DE1146181B

DE1146181B - Fehlerstromschutzschalter mit Summenstromwandler und Verstaerker

Info

Publication number: DE1146181B
Application number: DES73726A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Rudolf Scherbaum; Helmut Roesch
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1961-04-28
Filing date: 1961-04-28
Publication date: 1963-03-28

Description

Die Erfindung betrifft einen Fehlerstromschutzschalter zum Abschalten elektrischer Anlagen beim Auftreten eines Fehlerstromes. In der Regel arbeitet der Fehlerstromschutzschalter mit dem Prinzip des Differenzschutzes. Man verwendet einen Summenstromwandler, über den sämtliche zu und von dem Verbraucher fließenden Ströme fließen. Tritt ein Fehlerstrom auf, so entsteht im Summenstromwandler sekundärseitig ein Differenzstrom, der zur Auslösung des Schutzschalters benutzt wird.

Es ist bekannt, diesen Differenzstrom unmittelbar zur Auslösung eines Auslösemagneten zu verwenden, der das Schaltschloß des Schutzschalters öffnet. Man ist schon den Weg gegangen, zwischen der Sekundärwicklung des Summenstromwandlers und dem Auslösemagneten einen Leistungsverstärker zu schalten. Als Leistungsverstärker kann ein Relais, eine Kathodenröhre oder ein Transistor dienen. Die Verwendung der Kathodenröhre oder des Transistors im Fehlerstromschutzschalter hat den Vorzug, daß sich die Empfindlichkeit beim Ansprechen steigern läßt. Zur Versorgung des Verstärkers pflegt man eine vom Netz über einen Gleichrichter gelieferte Spannung zu verwenden.

Durch die Erfindung wird eine Verbesserung erzielt an einem Fehlerstromschutzschalter mit Summenstromwandler, dessen sekundärer Differenzstrom über einen Verstärker, insbesondere Transistor, der Wicklung eines Auslösemagneten zugeführt wird, wobei zur Versorgung des Verstärkers eine vom Netz über einen Gleichrichter gelieferte Spannung dient. Erfindungsgemäß liegt in dem Ausgangskreis des Verstärkers parallel zu der Versorgungsspannung des Verstärkers ein Akkumulator (z. B. Knopfzelle). Durch die Erfindung wird erreicht, daß bei einem allzu lange andauernden Ausfall der Netzspannung der Fehlerstromschutzschalter eingeschaltet bleibt. Hierdurch ist das lästige Wiedereinschalten des Fehlerstromschutzschalters bei kurzzeitigen Störungen im Netz vermieden.

Das Vorhandensein des Akkumulators in dem Ausgangskreis des Verstärkers erleichtert den Ausgangskreis des Verstärkers als Ruhestromkreis auszubilden, in dem die Wicklung eines als Haltemagnet ausgebildeten Auslösemagneten liegt. Der Ruhestromkreis hat den Vorzug, daß bei Ausfall des Verstärkers bzw. der übrigen zum Ausgangskreis gehörenden elektrischen Bauelemente der Schalter selbsttätig auslöst. Das Schadhaftwerden des Fehlerstromschutzschalters wird sofort bemerkt. Trotz dieser Überwachung des Ausgangskreises tritt infolge der Verwendung des Akkumulators in dem Ausgangskreis bei Fehlerstromschutzschalter
mit Summenstromwandler und Verstärker

Anmelder:
Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,
ίο Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Phys. Rudolf Scherbaum
und Helmut Rösch, Regensburg,
sind als Erfinder genannt worden

nicht lange dauernden Netzstörungen kein Auslösen ein.

Es ist bereits bekannt, in Schaltungsanordnungen, die zum Schutz elektrischer Anlagen durch Abschalten beim Auftreten von Fehlerströmen dienen und einen Summenstromwandler verwenden, einen Ruhestromkreis vorzusehen. Es geschieht in der Weise, daß aus einer oder allen Netzphasen und dem Nullleiter eine Ruhespannung entnommen und diese beim Körperschluß durch die am Summenstromwandler auftretende Spannung kompensiert wird, so daß ein elektrostatisches Relais nach dem Johnson-Rahbeck-Effekt einen Schalter zur Abschaltung der Anlage veranlassen kann.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung zeigt die elektrische Schaltung eines Fehlerstromschutzschalters gemäß der Erfindung.

Der Fehlerstromschutzschalter gemäß der Erfindung überwacht die Leiter R und Mp des Netzes N.

Er hat die Schaltkontaktteile K, die mit dem Schaltschloß Sch zusammenwirken. Das Schaltschloß wird beeinflußt durch einen Auslösemagneten, dessen Wicklung mit 9i_s bezeichnet ist. Der Fehlerstromschutzschalter hat einen Summenstromwandler S₁₁,, der die Primärwicklung W₁ und die Sekundärwicklung W» besitzt. Die Sekundärwicklung W₂ wirkt auf den Verstärker, der von einem Transistor Γ in Emitterschaltung gebildet ist.
Der Ausgangskreis des Transistors T ist vom Netz mit Spannung versorgt. Die Heranführung der Spannung an den Ausgangskreis des Transistors kann von irgendeiner Stelle des Netzes aus erfolgen. Vorzugs-

