DE2920287A1 - FAULT CURRENT PROTECTION DEVICE - Google Patents
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Description
Fehlerstrom-SchutzeinrichtungResidual current protective device
Die Erfindung bezieht sich auf eine Fehler strom-Schutzeinrichtung mit einem Fehler Stromdetektor und einer Unterbrecheranordnung.The invention relates to a residual current protective device with a fault current detector and a breaker arrangement.
Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen sprechen auf Fehlerströme an, die, insbesondere bei sogenannten doppelt isolierten Geräten ohne Erdung, infolge von Isolationsfehlern zur Erde fliessen. Derartige Fehlerströme sind insbesondere bei Handgeräten, insbesondere Körperpflegegeräten wie elektrisch betriebenen Zahnbürsten, gefährlich, welche vom Benutzer in feuchter Umgebung betrieben werden. Diese Schutzeinrichtungen sollten so ausgebildet sein, dass sie bei hinreichend geringen Strömen hinreichend rasch ansprechen, um Gefährdungen durch elektrische Schläge zu vermeiden.Residual current protective devices respond to residual currents that especially in the case of so-called double-insulated devices without earthing, as a result of insulation faults flow to earth. Such fault currents are particularly dangerous in the case of handheld devices, in particular personal care devices such as electrically operated toothbrushes, which are used by the user be operated in a damp environment. These protective devices should be designed in such a way that they can operate at sufficiently low currents Respond quickly enough to avoid the risk of electric shock.
Bisher bekannte Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen sind in Form von fest zu installierenden Steckdosen ausgebildet und öffnen beim Ansprechen des Fehlerstromdetektors eine mechanische Schalteranordnung, die dann nach Art einer automatischen Sicherung vom Benutzer wieder durch Eindrücken eines Knopfes geschlossen werden kann. Diese fest zu installierenden Einrichtungen können daher nicht den elektrischen Eigenschaften ganz bestimmter elektrischer Geräte, wie beispielsweise elektrisch betriebenen Körperpflegegeräten, angepasst werden, sie sind ferner verhältnismässig kostspielig und gross, und ausserdem ist die Möglichkeit der unkontrollierten Wiedereinschaltung durch den Benutzer sehr gefährlich. Schliesslich liegt die Empfindlichkeitsschwelle der bekannten Einrichtungen mit konventionellen mechanischen Unterbrecherschaltern bei etwa 10 mA, was häufig den modernen strengen Sicherheitsvorschriften nicht genügt.So far known residual current protective devices are designed in the form of permanently installed sockets and open when responding of the fault current detector a mechanical switch arrangement, which is then automatically secured by the user can be closed again by pressing a button. These permanently installed facilities can therefore not use the electrical Properties of very specific electrical devices, such as electrically operated personal care devices, are adapted, they are furthermore, it is relatively expensive and large, and there is also the possibility of uncontrolled restart by the user very dangerous. Finally, the sensitivity threshold lies in the known devices with conventional mechanical breaker switches at about 10 mA, which often complies with modern strict safety regulations not enough.
So liegt bekanntlich bei 50 Hz die mittlere statistische Wahrnehmungsschwelle bei etwa 1 mA, während die kritische Stromstärke, welche zurAs is well known, the mean statistical perception threshold is at 50 Hz at about 1 mA, while the critical current which is used for
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Vermeidung von schweren Schädigungen oder gar tödlichen Schlägen die sofortige Abschaltung des Stromes verlangt, bei etwa 15 mA liegt, weil bei einer derartigen Stromstärke der Betroffene im allgemeinen das stromführende Gerät bzw, Geräteteil nicht mehr loslassen kann. Ausser der Stromstärke spielt selbstverständlich auch die Zeitdauer des Stromdurchgangs durch den Körper eine entscheidende Rolle, so dass Schutzeinrichtungen beim Auftreten von Fehlerströmen innerhalb von Zeitintervallen, die weit unter 100 ms liegen, abschalten sollten. Avoidance of severe damage or even fatal blows the immediate disconnection of the current is required, is around 15 mA, because at such a current strength the person concerned can generally no longer let go of the live device or device part. Except Of course, the current intensity also affects the duration of the passage of the current plays a decisive role through the body, so that protective devices should switch off in the event of fault currents within time intervals well below 100 ms.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fehler strom-Schutzeinrichtung zu schaffen, welche einem bestimmten Elektrogeräte-Typ optimal angepasst werden kann, preiswert und raumsparend sowie mit einer besonders geringen Ansprechschwelle herstellbar ist und, nachdem sie einmal angesprochen hat, vom Benutzer nicht wieder eingeschaltet werden kann.The invention is based on the object of a residual current protective device to create, which can be optimally adapted to a certain type of electrical device, inexpensive and space-saving as well as with a particularly low response threshold can be produced and, after it has responded once, cannot be switched on again by the user can.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved according to the invention by the in claim 1 specified features solved.
