DE2555302A1

DE2555302A1 - Fehlerstromschutzschaltung

Info

Publication number: DE2555302A1
Application number: DE19752555302
Authority: DE
Inventors: Herbert Ing Grad Ebel
Original assignee: Brown Boveri und Cie AG Germany; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1975-12-09
Filing date: 1975-12-09
Publication date: 1977-06-23
Also published as: DE2555302C3; DE2555302B2

Description

n Fehlerstromschutzschaltung"
Die Erfindung bezieht sich auf eine Fehlerstromschutzschaltung mit mindestens einem Summenstromwandler, dessen Primärwicklungen durch die Leiter eines Wechsel- bzw. Drehstromnetzes gebildet sind, einem Frequenzgenerator zur Erzeugung einer Vormagnetisierung des Summenstromwandlers über eine Vormagnetisierungswicklung, einem mit einer Sekundärwicklung verbundenen Verstärkerteil, der das von der Sekundärwicklung beim Auftreten eines Gleich-, Wechsel-Fehlerstromes oder Impuls-Gleichfehlerstroms abgegebene Signal verstärkt und einem mit dem Verstärker verbundenen Auslöserelais.
Fehlerstromschutzschalterfl bei denen der Auslöser an eine Sekundärwicklung des Summenstromwandlers direkt angeschlossen ist, sind an sich bekannt. Diese Schutzschalter lassen sich z.B. im Bereich der für Elektroinstallationen erforderlichen Nennströme (ab 16 A) mit den z.Zt. erhältlichen Wandlerverkstoffen nur mit einer Fehlerstromempfindlichkeit von ungefähr 30rnA herstellenw Zur Verhinderung von unzulässigen Bertihrungsspannungen an geerdeten Teilen reicht diese Empfindlichkeit völlig aus. Für Personen, welche einen spannungsführenden Leiter direkt berühren, reicht dieser Schutz allerdings nicht mehr aus. Denn schon bei etwa 10 ... 20mA treten starke Störungen der Muskeltätigkeit (Armlähmungen etc.) auf. Aus diesem Grunde wurden Fehlerstromschutzschalter mit einer Fehlerstromempfindlichkeit von beispielsweiseSmA vorgeschlagen, bei denen die Sekundärwicklung auf einen Verstärker aufgeschaltet ist, dessen Ausgangssignal dann den Auslöser betätigt.
Ein solcher Verstärker muß mit Energie gespeist werden, welche selbstverständlich aus dem Netz entnommen wird.
Es ist nun erwünscht und teilweise auch in den Vorschriften festgelegt, daß ein Fehlerstromschutzschalter auch bei Ausfall der Netzspannung in einem oder allen Außenleitern eines Netzes funktionsfähig bleiben muß, da eine sogenannte Spannungseinschleppung über den Mittelleiter als möglich angenommen wird.
In diesem Falle funktioniert der Verstärker nicht mehr, es sei denn, es werden zusätzliche Speicher eingebaut, die über den Ausfall der Netzspannung hinaus die Versorgung des Verstärkers sicherstellen. Solche elektrischen Speicher, z.B. Nickel-Cadmium-Sammler bringen jedoch eine erhebliche Vergrößerung und Verteuerung solcher Geräte mit sich; weitere Probleme entstehen auch dadurch, daß die Ladung nach einigen Stunden verbraucht ist und der Schalter dann zwangsläufig zum Abschalten gebracht werden muß.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fehlerstromschutzschaltung mit einem Auslöserelais anzugeben, bei der die Vorteile des hochempfindlichen Fehlerstromschutzschalters mit Verstärker für Personenschutz bei Berühren spannungsführender Außenleiter vorhanden sind, und welche dennoch bei Ausfall der Netzspannung die Funktionsfähigkeit einer normalen Fehlerstromschutzschaltung mit Auslöserelais beibehält.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Summenstromwandler eine weitere Sekundärwicklung aufweist, welche direkt mit dem Auslöserelais zusammengeschaltet ist und so den Verstärker überbrückt.
Anhand der Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden.
Die Figur zeigt eine Fehlerstromschutzschaltung gemäß der Erfindung in Blockdarstellung.
Die Leiter 1 eines Wechselstromnetzes sind mitten eines Kontaktapparates 2 unterbrechbar, wobei der Kontaktapparat 2 mittels eines Schaltmechniasmus 3 betätigt werden kann. Auf den Schaltmechanismus 3 wirkt im Falle einer Auslösung ein Auslöserelais 6 ein. Die Leiter 1 bilden die Primärwicklung für einen Summenstromwandler 4. Weiterhin besitzt der Summenstromwandler 4 eine Vormagnetisierungswicklung 12, welche von einem Frequenzgenerator 9 gespeist ist. Eine solche Wechselstrom-Vormagnetisierung mit einem Frequenzgenerator ist in der Batentanmeldung P ... (Mp.Nr.686/75) näher beschrieben.Weiterhin sitzt der Summenstromwandler eine Sekundärwicklung 11, welche auf den Eingang 7b eine Verstärkerteils 7 oder Auswertegerätes 7 geschaltet ist, dessen Ausgang 7a direkt mit dem Auslöserelais 6 verbunden ist. Die Versorgung des Verstärkerteils 7 erfolgt ebenso wie die des Frequenzgenerators 9 über ein Netzgerät 8, dessen Eingang auf die einzelnen Leiter 1 geschaltet ist. Der Summenstromwandler 4 besitzt darüber hinaus noch eine weitere Sekundärwicklung 5, welche ebenfalls direkt auf das Auslöserelais 6 geschaltet ist, wobei der Ausgang 7a und der Ausgang der Sekundärwicklung 5 in geeigneter Weise miteinander verbunden sind. Allerdings ist zwischen der Sekundärwicklung 5 und dem Anschlußpunkt der Ausgangsleitung des Verstärkerteils 7 an die Leitung, welche von der Sekundärwicklung 5 zum Auslöserelais 6 verläuft, ein Entkopplungswiderstand 10 eingefügt.
Dieser Widerstand 10 sollte, wie Untersuchungen ergeben haben, ungefähr den 0,5 - 1-fachen Widerstandswert des Auslöserelais 6 haben, damit die Stromverzweigung des aus dem Verstärker 7 auf das Auslöserelais 6 gelieferten Stromes nicht zu ungünstig wird, d.h. der Aufwand im Verstärker nicht zu groß wird. Das Verstärkergerät bzw. das Auswertegerät 7 ist, ebenfalls wie der Frequenzgnerator, in der Patentanmeldung P ... (Mp.Nr.686/75) schrieben. Dabei besteht die Möglichkeit, als Auswertegerät einen Diskriminator oder ein den Kurvenformfehler (zeitliche Verschiebung der Spannungsspitzen) messendes Gerät einzusetzen.
Der Frequenzgenerator ist an sich nicht erforderlich, wenn durch den Verstärker 7 lediglich eine erhöhte Fehlerstromempfindlichkeit erreicht werden soll. Er ist jedoch, wie in den parallel angemeldeten Patentanmeldungen dargestellt, erforderlich bei bestimmten besonderen Funktionen: Bei Masse-Erdschlußüberawachung bzw. bei Gleichstrom-Fehlerstromerfassung oder bei einer Erfassung von Impuls-Gleichfeh.erströinen bei phasenanschnittsgesteuerten Gleichstromgeräten.
Da das von der Sekundärwicklung 5 abgebene Meßsignal unabhängig von einer Versorgung mit Energie (Spannungsversorgung huber das Netzgerät 8) ist, arbeitet die erfindungsgemäße Fehlerstromschutzschali;ungauch bei Ausfall der Netzspannung noch wie eine normaler Fehlerstromschutzschalt ang. In diesem Falle sind lediglich das Netzgerät 8, der Frequenzgenerator 9 und der Verstärker bzw. das Auswertegerät 7 außer Funktion, d.h. nicht mit Spannung versorgt. Die besonderen Funktionen sind bei Ausfall der Netzspannung auch nicht erforderlich, da es ,ja keine direkte Berührung von spannungsführenden Leitern gibt.
Während also, wie eben dargestellt, Netzgerät 8, Frequenzgenerator 9 und Verstärker 7 außer Betrieb sind, kann die Fehlerstromschutzschaltungimmer noch über die weitere Sekundärwicklung 5 das Auslöserelais 6 betätigern.

