DE4429949A1

DE4429949A1 - Fault current circuit breaker for protecting house maintenance personnel from electrical shock and buildings from fire risk

Info

Publication number: DE4429949A1
Application number: DE19944429949
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl Phys Berthold
Original assignee: Rainer Dipl Phys Berthold
Current assignee: AEG Niederspannungstechnik GmbH and Co KG
Priority date: 1994-08-24
Filing date: 1994-08-24
Publication date: 1996-02-29
Also published as: DE19528020A1

Abstract

The leakage current switching system has a current converter (3) coupled to the supply lines and connects with the switching state (4). When a leakage current is present the converter generates a signal to operate a release state (5) to interrupt the supply. The operational function of the switching system may be checked in an automatic process using a microprocessor controlled state (15) coupled to an electronic switch (16). This allows the response time of the leakage current safety switch to be checked by the microprocessor initiating a test signal and then comparing the time to achieve a threshold with a reference time.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fehlerstromschutzschalter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a residual current circuit breaker according to the preamble of Claim 1.

Fehlerstromschutzschalter sind Geräte der Hausinstallationstechnik und sollen Menschen vor gefährlichen Stromschlägen und Gebäude vor durch elektrische In stallationen hervorgerufene Brände schützen.Residual current circuit breakers are devices of domestic installation technology and should People from dangerous electric shocks and buildings from electrical in Protect fires caused by installations.

Es ist bekannt, daß diese Geräte im Laufe der Zeit ausfallen können. Deshalb sind sie mit einer von Hand zu betätigenden Prüftaste ausgerüstet.It is known that these devices can fail over time. That is why equipped with a hand operated test button.

Auch wurde bereits ein Fehlerstromschutzschalter mit automatischer Prüfung be kannt (deutsche Patentschrift Nr. 4106652).A residual current circuit breaker with automatic testing has also been installed known (German Patent No. 4106652).

Die meisten bekannten Fehlerstromschutzschalter arbeiten heute netzspannungs unabhängig (siehe G. Biegelmeier; Schutzmaßnahmen in Niederspannungsanlagen Österreichischer Gewerbeverlag, Wien 1978), doch gibt es auch sogenannte DI-Schalter, die netzabhängige Fehlerstromschutzschalter sind.Most known residual current circuit breakers operate with mains voltage today independent (see G. Biegelmeier; protective measures in low-voltage systems Österreichischer Gewerbverlag, Vienna 1978), but there are also so-called DI switches, which are line-dependent residual current circuit breakers.

DI-Schalter besitzen, wie die netzspannungsunabhängigen, einen Summenstrom wandler mit Sekundärwicklung, die an eine netzabhängige Auswerte-Elektronik anschließt. Der Vorteil dieser Schalter liegt darin, daß sie keine hochempfindlichen Auslöser wie die Magnetauslöser benötigen.Like the mains voltage-independent, DI switches have a total current converter with secondary winding connected to a network-dependent evaluation electronics connects. The advantage of these switches is that they are not highly sensitive Triggers like the magnetic triggers need.

Die Elektronik kann jedes beliebig unempfindliche Relais speisen, das im Fehler stromfall das Schaltwerk auslöst. Das Schaltwerk kann sogar ein von dieser Elek tronik gesteuerter Schutz sein.The electronics can feed any non-sensitive relay that is in the fault power supply triggers the rear derailleur. The rear derailleur can even be one of these elec tronic controlled protection.

In der EP 0220408 ist ein selbstüberwachender Fehlerstromschutzschalter be schrieben, bei dem die regelmäßige Funktionsprüfung entfallen kann, indem sich der Fehlerstromschutzschalter während der gesamten Betriebsdauer ständig selbst überwacht. Zusätzlich schaltet der Fehlerstromschutzschalter auch bei Unterbre chung der Stromzuführung ab und bei Wiederkehr der Stromzuführung nicht selbsttätig wieder ein.EP 0220408 describes a self-monitoring residual current circuit breaker wrote, in which the regular function test can be omitted by the Residual current circuit breakers themselves during the entire operating time supervised. In addition, the earth leakage circuit breaker also switches when the undercut power supply and not when the power supply returns automatically on again.

Dabei bezieht sich die Überwachung hauptsächlich auf die elektronische Schaltung. Der Schalter schaltet ab, wenn der Fehlernennstrom überschritten wird. Er ist nicht in der Lage, einen sich anbahnenden Defekt zu erkennen.The monitoring mainly relates to the electronic circuit. The switch turns off when the fault current is exceeded. He is not able to detect an impending defect.

Die meisten der heute in Gebäuden eingesetzten Fehlerstromschutzschalter beste hen aus einem Gehäuse, in dem ein Summenstromwandler, ein Magnetauslöser, ein Schaltwerk und eine Prüfvorrichtung (Prüftaste) untergebracht sind. Most of the residual current circuit breakers used in buildings today are the best hen from a housing in which a summation current transformer, a magnetic release Switchgear and a test device (test button) are housed.

Die nachgewiesenermaßen anfälligsten Elemente sind der Magnetauslöser und die Prüfeinrichtung.The most sensitive elements have been proven to be the magnetic release and the Test facility.