Auf diese "Weise wird erreicht, dass jedes Elektrogerät, insbesondere jedes Körperpflegegerät wie beispielsweise eine elektrisch betriebene Zahnbürste, direkt mit einem Stecker ausgerüstet werden kann, welcher eine diesem Gerät optimal angepasste Schutzeinrichtung enthalt. Es ist jedoch auch möglich, dass mit einer Schutzeinrichtung nach der Erfindung ausgerüstete Stecker getrennt erhältlich sind und dann je nach Bedarf, anstelle des normalen Steckers, mit einem bestimmten Elektrogerät bzw. seiner Zuleitung verbunden werden können.In this way it is achieved that every electrical device, in particular every personal care device, such as an electrically operated toothbrush, can be equipped directly with a plug, which contains a protective device optimally adapted to this device. However, it is also possible that with a protective device according to the invention equipped plugs are available separately and then, as required, instead of the normal plug, with a specific electrical device or can be connected to its supply line.
Besonders zweckmässige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Verwendung eines Ringbandkerns aus einer Nickellegierung mit einer maximalen Permeabilität von etwa 300. 000 bei einer Feldstärkenamplitude von ungefähr Ο,ΟΙΑ/cm als Strom- bzw. Impulswandler erlaubt die Herstellung von Schutzeinrichtungen mit einerParticularly useful refinements of the invention emerge from the subclaims. The use of a toroidal tape core made of a nickel alloy with a maximum permeability of about 300,000 a field strength amplitude of approximately Ο, ΟΙΑ / cm as current or Pulse converter allows the production of protective devices with a
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Ansprechschwelle unter 5 mA, vorzugsweise von etwa 1 mA. Vorzugsweise wird der beim Auftreten eines Fehlerstroms in der Sekundärwicklung eines solchen Str om wandler s erzeugte Impuls zur Zündung eines Triacs verwendet, welches in Reihe mit einer der Schmelzsicherungen liegt und durch welches dann ein Strom fliesst, der beispielsweise fünfbis zwanzigmal grosser als der Nennstrom für das betreffende Elektrogerät ist. Hierbei wird nur eine geringe Leistung zur Auslösung der Einrichtung benötigt, weil bekanntlich ein Triac nur eine sehr kleine Steuerleistung erfordert, und ausserdem wird durch den vergleichsweise hohen Strom ein rasches Durchbrennen der Schmelzsicherung gewährleistet.Response threshold below 5 mA, preferably around 1 mA. Preferably the pulse generated when a fault current occurs in the secondary winding of such a current converter is used to ignite a Triacs used which one in series with one of the fuses and through which a current flows, for example five to twenty times greater than the rated current for the electrical device in question is. In this case, only a small amount of power is required to trigger the device because, as is well known, a triac only has a very small control power requires, and in addition, the comparatively high current ensures that the fuse will burn out quickly.
