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Die Erfindung betrifft eine Testvorrichtung für einen
differentiellen Unterbrecher sowie differentielle Unterbrecher,
die eine derartige Vorrichtung aufweisen.
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Bei einem differentiellen Unterbrecher handelt es sich um ein
Gerät zum manuellen und automatischen Unterbrechen aus
Schutzgründen, das auf einen Fehlerstrom bzw. Erdschlußstrom
anspricht, der durch Isolationsstörungen erzeugt wird. Er
bzw. es erlaubt den Schutz von Personen und Anlagen gegenüber
Gefahren, die aus Isolationsstörungen herrühren und gegen die
Gefahr eines elektrischen Schlags durch direkten oder
indirekten Kontakt mit leitenden Teilen, die unbeabsichtigt unter
Spannung gesetzt sind.
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Derartige bekannte Geräte weisen Mittel zum Detektieren von
Fehler- oder Leckströmen auf, wie etwa einen Summierungskern,
auf welchen mit identischen Wicklungszahlen Primärwicklungen
für jeden der Pole des differentiellen Unterbrechers
gewickelt sind, und Sekundärwicklungen, die mit Auslösemitteln,
wie etwa einem Relais verbunden sind, das auf einen
Verschlußmechanismus zum Schließen der Kontakte des Geräts
einwirkt. Üblicherweise ist eine gedruckte Schaltung zur Formung
eines Signals, das durch die Sekundärwicklungen detektiert
bzw. erfaßt wird, mit dem Ziel vorgesehen, den
Auslösemitteln, wie etwa dem Relais ein Wirksignal zuzuführen.
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Bei normaler Funktion ist die vektorielle Summe der Flüsse,
die in jeder Primärwicklung erzeugt werden, Null und in die
Sekundärwicklung wird keinerlei Spannung induziert. Beim
Auftreten eines Fehlerstroms ist die vektorielle Summe der
Flüsse nicht mehr Null und eine Spannung erscheint an der
Sekundärwicklung und bewirkt die Auslösung.
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Die Auslösekennlinien bzw. -merkmale des Relais hängen
hauptsächlich von den Poloberflächen des Magnetkreises der
Auslösevorrichtung ab, der üblicherweise durch einen Anker in U-
Form und einer Platte bzw. Palette gebildet ist, die der
Wirkung einer Feder ausgesetzt ist. Die Qualität dieser
Poloberflächen ebenso wie ihre unmittelbare Umgebung können sich
als Funktion der Feuchtigkeit, der Umweltverschmutzung usw.
derart ändern, daß die Sollwerte, für welche das Relais durch
Anziehen die Öffnung der Kontakte des differentiellen
Unterbrechers auslöst, sich mit der Zeit ändern können. Eine
Vergrößerung des Auslösesollwerts führt dazu, daß die Auslösung
auftritt, wenn als gefährlich eingestufte Fehlerströme
auftreten, was zu einer schwerwiegenden Beschädigung von
Material und menschlichem Leben führen kann.
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Die Vorschriften bezüglich der Standfestigkeit, die für diese
differentiellen Unterbrecher bestehen, erfordern, daß sie mit
einer Testschaltung ausgerüstet sind, die in der Lage ist,
eine Isolationsstörung in der Anlage zu simulieren. Diese
Testschaltung weist üblicherweise eine Umleitung auf einem
der Hauptleiter auf, wobei auf der Umleitung ein Widerstand
und ein Unterbrecher in Reihe geschaltet sind, der durch ein
Betätigungsorgan betätigt wird, das auch als Testtaste
bezeichnet wird. Der Nutzer kann monatlich durch Drücken der
Testtaste verifizieren, daß das Gerät auslöst. Die
differentiellen Unterbrecher sind in Verteilertafeln bei den
Endabnehmern in Räumen bzw. Umgebungen installiert, die häufig
schlecht zugänglich oder sichtbar sind. Außerdem handelt es
sich bei den Nutzern dieser Geräte üblicherweise um
Privatpersonen bzw. Nichtfachleute, die wenig über die Regeln
wissen, die für eine elektrische Installation angewendet werden
müssen, und Installateure und Elektriker selbst unterlassen
es häufig, ihre Kunden mit diesen Regeln vertraut zu machen.
Das führt dazu, daß in einer großen Anzahl von Fällen die
Nutzer die monatliche Periodizität nicht beachten oder
überhaupt keine derartigen Tests durchführen.
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Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, diese Nachteile zu
überwinden und die Sicherheit zu erhöhen, die differentiellen
Unterbrechern innewohnt.
