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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Fehlerstromschutzschalter,
aufweisend einen Summenstromwandler, eine Auswerteelektronik, einen ersten
Schaltkontakt in einem ersten Stromzweig einen zweiten Schaltkontakt
in einem zweiten Stromzweig, eine Schaltmechanik zur Öffnung der
Schaltkontakte, sowie eine Steuereinheit, die über eine Steuerleitung mit
dem Summenstromwandler verbunden ist, und eine Prüfungseinrichtung,
mit einem Prüfwiderstand
und einer Prüftaste,
zur Erzeugung eines definierten Fehlerstromes. Ferner betrifft die Erfindung
ein Verfahren zum Durchführen
eines Selbsttestes eines Fehlerstromschutzschalters, aufweisend
einen Summenstromwandler, eine Auswerteelektronik, einen ersten
Schaltkontakt in einem ersten Stromzweig und einen zum ersten Schaltkontakt parallel
angeordneten weiteren ersten Schaltkontakt, einen zweiten Schaltkontakt
in einem zweiten Stromzweig und einen zum zweiten Schaltkontakt
parallel angeordneten weiteren zweiten Schaltkontakt, eine Schaltmechanik,
sowie eine Steuereinheit, die über eine
Steuerleitung mit dem Summenstromwandler verbunden ist, und eine
Prüfungseinrichtung,
mit einem Prüfwiderstand
und einer Prüftaste,
zur Erzeugung eines definierten Fehlerstromes.
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Fehlerstromschutzschalter
können
Erdschlussströme
erfassen und trennen bei der Erfassung eines Erdschlussstromes alle
mit dem Fehlerstromschutzschalter verbundenen Stromleiter eines zu
schützenden
Stromkreises. Fehlerstromschutzschalter sind zwischen einer Spannungsversorgung und
einer zu versorgenden Last geschaltet. Ein Differenzstromschutzschalter
ist ein Fehlerstromschutzschalter.
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Zur
Sicherstellung der ordnungsgemäßen Funktion
des Fehlerstromschutzschalters ist in gewissen Zeitabständen ein
Test der Funktionsfähigkeit des
Fehlerstromschutzschalters durch zuführen. Dabei wird überprüft, ob die
Auslösefunktion
des Fehlerstromschutzschalters in Takt ist.
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Die Überprüfung erfolgt
in der Regel durch einen Benutzer. Dieser drückt hierzu eine im Fehlerstromschutzschalter
integrierte Prüftaste
einer Prüfeinrichtung.
Dabei wird im Fehlerstromschutzschalter ein definierter Fehlerstrom
erzeugt, der diesen zum Auslösen
bringt.
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Dieses
Verfahren birgt jedoch zwei entscheidende Nachteile. Der regelmäßig durchzuführende Test
wird oftmals nicht angestoßen,
weil der Benutzer dies vergisst. Ferner werden bei Prüfung der
Auslösefunktion
die Verbraucher, d. h. die nachgeschaltete Last, temporär vom Stromkreis
getrennt, was in vielen Fällen
nicht gewünscht
ist, weil die Last bzw. die Anlage, in der der Fehlerstromschutzschalter
integriert ist, dann nicht verfügbar
ist.
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Daher
ist ein Fehlerstromschutzschalter wünschenswert, der die ordnungsgemäße Funktion aller
seiner, zum Auslösen
notwendigen Komponenten selbstständig
in regelmäßigen Abständen prüft, ohne
dabei den Stromkreis zu unterbrechen.
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Eine
Möglichkeit,
einen Fehlerstromschutzschalter mit Selbsttestfunktion zu realisieren,
ist in der
EP 1 562
213 B1 offenbart. Bei der dort beschriebenen Anordnung
werden während
des Selbsttests Kontaktpaare geschlossen, die einen Bypass zu den eigentlichen
Schaltkontakten darstellen und die Versorgung der Verbraucher während des
Tests sicherstellen. Der dortige Fehlerstromschutzschalter weist einen
Summenstromwandler, eine Auswerteelektronik, einen ersten Schaltkontakt
in einem ersten Stromzweig, einen zweiten Schaltkontakt in einem zweiten
Stromzweig, eine Schaltmechanik zur Öffnung der Schaltkontakte,
eine Steuereinheit, die über eine
Steuerleitung mit dem Summenstromwandler verbunden ist, und eine
Prüfungseinrichtung,
mit einem Prüfwiderstand
und einer Prüftaste,
zur Erzeugung eines definierten Stromes, auf. Ferner offenbart die
EP 1 562 213 B1 ,
dass in dem ersten Stromzweig parallel zum ersten Schaltkontakt
ein weiterer erster Schalt kontakt und in dem zweiten Stromzweig
parallel zum zweiten Schaltkontakt ein weiterer zweiter Schaltkontakt
vorgesehen sind, die jeweils über
die Schaltmechanik geöffnet
werden können.
Nachteilig hierbei ist jedoch, dass sich durch diese zusätzlichen Kontaktpaare
der Platzbedarf und auch die Kosten des Fehlerstromschutzschalters
erhöhen,
da neben dem relativ teuren Kontaktmaterial auch ein zusätzlicher
Stellantrieb zum Schließen
und Öffnen
dieser Hilfskontakte erforderlich ist.
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Aus
der
EP 0 676 844 A1 ist
ein Fehlerstromschutzschalter bekannt, der dadurch gekennzeichnet ist,
dass mit Hilfe eines Stromgebers und Stromsensors ein Fehlerstromansprechwert
in vorbestimmten Abständen
gemessen, mit einem Sollansprechwert verglichen und bei Überschreiten
des Sollwertes rechtzeitig Alarm gegeben wird.
