DE635460C - Erdschluss-Schutzanordnung fuer elektrische Geraete - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Erdschluß-Schutzanordnung für elektrische Gerate, bei denen das Gehäuse oder ein sonstiger metallgemantelter Teil über eine Auslösestromo spule geerdet ist und der Erdverbindung ständig eine Prüfspannung zugeführt wird. Gemäß der Erfindung wird einem Abgriffpunkt der zwischen dem unmittelbar geerdeten Gehäuse und einer anderen Erdverbindung, ζ. B. dem Nulleiter oder einer Hilfserde, angeordneten Auslösespule die Prüfspannung ständig so zugeführt, daß sich die in der Auslösespule infolge der Prüfspannung fließenden Ströme normalerweise in

ig ihrer Wirkung aufheben, dagegen bei einem Fehler im Schutz- oder Erdkreis die Auslösevorrichtung in Gang setzen.

Hierdurch wird die Wirkung erzielt, daß eine Auslösung eintritt bzw. eine Anzeige erfolgt, gleichgültig, ob der Fehler in der Erdverbindung oder im Schutzkreis vorliegt.

Es sind Anordnungen bekannt, bei denen zur dauernden Überwachung der Hilfserde ein Relais angeordnet ist, dessen Magnetspule dauernd von einem schwachen Strom durchflossen wird und einen Kontakt geschlossen hält, solange die Hilfserde in Ordnung ist, dagegen bei Stromlosigkeit der Hilfserde den Kontakt und damit den Hauptschalter öffnet. Gegenüber dieser bekannten Anordnung wird durch die Schaltung gemäß der Erfindung ein wesentlich weitgehender Schutz und eine größere Sicherheit erreicht.

Zunächst erfolgt die Auslösung bzw. eine Signalgabei unabhängig davon, ob der Fehler im Erd- oder Schutzkreis Hegt, während bei der bekannten Anordnung die Schutzeinrichtung nur wirksam wird, wenn der Fehler in der Erdverbindung selbst vorliegt. Beispielsweise wird bei der bekannten Anordnung ein Fehler oder ein Bruch in der Auslösespule nicht zur Anzeige führen, und die Schaltvorgänge können dann ausgeführt werden, als wenn der Kreis gesund ist, was bei der Anordnung gemäß der Erfindung nicht erfolgt. Weiter sind bei der bekannten Anordnung neben der Auslöse- oder Schließspule des Schalters zwei besondere Relais erforderlich, während die Anordnung gemäß der Erfindung· nur einen Anschluß an eine vorhandene Auslösespule bei einem elektromagnetisch in Tätigkeit gesetzten Schalter verlangt und bei einem handbedienten Schalter nur erforderlich macht, eine einzige Anzeigespule vorzusehen. Infolgedessen wird es möglich, diese sehr billige Anordnung auch bei Geräten und Schaltanlagen geringeren Energiebedarfes, z. B. bei Hausanschlüssen, vorzusehen, für die sich die bekannte Anordnung infolge ihrer erheblich höheren Kosten nicht lohnt.

Im folgenden seien beispielsweise drei Anordnungen gemäß der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben, die Schaltungs- 6g Schemen darstellt.

Bei der Anordnung nach Fig. 1 wird eine Speiseleitung^, A¹, A² von einem Transfer-

mator an einer Kraftstation oder Unterstation gespeist, der eine bei B angedeutete Sekundärwicklung in Sternschaltung aufweist. Der Sternpunkt ist mit Erde mittels einer Erdplatte B¹ oder einer sonstigen Er£l·- verbindung niederen Widerstandes, die zuri Verfügung steht, verbunden. Ein neutraler oder Erdleiter A^z liegt längs des Speiseleiters parallel zu den Phasenleitern A₁ A¹, A². ίο Das elektrische Gerät, das als Verbraucher von der Speiseleitung gespeist wird und in diesem Falle aus einem Einphasengerät, z. B. einem kleinen Motor, besteht, hat ein Gehäuse C und Spulen C¹. Die Spulen C¹ sind an den Phasenleiter A² und den Nulleiter A^s über einen Schalter D mit Auslösespule D¹ angeschlossen. Das Gehäuse ist unmittelbar mit Erde über einen Leiter E und eine Erdplatte E¹ verbunden; im besonderen hat diese ao Erdverbindung einen möglichst geringen Ohmschen Widerstand. Die Auslösespule D¹ - liegt zwischen dem geerdeten Gehäuse C und dem Nulleiter A³.