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weise wird hierzu ein Stromkreis verwendet, der an die beiden Leiter R, Mp des Netzes N angeschlossen ist. Der Stromkreis enthält eine Zusatzwicklung W₃ zu dem Summenstromwandler S_w. Durch diese Zusatzwicklung wird der Summenstromwandler vormagnetisiert; sie liefert zugleich über die Sekundärwicklung W₂ des Summenstromwandlers dem Transistor eine Vorspannung. In dem Stromkreis, der den Ausgangskreis des Transistors mit Spannung versorgt, ist noch ein Widerstand R₁ vorhanden. Zur Gleichrichtung der dem Netz entnommenen Spannung dient ein Gleichrichter D. Die Gleichspannung ist zwischen dem Emitter und Kollektor des Transistors T wirksam. Zur Speicherung der Spannung an diesen Ausgangselektroden des Transistors dient erfindungsgemäß ein Akkumulator^, z.B. Knopfzelle. Der Akkumulator A liegt also in dem Ausgangskreis des Transistors T parallel zur Versorgungsspannung des Transistors. Vorzugsweise ist noch zwischen dem Akkumulator A und einer Ausgangselektrode des Transistors ein Ohmscher Widerstand R_v angeordnet. Zweckmäßig liegt er in dem zu der Wicklung JR₅ des Auslösemagneten parallelen Zweig.

Der Ausgangskreis des Transistors T hat vorzugsweise eine Schaltung, bei der bei Ausfall des Transistors bzw. der übrigen zum Ausgangskreis gehörenden elektrischen Bauelemente der Schalter selbsttätig auslöst. Dies ist dadurch erreicht, daß der den Akkumulator enthaltende Ausgangskreis des Verstärkers als Ruhestromkreis ausgebildet ist. In ihm liegt die Wicklung 5R_S des Auslösemagneten. Die Wicklung gehört zu einem als Haltemagnet ausgebildeten Auslösemagneten. Der Ruhestromkreis ist vom Netz gespeist. Es ist zusammengelegt mit dem Stromkreis, der dem Ausgangskreis des Transistors Spannung zuführt. Die Wicklung 3i_s ist wie der die Spannung für die Ausgangselektroden des Transistors speichernde Akkumulator A parallel zu den Ausgangselektroden des Transistors geschaltet. Sie erhält einen gleichgerichteten Strom.

Die Wicklung !R_s wird von einem Ruhestrom dauernd durchflossen. Tritt kein Fehlerstrom in dem Netz auf, so ist der Transistor T geschlossen. Der als Haltemagnet ausgebildete Auslösemagnet befindet sich im angezogenen Zustand. Entsteht in dem Netz dagegen ein Fehlerstrom, so bewirkt der an dem Summenstromwandler sekundärseitig auftretende Differenzstrom ein Öffnen des Transistors. Hierdurch wird die Wicklung 5R_S des Auslösemagneten überbrückt, wodurch sie stromlos wird. Der Haltemagnet fällt somit ab und bewirkt ein Auslösen des Schaltschlosses Sch, so daß sich die Schaltkontakte K öffnen. Tritt nun während des Gebrauches des Fehlerstromschutzschalters ein Schadhaftwerden eines der elektrischen Teile des Ausgangskreises des Transistors auf, so schaltet der Fehlerstromschutzschalter selbsttätig aus. Verliert nämlich der Transistor seine Sperrwirkung, so überbrückt er die Wicklung 5R_S des Auslösemagneten. Ein gleiches Kurzschielßen findet statt, wenn der Akkumulator A einen Kurzschluß erfährt.

ίο Fällt die Netzspannung aus, so hält, wenn der Ausfall nicht allzu lange dauert, infolge der Verwendung des Akkumulators A in dem Ausgangskreis des Transistors T die Wicklung 5R_S den Auslösemagneten noch eine Zeit im angezogenen Zustand. Erst wenn die Unterbrechung längere Zeit dauert, schaltet der Fehlerstromschutzschalter von selbst aus.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Fehlerstromschutzschalter mit Summenstromwandler, dessen sekundärer Differenzstrom über einen Verstärker, insbesondere Transistor, der Wicklung eines Auslösemagneten zugeführt wird, wobei zur Versorgung des Verstärkers eine vom Netz über einen Gleichrichter gelieferte Spannung dient, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ausgangskreis des Verstärkers (T) parallel zu der Versorgungsspannung des Verstärkers ein Akkumulator (A) (z. B. Knopfzelle) liegt.

2. Fehlerstromschutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Akkumulator (A) und einer Ausgangselektrode des Verstärkers (T) ein Ohmscher Widerstand (R_v) angeordnet ist.

3. Fehlerstromschutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den Akkumulator (/4) enthaltende Ausgangskreis des Verstärkers (Γ) als Ruhestromkreis ausgebildet ist, in dem die Wicklung (5R_S) eines als Haltemagnet ausgebildeten Auslösemagneten liegt.

4. Fehlerstromschutzschalter nach Anspruch! bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem den Akkumulator 04) enthaltenden Ausgangskreis des Verstärkers (T) die Wicklung (9i_s) des als Haltemagnet ausgebildeten Auslösemagneten parallel zu den Ausgangselektroden des Verstärkers liegt.

In Betracht gezogene Druckschriften;
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 081 965,
1 059 551, 1053 639;

Schrank, »Schutz gegen Berührungsspannungen«, Berlin 1958, S. 195, Abb. 162.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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