Als Schalter, -welche beim Auftreten eines Fehlerstromes rasch den die Schmelzsicherung enthaltenden Hilfsstromkreis schliessen, können auch die Kontakte eines Elektret-Relais verwendet werden, welches seinerseits durch den A us gangs impuls einer Sekundärwicklung auf dem Ringbandkern des Stromwandlers erregt wird. Vorzugsweise ist es auch möglich, die Relaiskontakte eines bistabilen Elektret-Relais, unter Verzicht auf besondere Schmelzsicherungen, direkt in den Adern der Zuleitung anzuordnen und auf diese "Weise direkt als Unterbrecherkontakte zu verwenden. The contacts of an electret relay can also be used as a switch, -which quickly close the auxiliary circuit containing the fuse when a fault current occurs, which in turn is excited by the output pulse of a secondary winding on the toroidal core of the current transformer. It is preferably also possible to arrange the relay contacts of a bistable electret relay directly in the wires of the supply line, dispensing with special fuses, and in this way to use them directly as interrupter contacts.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention is based on the drawings of exemplary embodiments explained in more detail. Show it:
Fig. 1 die Ansicht eines zweipoligen Steckers in natürlicher Grosse, in welchem eine Schutzeinrichtung nach der Erfindung untergebracht ist, undFig. 1 is a view of a two-pole plug in natural size, in which a protective device according to the invention is housed, and
Fig. 2-5 die Schaltbilder von vier Ausführungsbeispielen einer Fehlerstrom-Schutzeinrichtung nach der Erfindung2-5 the circuit diagrams of four exemplary embodiments of a residual current protective device according to the invention
Nach Fig. 2 sind die Steckerpole a und b eines Steckers 10 nach Fig. 1,According to FIG. 2, the connector poles a and b of a connector 10 according to FIG. 1,
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der beispielsweise für ein mit 50-Hz-Wechselspannung von 220V zu betreibendes elektrisches Handgerät bestimmt ist, an die Adern 1 und der Zuleitung zum Elektrogerät M angeschlossen. Die Ader 1 führt über eine Schmelzsicherung 3 und die Primärwicklung Wl eines Stromwandlers zur einen Klemme des Motors des Elektrogeräts M, während die andere Ader 2 über eine weitere Schmelzsicherung 4 und eine weitere Primärwicklung W2 des Stromwandlers sowie über den Ein-Aus-Schalter 6 mit der anderen Motorklemme des Geräts M verbunden ist. Der Steckerpol a ist ausserdem über eine Zweiwegthyristor-Schaltung T2 und einen Widerstand R2 auf der dem anderen Steckerpol b abgewandten Seite der Sicherung 4 mit der anderen Ader 2 verbunden, ■während umgekehrt der Steckerpol b über einen Widerstand Rl und eine Zweiwegthyristor-Schaltung Tl sowie die Sicherung 3 mit dem ersterwähnten Steckerpol a verbunden ist. Bei den Schaltungen Tl und T2 kann es sich vorzugsweise um je ein Triac oder aber auch gegebenenfalls um jeweils antiparallel geschaltete Thyristoren handeln. Die Steuerelektrode jeder der beiden Z weiwegthyr is tor -Schaltungen Tl bzw. T2 ist mit dem einen Ende je einer Sekundärwicklung W3 bzw. W4 des Stromwandlers verbunden, deren andere Enden jeweils an die Verbindungsleitung zwischen der betreffenden Schaltung Tl bzw. T2 und dem. zugehörigen Widerstand Rl bzw. R2 angeschlossen sind.for example for one with 50 Hz AC voltage of 220V too operating electrical hand-held device is intended, connected to the wires 1 and the supply line to the electrical device M. The core 1 leads over a fuse 3 and the primary winding Wl of a current transformer to one terminal of the motor of the electrical device M, while the other wire 2 via a further fuse 4 and a further primary winding W2 of the current transformer and the on-off switch 6 with the other motor terminal of the device M is connected. The plug pole a is also via a two-way thyristor circuit T2 and a resistor R2 is connected to the other wire 2 on the side of the fuse 4 facing away from the other connector pole b, while conversely the Connector pole b via a resistor Rl and a two-way thyristor circuit Tl and the fuse 3 is connected to the first-mentioned connector pole a. In the case of the circuits T1 and T2, it can preferably be a triac each or, if necessary, thyristors connected in antiparallel in each case. The control electrode of each of the two Zweiwegthyr is tor circuits Tl or T2 is connected to one end of a secondary winding W3 or W4 of the current transformer, whose other ends each to the connecting line between the relevant circuit T1 or T2 and the. associated resistor Rl or R2 connected are.
Den beiden Primärwicklungen Wl und W2 sind je ein Kondensator Cl bzw. C2 parallelgeschaltet. Zwecks Unterdrückung von Funken beim Oeffnen des Schalters 6 sind ferner diesem Schalter und dem Gerät M ein Kondensator C4 und ein mit diesem in Reihe liegender Widerstand R4 parallelgeschaltet.The two primary windings Wl and W2 are each a capacitor C1 or C2 connected in parallel. For the purpose of suppressing sparks when The switch 6 is also opened for this switch and the device M, a capacitor C4 and a resistor R4 connected in series with this connected in parallel.