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen differentiellen
Unterbrecher des vorstehend erläuterten Typs, der mit einem
Fehlerstromermittlungsmittel, beispielsweise einem Kern, und
einem Auslöseorgan versehen ist, das auf den Fehlerstrom
anspricht, beispielsweise ein Relais, wobei das Gerät
Testmittel aufweist, die durch eine Testtaste manuell derart
betätigt werden, daß ein Fehlerstrom simuliert wird, wenn der
Nutzer die Taste drückt und die Auslösung des Geräts bewirkt
wird, wenn dieser Strom größer ist als derjenige Wert,
welcher das Gerät für den Fehlerstrom empfindlich macht, der
durch die Testmittel simuliert ist, dadurch gekennzeichnet,
daß er bzw. es eine elektronische Zeitzählerschaltung
aufweist, ein Anzeigemittel, das auf die Zeitzählerschaltung
anspricht, um in eine aktive Anzeigestellung überführt zu
werden, wenn eine vorbestimmte Zeitverzögerung durch den
Zeitzähler gezählt wurde, und in eine inaktive Stellung
rückkehrt, wenn der Zeitzähler in seinen anfänglichen Zustand
rückgesetzt ist, wobei die Schaltung außerdem auf die
Auslösung des Unterbrechers anspricht, um in seinen Anfangszustand
zum Starten des Zählens rückgesetzt zu werden.
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Außerdem hat die vorliegende Erfindung ein Hilfsgerät zum
Gegenstand, das dazu bestimmt ist, auf einem
Teilnehmer-Instrumentenbrett in der Nähe eines differentiellen Unterbrechers
angeordnet zu werden, wobei das Hilfsgerät dadurch
gekennieichnet ist, daß es eine elektronische Zeitzählerschaltung
aufweist, ein Anzeigemittel, das auf die Zeitzählerschaltung
anspricht, um in eine aktive Anzeigestellung überführt zu
werden, wenn eine vorbestimmte Zeitverzögerung durch den
Zeitzähler gezählt wurde, und in eine inaktive Stellung
rückkehrt, wenn der Zeitzähler in seinen anfänglichen Zustand
rückgesetzt ist, wobei die Schaltung außerdem auf die
Auslösung des Unterbrechers anspricht, um in seinen Anfangszustand
zum Starten des Zählens rückgesetzt zu werden.
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Bei der Zeitzählerschaltung kann es sich um eine übliche
elektronische Zeitzählerschaltung handeln. Bevorzugt ist
dieser Zeitzähler dazu ausgelegt oder so geregelt, daß er die
Anzeigemittel nach Ablauf einer festgelegten Zeitdauer,
beispielsweise nach einem Monat betätigt. Dieser Zähler kann
durch Hauptleitungen des Unterbrechers mit Strom versorgt
werden, er kann jedoch gegebenenfalls auch eine unabhängige
Stromversorgung vorsehen, beispielsweise in Form eines
Stromelements oder einer Batterie, das bzw. die es erlaubt, die
Zeit selbst dann zu zählen, wenn der differentielle
Unterbrecher sich nicht unter Spannung befindet.
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Die Anzeigemittel sind bevorzugt vom elektrischen oder
photoelektrischen Typ, und es handelt sich bei ihnen
beispielsweise um eine Leuchtanzeige oder eine Leuchtdiode. Sie können
aber auch in mechanischer Form verwirklicht sein,
beispielsweise in Form einer mechanischen Anzeige, die in der Nähe des
Testknopfs angeordnet ist.
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Die Stromversorgungsmittel für das Hilfsgerät oder die in dem
Unterbrecher gemäß der Erfindung integrierten Mittel können
gebildet sein durch einen Leiter, der mit einem Phasenleiter
des Unterbrechers verbunden ist, und einen weiteren Leiter,
der mit einem neutralen Leiter des Unterbrechers verbunden
ist, wobei die Verbindungen so ausgelegt sind, daß die
Öffnung der Kontakte des differentiellen Unterbrechers unter
Unterbrechung des Stroms in der Hilfsvorrichtung oder in der
Zeitzählerschaltung eine erneute Initialisierung des Zählers
bewirkt, der den Zählvorgang erneut beginnt, bis er erneut
unter Spannung gesetzt wird.
