DE4009094A1 - Zeitverzoegerter fehlerstromschutzschalter - Google Patents
Zeitverzoegerter fehlerstromschutzschalterInfo
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- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/26—Emergency 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
- H02H3/32—Emergency 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
- H02H3/33—Emergency 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 using summation current transformers
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Description
Die Erfindung betrifft einen zeitverzögerten Fehlerstrom
schutzschalter mit einem Summenstromwandler, einem polari
sierten Haltemagnetauslöser und einem mit dem Haltemagnet
auslöser zusammenwirkenden elektrischen Zeitverzögerungs
glied.
Bei einem bekannten Fehlerstromschutzschalter der eingangs
genannten Art (Siemens-Zeitschrift 42, 1968, Heft 6, S. 492-
494) wird die Auslöseverzögerung durch ein RC-Glied besorgt,
das an die Ausgangsklemmen einer Gleichrichterbrückenschal
tung im Sekundärkreis des Summenstromwandlers angeschlossen
ist. Aufgrund des Streubereichs solcher Zeitverzögerungs
schaltungen mit reinen RC-Gliedern hat der bekannte Fehler
stromschutzschalter eine gewisse Ungenauigkeit im Ansprechen
des nachgeschalteten Auslösers.
Ein anderer bekannter Fehlerstromschutzschalter der eingangs
genannten Art (DE-AS 27 45 464) vermeidet diesen Mangel da
durch, daß ein Verzögerungskondensator über ein elektroni
sches Schaltglied aufgeladen wird, dessen Hauptbestandteil
ein aus einem Transistor und einer Zenerdiode bestehender
Konstantstromregelkreis ist, der über eine Gleichrichter
brückenschaltung an die Sekundärseite des Summenstromwandlers
angeschlossen ist. Dieser Kreis liefert einen begrenzten,
konstanten Strom mit der Folge einer konstanten Verzögerungs
zeit unabhängig von der Höhe des Fehlerstroms, was den Bedin
gungen für selektive Fehlerstromschutzschalter jedoch nicht
genügt.
Schließlich ist aus der DE-PS 31 27 331 eine elektronische
Auslöseschaltung für einen zeitverzögerten Fehlerstrom
schutzschalter bekannt, bei welcher der Erregerwicklung des
Auslösers ein Schwellwert-Schalter vorgeschaltet ist, bei
dessen Ansprechen die im Verzögerungskondensator gespeicherte
Energie der Erregerwicklung des Auslösers zugeführt wird.
Auch bei dieser Schaltung erfolgt die Aufladung des Verzöge
rungskondensators über einen an die Sekundärwicklung des Sum
menstromwandlers über einen Vollwellengleichrichter ange
schlossenen Kondensatstromregler, der die Auslösezeit im we
sentlichen unabhängig von der Höhe des Fehlerstroms konstant
hält.
Alle vorerwähnten bekannten Fehlerstromschutzschalter weisen
somit Mängel auf und sind darüber hinaus verhältnismäßig
teuer in der Herstellung durch die Verwendung von Vollwellen
gleichrichtern und Energiespeicherkondensatoren, und sie
benötigen Summenstromwandler mit einer Vielzahl von Windungen
bei der Sekundärwicklung, um im Ansprechfall die erforderli
che Betriebsspannung für die Elektronik zu induzieren.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden
und einen zeitverzögerten Fehlerstromschutzschalter der ein
gangs genannten Art zu schaffen, der unter Gewährleistung
ausreichender Unempfindlichkeit gegenüber unerwünschten Aus
lösungen dennoch einfach im Aufbau ist und mit einer geringen
Anzahl von Windungen für die Sekundärwicklung des Summen
stromwandlers auskommt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der
polarisierte Haltemagnetauslöser unmittelbar an die Sekun
därwicklung des Summenstromwandlers in Reihe mit einem Kon
densator angeschaltet ist, daß an zwei vom Fehlerstrom
schutzschalter schaltbare Hauptleiter eine Gleichstromver
sorgungsschaltung angeschlossen ist, von welcher der Halte
magnetauslöser über wenigstens eine Diode magnetisch gleich
sinnig zu dem Haltemagneten mit Gleichstrom erregbar ist, und
daß an die Sekundärwicklung oder eine gesonderte weitere
Wicklung des Summenstromwandlers ein Verstärker angeschlossen
ist, von welchem über das Verzögerungsglied nach Ablauf der
Verzögerungszeit eine die Ausgangsklemmen der Gleichstromver
sorgungsschaltung kurzschließende elektronische Schaltein
richtung ansteuerbar ist.
Die Erfindung macht sich mit dieser Lösung, die aus bei
spielsweise der DE-PS 20 36 497 und der DE-AS 20 44 302 be
kannte unmittelbare Speisung des Haltemagnetauslösers eines
unverzögerten Fehlerstromschutzschalters mit der im Summen
stromwandler beim Auftreten eines Fehlerstroms induzierten
Wechselspannung zunutze und erreicht die erforderliche Zeit
verzögerung der Auslösung durch Überlagerung dieser Spannung
mit einer von einer netzbetriebenen Gleichstromversorgung er
zeugten Gleichspannung, die für die Dauer ihres Auftretens
das magnetische Feld des Dauermagneten im Haltemagnetauslöser
verstärkt, bis das an die Sekundärwicklung oder eine zusätzli
che Wicklung des Summenstromwandlers über einen Verstärker
angeschlossene Verzögerungsglied nach Ablauf der Verzöge
rungszeit die überlagernde Gleichspannung kurzschließt und
dadurch den Auslöser durch die nächstfolgende feldschwächende
Stromhalbwelle aus der Sekundärwicklung des Summenstromwand
lers auslösen läßt.
Die Zeitverzögerung kann weiterhin so bemessen werden, daß
der Fehlerstromschutzschalter als selektiver Fehlerstrom
schutzschalter eingesetzt werden kann, um in verzweigten Nie
derspannungs-Versorgungsanlagen, in denen sowohl die Haupt
verteilung als auch die Unterverteilung und die dazwischen
liegenden Anlagenteile in die Fehlerstromschutzschaltung ein
bezogen sind, ein Ausschalten aller an die Hauptverteilung
angeschlossenen Verbraucher im Falle eines Isolationsfehlers
hinter der Unterverteilung zu verhindern.
Die Vorteile der Erfindung sind:
- - keine Verminderung der Sicherheit;
- - kein Vollwellengleichrichter und keine Elektronik, die bei extrem schwacher Leistung arbeiten muß, mit der Folge geringerer Herstellungskosten;,
- - es wird keine 6 Volt- oder ähnliche Spannung an der Sekundärwicklung des Summenstromwandlers für die Elektronik benötigt, d. h. die Windungszahl der Sekun därwicklung kann mit der Folge einer weiteren Kosten senkung kleingehalten werden;
- - hohe Unempfindlichkeit gegenüber Fehlauslösungen durch Stoßspannungen oder Parasitenströme sowie durch mechanische Stöße und Erschütterungen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher er
läutert. Es zeigen:
Fig. 1 Die Auslöseschaltung einer ersten Ausfüh
rungsform des erfindungsgemäßen Fehler
stromschutzschalters in Gestalt eines
Blockschaltbildes,
Fig. 2 eine abgeänderte Ausführungsform, in wel
cher die einzelnen Blöcke durch elektro
nische Schaltungsglieder ersetzt sind.
Bei beiden gezeigten Ausführungsformen sind mit P bzw. N der
Phasenleiter und der Nulleiter einer im Beispielsfall einpha
sigen Niederspannungsversorgungsleitung 10 bezeichnet, von
der eine Zweigleitung 12 zu einem (nicht gezeigten) Verbrau
cher abgeht. Die Zweigleitung 12 hat demzufolge ebenfalls
zwei Leiter P1 und N1, die durch die Schaltkontakte 14 eines
nur schematisch dargestellten zweipoligen Fehlerstromschutz
schalters aufgetrennt werden können. Die Schaltkontakte 14
sind mechanisch durch ein Betätigungsglied 16 mit einem
Antrieb 18 verbunden, mit welchem die Schaltkontakte 14 nor
mal ein- und ausgeschaltet werden können. In dem Betätigungs
glied 16 befindet sich ein Schaltschloß 20, das durch einen
polarisierten Haltemagnetauslöser 22 entkuppelbar ist, um die
Schaltkontakte 14 beim Auftreten eines Fehlerstroms in der
Zweigleitung 12 zu öffnen.
Zur Überwachung des Fehlerstroms dient ein Summenstromwandler
24 mit einem nur schematisch angedeuteten Ringkern 26, durch
den sich die Leiter P1, N1 der Zweigleitung 12 als Primär
wicklung erstrecken. Der Ringkern 26 trägt ferner eine aus
verhältnismäßig wenigen Windungen bestehende Sekundärwicklung
28, deren Ausgangsklemmen über Leitungen 30, 32 mit den Ein
gangsklemmen des Haltemagnetauslösers 22 verbunden sind, und
zwar in Reihe mit einem Kondensator 34, der im Beispielsfall
in der Leitung 32 angeordnet ist. Der Kondensator 34 kann je
doch auch jede der Leitungen 30, 32 einen oder mehrere Kon
densatoren enthalten. Die Aufgabe des Kondensators 34 wird
weiter unten erläutert.
An die Leiter P1, N1 ist über Leitungen 36, 38 eine in Fig. 1
nur als Block eingezeichnete Gleichstromversorgungseinrich
tung 40 angeschlossen, deren Ausgangsklemmen über Leitungen
42, 44 mit den Leitungen 32, 30 hinter dem Kondensator 34
verbunden sind. Dadurch wird, wenn zwischen den Leitungen P1
und N1 die normale Betriebsspannung von beispielsweise 230
Volt anliegt, die Erregerspule des Haltemagnetauslösers mit
Gleichstrom erregt, und zwar derart, daß die vom Permanentma
gneten des Haltemagnetauslösers auf dessen Anker ausgeübte
Anzugkraft verstärkt wird. Dabei verhindert der Kondensator
34 einen Kurzschluß der Gleichstromversorgungseinrichtung
über die Sekundärwicklung 28 des Summenstromwandlers 24. In
der Leitung 42 befinden sich zwei in Reihe geschaltete
Gleichrichterdioden 46, 48, die so gepolt sind, daß sie den
vorerwähnten Erreger-Gleichstrom von der Gleichstromversor
gungseinrichtung 40 zum Haltemagnetauslöser 22 hindurchlas
sen, einen Stromfluß in entgegengesetzter Richtung jedoch
sperren. Weiterhin befindet sich zwischen den Leitern 42, 44
eine elektronische Schalteinrichtung 50, die zweckmäßig aus
einem Thyristor besteht. Beim Ansteuern der elektronischen
Schalteinrichtung 50 werden die Ausgangsklemmen der Gleich
stromversorgungseinrichtung 40 kurzgeschlossen, so daß auch
der Haltemagnetauslöser 32 nicht mehr mit Gleichstrom im
Sinne einer Verstärkung der Anzugkraft für den Auslöseranker
erregt wird.
Zum Ansteuern der elektronischen Schalteinrichtung 50 dient
ein Hilfskreis 52 mit einem Verstärker 54 und einem an dessen
Ausgang angeschlossenen elektronischen Verzögerungsglied 56,
dessen Ausgang über eine Leitung 58 mit dem Steuereingang der
elektronischen Schalteinrichtung 50 verbunden ist. Der Ver
stärker 54 ist beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 mit sei
nen Eingängen an eine dritte oder Tertiärwicklung 60 des Sum
menstromwandlers über Leitungen 62, 64 angeschlossen.
Die Wirkungsweise der vorbeschriebenen Schaltung ist fol
gende:
Wenn an den Leitern P1, N1 keine Spannung anliegt, tritt folglich auch keine Gleichspannung an der Gleichstromver sorgungseinrichtung 40 auf, und es kommt auch nichts aus dem Verstärker 54. Das System arbeitet dann genau wie ein unver zögerter Fehlerstromschutzschalter. Wenn an den Leitern P1, N1 230 Volt anliegen, kommt, sofern kein Fehlerstrom vorhan den ist, nichts aus dem Verstärker 54 und dem Zeitverzöge rungsglied 56. Der auf das Zeitverzögerungsglied 56 folgende Thyristor 50 bleibt gesperrt. Die von der Gleichstromversor gungseinrichtung 40 abgegebene Gleichspannung wirkt an den Klemmen des Haltemagnetauslösers 22, jedoch aufgrund ihrer Polung derart, daß das Feld des Permanentmagneten im Haltema gnetauslöser 22 verstärkt wird. Demzufolge kann der Haltema gnetauslöser überhaupt nicht auslösen: seine Unempfindlich keit gegenüber unerwünschten Auslösungen ist erhöht.
Wenn an den Leitern P1, N1 keine Spannung anliegt, tritt folglich auch keine Gleichspannung an der Gleichstromver sorgungseinrichtung 40 auf, und es kommt auch nichts aus dem Verstärker 54. Das System arbeitet dann genau wie ein unver zögerter Fehlerstromschutzschalter. Wenn an den Leitern P1, N1 230 Volt anliegen, kommt, sofern kein Fehlerstrom vorhan den ist, nichts aus dem Verstärker 54 und dem Zeitverzöge rungsglied 56. Der auf das Zeitverzögerungsglied 56 folgende Thyristor 50 bleibt gesperrt. Die von der Gleichstromversor gungseinrichtung 40 abgegebene Gleichspannung wirkt an den Klemmen des Haltemagnetauslösers 22, jedoch aufgrund ihrer Polung derart, daß das Feld des Permanentmagneten im Haltema gnetauslöser 22 verstärkt wird. Demzufolge kann der Haltema gnetauslöser überhaupt nicht auslösen: seine Unempfindlich keit gegenüber unerwünschten Auslösungen ist erhöht.
Tritt nun ein Fehlerstrom auf, wird in der Sekundärwicklung
28 des Summenstromwandlers 24 eine Wechselspannung induziert,
deren negative Halbwellen die Gleichspannung am Auslöser
schwächen, jedoch zunächst ohne Folgen. Ebenso wird in der
Tertiärwicklung 60 des Summenstromwandlers 24 eine Spannung
induziert, die durch den Verstärker 54 verstärkt und zum
Zeitverzögerungsglied 56 weitergegeben wird. Dieses liefert
mit einer gewissen Zeitverzögerung eine Spannung 58 zur
Steuerung des Thyristors 50 und löst diesen aus. Durch die
Auslösung des Thyristors 50 wird die Gleichstromversorgungs
einrichtung 40 kurzgeschlossen und erlaubt dem Haltemagnet
auslöser, unter der Wirkung der nächsten feldschwächenden
Halbwelle der Sekundärspannung des Summenstromwandlers 24
auszulösen. Die beiden in Serie geschalteten Dioden 46, 48
dienen dabei zum Abkuppeln der Gleichstromversorgungsein
richtung von der Sekundärwicklung 28 des Summenstromwandlers
24.
Die in Fig. 2 gezeigte abgeänderte Ausführungsform des er
findungsgemäßen Fehlerstromschutzschalters unterscheidet sich
von der nach Fig. 1 nur dadurch, daß die Tertiärwicklung 60
fehlt und der Verstärker 54 parallel zum Haltemagnetauslöser
22 an die Sekundärwicklung 28 des Summenstromwandlers ange
schlossen ist. Ansonsten sind die einzelnen Blöcke 40, 54, 56
durch elektronische Schaltungsglieder ersetzt, aus denen die
Blöcke beispielsweise bestehen können.
So besteht die Gleichstromversorgungseinrichtung 40 nach Fig.
2 aus einem Vorwiderstand 66 und einer Diode 68, hinter wel
che zwischen den beiden Leitungen 42, 44 ein Glättungskonden
sator 70 geschaltet ist. Außerdem kann parallel zu dem Glät
tungskondensator noch eine Zenerdiode 72 angeschlossen sein.
Die Aufgabe der Zenerdiode 72 besteht vor allem darin, eine
geregelte Versorgungsspannung für den Verstärker 54 zu lie
fern.
Das Zeitverzögerungsglied 56 ist als RC-Glied ausgebildet und
besteht aus einem ohmschen Widerstand 74 und einem Kondensa
tor 76.
Die Wirkungsweise der in Fig. 2 gezeigten Schaltung ist die
selbe wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf zweipolige
Fehlerstromschutzschalter zur Anwendung in einphasigen Nie
derspannungsversorgungsanlagen beschränkt, sondern läßt sich
genauso in mehrphasigen Anlagen, insbesondere dreiphasigen
Anlagen unter Verwendung von vierpoligen Fehlerstromschutz
schaltern, einsetzen.
Claims (5)
1. Zeitverzögerter Fehlerstromschutzschalter mit einem Sum
menstromwandler, einem polarisierten Haltemagnetauslöser
und einem mit dem Haltemagnetauslöser zusammenwirkenden
elektrischen Zeitverzögerungsglied, dadurch gekennzeich
net, daß der Haltemagnetauslöser (22) unmittelbar an die
Sekundärwicklung (28) des Summenstromwandlers (24) in
Reihe mit einem Kondensator (34) angeschaltet ist, daß an
zwei vom Fehlerstromschutzschalter schaltbare Hauptleiter
(P1, N1) eine Gleichstromversorgungsschaltung (40) ange
schlossen ist, von welcher über wenigstens eine Diode
(46, 48) der Haltemagnetauslöser (22) gleichsinnig zu dem
Haltemagneten mit Gleichstrom erregbar ist, und daß an
die Sekundärwicklung (28) oder eine Tertiärwicklung (60)
des Summenstromwandlers (24) ein Verstärker (54) ange
schlossen ist, von welchem über das Verzögerungsglied
(56) nach Ablauf der Verzögerungszeit eine die Ausgangs
klemmen der Gleichstromversorgungsschaltung (40) kurz
schließende elektronische Schalteinrichtung (50) an
steuerbar ist.
2. Fehlerstromschutzschalter nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die elektronische Schalteinrichtung
(50) ein Thyristor ist.
3. Fehlerstromschutzschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Verzögerungsglied (56) ein RC-
Glied ist.
4. Fehlerstromschutzschalter nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstrom
versorgungsschaltung (40) von wenigstens einer Diode (68)
mit einem nachgeschalteten Glättungskondensator (70) ge
bildet ist.
5. Fehlerstromschutzschalter nach Anspruch 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß zu dem Glättungskondensator eine Zener
diode (72) parallel geschaltet ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8914109A FR2653610B1 (fr) | 1989-10-25 | 1989-10-25 | Interrupteur differentiel selectif a courant de defaut. |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4009094A1 true DE4009094A1 (de) | 1991-05-02 |
Family
ID=9386847
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19904009094 Ceased DE4009094A1 (de) | 1989-10-25 | 1990-03-21 | Zeitverzoegerter fehlerstromschutzschalter |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4009094A1 (de) |
FR (1) | FR2653610B1 (de) |
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DE112008000151B4 (de) | 2007-02-08 | 2018-12-06 | Allegro Microsystems, Llc | Integrierte Schaltung für einen Fehleranzeige-Ausgang bzw. eine Fehleransprech-Verzögerung |
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FR1411747A (fr) * | 1964-07-15 | 1965-09-24 | Electronique Et D Automatique | Perfectionnements aux dispositifs de protection contre les courants de défaut à la terre dans les circuits d'alimentation électrique |
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1989
- 1989-10-25 FR FR8914109A patent/FR2653610B1/fr not_active Expired - Fee Related
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1990
- 1990-03-21 DE DE19904009094 patent/DE4009094A1/de not_active Ceased
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US8692680B2 (en) * | 2008-06-18 | 2014-04-08 | Moeller Geräudeautomation GmbH | Residual-current circuit breaker |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2653610A1 (fr) | 1991-04-26 |
FR2653610B1 (fr) | 1991-12-27 |
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Legal Events
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8131 | Rejection |