Der Stromwandler weist einen an sich bekannten kleinen Ringbandkern 5 aus einer Legierung auf, die vorzugsweise aus 72 - 83% Nickel mit Zusätzen von Kupfer und Molybdän besteht und eine maximale Permeabilität M von 300. 000 bei 50 Hz und einer Feldstärkenamplitude vonThe current transformer has a small toroidal band core 5, known per se, made of an alloy which preferably consists of 72-83% nickel with additions of copper and molybdenum and a maximum permeability M of 300,000 at 50 Hz and a field strength amplitude of
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etwa 0,01 A/cm aufweist. Eine solche Legierung ist beispielsweise unter dem Handelsnamen Ultraperm 10 bekannt.about 0.01 A / cm. Such an alloy is, for example, under known by the trade name Ultraperm 10.
Im betrachteten Falle sei angenommen, dass das Elektrogerät M einen Nennstrom von 50 mA hat. Die Ansprechschwelle soll bei einem Fehlerstrom von etwa 1 mA liegen. Die beiden Primärwicklungen Wl und W2 sind im gleichen Sinne gewickelt und haben eine Windungszahl von je z. B. 150 Windungen. Die Spulenlange, welche in den praktischen Ausführungen derartiger Stromwandler wegen der Uebereinanderwicklung aller Wicklungen gleich der UmfangslSnge des Ringbandkernes ist, kann beispielsweise etwa 50mm betragen. Aus den obigen Angaben ergibt sich in bekannter Weise die Magnetfeldstärke H, die in bekannter Weise dem Produkt aus Windungszahl N Stromstärke i dividiert durch die Spulenlänge 1 proportional ist und mit der Induktion B durch die Beziehung B = ju.H verknüpft ist. Einer Feldstärkenamplitude von 0,01 A/cm entspricht bei einem ze von etwa 300. 000 eine Induktion von ungefähr 0,4 Tesla.In the case under consideration, it is assumed that the electrical device M has a nominal current of 50 mA. The response threshold should be at a fault current of around 1 mA. The two primary windings Wl and W2 are wound in the same way and have a number of turns of z. B. 150 turns. The coil length, which in the practical versions of such current transformers is equal to the circumferential length of the toroidal tape core because of the overlapping of all windings, can be, for example, about 50 mm. From the above information, the magnetic field strength H results in a known manner, which is proportional to the product of the number of turns N current strength i divided by the coil length 1 and is linked to the induction B by the relationship B = ju.H. A field strength amplitude of 0.01 A / cm corresponds to an induction of approximately 0.4 Tesla at a ze of approximately 300,000.
Solange keine Fehlerströme auftreten, kompensieren sich die durch die beiden gleichsinnig gewickelten und dieselbe Windungszahl aufweisenden Primärwicklungen Wl und W2 induzierten Effekte, so dass im Ringbandkern 5 kein magnetischer Fluss wirksam ist und die beiden Zweiwegthyristor-Schaltungen Tl und T2 gesperrt bleiben. Wenn nun infolge eines Isolationsbruches oder aber eines anderen Isolationsfehlers über den Körper der das Gerät haltenden Person ein Fehlerstrom zur Erde fliessen kann, was im Schaltbild nach Fig. 2 der gestrichelt dargestellten Verbindung zur Erde über den den Körperwiderstand eins chlies senden Widerstand R5 entspricht, dann wird die Primärwicklung Wl von einem grösseren Strom durchflossen als die andere Primärwicklung W2^' Hierbei ist angenommen, dass der Steckerpol a an Spannung liegt, während der andere Steckerpol b am Null-Leiter liegt. Die Strom-Asymmetrie in den beiden Primärwicklungen Wl und W2 hat einen resulatierenden magnetischen Fluss im Ringbandkern 5 zur Folge, welcher während der ersten auf-As long as there are no fault currents, they compensate each other two primary windings W1 and W2 wound in the same direction and having the same number of turns induced effects, so that in the toroidal tape core 5 no magnetic flux is effective and the two two-way thyristor circuits T1 and T2 remain blocked. If now as a result of an insulation break or another insulation fault over the body of the person holding the device, a fault current can flow to earth, which is the connection shown in dashed lines in the circuit diagram according to FIG. 2 to the earth via which the body resistance is one piece of resistance R5 corresponds, then the primary winding Wl has a higher current flowing through it than the other primary winding W2 ^ 'Here it is assumed that the connector pole a is connected to voltage, while the other connector pole b is connected to the neutral conductor. The current asymmetry in the two Primary windings Wl and W2 result in a resulting magnetic flux in the toroidal tape core 5, which occurs during the first
