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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindun dargestellt.
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Mit F ist der Fehlerstromschutzschalter gemäß der Erfindung bezeichnet,
der die Leitungen R, S, T, Mp zu überwachen hat.
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Der Fehlerstromschutzschalter hat die Schaltkontakte .
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von dem Schaltschloß Sch geschaitet werden, wobei zur Handbetätigung
des Schaltschlosses das Bediegungsorgan B dient.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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2 Patentansprüche 1 Figur