Bei einer solchen Anordnung besteht der Schutzkreis aus dem Gerätgehäuse C, seiner Haupterdung E, E¹ und der Auslösespule D¹ zwischen Gehäuse C und Nulleiter A³.

Eine Prüfspannung wird erfindungsgemäß dem Schutzkreis ständig dadurch zugeführt, daß ein Abgriffpunkt D² (gewöhnlich der Mittelpunkt der Spule D¹) über eine Lampe F oder einen sonst geeigneten Widerstand mit dem Phasenleiter A² verbunden ist. Unter normalen Verhältnissen fließt Strom vom Abgriffpunkt D² in entgegengesetzter Richtung durch die beiden Hälften der Spule D¹; dabei geht der über den linken Teil der Spule fließende Strom zum Gehäuse C und durch den unmittelbaren Erdanschluß E, E¹ zur Erde und über die Erdplatte -5¹ zum. Sternpunkt der Transformatorwicklung B, über den rechten Teil der Spule D¹ dagegen zum Leiter A³ und zurück zum Sternpunkt. Die Lage des Abgriffpunktes D² ist so gewählt, daß normal die entgegengesetzt gerichteten Kräfte, die der Strom mittels der beiden-Wicklungen der Spule erzeugt, sich einander aufheben und keine Auslösung stattfindet. ■ Wenn der Schutzkreis ungestört bleibt und ein Erdschluß zwischen dem Leiter .k² und dem geerdeten Gehäuse C eintritt, so fließt Strom von dem Gehäuse C₁ das nunmehr auf einer über dem Erdpotential liegenden Spannung ist, durch' die Erdverbindung E, E¹ und die Erdplatte B¹ in der Station zum Sternpunkt und parallel dazu durch die Auslösespule D¹ und den Leiter A³ zum Sternpunkt. Falls die Haupterdung E, E¹ nicht einen äußerst niedrigen Widerstand hat, wie er in der Praxis selten zu finden ist, außer wenn Wasserhauptleitungen zur Verfügung stehen, so wird der Strom, der durch die empfindliche Auslösespule D^ fließt, genügen, ein Auslösen des Schalters/) herbeizuführen wie bei den bekannten Erdableitungs-Schutzanord-' nungen, die oben erwähnt wurden.: -:..- Bei den bekannten Anordnungen aber macht ein Bruch im Schutzkreis die Auslösespule D¹ unwirksam, d. h. verhindert ihre Erregung im Falle eines Erdschlusses. Bei der Anordnung gemäß der Erfindung wird diese Anzeige ohne irgendeine Mitwirkung der stromverbrauchenden Stelle gegeben, denn abgesehen von dem äußerst unwahrscheinlichen Zufall, daß gleichzeitig zwei Leitungsbrüche eintreten, und zwar je einer auf jeder Seite der SpJiIe-D¹, wird diese Spule oder einer ihrer Teile durch einen Strom infolge des ständig angelegten Prüfpotentials erregt, und es wird eine Auslösung des Schalters D eintreten. Falls beispielsweise die Erdleitung E bricht, so wird der Stromkreis des linken Teiles der Auslösespule D¹ unterbrochen, und der Strom durch den rechten Teil der Spule wird die Auslösung veranlassen.

Da es zweckmäßig sein kann, den Selbstschalter D von Zeit zu Zeit zu prüfen, ist ein normal geschlossener Prüfschalter G, z. B. als Druckknopf ausgebildet, mit seinen Kontakten an den Leiter gelegt, der die Spule D¹ mit dem Gehäuse C verbindet. Durch ein Handhaben des Schalters wird dieser Anschluß unterbrochen und damit der normale Abgleich in der Spule D¹ gestört. Wenn also das Auslösegetriebe sich im ordnungsgemäßen ■Zustand befindet, so muß dann der Schalter D ausgelöst werden.

