DE3412273A1 - Line protection circuit breaker having a differential-current trip device - Google Patents

Line protection circuit breaker having a differential-current trip device

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DE3412273A1 DE19843412273 DE3412273A DE3412273A1 DE 3412273 A1 DE3412273 A1 DE 3412273A1 DE 19843412273 DE19843412273 DE 19843412273 DE 3412273 A DE3412273 A DE 3412273A DE 3412273 A1 DE3412273 A1 DE 3412273A1
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Abstract

In an electrical protection circuit breaker which, for excess-current, short-circuit and earth-leakage current tripping, consists of the mechanically switching combination of a line protection circuit breaker part, having one or more poles, with a single-pole circuit breaker part for differential-current tripping caused by faults, by means of an electronic circuit arrangement (controlled by a summing current transformer), together with a test device, the switching path which is provided in the differential-current tripping part for interrupting the neutral conductor is constructed as a sequence-controlled (make) contact arrangement which, during switching on, connects voltage to the tripping electronics and the test circuit by means of an auxiliary contact, before the neutral conductor is switched through, in order to be able to install the protection circuit breaker at will with respect to its connection direction without it having an intrinsic consumption in the switched-off state and without an insulation measurement on the load side being loaded by special disconnection measures. <IMAGE>

Description

Leitungsschutzschalter mit .Piff erenzstromauslösungMiniature circuit breaker with .pif erential current tripping

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schutzschalter mit Überstrom-, Kurzschluß- und Differenzstromauslösung. Von diesem Gerät werden in Kombination mit einem Leitungsschutzschalter auch die im Bereich der Verbraucheranlage fehlerhaft nach Erde abfließenden Ableitströme (Erdschlußströme) vermittels einer Schutzschaltung erfaßt und zur Auslösung der Gesamtanordnung herangezogen.The invention relates to an electrical circuit breaker with overcurrent, short-circuit and differential current tripping. In combination with a miniature circuit-breaker, this device also activates those in the area of the consumer system faulty leakage currents flowing to earth (earth fault currents) are detected by means of a protective circuit and used to trigger the entire arrangement.

Dies geschieht in bekannter Weise durch den in einem Gehäuseansatzteil untergebrachten Summenstromwandler, wobei' das von ihm im Pehlerfall erzeugte Signal auf elektronischem Wege in. einen Auslöseimpuls umgewandelt wird, mit dem die über einen Sprungwerkmechanismus von Hand einschaltbare Kontaktanordnung elektromechanisch ausgeschaltet wird. -This is done in a known manner by means of a housing attachment part housed summation current transformer, whereby 'the signal generated by him in case of failure electronically in. a trigger pulse is converted with which the contact arrangement, which can be switched on manually via a spring mechanism is switched off electromechanically. -

Bei den bekannten Schutzschaltern dieser Art ist die yer- : wendete Elektronik in bezug auf die Energiezufuhr entweder netzs'eitig oder Verbrauchers ei tig angeordnet. Dabei hat die erstgenannte Ausführung den Nachteil, daß die Elektronik :- auch im ausgeschalteten Zustand des Geräts am Netz liegt. Dies hat zur Folge.,; daß bei längerer Außerbetri ebnahme der Verbraucheranlage eine"unnötige, Verlustleistung auftritt und dieselbe zudem eine vermeidbare Erwärmung innerhalb der Verteilung hervorruft. Demgegenüber hat die zweitgenannteIn the known circuit breakers of this type, the electronics used in relation to the energy supply are either arranged on the network side or on the consumer side. The first-mentioned version has the disadvantage that the electronics : - are connected to the mains even when the device is switched off. As a consequence.,; that when the consumer system is out of operation for a long time, "unnecessary power dissipation occurs and the same also causes avoidable heating within the distribution. In contrast, the second-named

• E-P-O - C O P Y 4L· • EPO - COPY 4L ·

Ausführung den Nachteil, daß die bei der Abnahme einer Anlage durchzuführende Messung des Isolationswiderstandes auf der Verbraucherseite nach dem Abschalten der Schutzorgane nur auf umständliche Weise durch zusätzliches Abklemmen der abgehenden Leitungen möglich ist. Außerdem ist es für beide Ausführungen unbedingte Voraussetzung,, daß die vorgegebene An-.schlüßrichtung des betreffenden Sehaltgeräts eingehalten wird um dessen Schutzfunktion zu gewährleisten. -Execution has the disadvantage that the acceptance of a plant Measurement of the insulation resistance to be carried out on the consumer side after the protective devices have been switched off only awkward way is possible by additionally disconnecting the outgoing lines. In addition, it is an absolute prerequisite for both versions, that the specified connection direction of the relevant holding device is adhered to in order to guarantee its protective function. -

