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DE1905505C3 - Fehlerstromschutzschalter - Google Patents

Fehlerstromschutzschalter

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Publication number
DE1905505C3
DE1905505C3 DE19691905505 DE1905505A DE1905505C3 DE 1905505 C3 DE1905505 C3 DE 1905505C3 DE 19691905505 DE19691905505 DE 19691905505 DE 1905505 A DE1905505 A DE 1905505A DE 1905505 C3 DE1905505 C3 DE 1905505C3
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DE
Germany
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current
winding
circuit breaker
transformer
auxiliary
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Application number
DE19691905505
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English (en)
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DE1905505B2 (de
DE1905505A1 (de
Inventor
Knud Harald Storm Sonderborg Johansen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SCHUPA-ELEKTRO-GMBH and CO KG 5885 SCHALKSMUEHLE DE
Original Assignee
SCHUPA-ELEKTRO-GMBH and CO KG 5885 SCHALKSMUEHLE DE
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Filing date
Publication date
Application filed by SCHUPA-ELEKTRO-GMBH and CO KG 5885 SCHALKSMUEHLE DE filed Critical SCHUPA-ELEKTRO-GMBH and CO KG 5885 SCHALKSMUEHLE DE
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Publication of DE1905505B2 publication Critical patent/DE1905505B2/de
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Publication of DE1905505C3 publication Critical patent/DE1905505C3/de
Expired legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/26Emergency 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
    • H02H3/32Emergency 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
    • H02H3/33Emergency 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
    • H02H3/332Emergency 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 with means responsive to DC component in the fault current

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  • Power Engineering (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Breakers (AREA)
  • Relay Circuits (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Fehlerstromschutzschalter mit einem Summenstromwandler, dessen Primärwicklungen mit den Phasenleitungen eines Wechselstromsystems verbunden sind, dessen Auslösewicklung an einen Auslöser angeschlossen ist und dessen Eisenkern mit einer aus einer Hilfsquelle gespeisten denselben vormagnetisierenden Hilfswicklung versehen ist, welcher Auslöser eine erste Anzeige liefert, wenn sich in dem Summenstromwandler durch einen Erdschluß des Wechselstromsystems dem Vormagnetisierungsstrom ein FehlcrstroK. überlagert.
Übliche Fehlerstromschutzschalter, bei denen die Primärwicklung des Summenstromwandlers von den zu überwachenden Leitern gebildet wird, und deren Sekundärwicklung als Auslösewicklung an den Auslöser angeschlossen ist, reagieren nur auf einen reinen Wechselstromfehlerstrom korrekt. Bei Gleichstromfehlerströmen oder Mischfehlerströmen löst der Gleichstromanteil den Auslöser nicht aus. Zudem kann der Gleichstromanteil den Kern des Summenstromwandlers ganz oder teilweise sättigen und eine Verschiebung
so des Arbeitspunktes hervorrufen, so daß die Transformierung des Wechselstromanteils vermindert wird und rfer Auslöser auch bei einem Wechselstromfehlerstrom nicht mehr auslöst. Da es heute üblich ist, an ein Wechselstromnetz Gleichstromverbraucher über Gleichrichter anzuschließen, können solche Gleichstromfehlerströme oder Mischströme auftreten.
Es ist ein Fehlerstromrelais bekannt (dänische Patentschrift 91 184), das nach dem Differenzsicherungsprinzip arbeitet und speziell für Wechselstrom geeignet ist, das aber auch für Gleichstrom verwendet werden kann. Dieses Relais beruht auf der Anwendung eines Elektromagneten, der mit einem Permanentmagneten polarisiert ist; deshalb wird das Relais nur bei Gleichstrom in der einen Richtung korrekt reagieren.
