DE687519C - Schaltung zum Schutz gegen unzulaessige Beruehrungsspannungen in Niederspannungsanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zum Schutz gegen unzulässige Berührungsspannungen in Niederspannungsanlagen mit geerdetem oder isoliertem Nulleiter, die verhindern soll, daß in elektrischen Anlagen bei Stromübergang zwischen einer der stromführenden Leitungen und einem geerdeten Metallteil, z. B. dem Gehäuse einer elektrischen Maschine, einem Eisenträger im Gebäude eines Stromverbrauchers o. dgl., die zwischen diesem Metallteil und der Erde auftretende Spannung jemals eine gefährliche und unter Umständen lebensbedrohende Höhe erreichen kann, und die bewirkt, daß im Störungsfall der den Fehler enthaltende Anlageteil oder Stromverbraucher sofort selbsttätig vom Netzanschluß abgeschaltet wird.

Dieser Aufgabe dienende Schaltungen sind schon verschiedentlich bekanntgeworden. Sie haben alle noch gewisse, in ihrer Eigenart begründet liegende Mängel aufzuweisen. Teils sind sie zu unempfindlich, um einen zuverlässigen Schutz zu gewährleisten, oder ihre Einrichtung ist zu kostspielig, um allgemein Verwendung finden zu können. Es ist so schon bekannt, das Abschalten eines fehlerhaften Stromverbrauchers dadurch zu erreichen, daß der dabei auftretende Erdstrom zur Betätigung einer beim Ansprechen den Verbraucherstromkreis öffnenden Schaltspule oder Sicherung verwendet wird. Hierzu ist immer eine gewisse Größe des Erdstromes Voraussetzung. Bevor sie oder ohne daß sie überhaupt auftritt, kann hier der Schaden schon eingetreten sein.

Bekannt ist auch bereits, einen Spannungsschutz derart zur Anwendung zu bringen, daß die abschaltende Spule nicht unmittelbar zwischen Metallteil und Erde geschaltet, sondern über eine Elektronenröhre angeschlossen ist. Diese Einrichtung, bei der das Relais durch die Spannung betätigt wird, welche zwischen Metallteil und Erde liegt, arbeitet im Gegensatz zu dem mit Ruhestrom betriebenen neuen Spannungsschutz mit Arbeitsstrom. Sie ist verhältnismäßig kostspielig, zumal sie einer ständigen Überwachung und Wartung bedarf.

Mit Ruhestrom betriebene Schutzeinrichtungen sind an sich gleichfalls nicht mehr neu.

Es ist 2. B. weiter schon bekannt, zwischen Phase und den zu schützenden Metallteilen im Betrieb dauernd vom Strom durchflossene, hintereinandergeschaltete Erregerspulen eines Minimal- und Maximalmagneten anzuordnen. Hierbei ist die Schaltbetätigung teilweise auch abhängig vom Ansprechen des Maximalmagneten, was eine gewisse Unempfindlichke.it der Einrichtung bedingt, weil die Einrichtung nicht schon bei zwischen Phase und

Nulleiter betriebsmäßig auftretenden Spannungssehwankungen zum Ansprechen gebracht werden darf.

Schließlich ist auch schon vorgeschlagen worden, zwecks Kontrolle der Wirksamkeit der Erdung und Nullung den Widerstand des Schutzleitungsstrojmkreises vor Anschaltung eines Verbrauchers durch eine selbsttätig arbeitende Vorrichtung zu überprüfen, die ίο den Anschluß nur bei einem nicht zu hohen Gesamtwiderstand des Schutzleistungsstromkreises ermöglicht.

Die Erfindung gibt einen neuartigen Weg an zur Lösung der vorliegenden Aufgabe. Unter Vermeidung der wesentlichen Nachteile der bekannten Schutzeinrichtungen, wie sie oben angeführt sind, ,zeichnet sich die neue Schaltung durch Einfachheit und vor allem durch ihre Zuverlässigkeit und hohe, schon auf geringste Störspannungswerte wirksame Ansprechempfindlichkeit aus, ohne durch rein betriebsmäßige Phasenspannungsschwankungen beeinflußt zu werden, die zufolge der Eigentümlichkeit der neuen Schaltungsmaßnähme im Bedarfsfall leicht schaltungstechnisch kompensiert werden können. Ihr Wesen besteht erfindungsgemäß darin, daß die die Abschaltung bewirkende Spannungsspule einerseits an einer Phasenleitung und andererseits an einer die zu schützenden Teile der Anlage leitend verbindenden Schutzleitung liegt, wodurch im Störungsfall, 2. B. durch einen Körperschluß, die Spannungsspule mehr oder weniger kurz geschaltet wird, die dann infolge der eintretenden Sp annungs verminderung den zu schützenden Anlageteil abschaltet. Zwecks Erhöhung der Empfindlichkeit der Sicherungsanordnung kann dabei in den Stromkreis der Spannungsspule noch eine Glimmlampe eingeschaltet werden.

