DE3340250A1 - Fehlerstromschutzschalter(-teil) mit unterspannungsausloesung - Google Patents

Description

• Für sich betrachtet dienen Fehlerstromchutzschalter dem
• Zweck, den elektrischen verbraucher sofort allpolig vom Netz abzuschalten, wenn an ihm eine gefährliche Berührungspannung auftritt. Zur Erfassung solcher Fehlerstöme sit ein Summenstromwandler vorgesehen, mit welchem, aus der Differenz der ihn zum Verbraucher und von dort zurück durchfließenden 3etriebsströme eine Spannung hervorgerufen wird, die einen elektromagnetischen Auslöser betätigt oder neuerdings einer aus dem netz gespeisten elektornischen Schaltungsanordnung einentsprechendes Abschaltsignal vermittelt.
• Derartig ausgebildete Schutzschalter haben die Eigenart, bei Leitungsunterbrechung oder Stromausfall nicht auszulösen und abzuschalten, so daß ein durch sie berührungsschutzmäßig überwachtes Gerät nach einer Beseitigung des Defekts cdvr der Störung ohne weiteres wieder in Betrieb gelangt, w&.s bei eingeschaltet verbliebenen Elektrowerkzeugen, Rasenmähern u. dgl.
• leicht zu unliebsamen Überraschungen und unvorhergesehenen Schäden führen kann. Um derartiges zu vermeiden, liest der Erfindung die Aufgabe zugrude, einen netzspanungsabhängi fungierenden Fehlerstromschutzschalter derart auuszubilden, d>G dieser. bei jeder auftretenden daß dieser bei jeder auftretenden Stromkreisunterbrechuhng, tromkreisunterbrechung, sei es infolge Leitungsdefekt, Stromausfall od.dgl. selbsttätig auslöst und domit nach Wegfall der Störung erst erneut wieder eingeschaltet werden mub und kamm.
• Für die Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von dem Fehlerstromschutzteil eines elektrischen Vollschutzschalter zus, wie dieser in der De-PS 28 34 327 gemäß Fig. 3 der latentzeichnung dargestellt und beschrieben ist, soweit dies seine bauliche ausführung und die von Hand mechanisch einenschaltbare sowie elektronisch über ein Arbeitsstrom-Elektromagnetissystem auszulösende Schaltkontaktanordnung betrifft.
• In bezug auf den FI-Schutzschalterteil eines solchen Vollschutzschalters ist die Lösung nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Abschlatorgan der Schaltstecke für den Fehlerstom- und den Unterspannungsfall aus einem ruhestrombetriebenen Elektrromagneten besteht, dessen Anker in der Ausschaltposition entgegen der Kraft einer von ihm beinhalteten Druckfeder durch einen einseitig am gehäuse gelagerten und mit seinem freien Ende auf den Entklinkungshebel treffenden Federbügel unter einwirkung eines Ansatznockens an dem Spannhebel der Sprungwerkmechanik luftspaltes gegen den Eisenkern des Elektromagneten gedrückt wird.
• Mit dieser Ausbildung des FI-Schutzschalterteils wird in fortschrittlicher Weise erreicht, daß das elektomagnetische Aulöseorgan der Schaltkontaktanordnung nicht nur allein im Fehlerfall aktiv wird, sondern außerdem ständig das Vorhadensein der versorgungsseitigen Netzspannung überwacht, und zugleich der mit dem eigentlichen Schutzschalter überwachte Verbraucherstromkreis erst bei deren Vorhandensein in Anspruch genommen werden kann. Dieses (quasi umgekehrte) Ruhestromprinzip bringt die erfindungsgemäße ausbildung des betreffenden Auslöseorgans mit sich, das ja zur gleichen Zeit entsprechend auf eine im Verbraucherstromkreis defehtbedingt auftretende Berührungsspannung reagieren muß. Dabei wird mit Hilfe des erfindungsgemäß vorgesehenen und anordnungsgemäß wie funktionell in die vorhandene Sprungwerkmechanik einbezogenen Federbügels bewirkt, daß beim Einschalten des Gerätes das (erneute) Anzeihen des elekrtromagnetischen Auslöseorgans unterstützt wird, ohne dadurch einen später (oder rleichzeitz erfolgenden Abschaltvorgang zu behindern.
• Demgemäß läßt sich nach dem Merkmal von Anspruch 2 die Erregerwicklung des Elektromagneten dermaßen knapp dimensionieren, daß dessen federbelasteter Anker bei anliegender Spannung zwar unmittelbar an dem Eisenkern ehlte wird, jedoch aus dem abgefallenen Zustand und dem dunit entstandenen Lauftspalt zufolge gegen die Kraft der Druckfeder durch die Netzspannung nicht erneut wieder angezogen werden kann.
• Diese Maßnahme macht es möglich, den Spulenkörper samt der icklung ausreichend klein zu dimensionieren, zumal der benötigte Haltestrom so gering ist, daß auch im Dauerbetrieb keine nennenswerte Erwärmung auftritt.
• Nach dem Merkmal von Anspruch 3 ist die Erregerwicklung des fllektromagneten direkt über eine Doppelweg-Gleichrichterschaltweg und ein RC-Glied permanent zwischen die versorgunvsseitigen Netzanschlußklemmen gelegt, womit sich der Ruhestrom-Elektromagnet ständig in Sinschalt- bzw. Auslösebereitschaft befindet. Wird dieser Stromkreis extern durch iXetzausfall oder Leitungsdefekt unterbrochen, so schnellt die zwischen Xern und Anker eingesetzte Druckfeder den Anker aus der Spulenwicklung gegen den Federbügel, welcher daraufhin seinerseits mittels einer Abwinkelung an seinem freien Ende den 'ntklinkungshebel verstellt, damit die Sprungwerkmechunik entrastet und den Schutzschalter abschaltet.
