DE2526649A1

DE2526649A1 - Erdschlusschutzeinrichtung

Info

Publication number: DE2526649A1
Application number: DE19752526649
Authority: DE
Inventors: Lynn Bromley Steve
Original assignee: Electromagnetic Industries Inc
Current assignee: Electromagnetic Industries Inc
Priority date: 1974-06-17
Filing date: 1975-06-14
Publication date: 1976-01-02
Also published as: CA1104243A; JPS5132934A; GB1517352A; JPS5727647B2; FR2275047A1; DE2526649B2; DE2526649C3; FR2275047B1

Description

Patentanwälte Dip! - "ng. W. Scherrmann Dr.- Ing. R. Rüger

7300 Esslingen (Neckar), Fabrikstraße 24, Postfach 348 13. Juni 1975

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1 iU&u Stuttgart (0711)356539

O C O C O / Λ Telex 07256610 smru

» w *· O D *l· ν? Telegramme Patentschutz

Esslingenneckar

Electromagnetic Industries, Inc., 2005 Calumet Street, Clearwater, Florida 33515/USA

Erdschlußschutzeinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Erdschlußschutzreinrichtung für ein einen Null-Leiter und wenigstens einen Netzleiter aufweisendes elektrisches Netz, über das Strom von einer Stromquelle zu einer Last übertragen wird, und dessen Null-Leiter an der Stromquelle geerdet ist, wobei in dem Netz ein in Abhängigkeit von einem an ein Betätigungselement angelegten Potential auslösbarer Erdschlußschutzschalter liegt.

Erdschlußschutzeinrichtungen dienen insbesondere dazu, Menschen gegen die Gefährdung durch einen elektrischen Schlag zu schützen, den sie beim Auftreten von Erdschlüssen, Fehlerströmen oder beidem erleiden können. Der Schutz geschieht in der Weise, daß das an die Last angeschlossene elektrische Metz abgeschaltet wird, wenn ein Erdschlußfehlerstrom auftritt, der einen vorbestimmten Wert überschreitet, welcher niedriger liegt als der Grenzwert für das Auslösen der überstromschutzeinrichtungen oder ffberstromschalter der zugeordneten Stromversorgungseinrichtung oder -anlage.

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Erdschlußschutzeinrichtungen müssen grundsätzlich zwei Aufgaben erfüllen. Zunächst nüssen sie das Auftreten eines " Erschlusses und/oder von Erdschlußfehlerströmen feststellen und das an die Last angeschlossene elektrische Netz abschalten, wenn ein Fehlerstrom den vorbestimmten Grenzwert überschreitet. Die zweite Aufgabe besteht in der Erdung des Null-Leiters eines Netzsystems. Diese Null-Leiter sind an der elektrischen Potentialquelle geerdet. Wenn der geerdete Leiter des Netzsystems, d.h. der Null-Leiter, an einer Stelle auf der Lastseite des Erdschlußschutzschalters einen Erdschluß bekommt, muß die Erdschlußschutzeinrichtung dies feststellen und das elektrische Netz an der Last abschalten. Derartige Erdschlüsse des Null-Leiters auf der Lastseite eines Erdschlußschutzschalters sind nämlich nach den Sicherheitsbestimmungen unzulässig.

Es sind derzeit Erdschlußschutzeinrichtungen mit unterschiedlichem Schaltungsaufbau im praktischen Gebrauch. Die meisten bekannten Einrichtungen verwenden einen Differentialtransformator mit einem magnetischen Kern und mit Primärwicklungen von wenigstens einer Windung, die in Reihe mit den leitern des Netzes liegen. Die Differentialtransformatoren tragen außerdem eine Sekundärwicklung, die typischerweise mit Einrichtungen zur sichtbaren Anzeige des Auftretens eines Erdschlusses bzw. mit Vorrichtungen zur Unterbrechung des Netzstromes oder mit beidem verbunden sind. Bei einem Netzsystem, das einen Null-Leiter und wenigstens einen zwischen einer Stromquelle und einer Last stromführenden Netz leiter aufweist, während der Null-Leiter an der Stromquelle geerdet ist, ist unter Normalbedingungen der durch die Netzleiter fließende Gesamtstrom gleich groß wie der über den Null-Leiter fließende Strom. Damit ist der resultierende magnetische Fluß in dem Kern des Differentialtransformators Null, womit an der Sekundärwicklung keine

