DE602004005811T2

DE602004005811T2 - Sich selbst prüfender und wiedereinschaltender Differenzstromschutzschalter

Info

Publication number: DE602004005811T2
Application number: DE602004005811T
Authority: DE
Inventors: Domenico Bosatelli
Original assignee: Gewiss SpA
Current assignee: Gewiss SpA
Priority date: 2004-02-06
Filing date: 2004-02-06
Publication date: 2007-08-16
Anticipated expiration: 2024-02-07
Also published as: EP1562213B1; DE602004005811D1; ATE359594T1; ES2280927T3; EP1562213A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fehlerstromschutzschalter mit autodiagnostischen und selbst rückstellenden Funktionen. Genauer betrifft die Erfindung einen Fehlerstromschutzschalter, der erlaubt automatisch den korrekten Betrieb des Fehlerstromschutzschalters selbst zu diagnostizieren und den Fehlerstromschutzschalter am Ende des diagnostischen Prozesses automatisch zurückzustellen.
Wie bekannt, müssen Fehlerstromschutzschalter zur Sicherstellung ihres langfristigen korrekten Betriebes, d.h. um sicherzustellen, dass die Vorrichtung prompt und wirksam herausspringt, um in der Lage zu sein die Schaltung, die einer Last vorgeschaltet ist, zu öffnen, wenn ein Fehlerstrom auftritt, in periodischen Abständen Einsatzerprobungen unterzogen werden.
Im Wesentlichen muss der Fehlerstromschutzschalter von dem Benutzer manuell bedient werden, um zu überprüfen, ob sich der Fehlerstromschutzschalter tatsächlich öffnet und folglich die Energieversorgung der nachgeschalteten Last unterbricht.
Dieser Vorgang, der wie zuvor erwähnt manuell stattfindet, muss periodisch wiederholt werden, um eine perfekte Wirksamkeit des Fehlerstromschutzschalters sicherzustellen.
Diese periodischen Tests werden in der Regel nicht durchgeführt, erstens weil der Benutzer vergisst die Tests durchzuführen und zweitens da dieser Test notwendiger Weise die Unterbrechung der Energieversorgung der nachgeschalteten Schaltung, wenn auch nur zeitweise, bedingt, und dies kann in einigen Fällen ein Nachteil für die Lasten sein, die an diese Energieversorgung angeschlossen sind.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Fehlerstromschutzschalter bereitzustellen, der autodiagnostische und selbst rückstellende Funktionen aufweist, d.h. der in der Lage ist automatisch seinen eigenen korrekten Betrieb im Hinblick auf die elektrischen und mechanischen Komponenten zu überprüfen.
Innerhalb dieses Ziels ist es ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung einen Fehlerstromschutzschalter bereitzustellen, der erlaubt automatisch seine Funktionstüchtigkeit zu testen, während die dem Schutzschalter nachgeschalteten Lasten weiterhin mit Energie versorgt werden.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Fehlerstromschutzschalter bereitzustellen, der zusätzlich zur Durchführung der automatischen Funktionstests in der Lage ist sich automatisch selbst zurückzustellen.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Fehlerstromschutzschalters, der sehr zuverlässig und relativ einfach und zu wettbewerbsfähigen Kosten herzustellen ist.
Dieses Ziel und diese und andere Gegenstände, die hiernach deutlicher werden, werden durch einen Fehlerstromschutzschalter mit autodiagnostischen und selbst rückstellenden Funktionen gemäß Anspruch 1 erreicht.
Die Schrift DE 44 32 643 legt eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dar.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden aus der Beschreibung einer bevorzugten, aber nicht ausschließlichen Ausführung des Fehlerstromschutzschalters gemäß der vorliegenden Erfindung hervorgehen, die mit Hilfe eines nicht begrenzenden Beispiels in der beigefügten Zeichnung illustriert ist, wobei die einzige Abbildung ein Blockdiagramm des Fehlerstromschutzschalters gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
Unter Bezugnahme auf die Abbildung umfasst der Fehlerstromschutzschalter gemäß der vorliegenden Erfindung, der allgemein mit der Bezugszahl 1 bezeichnet ist, eine aus sich heraus bekannte Fehlerstromschaltung 2, die geeignet ist ein Relais 3 zu betätigen; um die Kontakte einer Leitung 4 freizugeben, die eine oder mehrere stromabwärts angeordnete Lasten mit Energie versorgt.
