DE4343560A1 - Fault current protection switch - Google Patents

Fault current protection switch

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Abstract

The protection switch has a current circuit, containing a sum current transducer, with a primary winding associated with at least one of the phase lines and the neutral line and a secondary winding coupled to the control circuit for the retaining magnet for the switch contact. The retaining magnet (20) has a current supply (14) and a storage circuit (9), eg. a mains back-up battery, or a storage capacitor. Pref. a relay acts as an undervoltage release.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fehlerstromschutzschalter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a residual current circuit breaker according to the Preamble of claim 1.

Fehlerstromschutzschalter sind hochempfindliche Schutzeinrichtun­ gen, die einen im Fehlerfall fließenden Erdschlußstrom von weni­ gen mA erkennen, diesen Erdschlußstrom auswerten und mittels einer Kinematik die Kontakte des gefährdeten Stromkreises unter­ brechen. In der Praxis, insbesondere durch Großversuche, hat es sich gezeigt, daß ein großer Anteil eingebauter Fehlerstrom­ schutzschalter die an ihn gestellten Anforderungen nicht erfüllt. Grund hierfür ist das ungünstige Verhältnis zwischen der durch den Fehlerstrom bestimmten geringen Auslöseenergie von ca. 50 µVA und den großen benötigten Arbeitsaufwand zur Trennung der Kon­ takte des zugehörigen Schalters. In stationären Anlagen wird aus Betriebsgründen als Auslöser überwiegend das Haltemagnetprinzip angewandt, d. h. ein Permanentmagnetrelais wird durch den Fehler­ strom entregt und entklinkt ein zugeordnetes Schaltschloß.Residual current circuit breakers are highly sensitive protective devices conditions that a ground fault current from weni flowing in the event of a fault Detect against mA, evaluate this earth fault current and use kinematics the contacts of the circuit at risk break. In practice, especially through large-scale trials, it has showed that a large proportion of built-in fault current circuit breaker does not meet the requirements placed on it. The reason for this is the unfavorable ratio between the through the tripping current determined low trigger energy of about 50 µVA and the large amount of work required to separate the accounts clock of the associated switch. In stationary plants it turns out Operational reasons as a trigger mainly the holding magnet principle applied, d. H. a permanent magnet relay is caused by the fault  current de-energizes and unlatches an assigned switch lock.

Weiterhin sind Fehlerstromschutzschalter bekannt, die als Aus­ löser eine nach dem Ruhestromprinzip arbeitende Einrichtung aufweisen und sich selbst überwachen, d. h. bei Ausfall schal­ tungsseitiger Bauteile abgeschaltet werden, d. h. in einen gefahr­ losen Zustand versetzt werden.Furthermore, residual current circuit breakers are known as off solver a device working according to the quiescent current principle have and monitor themselves, d. H. scarf in case of failure device-side components are switched off, d. H. in a danger loose state.

Den bekannten Fehlerstromschutzschaltern haftet jedoch der Nach­ teil an, daß ihre Betriebssicherheit, insbesondere bei einem Netzspannungsausfall mittlerer Zeitdauer, nicht gewährleistet ist. Dies bedeutet, daß der Fehlerstromschutzschalter bei einem Netzspannungsausfall mittlerer Zeitdauer den zugehörigen Strom­ kreis unterbricht.However, the well-known residual current circuit breakers are liable share that their operational safety, especially with a Mains voltage failure of medium duration, not guaranteed is. This means that the residual current circuit breaker at one Mains voltage failure of medium duration the associated current circle interrupts.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fehlerstrom­ schutzschalter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so zu verbessern, daß insbesondere bei Netzspannungsausfällen mit mittlerer Zeitdauer die Betriebssicherheit gewährleistet ist.The invention has for its object a fault current Circuit breaker according to the preamble of claim 1 improve that especially with mains voltage failures operational safety is guaranteed over a medium period of time.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben Merkmale gelöst.This object is achieved by the characterizing Part of claim 1 specified features solved.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unter­ ansprüchen.Further refinements of the invention result from the sub claims.