Um in dieser Beziehung zu praktikableren Bedingungen zu gelangen, liegt der Erfindung die Aufgabe .zugrunde, den be-r · treffenden Schutzschalter dahingehend ^auszubilden, daß die Anschlußrichtung beliebig sein kann, das Gerät im ausge- ^ schalteten Zustand keinen unnötigen Eigenverbrauch aufweist und die notwendige isolationsmessung an der elektrischen Verbraucheranlage ohne zusätzliche Verrichtungen vorgenommen werden kann. " V . In order to arrive at more practicable conditions in this regard, the invention is based on the task of appropriate circuit breaker to the effect ^ train that the Connection direction can be arbitrary, the device in the out- ^ switched state does not have any unnecessary self-consumption and the necessary insulation measurement on the electrical Consumer system can be made without additional work. "V.

Zur lösung dieser Aufgabe bildet die Erfindung einen Leitungs-i schutzschalter mit DifferenzStromauslösung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dahingehend aus,.daß dem mit der Anschlußklemme für den Neutralleiter verbundenen Schwenk- -'. kontaktstück der Schältkontaktanordnung des Differenzstromauslöseteils ein als Folge(arbeits-)kontakt ausgebildetes Hilfskontaktstück zugeordnet ist, mit welchem beim Einschalten des Schutzschalters die Auslöseelektronik und die derselbenTo solve this problem, the invention forms a line-i circuit breaker with differential current tripping according to the preamble of claim 1 to the effect that the with the connection terminal for the neutral conductor connected swivel - '. contact piece of the switching contact arrangement of the differential current release part an auxiliary contact piece designed as a series (working) contact is assigned, with which when switching on of the circuit breaker, the trigger electronics and the same

"E P O --COPY"E P O --COPY

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- parallelgeschaltete Prüfeinrichtung an Spannung gelegt werden, bevor das Schwenkkontaktstück in leitende Berührung mit dem Pestkontaktstück der eigentlichen Schaltstrecke gelangt.- Test equipment connected in parallel must be connected to voltage before the swivel contact piece comes into conductive contact with the Pest contact piece reaches the actual switching path.

Durch eine derartige Anordnung wird im Interesse der Schutzfunktion des Geräts auf einfache Weise sichergestellt, daß im Zuge des Einschaltvorgangs die Auslöseelektronik mit Spannung versorgt und parallel dazu deren Prüfeinrichtung funktionsfähig gemacht wird, bevor der bzw. die Schalt- kontakte der Schutzkombination geschlossen werden. Auf diese Weise wird das Gerät bei seinem Einbau unabhängig von derSuch an arrangement is in the interest of the protective function of the device ensured in a simple manner that the trigger electronics with Voltage is supplied and, in parallel, its test device is made functional before the switch contact (s) the protective combination can be closed. In this way, the device is independent of the installation when it is installed

--—.... AnschTußrichtung, es verbraucht im ausgeschalteten Zustand Λ keinen Strom und ermöglicht an sich ohne weiteres eine Messung des Isolationswiderstandes der angeschlossenen Anlagenteile. Hinzu kommt, daß im ausgeschalteten Zustand durch den offenen Hilfskontakt die Stoßspannungsfestigkeit der vorhandenen Auslöseelektronik wesentlich erhöht wird. -. ' Des weiteren ergibt sich durch die Anordnung des Hilfs----.... AnschTußrichtung, it consumes no current when switched off Λ and enables to readily a measurement of the insulation resistance of the connected parts of the plant. In addition, when switched off, the open auxiliary contact significantly increases the surge voltage resistance of the trigger electronics. -. 'Furthermore, the arrangement of the auxiliary

'" . .. ". kontakts im Zuge, desHeutralleiters, daß beim Durchschalten .7 des nacheilenden LS-Schalterkontakts der angeschlossene - Verbraucher und die Auslöseelek-tronik zumindest-gleichzeitig an Spannung gelangen. '" . ..". contact in the course of the neutral conductor, that when switching through .7 the trailing LS switch contact, the connected consumer and the tripping electronics are at least-simultaneously connected to voltage.