Ein wesentliches Merkmal des Magnetauslösers eines Fehlerstromschutzschalters ist der sehr geringe Luftspalt zwischen den Polflächen seines Ankers und Joches. Wenn nach monate- oder jahrelangem Nichtöffnen dieser Magnetkontakte die feingeschliffenen Polflächen langsam kaltverschweißen, wie aus der Relaistechnik bekannt ist (s. Siemens-Norm SN 29500/Teil 7), steigt auch der Ansprechwert des Fehlerstromschutzschalters langsam an, bis die Verschweißung (ein Diffusions schweißprozeß) so fest ist, daß ein völliges Haften des Ankers am Joch auftritt, so daß die Federkraft selbst bei völlig fehlendem Permanentmagnetfluß nicht aus reicht, den Anker zu lösen, das Schaltwerk des Schalter zu entklinken und damit den Stromkreis zu unterbrechen.An essential feature of the magnetic release of a residual current circuit breaker is the very small air gap between the pole faces of its armature and yoke. If after months or years of not opening these magnetic contacts Slowly cold-weld finely ground pole faces, as from relay technology is known (see Siemens standard SN 29500 / part 7), the response value of the Residual current circuit breaker slowly on until the welding (a diffusion welding process) is so firm that the anchor fully adheres to the yoke, so that the spring force is not sufficient even when there is no permanent magnetic flux is enough to release the anchor, unlatch the switch mechanism and thus the Interrupt circuit.

Sowohl die handbetätigbare als auch die automatische Prüftaste gemäß DP 4106652, die z. B. monatlich die Funktionsweise des Fehlerstromschutzschalters überprüfen, haben den Nachteil, daß nur ein nicht mehr auslösender Schalter, also ein die Schutzfunktion nicht mehr ausführender Schalter, erkannt wird. Dies hat zur Folge, daß der Schutz über Tage, ja Wochen nicht existiert und der Schalter in dieser Zeit im Notfall versagt.Both the manually operated and the automatic test button according to DP 4106652, e.g. B. monthly operation of the residual current circuit breaker check, have the disadvantage that only a switch that no longer triggers, ie a switch that no longer performs the protective function is detected. This has to As a result, the protection does not exist for days, even weeks, and the switch in this time fails in an emergency.

Die bisher nicht veröffentlichte Patentanmeldung P 44 12 305.1 beschreibt einen Fehlerstromschutzschalter, der einen sich anbahnenden Defekt dadurch erkennt, daß mit Hilfe eines Stromgebers und -sensors sein Fehlstromansprechwert in vorbestimmbaren Zeitabständen gemessen und gespeichert wird. Aus dem zeitlichen Anstieg der Ansprechwerte extrapoliert man auf den Sollansprechwert und kann dadurch den Zeitpunkt feststellen, zu dem der Schalter ausfallen wird.The previously unpublished patent application P 44 12 305.1 describes one Residual current circuit breaker that detects an impending defect that with the help of a current transmitter and sensor its fault current response value in Predeterminable time intervals are measured and stored. From the temporal increase in the response values is extrapolated to the target response value and can determine when the switch will fail.

Nun schreibt K.W. Brunner in der Zeitschrift "Elektrische Maschinen", April 1994, 73. Jahrgang auf den Seiten 10-12, daß es Gründe gibt, nicht nur die Fehlerstromansprechwerte, sondern auch die Fehlerstromansprechzeiten zu überprüfen. Diese liegen unter anderem in dem Zusammenhang zwischen Körperstrom i_B und Durchströmungsdauer t bei Berührung einer stromführenden Leitung. Biegelmeier (s. Seite 1) beschreibt diesen Zusammenhang ausführlich. KW Brunner now writes in the magazine "Electrical Machines", April 1994, 73rd year, on pages 10-12 that there are reasons not only to check the residual current response values, but also the residual current response times. These are inter alia in the relationship between body current i _B and flow duration t when a live line is touched. Biegelmeier (see page 1) describes this connection in detail.

Diagramm 1 zeigt die Funktion i_B = f (t).Diagram 1 shows the function i _B = f (t).

Man erkennt die Wirkungsbereiche von Wechselstrom 50/60 Hz auf den menschlichen Körper nach IEC-Report 479, Kapitel 2, 2. Auflage.You can see the effective range of alternating current 50/60 Hz on the human body according to IEC Report 479, Chapter 2, 2nd edition.

Bereich 1 . . . in der Regel keine Reaktion;
Bereich 2 . . . in der Regel keine pathophysiologisch gefährliche Wirkung;
Bereich 3 . . . Übergangsbereich ohne feste Grenzen. In der Regel keine organischen Schäden; keine Gefahr von Herzkammerflimmern, Muskelreaktionen, Beschwerden bei der Atmung mit steigender Stromstärke und Einwirkungsdauer;
Bereich 4 . . . Herzkammerflimmern mit steigender Wahrscheinlichkeit (Kurve c₂ Wahrscheinlichkeit kleiner als 5%, Kurve c₃ Wahrscheinlichkeit kleiner als 50%). Mit steigender Stromstärke und Einwirkungsdauer starke pathophysiologische Wirkungen, wie Herzstillstand, Atemstillstand und Verbrennungen. In bezug auf Herzkammerflimmern beziehen sich die Kurven c₁ bis c₃ auf Längsdurchströmung linke Hand - linker Fuß. Bei Einwirkungsdauern unter 200 ms tritt Kammerflimmern nur in der vulnerablen Phase auf, wenn die Schwellenwerte überschritten werden.Area 1. . . usually no response;
Area 2. . . usually no pathophysiologically dangerous effect;
Area 3. . . Transitional area without fixed boundaries. Usually no organic damage; no risk of ventricular fibrillation, muscle reactions, breathing difficulties with increasing current and duration of exposure;
Area 4. . . Ventricular fibrillation with increasing probability (curve c₂ probability less than 5%, curve c₃ probability less than 50%). With increasing current strength and duration of exposure, strong pathophysiological effects such as cardiac arrest, respiratory arrest and burns. With regard to ventricular fibrillation, the curves c₁ to c₃ relate to longitudinal flow through the left hand - left foot. With exposure times below 200 ms, ventricular fibrillation only occurs in the vulnerable phase if the threshold values are exceeded.

