EP0220215A1 - Fehlerstromschutzschalter für fehlerwechsel- und fehlergleichströme ohne energiespeicherung - Google Patents

Fehlerstromschutzschalter für fehlerwechsel- und fehlergleichströme ohne energiespeicherung

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EP0220215A1
EP0220215A1 EP19860902330 EP86902330A EP0220215A1 EP 0220215 A1 EP0220215 A1 EP 0220215A1 EP 19860902330 EP19860902330 EP 19860902330 EP 86902330 A EP86902330 A EP 86902330A EP 0220215 A1 EP0220215 A1 EP 0220215A1
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EP
European Patent Office
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current
residual current
fault
release
electronic circuit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19860902330
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English (en)
French (fr)
Inventor
Gottfried Biegelmeier
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BBC Brown Boveri AG Germany
Original Assignee
Brown Boveri und Cie AG Germany
BBC Brown Boveri AG Germany
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Filing date
Publication date
Application filed by Brown Boveri und Cie AG Germany, BBC Brown Boveri AG Germany filed Critical Brown Boveri und Cie AG Germany
Publication of EP0220215A1 publication Critical patent/EP0220215A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/26—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents
    • H02H3/32—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors
    • H02H3/33—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors using summation current transformers
    • H02H3/332—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors using summation current transformers with means responsive to dc component in the fault current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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Definitions

  • the invention relates to a residual current circuit breaker according to the preamble of claim 1.
  • a modern concept of a residual current circuit breaker must also master the triggering of residual currents which can occur in the form of pulsating or smoothed direct currents. It has always been known that FI circuit breakers can only be effective in the case of alternating fault currents. If the fault current has direct current components, the tripping sensitivity of the circuit breakers is adversely affected. As more and more electronic components are used in household appliances, the DC problem must also be solved. It has long been believed that in the circuits used in practice in electrical household appliances, in the event of a ground fault, the flowing fault current can still occur in the form of a pulsating direct current. For fault currents such as those e.g.
  • Circuits independent of the mains voltage cannot detect fault currents in the form of smoothed direct currents due to the principle of tripping. In this case, it is necessary to use electronic circuits that naturally depend on the mains voltage. gen and can process residual DC currents in all forms via summation current transformers. For example, US Pat. No. 3,768,011 and published patent application DE-OS 27 30 874 describe such circuits. The question thus arises which dangers can arise from the use of the network as an auxiliary voltage supply for triggering fault protection switches.
  • the switch can fail if the corresponding outer conductor or the neutral conductor fails (for example when a fuse of the outer conductor responds or if the neutral conductor breaks) and fault voltages caused by ground faults of the two other outer conductors can no longer be recognized. But even if all three outer conductors of a three-phase network are used for the auxiliary voltage supply, the neutral conductor break still remains. An attempt was therefore made to remedy this by triggering the Fl switch when the neutral conductor breaks (DE-OS 28 25 881). If an additional connection, for example the protective conductor, is used for this, then this has the disadvantage that the installation is complicated and the earth potential is brought into the switch.
  • the short-circuit current 1 ⁇ flows through the outer conductor and neutral conductor and the voltage drop in the neutral conductor caused by it becomes effective as a fault voltage in the ratio of the system earth R ⁇ to the operational earth Rß.
  • the fault current 1 ⁇ flowing as a result of the fault voltage cannot trigger the switch due to the absence of the auxiliary voltage U ⁇ .
  • the switch must also trip in the event of a failure of the outer conductor and / or the neutral conductor as well as in the event of short-circuit and earth faults in the event of fault AC currents. In these cases, it does not need to remain functional in the case of DC faults because, firstly, the simultaneous occurrence of a network fault and a DC fault current represents a negligible safety risk, and secondly, in the event of short circuits, the fault voltage as a result of the voltage division between the phase conductor and neutral conductor in networks up to 240 V against Earth remains below 120 V and therefore the conventional contact voltage limit, which is 120 V for direct current, is not exceeded.
  • circuits which are independent of the mains voltage cannot detect smoothed direct currents; constructions which are dependent on the mains voltage fail again when the outer conductor and / or the neutral conductor fail and in the event of short-circuits occurring at the same time with ground faults.
