FI121723B

FI121723B - Vikavirtasuojakytkin

Info

Publication number: FI121723B
Application number: FI20070034A
Authority: FI
Inventors: Mikko Jokela
Original assignee: Etherma Skandinavia Oy
Priority date: 2007-01-15
Filing date: 2007-01-15
Publication date: 2011-03-15
Also published as: FI20070034A0; FI20070034A; EP1944786A1

Description

VIKAVIRTASUOJAKYTKIN

Tekniikan ala 5 Keksinnön kohteena on vikavirtasuojakytkin.

Erityisesti keksinnön kohteena on jännitteestä riippumaton vikavirtasuojakytkin, jossa on kytkinkomponentti, joka toimii erityisesti kontakti-, kytkin-ja laukaisuelementtinä, ohjaus- ja mittauspiiri vikavirran mittaamiseksi ja kytki n-10 komponentin ohjaamiseksi, sekä virityspainike ja testauspainike vikavirtasuoja-kytkimen testaamiseksi, jossa ohjaus- ja mittauspiirissä on vikavirtavirtamuuntaja, kuten summavirtamuuntaja, ja jossa vikavirtasuojakytkimessä on kotelo, jossa on kotelo-osa ja 15 kansiosa.

f.

!

Vikavirtasuojakytkin on herkkä suojalaite, joka täydentää sulakkei-den antamaa suojausta vaarallisissa käyttöolosuhteissa. Vikavirtasuojakytkin laukaisee virtapiirin nopeasti jännitteettömäksi, mikäli sähkölaitteisiin tai -20 johtoihin syntyy alkava eristysvika, josta aiheutuu ihmiselle vaarallinen vuotovir-ta. Tavallinen sulake ei tällaista pienivirtaista vikaa pysty havaitsemaan ja laukaisemaan. Sillä hetkellä, kun vikavirran määrä saavuttaa vaarallisen rajan tai ylittää sen (laukaisuvirta on muutaman kymmenen mA luokkaa, tyypillisesti 30 mA), katkaisee vikavirtasuoja virransyötön hyvin nopeasti (sekunnin murto-25 osissa). Näin pahimmassakaan vikatilanteessa ihminen ei saa kuin pienen sähköiskun ennen kuin virta katkeaa. Vikavirrat voivat siirtyä maahan myös muilla o tavoin kuin ihmisten tai eläinten välityksellä, esim. pintapurkausvirtoina rakensi nuksen osissa. Tällöin on aina olemassa tulipalon vaara.

oo 30 Vikavirtasuojan toimii seuraavasti: Sähkölaitteen toimiessa normaa- o x listi, on siihen menevä ja siitä ulostuleva sähkövirta yhtä suuri. Eroja sisäänme- * nevän ja ulostulevan sähkövirran välillä syntyy silloin, kun tapahtuu vikavirtail- $ miö. Vikavirtasuojakytkin valvoo sähkölaitteeseen tulevan ja siitä poistuvan vir- o ° ran määrää. Niin kauan kuin nämä määrät ovat yhtä suuria, sähkövirta pääsee o 35 kulkemaan esteettä. Mikäli sähkövirrasta siirtyy osa vikavirtana maahan, havaitsee vikavirtasuojakytkin tällöin eron sisääntulevan ja poistuvan virtamäärän välillä. Sillä hetkellä, kun vikavirran määrä saavuttaa vaarallisen rajan tai ylittää 2 sen, katkeaa virransyöttö. Vikavirtasuojakytkimessä on magneettilaukaisija tai tätä vastaava elektroninen relettä ohjaava kytkentä.

!

Tunnettuja vikavirtasuojakytkimiä on saatavana sähkötauluun 5 asennettavina, pistorasiaan sisään rakennettuina, pistorasiän ja kuorman väliin asennettavina ja jatkojohtoon sisään rakennettuina versioina.