Wenn es unzulässig ist, den Nulleiter y4³ mit Erde infolge der beim Verbraucher vorliegenden besonderen Verhältnisse zu verbinden, sei es auch über einen verhältnismäßig hohen Widerstand, wie die Auslösespule D¹, so wird die Schaltung nach Fig. 2 verwendet. Bei dieser Anordnung ist ein Ende der Spule D¹ über die normal geschlossenen Kontakte des Druckknopfes G mit einer Hilfserdplatte H verbunden, die keine besonders gute Erde zu sein braucht, weil die Spule D¹ selbst einen verhältnismäßig hohen Widerstand haben muß, um die erforderliche Empfindlichkeit zu erzielen. Die Wirkungsweise dieser Anordnung" unter Normalverhältnissen sowohl wie beim Eintreten eines Fehlers im Schutzkreis ergibt sich ohne weiteres aus der ng Beschreibung der Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. I.

Man erkennt, daß bei dieser Anordnung der Abgriffpunkt D² der Spule D¹ mit dem Leiter A² an der Zufuhrseite des Schalters D verbunden ist. Das ist zwar kein für die Anordnung dieser Figur wesentliches Merkmal;

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es wird aber verwendet in Fällen, in denen es notwendig ist, eine Verbindung des Gerätes mit den Hauptzufuhrleitungen zu schaffen, wenn ein Fehler im Schutzkreis vorliegt, sei es selbst für die sehr kurze Zeit, die zum Auslösen des Schalters D notwendig ist. Bei dieser Anordnung wird die Prüfspannung ständig dem Schutzkreis zugeführt, unabhängig davon, ob das Gerät in Gebrauch

ίο ist oder nicht. Wenn man dann einen Schalter verwendet, der ein Einschalt- und Auslösegetriebe mit Freiauslösung besitzt, so wird das Schließen des' Schalters immer verhütet, wenn der Schutzkreis nicht gesund ist.

Bei einer solchen Anordnung kann außer oder statt der Anzeigelampe F ein Gesperre vorgesehen sein, das in den Stromkreis zwischen dem Abgrififpunkt D² und dem Phasenleiter A² eingeschaltet ist und wirkt, wenn die Spule infolge einer Unterbrechung in dieser Verbindung· oder eines Fehlers im Zufuhrkreise entregt wird, um das Schließen des Schalters zu verhüten.

Wenn, wie es gebräuchlich ist, der Abgriffpunkt D^% über den Leiter F·. mit dem Phasenleiter A² an der Gerätseite des Schalters D verbunden ist (wie in Fig. 1 gezeigt), so wird die Prüfspannung an den Schutzkreis nur dann ständig angelegt, während das Gerät benutzt wird, und demnach wird die Lampe, die in der Verbindung zum Abgriffpunkt D² liegt und dazu dient, ständig zu zeigen, daß die Verbindung nicht unterbrochen ist, dann gleichfalls anzeigen, ob das Gerät unter Spannung steht oder nicht; sie kann an Stelle der Anzeigelampe dienen, die in den Verbrauchergeräten häufig zu diesem Zweck angebracht wird, z. B. bei Haushaltskochern.
Ist eine Erde niederen Widerstandes für die Haupterde E₁E¹ des Gerätes verfügbar, so wird der Erdableitungsschutz normalerweise durch zwei Schmelzsicherungen J₁1¹ (Fig. 2) in dem Speisekreis des Gerätes dargestellt. Die Schutzanordnung gemäß der Erfindung wirkt dann als eine Art Zusatzschutzvorrichtung, die eine Anzeige einer Unterbrechung der Hauptverbindung nach Erde oder irgendeinem anderen Teil des Schutzkreises gibt, und zwar unabhängig davon, ob ein Fehler im Gerät vorliegt, ferner den Schalter im Falle eines Erdschlusses auslöst, wenn der Erdableitungsstrom die Schmelzsicherungen nicht zum Durchschmelzen bringt, beispielsweise "infolge eines An-Wachsens des Ohmschen Widerstandes der Haupterdung.