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Die
DE 10 2004 023 202
A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur unterbrechungsfreien Überprüfung eines
Fehlerstromschutzschalters. Die Überprüfung wird
durch ein Prüfgerät durchgeführt, wobei
das Prüfgerät selbst
einen Fehlerstromschutzschalter zum Unterbrechen eines Strompfads
im Falle einer Fehlerstromerfassung aufweist. Hierbei wird das Prüfgerät samt Fehlerstromschutzschalter
dem zu überprüfenden Fehlerstromschutzschalter
parallel geschaltet. Während
der Prüfung des
Fehlerstromschutzschalters wird der Strom über den Fehlerstromschutzschalter
des Prüfgerätes weitergeführt. Eine
derartige Prüfung
bzw. ein derartiges Prüfgerät ist äußerst aufwendig,
da das Prüfgerät einen
eigenen Fehlerstromschutzschalter aufweisen muss.
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Aus
der
DE 198 42 059
A1 ist ein Fehlerstromschutzschalter bekannt, der sich
automatisch überwacht.
Der Fehlerstromschutzschalter weist ein Zusatzschaltgerät, bestehend
aus einem Antrieb, der die Trennstellen dann betätigt, wenn die Kontakte im Fehlerstromfall
nicht öffnen,
und einer Elektronik, in der die hinter Kontakten abgegriffene Spannung
gemessen und weiterverarbeitet wird.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, einen konstruktiv einfachen, kompakten
und kostengünstig herzustellenden
Fehlerstromschutzschalter zu schaffen, der die ordnungsgemäße Funktion
aller seiner, zum Auslösen
notwendigen Komponenten selbstständig
in regelmäßigen Abständen prüft, ohne
dabei den oder die abgesicherten Stromkreis(e) zu unterbrechen.
Ferner soll ein einfaches und kostengünstig durchführbares
Verfahren zur selbstständigen Überprüfung der
Funktionstätigkeit
eines Fehlerstromschutzschalters geschaffen werden.
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Diese
Aufgaben werden erfindungsgemäß durch
einen Fehlerstromschutzschalter mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch
1 sowie durch ein Verfahren zum Durchführen eines Selbsttestes eines
Fehlerstromschutzschalters gemäß dem Patentanspruch
9 gelöst.
Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der
Beschreibung sowie der Zeichnung. Merkmale und Details die im Zusammenhang
mit dem Fehlerstromschutzschalter beschrieben sind gelten dabei
selbstverständlich
auch im Zusammenhang mit dem Verfahren zum Durchführen eines
Selbsttestes eines Fehlerstromschutzschalters, und jeweils umgekehrt.
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Gemäß dem ersten
Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch einen Fehlerstromschutzschalter,
aufweisend einen Summenstromwandler, eine Auswerteelektronik, einen
ersten Schaltkontakt in einem ersten Stromzweig, einen zweiten Schaltkontakt
in einem zweiten Stromzweig, eine Schaltmechanik zur Öffnung der
Schaltkontakte, sowie eine Steuereinheit, die über eine Steuerleitung mit
dem Summenstromwandler verbunden ist, und eine Prüfungseinrichtung,
mit einem Prüfwiderstand
und einer Prüftaste,
zur Erzeugung eines definierten Fehlerstromes, bei dem in dem ersten
Stromzweig parallel zum ersten Schaltkontakt ein weiterer erster Schaltkontakt
und in dem zweiten Stromzweig parallel zum zweiten Schaltkontakt
ein weiterer zweiter Schaltkontakt vorgesehen sind, die jeweils über die Schaltmechanik
geöffnet
werden können,
wobei eine erste Verklinkungseinheit zur Fixierung des ersten und
des zweiten Schaltkontaktes und eine Schaltaktorik zur Steuerung
der ersten Verklinkungseinheit vorgesehen sind, wobei eine zweite
Verklinkungseinheit zur Fixierung des weiteren ersten und des weiteren
zweiten Schaltkontaktes und eine zweite Schaltaktorik zur Steuerung
der zweiten Verklinkungseinheit vorgesehen sind, und wobei Überprüfungsmittel vorgesehen
sind, die die Position der Schaltkontakte und der weiteren Schaltkontakte
feststellen können, gelöst.
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Ein
derartiger Fehlerstromschutzschalter ist konstruktiv einfach, kompakt
und kostengünstig
herzustellen, und kann die ordnungsgemäße Funktion aller seiner, zum
Auslösen
notwendigen Komponenten selbstständig
in regelmäßigen Abständen prüfen, ohne
dabei den oder die abgesicherten Stromkreis(e) zu unterbrechen.
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Kern
der Erfindung ist die Aufteilung der Schaltkontakte in je ein Schaltkontaktpaar
pro Stromzweig, wodurch beim Selbsttest je ein Schaltkontakt eines
Schaltkontaktpaares geschlossen bleiben kann, damit der Stromkreis
nicht unterbrochen wird. Dadurch sind alle zur Auslösung notwendigen
Komponenten des Fehlerstromschutzschalters, wie zum Beispiel die
Schaltkontakte, der Summenstromwandler, die Auswerteelektronik oder
die Schaltmechanik, manuell oder automatisch prüfbar, ohne dass beim Selbsttest
die Last vom Netz getrennt werden muss. Die Anzahl der notwendigen
Bauteile und Elemente ist dabei geringer als bei einer Lösung mit
einem Bypass, da im Gegensatz zu der Bypasslösung kein zusätzlicher
zweiter Stellantrieb erforderlich ist. Dadurch lassen sich Kosten
sparen und der Fehlerstromschutzschalter kann kompakter aufgebaut
werden.
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In
jedem Stromzweig ist parallel zu einem ersten Schaltkontakt ein
weiterer Schaltkontakt vorgesehen. Sind mehr als zwei Stromzweige
vorgesehen, ist in jedem Stromzweig ein parallel geschaltetes Schaltkontaktpaar
vorgesehen. Bei Durchführung eines
Selbsttests des Fehlerstromschutzschalters testet die Steuereinheit
des Fehlerstromschutzschalters nachein ander jeweils einen Schaltkontakt
eines Schaltkontaktpaares. So kann die Steuereinheit bei der Durchführung des
Selbsttests zunächst
den ersten Schaltkontakt des ersten Schaltkontaktpaares und den
zweiten Schaltkontakt des zweiten Schaltkontaktpaares in der geschlossenen
Position fixieren, so dass über
diese beiden Schaltkontakte von der Spannungsversorgung Strom zu
der Lastseite fließen
kann. Tritt ein Fehlerstrom auf, so öffnet die Schaltmechanik den
weiteren ersten Schaltkontakt des ersten Schaltkontaktpaares und
den weiteren zweiten Schaltkontakt des zweiten Schaltkontaktpaares.