Vikavirtasuojia on kahden tyyppisiä, jännitteestä riippuvaisia, sekä

jännitteestä riippumattomia. I

s 10 { Jännitteestä riippumaton vikavirtasuoja laukeaa vain vikavirtatilan-teessä, mutta ohjattava ulostulokontakti ei avaudu esimerkiksi jännitekatkoksen yhteydessä, eikä tarvitse näin ollen uudelleen virittää, jännitteen palautuessa. Vikavirtasuojaa voidaan käyttää esim. pakastimen pistorasioiden suojaukseen.

15 Pistorasiaan liitetty laite toimii normaalisti jännitteen palauduttua.

Jännitteestä riippuvainen vikavirtasuoja laukeaa myös vain vikavir-tatilanteessa, mutta ohjattava ulostulokontakti avautuu esimerkiksi jännitekatkon yhteydessä, vaatien näin ollen vikavirtasuojan uudelleen virityksen jännitteen 20 palautuessa. Tämän kaltaista vikavirtasuojaa ei voida käyttää, esim. pakastimen pistorasioiden suojaukseen. Pistorasiaan liitetty laite ei toimi normaalisti jännitteen palauduttua.

Jännitteestä riippuvaisia malleja voidaan tehdä fyysiseltä kooltaan 25 huomattavasti jännitteestä riippumattomia malleja pienemmiksi, mutta niitä voidaan käyttää rajoitetummin, kuten edellä on kerrottu, o ° Tunnettu tekniikka g 30 Eräs tunnettu jännitteestä riippumaton vikavirtasuojakytkin on esi- x tetty kuviossa 1a ja leikkaus A - A kuviossa 1b. Tunnetussa laitteessa on poik-

CC

^leikkaukseltaan pyöreä pohjaosa (kotelo-osa) 1 ja kansiosa 2, sekä niiden vä-g liin jäävä peltinen asennuskehys 3, jossa on kiinnitysreiät rasiakiinnitystä varten ^ 4. Sen lisäksi siinä on kotelon sisään sovitetut pää/viritysvipu 5, jossa on metal- § 35 linen pää-/viritys akseli 13, testauspainike 6, sekä summavirtamuuntajakela 7

L\J

sekä kontakti-, kytkin-, ja laukaisuelementti (komponentti 8), jota ohjataan lau- ! i 3 kaisureleellä 22, sekä diodipaketti 20 ja massavastus 21, jossa ohjaus- ja mitta-uspiirin komponentit sijoitettu elementin 8 päälle.

Tunnetuissa vikavirtasuojissa, jossa on jännitteestä riippumaton vi-5 kävirtasuöjätöiminto, on kyseisen laitteen fyysinen koko, erityisesti sen suuri korkeus, ja laitteen rakenne ratkaisevana tekijänä siihen, ettei niitä voida käyttää kuin rajoitetuissa käyttöpaikoissa.

Keksinnön yhteenveto 10

Keksinnön tarkoituksena on poistaa tunnetun tekniikan epäkohdat ja saada aikaiseksi vikavirtasuoja, joka keksinnön mukaisella rakenteella toteutettuna on asennettavissa useampiin yksittäisiin, sekä laitevalmistajien erilaisiin laiteratkaisuihin, kuten esim. laitteen sisälle, laitteen kanteen, tai laitteen ulko-15 puolelle, tai laitteen syöttöjohdon väliin asennettuna.