Beträgt die Durchströmungsdauer, die gleich der Ansprechzeit eines FI-Schalters ist, z. B. 40 ms, so zeigt ein Fehlerstrom der Größenordnung 100-200 mA in der Regel keine pathophysiologisch gefährliche Wirkung. Beträgt sie dagegen 100 ms, so wären 100-200 mA Fehlerstrom für den Menschen riskant. Würde sie 500 ms betragen, 50 wären bereits 30 mA riskant.If the flow time is the same as the response time of an RCD, e.g. B. 40 ms, a fault current of the order of 100-200 mA usually shows no pathophysiologically dangerous effect. However, if it is 100 ms, so 100-200 mA fault current would be risky for humans. Would it be 500 ms 50, 30 mA would already be risky.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Fehlerstromschutzschalter zu schaffen, bei dem die Ansprechzeit in regelmäßigen Abständen überprüft werden kann, entweder durch Handbetätigung einer Taste oder eines Schalters oder aber vollautomatisch und bei dem bei Überschreitung einer Sollansprechzeit Alarm gegeben wird.The invention is based on the object of a residual current circuit breaker create, in which the response time is checked at regular intervals can, either by manual operation of a button or a switch or fully automatic and when the alarm exceeds a target response time is given.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeich nenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This task is characterized in a generic device by the nenden features of claim 1 solved.

Ein Fehlerstromschutzschalter besitzt zur Detektierung eines Fehlerstromes in einer Netzleitung einen Summenstromwandler, dessen Primärwicklung durch die Netz leiter gebildet ist. Der Summenstromwandler besitzt weiterhin eine Sekundär wicklung, an der bei Auftreten eines Fehlerstromes im Netz ein Signal entsteht, welches den Fehlerstromschutzschalter zum Ausschalten bringt. Dabei ist die elektrische Schaltung so bemessen, daß der Schalter bei einem Fehlerstrom 30 mA innerhalb 40 ms ausschaltet. A residual current circuit breaker has one for detecting a residual current Power line a summation current transformer, whose primary winding through the network is formed. The total current transformer also has a secondary winding on which a signal is generated when a fault current occurs in the network, which causes the residual current circuit breaker to switch off. Here is the electrical circuit so dimensioned that the switch at a fault current 30 mA switches off within 40 ms.

Um ein Überschreiten dieser Zeit überprüfen zu können, wird erfindungsgemäß mit Hilfe eines in einen Mikrocomputer, im folgenden µP genannt, integrierten Zeitgebers in vorbestimmten Zeitabständen die Ansprechzeit des FI-Schalters gemessen, mit einer Sollansprechzeit verglichen und bei Überschreiben derselben Alarm gegeben.In order to be able to check whether this time has been exceeded, according to the invention With the help of a timer integrated in a microcomputer, hereinafter referred to as µP the response time of the RCD is measured at predetermined time intervals with a target response time and given an alarm when the same is overwritten.

Erfolgt keine Alarmgabe, so wird die gemessene Ansprechzeit gespeichert und bei der nächsten Messung (Prüfung) ihr Anstieg bestimmt.If no alarm is given, the measured response time is saved and at the next measurement (test) determines its rise.

Aus diesem so ermittelten Anstieg kann man auf den Zeitpunkt des Überschreitens der maximalen Sollansprechzeit schließen, d. h. extrapolieren und sie in geeigneter Weise zur Anzeige bringen. Dadurch hat man genügend Zeit, den Fehlerstrom schutzschalter rechtzeitig austauschen zu lassen.From this increase, determined in this way, it is possible to determine the point in time of exceeding close the maximum target response time, d. H. extrapolate and use them in a more appropriate way Way to display. This gives you enough time, the fault current to have the circuit breaker replaced in good time.

Da die Ansprechzeit von Schalter zu Schalter unterschiedlich sein kann, beispiels weise muß sie bei "30 mA-Schaltern" zwischen 0 und 500 ms liegen, erzeugt man mittels des µP Fehlerströme mit ansteigender Zeitdauer, bis diese die Ansprechzeit erreicht.Since the response time can vary from switch to switch, for example wise it must be between "0 and 500 ms" with "30 mA switches" by means of the µP fault currents with increasing time period until the response time reached.

Die vorbestimmten Zeiten, nach denen ein Meßvorgang eingeleitet wird, richten sich nach der Größe der Ansprechzeit.The predetermined times after which a measuring process is initiated are determined according to the size of the response time.

Nähert sich die Ansprechzeit dem Sollwert, verkürzen sich automatisch die Zeit abstände, nach denen die jeweils nächsten Messungen erfolgen.If the response time approaches the setpoint, the time is automatically reduced distances at which the next measurements are made.

Will man nicht nur die Ansprechzeiten überwachen, sondern die Funktionsfähigkeit des gesamten Schalters, dann wird bei Erreichen eines bestimmten Ansprech zeit-Anstieges Alarm gegeben. Tauscht man daraufhin den Schalter nicht aus, schaltet sich der Schalter nach einer ebenfalls vorbestimmten Zeit, z. B. nach 6-8 Wochen, selbsttätig aus.You want to monitor not only the response times, but the functionality of the entire switch, then when a certain response is reached Time-rise alarm given. If you then do not replace the switch, the switch turns on after a predetermined time, e.g. B. after 6-8 weeks, off automatically.

Handelt es sich um einen 300 mA-Fehlerstromschutzschalter, der für den Brand schutz eingesetzt wird, so wären 6-8 Wochen viel zu lang, d. h. er muß sofort ab schalten, wenn ein gefährlicher Anstieg der Auslösezeit erreicht wird.Is it a 300 mA residual current circuit breaker that is suitable for the fire protection is used, 6-8 weeks would be far too long, d. H. he has to leave immediately switch when a dangerous increase in the tripping time is reached.