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Ausgangsgröße auftritt. Beim Auftreten eines Erdschlusses unterscheidet sich der Strom über die Netzleiter von dem über den Null-Leiter fließenden Strom um einen der ^Größe des Fehlerstromes entsprechenden Wert. Diese Differenz ergibt einen resultierenden magnetischen Fluß in dem Transformatorkern, welcher ein Fehlersignal in der Sekundärwicklung hervorruft. Eine derartige Einrichtung ist beispielsweise in der US-PS 3 213 321 beschrieben. Der Differentialtransformator kann ein sogenannter Nullstromwandler sein.

Die bekannten Erdschlußschutzeinrichtungen arbeiten unter den meisten Bedingungen, insbesondere hinsichtlich der Feststellung von Erdschlüsse^ in der Regel zufriedenstellend. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die Feststellung eines Erdschlusses geringer Impedanz des Null-Leiters im Bereich zwischen dem Transformator und der Last deshalb gewisse Schwierigkeiten bietet, weil der von dem Erdschluß herrührende und über Erde zu der Stromquelle zurückfließende Fehlerstrom an dem durch den Differentialtransformator verlaufenden Teil des Null-Leiters vorbeifließt. Wenn der Null-Leiter nun auf der Lastseite des Transformators Erdschluß hat, so ergibt sich für einen Fehlerstrom ein alternativer Rückweg zu der Stromquelle, so daß ein Teil des Stromes über den Null-Leiter und den Transformator zu der Stromquelle zurückfließt. Dies macht es außerordentlich schwierig, die Größe des Fehlerstromes festzustellen, die notwendig ist, um einen Erdschlußschutzschalter od. dgl. in dem Netzsystem auszulösen, weil die dazu erforderliche Zunahme des Fehlerstroms von der Größe der Impedanz zwischen dem Null-Leiter und Erde abhängt.

Um dieses Problem zu lösen, sind eine Reihe von Vorschlägen gemacht worden. So ist in der US-PS 3 506 906 eine Einrichtuna beschrieben, bei der in dem Null-Leiter eine

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Spannung induziert wird_r die beim Auftreten eines Erdschlusses des Null-Leiters eine ungleichmäßige Stromverteilung in den Leitern hervorruft. Diese Spannung wird in dem Null-Leiter mittels eines Transformators induziert, dessen Sekundärwicklung in Reihe mit dem Null-Leiter liegt und dessen Primärwicklung durch Strom aus" dem Netz gespeist ist. Um einen einwandfreien Betrieb zu gewährleisten, muß der Transformatorkern einen verhältnismäßig großen Querschnitt aufweisen; solche großen Transformatorkerne sind aber zur Verwendung in miniaturisierten Erdschlußschutzeinrichtungen nicht brauchbar.

Um hier abzuhelfen, ist in der US-PS 3 611 035 eine Oszillatorschaltung beschrieben, die ein zur Feststellung eines Erdschlusses des Null-Leiters erforderliches Hochfrequenzsignal erzeugt, dessen Frequenz wesentlich höher ist als die des Netzstromes und das in den Null-Leiter induziert wird. Beim Auftreten eines Erdschlusses des Null-Leiters erzeugt das Hochfrequenzsignal einen Strom in dem Null-Leiter, der eine ungleichmäßige Stromverteilung der Netzleiter und des Null-Leiters ergibt. Die Einrichtung verfügt über zusätzliche Schaltungsteile, um das Hochfrequenz- oder Fehlerstromsignal zu verstärken und um den Betätigungsmechanismus des Erdschlußschutzschalters auszulösen. Ein Nachteil der Einrichtung besteht darin, daß das Hochfrequenzsignal dauernd auf den Leitern des Netzsystems liegt und auch immer vorhanden sein muß, um eine einwandfreie Wirkung der Einrichtung in dem Sinne zu gewährleisten, daß diese einen Erdschluß des Null-Leiters in dem Bereich zwischen dem Transformator und der Last feststellt.

Aufgabe der Erfindung ist es, den erwähnten Nachteilen der bekannten Einrichtungen abzuhelfen und eine Erdschlußschutz-

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einrichtung zu schaffen, die unter Verwendung lediglich einer einzigen elektrischen Schaltung sowohl das Auftreten eines Erdschlusses und/oder eines Erdschlußfehlerstromes feststellt und das elektrische Netz von der Last beim Überschreiten eines vorbestimmten Wertes des Fehlerstromes abschaltet, sowie die Feststellung treffen kann, ob der Null-Leiter des Netzes auf der Lastseite eines Erdschlußschutzschalters Erdschluß bekommen hat■und daraufhin die Abschaltung des elektrischen Netzes von der Last auslöst.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erdschlußschutzeinrichtung gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß sie einen mit dem Null-Leiter und wenigstens einem Netzleiter verketteten ersten Nullstromwandler aufweist, an dessen Sekundärwicklung der Eingang eines Operationsverstärkers liegt, welcher in Abhängigkeit von einem zu einer ungleichmäßigen Stromverteilung in dem Null-Leiter und dem Netzleiter führenden Erdschluß des Netzes an seinem Ausgang ein Ausgangspotential abgibt und dessen Ausgang mit einer in Abhängigkeit von einem vorbestimmten verstärkten Ausgangspotential auslösbaren und sodann an das Betätigungselement ein Potential anlegenden Betätigungsschaltung verbunden ist, daß ein mit dem Null-Leiter und wenigstens einem Netzleiter aes Netzes verketteter zweiter Nullstromwandler mit seiner Sekundärwicklung mit dem Ausgang des Operationsverstärkers derart gekoppelt ist, daß durch die Sekundärwicklung ein Magnetfeld induzierbar ist und beim Auftreten eines Erdschlusses des Null-Leiters auf der Lastseite eine durch beide Nullstromwandler verlaufende Primärwicklung mit einer einzigen Windung hergestellt wird und daß der Ausgang des Operationsverstärkers mit dem Verstärkereingang derart gekoppelt ist, daß der Operationsverstärker ein die Betätigungsschaltung auslösendes

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hochfrequentes Signal erzeugt.

Bei der neuen Erdschlußschutzeinrichtung wird lediglich eine einzige elektrische Schaltung für die beiden erwähnten Aufgaben benutzt, wodurch sich eine wesentliche Verringerung des Aufwands an Bauteilen und eine Erhöhung der Wirtschaftlichkeit sowie der Betriebssicherheit der Schaltung ergeben. Die Ersparnis an Bauteilen beträgt gegenüber bekannten vergleichbaren Einrichtungen etwa 30 %. Außerdem ist bei der neuen Erdschlußschutzeinrichtung nicht dauernd im Normalbetrieb des Netzes ein Hochfrequenzsignal auf den Leitern vorhanden, was bedeutet, daß von den Leitern beispielsweise eines von einer solchen Erdschlußschutzeinrichtung geschützten Netzzweiges auch kein Signal abgestrahlt werden kann.

Bei der neuen Einrichtung wirkt der zweite Nullstromwandler als Rückkopplungstransformator für die Feststellung eines Erdschlusses Null-Leiters in dem Bereich zwischen dem Erdschlußschutzschalter und der Last. Der Rückkopplungstransformator ist mit dem Null-Leiter und wenigstens einem Netzleiter des Netzsystems verkettet. Seine Sekundärwicklung ist,wie vermerkt, mit dem Operationsverstärker derart gekoppelt, daß über die Sekundärwicklung ein Magnetfeld induziert werden kann. Dieses Magnetfeld weist Netzfrequenz auf; es ist solange unwirksam, bis der Null-Leiter des Netzsystems auf der Lastseite der beiden Nullstromwandler Erdschluß bekommt. Wenn dieser auftritt, wird praktisch eine durch beide Wandlerkerne verlaufende einzige Windung hergestellt, während der Ausgang des Operationsverstärkers dann magnetisch in Phase mit dem Verstärkereingang gekoppelt wird, so daß der Operationsverstärker zu einer Hochfrequenzschwingung angeregt wird. Das sich ergebende Hochfrequenzsignal wird der Betätigungsschaltung zugeführt

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die daraufhin ein Potential an das Betätigungselement des Erdschlußschutzschalters anlegt, um die Stromversorgung der Last abzuschalten. Auf den Leitern des Netzsystems ist somit lediglich dann eine hochfrequente Schwingung vorhanden, wenn· und solange der Null-Leiter in dem Bereich zwischen den beiden Nullstromwandlern und der Last geerdet wird, während sonst keine hochfrequente Schwingung auf den Leitern auftritt.

Die mit dem Verstärkerausgang verbundene Betätigungsschaltung enthält einen Transistor, der ein Auslösesignal von dem Verstärkerausgang empfängt und seinerseits ein Torsignal an einen gesteuerten Siliziumgleichrichter abgibt. Dieser wirkt im leitenden Zustand als ein Schalter zwischen zwei mit dem Betätigungselement, etwa einem Auslösemagneten des Erdschlußschaltersyverbundenen Klemmen,derart, daß der Auslösemagnet erregt wird.

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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung zeigt ein schematisches Schaltbild einer Erdschlußschutzeinrichtung gemäß der Erfindung.

Die in der Zeichnung dargestellte Erschlußschutzeinrichtung ist lediglich beispielhaft in der Zuordnung zu einem Zweileiternetz veranschaulicht, das einen Null-Leiter N und einen Netzleiter L aufweist, wobei Strom zwischen einer an Klemmen 1, 2 angeschlossenen Potentialquelle und einer mit Klemmen 3,4 verbundenen Last fließt. Der Null-Leiter N erstreckt sich zwischen den Klemmen 2, 4; er ist bei der Potentialquelle geerdet, wie dies durch die bei der Klemme 2 vorgesehene Erdverbindung angedeutet ist. Dieses Zweileitersystem soll, wie bereits vermerkt, lediglich als Beispiel zur Veranschaulichung der Erfindung dienen; die neue Erdschlußschutzeinrichtung ist in gleicher Weise bei allen Zweileiternetzen, Einphasenwechselstromnetzen und Mehrphasenwechselstromnetzen verwendbar, bei denen ein Leiter an der Potentialquelle geerdet ist, der normalerweise als "Null-Leiter" bezeichnet wird. Das Netz ist in üblicher Weise mit einem Schalter (5) ausgerüstet, bei dem es sich um einen Überstromschalter handeln kann und der ein Betätigungsglied/wie einen Zugmagneten (6) aufweist, welcher bei Erregung den Schalter öffnet, um die Last von der Potentialquelle abzutrennen.

Erfindungsgemäß ist ein erster Nu11stromwandler CP-1 vorgesehen, dessen Sekundärwicklung 10 auf einem Kern 11 angeordnet ist, welcher mit den Leitern L, N verkettet ist. Die Sekundärwicklung 10 weist zwei Klemmen 12 auf, von denen die eine über einen Leiter 13 unmittelbar mit einer Eingangsklemme eines Verstärkers 25 und die andere

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über einen Leiter 14 mit einem Verzweigungspunkt 15 verbunden ist, der seinerseits über einen Widerstand R-2 an der anderen Eingangsklemme des Verstärkers 25 liegt. Entgegengesetzt gepolte Dioden D 1, D 2 liegen gemeinsam mit einem Widerstand R-1 zwischen den Leitern 13, 14. Ein Widerstand R-3 liegt in Reihe zwischen dem Widerstand R-2 und der Ausgangsklemme des Verstärkers 25.

Zu einem noch zu beschreibenden Zweck weist die Erdschlußschutzeinrichtung einen zweiten Nullstromwandler CP-2 auf, der als Rückkopplungstransformator dient und dessen Sekundärwicklung 20 auf einen mit den Leitern L, N verketteten Kern 21 aufgebracht ist, welcher zwischen dem Wandler CP-1 und den Lastklemmen 3, 4 angeordnet ist. Die Sekundärwicklung 20 des Wandlers CP-2 weist zwei Klemmen 22 auf, von denen eine über einen Leiter 23 mit einem Verzweigungspunkt 16 verbunden ist, der über einen Leiter 17 an den Verbindungspunkt 15 der Widerstände R-1, R-2 angeschlossen ist. Die andere Klemme 22 ist über einen Kondensator C-1 mit einem Leiter 24 verbunden, der an einem Verzweigungspunkt 26 an einen Leiter 27 angeschlossen ist, welcher die Ausgangsklemme 28 des Verstärkers 25 mit der Basis eines NPN-Transistors Q verbündet. Auf diese Weise ist der Ausgang des Verstärkers 25 über den Kondensator C-1 aus einem noch zu erläuternden Grund an den zweiten Stromwandler CP-2 angekoppelt.

Ein Doppelweggleichrichter BR in Brückenschaltung ist mit seinem Eingang an Klemmen 31, 32 angeschlossen, von denen die Klemme 31 über den Zugmagneten 6 mit dem Leiter L verbunden ist, während die Klemme 32 an den Lastnulleiter angeschlossen ist. Der Ausgang des Doppelweggleichrichters BR liegt an Leitungen 33, 34. Der Doppelweggleichrichter BR richtet die an den Klemmen 31, 32 anstehende Wechselspannung gleich, die wie bereits vermerkt, über den Zug-

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magneten 6 des Schalters 5 aus dem Netz eingespeist wird. Wenn an dem Verstärker 25 kein Auslösesignal auftritt, wird die Ausgangsgleichspannung des Doppelweggleichrichters BR von Widerständen R-7, R-8 und R-9 in plus und minus 12 Volt Gleichspannung aufgeteilt. Der Widerstand R-7 liegt in Reihe zu dem Leiter 33, während die Widerstände R-8, R-9 in Reihenschaltung zwischen einem Verzweigungspunkt 36 des Leiters 33 und einem Verzweigungspunkt 37 des Leiters 3 4 liegen, wobei die beiden Widerstände an einem Verzweigungspunkt 38 miteinander verbunden sind, über einen an den Verzweigungspunkt 36 angeschlossenen Leiter 41 und einen mit dem Verzweigungspunkt 37 verbundenen Leiter 42 werden die plus und minus 6 Volt Gleichspannung zur Speisung des Verstärkers 25 benutzt. Ein Leiter 43 verbindet den Verzweigungspunkt 16 mit dem Verzweigungspunkt 38, während ein Kondensator C-4 zwischen diesem Verzweigungspunkt und dem Leiter 34 liegt.

Ein Widerstand R-6 verbindet den Verzweigungspunkt 38 mit dem Emitter des Transistors Q, während ein Leiter 44 den Kolektor des Transistors Q an die Steuerelektrode eines gesteuerten Siliziumgleichrichters SCR anschließt, dessen Anode mit dem Leiter 33 und dessen Katode mit dem Leiter 34 verbunden ist. Ein Widerstand C-2 und eine Zenerdiode D-3 sind zwischen die Leiter 33, 34 in dem Bereich zwischen dem Doppelweggleichrichter BR und dem gesteuerten Siliziumgleichrichter SCR geschaltet. Schließlich liegen zwischen den Leitern 34, 44 ein Kondensator C-3 und dazu paralleler Widerstand R-5.

Erdschlußfeststellung

Im folgenden sei die Wirkungsweise der beschriebenen Schaltung bei der Feststellung des Auftretens eines Erdschlusses

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beschrieben. Wenn in dem elektrischen Netz ein Erdschluß auftritt, wird von dem Nullstromwandler CT-1 ein Signal an dem Widerstand R-1 erzeugt. Dieses Signal wird sodann von dem Operationsverstärker 25 verstärkt. Die Widerstände R-2, R-3 bilden ein Rückkopplungsnetzwerk, das die Verstärkung des Verstärkers 25 steuert. Die Dioden D-1, D-2 schützen den Verstärker 25 dadurch, daß sie Spannungsspitzen abschneiden, die durch transiente Ströme oder Spannungen in dem Netz hervorgerufen werden können. Die Ausgangsgröße des Verstärkers 25 wird der Basis des Transistors Q zugeführt. Wenn der Erdschluß das Auslöseniveau erreicht oder überschreitet, genügt die an die Basis des Transistors Q angelegte Spannung, um den Transistor Q in der negativen Halbwelle der Signalspannung leitend zu machen. Damit wird der Kondensator C-3 über den Transistor Q und den Widerstand R-6 aufgeladen. Der Kondensator C-3 und die Widerstände R-5, R-6 ergeben hierbei den nötigen Störspannungsschutz sowie die erforderliche Ansprechzeit, um Fehlauslösungen zu verhüten.

Wenn die Ladung des Kondensators C-3 so groß wird, daß die Zündspannung des gesteuerten Siliziumgleichrichters SCR erreicht wird, wird der Gleichrichter leitend, womit er als Schalter zwischen den Klemmen 31, 32 wirkt und den Zugmagneten 6 des Auslösemechanismus der Erdschlußschutzeinrichtung bzw. des Schalters 5 erregt.

Der Kondensator C-2 hat die Aufgabe, ein vorzeitiges Zünden des gesteuerten Siliziumgleichrichters SCR zufolge von transienten Spannungen zu verhüten, die auf den Leitern des elektrischen Netzes auftreten. Die Zählerdiode D-3 schneidet transiente Spannungen ab, die in dem elektrischen System auftreten können und 200 Volt übersteigen, womit eine Beschädigung des gesteuerten Siliziumgleichrichters SCR vermieden wird.

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Feststellung eines Null-Leitererdschlusses

Wie bereits bemerkt, ist der Ausgang des Verstärkers 25 über den Kondensator C-1 an die Sekundärwicklung 20 des Rückkopplungstransformators CT-2 angeschlossen. Das in dem Rückkopplungstransformator CT-2 induzierte resultierende magnetische Feld weist Netzfrequenz auf; da es keinen Einfluß auf den Eingang des Verstärkers 25 hat, ist es wirkungslos. Wenn der Null-Leiter N auf der Lastseite, d.h. an der Klemme 4 Erdschluß bekommt, wird der Rückkopplungstransformator CT-2 über den Null-Leiter N und die Erdverbindung zwischen der Klemme 2 und der Klemme 4, welche als eine Drahtwindung durch die Wandlerkerne 11, 21 betrachtet werden kann, mit dem Wandler CT-1 magnetisch gekoppelt. Diese magnetische Kopplung bildet einen positiven Rückkopplungsweg vom Ausgang des Verstärkers 25 zu dem Verstärkereingang. Diese positive Rückkopplung hat zur Folge, daß der Verstärker 25 in vorhersagbarer Weise in Schwingungen gerät. Bei der bevorzugten Ausführungsform beträgt die Schwingungsfrequenz 5 bis 6 KHZ, wobei die Frequenz durch den Wert des Kondensators C-1 und die Windungszahl der Sekundärwicklung 20 auf dem Kern 21 des Rückkopplungstransformators CT-2 beeinflußt werden kann.

Unter den tatsächlichen Betriebsbedingungen liegt bei an der Klemme 4 geerdetem Null-Leiter eine von der Erdverbindung etc. herrührende Impedanz in dem Erdweg von der Klemme 4 zur Klemme 2. Diese Impedanz liegt in Reihe mit dem positiven Rückkopplungsweg des Verstärkers 25, so daß die Schwingungsamplitude am Ausgang des Verstärkers 25 umgekehrt proportional zu der Impedanz des Erdweges von der Klemme 2 zur Klemme 4 des Null-Leiters N ist. Bei der neuen Schaltung sind die Schaltungskomponente derart gewählt, daß die überführung des Transistors Q in den leitfähigen

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Zustand zur Aufladung des Kondensators C-3 und damit zum Zünden des gesteuerten Siliziumgleichrichters SCR für die Auslösung des Zugmagneten in dem Schaltermechanismus der Erdschlußschutzeinrichtung,dann ausgelöst wird, wenn die Impedanz des Erdweges zwischen der Klemme 4 und der Klemme 2 vier Ohm ist oder weniger, um dem erforderlichen u> L von vier Ohm zu entsprechen.

Zusammengefaßt schwingt der Verstärker 25 dann, wenn ein positiver Rückkopplungsweg von seinem Ausgang zum Eingang durch Erdschluß des Null-Leiters N auf der Lastseite hergestellt wird, wobei sich dadurch eine Kopplung der Wandler CT-2, CT-1 und des Eingangs des Verstärkers 25 ergibt. Der Verstärker 25, dessen eigentliche Aufgabe darin besteht, einen Erdschluß festzustellen, wirkt somit als Oszillator, wenn der Erdleiter oder Null-Leiter N auf der Lastseite des Erdschlußschutzschalters Erdschluß erhält. Dadurch ergibt sich eine 30 %ige Einsparung elektrischer Bauteile und eine wesentlich zuverlässigere Schaltung, was von besonderer Bedeutung ist, weil bei einem normalen Erdschlußschutzschalter nur wenig Platz für eine elektrische Schaltung zur Verfügung steht.

Zweckmäßigerweise ist ein Prüfwiderstand R-4 vorgesehen, der in die Erdschlußschutzeinrichtung derart eingeschaltet werden kann, daß beim Drücken eines Druckknopfes an dem Erdschlußschutzschalter dem elektrischen Netzsystem ein Fehler aufgeschaltet wird, um damit die Erdschlußschutzeinrichtung und die Schaltung zu prüfen. Der Prüfknopf 35 liegt zwischen dem Null-Leiter der Schalttafel und einer Klemme 46, während der Widerstand R-4 an einem Ende an die Klemme 46 angeschlossen ist und am andern Ende mit parallelliegenden Klemmen 47, 48 verbunden ist. Die Klemme 47 ist mit der Stromversorgung der Last und die Klemme 48 mit dem Zugmagneten 6 verbunden.

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Claims

Patentansprüche

1.j Erdschlußschutzeinrichtung für ein einen Null-Leiter md wenigstens einen Netzleiter aufweisendes elektrisches Netz, über das Strom von einer Stromquelle zu einer Last übertragen wird und dessen Null-Leiter an der Stromquelle geerdet ist, wobei in dem Netz eine in Abhängigkeit von einem, an ein Betätigungselement angelegten Potential auslösbarer Erdschlußschutzschalter liegt, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen mit dem Null-Leiter (N) und wenigstens einem Netzleiter (L) verketteten ersten Nullstromwandler (CP-1) aufweist, an dessen Sekundärwicklung (10) der Eingang eines Operationsverstärkers (25) liegt, welcher in Abhängigkeit von einem zu einer ungleichmäßigen Stormverteilung in dem Null-Leiter (N) und dem Netzleiter (L) führenden Erdschluß des Netzes an einem Ausgang ein Ausgangspotential abgibt und dessen Ausgang mit einer in Abhängigkeit von einem vorbestimmten verstärkten Ausgangspotential auslösbaren und sodann an das Betätigungselement (6) ein Potential anlegenden Betätigungsschaltung verbunden ist, daß ein mit dem Null-Leiter (N) und wenigstens einem Netzleiter (L) verketteter zweiter Nullstromwandler (CP-2) mit seiner Sekundärwicklung (20) mit dem Ausgang des Operationsverstärkers (25) derart gekoppelt ist, daß durch die Sekundärwicklung (20) ein Magnetfeld induzierbar ist und beim Auftreten eines Erdschlusses des Null-Leiters (N) auf der Lastseite eine durch beide Nullstromwandler (CP-1, CP-2) verlaufende Primärwicklung mit einer einzigen Windung hergestellt wird und daß der Ausgang des Operationsverstärkers (25) mit dem Verstärkereingang derart gekoppelt ist, daß der Operationsverstärker (25) ein die Betätigungsschaltung auslösendes hochfrequentes Signal erzeugt.

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2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Sekundärwicklung (10) des ersten Prüfstromwandler s (CP-1) ein erster Widerstand (R-1) liegt, an dem beim Auftreten eines zu einer ungleichmäßigen Stromverteilung in dem Null-Leiter und den Netzleitern (NL) führenden Erschlusses ein Potential liegt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Operationsverstärker (25) mit einer seine Verstärkung steuernden Rückkopplungsschaltung (R-2, R-3) beschaltet ist.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer Gleichpotentialquelle und dem Operationsverstärker (25) eine elektrische Schaltung (31 - 42) liegt, die an den Betriebsverstärker (25) ein Betriebspotential anliegt,wenn kein Potential an der Sekundärwicklung (10) des ersten Nullstromwandlers (CP-1) auftritt.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsschaltung einen gesteuerten Siliziumgleichrichter (SCR) enthält, der bei der Überführung in den leitenden Zustand ein Potential an das Betätigungselement (6) des Erdschlußschutzschalters (5) anliegt und daß an den Ausgang des Operationsverstärkers (25) ein Transistor (Q) mit seinem Eingang angeschlossen ist, dessen Ausgang mit der Torelektrode des gesteuerten Siliziumgleichrichters (SCR) verbunden ist und der den gesteuerten Siliziumgleichrichter (SCR) in den leitenden Zustand überführt, wenn er in Abhängigkeit von einem vorbestimmten verstärkten Ausgangspotential selbst in den leitenden Zustand gebracht ist.

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6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (6) des Erdschlußschutzschalters (5) einenends an einem Netzleiter des Netzes liegt und die Betätigungsschaltung eine mit dem anderen Ende des Betätigungselementes (6) verbundene erste Klemme (31) sowie eine zweite mit dem Null-Leiter verbundene Klemme (32) aufweist und der gesteuerte Siliziumgleichrichter (SCR) zwischen der ersten und der zweiten Klemme (31, 32) liegt.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen mit seinem Eingang an der ersten und zweiten Klemme (31, 32) liegenden Doppelweggleichrichter (BR) in Brückenschaltung aufweist, dessen Ausgang über erste und zweite Leiter (33, 41; 43, 42) mit dem Operationsverstärker (25) verbunden ist und der über die ersten und zweiten Leiter (33, 41; 34, 42) an den Operationsverstärker (25) ein Betriebspotential anlegt, wenn an der Sekundärwicklung (10) des ersten Nullstromwandlers (CD-1) kein Potential auftritt und daß zwischen den ersten und den zweiten Leitern (33, 41; 34, 42) ein Spannungsteiler (R7, R8, R9) liegt, der die anliegende Spannung in gleichgroße positive und negative Potentiale bezüglich einer Verzweigungsstelle (38) teilt, an die ein Emitter des Transistors (Q) angeschlossen ist, dessen Basis mit dem Verstärkerausgang verbunden ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des Transistors (Q) über einen dritten Leiter (44) mit der Steuerelektrode des gesteuerten Siliziumgleichrichters (SCR) verbunden ist und zwischen dem dritten Leiter (44) und einem (34) der ersten und zweiten Leiter ein Kondensator (C-3) und ein dazu paralleler Widerstand (R-5) liegen, die eine Zeitkonstanten-Schaltung bilden.

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in welcher der Kondensator (C-3) in Abhängigkeit von dem Leitfähigwerden des Transistors (Q) auf ein zur Überführung des gesteuerten Sxliziuingleichrichters (SCR) in ■ den leitfähigen Zustand ausreichendes Potential aufladbar ist und daß der gesteuerte Siliziumgleichrichter (SCR) zwischen dem ersten und dem zweiten Leiter (33, 34) liegt.

9. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Klemme (22) der Sekundärwicklung (20) des zweiten Nullstromwandlers (CP-2) über einen Leiter (23) mit der Rückkopplungsschaltung auf der Eingangsseite des Operationsverstärkers (25) verbunden ist und ein Kondensator (C-1) die andere Klemme (22) dieser Sekundärwicklung (20) mit dem Ausgang des Operationsverstärkers (25) verbindet.

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