• Demgegenüber wird die Fehlerstromauslösung gemäß dem Merkmal des Anspruchs 4 durch einen parallel zu der Erregerwicklung des Elektromagneten geschalteten Thyristor bewirkt. Hierfür wird das durch einen berührungsschluß an dem Summenstromwandler zustandekornuiende Potential mikroelektronisch verstärkt und zum Durchsteuern des Thyristors benutzt, welcher demzufolge die Erregerwicklung des Elektromagneten kurzschließt und dessen Anker in der vorbeschriebenen Wirkung auf die Sprungwerkmechanik des Schutzschalters abfallen läßt.
• Die baulich-konstruktiven Verhältnisse betreffend, läßt sich gemäß den Merkmalen des Anspruchs 5 der erfindungsgemäße Ruhestrom-Elektromagnet ohne weiteres an Stelle des bisheri el: Schlaganker-Auslöseorgans in den Aufbau des bekannten Fehlerstromschutzschalterteils einsetzen und der damit im Zusammenhang benötigte Federbügel genauso unkompliziert .mit der vorhandenen Sprungwerkmechanik aus Spann- und Entklinkungshebel kombinieren. Darüber hinaus ergeben sich in bezug auf die einpolige Schwenkkontaktanordnung des Schutzschaltortils, die Unterbringung des Summenstromwandlers und die der eletronischen Schaltungsanordnung innerhalb des Schaltergehduses, sowie die außengelegenen Klemmanschlußvorkehrungen in praxi keinerlei Änderungen zu der bekannten Ausführung in Schmolbauform, so daß sich der bereits vorhandene Geräteteil eines Vollschutzschalters mit tberstrom-, Kurzschluß- unu Fehlerstromauslösung bei relativ unbedeutendem Hehraufwand in vorteilhafter Weise um eine zusätzliche Schutzfunktion und im Ergebnis höherer Eigensicherheit erweitern l&'ßt.
• In Anlehnung an die Darlegungen insbesondere zu Fig. 3 der DE-PS 28 3t 327 ist in der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben. Hierbei ist der erfindungsgemäß mit einer zusätzlichen Unterspannungsauslösung versehene FI-Schutzschalterteil des Vollschutzschalters im oberen Teil der Zeichnung in ausgeschaltetem Zustand und im unteren Teil ineingeschaltetem Zustand dargeboten. res weiteren ist in Anbetracht der genannten Veröffentlichung auf die detaillierte Darstellung und Brlauterung der zum Verstçndnis der Erfindung unmittelbar nicht erforderlichen elemente dieses Geräteteils soweit als möglich verzichtet worten.
• Wie aus der Gesamtdarstellung ersichtlich, ist zur Betätigung der die beiden außengelegenen Anschlußklemmen 1 im eiligeschalteten Zustand miteinander elektrisch verbindenden Kontakteinrichtung mit ihrem Schwenkkontaktstück 2 das in gegenseitiger Verkopplung aus dem Spannhebel 3 und dem i>?ntklin kungshebel 4 bestehende Sprungwerk vorgesehen. Diese Anordnung läßt sich mittels der Betatigungshandhabe 5 in der T,Tirkung über den Spannhebel 3 und auf das Schnwekkontaktstück 2 einschalten und (wieder von Hand oder) durch den Elektromagneten (U) in der Wirkung auf den Entklinkungshebel 4 usw. ausschalten. Hierbei liegt der als Ruhestromorgan fungierende Elektromagnet (6) eingangsseitig mit seiner Erregewicklung 6 ständig an dem Versorgungsnetz. Zudem verfügt er über einen beweglich aus der Erregerwicklungsspule 6 hervortretenden Anker 7, der sich an dem innengelegenen eisenkern 8 mit Hilfe einer in beiden Teilen gehalterten Schraubendruckfeder 9 abstützt. Des weiteren ist in die aus zSann- und Entklinkungshebel 3/4 gebildete Kombination ein besonderer Federbügel 10 einbezogen, der einerseits drehbar am Gehause gehaltert ist, in sich gewinkelt um die Lagerstelle der Hebelkombination 3/4 herumgeführt wird, und an seinem freien Sunde mittels einer Abwinkelung zwischen die Stirnseite des Ankers 7 und (ien @ uslöseschenkel des Entklingungshebels 4 zu liegen kommt. Dabei wirkt in der Ausschaltposition des Schutzschalters suî diesen Federbügel 10 in Mähe seiner Halterung am Gehäuse ein zapfenförmiger Ansatznocken 11 des Spannhebels 3 und drückt ihn mit seinem freien Ende ge;en den Anker 7, wobei derselbe unter Überwindung der Druckfederkraft (9) zum Anschlag an den Eisenkern 8 gelangt. Itach Entlastung des Federbügels 10 im Zuge der Schwenkbewegung des Spannhebels 7 in die binschaltposition entspannt sich der Bügel 10 und hult sich mit der Abwinkelung an seinem freien Ende vor dem Auslöseschenkel des Sntklinkungshebels 4. Setzt dann in dieser Einschaltposition durch Stromausfall, aufgrund einer Leitungsunterbrechung oder infolge des fehlerstromverursachten Kurzschliessens der Wicklung 6 die Erregung des Elektromagneten aus, so drückt die Feder 9 den Anker 7 gegen den Federbügel 10 und damit gegen den mntklinkungshebel 4, dessen Verstellung mit dem Entrasten des gekoppelten Spannhebels 3 die Auslösung des Schutzschalters in der Wirkung auf das sich öffnende Schwenkkontaktstück 2 zur Folge hat. Daraufhin ist der Schutzschalter nach Beseitigung der jeweiligen i.. ehlerquelle wieder einschaltbar, jedoch unter der Voraussetzung, daß der mit Hilfe des Federbügels 10 vor den Eisenkern 5 gebrtxchte linker 7 vermittels der Erregung des Elektromagneten (6) durch die auf der Versorgungsseite (wieder) vorhandene Netzspannung gehalten wird. Anderenfalls verhindert der dem entlasteten Pederbügel 10 durch die Kraft der sich entspannenden Druckfeder 9 folgende gemeinsam mit dem Biigelende (10) uf den Entklinkungshebel 4 treffende Anker 7 die Möglichkeit zu einer Wiedereinschaltung des Schutzschalter(teil) 5.