Claims

Patentansprüche 1./Fehlerstromschutzschaltung mit mindestens einem Summenstromwandler, dessen Primärwicklung die Phasenleiter eines lfechsel- bzw. Drehstromnetzes bilden, einem Frequenzgenerator zur Erzeugung einer Vormagnetisierung des Summenstromwandlers über eine Vormagnetisierungswicklung, einem mit einer Sekundärwicklung verbundenen Verstärkerteil, das das von der Sekundärwicklung beim Auftreten eines Gleich-, Nechsel-Fehlerstromes oder Impuls-Gleich.fehlerstrom es abgegebene Signal verstärkt, und einem mit dem Verstärker verbundenen Auslöserelais, dadurch gekennzeichnet, daß der Summenstromwandler (4) eine weitere Sekundärwicklung (5) aufweist, welche direkt mit dem Auslöserelais (6) zusammengeschaltet ist und so den Verstärker (7) überbrückt.
2. Fehlerstromschutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Verstärkers (7) und der Ausgang der weiteren Sekundärwicklung (5) unter Zwischenfügen eines Entkopplungswiderstandes (10) zusammengeschaltet sind.
3. Fehlerstromschutzschaltung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung (1i) und die weitere Sekundärwicklung (5) derart bemessen sind, daß das Fehlerstromsignal der Sekundärwicklung, welches den Verstärker (7) zum Ansprechen bringt, von einem kleineren Fehlerstrom erzeugt wird als das Fehlerstromsignal der weiteren Sekundärwicklung, welches auf das Auslöserelais (6) direkt einwirkt.