Die Schalteinrichtung zur Ausführung der neuen Schaltung besteht im einzelnen vorteilhaft aus einem Schalter mit einer Spannungsspule für jede angeschlossene Phase, die einerseits mit .derjenigen Klemme des Schalters in Verbindung steht, die an der Verbrauchsseite liegt, und die andererseits zweckmäßigerweise über eine Glimmlampe, an der Erdklemme des Schalter gehäuses liegt. Die . neue Schalteinrichtung ist dabei ferner zweckdienlich noch mit einem Kontaktknopf zum Wiedereinschalten des abgeschalteten Anlageteils durch Erregung der Spannungsspule versehen.

Die Einzelheiten der Erfindung sind nachstehend an Hand der Zeichnung in einer beispielsweisen Ausführung näher erläutert. Es zeigt

Fig. Ί eine mit der neuen Schaltung versehene Dreiphasenanlage im grundsätzlichen, schematisch dargestellten Aufbau und Fig. 2 eine für die neue Schaltung zweckmäßige, in einem Schaltkasten untergebrachte Schalteinrichtung.

Zur Erläuterung der in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke sei bemerkt, daß als Schutzleitung diejenige Leitung bezeichnet ist, die zwischen den zu schützenden Metallteilen und der Erdleitung verläuft, als Erdleitung die Verbindung zwischen Schutzleitung und Erdelektrode, als Erdelektrode die Platte, Stange usw., welche die elektrische Verbindung mit der Erde bewirkt, und als Erde der Erdboden als leitende Masse.

Fig. ι stellt eine Anlage dar, bestehend aus einem Speisetransformator i, an den zwei Hausinstallationen angeschlossen sind. Der Transformator 1 ist als Dreiphasentransformator in Sternschaltung ausgeführt, wobei der Sternpunkt 2 über einen Widerstand 3 mit der Erdelektrode 4 verbunden ist. Vom Transformator ι führen die Phasenleitungen 5 und ein Nulleiter 6 zu den Stromverbrauchem 7 und 8 usw., die sich z. B. in verschiedenen Häusern befinden können. Diese Stromverbraucher sind beispielsweise auf die übliche Weise zwischen eine Phase 5 und den Nullleiter 6 geschaltet, und zwar unter Zwischenschaltung eines Quecksilberschalters 9 und 10, welch letztere mit einer Spannungsspule n und 12 versehen sind, die einerseits über eine Glimmlampe 13 und 14 mit der Erdelektrode 15 und 16 verbunden sind und andererseits mit der betreffenden Phase. Die Verbindung mit der Erdelektrode liegt an der sog. Schutzleitung 17, welche alle zu schützenden Teile mit der Erdelektrode verbindet. Wenn man annimmt, daß jede Phase 5 eine Spannung von z. B. 110 Volt gegen Erde hat, werden die Spulen 11 und 12 derart bemessen, daß sie in normalem Zustand die Verbraucher 7 und 8 eingeschaltet halten.

Wenn nun ein Fehler oder ein Stromschluß auftritt zwischen einer der Phasen, z.B. derjenigen des Stromverbrauchers 7, und einem '"5 zu. seiner Installation ,gehörenden Metallteil 18, welch letzteres bei 15 geerdet sein kann, so wird die Spannung an diese Verbraucherphase nicht die volle Netzspannung mehr sein, sondern kleiner. Gegebenenfalls kann zwisehen Erdelektrode 4 und den Nullpunkt 2 ein Widerstand 3 geschaltet werden, der so bemessen wird, daß bei völligem Schluß die dabei unter Spannung kommenden Teile nur eine geringe Spannung z.B. von etwa 24VoIt erhalten.