Die Überprüfungsmittel
stellen fest, ob die Schaltmechanik die weiteren Schaltkontakte
wirklich geöffnet
hat und somit die weiteren Schaltkontakte einen realen Fehlerstrom
unterbrechen können. Nach
der Überprüfung der
weiteren Schaltkontakte überprüft die Steuereinheit
die Schaltkontakte. Hierzu werden zunächst alle Schaltkontakte geschlossen.
Dann werden der erste weitere Schaltkontakt und der zweite weitere
Schaltkontakt in der geschlossenen Position fixiert, so dass über den
ersten weiteren Schaltkontakt und den zweiten weiteren Schaltkontakt
von der Spannungsversorgung Strom zu der Lastseite fließen kann.
Tritt ein Fehlerstrom auf, so öffnet
die Schaltmechanik den ersten Schaltkontakt und den zweiten Schaltkontakt.
Die Überprüfungsmittel
stellen fest, ob die Schaltmechanik den ersten Schaltkontakt und
den zweiten Schaltkontakt wirklich geöffnet hat und somit der erste
Schaltkontakt und der zweite Schaltkontakt einen realen Fehlerstrom unterbrechen
können.
Das Schließen
aller Schaltkontakte kann von einem einzigen Stellantrieb erfolgen.
Zum Fixieren der Schaltkontakte und der weiteren Schaltkontakte
ist jeweils eine Verklinkungseinheit vorgesehen, die jeweils über entsprechende Schaltaktoriken
geschlossen werden können.
Die Schaltaktoriken werden von der Steuereinheit angesteuert.
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Die Überprüfungsmittel
können
gesondert in dem Fehlerstromschutzschalter angeordnet sein. Besonders
bevorzugt ist ein Fehlerstromschutzschalter, bei dem die Überprüfungsmittel
Teil der Steuereinheit sind. Die Überprüfungsmittel werten die Bewegung der
Schaltkontakte bzw. der weiteren Schaltkon takte aus bzw. stellen
fest, ob die Schaltmechanik bei Auftreten eines Fehlerstromes die
zu überprüfenden Schaltkontakte
geöffnet
hat oder nicht. Sind die überprüften Schaltkontakte
bzw. die überprüften weiteren Schaltkontakte
nach Auftreten eines Fehlerstromes geöffnet, ist dies ein Indiz dafür, dass
sämtliche
Komponenten, die zur Auslösung
des Fehlerstromschutzschalters und damit zur Unterbrechung des Stromkreises
erforderlich sind, funktionieren. Stellen die Überprüfungsmittel fest, dass die überprüften Schaltkontakte
bzw. die überprüften weiteren
Schaltkontakte nach Auftreten eines Fehlerstromes geschlossen sind,
ist das ein Indiz dafür,
dass ein Fehler in dem Fehlerstromschutzschalter vorliegt. Dabei
kann der Fehler in dem Summenstromwandler, der Auswerteelektronik,
der Schaltmechanik oder auch in den Schaltkontakten bzw. den weiteren
Schaltkontakten vorliegen. Sind die Kontakte des ersten oder zweiten Schaltkontaktes
miteinander verschweißt,
so kann/können
der oder die Schaltkontakt(e) nicht bewegt werden, so dass der Fehler
an dem ersten oder zweiten Schaltkontakt selbst vorliegt. Dieser
Fehler an dem ersten oder zweiten Schaltkontakt kann dadurch festgestellt
werden, dass die weiteren Schaltkontakte ebenfalls überprüft werden.
Tritt bei der Überprüfung der
weiteren Schaltkontakte kein Fehler auf, so ist dies ein Indiz dafür, dass
Summenstromwandler, Auswerteelektronik und Schaltmechanik funktionieren.
Wird bei der Überprüfung der
weiteren Schaltkontakte der Stromkreis nicht unterbrochen, kann
der Fehler nur an den weiteren Schaltkontakten selbst liegen, wenn
bei der Überprüfung des
ersten und des zweiten Schaltkontaktes zuvor kein Fehler festgestellt
wurde. D. h., dies ist ein Indiz dafür, dass eines oder beide der
weiteren Schaltkontakte verschweißt sind.
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Bevorzugt
ist ein Fehlerstromschutzschalter, bei dem die Überprüfungsmittel wenigstens einen ersten
Kontaktschalter aufweisen, der mit der Steuereinheit und dem weiteren
ersten sowie dem weiteren zweiten Schaltkontakt verbunden ist. Ist
der erste Kontaktschalter geöffnet,
ist dies beispielsweise ein Anzeichen dafür, dass der weitere erste sowie
der weitere zweite Schaltkontakt nach dem Auslösen durch die Schaltmechanik
geöffnet
sind und damit sämtliche
zur Auslösung
erforderlichen Komponenten des Fehlerstromschutzschalters funktionieren.
Ist der erste Kontaktschalter geschlossen, hat zumindest einer der
weiteren Schaltkontakte oder eine weitere Komponente des Fehlerstromschutzschalters nicht
funktioniert. Ob der erste Kontaktschalter geöffnet oder geschlossen ist,
wird durch die Überprüfungsmittel
festgestellt. Der erste Kontaktschalter ermöglicht die Überprüfung aller Komponenten des Fehlerstromschutzschalters
außer
des ersten und des zweiten Schaltkontaktes.