  • the technical requirements regarding protection zes with indirect contact thus exclude both mains-independent circuits and mains-voltage-dependent circuits.
  • the object of the invention is to provide residual current circuit breakers of the type mentioned at the outset, which can be used without great effort both with AC residual currents and with DC residual currents or AC residual currents with DC residual current components. This object is achieved according to the invention by the characterizing features of claim 1.
  • the residual current release is actuated with alternating or direct current with the energy drawn from the network via the electronic circuit and the release coil.
  • the secondary winding of the summation current transformer is connected directly to the residual current release and is used for triggering in the event of residual AC currents or pulsating residual DC currents.
  • Fig. 3 shows a residual current circuit breaker according to the invention
  • Fig. 4 shows a further embodiment of a fault current circuit breaker according to the invention.
  • FIG. 3 shows a residual current circuit breaker with a summation current transformer 10 whose primary windings are connected through the the phase current conductor L ⁇ , L 2 and L3 and the neutral conductor are formed.
  • the secondary winding of the summation current transformer 10 is connected to a first tripping coil 12 of a fault current release, designated in its entirety by the reference number 25, and triggers the triggering when fault alternating currents or pulsating fault direct currents occur.
  • An electronic circuit 13 which contains an oscillator, is connected in parallel with the secondary winding 11.
  • the electronic circuit 13 is supplied with mains voltage from the phase conductor L-
  • the electronic circuit 13 is connected to a second tripping coil 16 of the residual current release 25.
  • This electronics circuit 13 is used to detect fault DC currents or fault AC currents with DC components in such a way that the total current transformer 10 is premagnetized via the oscillator in the electronics circuit; in the event of a fault direct current or a fault alternating current with direct current components, the operating point of the total current transformer is shifted, which is detected by the electronic circuit 13 and leads to the output of a signal to the trigger coil 16, whereby the trigger 25 triggers a switching lock 17 which triggers Contacts 18 in the phase conductors Lj to L3 and the neutral conductor N opens.
  • the trigger 25 triggers a switching lock 17 which triggers Contacts 18 in the phase conductors Lj to L3 and the neutral conductor N opens.
  • DC components is generated in the summation current transformer 10 by the oscillator of the electronic circuit 13 in the secondary winding 11 of the summation current converter 10 Voltage so changed by asymmetry or displacement of the working point, that via the Elektronik ⁇ circuit 13 'the verbun ⁇ parallel with the secondary winding 11 with the trip coil 16 of the residual current device 25 to, these obligations with the aid of the mains power (via the Lei ⁇ 14 and 15 ) excited via the electronic circuit 13 and thus triggers the residual current circuit breaker.
  • Parallel to the input of the electronic circuit 13 and thus also parallel to the secondary winding 11, a diode circuit consisting of two antiparallel connected diodes 19 is provided as voltage-dependent resistors, which serve to achieve the surge current resistance and the overvoltage resistance.
  • the residual current circuit breaker according to FIG. 4 has only one summation current transformer 10, the secondary winding 11 of which is connected directly to the first trip coil 12. The fault current circuit breaker is thus triggered when fault alternating currents or pulsating fault direct currents occur.
  • a tertiary winding 20 is wound on the summation current transformer 10, which is connected to the diode circuit 19 in parallel and the outputs of which are connected to the electronic circuit 13. The output of the electronic circuit 13 is again connected to the trip coil 16 of the residual current release 25.
  • the residual current release 25 has two release coils 12 and 16, as a result of which the two release circuits are electrically isolated from one another.
  • the diode circuit 19 also serves to achieve the surge current resistance and the overvoltage strength and it is connected in parallel to the oscillator circuit in the output circuit of the tertiary winding 20. It can be seen that an actuating button 26 or switching knob 26 is arranged on the switching lock 17, with which the fault current circuit breaker can be switched on or off again.

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Description

Fehlerstromschutzschalter für Fehlerwechsel- und Fehler- ßleichströme ohne EnereiesDeicherune
Die Erfindung betrifft einen Fehlerstromschutzschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Den Anstoß zur Erfindung gibt die Erfahrung, die bei der Anwendung der Fehlerstromschutzschaltung gemacht worden ist und die nach neuen technischen Lösungen verlangt, um die bekannt gewordenen Lücken im Schutzumfang dieser heute in vielen Ländern angewendeten Schutzmaßnahme zu schließen.