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ORIGINAL INSFciO. ^ORIGINAL INSFciO. ^
tretenden Halbwelle in der Sekundärwicklung W3 bzw. W4 einen Ausgangsimpuls erzeugt; dieser Aus gangs impuls zündet, je nach der gerade vorhandenen Polarität, zuerst die eine und unmittelbar danach die andere Zweiwegthyristor-Schaltung Tl bzw. T2. Die Widerstände Rl und R2 sind so bemessen, dass nunmehr über die Schaltungen Tl bzw. T2 und damit die Schmelzsicherungen 3 bzw. 4 Ströme von etwa 0, 5 bis 1 A fliessen können, was also dem Zehn- bis Zwanzigfachen des Gerätenennstroms von etwa 50 mA entspricht. Daher schmelzen die Sicherungen 3 bzw. 4 sehr rasch durch, so dass nach beispielsweise bereits 5-20 ms beide Adern 1 und 2 permanent vom Netz getrennt sind. Die Schutzeinrichtung nach der Erfindung unterbricht also, unabhängig von der Polung des Steckers, stets beide Zuleitungsadern.occurring half-wave in the secondary winding W3 or W4 an output pulse generated; this output impulse ignites, depending on the moment existing polarity, first the one and immediately thereafter the other two-way thyristor circuit T1 or T2. The resistors R1 and R2 are dimensioned in such a way that currents of approximately 0.5 to 1 A now flow through the circuits T1 and T2 and thus the fuses 3 and 4, respectively which corresponds to ten to twenty times the nominal device current of around 50 mA. Therefore fuses 3 and 4 respectively melt very quickly, so that after 5-20 ms, for example, both wires 1 and 2 are permanently disconnected from the network. The protective device According to the invention, regardless of the polarity of the plug, always interrupts both supply lines.
Wenn im Beispiel nach Figur 2 beide Sicherungen 3 und 4 durchgebrannt sind und der Benutzer anschliessend den Stecker umgepolt wieder in die Steckdose steckt, dann liegt infolge des zwar hohen, jedoch endlichen Sperrwiderstandes der Zweiwegthyristor-Schaltung Tl an der Ader 1 ein praktisch der Netzspannung entsprechendes hohes Potential bzw. eine entsprechende statische Ladung; wenn nun der Benutzer das Gerät bzw. die defekte Isolation erneut anfasst, dann könnte infolge eines in diesem Falle auftretenden geringen Fehler stromimpuls es die Primärwicklung Wl in den Sekundärwicklungen einen möglicherweise die Zündung der Zweiwegthyristor-Schaltungen Tl bzw. T2 bewirkenden Impuls erzeugen, was natürlich verhindert werden muss. Die Verhinderung dieses möglichen Effekts geschieht mit Hilfe der Kondensatoren Cl und C2, welche der Primärwicklung Wl bzw. W2 parallelgeschaltet sind und welche einen derartigen möglichen Fehlerstromimpuls für die betreffende Primärwicklung unwirksam machen.If, in the example according to FIG. 2, both fuses 3 and 4 have blown and the user then puts the plug back into the socket with the polarity reversed, then this is due to the high, but finite Blocking resistance of the two-way thyristor circuit Tl on wire 1 has a high potential or a practically corresponding to the mains voltage corresponding static charge; if the user touches the device or the defective insulation again, then as a result of one in this If there is a small fault current pulse it the primary winding Wl in the secondary windings one possibly the ignition of the two-way thyristor circuits Generate T1 or T2 causing impulse, which of course has to be prevented. Preventing this possible Effect happens with the help of the capacitors Cl and C2, which of the Primary winding Wl and W2 are connected in parallel and which have such a possible fault current pulse for the primary winding in question render ineffective.