■■■■- Die weiteren Merkmale "des in Anspruch 1 gekennzeichneten """ . Gegenstandes'sind als vorteilhafte Weiterbildungen desselben aus den nachgeordneten Unteransprüchen ersichtlich. Dem- ■■■■ - The further features "of the""" identified in claim 1. The subject matter can be seen as advantageous developments thereof from the subordinate claims. To the-

-6 --6 -

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- 6 - - ■ 3^2273- 6 - - ■ 3 ^ 2273

eine entsprechend bezieht sich der Anspruch 2 auf /kontaktgebende Halterung des selbstfedernden Hilfskontakts in bezug auf die seitlich in das Schaltergehäuse eingesetzte gedruckte Leiterplatte der Auslöseelektronik, und der Anspruch 3 auf eine baulich-konstruktive Maßnahme, um den gegenseitigen . Kontaktabstand bzw. die erforderliche Kontaktierungsfolge zwischen den vorhandenen Kontaktstücken zu erreichen.a correspondingly, claim 2 relates to / contact-making Holder of the self-resilient auxiliary contact with respect to the printed side inserted into the switch housing Circuit board of the trigger electronics, and claim 3 to a structural and constructive measure to the mutual. Contact spacing or the required contact sequence between the existing contact pieces.

In der anliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen leitungsschutzschalters mit Differenzs^rom-' auslösung in vereinfachter Form dargestellt. Demgemäß zeigt Fig. 1 den Stromlaufplan unter Verzicht auf die geläufigen Auslöseorgane des leitungsschutzschalterteils und Fig. 2 den rf diesem Teil zugeordneten Differenzstromauslöseteil im Bereich seiner erfindungsgemäß-ausgebildeten Schaltkontaktanordnuug. Bei den weiteren Bauelementen des Gesamtgeräts handelt es. sich um Teile, die dem Aufbau, der Ausbildung und der Anordnung nach weitgehend zum bekannten Stand der Technik- zählen ■ und demzufolge für das Verständnis der Erfindung und der Übersichtlichkeit halber außer Betracht bleiben können. "/.-In the attached drawing, an embodiment of the circuit breaker according to the invention with differential ^ rom- 'tripping is shown in a simplified form. Accordingly, FIG. 1 shows the circuit diagram omitting the common triggering members of the circuit breaker part, and Fig. 2 shows the f r this part associated differential current tripping part in the region of the present invention-formed Schaltkontaktanordnuug. The other components of the overall device are. These are parts that largely belong to the known state of the art in terms of their structure, design and arrangement and consequently can be disregarded for the sake of understanding the invention and for the sake of clarity. "/.-

In Fig. 2 der Zeichnung ist unter Anlehnung an den in Fig. 3 der DE-PS 28 34 327 "wiedergegebenen sowie seinem allgemeinen _' Aufbau nach ähnlichen Fl-Schalterteil eines Vollschutzschalters der mit dem LS-Schalterteil baulich wie elektro-mechanisch kombinierte Differenzstromauslöseteil des erfindungsgemäßen "In FIG. 2 of the drawing, based on the in FIG. 3 the DE-PS 28 34 327 "reproduced as well as his general _ ' Structure based on a similar Fl switch part of a full circuit breaker the one with the LS switch part structurally and electro-mechanically combined differential current tripping part of the "

EPO - COPYEPO - COPY

-^h- ^ h

3^223 ^ 22

Schutzschalters dargestellt. Die manuelle Einschaltmöglichkeit und die fehlerverursachte Auslösung dieses Geräteteils betreffend, wird ergänzend zu den Ausführungen in der Beschreibung der vorgenannten Patentschrift zunächst auf den Stromlaufplan nach Fig. 1 der Zeichnung Bezug genommen.Circuit breaker shown. The manual switch-on option and the faulty triggering of this part of the device Concerning, in addition to the explanations in the description of the aforementioned patent specification first on the Reference is made to the circuit diagram according to FIG. 1 of the drawing.

