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Schaltungsanordnung zur Prüfung von Fehlerstrom- und
Fehler spannungsschutzschaltern
Im Patent Nr. 229937 wird eine Schaltungsanordnung zur Prüfung von Fehlerstrom- und Fehlerspannungsschutzschaltern sowie zur Messung des Erdungs- und Schleifenwiderstandes beschrieben, die ein als Spannungswächter ausgebildetes Relais aufweist, das mit Hilfe einer Drucktaste betätigt wird und die Messanordnung bei anliegender Netzspannung einschaltet und bei zu grossem Spannungsabfall am Schutzleiter sofort ausschaltet.
Die Erfindung besteht darin, dass bei einer solchen Schaltungsanordnung dem Relais ein Prüfstromkreis parallel liegt, der mindestens einen Heissleiter aufweist, dessen stetig ansteigender Strom nach einer in der Grössenordnung von Sekunden liegenden Messzeit entweder infolge zu grossen Spannungsabfalles des Relais zum Abfallen bringt oder denFehlerstrom- oderFehlerspannungsschutzschalter auslöst oder bei dessen Versagen den einen im Prüfstromkreis liegenden thermischen Auslöser betätigt.
In den VDE-Vorschriften 0100 µ 22 N wird verlangt, dass vor Inbetriebnahme einer elektrischen Anlage die Wirksamkeit der Schutzmassnahmen mit Schutzleiter zu prüfen ist. Zu diesen Schutzmassnahmen gehört unter anderem der Einbau von Fehlerstrom-und Fehlerspannungsschutzschaltern. Die prinzipiellen Schaltungen zur Prüfung dieser Schutzmassnahmen sind in Fig. 1 und 2 des Stammpatentes ausführlich dargestellt. Zusammenfassend kann wiederholt werden, dass bei derartigen Prüfschaltungen über einen Prüfwiderstand ein künstlicher Fehler erzeugt wird, der an dem zu schützenden Gerät eine Fehlerspannung hervorruft. Bei der bekannten Messung mit einer Sonde kann diese Fehlerspannung an einem Voltmeter abgelassen werden.
Da die Verwendung einer Messsonde zur Prüfung in den meisten Fällen sehr viel Aufwand erfordert, wird in Netzen, deren Spannung gegen Erde festliegt, die an dem Prüfwiderstand selbst abfallende Spannung gemessen und angezeigt.
Damit durch den Prüfvorgang selbst keine gefährlichen Berührungsspannungen erzeugt und in andere Anlagenteile verschleppt werden können, muss der Prüfwiderstand beim Einschalten so gross sein, dass der entstehende Strom bei einer Reihenschaltung dieses Widerstandes mit dem menschlichen Körper so klein ist, dass im Körper keine gefährlichen Spannungsabfälle entstehen können. Derartige Spannungsabfälle treten grundsätzlich dann auf, wenn der Schutzleiter unterbrochen ist.
Die Vorschriften besagen, dass der Schutzschalter bei einer Prüfung auslösen muss, bevor die an dem Prüfwiderstand gemessene Spannung um mehr als 65 bzw. 24V gegenüber der Netzspannung abgesunken ist. Löst der Schutzschalter innerhalb dieses Bereiches nicht aus, so ist dies ein Zeichen dafür, dass die Schutzschaltung nicht in Ordnung ist..
Die spezielle Schaltungsanordnung, die im Stammpatent beschrieben ist, stellt gegenüber den herkömmlichen Messverfahren mit Voltmetern schon eine wesentliche Verbesserung dar, weil durch die automatische Abschaltung des als Spannungswächter ausgebildeten Relais eine Ja-Nein-Aussage bewirkt wird und darüber hinaus eine Spannungsverschleppung verhindert wird.
DerErfindung lag die Aufgabe zugrunde, den Prüfvorgang voll und ganz zu automatisieren, was unter anderem dadurch gelang, dass der gemäss dem Stammpatent verwendete und von Hand einzuregulierende
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Prüfwiderstand durch einen an sich bekannten Heissleiter ersetzt wurde. Da der Heissleiter einen negativen Temperaturkoeffizienten besitzt, ist die Schaltung an sich instabil. Die Entstehung zu grosser Ströme beim Versagen der Schutzschaltung wird im Rahmen der Erfindung durch den Einbau eines thermischen Auslösers verhindert. Es ist dann möglich, mit Hilfe von drei Spannungsanzeigeorganen unter Verzicht auf übliche Messinstrumente eine Aussage über das ordnungsgemässe Arbeiten der Schutzschaltung und über die Art eventuell vorhandener Fehler zu erhalten.
