DE4306231C2 - Kontaktanordnung für einen Fehlerstromschutzschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung für einen Fehlerstromschutzschalter nach dem Oberbegriff des An­ spruches 1.

Eine solche Kontaktanordnung ist aus der DE 40 11 680 A1 bekannt geworden.

Handelsübliche Fehlerstromschutzschalter besitzen eine Kontaktstelle für den Hin- und Rückleiter, einen Summen­ stromwandler, durch den der Hin- und Rückleiter als Pri­ märwicklung hindurchgeführt ist, sowie eine Sekundärwick­ lung, die entweder direkt oder über eine Elektronik mit der Wicklung eines Auslöser verbunden ist, der über einen Stößel ein Schaltschloß betätigt, mit dem die Kontakt­ stellen bleibend geöffnet werden.

Aus bestimmten Gründen ist es notwendig, einen Fehler­ stromschutzschalter regelmäßig auf seine Funktionssicher­ heit zu überprüfen. Zu diesem Zweck besitzt er einen Prüfstromkreis zwischen dem Hin- und Rückleiter, in dem sich ein Prüfwiderstand sowie ein mittels einer Prüftaste betätigbarer Schalter befinden. Durch Schließen des Schalters wird ein Fehlerstrom simuliert, der über die Sekundärwicklung den Auslöser erregt, so daß dieser den Schalter abschaltet.

Hierdurch wird der nachgeordnete Stromkreis, in dem sich Verbraucher befinden, abgeschaltet. Befinden sich in die­ sem nachgeschalteten Stromkreis bestimmte Datenverarbei­ tungsanlagen, in denen Daten gespeichert sind, so kann es vorkommen, daß bei wenn auch nur kurzzeitigem Wegfall der Stromversorgung die Speicher gelöscht sind. Es ist daher erforderlich, den Fehlerstromschutzschalter so auszubil­ den, daß bei einer Prüfung eine Stromunterbrechung ver­ hindert ist.

Dies gilt um so mehr bei Fehlerstromschutzschaltern, bei denen die Prüfung automatisch erfolgt. In den Fällen ei­ ner automatischen Prüfung kann der Fehlerstromschutz­ schalter in der Ausschaltstellung bleiben, so daß nachge­ schaltete Verbraucher, wie beispielsweise Kühlschränke oder Tiefkühltruhen und dgl. für längere Zeit nicht mehr mit Strom versorgt werden können. Welche Probleme dies mit sich bringt, liegt auf der Hand.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kontaktanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der eine Abschal­ tung nachgeordneter Verbraucher im Prüffall vermieden ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Anspruches 1.

Erfindungsgemäß also ist der Hauptkontaktstelle, die den Strom normalerweise führt, ein Parallelzweig zugeordnet, in dem sich eine Nebenkontaktstelle befindet, die im Prüffall geschlossen wird, bevor die Hauptkontaktstelle geöffnet wird. Auf diese Weise fließt Strom durch den Parallelzweig und ein nachgeschalteter Verbraucher wird nicht vom Strom abgeschaltet.

Erfindungsgemäß können zwei Ausführungsformen vorgesehen sein:
Die erste Ausgestaltung ist den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 2 bis 7 zu entnehmen.

Diese Ausgestaltung kann sowohl bei manueller als auch bei automatischer Prüfung benutzt werden.

Eine zweite Ausgestaltung der Erfindung ist den kennzeich­ nenden Merkmalen der Ansprüche 8 bis 13 zu entnehmen.

Anhand der Zeichnung, in der zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, sollen die Erfindung so­ wie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserun­ gen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigen:

Fig. 1 bis 4 eine Kontaktanordnung gemäß einer er­ sten Alternative in unterschiedlichen Prüfstellungen, und

Fig. 5 eine zweite Ausgestaltung der Erfin­ dung.

Der Fehlerstromschutzschalter gemäß den Fig. 1 bis 4 ist nur mit seinen hier für die Beschreibung der Erfin­ dung notwendigen Teilen dargestellt. Elemente wie bei­ spielsweise ein Summenstromwandler, ein Auslöserelais und dgl. sind der Übersichtlichkeit halber hier nicht darge­ stellt.