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In dem Fall, daß die Anzeige durch eine Leuchtdiode oder eine
Leuchtanzeige gebildet ist, die ausgehend von der Spannung an
den Anschlüssen des Unterbrechers mit Strom versorgt wird,
bewirkt die Öffnung der Kontakte des Unterbrechers
automatisch das Erlöschen der Anzeige und die Anzeige leuchtet beim
Schließen nicht wieder auf, wenn der Zähler erneut
initialisiert wird. In dem Fall, daß die Anzeige eine mechanische
Anzeige ist, ist es bevorzugt, sie mit dem beweglichen Teil
eines elektromagnetischen Betätigungsorgans gemeinsam bzw.
einstückig derart zu bilden, daß sie in eine inaktive
Stellung bei der Auslösung des Unterbrechers oder bei einer
Öffnung
des Unterbrechers, beispielsweise durch eine manuelle
Öffnung in eine inaktive Stellung rückgesetzt wird.
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Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung
erschließen sich aus dem Studium der folgenden Beschreibung,
die lediglich beispielhaft, nicht beschränkend erfolgt sowie
unter bezug auf die beiliegende Zeichnung; in dieser zeigt:
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Figur 1 eine schematische Ansicht der Schaltung eines Geräts
gemäß der vorliegenden Erfindung,
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Figur 2 eine perspektivische Ansicht eines Unterbrechers
gemäß der Erfindung,
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Figur 3 eine perspektivische Ansicht eines einem
differentiellen Unterbrecher zugeordneten Hilfsgeräts gemäß der
Erfindung.
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Zunächst wird auf die Figuren 1 und 2 bezug genommen.
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Der gezeigte bipolare differentielle Unterbrecher weist ein
Gehäuse 1 auf, eine Phasenleitung 2 und eine neutrale Leitung
3 zwischen zwei Anschlüssen 4, 5 bzw. 6, 7, deren
Klemmschraube in Figur 2 dargestellt ist. In jeder der beiden
Leitungen ist ein beweglicher Kontakt 8, 9 angeordnet, der mit
einem jeweiligen feststehenden Kontakt zusammenwirkt. Ein
schematisch durch 10 bezeichneter Mechanismus erlaubt das
manuelle Öffnen und Schließen der Kontakte. Aus Figur 2 geht
der Bedienungshebel 11 zur manuellen Betätigung des
Mechanismus 10 hervor. Dieser Mechanismus ist herkömmlicherweise vom
Kniehebeltyp, d.h. er legt eine starke Druckkraft an den
Unterbrechern an, wenn der Mechanismus in seine Schließ- oder
Blockierstellung für den Kniehebel überführt wurde, wobei dem
Kniehebelmechanismus herkömmliche Freigabemittel zugeordnet
sind, um den Kniehebel umzustoßen und dadurch die
Zwangsöffnung der beweglichen Kontakte 8, 9 und infolge davon die
Unterbrechung der elektrischen Durchgängigkeit bzw. Kontinuität
in den zwei Leitungen 2, 3 auszulösen. Diese Mittel weisen
ein Relais 12 auf, das in an sich bekannter Weise geeignet
ist, den Kniehebel zu betätigen, um die Öffnung der Kontakte
auszulösen. Der Unterbrecher weist einen ferromagnetischen
Detektionskern 13 auf, der von den zwei Leitungen 2, 3
durchsetzt ist (üblicherweise sind die Leitungen um den Kern
gewickelt, um eine gleiche Anzahl an Primärwicklungen zu
bilden). Eine Sekundärwicklung 14 um den Kern ist mit
Anschlüssen des Relais 12 verbunden.
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Solange keine Isolationsstörung oder eine andere elektrische
Leckage in der Verbraucherleitung auftritt, die schematisch
mit 15 bezeichnet ist, weisen die Ströme I1 und I2, die in
den zwei Hauptleitungen fließen einen identischen Absolutwert
und gegensinnige Richtungen derart auf, daß die Summe der
Flüsse, die in den Kern 13 induziert werden, Null ergibt.
Wenn eine Isolationsstörung und infolge davon eine
Stromleckage auftritt, weisen die zwei Ströme I1 und I2 keinen
gleichen Absolutwert mehr auf, so daß die
Induktionskomponente in dem Kern nicht mehr Null ist, und in der
Sekundärwicklung 14 einen Strom erzeugt, die für das Relais 12 ein
elektrisches Freigabesignal bildet. Zu diesem Zeitpunkt gibt
das Relais den Mechanismus 10 frei, welcher die Öffnung der
Kontakte 8, 9 auslöst.