Nachstehend ist der Gegenstand der Erfindung an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
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Die gesamte Schaltungsanordnung zur Prüfung von Fehlerstrom- und Fehlerspannungsschutzschaltern wird z. B. mit Hilfe eines Schutzkontaktsteckers an den Phasenleiter, den Mittelpunktleiter und den Schutzleiter des geschützten Netzes angeschlossen. Zwischen Phasenleiter und Mittelpunktleiter liegt die Glimmlampe L, die z. B. mit einer roten Abdeckung versehen ist. Die Glimmlampe L2 ist in Reihe mit dem thermischen Auslöser Th zwischen Phasenleiter und Schutzleiter geschaltet. Sie weist z. B. eine gelbe Abdeckkappe auf und brennt immer dann, wenn bei anliegender Netzspannung der thermische Auslöser geschlossen ist. Parallel zu der Reihenschaltung aus dem Heissleiter W, dem Vorwiderstand W1 und dem Ruhekontaktt ist die Glimmlampe Ls geschaltet ; die z. B. in weisser oder grüner Farbe aufleuchtet.
Der Selbsthaltekontakt a des parallel zum Prüfstromkreis liegenden Relais ist so angeordnet, dass durch seine Öffnung ausser dem Relaisstromkreis auch der Prüfstromkreis und der Stromkreis der Lampe L unterbrochen wird.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Schaltungsanordnung ist folgende :
Beim Anschluss des Gerätes an das zu prüfende Netz leuchten bei richtiger Polung die Glimmlampen
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Wird nun das Gerät derart falsch gepolt an das Netz angeschlossen, dass der Phasenleiter mit dem Mittelpunktleiter vertauscht ist, so kann nur die rote Lampe L aufleuchten, weil die zwischen dem Mittelpunktleiter und dem Schutzleiter liegende gelbe Lampe L2 nicht unter Spannung steht. Leuchtet auch nach dem Umpolen nur die rote Lampe L auf, so ist der Schutzleiter unterbrochen.
Wenn dagegen beim Anschluss des Gerätes lediglich die gelbe Lampe L brennt, so wird damit angezeigt, dass in dem Netz der Schutzleiter und der Phasenleiter vertauscht sind. In diesem Falle besteht Lebensgefahr.
Hat man das Gerät in richtiger Polung so angeschlossen, dass die gelbe Lampe L2 und die rote Lampe L aufleuchten, so kann durch das Drücken der Taste T der Messvorgang eingeleitet werden.
Die Schaltung zeigt, dass durch das Schliessen des Kontaktes t das Relais A an Spannung gelegt wird und seinen Selbsthaltekontakt a schliesst. So lange die Taste T gedrückt bleibt, ist der Ruhekontakt
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des Relais A wird durch das Aufleuchten der weissen Lampe Ls angezeigt. Damit brennen alle drei Lampen gleichzeitig. Mit Beginn der Messung, d. h. nach dem Loslassen der Taste T. wird der Heissleiter W 2 aufgeheizt, wodurch der Strom im Prüfstromkreis nach einer e-Funktion ansteigt. Die Prüfung kann je. nach Zustand der zu überwachenden Anlage zu einem der folgenden drei Ergebnisse führen :
I.
Sobald nach einigen Sekunden der stetig ansteigende Prüfstrom den Auslösestrom des intakten Schutzschalters überschritten hat, löst der Schutzschalter aus und trennt die zu prüfende Anlage vom Netz.
Dieses Ergebnis wird dadurch angezeigt, dass alle drei Lampen zugleich erlöschen.
II. Nach einer gewissen Messzeit fällt das Relais A ab, weil entweder der Erdungswiderstand des Schutzleiters zu hoch ist oder der Auslösestrom des Schutzschalters so hoch eingestellt ist, dass die Abfallspannung am Relais unterschritten wird. Dieser Fehler wird durch das Erlöschen der weissen Lampe L infolge Öffnung des Kontaktes a angezeigt.
III. Nach einigen Sekunden Prüfzeit schaltet der thermische Auslöser sowohl den Prüfstromkreis als
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nen bleibt. Das Ansprechen des thermischen Auslösers zeigt bei Fehlerstromschutzschaltungen entweder eine Vertauschung des Mittelpunktleiters mit dem Schutzleiter oder einen Kurzschluss zwischen diesen beiden Leitern an.