Die für die Konstruktion von Fehlerstromschutzschaltern (kurz Fl-Schutzschalter genannt) möglichen drei Grund¬ schaltungen wurden schon vor zwanzig Jahren angegeben (1). Als Schaltungen, die von der Netzspannung als Hilfsspannungsquelle unabhängig sind, wird entweder die Sekundärwicklung des Summenstromwandlers direkt mit dem Fehlerstromauslöser verbunden, oder es wird die Energie¬ speicherschaltung - eine richtungsweisende österreichi¬ sche Erfindung (AT-PS 197.468) - angewendet. V *
Ein modernes Konzept eines Fehlerstromschutzschalters muß aber auch die Auslösung bei Fehlerströmen beherr¬ schen, die in Form von pulsierenden oder geglätteten Gleichströmen auftreten können. Es war ja immer bekannt, daß Fl-Schutzschalter nur bei Fehlerwechselströmen wirk¬ sam sein können. Hat der Fehlerstrom Gleichstromkompo¬ nenten, dann werden die Schutzschalter in ihrer Auslöse¬ empfindlichkeit ungünstig beeinflußt. Da immer mehr elektronische Bauelemente in Haushaltsgeräten verwendet werden, muß auch das Gleichstromproblem gelöst werden. Man hat lange Zeit geglaubt, daß bei den in der Praxis bei elektrischen Haushaltsgeräten verwendeten Schaltun¬ gen im Falle eines Masseschlusses der fließende Fehler- ström immer noch in Form eines pulsierenden Gleichstrom¬ es auftreten kann. Für derartige Fehlerströme, wie sie z.B. bei der Einweggleichrichtung ohne Glättungskonden- sator auftreten, ist es möglich, Fehlerstromschutzschal¬ ter netzspannungsunabhängig mit den klassischen Schal- tungen, also auch mit der Energiespeicherauslösung zu bauen (GB-PS 2 082 408 B). Es zeigte sich aber, daß es kaum möglich ist, den Herstellern von Elektrogeräten we¬ gen der Fl-Schutzschalter Beschränkungen in der Auswahl für ihre Geräte notwendigen elektronischen Schaltungen aufzuerlegen. Besonders die Einweggleichrichtungen mit Glättungskondensatoren und die Drehstromgleichrichtungen müssen in diesem Zusammenhang genannt werden.
Netzspannungsunabhängige Schaltungen können aber wegen des transformatorischen Auslöseprinzips Fehlerströme in Form von geglätteten Gleichströmen nicht erkennen. In diesem Fall ist die Anwendung von Elektronikschaltungen erforderlich, die naturgemäß von der Netzspannung abhän- gen und über Summenstromwandler Fehlergleichströme in allen Formen bearbeiten können. So beschreiben z.B. die US-Patentschrift 3,768,011 und die Offenlegungsschrift DE-OS 27 30 874 derartige Schaltungen. Es tritt also die Frage auf, welche Gefahren durch die Verwendung des Net¬ zes als Hilfsspannungsversorgung für die Auslösung von Fehlerschutzschaltern entstehen können. Wird die Hilfs¬ spannung nur von einem Außenleiter und dem Neutralleiter genommen, dann kann der Schalter versagen, wenn der ent¬ sprechende Außenleiter oder der Neutralleiter ausfällt (etwa beim Ansprechen einer Sicherung des Außenleiters oder beim Neutralleiterbruch) und Fehlerspannungen, die durch Masseschlüsse der beiden anderen Außenleiter ent- stehen, können nicht mehr erkannt werden. Aber auch wenn alle drei Außenleiter eines Drehstromnetzes für die Hilfsspannungsversorgung verwendet werden, bleibt immer noch der Neutralleiterbruch. Es wurde deshalb versucht, dadurch Abhilfe zu schaffen, daß der Fl-Schalter bei Neutralleiterbruch auslöst (DE-OS 28 25 881). Wenn man dafür einen zusätzlichen Anschluß, z.B. den Schutzleiter verwendet, dann hat dies den Nachteil, daß dadurch die Installation komplizierter und das Erdpotential in den Schalter gebracht wird. Dadurch wird aber die Schaltung empfindlicher gegen Überspannungen, die ja vor allem ge¬ gen Erde auftreten. Netzspannungsabhängige Auslösungen haben aber vor allem den Nachteil, daß bei Masseschlüs¬ sen in der geschützten Anlage die Höhe der Spannung für die Hilfsspannungsversorgung vom Verhältnis des Netz¬ schleifenwiderstandes zwischen Transformator und den An¬ schlußpunkten der Hilfsspannungsversorgung zum Gesamtwi¬ derstand der Fehlerschleife abhängt. Dies ist in Figur 1 für den Fall des Masseschlusses in einer genullten Anla¬ ge dargestellt.