' l Tämä tarkoitus voidaan keksinnön mukaisesti saavuttaa, siirtämällä vikavirtasuojan summavirtamuuntaja ja testauspiiri sekä laukaisureleen ulkoinen diodipaketti laitteen sivulle, tunnetun tekniikan mukaisen pyöreän pohjaosan 20 ulkopuolelle, niitä varten tehtäviin erillisiin tiloihinsa, sekä korvaamalla tunnetun laitteen paljon tilaa vieneet testausvipu, testauspiirin massavastus ja laukaisureleen ulkoinen diodipaketti, piirikortille asennetuilla, vähemmän tilaa vievillä komponenteilla, jolloin laitteen summavirtamuuntaja kela, sekä testauspainik-keen ja laukaisureleen diodipaketin sekä mittauspiirin massavastuksen muo-25 dostama, piirikortille sijoitettu kokonaisuus, on voitu siirtää omiin erillisiin tiloihinsa laitteen sisällä.

o ^ Näin saadaan aikaan ratkaisu, jolla tunnetun vikavirtasuojan fyysi- ζΖ nen muoto muuttuu ja tuloksena on huomattavasti kaikilta fyysisiltä mitoiltaan i g 30 nykyistä pienempi, erityisesti korkeussuunnassa huomattavasti tunnettuja rat- x kaisuja matalampi, sekä monikäyttöisempi jännitteestä riippumaton vika-

CE

virtasuojaratkaisu.

CO

o ^ Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle vikavirtasuojalle o o 35 on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosas-sa.

f j ; 4

Keksinnön edullisia sovellutusmuotoja on esitetty muissa patenttivaatimuksissa.

Piirustusten lyhyt kuvaus 5

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin esimerkin avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa

Kuvio 1a esittää tunnettua vikavirtasuojakytkintä ja kuvio 1b leikkausta A - A, 10 kuvio 2a esittää keksinnön mukaista vikavirtasuojakytkintä päältä avattuna, kuvio 2b leikkausta B - B, kuvio 2c kantta päältä päin ja kuvio 2d kantta leikkauksessa C - C, ja kuvio 3 esittää keksinnön mukaista vikavirtasuojakytkintä sähkö-keskuksen kannessa olevan aukon läpi katsottuna.

15

Keksinnön edullisten sovellutusmuotojen kuvaus

Keksinnön mukaisessa vikavirtasuojassa on runko, jossa on pohja- f osa 9 sekä kansiosa 10, joita on suurennettu/pidennetty tunnetun tekniikan mu-20 kaiseen ratkaisuun verrattuna muodostamaan pyöristetyn katkaisijan puoleisen pään ja kulmikkaan ohjausosan puoleisen pään niin, että summavirtamuuntaja-kela 7 on voitu sijoittaa vanhasta ratkaisusta poiketen yhdessä mittaus- ja ohjauspiirin kanssa pyöreän pohjaosan ulkopuolelle kontakti-, kytkin-, ja lau-kaisuelementin 8 viereen seinämällä 28 erotettuun erilliseen tilaan, jolloin poh-25 jaosaan on saatu tilaa myös vanhan mallin paljon tilaa vaatineille testausvivun 6 (kuvio 1) sekä massavastuksen 21 (kuvio 1) ja diodipaketin 20 (kuvio 1) koko-o naisuudessaan korvaavalle piirikortille 12, jolle nämä korvaavat komponentit (testauspiirin testauspainike, joka on mikrokatkaisijalla oleva piirikortille asen-r nettu painonappi 25, massavastus 26 ja diodipaketti 27) on sijoitettu. Su m ma vir oa 30 tamuuntajakela 7 ja piirikortti 12 on näin saatu samaan tasoon kontakti-, kytkin-, o ί x ja laukaisuelementin 8 kanssa.

CC

CL

$ Myös tunnetun mallin metalliseen pääkytkimen väänninakseliin 13 o o kiinnitetty pää/viritysvivut 5 (kuvio 1) on korvattu yhdellä ainoalla väänninosal- o 35 la 14.

CVJ

j ! j 5

Kontakti-, kytkin-, ja laukaisuelementti 8 on sama keksinnön mukaisessa laitteessa kuin tunnetussakin laitteessa. Keksinnön mukainen vikavir-tasuojakytkin voidaan kiinnittää pohjalle, tai kannen sisäpuolelle kiinnitysreikien 15 kautta. Kontakti-, kytkin-, ja laukaisuelementin kiinnitykselle pohjaosaan on 5 keksinnön mukaisessa ratkaisussa tehty pikakiinnityskyhnet. 16.