Die Fehlerstromschaltung ist mit einer Steuereinheit 5 verbunden, die geeignet ist als Input den Fehlerstrom Idiff, der von der Fehlerstromschaltung 2 ankommt, zu empfangen.
Der Fehlerstromschutzschalter ist außerdem mit einem Druckknopf 6 versehen, um manuell den Betrieb des Schutzschalters zu testen; dieser Test kann ebenfalls direkt von der Steuereinheit 5 durchgeführt werden. Die manuelle Aktivierung des Druckknopfes bewirkt, dass ein nachgeschalteter Widerstand 7 einen kalibrierten Fehlerstrom erzeugt, der bewirkt, dass sich der Schutzschalter öffnet.
Eine ähnliche Funktion ist mit Hilfe der Steuerschaltung bereitgestellt, die zwei getrennte Fehlerstromwerte Idiagn (nominaler Idn und erhöhter Wert) zur automatischen Funktionsdiagnostik erzeugen kann.
Der erfindungsgemäße Fehlerstromschutzschalter ist außerdem mit einem Umgehungsbereich 9 versehen, der ein Schaltschütz umfasst, welches ermöglicht die Schaltung zu schließen, d.h. die Lasten weiter mit Energie zu versorgen, selbst wenn der Fehlerstromschutzschalter zu Testzwecken die Energie unterbrochen hat.
Das Schaltschütz 9 umfasst einen sekundären Stellantrieb 10, der von einem Stellantriebsteuersignal 11 angetrieben wird, das von der Steuereinheit 5 stammt. Der sekundäre Stellantrieb 10 betätigt die sekundären Kontakte 13 und 14, die erlauben die elektrische Energieversorgungsleitung 4 zu schließen, wodurch folglich der Eingriff des Fehlerstromschutzschalters 2 umgangen wird, und einen Statusanzeigekontakt 12.
Im Wesentlichen ist das Schaltschütz 9 als eine Umgehung des Fehlerstromschutzschalters gestaltet und seine Funktionsweise wird hiernach in größeren Einzelheiten beschrieben.
Das Schließen des Kontakts 12 erzeugt ein Signal 15, das die Position der sekundären Kontakte 13 und 14 anzeigt.
Die Steuereinheit 5 ist, wie in der Abbildung gezeigt, an die Energieversorgungsleitung 4 angeschlossen.
Der erfindungsgemäße Fehlerstromschutzschalter weist einen zusätzlichen Rückstellbereich 18 auf, der einen Steuerhebel 19 aufweist, welcher von einem Stellantrieb 20 betätigt werden kann, der von der Steuereinheit 5 mit Hilfe eines Steuersignals 21 angetrieben wird. In geeigneter Weise ist der Stellantrieb 20 von der thermomechanischen Art und seine Betätigung hängt von der Überprüfung seitens der Steuereinheit 5 der Position des Hebels mit Hilfe eines Kontaktes 22 ab, der ein Signal 23 aussendet, welches der Steuereinheit 5 die Position des Betätigungshebels 19 anzeigt.
Außerdem ist die Betätigung des Rückstellbetätigungshebels 19 abhängig von der Position einer Verriegelungsvorrichtung 24, die in geeigneter Weise von einer Kappe gebildet ist, die, wenn sie in geeigneter Weise über den Hebel 19 gleitet, dessen manuelle Betätigung verhindert.
Ein Kontakt 25 ist geeignet ein Signal 26 bereitzustellen, das der Steuereinheit 5 die Position der Verriegelungsvorrichtung 24 anzeigt.
Außerdem ist die Steuereinheit 5 mit Hilfe einer Verbindung 27 an die Leitung 4 angeschlossen, um den Status des Systems zu testen, wobei ermöglicht wird in der Steuereinheit 5 den diagnostischen Fehlerstrom Idiagn, der den nominalen Wert Idn oder einen erhöhten Stromwert aufweist, zu Testzwecken zu erzeugen.
Unter Bezugnahme auf die Abbildung ist die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Fehlerstromschutzschalters die folgende.
Zunächst zählt die Steuereinheit 5, wenn sie einmal installiert ist, die Zeit, und bei einer vorbestimmten Grenze, d.h. nachdem eine bestimmte Zeit abgelaufen ist, aktiviert sie das Signal 11, um den sekundären Stellantrieb 10 derart zu steuern, dass er die Umgehungsschaltung schließt, welche ermöglicht den Fehlerstromschutzschalter 2 zu umgehen. Dies dient dazu zu verhindern, dass als Folge des Testens des Fehlerstromschutzschalters die an die Energieversorgungsleitung 4 angeschlossenen Lasten, wenn auch nur vorübergehend, von der Energieversorgung getrennt werden.