Die Fig. 1 zeigt also einen Fehlerstromschutzschalter in schematischer Darstellung mit einem Stromzuführungspunkt 10, der beispielsweise eine Anschlußklemme sein kann. Er besitzt ein bewegliches Mittelkontaktstück 11, welches mit einem ersten Kontaktstück 12, das als Hauptkontakt­ stück bezeichnet ist, zusammenwirkt, welches Hauptkon­ taktstück 12 am freien Ende einer Hauptkontaktfeder 13 angeordnet ist. Parallel zu der Hauptkontaktstelle, die sich aus dem Mittelkontaktstück 11 und dem Hauptkontakt­ stück 12 zusammensetzt und die Bezugsziffer 14 besitzt, ist eine Nebenkontaktstelle 15 vorgesehen, die sich aus dem Mittelkontaktstück 11 und einem zweiten Kontaktstück 16, auch Nebenkontaktstück 16 genannt, zusammensetzt. Das Nebenkontaktstück 16 ist am freien Ende einer Nebenkon­ taktfeder 17 angebracht. Die eingespannten Enden 18 und 19 sind beim Verbindungspunkt 20 miteinander zusammenge­ schaltet, der mit einem Stromableitungspunkt 21 verbunden ist, der beispielsweise eine Anschlußklemme sein kann. An dieser Anschlußklemme beispielsweise ist ein Ende eines Verbrauchers 22 angeschlossen, dessen anderes Ende an ei­ nem Rückleiter 23 angeschlossen ist. Das Mittelkontakt­ stück 11 ist an einer im Bereich 24 eingespannten Blatt­ feder 25 angebracht.

Der Strom fließt von dem Stromzuführungspunkt 10 über die Blattfeder 25 zum Mittelkontaktstück 11, von dort zum Hauptkontaktstück 12 und über die Hauptkontaktfeder 13 zu dem Verbindungspunkt 20 und zum Stromableitungspunkt 21 und von dort zum Verbraucher.

Der Fehlerstromschutzschalter besitzt einen nicht darge­ stellten Auslöser, der einen Stößel 26 betätigt, mit dem bei einem Fehlerstrom oder auch bei einem Prüfvorgang die Blattfeder in Pfeilrichtung P ausgelenkt wird, so daß sich das Mittelkontaktstück 11 ebenfalls in Pfeilrichtung P verschwenkt.

Dem Hauptkontaktstück 12 ist eine Verklinkung 27 zugeord­ net, die das Hauptkontaktstück 12 in der in Fig. 1 dar­ gestellten Stellung festhält. Es wird diesbezüglich auf die Fig. 4 verwiesen, in der der Stößel 26 das Mittel­ kontaktstück 11 in seine Ausschaltstellung verbracht hat und das Hauptkontaktstück 12 von der Verklinkung 27 festgehalten ist.

Wenn nun der Fehlerstromschutzschalter geprüft werden soll, dann wird mittels einer Prüftaste ein Prüfstrom­ kreis geschlossen, der in der Sekundärwicklung ein einem Fehlerstrom entsprechendes Signal erzeugt, welches dem Auslöser zugeführt wird, so daß der Stößel 26 in Pfeil­ richtung P verschoben wird. Gleichzeitig mit dem Drücken der Prüftaste wird in hier nicht näher dargestellter Weise die Verklinkung 27 entriegelt, beispielsweise in dem durch Drücken der Prüftaste die Verklinkung 27 entge­ gen dem Uhrzeigersinn um eine Drehachse 27a verschwenkt wird, so daß das Hauptkontaktstück 12 und die Hauptkon­ taktfeder 13 freigegeben wird. Diese Stellung zeigt die Fig. 2. Dabei ist das Mittelkontaktstück 11 an das Ne­ benkontaktstück 16 gedrückt worden, so daß der dem Zulei­ tungspunkt zufließende Strom durch die Blattfeder 25 und das Mittelkontaktstück 11 aufgeteilt wird in einen Strom­ anteil durch das Hauptkontaktstück 12 und die Hauptkon­ taktfeder 13 und durch das Nebenkontaktstück 16 und die Nebenkontaktfeder 17. Beim weiteren Prüfvorgang drückt der Stößel 26 das Mittelkontaktstück 11 über die Blattfe­ der weiter in Pfeilrichtung P, so daß, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, die Kontaktstelle 14 geöffnet ist, woge­ gen die Kontaktstelle 15, wie in Fig. 2 und 3 gezeigt, geschlossen bleibt. Dadurch wird einerseits die Hauptkon­ taktstelle 14 und darüberhinaus auch der Auslöser ge­ prüft, und dessen Wirksamkeit ist daraus ersichtlich, daß der Stößel 26 die Blattfeder 25 und damit das Mittelkon­ taktstück 11 gegen das Nebenkontaktstück 16 gedrückt hat.