Esimerkkitapauksessa on keksinnön mukainen vikavirtasuoja asennettu vanhan tulppasulakekeskuksen sisälle, jolloin sen viritys ja testaus painikkeet ovat näkyvissä ja käytettävissä kannessa olevan 25 A sulakepohjan aukon 10 kautta.

j

Kuviossa 3 näkyvät keskuksen kannessa 18 olevan aukon 23 läpi väännin 14 ja vikavirtasuojan testauspiirin mikropainonappi 12. Kuviossa näkyy ' myös rasteerattuna vikavirtasuojakytkimen runko 17 kansilevyn alla sekä vika-15 virtasuojan ki i n n ityspisteet 15 ja keskuskannen kiinnityspisteet 24.

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön eri sovellutusmuodot eivät rajoitu yksinomaan edellä esitettyyn esimerkkiin, vaan ne voivat vaihdella jäljempänä esitettävien patenttivaatimusten puitteissa. Testauspiirin ja lau-20 kaisureleen diodit ja kondensaattorit voivat olla pintaliitosmallisia. Väliseinä 28 voi käsittää kaarevan osan lisäksi myös muuntajan ja piirikortin välijakajana olevan seinämän.

V

f i !.

‘i f ? f 0 8 00 0 O- s o o o o

CVJ

f

Claims

1. Jännitteestä riippumaton vikavirtasuojakytkin, jossa on kytkin-komponentti (8), joka toimii erityisesti kontakti-, kytkin- ja laukaisuelementtinä, 5 ohjaus- ja mittauspiiri vikavirran mittaamiseksi ja kytkinkomponentin ohjaamiseksi, sekä virityspainike viritystä varten ja testauspainike vikavirtasuojakytki-men testaamiseksi, jossa ohjaus- ja mittauspiirissä on vikavirtamuuntaja (7), kuten 10 summavirtamuuntaja, ja jossa vikavirtasuojakytkimessä on kotelo, jossa on kotelo-osa (pohjaosa) ja kansiosa, ϊ f . i 15 tunnettu siitä, että testauspainike (25), mittauspiirin massavastus (26) ja laukaisulleen diodipaketti (20) on kytketty kaikki samalle piirikortille, joka näin muodostettu piirikortin ja mainittujen komponenttien (20, 25, 26) muodostava kokonaisuus 20 on sovitettu kytkinkomponentin viereiseen tilaan, ja vikavirtamuuntaja (7) on sovitettu kytkinkomponentin (8) ja edellä mainitun piirikortin ja mainittujen komponenttien muodostaman kokonaisuuden viereen järjestettyyn toiseen tilaan muodostamaan korkeussuunnassa matalan vikavirtasuojakytkimen. \

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vikavirtasuojakytkin, tunnettu j siitä, että viereiset tilat on erotettu seinämällä (28). o c3

3. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen vikavirtasuoja- kytkin, tunnettu siitä, että testauspiirin testauspainike on mikrokatkaisijalla ole- g 30 va piirikortille asennettu painonappi (25). X CC

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen vikavirtasuojakyt- g kin, tunnettu siitä, että testauspiirin ja laukaisureleen diodit ja kondensaattorit ° ovat pintaliitosmallisia. o O C\J ! | ; ί l i

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen vikavirtasuoja-kytkin, tunnettu siitä, että laite voidaan asentaa samojen kiinnitysreikien (15) kautta joko pohja-asenteisena tai pinta-asenteisena.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen vikavirtasuoja- kytkin, tunnettu siitä, että laitteen kytkinkomponentti (8) lukkiutuu paikoilleen laitteen pohjaosaan kynsien (16) avulla. i i ! 5 i I- . t. · ί· i. } i f j f· j. O δ CVJ 00 0 cc CL 00 o o o o C\J