Das Beispiel nach Figur 3 unterscheidet sich vom Beispiel nach Figur 2 lediglich darin, dass die Sekundärwicklung W'3, deren eines Ende mit der Zündelektrode der Zweiwegthyristor-Schaltung Tl verbunden ist, mitThe example according to FIG. 3 differs from the example according to FIG. 2 only in the fact that the secondary winding W'3, one end of which with the Ignition electrode of the two-way thyristor circuit Tl is connected to
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ihrem anderen Ende direkt an der Ader 1 und damit am betreffenden Ende der Primärwicklung "WTl liegt, während die andere Sekundärwicklung "W'4, die mit ihrem einen Ende an der Zündelektrode der Zweiwegthyristor-Schaltung T 2 liegt, mit ihrem anderen Ende direkt an die Ader 2 und damit an das betreffende Ende der Primärwicklung "Wl angeschlossen ist. Durch diese Massnahme wird erreicht, dass die Wicklungen Wl und W'3 einerseits und W2 und ¥'4 andererseits aus je einer gemeinsamen Wicklung mit entsprechender Mittel-anzapfung bestehen können, was die Herstellung und den Aufbau vereinfacht. Auch lässt sich insbesondere die eine der beiden gemeinsamen Wicklungen, unter Einsparung von Isolationsdicke, aus Emailledraht herstellen, während nur die andere gemeinsame Wicklung eine höherelsolierung, beispielsweise eine Kunststoffisolierung, zu haben braucht.its other end directly to wire 1 and thus to the end in question the primary winding "WTl is, while the other secondary winding" W'4, one end of which lies on the ignition electrode of the two-way thyristor circuit T 2, with its other end directly on wire 2 and thus on the relevant end of the primary winding "Wl is connected. Through this measure is achieved that the windings Wl and W'3 on the one hand and W2 and ¥ '4, on the other hand, can each consist of a common winding with a corresponding center tap, which is what makes the production and simplified the structure. In particular, one of the two common windings can also be used, while saving insulation thickness, made of enamel wire, while only the other common winding has a higher insulation, for example a plastic insulation needs.
Der sonstige Aufbau der in Figur 3 dargestellten Schaltung, deren Elemente mit den gleichen Bezugszeichen wie die entsprechenden Elemente der Schaltung nach Figur 2 bezeichnet sind, sowie die Funktion dieser Schaltung sind die gleiche, wie für das Beispiel nach Figur 2 beschrieben.The rest of the structure of the circuit shown in Figure 3, its elements with the same reference numerals as the corresponding elements of the circuit according to Figure 2, and the function of this circuit are the same as described for the example according to FIG.
Im Beispiel nach Figur 4 liegt wiederum in der an den einen Steckerpol a angeschlossenen Ader 1 der Zuleitung eine rasch ansprechende Schmelzsicherung 3 sowie eine Primärwicklung Wl eines Stromwandlers, der wiederum einen Ringbandkern 5 der in den vorangehenden Beispielen beschriebenen Art aufweist, während in die an den anderen Steckerpol b angeschlossene Ader 2 eine entsprechende Schmelzsicherung 4 und die andere Primärwicklung W2 des Strom wandler £j geschaltet sind. Zwischen den anderen Enden der beiden erwähnten Primärwicklungen liegt wiederum der Motor des Elektrogeräts M mit dem Ein-Aus-Schalter 6 dieses Geräts. Die Unter brecher anordnung besteht in diesem Falle aus einem bekannten Elektret-Relais 7, das in Reihe mit einer Diode D an eine Sekundärwicklung W5 des Stromwandlers angeschlossen ist. Ein Elektret-Relais weist einen aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehenden Anker auf, welcherIn the example according to FIG. 4, the one connector pole a connected wire 1 of the supply line a rapidly responding fuse 3 and a primary winding Wl of a current transformer that again has a toroidal tape core 5 of the type described in the preceding examples, while in the connected to the other connector pole b Wire 2 a corresponding fuse 4 and the other primary winding W2 of the current converter £ j are connected. Between the others The motor of the electrical device M with the on-off switch 6 of this device is in turn located at the ends of the two primary windings mentioned. the In this case, the breaker arrangement consists of a known electret relay 7, which is connected in series with a diode D to a secondary winding W5 of the current transformer. An electret relay has one an existing thermoplastic anchor, which