' Bezeichnet man mit:
ZL Leitungsimpedanz des Außenleiters vom Transforma¬ tor bis zum Fehlerstromschutzschalter
ZpEN Leitungsimpedanz des PEN-Leiters vom Transforma¬ tor bis zum Fehlerstromschutzschalter
Z-j Leitungsimpedanz des Außenleiters nach dem Feh¬ lerstromschutzschalter bis zur Fehlerstelle
∑2 Leitungsimpedanz des Schutzleiters von der Feh- lerstelle bis zum PEN-Leiter
1 Netzspannung - Außenleiter-PEN-Leiter
Ua Versorgungsspannung der netzspannungsabhängigen Elektronikschaltung
dann gilt für die Höhe der Versorgungsspannung:
Ua = ÜN x Z1 + Zp
ZL + ZPEN + Z1 + Z2
Erfolgt also der Masseschluß in der Nähe der Einbaustel¬ le des Fl-Schalters, dann kann die Hilfespannung zu Null werden, womit eine Auslösung unmöglich wird. In diesen Fällen müssen dann die Überstromschutzorgane den Masse¬ schluß wegschalten, der Fi-Schalter ist funktionslos ge¬ worden. Aus diesem Grund wird in Ländern, die Schalter mit netzspannungsabhängigen Auslösesystemen verwenden,
ERSATZBLATT durch den Fl-Schutz nur der sogenannte Zusatzschutz er¬ reicht und entsprechende Einschränkungen sind im inter¬ nationalen Vorschriftenwesen geplant (2, 3).
Es nützt auch nichts, wenn - wie in der DE-OS 28 25 881 angegeben - die Spannung des Neutralleiters gegen den Schutzleiter überwacht wird. Die Schaltung versagt näm¬ lich, wenn zugleich mit dem Masseschluß ein Kurzschluß auftritt. Wie aus Figur 2 ersichtlich, sind in diesem Fall die Ausgangsklemmen des Fl-Schalters mit dem Schutzleiter zusammen kurzgeschlossen, der Schalter kann nicht auslösen und trotzdem nehmen die geschützten Anla¬ geteile eine Fehlerspannung von z.B. 110 V an.