Die Erfindung schafft einen betriebssicheren, in seiner Funktion robusten Fehlerstromschutzschalter, der bei Netzspannungsaus­ fällen mit mittlerer Zeitdauer eine Unterbrechung des zugehörigen Stromkreises vermeidet.The invention creates a reliable, in its function robust residual current circuit breaker, which switches off when the cases with an interruption of the associated one Avoids circuit.

Gemäß der Erfindung wird der Unterspannungsauslöser durch eine Speicherschaltung gehalten, solange kurzzeitige Netzausfälle auftreten. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird als Spei­ cherschaltung ein netzgepufferter Akku verwendet. Nach einer weiteren Ausführungsform wird als Speicherschaltung ein Speicher­ kondensator, insbesondere ein sogenannter Goldkondensator be­ nutzt, der aufgrund seiner großen Speicherkapazität auch längere Netzausfälle überbrückt.According to the invention, the undervoltage release is activated by a Memory circuit held as long as brief power failures occur. In a preferred embodiment, as Spei circuit-backed battery used. After a Another embodiment is a memory as a memory circuit capacitor, in particular a so-called gold capacitor  uses the longer due to its large storage capacity Power outages bridged.

Der erfindungsgemäße Fehlerstromschutzschalter arbeitet derart, daß bei einem Unterspannungsauslöser in Form eines Relais im Fehlerfall die Spule des Relais durch die im Summenstromwandler induzierte Spannung über eine Verstärkerschaltung kurzgeschlossen wird, der Anker des Relais abfällt und die Schaltkontakte des zugehörigen Stromkreises geöffnet werden. Netzausfälle bis zu einigen Stunden haben dagegen zur Folge, daß das Relais sicher abfällt und der zugehörige Stromkreis geöffnet wird, d. h. der Fehlerstromschutzschalter ist betriebssicher.The residual current circuit breaker according to the invention works in such a way that with an undervoltage release in the form of a relay in In the event of a fault, the relay coil is caused by the in the total current transformer induced voltage short-circuited via an amplifier circuit the armature of the relay drops out and the switching contacts of the associated circuit can be opened. Power failures up to however, a few hours result in the relay being safe drops and the associated circuit is opened, d. H. of the Residual current circuit breaker is reliable.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung zur Erläuterung weiterer Vorteile und Merk­ male beschrieben. Es zeigenThe following are preferred embodiments of the invention based on the drawing to explain further advantages and Merk times described. Show it

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Fehlerstromschutz­ schalters mit einer Speicherschaltung zur Überbrückung kurzzeitiger Netzausfälle, und Fig. 1 is a schematic representation of a residual current circuit breaker with a memory circuit for bridging brief power failures, and

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Fehlerstromschutzschalters unter Anwendung des in Verbindung mit Fig. 1 beschrie­ benen Prinzips. Fig. 2 is a block diagram of a residual current circuit breaker using the principle described in connection with Fig. 1 ben.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fehlerstrom­ schutzschalters mit einem Summenstromwandler 1 und dem zugehöri­ gen, überwachten Stromkreis 2. Der Summenstromwandler 1 ist über eine Wicklung 5 mit einer Steuerschaltung 6 verbunden, die ein Relais 20 zur Betätigung von Kontakten 22 steuert. Die Kontakte 22 liegen im Kreis der mit 3 und 4 bezeichneten Phasenleiter. Fig. 1 shows a schematic representation of a residual current circuit breaker with a summation current transformer 1 and the associated, monitored circuit 2nd The summation current transformer 1 is connected via a winding 5 to a control circuit 6 which controls a relay 20 for actuating contacts 22 . The contacts 22 are in the circle of the phase conductors labeled 3 and 4 .

Mittels einer Prüftaste 12, läßt sich die Betriebsfähigkeit des erfindungsgemäßen Fehlerstromschutzschalters überprüfen.The operability of the residual current circuit breaker according to the invention can be checked by means of a test button 12 .