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Bevorzugt
ist ferner ein Fehlerstromschutzschalter, bei dem die Überprüfungsmittel
wenigstens einen zweiten Kontaktschalter aufweisen, der mit der Steuereinheit
und dem ersten sowie dem zweiten Schaltkontakt verbunden ist. Der
zweite Kontaktschalter ermöglicht
die Überprüfung aller
Komponenten des Fehlerstromschutzschalters außer des ersten weiteren und
des zweiten weiteren Schaltkontaktes. Ist der zweite Kontaktschalter
geöffnet,
ist dies beispielsweise ein Anzeichen dafür, dass der erste sowie der
zweite Schaltkontakt nach dem Auslösen durch die Schaltmechanik
geöffnet
sind und damit sämtliche
zur Auslösung
erforderlichen Komponenten des Fehlerstromschutzschalters funktionieren.
Ist der zweite Kontaktschalter geschlossen, hat zumindest einer
der Schaltkontakte oder eine weitere Komponente des Fehlerstromschutzschalters
nicht funktioniert. Ob der zweite Kontaktschalter geöffnet oder geschlossen
ist wird ebenfalls durch die Überprüfungsmittel
festgestellt.
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Der
Fehlerstromschutzschalter weist bevorzugt einen Stellantrieb auf, über den
die Steuereinheit den ersten und den zweiten Schaltkontakt und den
weiteren ersten und den weiteren zweiten Schaltkontakt bewegen kann.
Sind bei der Durchführung
des Selbsttestes des Fehlerstromschutzschalters zunächst die
weiteren Schaltkontakte überprüft worden
und sind diese nach der Überprüfung geöffnet, können diese
durch den Stellantrieb wieder geschlossen werden. In der geschlossenen Stellung wird
ein Strom über
die weiteren Schaltkontakte von der Spannungsversorgung zu der Lastseite
geleitet. Werden die weiteren Schaltkontakte fixiert und die Schaltkontakte überprüft, können diese
ebenfalls durch den gleichen Stellantrieb geschlossen werden. Tritt
kein definierter Fehlerstrom auf, sondern ein realer Fehlerstrom
werden alle Schaltkontakte geöffnet,
wenn der Fehlerstromschutzschalter richtig funktioniert. Dann können durch
den einen Stellantrieb alle Schaltkontakte wieder geschlossen werden.
Dabei kann der Stellantrieb die Schaltkontakte nach Ablauf einer
bestimmbaren Zeitspanne automatisch schließen.
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Ferner
ist ein Fehlerstromschutzschalter bevorzugt, bei dem die Auswerteelektronik
mit der Steuereinheit verbunden ist. Hierdurch ist es möglich, dass
während
des Selbsttestes des Fehlerstromschutzschalters dieser auch einen
realen Fehlerstrom feststellen kann. In diesem Fall werden die Verklinkungseinheiten 6, 10 mittels
der jeweiligen Schaltaktoriken 5, 7 wieder in
die Ursprungslage gebracht. Die Schaltmechanik kann dann alle Schaltkontakte öffnen und
somit den Stromkreis unterbrechen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
des Fehlerstromschutzschalters weist dieser eine Anzeigeeinrichtung
und/oder eine Eingabeeinrichtung auf. Die Anzeigeeinrichtung und/oder
die Eingabeeinrichtung sind mit der Steuereinheit des Fehlerstromschutzschalters
verbunden. Durch die Anzeigeeinrichtung kann beispielsweise der
Zustand des Fehlerstromschutzschalters angezeigt werden. So kann beispielsweise
angezeigt werden: „Selbsttest
erfolgreich", Fehlerstromschutzschalter
betriebsbereit" „Fehlerstromschutzschalter
defekt", etc.. Die
Eingabeeinrichtung kann Bedienelemente aufweisen, über die
beispielsweise der automatische Selbsttest des Fehlerstromschutzschalters
aktiviert oder gesperrt werden kann.
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Des
Weiteren ist ein Fehlerstromschutzschalter bevorzugt, bei dem zur
Erzeugung eines definierten Fehlerstromes der Summenstromwandler wenigstens
eine zweite Sekundärwicklung
aufweist oder ein paralleler Stromschluss zur Prüfeinrichtung vorgesehen ist.
D. h., neben einer Primärwicklung kann
der Summenstromwandler wenigstens eine zweite Sekundärwicklung,
die einen definierten Fehlerstrom erzeugen kann, aufweisen. Anstatt
der zweiten Sekundärwicklung
kann ein Stromanschluss parallel zur Prüfeinrichtung vorgesehen sein, über den ein
definierter Fehlerstrom eingespeist werden kann. An den Stromanschluss
kann beispielsweise ein Relais zur Erzeugung des definierten Fehlerstromes
angeordnet sein.
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Gemäß des zweiten
Aspektes der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum
Durchführen
eines Selbsttestes eines Fehlerstromschutzschalters, aufweisend
einen Summenstromwandler, eine Auswerteelektronik, einen ersten
Schaltkontakt in einem ersten Stromzweig und einen zum ersten Schaltkontakt
parallel angeordneten weiteren ersten Schaltkontakt, einen zweiten
Schaltkontakt in einem zweiten Stromzweig und einen zum zweiten
Schaltkontakt parallel angeordneten weiteren zweiten Schaltkontakt,
eine Schaltmechanik, sowie eine Steuereinheit, die über eine
Steuerleitung mit dem Summenstromwandler verbunden ist, und eine
Prüfungseinrichtung,
mit einem Prüfwiderstand
und einer Prüftaste,
zur Erzeugung eines definierten Fehlerstromes, gelöst, wobei
das Verfahren durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:
- a) Erzeugen eines Signals zum Schließen einer ersten
Verklinkungseinheit durch die Steuereinheit und senden dieses Signals
an eine erste Schaltaktorik;
- b) Schließen
der ersten Verklinkungseinheit durch die erste Schaltaktorik, so
dass die erste Verklinkungseinheit den ersten und den zweiten Schaltkontakt
geschlossen hält;
- c) Erzeugung eines definierten Fehlerstromes durch die Steuereinheit über die
Steuerleitung;
- d) Öffnen
des weiteren ersten und des weiteren zweiten Schaltkontaktes durch
die Schaltmechanik, bei Feststellung eines Fehlerstromes durch die
Auswerteelektronik, die den Summenstromwandler überwacht;
- e) Feststellung der Position des weiteren ersten und des weiteren
zweiten Schaltkontaktes und damit der Funktion dieser Schaltkontakte
durch Überprüfungsmittel.
