DE2508979C2 - Anordnung für einen Schutzschalter mit einer Fehlerstrom-Überwachungseinheit und einer Erdungswiderstand-Überwachungseinheit - Google Patents

Anordnung für einen Schutzschalter mit einer Fehlerstrom-Überwachungseinheit und einer Erdungswiderstand-Überwachungseinheit

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Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für einen Schutzschalter mit einer Fehlerstrom-Überwachungseinheit mit Differentialverstärker, an dessen ersten Eingang eine Konstantspannungsquelle und an dessen zweiten Eingang eine vom Summenstromwandler der Fehlerstrom-Überwachungseinheit abgeleitete Spannung gelegt ist und einer Erdungswiderstand-Überwachungseinheit
In der DE-OS 20 30 613 ist bereits ein FehJerstromschalter beschrieben, bei dem die von der Sekundärwicklung des Summenstromwandlers gelieferte Span nung gleichgerichtet wird, um einen Thyristor zur Auslösung eines Schalters zu steuern.
Durch die französische Patentanmeldung 22 32 855 ist bereits ein Fehlerstromschutzschalter mit einem
to Summenstromwandler mit nachgeschaltetem Differentialverstärker bekanntgeworden. Der eine Eingang des Differentialverstärkers ist an eine konstante Spannung gelegt und dem anderen Eingang wird die von der Sekundärwicklung des Summenstromwandlers gelieferte Spannung zugeführt Die Ausgangsspannung des Differentialverstärkers schaltet über einen Thyristor ein Auslöserelais des Fehlerstromschutzschalters.
In der Zeitschrift »Deutsches Elektrohandwerk« 39 (1964) Seite 185 ist auf einen Fehlerstrom-Schutzschal ter mit einem Erdungsprüfschalter hingewiesen worden. Durch Betätigung von Schaltern am Erdungsprüfschalter kann der ordnungsgemäße Zustand der Erdleitung überprüft werden. Dieser bekannte Erdungsprüfschalter führt jedoch keine ständige und automatische Prüfung des Widerstandes der Erdleitung durch. Es ist deshalb die Aufgabe .der Erfindung, einen Schutzschalter zu schaffen, der sowohl auf einen Fehlerstrom als auch auf Fehler in der Erdleitung anspricht Der Schutzschalter gemäß der Er findung soll die Stromversorgung abschalten, wenn der Fehlerstrom einen bestimmten Wert, beispielsweise 30 mA übersteigt, und wenn der Erdungswiderstand der Hilfserde z. B. 2 kO übersteigt, so daß auch Unterbrechungen der Hilfserde erfaßt werden.
Die gestellte Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt Durch den erfindungsgemäßen Schutzschalter wird eine größtmögliche Überwachung der Sicherheitsmaßnahmen gegen Fehlerströme durch Isolationsfehler an spannungsführenden Teilen eines elektrischen Verbrauchers wie auch für eine einwandfreie Schutzerdung von metallischen Geräte- und Gehäuseteilen sichergestellt um gesundheitliche Schäden beim Umgang mit elektrischen Geräten und Maschinen auszuschließen.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung dargestellt Es zeigt F i g. 1 ein Schaltschema im Grundprinzip des Schutz schalters,
Fig.2 ein Schaltplan des Schutzschalters in einem Anwendungsbeispiel.
Ein erfindungsgemäßer Schutzschalter beinhaltet eine elektronische Erdungswiderstand-Überwachungs-
einheit 10 und eine elektronische Fehlerstrom-Überwachungseinheit 11, die durch eine ODER-Verknüpfung 12 und einen Schaltverstärker 13 mit nachgeordnetem Lastrelais 14 zur mehrpoligen (allpoligen) Unterbrechung eines Lastkreises 15 verbunden sind.
Von der Netzversorgung 16 aus wird durch eine Konstantstromquelle 17 über die Erdungswiderstand-Überwachungseinheit 10 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 10 am Einspeisungspunkt 19 zur Erdleitung 18 den Spannungsabfall oder -anstieg mittels einer Verstärkerschaltung OPi, die über die ODER-Verknüpfung 12 mit dem
Schaltverstärker 13 das Lastrelais 14 zum Ausschalten des Verbraucherstromkreises 15 beeinflußt
Der Schaltverstärker 13 steuert ein Reedrelais 20, dessen Kontakt 21 im Stromkreis des Lastrelais 14 liegt
Die Funktion der Erdungswiderstand-Oberwachungseinheit 10 bei gebrochenem Erdungsleiter 18 oder bei erhöhtem Erdungswiderstand größer als beispielsweise 2 kD. 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 OPi zugeführt, dessen Schaltschwelle auf beispielsweise 10 Volt eingestellt ist Diese Spannung trifft auf den negierten Eingang des OP\ und dieser steigt dabei auf einen Spannungswert von über
10 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 OPz der Fehlerstrom-Überwachungseinheit 11 verbunden ist dessen Ausgang über die ODER-Verknüpfung 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 N3 induzierte Wechselspannung wird durch G\ gleichgerichtet, geglättet und über den Widerstand R9 auf den negierten Eingang des als Komparator geschalteten Operationsverstärkers OP2 eingekoppelt Dadurch wird die Differenzspannung zwischen den Eingängen des OP2 größer null und der Ausgang des OP2 kippt in den niedrigeren Spannungszustand.
Über die ODER-Schaltung Eh, D6, A13 gelangt der Impuls auf die Schaltverstärkerstufe T2 und sperrt diese.
Das vorher erregte Reedrelais 20 im Kollektor des Transistors 7hl fällt ab. Über seinen Arbeitskontakt wird der Steuerkreis für das Lastrelais 14 geöffnet und der Verbraucherstromkreis 15 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-Schutzschaiter eignet sich für elektrische Geräte, insbesondere für Schwimmschalter, die als Schaltorgan für Unterwasserpumpen, Absperrschieber od. dgl. eingesetzt werden, und für die Schutzerdung von Hausanschlüssen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
60