Eine Möglichkeit, den gesamten Schalter zu überwachen, besteht darin, jeweils nach Erreichen der noch zulässigen Ansprechzeit nicht nur Alarm zu geben, sondern die Hauptstromkontakte zu öffnen und innerhalb 200 ms wieder zu schließen. One way to monitor the entire switch is to look after Reaching the still permitted response time not only to give the alarm, but the Open main current contacts and close again within 200 ms.

Damit während des Offenstehens der Hauptstromkontakte der Strom weiterfließt, schließen sich über diese automatisch bypassartig Hilfsstromkontakte, die sich nach dem Gesamtüberprüfungsvorgang (Meßvorgang), d. h. nach dem Wiederschließen der Hauptstromkontakte, wieder öffnen.So that the current continues to flow while the main current contacts are open, close automatically bypass-like auxiliary current contacts that follow the overall verification process (measurement process), d. H. after reclosing the main power contacts, open again.

Will man jedoch die Hauptstromkontakte nicht überprüfen, da in den letzten Jahren die Schaltwerke der Fehlerstromschutzschalter nicht mehr ausfielen, weil keine harzenden Schmierstoffe mehr verwendet wurden, spricht bei Erreichen der An sprechzeit nur der Auslösemechanismus, z. B. das Auslöserelais, der Magnet auslöser oder ein anders gearteter Aktor, beispielsweise ein Piezo-Aktor an, wobei eine Sperre, d. h. ein Sperrglied, das Auslösen des Schaltwerkes verhindert. Auch damit umgeht man Stromausfall während des Prüfvorganges.However, one does not want to check the main power contacts, since in recent years the switchgear of the residual current circuit breaker no longer failed because none Resinous lubricants were used, speaks when reaching the An talk time only the trigger mechanism, e.g. B. the trigger relay, the magnet trigger or another type of actuator, for example a piezo actuator, wherein a lock, d. H. a locking element that prevents triggering of the rear derailleur. This also avoids a power failure during the test process.

Da beispielsweise die Magnetkontakte eines Magnetauslösers nach Öffnen gleich wieder geschlossen werden müssen, besitzt die Sperre eine in Fig. 6 dargestellte o. ä. Form, so daß sich die Magnetkontakte beim Zurückziehen der Sperre auto matisch schließen.For example, since the magnetic contacts of a magnetic release must be closed again immediately after opening, the lock has a shape shown in FIG. 6 or the like, so that the magnetic contacts close automatically when the lock is withdrawn.

Selbstverständlich kann sich die Sperre, die das Entklinken des Schaltwerkes ver hindert, auch an geeigneter Stelle im Schaltwerk befinden.Of course, the lock that ver unlatching the rear derailleur prevents them from being located at a suitable point in the rear derailleur.

Die Sperre, d. h. die Sperrvorrichtung, kann z. B. elektromechanisch, elektromagne tisch, elektrothermisch, mit Hilfe von herkömmlichen Aktoren, einen FGL-Antrieb o. ä. angetrieben werden.The lock, i.e. H. the locking device, for. B. electromechanical, electromagnetic table, electrothermal, with the help of conventional actuators, an SMA drive or the like.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, mit dieser auch den Anstieg der Ansprechzeit von Fehlerstromschutzschaltern nach einem Kurzschluß zu erkennen, der z. B. durch mehr oder weniger starkes Verschweißen der Hauptstrom kontakte verursacht werden kann.A further embodiment of the invention lies in the increase with this the response time of residual current circuit breakers after a short circuit recognize the z. B. by more or less strong welding of the main stream contacts can be caused.

Zu diesem Zwecke detektiert ein entsprechend dimensionierter Stromsensor den Kurzschlußstrom, der durch den Schalter fließt und löst über eine geeignete Einrichtung den im Hauptanspruch beschriebenen Meßvorgang aus.For this purpose, an appropriately dimensioned current sensor detects the Short-circuit current that flows through the switch and triggers an appropriate one Device from the measuring process described in the main claim.

Um zu verhindern, daß dieser Vorgang schon bei Überlast eintritt, kann man für die Kurzschlußstromerkennung z. B. eine Rogowski-Spule einsetzen, die nicht den Kurzschlußstrom i_k mißt, sondern dessen Anstieg .In order to prevent this process from already occurring in the event of an overload, z. B. use a Rogowski coil, which does not measure the short-circuit current i _k , but its rise.

Hat der Schalter durch den Kurzschlußstrom Schaden genommen, wird Alarm gegeben und/oder der Hauptstromkontakt geöffnet.If the switch has been damaged by the short-circuit current, an alarm is triggered given and / or the main power contact opened.

Alle sich aus der Erfindung ergebende Hardware kann in Form eines herkömmli chen, an den Fehlerstromschutzschalter anflanschbaren Hilfsschalters ausgebildet werden. All hardware resulting from the invention can be in the form of a conventional Chen, auxiliary switch flanged to the residual current circuit breaker will.

Auch ist es sinnvoll, alle Funktionen des erfindungsgemäßen Fehlerstromschutz schalters mittels herkömmlicher Mittel, beispielsweise durch Hilfskontakte, zu über wachen und bei Versagen, d. h. Ausfall einer oder mehrerer Funktionen Alarm zu geben.It also makes sense to use all the functions of the residual current protection according to the invention switch by means of conventional means, for example through auxiliary contacts watch and fail, d. H. Failure of one or more functions alarm give.

Diese Überwachung und die Auswertung der Fehlerstromansprechwerte kann erfindungsgemäß auch in eine gebäudesystemtechnische Anlage integriert werden, die über Busleitungen mit vielen erfindungsgemäßen Fehlerstromschutzschaltern korrespondiert und die viele der genannten Funktionen zentral erfüllt.This monitoring and the evaluation of the residual current response values can according to the invention can also be integrated into a building system system, the over bus lines with many residual current circuit breakers according to the invention corresponds and fulfills many of the functions mentioned centrally.