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Zu
Beginn des Selbsttestes des Fehlerstromschutzschalters erzeugt die
Steuereinheit ein Signal zum Schließen einer ersten Verklinkungseinheit,
die in Wirkverbindung zu dem ersten und dem zweiten Schaltkontakt
steht. Dieses Schließsignal sendet
die Steuereinheit an eine erste Schaltaktorik, die zur Ansteuerung
der ersten Verklinkungseinheit ausgebildet ist. Die erste Schaltaktorik
schließt
nach dem Empfang des Schließsignals
die erste Verklinkungseinheit. Im geschlossenen Zustand hält die erste
Verklinkungseinheit den ersten und den zweiten Schaltkontakt geschlossen.
D. h., die geschlossenen Schaltkontakte sorgen dafür, dass
die Stromzufuhr von der Spannungsversorgung zu der Lastseite gewährleistet
wird. Bei Auftreten eines Fehlerstromes kann die Schaltmechanik
den ersten und den zweiten Schaltkontakt nicht öffnen, da die erste Verklinkungseinheit
dies unterbindet. Im nächsten
Schritt erzeugt die Steuereinheit über die Steuerleitung zur Durchführung des
Selbsttestes einen Fehlerstrom. Die Schaltmechanik versucht nach
Feststellung eines Fehlerstromes durch die Auswerteelektronik, die
den Summenstromwandler überwacht,
alle Schaltkontakte zu öffnen,
kann aber nur den weiteren ersten und den weiteren zweiten Schaltkontakt öffnen, da
der erste und der zweite Schaltkontakt durch die erste Verklinkungseinheit
fixiert sind. Zur Überprüfung, ob die
Schaltmechanik den weiteren ersten und den weiteren zweiten Schaltkontakt
geöffnet
hat, sind Überprüfungsmittel
vorgesehen. Diese stellen fest, ob die Öffnung erfolgreich war oder
nicht.
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Durch
dieses Verfahren kann einfach und schnell festgestellt werden, ob
der weitere erste und der weitere zweite Schaltkontakt sowie die
weiteren Komponenten, die zur Auslösung der Schaltkontakte erforderlich
sind, voll funktionsfähig
sind. Bei diesem Verfahren bleibt jeweils ein Schaltkontakt eines Stromzweiges
geschlossen, so dass bei der Überprüfung der
Funktionsfähigkeit
der jeweils anderen Schaltkontakte jedes Stromzweiges der Stromkreis nicht
unterbrochen wird. Dadurch sind alle zur Auslösung notwendigen Komponenten
des Fehlerstromschutzschalters prüfbar, ohne dass bei dem Selbsttest
die verbundene Last vom Stromnetz getrennt werden muss.
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Bei
diesem Verfahren können
wahlweise der erste und der zweite Schaltkontakt oder der erste weitere
und der zweite weitere Schaltkontakt zuerst überprüft werden. Weist der Fehlerstromschutzschalter
mehr als zwei Schaltkontaktpaare auf, können die entsprechenden Schaltkontakte
nacheinander überprüft werden,
wobei alle Schaltkontakte die nicht überprüft werden geschlossen werden.
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Bevorzugt
ist ferner ein Verfahren, das durch folgende weitere Schritte gekennzeichnet
ist:
- f) Erzeugen eines Signals durch die Steuereinheit zum
Schließen
des weiteren ersten und des weiteren zweiten Schaltkontaktes und
senden dieses Signals an einen Stellantrieb, falls von der Steuereinheit
festgestellt worden ist, dass die Schaltmechanik die den weiteren
ersten und den weiteren zweiten Schaltkontakt geöffnet hat;
- g) Schließen
des weiteren ersten und des weiteren zweiten Schaltkontaktes durch
den Stellantrieb:
- h) Erzeugen eines Signals durch die Steuereinheit zum Öffnen der
ersten Verklinkungseinheit und Senden des Signals an die erste Schaltaktorik;
- i) Öffnen
der ersten Verklinkungseinheit durch die erste Schaltaktorik, so
dass die erste Verklinkungseinheit eine Bewegung des ersten und
des zweiten Schaltkontaktes ermöglicht;
- j) Erzeugen eines Signals zum Schließen einer zweiten Verklinkungseinheit
durch die Steuereinheit und senden dieses Signals an eine zweite Schaltaktorik;
- k) Schließen
der zweiten Verklinkungseinheit durch die zweite Schaltaktorik,
so dass die zweite Verklinkungseinheit den weiteren ersten und den weiteren
zweiten Schaltkontakt geschlossen hält;
- l) Erzeugung eines definierten Fehlerstromes durch die Steuereinheit über die
Steuerleitung;
- m) Öffnen
des ersten und des zweiten Schaltkontaktes durch die Schaltmechanik,
bei Feststellung eines Fehlerstromes durch die Auswerteelektronik,
die den Summenstromwandler überwacht;
- n) Feststellung der Position des ersten und des zweiten Schaltkontaktes
und damit der Funktion dieser Schaltkontakte durch die Überprüfungsmittel.