Bevor es möglich ist, diesen Vorgang des Schließens der Kontakte 13 und 14 mit Hilfe des sekundären Stellantriebs 10 durchzuführen, überprüft die Steuereinheit 5 mit Hilfe des Signals 26, das die Position der Verriegelungsvorrichtung 24 anzeigt, ob sich die Verriegelungsvorrichtung 24, d.h. die Kappe, in der korrekten Position befindet, und ob der Kontakt des Fehlerstromschutzschalters geschlossen ist.
Wenn der Kontakt des Fehlerstromschutzschalters nicht geschlossen ist, oder wenn sich die Kappe nicht in der korrekten Position befindet, wird kein Funktionstest durchgeführt.
Wenn der Kontakt geschlossen ist, wird das Steuersignal aktiviert und erzeugt den Fehlerstrom mit Hilfe der Verbindung 27. Dieses Steuersignal, das von der Steuereinheit 5 ausgesandt wird, ersetzt im Wesentlichen das Drücken auf den Testknopf 6, das manuell von dem Benutzer ausgeführt werden kann.
Wenn der Fehlerstromschutzschalter 2 die Energieversorgung nicht unterbricht, d.h. wenn sich die Kontakte nicht öffnen, erzeugt die Steuereinheit 5 einen Strom, der stärker ist als der nominale Fehlerstrom, um das Öffnen des Kontaktes des Fehlerstromschutzschalters zu erzwingen.
Wenn sich der Kontakt in offener Position befindet, wird der Rückstellbefehl mit Hilfe des Steuersignals 21 des thermomechanischen Stellantriebs 20 gegeben, welcher wiederum auf den Betätigungshebel 19 einwirkt, um den Fehlerstromschutzschalter wieder anzuschließen.
Während der offenen Phase des Fehlerstromschutzschalters sorgt, wie zuvor erwähnt, der sekundäre Stellantrieb mit Hilfe der Umgehungsschaltung, die von dem Zweig der Energieversorgungsleitung 4 gebildet ist, an welchem die Schutzschalter 13 und 14 vorgesehen sind, dafür, dass die an die Leitung angeschlossenen Lasten konstant weiter mit Energie versorgt werden, und zwar im Wesentlichen unter Umgehung des Fehlerstromschutzschalters.
Während dieses Schritts, bei welchem der Fehlerstromschutzschalter 2 offen, aber die Leitung noch geschlossen ist dank des Vorhandenseins der Umgehungsschaltung, wird der Fehlerstromschutz von der Steuereinheit 5 sichergestellt.
Wenn der Fehlerstromschutzschalter 2 einmal wieder geschlossen ist, ist es möglich die Steuerung von dem sekundären Stellantrieb 10 abzuziehen, um die Kontakte 13 und 14 wieder zu öffnen und daher anzuzeigen, dass der Test ein positives Ergebnis gezeigt hat.
Im gegenteiligen Fall, in dem der Fehlerstromschutzschalter 2 offen bleibt trotz des von der Steuereinheit 5 gegebenen Schließbefehls (was entweder einen Fehler des Fehlerstromschutzschalters oder einen Fehlerstrom auf der Leitung anzeigt), ist es erforderlich den Fehler zu melden und den Antrieb des sekundären Stellantriebs 10 aufrecht zu halten, so dass es zu keiner Unterbrechung der Energieversorgung der an die Leitung angeschlossenen Lasten kommt, wobei der Fehlerstromschutz immer von einer zusätzlichen Schaltung sichergestellt wird, die in der Steuereinheit 5 besteht.
Beim Testen des Fehlerstromschutzschalters ist eine Anzeige, welche anzeigen soll, dass der Test gerade läuft, aktiv.
In der Praxis hat sich herausgestellt, dass der Fehlerstromschutzschalter gemäß der vorliegenden Erfindung das beabsichtigte Ziel und die Gegenstände vollständig erreicht, da er ermöglicht einen vollständig automatischen Test der gesamten mechanischen und elektrischen Funktion des Fehlerstromschutzschalters durchzuführen, ohne dabei allerdings die Energieversorgung unterbrechen und daher Energie von den an der Leitung angeschlossenen Lasten abziehen zu müssen.