Man erkennt dies auf Figur 2 mit den Bezeichnungen:
ZL' Leitungsimpedanz des Außenleiters vom Transforma¬ tor bis zum Fehlerstromschutzschalter
ZN' Leitungsimpedanz des Neutralleiters vom Transfor¬ mator bis zum Fehlerstromschutzschalter
ZL1' Leitungsimpedanz des Außenleiters vom Fehler- stromschutzschalter bis zur Kurzschlußstelle
ZJJ1' Leitungsimpedanz des Neutralleiters vom Fehler¬ stromschutzschalter bis zur Kurzschlußstelle
ÜJJ Netzspannung Außenleiter-Neutralleiter
üa Versorgungsspannung des netzspannungsabhängigen Elektronikschaltung
Ers l PE Anschlußklemme für den Schutzteil im Fehlerstrom- schutzschalter
Ik Kurzschlußstrom
IA. Fehlerstrom
RA Erdungswiderstand der geschützten Anlage
Rg Erdungswiderstand des Neutralleiters in der Transformatorenstation (Betriebserde)
Ua = UN x ZT." + Zw"
ZL « + ZL" + ZN' + ZN"
Erfolgt also der Kurzschluß nahe beim Fehlerstromschutz¬ schalter, dann bricht die Versorgungsspannung zusammen und die PE-Klemme nimmt ebenfalls das Potential der Kurzschlußstelle an. Der Schalter kann also in keinem Fall auslösen. Der Kurzschlußstrom 1^ durchfließt Außen¬ leiter und Neutralleiter und der durch ihn verursachte Spannungsabfall im Neutralleiter wird im Verhältnis des Anlagenerders R^ zum Betriebserder Rß als Fehlerspannung wirksam. Der infolge der Fehlerspannung fließende Feh¬ lerstrom 1^ kann aber den Schalter wegen des Fehlens der Hilfsspannung U^ nicht auslösen. Um also einen Fehler¬ stromschutzschalter für den Schutz bei indirektem Berüh¬ ren (Fehlerschutz) einsetzen zu können, müssen folgende Bedingungen erfüllt werden:
1) Der Schalter muß bei normaler Netzspannungsversorgung bei Auftreten von Fehlerwechsel- und/oder Fehler- gleichströmen auslösen. Löst er bei Fehlerwechsel- strδmen beim Nennwert des Auslösefehlerstromes IAn aus, dann genügt es, aus physiologischen Gründen (4), wenn die Auslösung bei pulsierenden Fehlergleichströ¬ men bei Einweggleiehrichtung bei-/"2 x IΔ n, bei Voll¬ weggleichrichtung bei 2 x IΔ n und bei geglättetem Fehlergleichstrom bei 2,8 x I^n erfolgt. Um dies zu erreichen, sind netzspannungsabhängige Elektronik¬ schaltungen erforderlich. Andere Hilfsspannungsquel- len z.B. Batterien scheiden für diesen Verwendungs¬ zweck aus praktischen Gründen aus.
2) Der Schalter muß auch bei Ausfall der Außenleiter und/oder des Neutralleiters sowie bei gleichzeitigen Kurz- und Masseschlüssen bei Fehlerwechselstrδmen auslösen. Er braucht in diesen Fällen bei Fehler- gleichstrδmen nicht funktionsfähig zu bleiben, weil erstens das gleichzeitige Auftreten einer Netzstδrung und eines Fehlergleichstromes ein vernachlässigbares Sicherheitsrisiko darstellt und zweitens bei Kurz¬ schlüssen die Fehlerspannung infolge der Spannungs¬ teilung Außenleiter-Neutralleiter in Netzen bis 240 V gegen Erde unter 120 V bleibt und damit die konven- tionellen Berührungsspannungsgrenze, die bei Gleich¬ strom 120 V beträgt, nicht überschritten wird.
Netzspannungsunabhängige Schaltungen können, wie erläu¬ tert, geglättete Gleichströme nicht erkennen, netzspan¬ nungsabhängige Konstruktionen versagen wieder bei Aus¬ fall der Außenleiter und/oder des Neutralleiters und bei mit Masseschlüssen gleichzeitig auftretenden Kurzschlüs¬ sen. Die technischen Forderungen hinsichtlich des Schut- zes bei indirektem Berühren schließen also sowohl netz¬ spannungsunabhängige Schaltungen als auch netzspannungs¬ abhängige Schaltungen aus.
Diese scheinbar widersprüchlichen Forderungen an einen Fehlerstromschutzschalter für den Schutz bei indirektem Berühren (Fehlerschutz) führen naturgemäß zu neuen tech¬ nischen Lösungen. So beschreibt die ältere EP-OS , die auf der österreichischen Patentanmeldung A 11 37/85 basiert, eine Lösung, die den für die netzspannungsunab¬ hängige Energiespeicherschaltung verwendeten Fehler¬ stromauslöser, vorzugsweise in Form eines Permanentma¬ gnetauslösers, auch für die Auslösung durch die netz- spannungsabhängige Elektronikschaltung verwendet. Ener¬ giespeicherschaltungen haben den Vorteil, daß sie mit Kurzverzδgerung arbeiten und daher stoßstromfest und se¬ lektiv sind. Dies ist für den Schutz bei indirektem Be¬ rühren von großem Vorteil. Andererseits ist es für den Schutz bei direktem Berühren wichtig, daß so schnell als möglich abgeschaltet wird und der Auslösestrom unter 30 mA liegt. Zwar hat für den Zusatzschutz die Auslösung bei pulsierenden oder glatten Fehlergleichströmen nur geringe Bedeutung, aber es ist doch denkbar, daß für Sonderanwendungen eine Auslösung bei Fehlergleichströmen verlangt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, Fehlerstromschutzschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, der ohne größe- ren Aufwand sowohl bei Wechselfehlerströmen als auch bei Gleichfehlerströmen bzw. Wechselfehlerströmen mit Gleichfehlerstromkomponenten verwendbar ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Ansprüchen 2 bis 4 zu entnehmen.