Claims (3)

1. Patentansprüche 1 . Fehlstromschutzschalter (-teil eines elektrischen Vollschutzschalters), dessen einpolige Kontaktstrecke über ein Mechanisches Sprungwerk manuell einschaltbar und durch ein elerstromagnetisches Auslöseorgan vermittels einer dem Summenstromwandler nachgeordneten elektronnischen Schaltungsanordnung abschaltbar ist, mit zusätzlicher Unterspannunsauslösung, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschaltorgan für den Fehlerstrom- und den Unterspannungsfals aus einem ruhestrombetriebenen Elkektromagneten (Wicklung 6) besteht, dessen Anker (7) in der Ausschaltposition entgegen der Kraft einer von ihre beinhalteten Druckfeder (9) durch einen einseitige am Gehäuse gelagerten und mit seinem freien Ende auf den entwicklungshebel (4) treffenden Federbügel (10) unter Einwirkung eines Ansatznockens (ii) an dem Spannhebel (3) der Sprungwerkmechanik luftepaltlos gegen den eisenkern (8) des Blektromagneten gedrückt wird.
2. 2. PI-Schutzschalterteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung (6) des Elektromagneten derart dimensioniert ist, daß der Anker (7) bei anliegender Spannung gehalten wird, nicht aber aus dem abrefallenen Zustand gegen die Kraft der Druckfeder (9) erneut wieder angezogen werden kann.
3. 3. FI-Schutzschalterteil nach Anspruch 1, dadurch gekenzeichnet, da?> die Auslösung bei Unterspannung etzausfall oder Schaltordefekt durch den Abfall des direkt über eine Gleichrichteranordnung zwischen die versorgungseeitigen Netzanschlußklemmen des Geräts geschalteten Elektromagneten (Wicklung 6) erfolgt.

   !. FI ;3chutzschalterteil nach Ans-oruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Fehlerstomauslösung durch einen parllel zu dem Elektromagneten (Wicklung 6) geschalteten Thyristor erfolgt, der aus dem Summenstromwandler über die elektronische Verstärkerschaltung durchgesteuert und damit kurzgeschlosen wird.

   11'I-3chutzschalterteil nach den Ansprechen 1 bis Ar , dadurch ekennzeichnet, daß der Elektromagnet (Wicklung 6) an Stelle des Schlaganker-Auslöseorgans und der zusätzlich in die Hebelkombination (3, 4) der Sprungwerkmechanik miteinbezogene Federbügel (10) ohne Abhänderung von (Schmal-) Bauform, konstruktiver Ausbildung und Abmessungen in den gebräuchlichen FI-Schutzschaltrteil des Vollschutzschalters einsetzbar sinn.