Der so gebildete Fehlerstromschutzschalter kann zahlreichen Modifizierungen und Änderungen unterzogen werden, die alle innerhalb des Rahmens der angehängten Ansprüche liegen.

Claims

Fehlerstromschutzschaltermit autodiagnostischen und selbst rückstellenden Funktionen,mit einer Fehlerstromschaltung (2), die dafür eingerichtet ist, an eine elektrische Stromversorgungsleitung (4) angeschlossen zu werden, um diese Leitung im Falle eines Fehlerstroms zu öffnen, Mittel zum Rückstellen des Fehlerstromschutzschalters, welche dafür geeignet ist, das erneute Schließen dieser Leitung nach unzeitgemäßerÖffnung oder zur Überprüfung dieser Schaltung zu ermöglichen, wobei er eine Steuereinheit (5) aufweist, die dafür geeignet ist, das automatische Öffnen dieses Fehlerstromschutzschalters zu bewirken, um die elektrische und mechanische Funktionalität zu überprüfen, und eine Umgebungsschaltung (9) des Fehlerstromschutzschalters, die geeignet ist, die Energieversorgung von an die Stromversorgungsleitung angeschlossenen Lasten aufrecht zu erhalten, wenn sich der Fehlerstromschutzschalter zu diagnostischen Zwecken im offenen Zustand befindet, dadurch gekennzeichnet, dass er einen sekundären Stellantrieb (10) aufweist, der dafür eingerichtet ist, die Kantakte der Umgebungsschaltung mit Hilfe eines Befehls von der Steuereinheit anzutreiben.
Fehlerstromschutzschalter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (18) zum Rückstellen des Fehlerstromschutzschalters von der Steuereinheit gesteuert wird, um den Fehlerstromschutzschalter automatisch rückzustellen.
Fehlerstromschutzschalter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit an eine Schaltung zum Erzeugen eines Fehlerstroms angeschlossen ist, welche ähnlich einem Druckknopf ausgebildet ist zum manuellen Testen des Fehlerstromschutzschalters.
Fehlerstromschutzschalter gemäß einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit als Eingabe ein Fehlerstromsignal der Fehlerstromschaltung empfängt.
Fehlerstromschutzschalter gemäß einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit als Eingabe ein Signal empfängt, das die Position von Schließkontakten der Umgebungsschaltung anzeigt.
Fehlerstromschutzschalter gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Verriegelungsvorrichtung aufweist, die dafür geeignet ist, in Abhängigkeit von ihrer Position die Rückstellvorrichtung freizugeben oder nicht.
Fehlerstromschutzschalter gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit als Eingabe ein Signal empfängt, das die Position einer Verriegelungsvorrichtung anzeigt.
Fehlerstromschutzschalter gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellvorrichtung einen Betätigungshebel aufweist.
Fehlerstromschutzschalter gemäß einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese Rückstellvorrichtung von einem thermomechanischen Stellentrieb gesteuert ist, der von einem Steuersignal angetrieben wird, das von der Steuereinheit herstammt.
Fehlerstromschutzschalter gemäß einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er als Eingabe ein Signal empfängt, das die Position der Kontakte des sekundären Stellantriebs anzeigt.
Verfahren zur Durchführung eines Funktionstests an dem Fehlerstromschutzschalter des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass es die Schritte aufweist: Überprüfung des Status der Kontakte einer Fehlerstromschaltung (2) des Fehlerstromschutzschalters; Überprüfung der Position einer Rückstellvorrichtung das Fehlerstromschutzschalters; Überprüfung der Position einer Verriegelungsvorrichtung der Rückstellvorrichtung; Schließen einer Umgebungsschaltung (9), die geeignet ist, den Fehlerstromschutzschalter zu umgehen, um die Stromversorgung der an die Stromversorgungsleitung angeschlossenen Lasten aufrecht zu erhalten, wenn sich der Fehlerstromschutzschalter öffnet; automatische Durchführung eines Öffnungstests des Fehlerstromschutzschalters, wobei nominale und in der Spannung erhöhte Fehlerströme erzeugt werden; nach dem erfolgreich durchgeführten Test, Rückstellen des Fehlerstromschutzschalters und Öffnen der Umgebungsschaltung, wobei ein sekundärer Stellantrieb (10) vorgesehen ist, um die Kontakte der Umgebungsschaltung mit Hilfe eines Befehls von einer Steuereinheit anzutreiben.