Zum Zurückstellen wird einfach der Fehlerstromschutz­ schalter wieder eingeschaltet, wodurch das Mittelkontakt­ stück 11 wieder in die in Fig. 1 dargestellte Normallage gelangt und die Verklinkung 27 das Hauptkontaktstück 12 verriegelt hat.

Für den Fall, daß ein Fehlerstrom auftritt, ist dem Ne­ benkontaktstück 16 eine zweite Klinke 28 zugeordnet, die - betätigt von dem Stößel 26 - die Nebenkontaktstelle in Ausschaltrichtung drückt, so daß das Mittelkontaktstück 11 nicht mit dem Nebenkontaktstück 16 in Berührung ge­ langt (siehe Fig. 4).

Die Anordnung kann auch automatisch erfolgen, in dem die Prüftaste mittels eines geeigneten Impulses betätigt wird. Zum Zurückstellen der Prüftaste ist ein Antrieb 29 vorgesehen, der an der Blattfeder 25 angreift und das Mittelkontaktstück 11 in Ruhestellung zurückbringt. Der Antrieb 29 kann beispielsweise ein Elektromotor, ein Ma­ gnetantrieb in Form eines Elektromagneten oder ein Ther­ mobimetall und dgl. sein.

Da die Kontaktfeder 17 und die Nebenkontaktstelle 16 nur kurzzeitig, nämlich nur wenige Millisekunden lang den Ar­ beitsstrom führen müssen, können sie sehr dünn und damit kostengünstig ausgeführt werden. Da auch der Antrieb nur in einem winzigen Zeitintervall in Funktion sein muß (< 1 Millisekunden) kann auch er recht unterdimensioniert und sehr klein konstruiert sein.

Die Verklinkung 27 ist mit dem Elektromagneten 29 gekup­ pelt, so daß der Elektromagnet 29 bei Beginn des Prüfvor­ gangs die Verklinkung 27 entriegelt. Im Fehlerstromfall kann der Stößel die Verklinkung 28 einrasten; dies kann natürlich auch der Antrieb 29 durchführen.

Über nicht näher dargestellte Hilfskontakte kann ein De­ fekt im Fehlerstromschutzschalter signalisiert werden.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigt die Fig. 5.

In einem Fehlerstromschutzschaltergehäuse 50 befindet sich ein Strompfad 51 zwischen einem Stromeinleitungs­ punkt 52 und einem Stromableitungspunkt 53. Im Strompfad 51 ist eine Hauptkontaktstelle 54 mit einem feststehenden Hauptkontakt 55 und einem bewegbaren Hauptkontaktstück 56 untergebracht. Über einen Stößel 57 wirkt ein Magnetaus­ löser (nicht dargestellt) auf das bewegliche Hauptkon­ taktstück 56; zum Ausschalten wird der Stößel 57 in Pfeilrichtung A in der Zeichnung nach oben gedrückt.

Parallel zu der Hauptkontaktstelle 54 ist ein Nebenzweig 58 geschaltet, in dem sich eine Nebenkontaktstelle 59 be­ findet, deren bewegliches Kontaktstück 60 von einem Re­ lais 61 betätigt wird. Das Relais 61 kann zusammen mit der Nebenkontaktstelle in einem Hilfsschaltergehäuse 62, welches dem Gehäuse 50 zugeordnet ist, untergebracht sein, wie in Fig. 5 dargestellt. Selbstverständlich gibt es auch andere Möglichkeiten, wie das Relais 61 unterge­ bracht ist.

Die Fig. 5 zeigt weiterhin einen Prüfstromkreis, der in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 63 bezeichnet ist. Der Prüfstromkreis 63 besitzt einen Anschlußpunkt 64 an einem Phasenleiter und einen Anschlußpunkt 65 am Neutral­ leiter. An einem Verbindungspunkt 66 schließt ein Wurzel­ punkt 67 einer Kontaktfeder 68 an, die zusammen mit einer weiteren Kontaktfeder 69 eine erste Prüfkontaktstelle 70 bildet. Der Wurzelpunkt 71 der anderen Kontaktfeder 69 ist mit dem Relais 61 verbunden; das Relais 61 ist wei­ terhin mit dem Anschlußpunkt 65 am Neutralleiter (mit N bezeichnet) angeschlossen.