Es ist ferner bekannt, zur Steigerung der Empfindlichkeit zwischen die Sekundärwicklung des Summenstromwandlers und den Auslöser einen Leistungsverstärker zu schalten und hierzu eine Kathodenröhre oder einen
Transistor zu verwenden. Zur Versorgung des Verstärkers verwendet man z. B. einen von dem zu schützenden Netz über einen Gleichrichter entnommenen Gleichstrom. Diesen pulsierenden Gleichstrom führt man über eine Hilfswicklung des Summenstromwandler, die gleichzeitig dazu dient, dem Eingang des Verstärkers über die Sekundärwicklung eine Vorspannung zu liefern (deutsche Auslegeschrift 1146 181). Dieses Schalterprinzip ist aber für die Erfassung von Gleichstromfehlerströmen nicht geeignet. in
Ferner ist die Messung von Gleichströmen durch Änderung der Magnetisierung in wechselstromgespeisten Induktivitäten bekannt (vgl. Zeitschrift Elektrotechnik und Maschinenbau, 1959, Jahrgang 76, S. 579).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fehlerstromschutzschalter zu schaffen, der sowohl beim Auftreten eines Wechselstromfehlerstroms als auch bei gleichzeitigem Auftreten von Wechselstromfehlerströmen und Gleichstromfehlerströmen und auch bei einem Gleichstromfehlerstrom auslöst.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß an einem Fehlerstromschutzschalter der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß zur zusätzlichen Erfassung des Erdschlußstromes bei Gleichstromverbrauchern, die über Gleichrichter aus einem Wechselstromnetz gespeist sind, die Primärwicklung des Summenstromwandlers in den wechselstromseitigen Zuleitungen zum Gleichrichter liegen, daß an die Hilfswicklung eine reine Wechselspannungsquelle angeschlossen ist, und daß der an die Auslösewicklung des Summenstromwandlers angeschlossene Auslöser derart bemessen ist, daß er eine zweite Anzeige liefert, wenn sich im Summenstromwandler infolge eines Erdschlusses im Gleichstromverbraucher eine die Vormagnetisierung überdekkende Gleichstrommagnetisierung einstellt.
Ein weiterer Vorschlag der Erfindung besteht in der vorteilhaften Anwendung dieses Fehlerstromschutzschalters an einem reinen Gleichstromnetz, dessen Leiter die Primärwicklung des Summenstromwandlers bildet. In d'jsem Anwendungsfall bleibt die Hilfswicklung selbstverständlich an die genannte Wechselspannungsquelle angeschlossen. Der Auslöser liefert eine Anzeige dadurch, daß der Kern des Summenstromwandlers zusätzlich zur bereits vorhandenen Wechselstrommagnetisierung noch eine Magnetisierung durch den Gleiciistromfehlerstrom erhält, was eine Erhöhung des Stromflusses zum Auslöseorgan bewirkt, welches daraufhin die genannte zweite Anzeige liefert.
Tritt ein Wechselstromfehlerstrom auf, so summieren sich die von der Hilfswicklung induzierte Wechselgrundspannung und die vom Fehlerstrom erzeugte Spannung am Auslöser, so daß dieser auf Grund der Änderung der Grundspannung anspricht. Fließt im Wechselstromnetz auch ein Gleichstromfehlerstrom, so bewirkt dieser eine Vormagnetisierung und damit eine Änderung des Arbeitspunktes am Kern des Summenstromwandlers. Damit erfolgt eine Verringerung der Wechselspannung am Auslöser, so daü dieser anpricht. Benutzt man den Fehlerstromschutzschalter in einem Gleichstromnetz und tritt kein Fehlerstrom auf, dann (ritt auf Grund des Wechselstroms in der Hilfswicklung eine Wechselspannung am Auslöser auf. Sobald ein Gleichstromfehlerstrom fließt, wird der Arbeitspunkt am Kern geändert, und damit verringert sich wieder die Wechselgrundspannung am Auslöser, so daß auf Grund b5 dieser Spannungsverringerung der Auslöser ebenfalls anspricht.
Die beiden Wicklungen, die Auslösewicklung und Hilfswicklung, können getrennt sein und wie eine Primärwicklung und eine Sekundärwicklung eines Transformators wirken. Es können indessen auch die Auslöse- und die Hilfswicklung eine gemeinsame Wicklung bilden.
Das erfindungsgemäße Prinzip kann auch mit einer Bezugsspannung im Spannungsvergleich verwirklicht werden.
Dabei kann eine Einrichtung zur Erzeugung der Bezugsspannung aus einem Hilfstransformator mit einem Kern, einer von einer Wechselstromquelle gespeisten Primärwicklung und einer Sekundärwicklung bestehen, deren Spannung die Bezugsspannung im Auslöserkreis ist
Hierbei sind die Spannungen an der Auslösewicklung und der Sekundärwicklung gleich groß und entgegengesetzt gerichtet.
