DE1808770A1 - Fehlerstromschutzschalter - Google Patents

Fehlerstromschutzschalter

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DE1808770A1
DE1808770A1 DE19681808770 DE1808770A DE1808770A1 DE 1808770 A1 DE1808770 A1 DE 1808770A1 DE 19681808770 DE19681808770 DE 19681808770 DE 1808770 A DE1808770 A DE 1808770A DE 1808770 A1 DE1808770 A1 DE 1808770A1
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DE
Germany
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amplifier
winding
circuit breaker
current circuit
residual current
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Pending
Application number
DE19681808770
Other languages
English (en)
Inventor
Helmut Roesch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Priority to JP9107369A priority patent/JPS4829264B1/ja
Publication of DE1808770A1 publication Critical patent/DE1808770A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02Details
    • H02H3/05Details with means for increasing reliability, e.g. redundancy arrangements
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/26Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents
    • H02H3/32Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors
    • H02H3/34Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors of a three-phase system
    • H02H3/347Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors of a three-phase system using summation current transformers

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  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Breakers (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Description

  • Pehlerstromschutæschalter Die bekannten Fehlerstromschutzschalter haben einen Summenstromwandler, dessen Sekundärwicklung in der Regel unmittelbar an die Wicklung eines Haltemagneten angeschlossen ist. Der Haltemagne dient zum Auslösen des Schaltschlosses eines Schal-ters. De Haltemagnet wird üblicherweise durch einen im Eisenkörper un@ergebrachten Dauermagneten vormagnetisiert. Bei Nichtauftreten eines Fehlerstromes befindet sich der Anker des Halte magneten in der Anzugsstellung. Tritt ein Fehlerstrom auf, so entsteht im Summenstromwandler sekundärseitig ein Differenzstrom, der in dem Haltemagneten eine Gegenerregung erzeugt, die den Anker abfallen läßt, wodurch das Schaltschloß des Schalters ausgelöst wird.
  • In der letzten Zeit sind hochempfindliche Fehlerstromschutzschalter auf den Markt gelangt, die bei einem Fehlerstrom vor 30 mA auslösen. Sie haben den gleichen Aufbau wie die zuvor auf den Markt gelangten und noch heute auf dem Markt befindlichen Fehlerstromschutzschalter, die bei einem Fehlerstrom von 500 mA auslösen. Der Fehlerstromschutzschalter mit einem Auslösestrom von 30 mA hat im Vergleich zu dem Fehlerstromschutzschalter mit einem Auslösestrom von 590 mA einen grcßeh Summenstromwandler.
  • Trotzdem ist die für die Auslösung zur Verfügung stehende Leistung sehr Klein. f.n hat die Haltemagnete so weit entwickelt, daß sie trotz der kleinen Auslöseleistung nocn eine hinreichend große Auslösekraft besitzen. Um dies zu erreichen, ist beim Bau des Haltemagneten ein sehr großer Fertigungsaufwand notwendig. So müssen die Pol- und Ankerflächen genau geschliffen und vor jeder Verunreinigung bewahrt werden. Auch im Betrieb können störungen durch häufiges Schalten auftreten, indem sich die Pol- und Ankerflächen verändern, so daß der Anker nicht mehr in der Anzugsstellung festgehalten wird.
  • Will man diese Betriebsunsicherheit vermeiden, so müßte. ein robuster I;altemagnet als Auslöser für das Schaltschloß verwendet werden. Ein solcher Haltemagnet erfordert jedoch eine große Auslöseleistung, die allenfalls bei einem Fehlerstromsenutzsenalter mit einem Auslösestrom von 500 mA zur Verfügung steht, aber nicht bei einem Feh£LerstromschutzschalLcr mit einem Auslösestrom von 30 mA. Man ist daner schon den Weg gegangen, zwischen der Sekundärwicklung des Summenstromwandlers und dem Haltemagnet einen Verstärker zwischenzuschalten. Für den Verstärker ist eine Versorgungsspannung notwendig, die dem tTetz entnommen wird. Der Verstärker und sonät der gesamte Fehlerstromschutzschalter ist deshalb nur so lange betriebsbereit, wie diese Versorgungsspannung vorhanden ist. Fällt jedocn ein Teil des Netzes, der die Verscrgungsspannung liefert, aus und tritt ein Fehlerstrom auf, so kann der Fehlerstromschutzschalter nicht abschalten, obwohl eine gefährliche Berührungsspannung an dem Verbraucher bes tent Wird ein solcher Fehlerstromschutzschalter mit einer sogenannten Ruhestromschaltung versehen, so ist dieser Nachteil vermieden, da beim etzausfall zug eich sich der Fehlerstrcmscnutzschalter ausschaltet. Um diese Betriebsstörung jedoch bei kurzzeitigen Neztausfällen zu vermeiden, ist es bekannt, einen Akkumulator als Energiespeicher für die Zeit des Netzausfalles zu verwenden. Die Verwendung des Akkumulators hat sich Jedoch nicht als befriedigend herausgestellt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fehlerstromschutzschalter zu schaffen, der einer. robusten Haltemagneten hat, jedoch mit einer sehr kleinen Ausiöseleistung arbeiten kann und in allen im Betrieb vorkommenden Fällen, also nicht nur bei inta.