Damit wird über die Elektronikschaltung und die Auslöse¬ spule der Fehlerstromauslöser mit Wechsel- oder Gleich¬ strom mit der vom Netz entnommenen Energie betätigt. Die Sekundärwicklung des Summenstromwandlers ist direkt mit dem Fehlerstromauslöser verbunden und dient zur Auslö¬ sung bei Fehlerwechselstrδmen bzw. pulsierenden Fehler¬ gleichströmen.
Man kann also auch erfindungsgemäß eine Tertiärwicklung zur Steuerung der Elektronikschaltung verwenden, mit der glatte Fehlerströme, oder aber auch Fehlerströme mit Gleichstromkomponenten erfaßt werden. Besitzt der Feh¬ lerstromauslöser zwei Teil-Auslösespulen, dann kann er¬ findungsgemäß die Schaltung für die Direktauslδsung gal¬ vanisch von der Elektronikschaltung getrennt werden.
Bekanntlich ist es Stand der Technik, daß ein Fehlauslö- Sen von Fehlerstromschutzschaltern infolge von Stoßströ¬ men bei Gewitterentladungen dadurch vermieden werden kann, daß parallel zur Sekundärwicklung oder Tertiär¬ wicklung des Summenstromwandlers spannungsabhängige Wi¬ derstände z.B. antiparallel geschaltete Dioden geschal- tet werden. Spannungsspitzen werden dadurch gekappt und damit Auslöseimpulse auf den Fehlerstromauslöser vermie¬ den. Erfindungsgemäß wird nun die Wicklung, die vom Os¬ zillatorstrom der netzspannungsäbhängigen Elektronik- Schaltung durchflössen wird, benutzt, um die Unempfind- lichkeit des Fehlerstromschutzschalters gegen Stoßströme zu erreichen. Dazu werden, wie oben beschrieben, span¬ nungsabhängige Widerstände dieser Wicklung parallel ge¬ schaltet. Man erreicht dadurch nicht nur die Stoßfestig¬ keit, sondern auch den Überspannungsschutz und die Elek- tronikschaltung.
Anhand der Zeichnungen, in der der Stand der Technik und zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen näher erläutert und beschrieben werden.
Es zeigt:
Fig. 1 u. 2 je zwei Ausgestaltungen, die dem Stand der
Technik zugehδren und die schon weiter oben näher erläutert worden sind,
Fig. 3 einen Fehlerstromschutzschalter gemäß der Erfindung und
Fig. 4 eine weitere Ausgestaltung eines Fehler- Stromschutzschalters gemäß der Erfindung.
Wie schon erwähnt, sind die Figuren 1 und 2 schon oben bei der Würdigung des Standes der Technik beschrieben und erläutert worden.
Es sei nun bezug genommen auf die Figur 3. Diese Figur zeigt einen Fehlerstromschutzschalter mit einem Summen- stromwandler 10 dessen Primärwicklungen durch die durch den Summenstromwandler 10 hindurchgeführten Phasenleiter L < , L2 und L3 und den Neutralleiter gebildet sind. Die Sekundärwicklung des Summenstromwandlers 10 ist mit ei¬ ner ersten Auslδsespule 12 eines in der Gesamtheit mit der Bezugsziffer 25 bezeichneten Fehlerstromauslösers verbunden und bewirkt die Auslösung bei Auftreten von Fehlerwechselströmen bzw. von pulsierenden Fehlergleich¬ strömen.