Anhand von Zeichnungen soll die Erfindung, sowie deren vorteilhafte Ausgestaltung näher erläutert und beschrieben werden.The invention and its advantageous embodiment are intended to be illustrated are explained and described in more detail.

Es zeigenShow it

Fig. 1 das Prinzipschaltbild eines Fehlerstromschutz schalters mit Prüftaste, Fig. 1 shows the principle circuit diagram of a fault current protective switch with test button,

Fig. 2 das Prinzipschaltbild eines Fehlerstromschutz schalters mit automatischer Überprüfung des Fehlerstromansprechwertes und Schaltwerkssperre, Fig. 2 shows the principle circuit diagram of a residual current circuit breaker, with automatic checking of the switching value and lock derailleur

Fig. 3 das Prinzipschaltbild des erfindungsgemäßen Fehlerstromschutzschalters mit Summenstrom wandler, Schaltwerk, Auslöser, Verbraucher, µP und zeitgesteuertem elektronischem Schalter. Fig. 3 shows the basic circuit diagram of the residual current circuit breaker according to the invention with total current converter, switching mechanism, trigger, consumer, µP and time-controlled electronic switch.

Fig. 4 das Prinzipschaltbild des erfindungsgemäßen Fehlerstromschutzschalters mit einer Sperre, die beim Prüfvorgang die Unterbrechung der Haupt stromkontakte verhindert. Fig. 4 shows the basic circuit diagram of the residual current circuit breaker according to the invention with a lock that prevents the main contacts from being interrupted during the test process.

Fig. 5 das Prinzipschaltbild eines erfindungsgemäßen Fehlerstromschutzschalters ohne Schaltwerks sperre, mit Bypass und Schaltwerksantrieb, Figure 5 shows the principle circuit diagram barrier. Of a fault current circuit breaker according to the invention without a switching mechanism, with bypass and switching unit drive,

Fig. 6 dasselbe wie Fig. 5, jedoch mit zusätzlichem Schaltgerät, das das Stromversorgungsnetz auch bei Versagen des Fehlerstromschutzschalter- Schaltwerkes abschalten kann, Fig. 6 is the same as FIG. 5, but with an additional switching device that can switch off the power supply network switching mechanism even in failure Fehlerstromschutzschalter-,

Fig. 7 eine von vielen denkbaren Formen der Schalt werksperre. Fig. 7 one of many conceivable forms of switching lock.

Fig. 1 stellt einen normalen 2-poligen Fehlerstromschutzschalter dar. Die beiden Netzleitungen, Phase 1 und Null 2 durchlaufen den Summenstromwandler 3 und das Schaltwerk 4. Bei Auftreten eines Fehlerstromes erzeugt der Wandler 3 ein Signal, das den Auslöser 5 zum Ansprechen bringt, der wiederum das Schaltwerk 4 mit Hilfe des Stößels 6 aufschlägt und damit den Strom in den Netzleitungen 1 und 2 unter bricht. Fig. 1 represents a 2-pole normal fault current circuit breaker. The two power supply lines, Phase 1 and 2 zero through the summation current transformer 3 and the switchgear 4. If a fault current occurs, the converter 3 generates a signal which triggers the trigger 5 , which in turn opens the switching mechanism 4 with the aid of the plunger 6 and thus breaks the current in the power lines 1 and 2 .

Um die Funktionstüchtigkeit des Fehlerstromschutzschalters in regelmäßigen Ab ständen überprüfen zu können, ist eine Prüfeinrichtung, bestehend aus Prüftaste 7 und Prüfwiderstand 8, vorgesehen. Bei Drücken der Prüftaste 7 fließt über den Wi derstand 8 ein Fehlerstrom, der den Schalter ausschaltet. Nach dem Prüfvorgang schaltet man den Schalter wieder ein.In order to be able to check the functionality of the residual current circuit breaker at regular intervals, a test device consisting of test button 7 and test resistor 8 is provided. When the test button 7 is pressed, a fault current flows through the resistor 8 , which switches the switch off. After the test, the switch is turned on again.

Fig. 2 zeigt einen 2-poligen Fehlerstromschutzschalter mit einer automatischen Prüftaste gemäß DP4106652. Fig. 2 shows a 2-pole residual current circuit breaker with an automatic test button according to DP4106652.

Die in Fig. 1 dargestellte Prüfeinrichtung (7 u. 8) wurde durch eine automatische 9 ersetzt, die kurz vor Einsetzen des automatischen Prüfvorganges an die Steuerein heit 10 ein Signal gibt, die über einen Antrieb 11 zwischen Auslöserstößel 6 und Schaltwerk 4 eine Sperre 12 schiebt. Diese verhindert die Stromunterbrechung durch das Schaltwerk 4, aber nicht das Auslösen des Auslösers 5.The test device shown in Fig. 1 ( 7 and 8 ) has been replaced by an automatic 9 , which gives a signal to the control unit 10 shortly before the start of the automatic test process, a lock 12 via a drive 11 between the trigger plunger 6 and the switching mechanism 4 pushes. This prevents the power interruption through the switching mechanism 4 , but not the triggering of the trigger 5 .

Die Überwachungs- und Signalgabeeinheit 13 überwacht automatisch die Funk tionstüchtigkeit der einzelnen Baugruppen und gibt außerdem Alarm, wenn der Auslöser 5 nicht auslösen sollte.The monitoring and signaling unit 13 automatically monitors the functionality of the individual modules and also gives an alarm if the trigger 5 should not trigger.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fehlerstromschutz schalters, der sich durch folgende Funktionsgruppen auszeichnet: Schaltwerk (4), Wandler (3), Auslöser (5), Stößel (6), Verbraucher (14), µP (15), elektronischer Schalter (16). Fig. 3 shows an embodiment of the residual current circuit breaker according to the invention, which is characterized by the following functional groups: switching mechanism ( 4 ), converter ( 3 ), trigger ( 5 ), plunger ( 6 ), consumer ( 14 ), µP ( 15 ), electronic switch ( 16 ).