Eine einfache und empfindliche Ausbildung wird dadurch erreicht, daß die Hilfswicklung des Summenstromwandlers und die PrimärwicV'ung des Hilfstransformators miteinander in Reihe geschaltet sind, und daß die Sekundärwicklung für die Bezugsspannung und die Auslösewicklung in Reihe geschaltet sind.
Eine besonders einfache Ausführung kann man dadurch erhalten, daß der Summenstromwandler und der Hilfstransformator einen gemeinsamen Eisenkern mit zwei magnetischen Kreisen haben, von denen der eine den Kern für den Summenstromwandler und dei zweite den Kern für den Hilfstransformator bildet, und daß die Hilfswicklung auf einem beiden magnetischen Kreisen gemeinsamen Teil angebracht ist, wobei die Auslösewicklung und die Sekundärwicklung des Hilfstransformators in Reihe geschaltet und entgegengesetzt gerichtet sind.
Es ist auch möglich, daß die auf dem Eisenkern des Summenstromwandlers angeordnete Auslösewicklung in einer den Auslöser in einer Diagonalen enthaltenden Brückenschaltung als veränderlicher induktiver Widerstand geschaltet ist. In diesem Fall fallen die Auslösewicklung und die Hilfswicklung zu einer Einheit zusammen.
Als einfache und billige Möglichkeit zur Versorgung der wechselstromdurchflossenen Hilfswicklung läßt sich der Wechselstrom für die auf dem Summenstromwandler angebrachte Hilfswicklung dem durch derr Fehlerstromschutzschalter geschützten Netz entnehmen, gegebenenfalls über einen Widerstand.
Die Hilfswicklung läßt sich aber auch über einen Transformator an das geschützte Netz anschließen, um einen angepaßten Wechselstrom zu erhalten.
Zur Verbesserung der Anpassung und zum Erreichen einer hohen Empfindlichkeit des Fehlerstromschutzschalter empfiehlt es sich, die Hilfswicklung von einem eigenen Generator zu speisen.
Um eine unbedingt zuverlässige Funktion zu erreichen, kann man auch einen auf eine bestimmte Frequenz abgestimmten Auslöser benutzen und dem Generator eine Frequenz geben, die von der Frequenz des zu schützenden Net-.es abweicht. Dabei kann die geeignete Frequenz des Generators höher sein, als die Netzfrequenz, z. B. das Mehrfache der Frequenz des zu schützenden Netzes betragen.
Um einen vom Wechselstromnetz unabhängigen Wechselstrom zu erhalten, kann man den Wechselstromgenerator für die Hilfswicklung von einem Gleichstromnetz speisen. Diese Ausführung wird man für einen Fehlerstromschutzschalter wählen, der in einem Gleichstromnetz verwendet werden soll.
Mit Hilfe der Zeichnung soll das Prinzip der Erfindung erläutert werden. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 einen herkömmlichen Fehlerstromschutzschalter, der in einem Wechselstromnetz mit einem Wechselstromverbraucher verwendet wird.
F i g. 2 einen Fehlerstromschutzschalter, der in einem Wechselstromnetz verwendet wird, an das ein Glciehstromverbraucher über einen Gleichrichter angeschlossen ist.
F ι g. 3 die schematische Darstellung einer Anlage mit einem Fehlerstromschutzschalter gemäß F i g. I und 2. an ucn zwei Wechselstromverbraueher und ein Cileichstromverbraucher über einen Gleichrichter angeschlossen Sinti.
F ι g. 4 ein Diagramm über die Änderung des Aiislösefehlerwechselstroms in Abhängigkeit von einem durch den Summenstromwandler fließenden Gleichstromfehlerstrom.
F ι g. 5 die Anordnung eines Fehlerstromschutzschallers nach der Frfindung in einem einphasigen Wechselstromnetz mit einem I lilfstransformator.
F ι g. 6 eine zweite Ausführungsform eines Fehler stromschiitzschalters mit einem gemeinsamen Kiscnkern für Summenstromwandler und Hilfstransformator.
Γ ι g. 7 eine dritte Ausführungsform eines Fehlerstromschiitzschalters mit nur einem vormagnetisiertcn Summenstromwandler.
F ι g. K ei: e sierte Ausführungsform eines Fehlerstromschutzschalters mit einer Meßbrücke.
Der in der F ι g. I gezeigte .Summenstromwandler ties Fehlerstromschiit/schaliers für Wechselstromfehlerstrom hat einen ringförmigen Magnetkern I. durch welchen die drei Phasenleiter und der Miiielpunktleiier zum 3- Phasen-Wechselstroms erbraucher 2 geführt sind, kr liner die Schut/Ieming 1 geerdet ist. Die auf dem Kern I .ingeordnete Auslöse»icklung 4 ist mit dem Aiisiiiser 5 '.erblinden, der über ein Schaltschloß den Schalter 6 belangt. Das Wechselstromnetz ist über die Leitung 7 geerdet. Ein Mim Verbraucher 2 über den Schutzleiter 3 fließender Fehlerstrom erzeugt in der Auslose» icklung 4 eine Auslosespannung, wodurch das Aiisloseorgan. und damit tW Schalter 6 ausgelost wird. Im Falle eines Gleichstrornfehlcrstroms »ird in der Auslose» icklung 4 keine Spannung zur Auslosung des Ausinseorgans erzeugt, jedoch wird eine Gleichstrom-'.ormagnetisierung des Summenstromwandler bewirkt. die fur das Auslosen des Fehlerstromschutzschalters einen erhöhten Wech5elstromfehlerstrom notwendig macht, wodurch die Empfindlichkeit des Fehlerstrom· schutzschalter herabgesetzt »ird (s. F i g. 4 worin bedeutet: /je= Wechseistromfehlerstrom. /c/c = Gleichstromfehlerstrom. //?= Nenn» echselfehlerstrom).
Wenn der Summenstromwandler des Fehlerstromschutzschalter nach Fig. 2 vor einem einen Gleichstromverbraucher 9 speisenden Gleichrichter 8 angeschlossen ist. ist die Möglichkeit des Auftretens eines Gleichstromfehierstroms besonders groß. Der Fehlerstromschutzschalter ist nicht für einen solchen Strom-Kreis geeignet, weil er auf einen Gleichstrom nicht anspricht.
in der F Ϊ g. 3 ist ein Fehlerstromschutzschalter 10 für Wechseistromfehlerstrom entsprechend den in den Fig. i und 2 mit den Bezugszeichen 1, 4, 5 und 6 dargestellten Einzelheiten. An den Fehlerstromschutzschaiter 10 sind über Ausschalter die drei Stromverbrau- ;ncr entschlossen. r-on ^-eichen zwei. 12 und !3. -'·» echseisirorm erbraucher sind, der dritte. 14. ein an den Gleichrichte'· 15 angeschlossener Gleichstromverbrau-
eher. Die drei Verbraucher 12, 13 und 14 sind jeder für sich geerdet. Sofern beim Gleiehstromverbraucher 14 ein Gleichstromfehlerstrom entsteht, wird der Fehlerstromschutzschalter 10 nicht rech'zeitig ansprechen, weil durch den Kern 1 des Summenstromwandlers des Fehlerstromschutzschalters 10 ein Gleichstrom fließt, der den Kern I vormagnetisiert, so daß dessen Arbeitspunkt verschoben wird.
In der F i g. 4 ist die durch die Vormagnetisierung hervorgerufene Wirkung gezeigt. In der Absz.isscnriehtung ist der durch den Kern 1 fließende Gleichstromfehlcrstrom UIc eingetragen, in tier Ortlinalenrichtiing der zur Auslösung des Auslöscorgans 5 erforderliche Wechselstromfehlerstrom Inc. Der Nennwechselstromfehlerstrom zur Auslösung ist. wenn der Gleichstromfchlerstrom Null ist. mit In bezeichnet. Man erkennt, tlaß der erforderliche Wechselstromfehlerstrom zur Auslösung des Auslösers 5 mit einem auftretenden Gleichstromfchlerstrom stark ansteigt. Wenn ein Gleichstromfehlerstrom beim Verbraucher 14 auftritt und tier Arbeitspunkt ties Kerns 1 verschoben wird, ist also ein größerer Wechseistromfehlerstrom am Verbraucher 12 oder Π oder beiden erforderlich, um den Fehlerstromschutzschalter 10 zum Ansprechen zu bringen, und die Verbraucher sind nicht dem Sollwert //) entsprechend geschützt. Fin typischer Fall ist es, wenn ein Sollwert von 30 PiA vorgegeben ist und vom Verbraucher 14 ein Gleichstromfehlerstrom von I A hervorgerufen wird. In diesem ί- alle wird für die eine Auslösung ein Wechseistromfehlerstrom von über 1 A an Stelle von 30 niA erforderlich. Die vorgesehene Schutzwirkung des Fehlerstromschutzschalters 10 ist dann nicht mehr gegeben.
Der in der F i g. 5 gezeigte Fehlerstromschutzschalter nach der Erfindung hat gleichfalls einen ringförmigen Magnetkern 1 und eine Auslösewicklung 4. die mit einem Auslöser 5 verbunden ist. der auf den Schalter 6 wirkt. Der Kern I des Summenstromwandlers hat ferner eine besondere Hilfswicklung 16. die in Reihe mit einer Primärwicklung 17 eines zweiten Transformators liegt, der aus einem ringförmigen Magnetkern 18 und einer Sekundärwicklung 19 besteht, die mit der Auslösewicklung 4 und mit dem Auslöser 5 in Reihe liegt und als Bezugsspannungsquelle dient. Die Verbindung ist derart, daß die in beiden Wicklungen 4 und 19 auftretenden Spannungen entgegengesetzt gerichtet sind. Die beiden in Reihe geschalteten Wicklungen 16 und 17 werden mit Wechselstrom gespeist, im Beispiel durch Anschluß an zwei Netzleiter über einen Widerstand 20. An die Netzleiter sind ein oder mehrere Stromverbraucher angeschlossen, die durch den Fehlerstromschutzschalter geschützt »erden sollen. Die zwei Netzleiter werden durch den Magnetkern 1 geführt. Gezeigt sind nur zwei Netzleiter, aber der Fehlerstromschutzschalter wirkt in gleicher Weise bei drei oder vier Leitern eines 3-Phasen-Netzes.
Der Wechselstrom durch die Hilfswicklung 16 und die Primärwicklung 17 auf dem Kern 18 induziert gleich große Wechselspannungen in den Wicklungen 4 und 19. aber da diese Wicklungen gegeneinander geschaltet sind, fließt durch den Auslöser 5 kein Strom, vorausgesetzt, daß die Stromverbraucher keinen Fehlerstrom führen. Wenn jedoch ein Wechselfehlerstrom auftritt, bewirkt dieser eine Änderung des Magnetflusses im Kern 1. Diese bewirkt Änderungen der Spannung in der Wicklung 4, so daß eine Spannung am Auslöser 5 entsteht, die ihn zum Ansprechen bringt. Infoige des hauptsächlich durch den Widerstand 20 bestimmten.
eingeprägten Stromes bleibt eine Änderung der Spannung an der Wicklung 16 ohne wesentlichen Einfluß. Tritt ein Gleichstromfehlerstrom auf, so wird der Kern I vormagnetisierl und sein Arbeitspunkt \erschoben. Diese Erscheinung trill nicht im zweiten Wandler 17. 18, 19 auf. und es entsieht deshalb eine Differenz zwischen ilen Spannungen in der Auslöse- wicklur-i 4 und der Sekundärwicklung 19. so daß infolge der resultierenden Spannung der Auslöser 5 anspricht. Das in F i g. b gezeigte Ausführungsbeispiel entspricht in der Hauptsache dem in F i g. 5 j?e/eig*?n Fehlerstromschutzschalter Die beiden Kerne I und 18 sind durch einen Kern erset/t.der zwei Öffnungen 21 und 22 zur Bildung \on zwei Magnetkreisen 23 und 24 hat. wobei die Auslösenicklung 4 im Magnelkreis 21 angeordnet und die Sekundärwicklung 19 im Magnetkreis 24 angeordnet ist. Die beulen Wicklungen 16 und 17 sind 'lurch eine einzige Hilfswicklung 25 ersetzt, die
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Öffnungen des Kerns angebracht ist und deshalb zu beiden Magnetkreisen gehört. Die Hilfswicklung 25 ist über den Widerstand 20 an die beiden Netzleiter angeschlossen, und letztere sind durch die Öffnung 21 des Kerns geführt. Der in F i g. 6 gezeigte Fehlerstromschulzschalter arbeilet im wesentlichen in gleicher Weis.; wie der in F ι g. 5 gezeigte.