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Anordnung für einen Schutzschalter mit einer Fehlerstrom-Überwachungseinheit mit Differentialverstärker, an dessen ersten Eingang eine Konstantspannungsquelle und an dessen zweiten Eingang eine vom Summenstromwandler der Fehlerstrom-Überwachungseinheit abgeleitete Spannung gelegt ist, und einer Erdungswiderstand-Überwachungseinheit, gekennzeichnet durch
eine Konstantstromqueile (17), die einen Konstantstrom für einen zwischen dem Mittelpunktleiter (MP) der Netzversorgung (16) und der Erdleitung (18) des Schutzschalters eingespeisten Prüfstrom zur ständigen Überwachung des Erdleitungswiderstandes liefert,
einen weite! en Differentialverstärker (OP1) an dessen einen Eingang eine konstante Spannung und an dessen anderen Eingang die zwischen Mittelpunktleiter (MP) und der Erdleitung (18) abfallende Spannung gelegt ist,
einer ODER-Verknüpfung (12), die die Ausgänge des Differentialverstärkers (OP1) der Erdungswiderstand-Überwachungseinheit (10) und des Differentialverstärkers (OP 2) der Fehlerstronc-Überwachungseinheit (11) zusammenfaßt und einen an den Ausgang der ODER-Verknüpfung (12) angeschlossenen Schaltverstärker (13), der ein Lastrelais (14) steuert
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eingespeiste Prüfstrom etwa 5 mA beträgt
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der als Komparator geschaltete Differentialverstärker (OP 1) in seiner Schaltschwelle auf 10 Volt eingestellt ist
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen Mittelpunktleiter (MP) und der Erdleitung (18) abfallende Spannung bei Überschreitung einer bestimmten am weiteren Differentialverstärker (OP1) eingestellten Vergleichspannung (10 Volt) die Ausgangsspannung am Differentialverstärker (OP1) in den niedrigeren Spannungszustand kippt und dadurch über die ODER-Verknüpfung (12) die Trennung des Verbraucherstromkreises (15) vom Netz auslöst
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die durch einen Fehlerstrom im Verbraucherkreis (15) im Summenstromwandler (22) induzierte Wechselspannung in bekannter Weise gleichgerichtet und dem negierten Eingang des Differentialverstärkers (OP 2) zugeführt dessen Ausgang in den niedrigeren Spannungszustand kippt und dabei über die ODER-Verknüpfung (12) den Schaltverstärker (13) sperrt, der das Lastrelais (14) zur Unterbrechung des Verbraucherstromkreises (15) steuert.
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