Bei der Anordnung nach Fig. 3 wird die Erfindung auf metallgemantelte Schaltanlagen angewendet, bei denen der Schalter D und die Leiter zwischen Schaltungen und Geräten in metallgemantelten Gehäusen C², C³ liegen; das Gehäuse C² ist dabei mit dem Gehäuse C³ durch einen Leiter E² und das Gehäuse C³ mit dem Gerätgehäuse C durch einen Leiter .E³ verbunden. Es ist hier wieder wie vorher die Haupterdleitung E₁ E¹ mit dem Gehäuse C des Gerätes verbunden, das Ende der Auslösespule D¹ dagegen mit dem den Schalter D enthaltenden Gehäuse C²; die Verbindungsanschlüsse E², E³ liegen also im Schutzkreis, der ständig geprüft wird. Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist ähnlich der nach Fig. 2.

Bei der beschriebenen Anordnung wird die Prüfspannung der Auslösespule eines Selbstschalters zugeführt; es ist aber klar, daß bei Anwendung der Erfindung auf ein Gerät, das nicht so groß ist, als daß dafür ein Selbstschalter verwendet würde oder, wenn es aus anderen Gründen nicht wünschenswert ist, daß ein Fehler im Schutzkreis ein Auslösen des Selbstschalters herbeiführt, die Spule irgendeiner Anzeigevorrichtung oder eines Relais, das eine Anzeigevorrichtung, z. B-. eine Lampe, steuert, zwischen das geerdete Gerätgehäuse und den Nulleiter bzw. die Hilfserdverbindung geschaltet werden kann. Es wird dann ein Abgrififpunkt an der Spule entsprechend dem Abgriffpunkt D² an der Spule D¹ in den beschriebenen Anordnungen in Reihe mit einer Lampe oder einem sonstigen Widerstand mit dem geeigneten Phasenleiter verbunden. Es ist klar, daß beim Eintreten einer Unterbrechung oder bei sonstigem Schadhaftwerden des Schutzkreises die Anzeigevorrichtung zur Wirkung kommt. Benutzt man ein Relais zur Betätigung der Anzeigevorrichtung, so kann dieses so angeordnet werden, daß es nach Wunsch auch sowohl den Anzeige- wie den Auslösekreis des Selbstschalters in Tätigkeit setzt.

Wenn die Schutzanordnung gemäß der Erfindung bei einem tragbaren Gerät benutzt wird, so wird dieses mit einem Schleppkabel versehen, das zwei zusätzliche Kernleiter hat, von denen einer für die Haupterdung des Apparatgehäuses dient und der andere für die Verbindung zwischen Gehäuse und Auslösespule.

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Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Erdschluß-Schutzanordnung für elektrische Geräte, bei denen das Gehäuse oder ein sonstiger metallgemantelter Teil über eine Auslösespule geerdet ist und derErdverbindung ständig eine Prüf spannung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfspannung ständig einem Abgriffpunkt (D²) der Auslösespule (D¹) zugeführt wird, die zwischen dem in an sich bekannter Weise unmittelbar geerdeten Gehäuse (C) und einer zweiten Erdver-

   bindung des Gehäuses, z.B. dem Nullleiter (A^s) des Netzes oder einer Hilfserde [H), liegt, derart, daß die in der Auslösespule infolge der Prüfspannung fließenden Ströme normalerweise sich in ihrer Wirkung aufheben, dagegen bei einem Fehler im Schutz- oder Erdkreis die Auslösevorrichtung in Gang setzen.
2. 2. Schutzanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgriffpunkt der Auslösespule mit einem der Leiter' der Gerätzuleitung über ein Anzeigegerät verbunden ist, das insbesondere aus einer Lampe oder einer sonstigen Vorrichtung besteht, die dauernd anzeigt, daß die Verbindung vollständig ist.
3. 3. Schutzanordnung nach Anspruch 1 oder ι und 2, gekennzeichnet durch einen normal geschlossenen Schalter, vorzugsweise einen Druckknopfschalter (G), der in Reihe mit der Auslösespule (D¹) liegt, so daß die Auslösespule durch öffnen des Schalters zur Wirkung gebracht werden kann.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen