DE4112169C2 - Fehlerstrom-Überwachungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fehlerstrom-Überwachungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Fehlerstrom-Überwachungseinrichtungen sind beispielsweise aus "Eichhorn K.; Fehlerschutzeinrichtung mit mittelfrequenter Schleifenüberwachung; in: etz. Bd. 104, Heft 23, 1983, Seiten 1196-1199" bekannt. Dieser Artikel betriffft eine Fehlerstromschutzschaltung, wobei Fehlerstromschutzschalter beispielsweise auch aus der DE 29 43 725 C2 oder aus der DE-OS 15 88 371 bekannt sind.

Derartige Fehlerstromschutzschalter setzen voraus, daß Ansprechzeiten von weniger als 250 ms bei Fehlerströmen von geringer als 30 mA realisiert werden müssen. Diese konventionellen Fehlerstromschutzschalter unterbrechen den Strom, um Gefahren für den Menschen zu verhindern.

In bestimmten Anwendungsfällen, beispielsweise in sogenannten IT-Netzen, muß jedoch nicht notwendigerweise eine Abschaltung erfolgen, sondern eine optische oder akustische Warnung für das Personal reicht in diesen Fällen aus. Die Unterbrechung kann dann bewußt zu einem möglichst günstigen Zeitpunkt verlegt werden, der beispielsweise im Sekunden- oder Minutenbereich nach dem Auftreten des Fehlerstroms liegen kann.

Aus der EP 2 46 644 A2 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der ebenfalls kein Abschalten, sondern eine Meldung in Form eines optischen oder akustischen Signals ausgegeben werden soll. Diese bkeannte Warneinrichtung geht von sehr hohen Stromstärken aus, die sehr kurzfristig, also impulsartig auftreten. Zur Erzeugung eines lang anhaltenden Warnsignals schlägt dieser bekannte Stand der Technik vor, den sehr kurzen Impuls sehr hoher Leistung in lange Impulse geringer Leistung umzuwandeln, um diese dann zu einer längeren Anzeige der Warneinrichtung auszunutzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Fehlerstrom-Überwachungseinrichtung dahingehend zu verbessern, daß ohne sofortige Stromunterbrechung eine sichere und zuverlässige Warnung über den aufgetretenen Fehlerstrom abgegeben werden kann.

Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Merkmale nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung schlägt mit anderen Worten vor, die relativ geringe elektrische Energie, die von der Sekundärwicklung des Summenstromwandlers abgegriffen und der Ansprech-Schaltung zugeführt werden kann, zu sammeln und bei genügend vorhandener Energie die Anzeigeeinrichtung direkt mit Energie zu versorgen, so daß unabhängig vom Zustand der Stromleiter bzw. des Neutralleiters eine Energieversorgung für die Anzeigeeinrichtung immer dann sichergestellt ist, wenn ein Fehlerstrom auftritt.

Die Realisierung einer solchen Einrichtung erscheint zunächst unmöglich, wenn man bedenkt, daß für eine optische oder akustische Anzeige gegenüber der An­ steuerung eines Haltemagnetauslösers eine Leistung benötigt wird, die um zwei bis drei Zehnerpotenzen höher liegt. Derartige Leistungen lassen sich üb­ licherweise nur mit sehr großen und damit teuren und schweren Wandlern übertragen.

Erst unter Beachtung der Tatsache, daß bei einer Einrichtung, die nur eine Warnwirkung haben soll, eine Ansprechzeit von bis zu zwei Sekunden aus­ reichend klein ist, ergibt sich die Möglichkeit, die Sekundärenergie des Summenstromwandlers mit einer an sich bekannten elektronischen Energie­ speicherschaltung zu sammeln, um sie dann zur Erzeugung des Warnsignals heranzuziehen.

Beachtet man weiterhin, daß das Warnsignal nicht kontinuierlich vorliegen muß, so ergibt sich, daß der Summenstromwandler nur eine geringe kontinuier­ liche Leistung liefern muß. Das Vorliegen eines ge­ pulsten Ton- oder Lichtsignals mit einem relativ kleinen Verhältnis von Impulszeit zu Pausezeit kann dabei sogar die Warnwirkung erhöhen.

Die Ansprech-Schaltung kann neben dem üblicherweise vorhandenen Gleichrichter einen Kondensator als Energiespeicher aufweisen, wobei dem Kondensator ein Schwellwertschalter nachgeschaltet ist, der bei ausreichender Energie durchschaltet zur Anzeige­ einrichtung, so daß diese betätigt wird.

Da insbesondere bei IT-Netzen ein Fehlerstrom nicht zu einer unmittelbaren Gefährdung des Personals führt, kann ein Taster vorgesehen sein, der das lästige, akustische Signal stummschaltet. Vorteil­ hafterweise kann zusätzlich eine optische Signalein­ richtung vorgesehen sein, die von dem Taster nicht unterbrochen wird. Ein monostabiler Schalter kann sicherstellen, daß die Tasterwirkung solange beibe­ halten wird, wie der Fehlerstrom auftritt. Nach Be­ seitigung des Fehlers, wenn also am Taster keine Energiezufuhr mehr erfolgt, schaltet dieser monosta­ bile Schalter zurück, so daß die vom Taster unter­ brochene Leitung beim Auftreten des nächsten Fehler­ stromes durchgeschaltet ist zu der Signaleinrichtung.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Feh­ lerstrom-Überwachungseinrichtung wird anhand der Zeichnung im folgenden näher erläutert.

In der Zeichnung sind die Leiter L1, L2, L3 und der Neutralleiter N dargestellt, die durch einen Summen­ stromwandler 1 geführt sind. Die einzelnen Leiter können eine Primärwicklung um den Ring des Summen­ stromwandlers 1 aufweisen, sie können jedoch auch bei entsprechender Stärke und entsprechendem Strom­ fluß einfach durch den Ring des Summenstromwandlers 1 verlaufen. Eine Sekundärwicklung 2 greift um den Ring des Summenstromwandlers 1 und ist mit ihren beiden Enden mit einer Ansprech-Schaltung 3 verbun­ den.

Von der Ansprech-Schaltung 3 verläuft eine schema­ tisch dargestellte Leitung zu einer Anzeigeeinrich­ tung 4, so daß diese Anzeigeeinrichtung 4 aus­ schließlich über die Ansprech-Schaltung 3 mit Ener­ gie versorgt wird. Letztendlich kommt die gesamte Energie zur Betätigung der Anzeigeeinrichtung 4 ausschließlich vom Summenstromwandler 1, ohne daß Fremdenergie direkt von den vier Leitern der Anzei­ geeinrichtung 4 zugeführt würde. Auf diese Weise ist die Anzeigeeinrichtung 4 immer betriebsbereit, wenn ein Fehlerstrom auftritt, auch wenn einer oder mehrere der Leiter beschädigt sein sollten.

Von dem Summenstromwandler 1 wird der Strom zunächst innerhalb der Ansprech-Schaltung 3 einem Gleichrich­ ter 5 zugeführt, so daß der Wechselstrom gleichge­ richtet wird. Dem Gleichrichter 5 nachgeschaltet be­ findet sich ein Kondensator 6, der als Energiespei­ cher dient. Beim Auftreten eines Fehlerstroms spei­ chert der Kondensator 6 so lange Ladung und damit Energie, bis ein Schwellwertschalter 7 eine ausrei­ chende Energiemenge erkennt und diese zur Anzeige­ einrichtung 4 durchschaltet.

Die Anzeigeeinrichtung 4 besteht aus einem akusti­ schen Signalgeber 8 und einem optischen Signalgeber 9. Beide Signaleinrichtungen werden direkt und aus­ schließlich durch den an der Sekundärwicklung 2 auf­ tretenden Strom in Abhängigkeit vom Fehlerstrom ge­ speist.

Um eine Belästigung durch einen Signalton zu ver­ meiden, weist die Anzeigevorrichtung 4 darüber hin­ aus noch einen Taster 10 auf, mit dem der akusti­ sche Signalgeber 8 unterbrochen werden kann. Die Wirkung des Tasters kann durch einen monostabilen Schalter über die Betätigungsdauer des Tasters 10 hinaus erhalten bleiben. Auf diese Weise wirkt der Taster 10, solange ein Fehlerstrom auftritt und Spannung am Taster 10 anliegt. Sobald der Fehler­ strom entfällt und die Energieversorgung der Anzei­ geeinrichtung 4 und damit auch des Tasters 10 ent­ fällt, schaltet dieser monostabile Schalter in seinen Ausgangszustand zurück, so daß beim erneuten Auftreten eines Fehlerstroms der Taster 10 zunächst nicht wirksam ist und auch der akustische Signal­ geber 8 anspricht. Erst eine erneute Betätigung des Tasters 10 führt zur Unterbrechung des akustischen Signals. Im Gegensatz zum akustischen Signal signa­ lisiert der optische Signalgeber 9 ständig während der Fehlerstrom auftritt.

Claims (5)

1. Fehlerstrom-Überwachungseinrichtung mit einem Summenstromwandler und einer Ansprech-Schaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgung der Ansprech-Schaltung (3) ausschließlich durch den Summenstromwandler (1) erfolgt und eine Anzeigeeinrichtung (4) ausschließlich von der Ansprech-Schaltung (3) mit Energie versorgt wird.

2. Fehlerstrom-Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprech- Schaltung (3) einen mit dem Summenstromwandler (1) verbundenen Gleichrichter (5) umfaßt, dem ein Kondensator (6) und ein Schwellwertschalter (7) nachgeschaltet sind.

3. Fehlerstrom-Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (4) einen Taster (10) zur Unterbrechung der Anzeige umfaßt.

4. Fehlerstrom-Überwachungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung (4) sowohl akustische als auch optische Signalgeber (8, 9) umfaßt, wobei der Taster (10) nur das akustische Signal unterbricht.

5. Fehlerstrom-Überwachungseinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Taster (10) ein monostabiler Schalter zugeordnet ist, der die Tastenwirkung aufrechterhält, solange dem Taster Energie zugeführt wird.