Bei dieser Schutzschaltung fließt der Strom aus dem angeschlossenen Netz durch den Summenstrpmwandler 1 über die Schaltkontaktanordnung 2 des nicht dargestellten LS-Schaltert.eils durch die beispielsgemäß zwischen den Klemmen L und N angeschlossenen Verbraucher, und über die Schaltkontaktanordnung 3» 4 wieder zurück durch den Summenstromwandler 1 in das Netz. Bei einem auftretenden Erdschluß an den Betriebsmitteln wird durch den Differenzström.in der Sekundärwicklung des Summenstromwandlers 1 eine Spannung erzeugt, die von der elektronischen Schaltungsanordnung 5" in einen . Auslöseimpuls umgewandelt wird. Dieser Impuls wirkt auf das elektromagnetische Auslöseorgan, welches die von Hand einschal tbare Sprungwerkmechanik 6 aufschlägt, die ihrerseits die Sehaltkontäktanordnung 3, 4 und 2 Öffnet. ■ ;-"-...;■.- ..;."■":'-.~ ::V - _With this protective circuit, the current flows from the connected network through the summation current converter 1 via the switching contact arrangement 2 of the LS switch, not shown, through the loads connected between terminals L and N, and via the switching contact arrangement 3 »4 back through the summation current converter 1 in the network. In the event of an earth fault on the equipment, the differential current in the secondary winding of the summation current transformer 1 generates a voltage which is converted into a trigger pulse by the electronic circuit arrangement 5 ". This pulse acts on the electromagnetic trigger element, which can be switched on manually Spring mechanism 6 opens, which in turn opens the stop contact arrangement 3, 4 and 2. ■; - "-...; ■ .- ..;." ■ " : '-. ~ :: V - _

Gemäß der Erfindung ist mit dem Schwenkkontaktstück 3 der Schaltkontäktanordnung 3, 4 das als Folge(arbeits-)kontakt ausgebildete Hilfskontaktstück 7 mechanisch und elektrisch gekoppelt. Aufgrund dessen wird im Verlauf""der manuellen Binpchaltbetätigung durch das von Seiten der Sprungwerk-According to the invention is with the pivot contact piece 3 of Switching contact arrangement 3, 4 as a result (working) contact trained auxiliary contact piece 7 mechanically and electrically coupled. Because of this, the "" manual Binding switch actuation by the jump mechanism

EPO- CO PY ..EPO- CO PY ..

X.X.

mechanik 6 bewegte Schwenkkontaktstück 3 zunächst das in Verbindung mit der Leiterplatte 8 der Auslöseelektronik 5 am Gehäuse gehalterte und sich selbstfedernd gegen einen Gehäuseanschlag 9 abstützende Hilfskontaktstück 7 tangiert und damit sowohl der Auslösestromkreis über die elektronische Schaltungsanordnung 5 als auch der PrüfStromkreis über den Ersatzwiderstand und die Prüftaste 10 innerhalb dieses Geräteteils geschlossen. .Erst danach trifft das Schwenkkontaktstück 3 auf das Festkontaktstück 4 der eigentlichen Kontaktstrecke und schältet den Neutralleiter N der Schutzschaltung durch. -,-Bei diesem Einschaltvorgang ist außerdem im Wege der Ver- ; kopplung der vorbeschriebenen Differenzstrooaüalösung mit dem Leitüngsschutzschalterteil sichergestellt, daß die Schaltkontaktanordnung 3, 4 des DI-Auslöseteils zeitlich vor oder mindestens synchron mit der Schaltkoritaktanordnung 2 de$ LS-Schalterteils geschlossen wird. Da sich dAe «rstere (3i 4) im Zuge des Neutralleiters N befindet, ist somit sich,ergeistellt, daß beim Durchschalten des hacheilenoVen LS-Schaltkontakts 2 die Auslöseelektronik 5 einbezüglich der Prüfeinrichtung 10 und der angeschlossene Verbraucher zumindest · gleichzeitig an Spannung gelangen. Da bei der*Auslösung des Schutzschalters die jeweilige Kontakttrennung in umgekehrter-Reihenfolge erfolgt, ist es insgesamt gegehen mithin gleichgültig, in weicher Richtung der Anschluß von Netz und Verbraucher erfolgt, da die Auslöse el ektronik 5 im äusgeschal·- teten Zustand des Geräts niemals unter Spannung kommen kannMechanics 6 moving swivel contact piece 3 initially touches the auxiliary contact piece 7, which is held in connection with the circuit board 8 of the trigger electronics 5 on the housing and is self-resiliently supported against a housing stop 9, and thus both the trigger circuit via the electronic circuit arrangement 5 and the test circuit via the equivalent resistor and the test button 10 closed within this part of the device. Only then does the swivel contact piece 3 meet the fixed contact piece 4 of the actual contact path and switch the neutral conductor N of the protective circuit through. -, - During this switch-on process is also in the way of the ; Coupling of the above-described differential flow solution with the line protection switch part ensures that the switch contact arrangement 3, 4 of the DI trigger part is closed before or at least synchronously with the switch contact arrangement 2 of the LS switch part. Since the darker one (3i 4) is in the course of the neutral conductor N, it is thus established that when the hacheiloVen LS switch contact 2 is switched through, the electronic trip unit 5, including the test device 10 and the connected consumer, are connected to voltage at least at the same time. Since when the circuit breaker is triggered, the respective contact separation takes place in reverse order, it is therefore entirely irrelevant in which direction the connection of the mains and consumer takes place, since the electronic triggering 5 is never switched off when the device is switched off Tension can come

EPO-COPYEPO-COPY

■- 9 -■ - 9 -

und auch, die Isolationsmessung an der jeweiligen Verbraueherseite die zuvor teilweise notwendigen Hilfsmaßnahmen jetzt nicht mehr erforderlich macht.and also, the insulation measurement on the respective consumer side now no longer makes the aid measures that were previously necessary in some cases.