Am Verzweigungspunkt 66 schließt der Wurzelpunkt 72 einer dritten Kontaktfeder 73 an, die zusammen mit einer vier­ ten Kontaktfeder 74 eine zweite Prüfkontaktstelle 75 bil­ det. Der Wurzelpunkt 76 der vierten Blattfeder 74 ist mit einem Verbindungspunkt 77 mit dem Anschlußpunkt 65 ver­ bunden und zwischen dem Wurzelpunkt 76 und dem Verbin­ dungspunkt 77 befinden sich ein Prüfwiderstand 78 sowie eine an dem nicht näher dargestellten Summenstromwandler des Fehlerstromschutzschalters angebrachte weitere Wick­ lung 79.

Zur Betätigung der beiden Prüfkontaktstellen 70 und 75 dient eine Prüftaste 80, deren Stößel 81 einen Bund 82 aufweist. Der Stößel 81 durchgreift die beiden Kontaktfe­ dern 68 und 69 und drückt auf die Kontaktfeder 73. Die Länge des Bereiches 83 zwischen dem Bund 82 und dem freien Ende des Stößels 81 ist so bemessen, daß dann, wenn die Prüftaste in Pfeilrichtung Q gedrückt wird, der Bund 82 zunächst die Kontaktstelle 70 schließt, so daß ein Strom I_P1 über die Prüfkontaktstelle 70 durch das Re­ lais 61 hindurchfließt, wodurch über die Wirklinie 84 die Nebenkontaktstelle 59 geschlossen wird. Bei weiterem Drücken der Prüftaste 80 in Pfeilrichtung Q wird nunmehr auch die zweite Prüfkontaktstelle 75 geschlossen, wobei die erste Prüfkontaktstelle 70 nach wie vor geschlossen bleibt, so daß ein zweiter Prüfstrom I_P2 über die zweite Prüfkontaktstelle 75, den Prüfwiderstand 78 und die Wick­ lung 79 fließt. Die Wicklung 79 erzeugt im Summenstrom­ wandler einen magnetischen Fluß, der in der Sekundärwick­ lung ein Spannungssignal erzeugt, welches über eine Elek­ tronik oder direkt dem Auslöser zugeführt wird, so daß der Stößel 57 in Pfeilrichtung A bewegt wird, so daß das Kontaktstück 56 von dem Kontaktstück 55 getrennt und die Hauptkontaktstelle 54 geöffnet wird. Der Hauptstrom fließt damit über den Parallelzweig 58, so daß nachge­ schaltete Verbraucher nicht von der Stromversorgung abge­ schaltet werden.

Damit dann, wenn die Prüftaste 80 losgelassen wird, die Kontaktstelle 59 nicht geöffnet wird, besitzt die erste Prüfkontaktstelle 70 eine Verriegelung, die sie in der geschlossenen Prüfstellung festhält. Diese Verriegelung wird durch das Einschalten des Schalters gelöst.

Wenn der Fehlerstromschutzschalter im Gehäuse 50 automa­ tisch geprüft werden soll, dann wird das Relais 61 mit­ tels eines von einer Zeitschaltuhr angesteuerten elektro­ nischen Schalters (nicht dargestellt) betätigt. Ein wei­ terer elektronischer Schalter betätigt den Magnetauslöser und damit den Stößel 57, der das Kontaktstück 56 öffnet.

Zum Wiedereinschalten wird mittels eines Fernschalters das Kontaktstück 56 geschlossen und der Schalter 59 ge­ öffnet.

Die Erfindung ist anhand zweier Beispiele dargestellt worden; selbstverständlich sind eine Reihe von Ausgestal­ tungen und Verbesserungen denkbar, die hier nicht be­ schrieben sind, bei denen aber vom Grundprinzip Gebrauch gemacht wird, nachdem der Hauptkontaktstelle eine Neben­ kontaktstelle zugeordnet ist, welche die Stromführung bei einem Prüfvorgang übernimmt, so daß nachgeschaltete Ver­ braucher nicht abgeschaltet werden.

