt eingestellte Komparator OP, erregt wird, und dessen negierter Eingang auf einen Spannungswert von über Io Volt ansteigt, so dass der Ausgang des OP1 in den niedrigeren Spannungszustand kippt und dadurch über die Oderverknüpfung (12) die Trennung des Verbraucher-Stromkreises (15) vom Netz auslöst.
    Schutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ,dass die Fehlerstrom-Überwachungseinheit ( 11 ) aus einem Summenstromwandler (22) besteht,dessen Sekundärwicklung über einen Gleichrichter ( 23 ) mit einem Verstärker (OP2) der Fehlerstrom-Überwachungseinheit (11) verbunden ist, dessen Ausgang über die Oderverknüpfung (12) an den Schaltverstärker (13) angeschlossen ist.
    8. Schutzschalter nach Anspruch 1 und 7»dadurch gekennzeichnet,dass der Fehlerstrom im Verbraucherstromkreis ( 15 ) vom Summenstromwandler ( 22 ) registriert und die
    dadurch in die Wicklung (N3) induzierte Wechselspannung gleichgerichtet, geglättet und über den Widerstand (Rq) auf den negierten Eingang des Operationsverstärkers
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    (OP ) eingekoppelt wird, dadurch dessen Ausgang in den niedrigeren Spannungszustand kippt und dabei einen Impuls über die Oderschaltung (D-, D3, R1-J) in die Schaltverstärkerstufe (T2) zum Sperren leitet, so dass das Reedrelais (2o) abfällt und sein Arbeitskontakt (21) den Steuerkreis für das Lastrelais ( 14) zur Unterbrechung des Verbraucherstromkreises ( 15 ) öffnet.
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