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Der
weitere erste und der weitere zweite Schaltkontakt sind durch die
Schaltmechanik geöffnet
worden und müssen
zunächst
wieder geschlossen werden. D. h., um nach der Überprüfung des weiteren ersten und
des weiteren zweiten Schaltkontaktes auch den ersten und den zweiten
Schaltkontakt zu überprüfen, erzeugt
die Steuereinheit ein Signal zum Schließen des weiteren ersten und
des weiteren zweiten Schaltkontaktes und sendet dieses Signal an einen
Stellantrieb, falls von der Steuereinheit festgestellt worden ist,
dass die Schaltmechanik den weiteren ersten und den weiteren zweiten
Schaltkontakt geöffnet
hat. Nach dem Empfang des Schließsignals schließt der Stellantrieb
den weiteren ersten und den weiteren zweiten Schaltkontakt. In einen
nachfolgenden Schritt erzeugt die Steuereinheit ein Signal zum Öffnen der
ersten Verklinkungseinheit und sendet das Signal an die erste Schaltaktorik.
Da die erste Verklinkungseinheit noch in der geschlossenen Stellung
ist, muss diese erst geöffnet
werden, damit diese die Bewegung des ersten und des zweiten Schaltkontaktes
nicht unterbinden kann. Nach dem Empfang des Öffnungssignals öffnet die
erste Schaltaktorik die erste Verklinkungseinheit, so dass die erste Verklinkungseinheit
eine Bewegung des ersten und des zweiten Schaltkontaktes ermöglicht.
Dann erzeugt die Steuereinheit ein Signal zum Schließen einer
zweiten Verklinkungseinheit. Diese zweite Verklinkungseinheit ermöglicht das
Fixieren des weiteren ersten und des weiteren zweiten Schaltkontaktes.
Hierzu sendet die Steuereinheit das Schließsignal an eine zweite Schaltaktorik,
die die zweite Verklinkungseinheit ansteuert. Nach dem Empfang des Schließsignals
schließt
die zweite Schaltaktorik die zweite Verklinkungseinheit, so dass
die zweite Verklinkungseinheit den weiteren ersten und den weiteren
zweiten Schaltkontakt geschlossen hält. Dann erzeugt die Steuereinheit über die
Steuerleitung erneut einen definierten Fehlerstrom. Daraufhin öffnet, bei Feststellung
des Fehlerstromes durch die Auswerteelektronik, die den Summenstromwandler überwacht,
die Schaltmechanik den ersten und den zweiten Schaltkontakt. Die Überprüfungsmittel
stellen fest, ob der erste und der zweite Schaltkontakt tatsächlich geöffnet worden
und die Schaltkontakte voll funktionsfähig sind.
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Dabei
ist ein Verfahren bevorzugt, bei dem die Feststellung der Position
des weiteren ersten und des weiteren zweiten Schaltkontaktes durch
wenigstens einen ersten Kontaktschalter der Überprüfungsmittel erfolgt und bei
dem die Feststellung der Position des ersten und des zweiten Schaltkontaktes
durch wenigstens einen zweiten Kontaktschalter der Überprüfungsmittel
erfolgt. Ein geöffneter
Kontaktschalter ist ein Anzeichen dafür, dass der erste sowie der zweite
Schaltkontakt bzw. der weitere erste sowie der weitere zweite Schaltkontakt
nach dem Auslösen durch
die Schaltmechanik geöffnet
sind und damit sämtliche
zur Auslösung
erforderlichen Komponenten des Fehlerstromschutzschalters funktionieren.
Ist einer der Kontaktschalter geschlossen, hat zumindest einer der
Schaltkontakte oder eine weitere Komponente des Fehlerstromschutzschalters
nicht funktioniert. Ob der erste Kontaktschalter oder der zweite Kontaktschalter
geöffnet
oder geschlossen sind, wird durch die Überprüfungsmittel festgestellt. Der
erste Kontaktschalter ermöglicht
die Überprüfung aller Komponenten
des Fehlerstromschutzschalters außer des ersten und des zweiten
Schaltkontaktes. Der zweite Kontaktschalter ermöglicht die Überprüfung aller Komponenten des
Fehlerstromschutzschalters außer
des weiteren ersten und des weiteren zweiten Schaltkontaktes. Ist
festgestellt worden, dass der zweite Kontaktschalter geöffnet ist,
so kann festgestellt werden, dass der erste sowie der zweite Schaltkontakt
sowie sämtliche
zur Auslösung
erforderlichen Komponenten des Fehlerstromschutzschalters funktionieren.
Wird nachfolgend durch die Überprüfungsmittel
festgestellt, dass der erste Kontaktschalter nach Auftritt eines
definierten Fehlerstromes geschlossen ist, ist dies ein Anzeichen,
dass einer der beiden weiteren Schaltkontakte, d. h. der weitere
erste oder der weitere zweite Schaltkontakt, nicht funktioniert.
Diese können
beispielsweise verschweißt sein.
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Des
Weiteren ist ein Verfahren bevorzugt, bei dem zusätzlich nach
erfolgtem Selbsttest die Steuereinheit mittels eines Stellantriebes
die Schaltkontakte schließt
und den Schaltaktoriken ein Signal zum Öffnen der Verklinkungseinheiten
sendet, und bei dem die Schaltaktoriken nach Empfang des Signals
die Verklinkungseinheiten öffnen,
so dass die Verklinkungseinheiten eine Bewegung der Schaltkontakte
ermöglichen.
Durch diese Verfahrensschritte wird der Normalzustand des Fehlerstromschutzschalters
wieder hergestellt. Im Normalzustand sind alle Schaltkontakte geschlossen,
so dass über
die Schaltkontakte ein Strom von einer angeschlossenen Spannungsversorgung
zu einer nachgeschalteten Last fließen kann. Nach der Durchführung des Selbsttests
sendet die Steuereinheit ein Schließsignal an den Stellantrieb,
der dann alle Schaltkontakte schließt. Ferner sendet die Steuereinheit
ein Signal zum Öffnen
der Verklinkungseinheiten an die Schaltaktoriken. Nach dem Empfang
dieses Signals öffnen die
Steuereinheiten die Verklinkungseinheiten, so dass kein Schaltkontakt
mehr in der geschlossenen Position fixiert ist. D. h., die Verklinkungseinheiten
ermöglichen
daraufhin wieder eine Bewegung der Schaltkontakte, so dass diese
bei Auftritt eines realen Fehlerstroms öffnen können.