An Si eile den Wechselstrom zu den Wicklungen 16 und 17 oder 25 von den Netzleitern direkt über den Widerstand zuzuleiten, kann man auch zur Speisung einen Transformator verwenden. Fs besteht ferner die Möglic keil, eine gesonderte Wechselstromquelle zu verwenden, die vom Netz unabhängig ist. In den F i g. 5 und 6 ist vorausgesetzt, daß die Netzleitcr Wechselstrom fjhren. Fs ist indessen auch möglich, den Fehlerstromschutzschalter für Gleichstrom zu verwenden. wobei die Netzleiter ebenfalls durch den Magnetkern I oder 23 geführt werden. In diesem Falle wird eine besondere Wechselstromquelle zur Speisung der Wicklungen 16 und 17 oder 25 oder ein Gleichstromwechsels! romumformer angewendet, wie das für die Gleichstrommessung bereits bekannt ist (Taschenbuch für Elektromeßtechnik. Siemens AG. 1957. S. 140). Zwischen den Auslösewicklungen 4, 19 und dem Auslöser 5 kann ein Verstärker eingeschaltet werden.
Der in der F i g. 7 gezeigte Fehlerstromschutzschalter hat einen Summenstromwandler mit einem Kern 1. einer Hilfswicklung 26, die an die Netzleiter angeschlossen ist. und eine Auslösewicklung 4, von der ein Anschliillende zu einem Auslöser 5 geführt ist und das /weile an einen der beiden Nelzleiler. Das andere AnschliiUende des Auslösers ist an den anderen Nctzleilcr geführt. Durch die Hilfswicklung 26 fließt ein konstanter Wechselstrom, der in der Wicklung 4 eine Wechselspannung induziert, welche von der vom Netz abgeleiteten Spannung im Kreis 4, 5 überlagert wird. Die beiden Wicklungen 26 und 4 sind vorzugsweise so gewählt, daß der Stromkreis 4, 5 stromlos ist. wein kein Fehlerstrom fließt. Tritt ein Wechselfehlerstrom auf. dann wird in der \u<lö<.ewieklung 4 ein Strom zur •\uslosung des Auslösers 5 induziert und der Schaher 6 schaltet aus. Hei einem Glcichstromfchlerslrom wird der •Vbcitspunki des Kernes verschoben, so daß die Wechselspannung, die von der Hilfswicklung 26 in der Wicklung 4 induziert wird, geändert wird, wodurch der Auslöser 5 eine von Null verschiedene Spannung erhält, die /ur Auslösung und Ausschaltung des Schallers führt.
λ ζ -,ι
besonderen Generator gespeist, falls der Fehlerstrom schutzschalter zur I 'berwachung eines Gleichstromnetzes benutzt wird.
Der in F i g. 8 gezeigte Fehlerstromschutzschalter hat einen Summenstromwandler mit dem Kern I, einer Wicklung 4 und einem Auslöser 5. Die Wicklung 4 bildet zusammen mit einem Kondensator 27 und drei Widerständen 28, 29, 30 einen Teil einer Brückenschaltung. Der Ausloser 5 ist in der einen Diagonale der Brücke angeordnet, während die Speisung der Brücke durch einen Wechselstromgenerator in der anderen Diagonale erfolgt. Die Teile 4, 27, 28, 29 und .30 sind vorzugsweise derart dimensioniert, daß ohne Fehlerstrom in den Netzleitern keine Spannung am Auslöseorgan auftritt.
Der Wechselstrom in der Wicklung 4 bewirkt eine Wechselmagnetisierung des Kernes 1. Tritt im Netzleiter ein Wechselstromfehlerstrom auf. dann wird in der Wicklung 4 eine Wechselspannung induziert, die eine Spannung am Auslöser 5 zur Folge hat. Tritt ein Gleichstromfehlerstrom auf. dann erfolgt eine Gleichstromvormagnetisierung des Kernes 1, wodurch der induktive Widerstand der Wicklung 4 vermindert wird und die dadurch erzeugte Verschiebung des Brückengleichgewichtes den Auslöser 5 ansprechen läßt.
