DK147503B - Beskyttelsesafbryderkredsloeb - Google Patents

Description

147503

Opfindelsen angår et beskyttelsesafbryderkredsløb med en indretning til samtidig overvågning af jordingsmodstanden og af fejlstrømmen i en belastningskreds .

Der kendes en beskyttelsesafbryder, som er udstyret til overvågning af jordingsmodstanden og af fejlstrømmen. Endvidere kendes den elektroniske fejlstrømsovervågning. Overvågningen af isolationsmodstanden til jord med jævnstrøm og under anvendelse af en strømindikator til indikering er kendt som sådan, og ligeledes anvendelsen af sumstrømtransformatorer i fejlstrømsbeskyttelsesafbrydere samt anvendelsen af reed-relæer.

Pra CH-patentskrift 36.65.88 kendes en kombination til overvågning af jordingsmodstanden og af fejlstrømmen. Den deri genneførte overvågning af jordingsmodstanden er imidlertid meget ufuldkommen. En afbrydelse af ledningen til - 2 - 147503 jord eller en utilladelig forøgelse af jordingsmodstanden konstateres ikke rettidigt, men meldes først, når isolationsfejlen optræder hos brugeren. Da kan det imidlertid allerede være for sent.

Der kendes endvidere fejlstrømsbeskyttelsesafbrydere, hvis følsomhed over for kapacitive fejlstrømme er mindre end for galvaniske. Den til sumstrømtransformatoren i denne fejlstrømsbeskyttelsesafbryder tilsluttede oprationsforstærker drives med en pulserende jævnspænding.

Der kendes endvidere en række kredsløb og indretninger til overvågning enten af jordtilslutninger eller af forekomsten af fejlstrøm. Da disse indretninger kun overvåger enten jordtilslutninger eller fejlstrøm, skal der til en komplet og sikker overvågning af anlæg anvendes to adskilte indretninger, hvilket både med henblik på installeringen og anlægget er omkostning-, arbejds- og pladsforbrugende.

Til grund for opfindelsen ligger den opgave at tilvejebringe enkelt og om-kostningsbesparende konstrueret beskyttelsesafbryder, med hvilken der på enkel og sikker måde konstateres dels forstyrrelser i jordledningen, som fx. beskadiget eller afbrudt eller ikke tilsluttet jordleder, og dels fejlstrømme i brugerstrømkredsen, hvorved brugerstrømkredsen omgående afbrydes fra nettet.

Beskyttelsesafbryderen skal konstrueres med lille volumen, skal kunne tilsluttes vilkårlige elektriske apparater og bygningsinstallationer og skal uden mekaniske komponenter have den størst mulige sikkerhed både med hensyn til funktion og til ulykkesrisiko.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved, at indretningen til overvågning af jordingsmodstanden består af en første differentialforstærker, hvis ene indgang er forbundet til en konstant spænding, og hvis anden indgang er forbundet til jordforbindelsesledningen, som er tilsluttet en konstantstrømkilde, at indretningen til overvågning af fejlstrømmen består af en anden differentialforstærker, hvis første indgang er forbundet til en konstantstrømkilde, og hvis anden indgang er forbundet til en spænding, som er afledt fra en sumstrømtransformator, at udgangene fra differentialforstærkerne via en eller-port er forbundet med en afbryderforstærker, og at der forefindes et af afbryderforstærkeren styret belastningsrelæ.

Derved er det muligt at konstruere en enhed, som konstant overvåger både jordingsmodstanden og fejlstrømmen og omgående afgiver en melding ved forstyrrelse af jordingsmodstanden eller forekomsten af fejlstrøm eller træffer de nød- - 3 - ί475O3 vendige frakoblingsforanstaltninger. Det drejer sig samtidig om en enkelt enhed, som kan konstrueres med små ydre dimensioner, og som er mere gunstig end to adskilte beskyttelsesindretninger både med hensyn til anskaffelsespris og indbygningsmulighed.

Endvidere foreslås det, at der i afbryderforstærkerens strømkreds ligger et relæ, hvis kontakt ligger i styrekredsen til belastningsrelæet. Dermed er det muligt at foretage de nødvendige frakoblinger på enkel måde.