Zur Überbrückung kurzzeitiger Netzausfälle ist gemäß der Erfin­ dung eine Speicherschaltung 9 vorgesehen, die beispielsweise in Form eines netzgepufferten Akkus ausgebildet ist und mit der Steuerschaltung 6 in Verbindung steht, um bei kurzzeitigen Netz­ ausfällen eine Deaktivierung des Unterspannungsauslösers 22, vorzugsweise in Form eines Relais, zu verhindern.To bridge short-term power failures according to the inven tion, a memory circuit 9 is provided, which is designed, for example, in the form of a mains-buffered battery and is connected to the control circuit 6 in order to deactivate the undervoltage release 22 , preferably in the form of a relay, in the event of short-term mains failures prevent.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist als Speicherschaltung ein netzgepufferter Akku vorgesehen, der jedoch durch einen Speicherkondensator, insbesondere durch einen sogenannten Gold­ kondensator ersetzt sein kann. Mit einem derartigen netzgepuffer­ ten Speicher 9 lassen sich Netzausfälle ohne weiteres bis zu mehreren Stunden überbrücken, d. h. der Fehlerstromschutzschalter spricht bei Netzausfällen in der vorerwähnten Größenordnung nicht an.According to a preferred embodiment, a mains-buffered battery is provided as the memory circuit, which, however, can be replaced by a storage capacitor, in particular by a so-called gold capacitor. With such a network-buffered memory 9 , network failures can easily be bridged for up to several hours, ie the residual current circuit breaker does not respond to power failures of the aforementioned magnitude.

Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemä­ ßen Fehlerstromschutzschalters und Fig. 3 eine Detailschaltung des erfindungsgemäßen Fehlerstromschutzschalters. Fig. 2 shows a preferred embodiment of the inventive 3 SEN-leakage circuit breaker and Fig. Is a detailed circuit of the fault current circuit breaker according to the invention.

Im folgenden wird auf die Fig. 2 und 3 Bezug genommen.In the following, reference is made to FIGS. 2 and 3.

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Fehlerstrom­ schutzschalters. Gemäß Fig. 2 ist die Speicherschaltung 9 mit dem Unterspannungsauslöser 20 vorzugsweise über die Steuerschaltung 6, und einem Spannungsspeisekreis 14 gekoppelt. Die in Fig. 2 gezeigte bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fehler­ stromschutzschalters ist eingangsseitig der Steuerschaltung 6 mit dem Summenstromwandler 1 versehen. Eine durch einen Differenz­ strom im Summenstromwandler 1 induzierte Spannung Uw wird einem Eingangskreis 7 der Steuerschaltung 6 zugeführt. Der Eingangs­ kreis 7 dient der Amplitudenbegrenzung der Spannung Uw und fil­ tert überlagerte Störsignale heraus. An den Eingangskreis 7 der Steuerschaltung 6 ist ein Verstärker 8 angeschlossen, der die Ausgangsspannung des Eingangskreises auf einen vorbestimmten Pegel für eine nachgeschaltete Grenzwertschaltung 16 verstärkt. Die Grenzwertschaltung 16, die ebenfalls in die Steuerschaltung 6 integriert sein kann, enthält einen Komperator, der bei Über­ schreitung sowohl eines positiven als auch eines negativen Aus­ lösewertes durch die Eingangsspannung der Grenzwertschaltung derart auf den Haltemagnet 20 bzw. ein Relais 20 wirkt, daß die Schaltkontakte 22 geöffnet werden. Fig. 2 is a block diagram of the residual current circuit breaker according to the invention. Referring to FIG. 2, the memory circuit 9 is preferably connected to the undervoltage release 20 is coupled via the control circuit 6, and a voltage supply circuit 14. The preferred embodiment of the fault current circuit breaker according to the invention shown in FIG. 2 is provided on the input side of the control circuit 6 with the summation current transformer 1 . A voltage U w induced by a differential current in the summation current transformer 1 is fed to an input circuit 7 of the control circuit 6 . The input circuit 7 serves to limit the amplitude of the voltage U w and filter out superimposed interference signals. An amplifier 8 is connected to the input circuit 7 of the control circuit 6 and amplifies the output voltage of the input circuit to a predetermined level for a downstream limit value circuit 16 . The limit value circuit 16 , which can also be integrated in the control circuit 6 , contains a comparator which acts on the holding magnet 20 or a relay 20 in the event that both a positive and a negative trigger value are exceeded by the input voltage of the limit value circuit, so that the Switch contacts 22 are opened.