-tem Netz, sondern auch bei teilweisem Netzausfall anzusprechen im Stande ist. Der Pehlerstromschutzschalter gemäß der Erfindung hat einen oummenstromwandler, an dessen Sekundärwicklung über einen Verstärker die Wicklung eines Haltemagneten angeschlossen ist. Erfindungsgemäß hat der Haltemagnet zwei weitere Wicklungen, von denen die eine Wicklung zur Vormagnetisierung-des Haltemagneten dient und von der Versorgungsspannung des Verstärkers gespeist ist und die andere Wicklung zur Verminderung der Remanenzkraft des Haltemagneten beim Auftreten eines Fehlerstromes während des Ausfalles der Versorgungsspannung parallel zum Verstärker an die den Verstärker speisende Sekundärwicklung oder eine gesonderte Sekundärwicklung des Summenstromwandlers angeschlossen ist. Die Erfindung be-Steht also in der Kombination der Verwendung einer Verstär@@ der Sekundärleistung des Summenstromwandlers im Normalfall und der direkten Auslösung im Ausnahmefall, wenn die Versorgungsspannung für den Verstärker ausfüllt. Dadurch werden die den beiden Auslösearten anhaftenden Nachteile vermieden. Der Hatlemagnet, der an dem Feillerstromschutzschalter gemäß der Erfindung verwendet wird, kann in seinem Aufbau robust gehalte werden, 90 daß für seine Fertigung nicht der hohe Aufwand erforderlich ist, wie er für den ohne Verstärker arbeitenden Haltemagneten eines hochempfindlichen Fehlerstromschutzschalters erforderlich ist.. Dem Mehraufwand für den Verstärker stehen die kleinerten Kosten für den kleinen Summenstromwandler und den einfachen Haltemagneten gegenüber. Durch die Erfindung erhält man einen Fehlerstromschutzschalter, der wesentlich betriebssicherer ist als der bisherige hochempfindliche Fehlerstromschutzschalter mit einer Auslösestärke von 30 mA.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindun dargestellt.
  • Mit F ist der Fehlerstromschutzschalter gemäß der Erfindung bezeichnet, der die Leitungen R, S, T, Mp zu überwachen hat.
  • Der Fehlerstromschutzschalter hat die Schaltkontakte .
  • von dem Schaltschloß Sch geschaitet werden, wobei zur Handbetätigung des Schaltschlosses das Bediegungsorgan B dient.
  • Ferner ist in dem Fehlerstromschutzschater der Summenstromwandler Sw enthalten. . ist ein Haltemagnet mi dem Anker A, der unter Wirkung der Abzugsfeder Af steht. Die Sekundärwicklung des Summenstromwandlers Sw ist an einen VerstärkerV angeschlossen. Der Verstärker V erhält seine Versorgungsspannung von den Netz z.B. vcn den beiden weitern T und und @p. in der Anschlußleitung befindet sich ein Widerstand R und eine Diode D1.
  • Der Haltemagnet M hat außer der Wicklung ,V1 die von dem Verstärker V gespeist wIrd, erfindungsgemäß zwei weitere Wicklung gen W2 und W3. Die Wicklung W2 ist von der Versorgungsspannung des Verstärkers gespeist und dient zur Vormagnetisierung des Haltemagneten. Auf diese Weise ist der übliche Dauermagnet für den Haltemagnet ersetzt. Die Wicklung W3 ist an die Sekundärwicklung des Summenstromwandlers angeschlossen, die den Verstärker V speist. Anstelle dieses Anschlusses kann auch die Speisung von W3 durch eine gesonderte Sekundärwicklung vorgenommen werden.
  • Ist das Netz intakt, so erhält der Verstärker V seine Versorgungsspannung. Zugleich ist die Wicklung W2 erregt, wodurch der Haltemagnet M vormagnetisiert ist. Dadurch wird der Anker A an den Polen des Haltemagneten festgehalten. nritt ein Fehlerstrom auf, während des Netz intakt ist, so wird die Sekundärleistung des Summenstromwandlers durch den Verstärker V verstärkt und der Wicklung W des Haltemagneten M zugeführt. Der von der Wicklung W2 erzeugte magnetische Fluß ist dem von der Wicklung W1 den m@@@@@@@@en Fluß entgegengerichtet. Dadurch wird der durch den Anker A fließende Gesamtfluß so geschwächt, daß der Anker abfällt und das Schaltschloß entklinirt wird. Sowohl die Wicklung gen 1 und W2 als auch die durch diese Wicklungen fließenden Ströme können so bemessen werden,daß sich trotz verhältnismäßig großer Luftspalte zwischen Anker- und Polflächen eine große Pesthaltekraft des Ankers ergibt. Dadurch ist ein sehr zuverlässiges Arbeiten des Schalters gewährleistet.
  • Im Ausnahmefall, wenn nämlich die Versorgungsspannung des Verstärkers V und damit der Strom durch die Wicklung W2 des Haltemagneten ausfällt, bleibt dennoch die Funktionssicherheit' des Fehlerstromschutzschalters erhalten. Der Anker A wird infolge der Remanenz des Haltemagneten noch festgehalten., wenn auch mit einer sehr kleinen Resthaltekraft. Ist ein Teil des Netzes noch intakt und tritt ein Fehlerstrom auf, so erfolgt die Auslösung des Haltemagneten M durch die Wicklung ,'3, die direkt an die Sekundärwicklung des Summenstromwandlers angeschlossen ist. Die Resthaltekraft des nun als Renfanenzmagneten wirkenden Haltemagneten kann sehr klein sein, da der Wegfall der Versorgungsspannung ein Ausnahmefall ist und der Fehlerstroinschutzschalter für diesen Fall nicht zum betriebsmäßigen Schalten geeignet sein muß. Zugleich mit dieser kleinen Resthaltekraft vergrößert sich auch die Auslöseempfindllchkeit des Haltemagneten, so daß auch bei Verwendung eines kleinen Summenstromwandlers beim Auftreten eines Fehlerstromes von z.B. 30 mA die Auslösung erfolgt.
  • Damit der kleine Widerstand der Wicklung W3, die beim Ausführungsbeispiel parallel zum Eingang des Verstärkers V liegt, nicht die Eingangsspannung des Verstärkers verringert, ist es zweckmäßig, in die Anschlußleitung für die Wicklung W@ eine Diode D2 einzuschalten. Diese Diode wirkt in der Spannungshalbwelle, die das Eingangssignal fur den Verstärker liefert, in Sperrichtung. In der zweiten Halbwelle, in der die Diode D2 in Durchlaßrichtung geschaltet ist-, in der also bei teilweise ausgefallenem Netz und Auftreten eines Fehlerstromes die Auslösung des Fehlerstromschutzschalters erfolgt, dient die Diode zugleich als Schutz für den Halbleiter des Verstärkers.
  • 2 Patentansprüche 1 Figur

Claims (2)

  1. Patentansprüche 1. Fehlerstromschutzschalter mit Summenstromwandler, an-dessen Sekundärwicklung.über einen Verstärker die Wicklung eines altemagneten angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltemagnet (M) zwei weitere Wicklungen (W2, W3) hat, von denen die eine Wicklung (W2) zur Vormagnetisierung des Haltemagneten (M) dient und von der Versorgungsspannung des Verstär.sers (V) gespeist ist und die andere Wicklung (W3) zur Verminderung der Remanenzkraft des Haltemagneten (M) boii Açftreten eines Fehlerstromes während des Ausfalls der Versorgungsspannung parallel zum Verstärker an die den Verstärker (V) speisende Sekundärwicklung oder eine gesonderte Sekundärwicklung des Summenstromwandlers (Sw) angeschlossen ist.
  2. 2. Fehlerstromschutzschalter nach Anspruch 1, dadurch geKennzeichnet, daß in der Anschlußleitung für die zur Verminderung der Remanenzkraft des Haltemagneten (M) dienende Wicklung (W3 eine Diode (D2) eingeschaltet ist.
DE19681808770 1968-11-14 1968-11-14 Fehlerstromschutzschalter Pending DE1808770A1 (de)

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DE1808770A1 true DE1808770A1 (de) 1970-06-11

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4020394A (en) * 1976-05-20 1977-04-26 Opt Industries, Inc. Ground fault detector
DE2555302A1 (de) * 1975-12-09 1977-06-23 Bbc Brown Boveri & Cie Fehlerstromschutzschaltung
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WO1986006563A1 (en) * 1985-05-02 1986-11-06 Brown, Boveri & Cie Aktiengesellschaft Fault-current protection switch for a.c. and d.c. fault currents without energy storage
CZ301519B6 (cs) * 1998-01-28 2010-03-31 Felten & Guilleaume Austria Ag Zarízení elektrického ochranného systému s ohledem na vznik poruchových proudu ze zemního spojení a spínací prístroj

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JPS4829264B1 (de) 1973-09-08

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