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Das
Auslösen
des Selbsttests kann manuell erfolgen. Hierzu kann von einem Nutzer
die Prüftaste der
Prüfungseinrichtung
betätigt
werden, so dass die Steuereinheit den Selbsttest beginnt. Besonders
bevorzugt führt
die Steuereinheit den Selbsttest wiederholt automatisch durch. D.
h., in bestimmten Abständen
führt der
Fehlerstromschutzschalter den Selbsttest selbstständig durch
und überprüft seine
eigene Funktionsfähigkeit.
Dabei kann das Prüfungsintervall festgelegt
werden. Es ist aber auch denkbar, dass der Fehlerstromschutzschalter
in unregelmäßigen Abständen einen
Selbsttest initiiert.
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Ferner
kann vorgesehen sein, dass bei Feststellung eines realen Fehlerstromes
durch die Auswerteelektronik die Steuereinheit die Schaltaktoriken anweist
die Verklinkungseinheiten zu öffnen,
so dass die Schaltmechanik alle Schaltkontakte öff net. Dies ist dann entscheidend,
wenn gerade ein Selbsttest durchgeführt wird. Bei dem Selbsttest
verhindert eine der Verklinkungseinheiten, dass der Stromkreis unterbrochen
wird. Bei Auftritt eines realen ungewollten Fehlerstromes müssen aber
alle Schaltkontakte durch die Schaltmechanik geöffnet werden, damit der Stromkreis
unterbrochen wird. Daher sendet die Steuereinheit ein Öffnungssignal
an alle Schaltaktoriken, so dass diese die wirkverbundenen Verklinkungseinheiten öffnen. Daraufhin öffnet die
Schaltmechanik alle Schaltkontakte und unterbricht den Stromkreis.
Hierdurch wird die Funktionsfähigkeit des
Fehlerstromschutzschalters auch während der Durchführung eines
Selbsttestes sicher gestellt.
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Ferner
kann vorgesehen sein, dass die Steuereinheit alle Schaltkontakte
nach Feststellung eines Fehlerstromes nach einer bestimmbaren Zeitspanne automatisch
mittels des Stellantriebes schließt. Nach Unterbrechung des
Stromkreises und Behebung der Fehlerquelle soll der Fehlerstromschutzschalter
in der Regel wieder seine Funktion aufnehmen. So kann der Fehlerstromschutzschalter
derart programmiert sein, dass nach Ablauf einer bestimmbaren Zeitspanne
nach Feststellung eines Fehlerstromes die Steuereinheit alle Schaltkontakte
automatisch mittels des Stellantriebes schließt. Hierdurch wird sichergestellt,
dass nicht vergessen wird den Fehlerstromschutzschalter richtig
einzustellen.
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Durch
den Stellantrieb kann die Steuereinheit die Schaltkontakte nach
Beendigung des Funktionstestes des Fehlerstromschutzschalters wieder zurück in ihre
geschlossenen Ausgangspositionen bewegen. Nach der Zurückführung der
Schaltkontakte in ihre Ausgangspositionen werden auch die Verklinkungseinheiten
derart bewegt, dass sie eine Bewegung der Schaltkontakte ermöglichen.
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Das
Ergebnis der Überprüfung kann
auf einer Anzeigeeinrichtung dargestellt werden. So kann der aktuelle
Zustand des Fehlerstromschutzschalters, wie beispielsweise „Selbsttest
erfolgreich", „Fehlerstromschutzschalter
betriebsbereit", „Fehlerstromschutzschalter
defekt", oder Ähnliches,
auf der Anzeigeeinrichtung dargestellt werden. Ferner kann die Anzeigeeinrichtung
neben der optischen Anzeige eine akustische Anzeige durchführen, insbesondere wenn
ein Fehler gefunden wurde. Über
eine Eingabeeinrichtung kann der Fehlerstromschutzschalter ferner
programmiert werden. So können
Bedienelemente vorgesehen sein, über
die die Steuereinheit programmiert werden kann. So kann beispielsweise
der automatische Selbsttest aktiviert oder gesperrt werden.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn zur Durchführung des Verfahrens der Fehlerstromschutzschalter
gemäß dem ersten
Aspekt der Erfindung ausgebildet ist.
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Die
Erfindung wird nun anhand eines nicht ausschließlichen Ausführungsbeispiels,
unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung, näher erläutert. Es
zeigt:
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1 ein
Blockschaltbild eines Fehlerstromschutzschalters.
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1 zeigt
ein Blockschaltbild des Fehlerstromschutzschalters 30.
Der Grundaufbau ist identisch mit einem herkömmlichen Fehlerstromschutzschalter,
bestehend aus einem Summenstromwandler 18, einer Auswerteelektronik 12 und
einer Schaltmechanik/Schaltmechanik 3. Die Schaltkontakte 1, 1', 2, 2' sind jedoch
jeweils doppelt ausgeführt,
d. h. zu jedem Schaltkontakt 1, 2 existiert ein
paralleler weiterer Schaltkontakt 1'. 2'. Alle Schaltkontakte können im
Fall einer Auslösung
von der Schaltmechanik 3 gemeinsam geöffnet werden.
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Um
der normativen Forderung einer Prüfeinrichtung gerecht zu werden,
ist ein Prüftaster 14 und ein
Prüfwiderstand 13 vorgesehen,
womit ein definierter Fehlerstrom erzeugt werden kann, der das Gerät auslöst.
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Zur
Realisierung des Selbsttests ist eine Steuereinheit 11 vorgesehen,
die über
die Steuerleitung 15 einen oder verschieden hohe Fehlerströme erzeugen
kann. Dies kann durch eine zusätzliche
Sekundärwicklung
am Summenstromwandler 18 oder als paralleler Anschluss
zur Prüfeinrichtung 13, 14 aufgebaut
sein.