Det er hensigtsmæssigt, hvis sekundærviklingen i sumstrømtransformatoren via en ensretter er forbundet med en modstand foran den anden indgang i den anden differentialforstærker. Denne udformning muliggør en enkel afbryderkonstruktion med sikker funktion til opnåelse af den tilstræbte effekt ifølge opfindelsen.

Opfindelsens genstand (Fl-beskyttelsesafbryder) indeholder to adskilte, elektroniske overvågningsenheder, som via en eller-port påvirker udløsningen.

Den ene overvågningsenhed bestemmer den via en sumstrømtransformator konstaterede fejlstrøm og udløser belastningsrelæet, hvis fejlstrømmen vokser over en vis værdi, fortrinsvis 30mA, således at der derved sikres en pålidelig overvågning af fejlstrømme.

Den anden overvågningsenhed måler jordingsmodstanden og afgiver et udløsesignal, hvis jordingsmodstanden vokser over en vis værdi, fortrinsvis over 2k ·

Det betyder, at overvågningsenheden reagerer både ved en meget dårlig jording (Rjord > 2kil) og ved en afbrudt jordledning (Rjor(j -*·“).

Med beskyttelsesafbryderen ifølge opfindelsen opnås der uden mekaniske komponenter en sikker funktion og den størst mulige overvågning af jordingsmodstanden og fejlstrømmene, og ved forstyrrelser skilles brugerstrømkredsløbet omgående fra forsyningsnettet. Beskyttelsesafbryderen er konstrueret med lille volumen og skal kunne fremstilles enkelt og omkostningsbesparende og have en permanent sikker funktion. Beskyttelsesafbryderen skal kunne tilsluttes vilkårlige elektriske apparater og bygningsinstallationer.

Med denne beskyttelsesafbryder fjernes farerne (strømstød og dødsfald) for menesker, således at beskyttelsesafbryderen mindsker risikoen for ulykker og har en stor brug- og nytteværdi med hensyn til menneskelig og elektrisk sikkerhed.

Yderligere fordelagtige udformninger fremgår af underkravene.

Et udførelseseksempel ifølge opfindelsen beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1 viser et principdiagram for beskyttelsesafbryderen.

- 4 - U7503 fig. 2 et diagram over en udformning af beskyttelsesafbryderen, og fig. 3 et deldiagram af en udformning af beskyttelsesafbryderen med yder ligere remanensrelæ.

En beskyttelsesafbryder ifølge opfindelsen omfatter en elektronisk jordingsmodstands-overvågningsenhed 10 og en elektronisk fejlstrøms-overvågningsenhed 11/ som ved hjælp af en eller-port 12 og en afbryderforstærker 13 er forbundet med et tilhørende belastningsrelæ 14 til flerpolet (alle-polet) afbrydelse af en belastningskreds 15.

Ud fra en netforsyning 16 energiforsynes via en konstantstrømskilde 17 via jordingsmodstands-overvågningsenheden 10 i en jordleder 18 en konstant strøm med en lav værdi på 2,6 mA, fortrinsvis på 5 mA, og hertil overvåger jordmodstandsovervågningsenheden 10 mod en jordtilslutningspunkt 19 til en jordledning 18 spændingsfaldet eller spændingsstigningen ved hjælp af en forstærkerkobling OP , som via eller-porten 12 med afbryderforstærkeren 13 indvirker på belastningsrelæet 14 til udkobling af forbrugerstrømkredsen 15.

Afbryderforstærkeren 13 styrer et reed-relæ 20, hvis kontakt 21 ligger i belastningsreisset 14's strømkreds.

Jordingsmodstands-overvågningsenheden 10's funktion ved afbrudt jordingsleder 18 eller ved forhøjet jordingsmodstand større end fx. 2 kOhm er følgende:

Ved hjælp af konstantstrømkilden 17 tilføres der konstant strøm på 5 mA til stadighed til jordlederen 18. Spsendingsfaldet fremkaldt af jordingsmodstanden tilføres sammenligningstrinnet OPj, hvis tærskelværdi er indstillet til fx.

10 Volt. Denne spænding er tilført til den negative indgang på ΟΡχ, og spændingen på denne indgang stiger herved til en spændingsværdi på over 10 Volt, og udgangen på ΟΡχ kipper til lavere spændingstilstand. Via eller-porten 12 udløses ved hjælp af impulsen adskillelsen af forbrugerstrømkredsen 15 til forbrugeren 25 fra nettet.