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permanent mit elektrischen Ladungsträgern eines Vorzeichens geladen ist. Dieser plattenförmige Anker ist frei zwischen zwei metallischen Elektroden kippbar, welche im einen oder anderen Sinne aufgeladen werden können. Der geladene Anker liegt jeweils an derjenigen metallischen Elektrode an, welche entgegengesetzt zur Ladung dieses Ankers aufgeladen ist; wenn nun die beiden Elektroden umgeladen werden, dann wird der Relaisanker von der anderen, nunmehr mit der entgegengesetzten Ladung aufgeladenen Elektrode angezogen und klappt praktisch momentan um. Es handelt sich hierbei also um ein ausserst empfindliches, bistabiles Relais, welches praktisch nur eine verschwindende Leistung erfordert. Am Relaisanker können, je nach Anwendung, auf der einen Seite oder auf beiden Seiten metallische Kontakte angebracht sein, welche dann in einer der beiden Relaislagen oder in beiden Lagen die elektrische Verbindung zur einen bzw. anderen festen Elektrode herstellen. Der Relaisanker kann natürlich auch in bekannter Weise mit in getrennten Stromkreisen liegenden Kontakten verbunden sein, welche durch das Elektret-Relais geschaltet werden.is permanently charged with electrical charge carriers of a sign. This plate-shaped anchor can be tilted freely between two metallic electrodes, which can be charged in one sense or the other. Of the charged armature is in each case on that metallic electrode, which is charged opposite to the charge of this armature; if now the two Electrodes are reloaded, then the relay armature is charged by the other electrode, which is now charged with the opposite charge attracted and practically folds down at the moment. This is an extremely sensitive, bistable relay, which is practically only requires a vanishing performance. At the relay armature, depending on Application, on one side or on both sides metallic contacts are attached, which then in one of the two relay positions or in both Lay the electrical connection to one or the other fixed electrode. The relay armature can of course also in a known manner with in be connected to separate electrical circuits lying contacts, which are switched by the electret relay.
Im Beispiel nach Figur 4 sind Relaiskontakte 8 und 9 des Relais 7 vorgesehen, von denen der eine Relaiskontakt 8 den einen Steckerpol a über die Schmelzsicherung 4 mit dem anderen Stecker pol b und der Relaiskontakt 9 diesen Steckerpol b über die andere Schmelzsicherung 3 mit dem Steckerpol a verbindet. Beide Relaiskontakte sind normalerweise offen und werden bei Erregung des Elektret-Relais 7 geschlossen; das hat einen starken Stromfluss über die Schmelzsicherungen 3 bzw. 4 zur Folge, die auf diese "Weise rasch durchgebrannt werden und dadurch die beiden Adern 1 und 2 permanent vom Netz trennen. Der Stromwandler arbeitet wie anhand der vorangehenden Beispiele beschrieben. Solange kein Fehler strom flies st, neutralisieren sich die von den beiden im gleichen Sinne gewickelten und die gleiche Windungszahl aufweisenden Primärwicklungen Wl und W2 erzeugten Effekte. Wenn jedoch ein Fehlerstrom, in der Darstellung nach Fig. 4 über den den Körperwiderstand des Betroffenen aufweisenden Widerstand R5, zur Erde fliessts wird infolge der dann auftretenden Strom-Asymmetrie in den beiden Primärwicklungen Wl und W2 ein magnetischer FlussIn the example according to Figure 4 relay contacts 8 and 9 of the relay 7 are provided, of which one relay contact 8 has one connector pole a via the fuse 4 with the other connector pole b and the relay contact 9 this connector pole b via the other fuse 3 with the connector pole a connects. Both relay contacts are normally open and are closed when the electret relay 7 is energized; this results in a strong current flow through the fuses 3 and 4, which are quickly burned out in this way and thereby permanently separate the two wires 1 and 2 from the mains. The current transformer works as described in the previous examples. As long as there is no fault current flows, the effects generated by the two primary windings W1 and W2, which are wound in the same sense and have the same number of turns, neutralize each other As a result of the current asymmetry then occurring in the two primary windings W1 and W2, s becomes a magnetic flux
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im Ringbandkern 5 erzeugt, welcher einen entsprechenden, das Relais erregenden Impuls aus der Sekundärwicklung W5 zur Folge hat, die z. B. 250 Windungen haben kann.generated in the toroidal core 5, which has a corresponding, the relay exciting pulse from the secondary winding W5 results in the z. B. Can have 250 turns.
Figur 5 zeigt eine besonders einfache Schaltung, in der unter Verzicht auf Schmelzsicherungen die Relaiskontakte 18, 19 eines Elektret-Relais 17 direkt als Ruhekontakte, also normalerweise geschlossene Unterbrecherkontakte, in den Adern 1, 2 der Zuleitung liegen, so dass bei Erregung des Relais 17 beide Adern 1,2 direkt durch die sich öffnendenRelaiskontakte vom Netz getrennt werden. Die Relais-Erregung erfolgt über einen mit Dioden in Grätz schaltung arbeitenden Doppelweggleichricht er G, so dass die Zeit des Stromflusses nach einem Fehler bei einem 50-Hz-Netz auf maximal 10 ms beschränkt wird. Das Relais 17 ist vorzugsweise nur zur einmaligen Funktion bestimmt und elastisch, z. B. durch eine Feder vorgespannt, damit beim Ansprechen der Oeffnungshub der Kontakte 18, 19 die dann in ihrer Oeffnungs stellung verbleiben, gross genug gemacht werden kann, um eine hinreichend lange Unterbrecherstrecke zu erhalten.FIG. 5 shows a particularly simple circuit in which, without Fuses the relay contacts 18, 19 of an electret relay 17 directly as normally closed contacts, i.e. normally closed interrupter contacts, in the wires 1, 2 of the supply line, so that when the relay 17 is energized, both wires 1,2 directly through the opening relay contacts be disconnected from the mains. The relay excitation takes place via a full-wave rectifier working with diodes in a Graetz circuit G, so that the time of the current flow after a fault in a 50 Hz network is limited to a maximum of 10 ms. The relay 17 is preferred intended only for a one-time function and elastic, e.g. B. biased by a spring so that the opening stroke when responding the contacts 18, 19, which then remain in their opening position, can be made large enough to cover a sufficiently long interrupter path to obtain.
Der Fehlerstromdetektor 5 und die übrigen Bauelemente im Beispiel nach Figur 5 entsprechen denen nach Figur 4. Natürlich kann auch im Beispiel nach Figur 4 die Diode D durch einen Doppelweggleichrichter ersetzt werden.The fault current detector 5 and the other components in the example according to FIG. 5 correspond to those according to FIG Example according to Figure 4, the diode D can be replaced by a full-wave rectifier.
Bekannte Elektret-Relais benötigen zur Umschaltung z.B. 6-V-Impulse und nur 10-20 /tW. Known electret relays require, for example, 6 V pulses and only 10-20 / tW for switching.
Die beschriebenen Stromwandler, welche eine durch einen Fehler strom auftretende Stromdifferenz in den beiden Zuleitungsadern messen, sind bei Verwendung eines geeigneten Ringbandkerns ausserordentlich empfindlich, so dass sie bereits, wie erwähnt, bei Fehlerströmen unter etwa 5 mA, vorzugsweise bei bereits 1 mA, ansprechen; die beschriebenenThe current transformers described, which have a fault current Measure the current difference that occurs in the two supply lines extremely sensitive when using a suitable toroidal tape core, so that, as mentioned, it is already below fault currents about 5 mA, preferably at already 1 mA, respond; the described
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Unterbrecheranordnungen benötigen darüber hinaus nur eine ä'usserst geringe Leistung zu ihrer Ansteuerung und sprechen ebenfalls ä'usserst rasch an. Daher sind die beschriebenen Fehler strom-Schutz einrichtungen, insbesondere mit rasch ansprechenden Schmelzsicherungen, die im Fehlerfalle mit Strömen vom Zehn- bis Zwanzigfachen des GerStenennstroms beaufschlagt werden können, oder mit direkt als Unterbrecher fungierenden Elektret-Relais, aus s er ordentlich zuverlässig und sicher und können darüber hinaus preiswert und in sehr kleinen Abmessungen hergestellt werden.In addition, interrupter arrangements only require an extremely low power to control them and also speak extremely quickly. The residual current protective devices described are therefore in particular with rapidly responding fuses, which, in the event of a fault, apply currents of ten to twenty times the rated device current can be, or with electret relays that act directly as a breaker, from which they can be properly and reliably in addition, can be produced inexpensively and in very small dimensions.
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