DE638895C

DE638895C - Beruehrungsschutzschaltung fuer Wechselstromnetze

Info

Publication number: DE638895C
Application number: DESCH98424D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Heinrich Ott
Original assignee: LUDWIG RICHTER FA
Current assignee: LUDWIG RICHTER FA
Priority date: 1932-07-28
Filing date: 1932-07-28
Publication date: 1936-11-25

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
25. NOVEMBER 1936

BBC. 1938

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21c GRUPPE 68

Patentiert im Deutschen Reiche vom 28.JuIi 1932 ab

Bei der üblichen Ausführung der bekannten Berührungsschutzschaltung für Wechselstromnetze wird die Fehlerstromspule des Hilfsschalters an eine Hilfserde oder an den Nulleiter angeschlossen. Es ist nun bereits vorgeschlagen worden, die Hilfserde oder den Anschluß an den Nulleiter durch einen künstlich geschaffenen Nullpunkt zu ersetzen, der mit Hilfe von Ohmschen Widerständen oder Drosselspulen hergestellt werden sollte.

Die Erfindung besteht darin, daß der künstlich geschaffene ~ Nullpunkt als kapazitiver Nullpunktblindwiderstand ausgebildet ist, wobei zur Herstellung dieses Nullpunktes bei dreiphasigem Wechselstrom drei in Stern geschaltete Kondensatoren beliebiger Bauart benutzt werden können. Zwecks Beseitigung der störenden Ladung empfiehlt es sich, jeder Kapazität einen Widerstand von 1 bis 5 Megohm parallel zu schalten, wobei allerbilligste Hochohmwiderstände ohne Kon- -itanzansprüche verwendet werden können.

Die Verwendung eines mit Hilfe von Kondensatoren geschaffenen künstlichen NuIlpunktes ist bisher so gut wie unbekannt geblieben. Eine solche Anordnung bietet auch gegenüber der Verwendung von Ohmschen Widerständen oder Drosseln im allgemeinen kaum Vorteile.

Bei der Berührungsschutzschaltung liegen aber die Verhältnisse insofern anders, als die hei Ohmschen Widerständen oder Drosselspulen auftretenden Verluste auf die Dauer doch eine erhebliche Rolle spielen. Diese \^rerluste sind bei mit Hilfe von Ohmschen Widerständen hergestellten Nullpunkten etwa ioomal, bei Verwendung von Drosselspulen etwa 15- bis aomal größer als bei Benutzung von Kondensatoren für die Herstellung des künstlichen Nullpunktes. Außerdem sind die für die Drosselspulen aufzuwendenden Kosten etwa 4- bis 5mal so hoch als die Kosten der für den gleichen Zweck verwendbaren Kondensatoren.

Besonders wichtig ist aber die Tatsache, +5 daß sich der Einbau der Kondensatoren wesentlich besser und bequemer ausführen läßt, als es bei Drosselspulen möglich ist. Im Gegensatz zu der sehr schwer abgleichbaren Drosselspule ist es bei Kondensatoren besonders leicht möglich, nämlich durch passende Wahl der Größe der Kapazität, die günstigsten Verhältnisse für Fehlerstromspulen verschiedener Charakteristik zu schaffen.

In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispieie der Schaltung gemäß der Erfindung dargestellt. In allen Figuren bedeuten R₁ S, T die drei Phasenleitungen eines Niederspannungsnetzes, A den dreipoligen Schalter, Ji den Rohrmantel, in welchem dieVcrbraucherleitungen V liegen, und C die Fehlerstromspule, welche bei Auftreten einer unzulässig hohen Berührungsspannung die Hffnung des Schalters^ auf irgendeine Weise herbeiführt. An den Rohrmantel M sind alle diejenigen Teile des Verbraucherkreises iin-

'-') Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Heinrich Ott in Karlsruhe i. B.

geschlossen, die Berührungsspannungen aufnehmen können, also insbesondere die Gehäuse von Motoren, Schaltern, Transformatoren. Das eine Ende der Fehlerstromspule C ist mit dem Rohrmantel M durch die Leitung B verbunden, während das andere Ende an den von drei in Stern geschalteten Kondensatoren K gebildeten künstlichen Nullpunkt D angeschlossen ist.

to Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist jedem Kondensator K ein Hochohmwiderstand W parallel geschaltet, dessen Größe zwischen 1 bis 5 Megohm liegt. Bei der in Fig. 3 dargestellten Anordnung ist in die Leitung B ein verändert icher Ohmscher Widerstand O eingeschaltet, mit dessen Hilfe die Spannung eingestellt werden kann, bei welcher die Fehlerstromspule anspricht. Die Kondensatoren K können jede geeignete Bauart besitzen; sie können fest oder veränderlich sein.

Für die Berechnung der Größe dieser Kondensatoren ist von folgenden Formeln auszugehen :

· ^U>·

ω C

_ ^UF" _

u_Pk

Rf! Rks + Rkm

(2)

Die einzelnen Bezeichnungen haben folgende Bedeutung:

if = Auslösestrom der Fehlerstromspule,

Rf = Ohmscher Widerstand der Fehler-. stromspule,

R_n, — Blindwiderstand der Fehlerstromspule,

U₁₁/, = Strangspannung,
f/_v = verkettete Spannung, ω = 27tf,

C = Kapazität von zwei parallel geschalteten Kondensatoren in Farad unter Berücksichtigung der Phasenverschiebung von 120°. Die Kapazität eines Kondensators beträgt also C

vT'

Rh = Gesamtwiderstand des Körperschlusses,

R_ks z= Widerstand des Schlusses zwischen einer Phase und einem leblosen lei

tenden Körper, z. B. einem Motorgehäuse,

R_l;m = Widerstand des lebenden Körpers, z. B. eines menschlichen Körpers.

Erfahrungsgemäß kann R_fl) gegenüber-

ω C

vernachlässigt werden, während R_km mit 2000 Ohm in Rechnung zu stellen ist. Bei einfachem Körperschluß einer Phase einer Vierleiteranlage 220/380 Volt und unter der Voraussetzung eines maximal zulässigen Erdschlußstromes von 20 MA und eines Widerstandes des menschlichen Körpers von 2000 Ohm (was einer Berührungsspannung von 40 Volt entsprechen würde) ergibt sich aus Formel (2):

220

= 0,02 .

Rks (maximaler Grenzwert) ist also = 9000 Ohm. Wird dieser Wert in die Formel (i) eingesetzt und die Formel auf C umgerechnet, so ergibt sich, wenn man R_n, = ο setzt:

■.io^eMF.

= 314

Durch \^rersuche wurde festgestellt, daß die Ableitungsversuche verschwindend gering sind, und daß die dielektrischen Hysteresisverluste etwa 1 bis 1,5 % der Blindleistungsaufnahme betragen. Bezogen auf das ganze Jahr würde dies im vorliegenden Falle einen Verlust von noch nicht ganz 0,5 kWh betragen. Die·Kondensatoren K und die Fehlerstromspule C sowie die Verbindungsleitung B liegen zweckmäßig innerhalb des Gehäuses des Schalters A. Auf diese Weise ist die An- ^y5 Ordnung gegen störende Einflüsse geschützt, zumal die durch diese Störungen gefährdete Verbindungsleitung B sehr kurz gemacht werden kann. Die Berührungsschutzschaltung besitzt den Vorteil, daß die Körpererdung ^lou leicht in der allgemein üblichen Weise erfolgen kann und daß infolge der einstellbaren Auslösespannung bei der Anordnung gemäß Fig. 3 die Empfindlichkeit der Schutzschaltung verändert werden kann.

Claims

Patentansprüche:

1. Berührungsschutzschaltung für Wechselstromnetze, bei welcher die Fehlerstromspule an einen künstlich geschaf- no fenen Nullpunkt angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Nullpunkt als kapazitiver Nullpunktblindwiderstand ausgebildet ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch "5 gekennzeichnet, daß Hochohmwiderstände parallel zu den Kondensatoren geschaltet sind, die den Nullpunkt bilden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen