DE2653453A1

DE2653453A1 - Schaltung fuer eine aus der netzspannung ueber gleichrichterelemente abgeleitete hilfsspannung fuer mehrpolige fehlerstrom-schutzschalter

Info

Publication number: DE2653453A1
Application number: DE19762653453
Authority: DE
Inventors: Horst Zielasko
Original assignee: Felten and Guilleaume Carlswerk AG
Current assignee: Felten and Guilleaume Energietechnik AG
Priority date: 1976-11-25
Filing date: 1976-11-25
Publication date: 1978-06-01
Also published as: DE2653453B2; DE2653453C3

Description

Schaltung für eine aus der Netzspannung über Glexchrichterelemente
abgeleitete Hilfsspannung für mehrpolige Fehlerstrom-Schutzschalter Die Erfindung betrifft eine Schaltung für eine aus der Netzspannung über Gleichrichterelemente abgeleitete Hilfsspannung für mehrpolige Fehlerstrom-Schutzschalter.
Fehlerstrom-Sehutzschalter bekannter Art arbeiten nach dem Differenzstrom-Prinzip, das bedeutet, daß die Summe der durch den Schalter in die dem Schalter nachgeordnete Anlage ein- und ausfließenden Ströme gebildet und gemessen wird. Im Normalfall ist diese Summe gleich Null. Tritt in der Anlage ein Ableitstrom zur Erde hin auf, so wird dieses Verhältnis gestört und es entsteht zwischen zu- und abfließendem Strom eine Differenz in Höhe des zur Erds abfließenden Fehlerstromes. Diese Differenz wird im Schalter gemessen. Bei entsprechender Höhe dieser Differenz, dem "Nennfehlerstrom" des Schalters, trennen die Kontakte des Schalters den Verbraucherstromkreis vom Netz ab.
i I)ifferenzerfausung erfolgt wie bekannt durch den in derartigen haltern eingebauten Stromwandler, durch den alle Verbrauchsströme, die über den Schalter fließen, geführt werden. An einer Sekundärwicklung dieses Stromwandlers ist als Meßglied eine Auslöseanordnung geschaltet, die bei einem vorbestimmten Differenzstromwert die Trennung der Kontakte veranlaßt.
Es sind Bauformen von Fehlerstrom-Schutzschaltern bekannt, bei denen die Dimensionierung von Stromwandler und Auslöseanordnung so gewählt werden, daß die vom Stromwandler gelieferte Energie zum Betätigen der Auslöseanordnung allein ausreicht. Solche Schal-or benötigen für die Funktion keine Hilfsspannung.
Andere Bauformen von Fehlerstrom-Schutzschaltern enthalten Verstärkungseinrichtungen zur Verstärkung der Wandlerenergis, wobei diese Verstärkungseinrichtungen für ihre Funktion eine Hilfsspannungsquelle benötigen, die in der Regel aus der vorhandenen Netzspannung abgeleitet wird. Bauformen von Fehlerstrom-Schutzschaltern für besondere Zwecke, wie z.B. Fernsteuerungen oder Erfassung von Fehlerströmen, die mit einem einfachen Stromwandler herkömmlicher Art nicht erfaßt werden können, benötigen in der Regel ebenfalls eine Hilfspannungsquelle.
Wird, wie bisher bekannt, die Hilfsepannungsquelle aus einem Außenleiter und dem Mp-Leiter des Netzes versorgt und handelt es sich gleichzeitig um einen Schalter für mehr als zweipoligen Anschluß, so besteht die Gefahr, daß bei Ausfall des versorgenden Außenleiters oder des Mp-Leiters die Verstärkungseinrichtung stromlos ist und der Schalter bei Fehlerströmen, die aus den übrigen Außenleitern oder aus dem defekten (unterbrochenen) Mp-Leiter in die Anlage fließen, nicht abschalten kann. Bereits bekannte Fehlerstrom-Schutzschalter dieser Gattung benutzen aus diesem Grunde eine Hilfsspannungsversorgung, die über in Drehstrom-Sternschaltung aufgebaute Gleichrichterstrecken gespeist wird. Diese Schalter funktionieren auch dann noch, wenn nur noch ein AuBenleiter und der Mittelpunktsleiter Mp intakt sind. Da es jedoch den Fall gibt, daß zwar dic Außenleiter, nicht aber der Mp-Leiter (durch Unterbrechung) intakt ist, kann der Schalter bei einem derartigen i'ehlel nicht abschalten. Auch der Fehlerfall, daß nur noch zwei AuIsenleiter spannungsführend sind, ein Außenleiter und der Mp-Leiter aber unterbrochen sind, ist denkbar und macht den Fehlerstrom-Schutzschalter in diesem Gefahrenfall unwirksam.
Der ErIinduntr liegt die Aufgabe zugrunde, die Wirksamkeit eines Fehlerstrom-Schutzschalters der eingangs geschilderten Art auch dann sicherzustellen, wenn nur zwei beliebige der normalerweise vier Anschlubleitungen noch intakt sind. Dabei soll der Aufwand an Bauelementen gering gehalten sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadureh gelöst, daß zwei Gleichrichterstrecken für jeden Leiter vorgesehen sind, die an die zugehörigen Strombahnen im Leitungszug des Schalters angeschlossen sind, und wenigstens vier Gleichrichterstrecken von zwei Leitern eine Brückenschaltung bilden, an deren Verbindungspunkten die Hilfsspannung abgreifbar ist, wobei zwischen den Verbindungspunkten gegebenenfalls ein Kondensator geschaltet ist.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß die Anzahl möglicher Fehlerfälle, die die Schutzwirkung eines Fehlerstrom-Schutzschalters beeinträchtigen können, entscheidend verringert wird. Durch die Besonderheit der Anschaltung von zwei zusntzlichen Gleichrichterstrecken an eine bekannte Drehstrom-Brückenschaltung ist eine vierpolige Brückengleichrichterschaltung entstanden, die den vorgesehenen Zweck voll erfüllt und dadurch die Funktionsbereitschaft von Fehlerstrom-Schutzachaltern, die mit netz abhängiger Hilfespannungsversorgung arbeiten, wesentlich sicherer macht.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes des Hauptanspruchs sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Sine wesentliche Verbesserung der erfindungsgemäßen Schaltung kann noch dadurch errecht werden, indem Widerstände zum Schutz gegen Überlastung durch hohe Stoßspannungen in den Netz zuleitungen den Gleichrichterstecken der stromzuführenden Leiter vorgeschaltet werden. Hierfür kommen sowohl Widerstände mit linearer, als auch mit nicht linearer Charakteristik, letzten Endes auch in gemischter Form in Frage (Anspruch 3).
Sin Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltung ist zu8ammen mit bereits bekannten Schaltungen in Stromlaufzeichnungen auszugsweise dargestellt und wird im folgenden naher beschrieben.
Es zeigen: Fig. 1 eine bekannte Schaltung , bei der die Hilfsspannungsversorgung nur über einen Außen- und den Mp-Leiter erfolgt Fig. 2 eine ebenfalls bekannte Schaltung mit Drehstrom-Sternschaltung der Gleichrichterstrecken Fig. 3 eine weitere, gleichfalls bekannte Schaltung mit Drehstrom-Brückenschaltung der Gleichrichterstrecken Fig. 4 eine Schaltung gemäß der Erfindung mit vierpoliger Brückenschaltung von 8 Gleichrichterstrecken Fig. 5 die Schaltung wie 4, jedoch mit vorgeschalteten Widerständen.
In den Figuren 1 bis 5 sind die Außenleiter mit R, S und T, und der Mittelpunktleiter mit Mp bezeichnet. Die zum Verbraucher abzweigenden Leiter sind über Schaltkontakte geführt, die zu einem Schaltschloß gehören und die Bezeichnungen X1, K2, K3, K4 tragen.
Für Gleichrichter stehea die Bezeichnungen G1 bis G8 und für einen Kondensator die Bezeichnung C zur Verfügung. Die abgreifbare Hilfespannung ist mit Uh bezeichnet.
Naeh Hig. 1 erfolgt die FIilfsspannungsversorgung nur über zwei Leiter1 und zwar über einen Außen- und den Mittelpunktsleiter.
Bei Ausfall des Leiters R oder Mp erfolgt kein Ausschalten des Fehlerstrom-Schutzschalters im Gefahrenfall.
Die in Fig. 2 dargestellte Drehstrom-Sternschaltung der Gleich richterstrecken bewirkt, daß auch bei Ausfall eines oder von zwei Außenleitern die Hilfsspannung aufrechterhalten wird. Jedoch wird bei Ausfall des Mittelpunktsleiters Mp die Hilfsspannungsquelle spannungslos, somit versagt der Fehlerstrom-Schutzschalter.
Die in Fig. 3 dargestellte Drehstrom Brückenschaltung der Gleichrichterstrecken bewirkt, daß auch bei Ausfall eines Außenleiters und des Mittelpunktsleiters die Hilf sspannung aufrechterhalten wird.
Jedoch wird durch Ausfall von zwei Außenleitern - ein Außenleiter und der Mittelpunktsleiter sind noch intakt - die Hilfsspannungsquelle spannungslos, so daß der Fehlerstrom-Schutzschalter ebenfalls versagt.
Die Drehstrom-Brückenschaltung mit den Gleichhrichterstrecken G1 bis G6 nach Fig. 4 bewirkt, daß die Hilfsspannung auch bei Ausfall eines Außenleiters und des Mittelpunktsleiters aufrechterhalten bleibt. Für den Fall, daß nur noch ein Außenleiter und der Mittelpunktsleiter intakt sind1 also zwei Außenleiter spannungslos sind, wird über die Gleichrichterstrecken G7 und G8 in Verbindung mit den Gleichrichterstrecken der intakten Außenleiter, also G1 und G2 bzw. G3 und G4 bzw. G5 und G6, durch die dann wirksame Brückenschaltung die Hilfsspannung aufrechterhalten.
Nach Fig. 5 enthält die in Fig. 4 dargestellte Schaltweg zusätzlich Schutzwiderstände R1 bi8 R. Diese sind im einfachsten Fall rein Ohm'sche Widerstände, die eine lineare Widerstandscharakteristik aufweisen. Vorzugsweise, mindestens zu einem Teil, kommen auch Widerstände mit nicht linearer Widerstandscharakteristik in BQ-tracht, so zB. spannungsabhängige Widerstände. Dies hat den Vorteil, daß bei Anschaltung eines einfachen Stabilisierungsmittels zur Hilfsspannung Uh (z.B. Zehnerdiode), die durch den dauernden Querstrom dieses Mittels verursachte Verlustleistung um den an den Widerständen R leistungslos abfallenden Netzspannungsanteil geringer werden. ebenso kann eo, je nach Art der an die Hilfsspannungsquelle angeschlossenen Schaltung, vorteilhaft sein, anstelle der rein Ohm'schen Widerstände solche Widerst.inde zu verwenden, die eine stromabhängige Charakteristik aufweisen. Dadurch wird eine schnelle Aufladung des Kondensators C bei Einschaltung des Fehlerstrom-Schutzschalters erreicht, was für bestimmte Anwendungsfälle wichtig ist. Schließlich kann eine Kombination der drei Widerstandscharakteristiken für gewisse Eingenschaften der an die Hilfsspannung Uh angeschlossenen Schaltung für deren Funktion die optimalen Ergebnisse zeitigen. Schließlich besteht die Möglichkeit, die Widerstände R1 bis R3 durch entsprechende Kapazitäten darzustellen.
Bei Anwendung dieser Hilfsspannungsversorgung in einem Fehlerstrom-Schutzschalter, dessen die Hilfsspannung benötigendes Element nur eine geringe elektrische Leistung erfordert, kann zur Schaltungsvereinfachung eine der Gleichrichterstrecken G7 und G8 weggelassen werden. Für den zweipoligen Betrieb des Schalters über einen Außenleiter und den Yßitt,elpunktsleiter steht dann, entgegen der bisher beschriebenen Vollwellengleichrichtung, nur eine Halbwellengleichrichterschaltung zur Verfügung.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche: 1. Schaltung für eine aus der Netzspannung über Gleichrichterelemente abgeleitete Hilfsspannung für mehrpolige Fehlerstrom-Schutzschalter, ci ad ii r c h g e k e n n z e i c h n e daß zwei Gleichrichterstrecken für jeden Leiter vorgesehen sind, die an die zugehörigen Strombahnen im Leitungszug des Schalters angeschlossen sin, und wenigstens vier Gleichrichterstrecken (G) von zwei Leitern eine Brückenschaltung bilden, an deren Verbindungspunkten die Hilfsspannung (Uh) abgreifbar ist, wobei zwischen den Verbindungspunkten gegebenenfalls ein Kondensator (C) geschaltet ist.
2. Schaltung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß den einzelnen Gleichrichterstrecken /G1...G6) der betzspannungsführenden Leiter Widerstände (R1...R3) vorgeschaltet sind.
3. Schalung nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c hn e t, daß die Widerstände (R1...R3) linear und/cder nichtlinear sind.
4. Schaltung nach den Ansprüchen 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Gleichrichterstrecken (G1...G8) und die Vosschaltwidesstända (R1...R3) in einer integrierten Schaltungseinheit zusammengefaßt sind.