Wird ein besonderer Generator 31 angewandt, so kann er auch zur Erzeugung von Wechselstrom eingerichtet sein, dessen Frequenz viel höher als die Frequenz des Netzes ist.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:
1. Fehlerstromschutzschalter mit einem Summenstromwandler, dessen Primärwicklung mit den Phasenleitungen eines Wechselstromsystems verbunden sind, dessen Auslösewicklung an einen Auslöser angeschlossen ist und dessen Eisenkern mit einer aus einer Hilfsquelle gespeisten, denselben vormagnetisierenden Hilfswicklung versehen ist, welcher Auslöser eine erste Anzeige liefert, wenn sich in dem Summenstromwandler durch einen Erdschluß des Wechselstromsystems dem Vormagnetisierungsstrom ein Fehlerstrom überlagert, dadurch gekennzeichnet, daß zur zusätzlichen Erfassung des Erdschlußstromes bei Gleichstromverbrauchern (14), die über Gleichrichter (15) aus dem Wechselstromnetz gespeist sind, die Primärwicklungen des Summenstromwandlers in den wechsdstromseitigen Zuleitungen zum Gleichrichter (15) üegcn, daß an die Hilfswicklung (15, 25, 26) eine reine Wechselstromspannungsquelle angeschlossen ist und daß der an die Auslösewicklung (4) des Summenstromwandlers angeschlossene Auslöser (5) derart bemessen ist, daß er eine zweite Anzeige liefert, wenn sich im -Summenstromwandler infolge eines Erdschlusses im Gleichstromverbraucher (14) eine die Vormagnetisierung überdeckende Gieichstromvormagnetisierung einstellt
2. Fehlerstromschutzschalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch seine Anwendung an einem reinen Gleichstromnetz, dessen Leiter die Primärwicklungen des Summenstromwandlers bilden.
3. Fehlerstromschutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ewi Hilfstransformator mit einem Kern (18), einer von der Wechselstromquelle gespeisten Primärwicklung (17) und einer Sekundärwicklung (19) vorhanden ist, daß die Hilfswicklung (16) des Summenstromwandlers und die Primärwicklung (17) des Hilfstransformators miteinander in Reihe geschaltet sind und daß die Spannungen an der Auslösewicklung (4) und an der Sekundärwicklung (19) im fehlerfreien Zustand gleich groß und entgegengesetzt gerichtet sind (F ig. 5).
4. Fehlerstromschutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Summenstromwandler und der Hilfstransformator einen gemeinsamen Eisenkern mit zwei magnetischen Kreisen (23, 24) haben, von denen der eine (23) den Kern für den Summenstromwandler und der zweite (24) den Kern für den Hilfstransformator bildet, und daß die Hilfswicklung (25) auf einem beiden magnetischen Kreisen gemeinsamen Teil angeordnet ist, und daß die Auslösewicklung (4) und die Sekundärwicklung (19) des Hilfstransformators in Reihe geschaltet und entgegengesetzt gerichtet sind (F i g. 6).
5. Fehlerstromschutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfswicklung (26) der Auslösewicklung (4) entgegengeschaltet und so bemessen ist, daß die im Auslösestromkreis induzierte Spannung im fehlerfreien Zustand kompensiert ist (Fig. 7).
6. Fehlerstromschutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem Kern (I) des Summenstromwandlers angeordnete Auslösewicklung (4) in eine den Auslöser (5) in einer Diagonale enthaltenden Brückenschaltung (27 bis
30) als veränderlicher induktiver Widerstand geschaltet ist.
7. Fehlerstromschutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselstrom für die auf dem Summenstromwandler angebrachte Hilfswicklung (16, 25, 26) dem durch den Fehlerstromschutzschalter geschützten Netz entnommen ist.
8. Fehlerstromschutzschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfswicklung (16, 25, 26) an das geschützte Netz über einen Widerstand (20) angeschlossen ist.
9. Fehlerstromschutzschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfswicklung (16, 25, 26) an das geschützte Netz über einen Transformator angeschlossen ist.
10. Fehlerstromschutzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfswicklung (16, 25, 26) von einem eigenen Generator (31) gespeist ist.
11. Fehlerstromschutzschalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (31) eine Frequenz angibt, die wesentlich höher als die Frequenz des zu schützenden Netzes ist.
DE19691905505 1968-04-24 1969-02-05 Fehlerstromschutzschalter Expired DE1905505C3 (de)

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DE1905505B2 DE1905505B2 (de) 1973-01-11
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