Ein in den µP (15) integrierter Zeitmesser mißt in vorwählbaren Zeitabständen die Ansprechzeit des FI-Schalters, der im wesentlichen, wie oben beschrieben, aus Wandler (3), Schaltwerk (4) und Auslöser (5) besteht. A timer integrated in the µP ( 15 ) measures the response time of the RCD, which essentially consists of converter ( 3 ), switching mechanism ( 4 ) and trigger ( 5 ) at preselectable time intervals.

Die gemessene Ansprechzeit wird im µP (15), mit der Sollansprechzeit verglichen. Bei Überschreiten des Sollwertes wird über einen nicht gezeichneten Alarmgeber optischer und/oder akustischer Alarm gegeben.The measured response time is compared in µP ( 15 ) with the target response time. If the setpoint is exceeded, a visual and / or acoustic alarm is given via an alarm not shown.

Selbstverständlich kann der µP auch in der Zentraleinheit einer gebäudesystemtechnischen Anlage enthalten sein.Of course, the µP can also be in the central unit building system system included.

Im einzelnen spielt sich der automatische Prüfvorgang wie folgt ab:The automatic test procedure takes place as follows:

Zum Zeitpunkt t₁ erzeugt der µP (15) einen Impuls, mit dem der elektronische Schalter (16) öffnet. Über einen in diesem Schalter eingebauten Begrenzungswiderstand fließt dann ein vorwählbarer Fehlerstrom, der im Wandler (3) eine Sekundärspannung erzeugt, die den Auslöser (5) betätigt. Der Stößel (6) schlägt das Schaltwerk (4) auf, das durch eine nichtgezeigte Fernbedienung innerhalb 200 ms wieder schließt. Gleichzeitig mit dem Aufschlagen des Schalt werkes (4) erzeugt der Auslöser (5) ein Signal, das über die Leitung (17) an dem µP (15) gemeldet wird.At the time t₁ the µP ( 15 ) generates a pulse with which the electronic switch ( 16 ) opens. A preselectable fault current then flows through a limit resistor built into this switch, which generates a secondary voltage in the converter ( 3 ) which actuates the trigger ( 5 ). The plunger ( 6 ) opens the rear derailleur ( 4 ), which closes again within 200 ms using a remote control (not shown). Simultaneously with the opening of the switchgear ( 4 ), the trigger ( 5 ) generates a signal which is reported via the line ( 17 ) to the µP ( 15 ).

Erfolgt diese Meldung nicht, so erhöht der µP die Zeitdauer bis ein Ansprechen des Auslösers (5) erfolgt.If this message does not appear, the µP increases the time until the trigger ( 5 ) responds.

Die jeweilige Ansprechzeit speichert der µP in einem EEPROM, damit die Werte bei Stromausfall nicht verloren gehen. Liegen 2 oder mehrere Ansprechzeiten vor, bildet der µP den Anstieg derselben und extrapoliert gegebenenfalls auf den Zeitpunkt, zu dem die Sollansprechzeit überschritten wird. Gleichzeitig gibt er stillen und/oder lauten Alarm. Stellt der µP einen Bestandteil der Zentraleinheit einer gebäude systemtechnischen Anlage dar, so meldet diese den Zeitpunkt des voraussichtlichen Überschreitens der Sollansprechzeit. Der Schalter kann ausgewechselt werden, bevor er nicht mehr seinen technischen Anforderungen genügt.The µP stores the respective response time in an EEPROM Power failure is not lost. If there are 2 or more response times, forms the µP the increase of the same and extrapolates if necessary to the time, at which the target response time is exceeded. At the same time, he gives breastfeeding and / or loud alarm. The µP is part of the central unit of a building system system, it reports the time of the expected Exceeding the target response time. The switch can be replaced before it no longer meets its technical requirements.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fehlerstromschutz schalters mit einer Sperre, die die Stromunterbrechung während der Prüfung unter bindet. Fig. 4 shows an embodiment of the residual current circuit breaker according to the invention with a lock that binds the power interruption during the test.

Der µP 15 erzeugt automatisch in vorbestimmten Zeiten einen Nennfehlerstrom, der nach Erreichen der Ansprechzeit den Auslöser 5 zum Auslösen bringt. Genauso wie nach Fig. 2 verhindert dabei die Sperre 18 das Abschalten des Stromes in den Leitungen 1 und 2. Alle weiteren Funktionen zur Prüfung der Ansprechzeit führt der µP analog der Beschreibung der Fig. 3 durch. The µP 15 automatically generates a nominal fault current at predetermined times, which triggers the trigger 5 after the response time has been reached. Just as in Fig. 2 where the barrier 18 prevents the switching off of the current in the lines 1 and 2. The µP performs all other functions for checking the response time analogously to the description of FIG. 3.

Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel ohne Sperre, dafür mit Bypass 20 und Schalt werksantrieb 21. In diesem Beispiel überwacht der µP nicht nur die Ansprechzeit des Auslösers 5, sondern gleichzeitig auch alle anderen Baugruppen, einschließlich des Schaltwerkes 4 seines Antriebes 21 und Bypasses 20. Die Funktionsweise läßt sich ohne weiteres aus der Beschreibung der Fig. 3 und 4 ableiten. Fig. 5 shows an embodiment without a lock, but with bypass 20 and switching mechanism drive 21st In this example, the µP not only monitors the response time of the trigger 5 , but also all other modules, including the switching mechanism 4 of its drive 21 and bypass 20 . The mode of operation can easily be derived from the description of FIGS. 3 and 4.

Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5, dabei wurde Fig. 5 nur durch ein Schaltgerät 23 ergänzt, das abschaltet, wenn nach einer vorbestimmten, aus dem Anstieg des Ansprechwertes ermittelten Zeit der Schalter nicht ausge tauscht wurde. Fig. 6 shows a further embodiment according to FIG. 5, Fig. 5 has only been supplemented by a switching device 23 which switches off if the switch has not been replaced after a predetermined time determined from the increase in the response value.

Fig. 7 zeigt eine von vielen denkbaren Formen der Sperre 18, die sich in bestimmten Ausführungsbeispielen zwischen den Stößel 6 und das Schaltwerk 4 schiebt und beim Zurückziehen automatisch beispielsweise die Magnetkontakte eines Magnet auslösers 5 schließt. Fig. 7 shows one of many conceivable forms of the lock 18 , which in certain embodiments slides between the plunger 6 and the switching mechanism 4 and automatically closes, for example, the magnetic contacts of a magnet trigger 5 when retracted.

Fig. 7 besteht aus 4 Fig. 7a-7d, wobei Fig. 7a die Ausgangsphase des Über wachungsvorganges darstellt. Stößel 6 des Auslösers 5 und die Sperre 18 befinden sich in Bereitschaftsstellungen, d. h. in eingezogenen Zuständen. Man erkennt, daß die löffelartig ausgebildete Sperre 18 an dem Stößel 6 vorbeischießen kann. Fig. 7 consists of 4 Fig. 7a-7d, Fig. 7a represents the initial phase of the monitoring process. Tappet 6 of the trigger 5 and the lock 18 are in standby positions, ie in the retracted states. It can be seen that the spoon-like lock 18 can shoot past the plunger 6 .

Fig. 7b zeigt die Sperre 18 in der Stellung, in der ein Ausschalten des Schalt werkes 4 nicht mehr möglich ist. Fig. 7b shows the lock 18 in the position in which switching off the switch 4 is no longer possible.

Wenn nun der Ansprechwert gemessen wird und dabei der Auslöser 5 auslöst, schlägt der Stößel 6 an die Sperre 18 an, wie in Fig. 7c gezeigt.If the response value is now measured and the trigger 5 is triggered, the plunger 6 strikes the lock 18 , as shown in FIG. 7c.

Nach Beendigung des Vorganges zieht sich die Sperre 18 zurück und schiebt, wie in Fig. 7d erkennbar, mit ihrer Verdickung den Stößel 6 nach unten, der seinerseits die Magnetkontakte des Auslösers wieder schließt.After completion of the process, the lock 18 retracts and, as can be seen in FIG. 7d, pushes the plunger 6 downward with its thickening, which in turn closes the magnetic contacts of the trigger again.

Nach der Schließung der Magnetkontakte befindet sich die Sperre 18 wieder in ihrer Ausgangsposition der Fig. 7a.After the magnetic contacts have closed, the lock 18 is again in its starting position in FIG. 7a.

19 stellt hier den Antrieb der Sperre 18 dar. 19 here represents the drive of the lock 18 .

Selbstverständlich kann sich die Sperre, die das Entklinken des Schaltwerkes verhindert, auch an geeigneter Stelle im Schaltwerk befinden.Of course, the lock can be used to release the derailleur prevents them from being located at a suitable point in the rear derailleur.

Die Sperre, d. h. die Sperrvorrichtung kann z. B. elektromechanisch, elektromag netisch, elektrothermisch, mit Hilfe von herkömmlichen Aktoren, einen FGL-Antrieb o. ä. angetrieben werden. The lock, i.e. H. the locking device can, for. B. electromechanical, electromag netisch, electrothermal, with the help of conventional actuators, an SMA drive or the like.

Diagramm 1 Diagram 1

Claims

1. Fehlerstromschutzschalter, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe eines in einen Mikrocomputer, kurz µP genannt, integrierten Zeitgebers seine Ansprechzeit in vorbestimmbaren Zeitabständen gemessen, mit einer Sollansprechzeit verglichen (geprüft) und bei Überschreiten der Sollansprechzeit Alarm gegeben wird.1. Residual current circuit breaker, characterized in that with the aid of a timer integrated in a microcomputer, abbreviated µP, its response time is measured at predeterminable time intervals, compared (checked) with a target response time and an alarm is given if the target response time is exceeded.

2. Fehlerstromschutzschalter nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle in bestimmten Zeitabständen gemessenen Ansprechzeiten t_a gespeichert werden und aus dem automatisch gebildeten, zeitlichen Anstieg derselben auf den Zeitpunkt des Überschreitens der Sollansprechzeit geschlossen, d. h. extrapoliert wird.2. Residual current circuit breaker according to claim 1, characterized in that all the response times t _a measured at specific time intervals are stored and from the automatically formed, temporal increase of the same to the point in time when the target response time is exceeded, that is extrapolated.

3. Fehlerstromschutzschalter nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Länge der vorbestimmten Zeiten sich nach der Länge der jeweils gemessenen Ansprechzeit richtet, daß z. B. dann, wenn die Ansprechzeit sich dem Sollwert nähert, die o. g. Zeitabstände immer kürzer werden.3. Residual current circuit breaker according to claims 1 and 2, characterized records that the length of the predetermined times depends on the length of each measured response time that z. B. when the response time Approaches the target value, the above Time intervals are getting shorter and shorter.

4. Fehlerstromschutzschalter nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß bei Erreichen eines bestimmten Wertes Alarm gegeben wird.4. Residual current circuit breaker according to claims 1 to 3, characterized net that an alarm is given when a certain value is reached.

5. Fehlerstromschutzschalter nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Vorgang des Zeitgebens, -messens, -vergleichens, -speicherns sowie auch der Vorgabe der Prüfzeiten automatisch erfolgt.5. Residual current circuit breaker according to claims 1-4, characterized in that the whole process of timing, measuring, comparing, storing as well as the specification of the test times.

6. Fehlerstromschutzschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich während der Ansprechzeitüberprüfung vor Öffnen der Hauptstromschaltkontakte des Fehlerstromschutzschalters über diese automatisch bypassartige Hilfs stromkontakte schalten, die sich nach dem Gesamtüberprüfungsvorgang, d. h. nach dem Wiederschließen der Hauptstromkontakte öffnen, so daß während des o. g. Vorganges kein Stromausfall auftritt. 6. Residual current circuit breaker according to claim 5, characterized in that during the response time check before opening the main current switch contacts of the residual current circuit breaker via this automatically bypass-like auxiliary Switch current contacts, which after the overall review process, d. H. to open the reclosing of the main power contacts, so that during the o. g. No power failure occurs.

7. Fehlerstromschutzschalter nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeich net, daß während der Ansprechzeitüberprüfung ein Auslösemechanismus, z. B. ein Auslöserelais, ein Magnetauslöser oder ein anders gearteter Aktor, beispielsweise Piezoaktor, anspricht, aber eine Sperre das Auslösen des Schaltwerkes verhindert, um Stromausfall zu vermeiden.7. Residual current circuit breaker according to claims 1 to 6, characterized net that a trigger mechanism, e.g. B. a Trigger relay, a magnetic trigger or another type of actuator, for example Piezo actuator, responds, but a lock prevents the switching mechanism from being triggered, to avoid power failure.

8. Fehlerstromschutzschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperre eine Form ähnlich der in Fig. 6 dargestellten hat, um beim Zurückziehen derselben die Kontakte des Auslösers wieder zu schließen.8. Residual current circuit breaker according to claim 7, characterized in that the lock has a shape similar to that shown in Fig. 6 to close the contacts of the trigger when the same is withdrawn.

9. Fehlerstromschutzschalter nach Ansprüchen 7 und 8, dadurch ge kennzeichnet, daß die Sperre an geeigneter Stelle im Schaltwerk eingreift und beim Zurückziehen die Kontakte des Auslösers wieder schließt, z. B. die Magnetkontakte eines Magnetauslösers.9. Residual current circuit breaker according to claims 7 and 8, characterized ge indicates that the lock engages at a suitable point in the rear derailleur and at Withdrawing the contacts of the trigger closes again, e.g. B. the magnetic contacts a magnetic trigger.

10. Fehlerstromschutzschalter nach Ansprüchen 7 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, daß der Antrieb der Sperre z. B. elektromechanisch, -magnetisch, -ther misch, mit Hilfe von herkömmlichen Aktoren, einem FGL-Antrieb oder ähnlichem erfolgt.10. Residual current circuit breaker according to claims 7 to 9, characterized records that the drive of the lock z. B. electromechanical, magnetic, -ther mixed, with the help of conventional actuators, an SMA drive or similar he follows.

11. Fehlerstromschutzschalter nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch ge kennzeichnet, daß ein weiterer Sensor, beispielsweise auch eine Rogowski-Spule, ein durch den Fehlerstromschutzschalter fließenden Kurzschlußstrom detektiert und daß danach sofort eine Messung der Fehlerstrom-Ansprechzeit erfolgt.11. Residual current circuit breaker according to claims 1 to 10, characterized ge indicates that another sensor, for example a Rogowski coil, a short-circuit current flowing through the residual current circuit breaker is detected and that the residual current response time is then measured immediately.

12. Fehlerstromschutzschalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Messung der Fehlerstrom-Ansprechzeit dieselbe gleich nochmals gemessen wird, um nach dem Kurzschluß bei Überschreiten des Sollwertes der Ansprechzeit zu signalisieren den Schalter auszutauschen oder beim Überschreiten der gesetzlich vorgeschriebenen Sollansprechzeit den Schalter auszuschalten und/oder Alarm zu geben.12. Residual current circuit breaker according to claim 11, characterized in that after measuring the residual current response time the same again is measured in order after the short circuit when the setpoint is exceeded To signal response time to replace the switch or when exceeded turn off the switch within the legally required target response time and / or give an alarm.

13. Fehlerstromschutzschalter nach Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekenn zeichnet, daß die Meß- und Überwachungseinrichtung die Form eines herkömmli chen, an dem Fehlerstromschutzschalter anflanschbaren Hilfsschalters besitzt. 13. Residual current circuit breaker according to claims 1 to 12, characterized records that the measuring and monitoring device in the form of a conventional The auxiliary switch that can be flanged to the residual current circuit breaker.

14. Fehlerstromschutzschalter nach Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekenn zeichnet, daß alle Funktionen des erfindungsgemäßen Fehlerstromschutzschalters mittels herkömmlicher Mittel, beispielsweise durch Hilfskontakte, überwacht werden und bei Versagen, d. h. Ausfall einer oder mehrerer Funktionen Alarm gegeben wird.14. Residual current circuit breaker according to claims 1 to 13, characterized records that all functions of the residual current circuit breaker according to the invention be monitored by conventional means, for example by auxiliary contacts and in the event of failure, d. H. Failure of one or more functions alarm is given.

15. Fehlerstromschutzschalter nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch ge kennzeichnet, daß die Überwachung, Steuerung und Signalgabe in eine gebäude systemtechnische Anlage integriert werden.15. Residual current circuit breaker according to claims 1 to 14, characterized ge indicates that the monitoring, control and signaling in a building system technical system can be integrated.

16. Fehlerstromschutzschalter nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch ge kennzeichnet, daß die Zeit, die verstreicht, bis der Fehlerstromschutzschalter wieder funktionsbereit ist, kleiner als 200 ms ist.16. Residual current circuit breaker according to claims 1 to 12, characterized ge indicates that the time that passes until the earth leakage circuit breaker returns is functional, is less than 200 ms.