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Der differentielle Unterbrecher weist in herkömmlicher Weise
Testmittel auf. Diese Testmittel weisen eine elektrische
Umleitung 16 zwischen den zwei Leitungen 2 und 3 mit einem
Widerstand 17 und außerdem einem beweglichen Kontakt 18 auf,
der normalerweise offensteht, und dazu ausgelegt ist, durch
den Unterbrecher geschlossen zu werden, wenn eine Testtaste
19 gedrückt wird. In diesem Fall löst das Schließen des
Kontakts 18 einen Stromfluß in der Umleitungsleitung aus und der
Intensitätswert 12 variiert um ein nominales Ausmaß, das
durch den Wert des Widerstands R festgelegt ist und dem
Minimalwert des Fehlerstroms entspricht, auf welchen das Relais
anspricht, um den Unterbrecher auszulösen und die Öffnung der
beweglichen Kontakte 8, 9 zu bewirken.
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In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung weist der
Unterbrecher außerdem auf einer Umleitung 20, die einerseits
mit dem Anschluß 5 der Leitung 2 und mit dem Anschluß 6 der
Leitung 3 verbunden ist, eine elektronische
Stundenzählerschaltung
21 auf, deren Ausgang mit einer Anzeige-Leuchtdiode
bzw. -LED 22 verbunden ist. Die Schaltung 21 ist in an sich
bekannter Weise dazu ausgelegt, die Stromversorgung und damit
die Lichterzeugung der Diode 22 zu bewirken, wenn die im
vornherein festgelegte Stundenzahl durch Zählen erreicht ist.
Diese Stundenzahl ist im aktuellen Fall vorteilhafterweise so
festgelegt, daß sie einen Monat abdeckt.
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Indem der differentielle Unterbrecher konstant in
geschlossener Position gehalten wird und durch das Netz über die
Anschlüsse 4, 6 mit Strom versorgt wird, löst infolge davon der
Zähler 21 am Ende eines Monats die Stromversorgung der Diode
22 aus, deren Lichterzeugung auf der sichtbaren Seite des
Gehäuses 1 den Nutzer auffordert, einen Test auszuführen und
die Testtaste 19 zu drücken. Wenn der Nutzer die Testtaste 19
nicht gedrückt hat, leuchtet die Diode 22 weiterhin. Wenn der
Nutzer die Testtaste drückt und die Auslösung bewirkt, werden
die Kontakte 8 und 9 geöffnet. Zu diesem Zeitpunkt hört die
Umleitungsleitung 20 auf, Spannung zu führen, und die Diode
22 erlischt solange die Zählerschaltung 21 sich in
Wartestellung rückgekippt befindet. Wenn der Nutzer daraufhin den
differentiellen Unterbrecher über den Bedienungshebel 11 wieder
scharf schaltet, wird die Leitung 20 erneut unter Spannung
gesetzt und die Zählerschaltung 21 wird erneut initialisiert
und nimmt das Zählen wieder auf, um die Stromversorgung der
Diode 22 am Ende eines neuen Monats zu bewirken.
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Wenn hingegen die Betätigung der Testtaste 19 nicht zu einer
Auslösung führt, leuchtet die Diode 22 weiterhin und die
Aufmerksamkeit des Nutzers bleibt auf die Tatsache gezogen, daß
der Unterbrecher eine Anomalie aufweist.
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Bei der erläuterten Ausführungsform weist der differentielle
Unterbrecher die unterschiedlichen Mittel 20, 21, 22 in
integrierter Weise auf.
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Aus Figur 3 geht ein herkömmlicher differentieller
Unterbrecher hervor, dessen Testtaste weder Visualisierungsmittel 22
noch einen sekundären Stromkreis aufweist, der die
Visualisierung der abgelaufenen Zeit erlaubt.
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Bei 25 ist ein Modulgehäuse eines Hilfsgeräts gezeigt, das
auf der gewöhnlichen Befestigungsschiene dieser Art von Gerät
neben dem differentiellen Unterbrecher 24 befestigt ist, und
auf dessen Innenseite eine Schaltung angeordnet ist, die
einen Zeitzähler, wie etwa bei 21 aufweist, der in der Lage
ist, am Ende eines Monats die Leuchtdiode 22 mit Strom zu
versorgen, die auf der Vorderseite des Gerätegehäuses 25
sichtbar ist. Die Anschlüsse, die an den zwei Enden des
Gehäuses 25 vorhanden sind, und die Stromversorgung der
Komponenten im Gehäuse ermöglichen, können durch Umleitungsleiter
23 mit der Phasenleitung und der neutralen Leitung außerhalb
der Anschlüsse des differentiellen Unterbrechers 24
einerseits und andererseits mit dem Unterbrecher derart verbunden
sein, daß die Stromversorgung im Fall einer Auslösung des
Unterbrechers unterbrochen wird.