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Bei Fehlerspannungsschutzschaltern ist dieses Prüfungsergebnis ein Zeichen dafür, dass der Schutz- leiter eine niederohmige Nebenerde hat.
Hat die Prüfung ergeben, dass die Schutzschaltung gemäss I in Ordnung ist oder ein Fehler nach II vor- liegt, so kann die Schaltungsanordnung nach einigen Sekunden Wartezeit zur Abkühlung des Heizleiterwi- derstandes zu einer erneuten Messung benutzt werden. Die Widerstände W und W werden so dimensio- niert, dass die Wartezeit bis zur nächsten Messung in den genannten Fällen vorzugsweise nicht grösser als etwa 10 sec ist. Liegt dagegen ein Fehler nach III vor, so ist die Wartezeit bis zur nächsten Messung län- ger, da der thermische Auslöser zu seiner Abkühlung und Wiedereinschaltung etwa 1 min benötigt.
Wird die beschriebene Schaltungsanordnung zur automatischen Prüfung von Fehlerstrom- und Fehler- spannungsschutzschaltern vor einer ausreichenden Abkühlung erneut in Betrieb genommen, so werden ge- fährliche Spannungsverschleppungen dadurch vermieden, dass bei geschlossenem Thermoauslöser und zu niedrigem Heissleiterwiderstand durch das Drücken der Taste T infolge der Öffnung des Kontaktes t2 der Prüfstromkreis unterbrochen wird und das Relais nach dem Loslassen der Taste T sofort erneut ab- schaltet. Bei noch offenem Thermoauslöser kann bei der in der Schaltung angegebenen Lage dieses Aus- lösers kein Prüfstrom entstehen, so dass ebenfalls keine Spannungsverschleppung hervorgerufen werden kann.
Die Schaltungsanordnung zur automatischen Prüfung von Fehlerstrom- und Fehlerspannungsschutzschaltern besitzt dadurch entscheidende Vorteile gegenüber den bisher bekanntgewordenen Schaltungen auf diesem Gebiet. Da die Abkühlungszeit und damit die Zeit bis zum Wiedereinschalten des Thermo- auslösers wesentlich grösser ist als die Abkühlungszeit des Heizleiterwiderstandes, wird eine Überlastung des Heissleiters mit Sicherheit vermieden. Durch die Automatisierung ergab sich der weitere grosse Vorteil der Unabhängigkeit von Bedienungs- und Ablesefehlern. Ein entscheidender Fortschritt ist auch darin zu sehen, dass Fehler in der Schutzschaltung nicht nur grundsätzlich angezeigt, sondern durch verschiedene Lampensignale auch so genau gekennzeichnet werden, dass weitere Hilfsmittel zur genauen Feststellung der Fehlerart überflüssig sind.
Gegenüber den früher üblichen Prüfschaltern mit einem oder mehreren Voltmetern und Einstellwiderständen zeichnet sich der Gegenstand der Erfindung durch kleine Abmessungen, geringes Gewicht, niedrigen Preis und Unempfindlichkeit gegen Erschütterungen aus. Es ist nicht möglich, das Gerät durch unsachgemässe Bedienung zu zerstören. Da alle Aussagen des Gerätes in Form von Ja-Nein-Entscheidungen geliefert werden, kann die Prüfung auch von ungeübtem Hilfspersonal durchgeführt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltungsanordnung zur Prüfung von Fehlerstrom- und Fehlerspannungsschutzschaltern, die nach Patent Nr. 229937 ein als Spannungswächter ausgebildetes Relais aufweist, das mit Hilfe einer Drucktaste betätigt wird und die Messanordnung bei anliegender Netzspannung mit Hilfe eines Selbsthaltekontaktes einschaltet und bei zu grossem Spannungsabfall amSchutzleiter sofort ausschaltet, dadurch gekennzeichnet, dass dem Relais (A) ein Prüfstromkreis parallel liegt, der mindestens einen Heissleiter(W) aufweist, dessen stetig ansteigender Strom nach einer in der Grössenordnung von Sekunden liegenden Messzeit entweder infolge zu grossen Spannungsabfalles das Relais (A)
zum Abfallen bringt oder den Fehlerstrom- oder Fehlerspannungsschutzschalter auslöst oder bei dessen Versagen einen im Prüfstromkreis liegenden thermischen Auslöser (Th) betätigt.