Bei einem derartigen Schluß wird aber die Spannung der Spannungsspule 11 ebenfalls sinken. Derzufolge wird der Stromverbraucher7 abgeschaltet, und er kann dann nicht wieder eingeschaltet werden, bevor der Fehler behoben ist.

Bei den bekannten Schutzschaltungen konnte es zum Teil vorkommen, daß nicht der Verbraucher 8, sondern der Verbraucher 7 ausgeschaltet wurde, wenn z. B. ein Schluß zwischen dem Verbraucher 8 und einem zum Verbraucher 7 gehörenden Konstruktionsteil 18 entstand. Bei der erfindungsgemäßen Schaltung wird in einem solchen Fall indessen mit Bestimmtheit auch der Verbraucher 8 abgeschaltet. Das Einschalten dieses Verbrauchers 8, der den Fehler verursacht hat, ist dann nicht eher wieder möglich, als bis dieser Fehler behoben ist. Die anderen Verbraucher dagegen, die unter Umständen auch ,abgeschaltet worden sein sollten, können sofort wieder in Betrieb genommen werden.

In Fig. 2 ist eine zweckmäßige Schalteinrichtung zur Ausführung der erfindungsgemäßen Schaltung dargestellt. Es ist gezeigt, wie diese äußerst einfach in. die Installation eingebaut werden kann. Die Schalteinrichtung besteht aus einem Gehäuse 20, in welchem sich ein oder mehrere Schalter mit der Spannungsspule 11 und der Glimmlampe 13 befinden. Außerdem ist die Einrichtung versehen mit Anschlußklemmen 21 für Phase und Nulleiter, mit einer Anschlußklemme 22 für die Erdleitung bzw. für die Schutzleitung 17 und mit Anschlußklemmen 23 für die Verbrauchsanlage. In der Schalteinrichtung kann außerdem ein Schaltdruckknopf 24 angebracht sein, welcher die Kontakte des Schalters 9 zu betätigen gestattet. Dieser Druckknopf 24 dient dazu, im Falle der Ausschaltung der Anlage infolge eines Fehlers sie nach dessen Beseitigung durch Erregung der Spannungsspule 11 wieder in Betrieb zu schalten.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Schaltung zum Schütze gegen unzulässige Berührungsspannungen in Niederspannungsanlagen, insbesondere solchen mit geerdetem oder isoliertem Nullleiter, unter Verwendung einer zwischen Phase und eine die zu schützenden Metallteile verbindende Schutzleitung geschalteten, mit Ruhestrom betriebenen, spannungsabhängigen Schaltvorrichtung, welche auf die bei einem Isolationsfehler an ihren Klemmen auftretende Spannungsverringerung anspricht und den gestörten Anlageteil ,abschaltet, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits an jede zu schützende Phase die Spannungsspule (11) einer solchen Schaltvorrichtung angeschlossen ist und daß andererseits diese Sp annungs spule (11) entweder mit dem gleichwertigen, gegebenenfalls geerdeten, mit der Schutzleitung verbundenen Pole der Spannungsspule der Schaltvorrichtungen der anderen Phasen oder im Fall eines geerdeten Nullpunktes zusammen mit der Schutzleitung über Erde mit diesem Nullpunkt in Verbindung steht, wobei dieser Erdungsstromkreis zweckmäßig mit einem die Fehlstromhöhe begrenzenden und zugleich die Ansprechempfindlichkeit regelnden Erdungswiderstand (3, 4 bzw. 15 oder 16) belastet ist.
2. 2. Schaltung nach Anspruch ι, dadurch gekennzeichnet, daß eine Glimmlampe (13, 14) in Reihe mit der Spannungsspule (11, 12) liegt.
3. 3. Einrichtung zur Ausführung" der Schaltung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsspule (11) der Schaltvorrichtung einerseits mit einer (23) der beiden Anschlußklemmen (21, 23) des Schalters verbunden ist und andererseits, !gegebenenfalls über eine Glimmlampe (13), an einer dritten Anschlußklemme (22), die gegebenenfalls mit dem Metallgehäuse des Schaltkastens (20) verbunden ist, liegt, während eine vierte (21) Und fünfte (23) Anschlußklemme unmittelbar durch verbunden sind (Fig. 2).
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (11) mit einem Kontaktknopf (24) für die Wiedereinschaltung der Anlage versehen ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen