DE3113292A1

DE3113292A1 - Residual current device

Info

Publication number: DE3113292A1
Application number: DE19813113292
Authority: DE
Inventors: Daniel 67100 Strasbourg Framery
Original assignee: SERD SA; Serd S A; Serd SA 67024 Strasbourg
Current assignee: D Etudes Et De Realisations De Disjoncteur Ste
Priority date: 1981-03-19
Filing date: 1981-04-02
Publication date: 1982-09-30
Also published as: DE3113292C2; FR2502393B1; FR2502393A1

Description

FehlerstromschutzschalterResidual current circuit breaker

Die Erfindung betrifft einen Fehlerstromschutzschalter mit einem Summenstromwandler, dessen Primärwicklungen in den zu schaltenden Leitern liegen und an dessen Sekundärwicklung die Erregerwicklung eines insbesondere als Auslöser dienenden Haltemagneten angeschlossen ist.The invention relates to a residual current circuit breaker with a summation current transformer, the primary windings in the to switching conductors are and on its secondary winding the excitation winding of a particular serving as a trigger Holding magnet is connected.

Fehlerstromschutzschalter müssen künftig so ausgebildet sein, daß sie nicht nur Wechselfehlerströme, sondern auch pulsierende Gleichfehlerströme erfassen. Nach den hierzu vorgesehenen Bestimmungen (DIN 57664/VDE o664) müssen sie bei pulsierenden Gleichfehlerströmen auslösen, wenn diese den 1,4 - fachen Wert des Nenn-Fehlerstroms überschreiten, der für Wechselfehlerströme gilt.Residual current circuit breakers must in future be designed in such a way that they not only contain alternating residual currents, but also pulsating ones Detect DC residual currents. According to the provisions provided for this purpose (DIN 57664 / VDE 0664), they must be pulsating Trigger DC residual currents if they exceed 1.4 times the value of the nominal residual current for AC residual currents is applicable.

Die Erfassung solcher Gleichfehlerströme mit den für Wechselstrom üblichen Mitteln war von je her wegen des auf den einen Teil der Hysteresiskurve des Magnetkerns im Summenstromwandler begrenzten Induktionshubs problematisch. Es ist hierzu seit langem bekannt (DE-PS 716 585) , durch Einschaltung eines Kondensators in den Sekundärkreis des Stromwandlers einen Schwingkreis zu schaffen, der auf die Frequenz des pulsierenden Verbrauchergleichstroms, d.h. bei Vollwellengleichrichtung auf die doppelte Netzfrequenz abgestimmt ist und demzufolge bei Auftreten eines entsprechenden Gleichfehlerstroms durch Resonanz die nötige Stromstärke zur Schwächung des Haltemagneten liefert.The detection of such DC residual currents with the usual means for alternating current has always been due to the one part the hysteresis curve of the magnetic core in the summation current transformer limited induction stroke problematic. It has been this since Long known (DE-PS 716 585), by connecting a capacitor in the secondary circuit of the current transformer To create an oscillating circuit that corresponds to the frequency of the pulsating consumer direct current, i.e. with full-wave rectification is matched to twice the network frequency and consequently when a corresponding DC fault current occurs Resonance supplies the current strength required to weaken the holding magnet.

Desweiteren ist es bekannt (DE-AS 2o 44 3o2), für den Magnetkern des Summenstromwandlers Werkstoffe zu verwenden, die einen Induktionshub· zwischen Sättigung und Remanenz aufweisen, der so groß ist, daß eine durch einen pulsierenden, in einer Primärwicklung des Summenstromwandlers fließenden Gleichfehlerstrom in der Sekundärwicklung induzierte Spannung zum Betätigen des Auslösemagneten ausreicht.Furthermore, it is known (DE-AS 2o 44 3o2) to use materials for the magnetic core of the summation current transformer, which have an induction swing · between saturation and remanence, which is so large that a pulsating, in a Primary winding of the summation current transformer flowing DC residual current in the secondary winding induced voltage for actuation of the release magnet is sufficient.

Die Einhaltung der von den Normvorschriften geforderten Auslösewerte bei Gleichfehlerströmen bereitet dennoch Schwierigkeiten, da diese Werte ungeachtet der Polarität eingehalten werden müssen, mit welcher der Strom des an den Fehlerstromschutzschalter angeschlossenen Verbrauchers gleichgerichtet wird. Demgemäß verlangen auch die Normvorschriften eine Wiederholung der Prüfung der Schalter bei Gleichfehlerströmen mit umgekehrter Polarität. Da die von Gleichfehlerströmen in der Sekundärwicklung des Summenstromwandler induzierten Spannungen einen asymmetrischen Wellenverlauf haben, wiikt sich die ^, Richtung· der Polarität unterschiedlich auf die Auslösung des Haltemagneten aus und führt zu Unterschieden in den Ansprechwerten, die, wie Messungen gezeigt haben, vor allem bei Steuerwinkeln von o° und 135° el besonders groß sind. Die Einhaltung . der vorgeschriebenen Auslösewerte bei Gleichfehlerströmen ist deshalb nach wie vor mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden.Compliance with the trigger values required by the standard regulations with DC residual currents, however, difficulties arise because these values are adhered to regardless of polarity must be, with which the current of the to the residual current circuit breaker connected consumer is rectified. Accordingly, the standard regulations also require repetition Checking the switches in the event of DC residual currents with reversed polarity. Since the DC residual currents in the Secondary winding of the summation current transformer induced voltages have an asymmetrical waveform, wiikt the ^, Direction · of polarity different on the triggering of the Holding magnets and leads to differences in the response values, which, as measurements have shown, especially with control angles of o ° and 135 ° el are particularly large. Compliance . the prescribed trip values for DC residual currents therefore still associated with considerable difficulties.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, zur Behebung dieser Schwierigkeiten den Einfluß der Polarität der Gleichrichtung des über den Schalter fließenden Verbraucherstroms auf das Ansprechverhaltens des Fehlerschutzschalters bei pulsierendem Gleichstrom auszuschalten.The invention is therefore based on the object of eliminating these difficulties, the influence of the polarity of the rectification of the consumer current flowing through the switch on the response behavior of the fault protection switch in the case of pulsating Switch off direct current.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen der Sekundärwicklung des Summenstromwandlers und der Erregerwicklung des Haltemagneten ein Vollwellengleichrichter angeordnet ist.According to the invention this object is achieved in that between the secondary winding of the summation current transformer and the excitation winding of the holding magnet, a full-wave rectifier is arranged is.

Es leuchtet ein, daß mit Hilfe der Erfindung die unterschiedliche Polarität des Verbraucher-Gleichstroms und damit die unterschiedliche Polarität eines gegebenenfalls auftretenden pulsierenden Gleichfehlerstroms auf das Ansprechverhalten des Auslösers keinen Einfluß hat. Das Ergebnis ist ein praktisch identisches Verhalten des Auslösers bei beiden Polaritäten, wobei sich geringfügige Abweichungen allenfalls durch geringe Unterschiede in den gleichrichtenden Komponenten des Vollwellengleichrichters ergeben können. Gleichzeitig läßt sich sicherstellen, daß derIt is clear that with the help of the invention, the different polarity of the consumer direct current and thus the different Polarity of a possibly occurring pulsating DC residual current on the response behavior of the release has no influence. The result is practically identical behavior of the release for both polarities, whereby minor deviations at most due to minor differences in the rectifying components of the full-wave rectifier can result. At the same time it can be ensured that the

Haltemagnet unabhängig von der Polarität des Fehlerstroms im Primärkreis stets ohne Verzögerung anspricht, was bei den bekannten Schaltungen mit abgestimmtem Schwingkreis, jedoch ohne Gleichrichter nicht möglich ist: wenn dort die erste Stromhalbwelle in der Erregerwicklung des Haltemagneten dessen Polarisation unterstützt, spricht der Haltemagnet erst bei der zweiten Halbwelle mit unerwünschter Verzögerung an.Holding magnet always responds without delay regardless of the polarity of the fault current in the primary circuit, which is the case with the known circuits with a tuned resonant circuit, but not possible without a rectifier: if there the first Current half-wave in the field winding of the holding magnet supports its polarization, the holding magnet only speaks at of the second half-wave with an undesirable delay.

Die Erfindung hat folgende Vorteile:The invention has the following advantages:

- es besteht keine Ansprechwertdifferenz zwischen positiver und negativer Gleichfehlerstromwelle;- there is no response value difference between positive and negative DC residual current wave;

- von der Sekundärseite des Summenstromwandlers aus gesehen ist ein fast ausschließlich Ohm'scher Widerstandskreis vorhanden; der Auslöser hat deshalb praktisch keine Eisenverluste,- seen from the secondary side of the summation current transformer there is an almost exclusively ohmic resistance circuit; the trigger therefore has practically no iron loss,

- die Verwendung eines teuren Kondensators zur Schaffung eines Schwingungskreises entfällt,- there is no need to use an expensive capacitor to create an oscillating circuit,

- der Haltemagnet spricht unter allen Umständen bereits bei der ersten Fehlerstrom-Halbwelle an,- the holding magnet responds under all circumstances with the first fault current half-wave,

- die Einregelung des Nenn- und Fehlerstroms wird wesentlich vereinfacht.- The regulation of the nominal and fault current is significantly simplified.

In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Vollwellengleichrichter ein Meßgleichrichter in Brückenschaltung, während in einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der Vollwellengleichrichter auch von zwei in gleicher Polung parallel liegenden Einzelgleichrichtern gebildet sein kann, die an die Enden einer Sekundärwicklung mit Mittelanzapfung für den Anschluß an die andere Klemme der Erregerwicklung des Haltemagneten angeschlossen sind. In beiden Fällen bestehen die einzelnen Gleichrichter zweckmäßig aus Halbleiterelementen.In a first advantageous embodiment of the invention, the full-wave rectifier is a measuring rectifier in a bridge circuit, while in another advantageous embodiment of the invention, the full-wave rectifier is also of two in same polarity parallel individual rectifiers can be formed, which are connected to the ends of a secondary winding with Center tap for connection to the other terminal of the excitation winding of the holding magnet. In both In some cases, the individual rectifiers expediently consist of semiconductor elements.

(c(c

Zwei diesbezügliche Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.Two relevant exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing.

Mit 1, 2, 3 und N sind die drei Phasenleiter und der Nulleiter eines Fehlerstromschutzschalters bezeichnet, dessen bewegliche Schaltkontakte 4 gemeinsam über ein Schaltschloß 5 betätigbar sind, das von einem elektromagnetischen Auslöser 6 entriegelbar ist. Der Auslöser 6 enthält ein polarisiertes Relais mit einem (nicht gezeigten) Haltemagneten, der in bekannter Wese eine Wicklung zur Schwächung des die Haltekraft bewirkenden magnetischen Feldes trägt, deren Eingangsklemmen mit 7 und 8 bezeichnet sind.With 1, 2, 3 and N, the three phase conductors and the neutral conductor of a residual current circuit breaker are designated, its movable Switching contacts 4 can be operated jointly via a switch lock 5 which can be unlocked by an electromagnetic release 6 is. The release 6 contains a polarized relay with a (not shown) holding magnet, the one in a known manner Winding to weaken the magnetic field causing the holding force, the input terminals of which are denoted by 7 and 8 are.

Die Leiter 1,2, 3 und N sind durch den ringförmigen Magnetkern 9 eines Summenstromwandlers 1o hindurchgeführt, der gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 auf dem Magnetkern 9 eine durchgehende Sekundärwicklung 11 trägt. Die Enden der Sekundärwicklung 11 sind an die Eingangsklemmen 12, 13 eines VoIlwellengleichrichters 14 angeschlossen, dessen Ausgangsklemmen 15, 16 mit den Anschlußklemmen 7 bzw. 8 der Wicklung des Haltemagneten verbunden sind.The conductors 1, 2, 3 and N are passed through the annular magnetic core 9 of a summation current transformer 1o, which according to FIG In the embodiment according to FIG. 1, a continuous secondary winding 11 is carried on the magnetic core 9. The ends of the secondary winding 11 are connected to the input terminals 12, 13 of a full wave rectifier 14 connected, the output terminals 15, 16 with the terminals 7 and 8 of the winding of the Holding magnets are connected.

Solange der an den Fehlerstromschutzschalter angeschlossene (nicht gezeigte) Verbraucher einwandfrei arbeitet, ist die Durchflutung des Magnetkerns 9 Null und es wird in der Sekundärwicklung 11 keine Spannung erzeugt. Sobald jedoch im Verbraucher ein Erd- oder Massenschluß auftritt, wird das Durchflutungsgleichgewicht im Summenstromwandler gestört, und es wird in der Sekundärwicklung 11 eine Spannung induziert, die einen Stromfluß im Auslöserkreis zwischen der Sekundärwicklung 11 und dem elektromagnetischen Auslöser zur Folge hat. Dieser Strom wird im Gleichrichter 14 gleichgerichtet und führt bei entsprechender Polarität der Ausgangsklemmen 15, 16 des Gleichrichters 14 zu einer Schwächung der Haltekraft des Haltemagneten, die beim Erreichen eines bestimmten Wertes zum Ansprechen des elektromagnetischen Auslösers 6 und damit zum Entsperren des Schaltschlosses 5 führt.As long as the consumer (not shown) connected to the residual current circuit breaker is working properly, the Flood through the magnetic core 9 is zero and no voltage is generated in the secondary winding 11. However, once in the consumer an earth or ground fault occurs, the flow equilibrium disturbed in the summation current transformer, and it is induced in the secondary winding 11, a voltage Current flow in the trigger circuit between the secondary winding 11 and the electromagnetic release. This current is rectified in the rectifier 14 and leads to Corresponding polarity of the output terminals 15, 16 of the rectifier 14 to a weakening of the holding force of the holding magnet, when a certain value is reached to respond to the electromagnetic release 6 and thus to unlock the Switching lock 5 leads.

durch den erfindungsgemäß vorgesehenen Vollwellengleichrichter 14 erfolgt in jedem Fall eine Schwächung der Haltekraft des Haltemagneten im Auslöser 6, gleichgültig ob der Fehlerstrom ein Wechselfehlerstrom oder ein Gleichfehlerstrom ist, und gleichgültig, wie im letzteren Fall der dem Verbraucher vorgeschaltete Gleichrichter gepolt ist.by the full wave rectifier provided according to the invention 14 there is in any case a weakening of the holding force of the holding magnet in the release 6, regardless of whether the fault current is an AC residual current or a DC residual current, and it does not matter, as in the latter case the one connected upstream of the consumer Rectifier is polarized.

Das Ansprechverhalten des elektromagnetischen Auslösers bleibt deshalb von dieser Polarität praktisch unbeeinflußt.The response behavior of the electromagnetic release therefore remains practically unaffected by this polarity.

Die Ausbildung des Vollwellengleichrichters kann an sich beliebig sein, besonders zweckmäßig ist jedoch die Ausbildung als Meßgleichrichter in Brückenschaltung unter Verwendung von Halbleiterdioden.The design of the full-wave rectifier can be of any desired design, but the design is particularly useful as a measuring rectifier in a bridge circuit using semiconductor diodes.

Bei.der Ausführungsform nach Fig. 2 hat die Sekundärwicklung 11* eine mit der Eingangsklemme 7 des Auslösers verbundene Mittelklemme, und der Gleichrichter 14' besteht aus zwei in gleicher Polarität mit ihren einen Anschlüssen an die andere Eingangsklemme 8 des Auslösers angeschlossenen Einzelgleichrichtern, deren andere Anschlüsse mit den Enden der Sekundärwicklung 11' verbunden, sind.In the embodiment according to FIG. 2, the secondary winding 11 * one connected to input terminal 7 of the release Middle terminal, and the rectifier 14 'consists of two of the same polarity with their one connections to the other Input terminal 8 of the release connected individual rectifiers, the other connections to the ends of the secondary winding 11 'are connected.

Auch in diesem Fall ist es zweckmäßig, für die beiden Einzelgleichrichter Halbleiterdioden zu verwenden.In this case, too, it is useful for the two individual rectifiers To use semiconductor diodes.

Claims

/ 1.! Residual current circuit breaker with a summation current transformer, ^ - ' whose primary windings are in the conductors to be switched and to whose secondary winding the excitation winding of a holding magnet, in particular serving as a trigger, is connected, characterized in that between the secondary winding (11) of the summation current transformer (1o) and a full-wave rectifier (14) is arranged on the excitation winding (7, 8) of the holding magnet.

2. Residual current circuit breaker according to claim 1, characterized characterized in that the full-wave rectifier (14) is designed as a measuring rectifier in a bridge circuit is.

3. Residual current circuit breaker according to claim 2, characterized in that the measuring rectifier Contains semiconductor diodes.

New claim 3

Residual current circuit breaker according to Claim 1, characterized in that the secondary winding (11 ') has a middle terminal connected to the input terminal (7) of the release (6) and the rectifier (14 ') consists of two connected in the same polarity with one of their connections to the other input terminal (8) of the release (6) There is individual rectifier, the other connections of which are connected to the ends of the secondary winding (11 ').