Der Spannungsspeisekreis 14 weist ein Netzgerät 14a auf, welches die Stromversorgung sicherstellt. Dem Netzgerät 14a ist ein Überspannungsschutz 14b vorgeschaltet. Bei Ausfall der Netzspan­ nung übernimmt die Speicherschaltung 9 die Stromversorgung. Bei angeschlossenem, normal funktionierendem Spannungsspeisekreis 14 werden die Bauteile der Speicherschaltung 9 bzw. die Speicher­ schaltung 9 auf Nennspannung gehalten.The voltage supply circuit 14 has a power supply unit 14 a, which ensures the power supply. An overvoltage protection 14 b is connected upstream of the power supply unit 14 a. If the mains voltage fails, the memory circuit 9 takes over the power supply. When connected, a normally functioning power supply circuit 14, the components of the storage circuit 9 or the storage circuit 9 are maintained at the rated voltage.

Fällt sowohl der Spannungsspeisekreis 14 als auch die Speicher­ schaltung 9 aus, tritt am Unterspannungsauslöser bzw. Haltemagnet 20 eine Unterspannung auf, welche über das Schaltschloß 21 die Schaltkontakte 22 öffnet, infolgedessen die Speisung zugeschalte­ ter Geräte unterbrochen wird.If both the voltage supply circuit 14 and the memory circuit 9 fail, an undervoltage occurs at the undervoltage release or holding magnet 20 , which opens the switch contacts 22 via the switching mechanism 21 , as a result of which the supply of connected devices is interrupted.

Mit der erfindungsgemäß vorgesehenen Speicherschaltung 9 wird damit insbesondere bei einem Netzspannungsausfall mittlerer Zeitdauer die Betriebssicherheit durch Anlegen der in der Spei­ cherschaltung gespeicherten Spannung gewährleistet. Zusätzlich ist eine Selbstüberwachung des Fehlerstromschutzschalters bei Ausfall eines Bauelementes möglich.With the memory circuit 9 provided according to the invention, operational reliability is ensured in particular in the event of a medium-term mains voltage failure by applying the voltage stored in the memory circuit. In addition, self-monitoring of the residual current circuit breaker is possible in the event of a component failure.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Speicherschaltung 9 zur Über­ brückung von Netzausfällen mittlerer Zeitdauer kann auch bei einer Schaltung angewandt werden, wie sie aus der EP 220 408 oder der US 3,786,356 bekannt ist.The memory circuit 9 provided according to the invention for bridging medium-term power failures can also be used in a circuit such as is known from EP 220 408 or US Pat. No. 3,786,356.

Claims (4)

1. Fehlerstromschutzschalter, insbesondere zur Isolations­ überwachung elektrischer Stromkreise, mit einem Summenstromwandler, der eine wenigstens aus Pha­ senleiter und neutralem Leiter gebildete Primärwicklung und eine Sekundärwicklung aufweist, die über eine Steuerschal­ tung einen auf Schaltkontakte einwirkenden Haltemagneten steuert, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltemagnet (20) mit einer Stromversorgung (14) sowie einer Speicherschaltung (9) verbunden ist.1. Residual current circuit breaker, in particular for insulation monitoring of electrical circuits, with a summation current transformer which has a primary winding formed at least from phase conductor and neutral conductor and a secondary winding which controls a holding magnet acting on switching contacts via a control circuit, characterized in that the holding magnet ( 20 ) is connected to a power supply ( 14 ) and a memory circuit ( 9 ). 2. Fehlerstromschutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Speicherschaltung (9) ein netzgepufferter Akku vorgesehen ist.2. Residual current circuit breaker according to claim 1, characterized in that a mains-buffered battery is provided as the memory circuit ( 9 ). 3. Fehlerstromschutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Speicherschaltung (9) durch einen Spei­ cherkondensator gebildet ist. 3. Residual current circuit breaker according to claim 1, characterized in that the storage circuit ( 9 ) is formed by a storage capacitor. 4. Fehlerstromschutzschalter nach wenigstens einem der vor­ angehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Unter­ spannungsauslöser (20) ein Relais ist.4. Residual current circuit breaker according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sub-voltage release ( 20 ) is a relay.
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