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Ferner
sind zwei Verklinkungseinheiten 6, 10 vorgesehen,
die jeweils einen Schaltkontakt 1 und 2 oder 1' und 2' jedes Stromzweiges
im geschlossenen Zustand halten können. Im normalen Betriebszustand
sind beide Verklinkungseinheiten 6, 10 geöffnet, damit
alle Schaltkontakte 1, 1', 2, 2' unbeeinflusst öffnen können.
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Wird
von der Steuereinheit 11 ein Selbsttest durchgeführt, so
wird als erster Schritt von dieser, mittels einer einfachen ersten
Schaltaktorik 5 die erste Verklinkungseinheit 10 geschlossen.
Im Anschluss erzeugt die Steuereinheit 11 über die
Steuerleitung 15 einen Fehlerstrom, der den Fehlerstromschutzschalter 30 zum
Auslösen
bringen muss. Die weiteren Schaltkontakte 1', 2' werden durch die Schaltmechanik 3 geöffnet. Über die
Schaltkontakte 1, 2 bleibt dabei der Stromkreis
geschlossen. Über
den oder mehrere erste(n) Kontaktschalter 8 kann die Steuereinheit 11 feststellen,
ob die Auslösung
erfolgreich war. Im nächsten
Schritt schließt
die Steuereinheit 11 über
den Stellantrieb 4 alle Schaltkontakte und löst über die
erste Schaltaktorik 5 die erste Verklinkungseinheit 10.
Nun werden durch die Steuereinheit 11 über die zweite Schaltaktorik 7 und
die zweite Verklinkungseinheit 6 die weiteren Schaltkontakte 1', 2' fixiert und
erneut Fehlerstrom generiert, der ein Auslösen des Fehlerstromschutzschalters 30 bewirkt. Über die
weiteren Schaltkontakte 1', 2' bleibt dabei der
Stromkreis geschlossen. Das ordnungsgemäße Öffnen der Schaltkontakte 1, 2 stellt
die Steuereinheit 11 über
den oder mehrere zweite(n) Kontaktschalter 9 fest.
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Damit
sind Fehler in der gesamten Auslösekette,
vom Summenstromwandler 18, über die Auslöseelektronik 12 bis
hin zu Defekten in der Schaltmechanik 3 erkennbar. Auch
ein Defekt durch Verschweißen
der Schaltkontakte 1, 1', 2, 2' ist detektierbar.
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Nach
erfolgreichem Selbsttest kann die Steuereinheit 11 mittels
des Stellantriebes 4 die Schaltkontakte 1, 1', 2, 2' wieder in die
Ausgangslage bringen und die Verklinkung der Kontakte lösen. Vorteilhafterweise
ist nur ein einziger Stellantrieb 4 erforderlich.
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Die
Steuereinheit 11 ist zusätzlich mit der Auswerteelektronik 12 verbunden.
Während
eines Selbsttests kann somit auch ein realer Fehlerstrom festgestellt
werden. In diesem Fall werden die Verklinkungseinheiten 6, 10 mittels
der jeweiligen Schaltaktoriken 5, 7 wieder in
die Ursprungslage gebracht, wodurch alle Schaltkontakte 1, 1', 2, 2' öffnen und
der Stromkreis unterbrochen wird.
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Zusätzlich sind
Anzeigeelemente 16 mit der Steuereinheit verbunden, womit
der aktuelle Zustand, z. B. „Selbsttest
erfolgreich", „Fehlerstromschutzschalter
betriebsbereit",
angezeigt werden kann. Ferner sind Bedienelemente 17 denkbar,
um z. B. den automatischen Selbsttest zu aktivieren/sperren. Außerdem ist
es möglich,
dass der Stellantrieb 4 dazu verwendet wird, um ein automatisches
Wiedereinschalten nach einer Auslösung zu realisieren.
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Durch
die Aufteilung der Schaltkontakte in je ein Schaltkontaktpaar, d.
h. Schaltkontakt 1 und 1' bzw. Schaltkontakt 2 und 2', pro Stromzweig,
kann beim Selbsttest je ein Schaltkontakt eines Schaltkontaktpaares
geschlossen bleiben, damit der Stromkreis nicht unterbrochen wird.
Dadurch sind alle zur Auslösung
notwendigen Komponenten des Fehlerstromschutzschalters 30 manuell
oder automatisch prüfbar,
ohne dass beim Selbsttest die Last vom Netz getrennt werden muss.
Die Anzahl der notwendigen Teile ist dabei geringer als bei einer
Lösung
mit Bypass, da lediglich nur ein Stellantrieb 4 notwendig
ist. Dadurch lassen sich Kosten sparen und der Fehlerstromschutzschalter 30 kann
kompakter aufgebaut werden.
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In
der 1 ist die Spannungsversorgung mit Bezugszeichen 19 dargestellt
und die Lastseite durch Bezugszeichen 20. Dabei fließt der Strom
von der Spannungsversorgung 19 durch den Fehlerstromschutzschalter 30 zu
der Lastseite 20, was durch die beiden Pfeile angedeutet
wird.
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- 1
- erster
Schaltkontakt
- 1'
- weiterer
erster Schaltkontakt
- 2
- zweiter
Schaltkontakt
- 2'
- weiterer
zweiter Schaltkontakt
- 3
- Schaltmechanik
- 4
- Stellantrieb
- 5
- erste
Schaltaktorik
- 6
- zweite
Verklinkungseinheit
- 7
- zweite
Schaltaktorik
- 8
- erster
Kontaktschalter
- 9
- zweiter
Kontaktschalter
- 10
- erste
Verklinkungseinheit
- 11
- Steuereinheit
- 12
- Auswerteelektronik
- 13
- Prüfwiderstand
- 14
- Prüftaste
- 15
- Steuerleitung
- 16
- Anzeigeelemente
- 17
- Bedienelemente
- 18
- Summenstromwandler
- 19
- Spannungsversorgung
- 20
- Lastseite
- 30
- Fehlerstromschutzschalter