Claims (13)

1. Kontaktanordnung für einen Fehlerstromschutz­ schalter, mit einer im Strompfad liegenden Hauptkontakt­ stelle, die beim Auftreten eines Fehlerstromes oder durch einen Prüfvorgang mittels eines Auslösers geöffnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu der Hauptkontakt­ stelle (14, 54) eine Nebenkontaktstelle (15, 59) geschal­ tet ist, die im fehlerstromfreien Ruhezustand sowie bei Auftreten eines Fehlerstromes geöffnet bleibt und ledig­ lich bei Einleitung des Prüfvorganges in Schließstellung bringbar ist, bevor die Hauptkontaktstelle (14, 54) ge­ öffnet wird.

2. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Bildung der Haupt- und Nebenkontakt­ stelle (14, 15) ein bewegbares Mittelkontaktstück (11) vorgesehen ist, mit welchem an Kontaktfedern (13, 17) an­ gebrachte Kontaktstücke (12, 16) zusammenwirken, wobei eines der Kontaktstücke (12) das Hauptkontaktstück ist und mit dem Mittelkontaktstück (11) die Hauptkontakt­ stelle bildet, wogegen das andere Kontaktstück (16) mit dem Mittelkontaktstück (11) die Nebenkontaktstelle (15) bildet.

3. Kontaktanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Mittelkontaktstück (11) an einer Blatt­ feder (25) befestigt ist und daß auf die Blattfeder (25) ein Stößel (26) des Auslösers einwirkt.

4. Kontaktanordnung nach einem der Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Hauptkontaktstelle (14) gehörige Hauptkontaktfeder (13) im Ruhe- und Fehler­ stromfall mittels einer ersten Klinke (27) festgehalten ist, die lediglich bei Einleiten des Prüfvorganges frei­ gebbar ist.

5. Kontaktanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zur Nebenkontaktstelle (15) gehörige Nebenkontaktfeder (17) im Fehlerstromfall mittels einer vom Auslöser gesteuerten zweiten Klinke (28) vom Mittel­ kontaktstück (11) fern gehalten ist, so daß die Nebenkon­ taktstelle (15) geöffnet bleibt.

6. Kontaktanordnung für eine automatische Prüfung des Fehlerstromschutzschalters, bei der sowohl der Auslö­ ser betätigt als auch die Hauptkontaktstelle (14) geöff­ net wird, nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß nach dem Prüfvorgang das Mittelkontakt­ stück (11) mittels eines Antriebes (29) in Ruhestellung zurückführbar und die erste und zweite Klinke (27, 28) mit der Hauptkontaktfeder (13) bzw. der Nebenkontaktfeder (17) zur Verklinkung derselben in Eingriff bringbar sind.

7. Kontaktanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Antrieb (29) ein Elektromagnet, ein Mini-Elektromotor, ein Bimetall- oder ein Formgedächtnis­ legierungs-Streifen oder dgl. vorgesehen ist.

8. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Nebenkontaktstelle (54) ein Relais (61) zugeordnet ist, das bei Erregung die Nebenkontaktstelle (59) in Einschaltstellung verbringt.

9. Kontaktanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Relais (61) in einem ersten Prüfkreis angeordnet ist, der eine mittels einer Prüftaste (80) schließbare erste Prüfkontaktstelle (70) aufweist.

10. Kontaktanordnung nach Anspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die erste Prüfkontaktstelle zwei Feder­ kontakte (68, 69) aufweist, die mittels der Prüftaste (80) zusammendrückbar sind.

11. Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem ersten Prüfkreis ein zweiter Prüfkreis angeordnet ist, der eine zweite Prüfkontaktstelle (75) und eine Wicklung (79) am Summenstromwandler enthält, so daß beim Schließen der zweiten Prüfkontaktstelle (75) über die Wicklung (79) ein einem Fehlerstrom entsprechender Strom induziert wird und der Auslöser zur Öffnung der Hauptkontaktstelle (54) an­ spricht.

12. Kontaktanordnung nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die erste und zweite Prüfkontaktstelle (70, 75) so einander zugeordnet sind, daß beim Drücken der Prüftaste (80) zuerst die erste Prüfkontaktstelle (70) und danach, wenn die Nebenkontaktstelle (59) ge­ schlossen ist, die zweite Prüfkontaktstelle (75) ge­ schlossen wird.

13. Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der ersten Prüfkontakt­ stelle (70) eine Verriegelungseinrichtung zugeordnet ist, die diese nach Loslassen der Prüftaste (80) in Schließ­ stellung hält, und daß der Auslöser bei Auftreten eines Fehlerstromes die Verriegelung entriegelt, so daß die Ne­ benkontaktstelle (59) öffnet.