1 Blatt Zeichnung1 sheet of drawing

1 -Zusammenfassung mit Fig. 11 - summary with Fig. 1

- Leerseite- Blank page

E PO -■ COPYE PO - ■ COPY

I;I;

Claims (3)

-Ί --Ί - Pat entansprüchePatent claims ( !./Elektrischer Schutzschalter mit Überstrom-, Kurzschluß- und FehlerStromauslösung, bestehend aus der schaltmechanischen Kombination eines ein- oder mehrpoligen Leitungsschutzschalterteils mit einem einpoligen Schalterteil zur fehlerverursachten Differenzstromauslösung durch.eine von einem Summenstromwandler (1) gesteuerte elektronische Schaltungsanordnung (5) mit einer Prüfeinrichtung (10), .dadurch ge'-' kennzeichnet, daß dem mit der Anschlußklemme für den Neutralleiter (N) verbundenen Schwenkkontaktstück (3) der Schaltkontaktanordnung des Differenzstromäuslöseteils ein "als Folge(arbeits-)kontakt ausgebildetes Hilfskontaktstück (7). ( ! ./ Electrical circuit breaker with overcurrent, short-circuit and fault current tripping, consisting of the mechanical combination of a single or multi-pole circuit breaker part with a single-pole switch part for faulty residual current tripping by an electronic circuit arrangement (5) controlled by a summation current transformer (1) with a Testing device (10), .that ge'- ' indicates that the swivel contact piece (3) of the switching contact arrangement of the differential current release part connected to the terminal for the neutral conductor (N) has an auxiliary contact piece (7) designed as a follow-up (working) contact. ,zugeordnet ist, mit welchem beim Einschalten des Schutzr ." schalters die Auslöseelektronik (5) und die derselben : parallelgeschaltete Prüfeinrichtung (Taste 10, Widerstand) an Spannung gelegt werden, bevor das Schwenkkontaktstück (3) in leitende Berührung mit dem Festkontaktstück (4)der eigentlichen Schaltstrecke gelangt. -~, is assigned with which, when the protective switch is switched on, the trigger electronics (5) and the same : parallel-connected test device (button 10, resistor) are connected to voltage before the swivel contact piece (3) makes conductive contact with the fixed contact piece (4) the actual switching path arrives - ~ 2. Elektrischer Schutzschalter nach Anspruch"!, dadurch ge- - kennzeichnet, daß das einarmig ausgeführte Hilfskontaktstück (7) parallel zu_dem Schwenkkontaktstück (3) angeordnet, an ,seinem Fußpunkt fest im Gehäuse gehaltert und. dabei elektrisch leitend mit der seitlich in das Gehäuse.eingesetzten Leiterplatte (8) der Auslöseelektronik (5) verbunden ist.2. An electrical circuit breaker according to claim "!, overall characterized - indicates that the auxiliary contact piece einarmig executed (7) disposed parallel zu_dem swivel contact piece (3) on, its base fixedly supported in the housing and in this case electrically conductively connected to the laterally into the housing. .used printed circuit board (8) of the trigger electronics (5) is connected. Ε-Ρ"ΐΟ -r 'COPYΕ-Ρ "ΐΟ -r 'COPY fc:fc: ■" 2 " --■ 3^ =22-3■ " 2 " - ■ 3 ^ = 22-3 3. Elektrischer Schutzschalter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Hilfskontaktstück (7) an seinem freien Kontaktende zur Bestimmung des Kontakt-, abstandes bzw. der Kontaktierungsfolge selbstfedernd vor einem in seiner Höhe begrenzten Gehäuseanschlag (9) abstützt. . : ; 3. Electrical circuit breaker according to claims 1 and 2, characterized in that the auxiliary contact piece (7) is supported at its free contact end to determine the contact, distance or the contact sequence self-resiliently in front of a housing stop limited in height (9). . : ; ■"Χ■ "Χ Ef-O=^-CMY-..-. : .Ef-O = ^ - CMY -..-. : .
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