Fejlstrøms-overvågningsenheden 11 består af en sumstrømstransformator 22, hvis sekundærvikling via en ensretter 23 er forbundet med en forstærker OP2 i fejlstrøms-overvågningsenheden 11, hvis udgang via eller-porten 12 er tilsluttet til afbryderforstærkeren 13.

Funktionen af fejlstrøms-overvågningsenheden 11 er følgende:

Flyder der i forbrugerstrømkredsen 15 en fejlstrøm, så registreres denne i sumstrømstransformatoren 22· Den i viklingen N3 inducerede vekselspænding ens-rettes ved hjælp af Gj, udglattes og tilkobles via en modstand Rg til den nega- 147503 - 5 - tive indgang på en som sammenligningstrin koblet operationsforstærker OP2. Herved bliver differencespændingen imellem indgangene på OP2 større end nul og udgangen på OP2 kipper til den lavere spændingstilstand. Via eller-koblingen D7,

Dg og Ri 3 ankommer impulsen til et afbryderforstærkertrin T2 og spærrer dette trin.

Det forud magnetiserede reed-relæ 20 i kollektoren på en transistor TRi falder fra. Via dets arbejdskontakt åbnes styrekredsen for belastningsrelæet 14, og forbrugerstrømkredsen 15 til forbrugeren 25 adskilles. Indkobling ved afbryderen 24 kan først atter finde sted, når fejlen er ophævet.

Beskyttelsesafbryderen ifølge opfindelsen egner sig som såkaldt Fl-beskyt-telsesafbryder til elektriske apparater, navnlig til svømmeafbrydere, der anvendes som afbryderorgan til undervandspumper, afspærringsskydere eller lignende samt til beskyttelsesjording af hustilslutninger.

En videre udformning af beskyttelsesafbryderen opnås ved anbringelse af et remanensrelæ (fig. 3), som har to viklinger BH I og EH II, og hvis kontakt rh skiftevis ved magnetisering af viklingerne RH I og RH II er ud- og indkoblelig. Kontakten rh bevarer sin afbrydertilstand også, når magnetiseringen af viklingerne RH I henholdsvis RH II udkobles, dvs. remanensrelæet oplagrer den respektive tilstand også ved strømsvigt.

Viklingen RH I er indskudt i kollektorstrømkredsen på en transistor T2 i afbryderforstærkeren. Viklingen RH II er med den ene tilslutning ligesom viklingen RH I tilstluttet til den positive spænding på en netforsyningsenhed 26 for beskyttelsesafbryderen, medens viklingens anden tilslutning via en taster "S-ind" (arbejdskontakt) er tilsluttet til den jordede negative pol på netforsyningsenheden.

Ved optræden af en fejlstrøm og aktivering af fejlstrøms-overvågningsforstærkeren 0P2 åbnes ved magnetisering af remanenrelæet RH's vikling RH I kontakten rh, belastningsrelæet 14 falder fra, og ved åbning af afbryderen 14a skilles belastningen (forbruger 25) fra netforsyningen 16. Ved udbedring af fejlen magnetiseres ved aktivering af tasteren "S-ind" remanensrelæets vikling RH II, og herved sluttes kontakten rh, belastningsrelæet magnetiseres, og belastningen tilsluttes ved slutning af afbryderen 14a atter til netforsyningen 16. Den rette funktion af fejlstrømsovervågningen kan afprøves ved hjælp af en taster "PR-S" ved sumstrømstransformatoren 22 på kendt måde. En signallampe viser belastningsrelæet 14's koblingstilstand.

- 6 - 147503

Den særlige fordel ved den beskrevne kobling med remanensrelaet PH består i, at ved strømsvigt i netforsyningen asidres remanensrelæet PH's sidste tilstand ikke (lagringsvirkning). I normaltilfældet (uden fejlstrøm) forbliver rh-kontak-ten sluttet, og ved tilbagevenden af netspændingen er også tilsikret beredskab og funktioneren af beskyttelsesafbryderen. Efter optræden af en fejlstrøm kan beredskabet kun atter tilvejebringes manuelt ved aktivering af tasteren "S-ind".