Parallel zur Sekundärwicklung 11 ist eine Elektronik¬ schaltung 13 geschaltet, die einen Oszillator enthält. Über Zuführungsleitungen 14 und 15 wird die Elektronik¬ schaltung 13 mit Netzspannung von dem Phasenleiter L-| und dem Neutralleiter N versorgt. Ausgangsseitig ist die Elektronikschaltung 13 mit einer zweiten Auslδsespule 16 des Fehlerstromauslösers 25 verbunden. Diese Elektronik¬ schaltung 13 dient zur Erfassung von Fehlergleichstrδmen oder Fehlerwechselströmen mit Gleichstromkomponenten und zwar dergestalt, daß über den in der Elektronikschaltung befindlichen Oszillator der Summenstromwandler 10 vorma- gnetisiert wird; bei Auftreten eines Fehlergleichstromes oder eines Fehlerwechselstromes mit Gleichstromkomponen¬ ten wird der Arbeitspunkt des Summenstromwandlers ver- schoben, was durch die Elektronikschaltung 13 erfaßt wird und zur Abgabe eines Signals an die Auslösespule 16 führt, wodurch der Auslöser 25 ein Schaltschloß 17 aus¬ löst, das Kontaktapparate 18 in den Phasenleitern L-j bis L3 und dem Neutralleiter N öffnet. Mit anderen Worten: bei Fehlergleichströmen oer Fehlerwechselströmen mit
Gleichstromkomponenten wird im Summenstromwandler 10 die durch den Oszillator der Elektronikschaltung 13 in der Sekundärwicklung 11 des Summenstromwandlers 10 erzeugte Spannung durch Assymmetrie oder durch Verschiebung des Arbeitspunktes so verändert, daß über die Elektronik¬ schaltung 13» die parallel zur Sekundärwicklung 11 mit der Auslösespule 16 des Fehlerstromauslösers 25 verbun¬ den ist, diese mit Hilfe der Netzenergie (über die Lei¬ tungen 14 und 15) über die Elektronikschaltung 13 erregt und damit das Auslösen des Fehlerstromschutzschalters bewirkt wird. Parallel zum Eingang der Elektronikschal- tung 13 und damit auch parallel zur Sekundärwicklung 11 ist eine Diodenschaltung aus zwei antiparallel geschal¬ teten Dioden 19 als spannungsabhängige Widerstände vor¬ gesehen, die zur Erzielung der Stoßstromfestigkeit und der Überspannungsfestigkeit dienen.
Der Fehlerstromschutzschalter gemäß Figur 4 besitzt nur einen Summenstromwandler 10, dessen Sekundärwicklung 11 direkt mit der ersten Auslösespule 12 verbunden ist. Da¬ mit wird der Fehlerstromschutzschalter bei Auftreten von Fehlerwechselströmen bzw. von pulsierenden Fehlergleich¬ strδmen ausgelöst. Zusätzlich zu der Sekundärwicklung 11 ist auf dem Summenstromwandler 10 eine Tertiärwicklung 20 aufgewickelt, der die Diodenschaltung 19 parallel ge¬ schaltet ist und deren Ausgänge mit der Elektronikschal- tung 13 verbunden sind. Der Ausgang der Elektronikschal¬ tung 13 ist wieder mit der Auslösespule 16 des Fehler¬ stromauslösers 25 verbunden.
Aus den Figuren 3 und 4 erkennt man, daß der Fehler- stromauslöser 25 zwei Auslösespulen 12 und 16 aufweist, wodurch beide Auslösekreise galvanisch voneinander ge¬ trennt sind. Die Diodenschaltung 19 dient auch hier zur Erzielung der Stoßstromfestigkeit und der Überspannungs- festigkeit und sie ist parallel zum Oszillatorstromkreis in den Ausgangskreis der Tertiärwicklung 20 geschaltet. Man erkennt, daß am Schaltschloß 17 ein Betätigungsknopf 26 oder Schaltknebel 26 angeordnet ist, mit dem der Feh¬ lerstromschutzschalter wieder eingeschaltet oder ausge¬ schaltet werden kann.
Literatur:
(1) Biegelmeier, G.: Moderner Fehlerstromschutz. E.u.M.,
75. Jg. (1958), H.8, S 157 - 164
(2) Biegelmeier, G.: Gedanken über die Nullung (TN-Sy- stem) als optimalen Fehlerschutz (Schutzmaßnahme bei indirektem Be¬ rühren) in elektrischen Anlagen. ÖZE 37. Jg. (1984), H.12, S. 483
(3) IEG 64 (Central Office): 151, January 1985, IEC
Publ. 364 Part 5, Chapter 53 switchgear and controlgear
(4) IEC-Report 479, second Edition: Effects of electric shock on the human body, Part 2, Chapter 5
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Claims

Patentansprüche
1. Fehlerstromschutzschalter bestehend aus einem, in einem geeigneten Gehäuse mit Anschlußklemmen für die Installationsleitungen angeordnetem Kontaktapparat mit zugehörigem Schaltschloß, Prüfeinrichtung und Betäti¬ gungsorgan, einem Fehlerstromauslδser mit einer oder zwei Auslösespulen, einem Summenstromwandler und einer netzspannungsabhängigen Elektronikschaltung, wobei ei¬ nerseits die Sekundärwicklung des Summenstromwandlers mit der Auslösespule des Fehlerstromauslδsers direkt verbunden ist, und dadurch bei Auftreten von Fehlerwech- selstrδmen und gegebenenfalls auch bei pulsierenden Feh¬ lergleichstrδmen der Fehlerstromschutzschalter ausgelöst wird, andererseits diese Auflösung auch durch die netz¬ spannungsabhängige Elektronikschaltung bei Auftreten von Fehlergleichströmen und gegebenenfalls auch bei Fehler- Wechselströmen mit Gleichstromkomponenten dadurch be¬ wirkt wird, daß der Gleichstrom oder die Gleichstromkom¬ ponente in dem Summenstromwandler die durch einen Oszil¬ lator der Elektronikschaltung in einer Wicklung des Wandlers erzeugte Spannung durch Asymmetrie oder durch Verschiebung des Arbeitspunktes so verändert, daß über die Elektronikschaltung ein Schaltvorgang bewirkt wird, durch den mit Hilfe der Netzenergie ein Fehlerstromaus¬ löser betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Summenstromwandler (10) und nur ein Fehlerstromauslδser (25), vorzugsweise in Form eines Permanentmagnetauslδ- ser, sowohl für die netzspannungsunabhängige Auslösung durch die direkte Verbindung der Auslösespule des Feh¬ lerstromauslösers mit der Sekundärwicklung (11) des Sum¬ menstromwandlers (10), als auch für die netzspannungsab¬ hängige Auslösung mit der Elektronikschaltung (13) ver¬ wendet werden (Figur 3).
2. Fehlerstromschutzschalter nach Anspruch 1, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung (11) des Summenstromwandlers (10) direkt und eine Tertiärwicklung (20) über eine Elektroniksohaltung (13) mit der Auslδse- spule des Fehlerstromauslösers (25) verbunden ist.
3. Fehlerstromschutzschater nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fehlerstromaus¬ löser (26) nur eine Auslösespule besitzt, die sowohl mit der Sekundärwicklung (11) des Summenstromwandlers (10) direkt als auch mit der Tertiärwicklung (20) des Summen¬ stromwandlers (10) über die Elektronikschaltung (13) verbunden ist.
4. Fehlerstromschutzschalter nach Anspruch 2, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Auslösespule zwei Teilaus¬ lösespulen (12, 16) umfaßt, die jeweils für sich zur Auslösung bemessen sind, und daß die Sekundärwicklung (11) mit der einen Teilauslδsespule (12) und die Ter¬ tiärwicklung (20) mit der anderen Teilauslösespule (16) über die Elektronikschaltung (13) verbunden ist.
5. Fehlerstromschutzschalter nach einem der Ansprü¬ che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den vom Oszillatorstrom durchflossenen Sekundär- bzw. Ter¬ tiärwicklungen des Summenstromwandlers (10) spannungsab¬ hängige Widerstände z.B. antiparallel geschaltete Dioden (19) geschaltet sind.
EP19860902330 1985-05-02 1986-04-12 Fehlerstromschutzschalter für fehlerwechsel- und fehlergleichströme ohne energiespeicherung Withdrawn EP0220215A1 (de)

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