EARTH LEAKAGE CIRCUIT BREAKER SENSITIVE TO FAULT CURRENTS WITH D.C. COMPONENTS

Abstract: 1. An earth leakage circuit breaker which responds to fault currents with direct current components, - whose magnetic core (13) of the summation current transformer (2) has an induction stroke which is sufficiently great for a pulsing d.c. fault current flowing in its primary winding (3) to induce in the secondary winding (4) a voltage necessary for actuating the magnetic release device (6) by means of its release winding (5), - which has a capacitor (9) connected between the secondary winding (4) and the release winding (5), - wherein the oscillation circuit thus formed can be set to the frequency of the voltage which is induced in the secondary winding (4) by a pulsing d.c. fault current flowing in the primary winding (3) of the summation current transformer (2), - and wherein the magnetic core (13) has a dynamic differential induction, delta Bdym, between the maximum induction Bmax, and the dynamic residual induction, Brdyn, of see diagramm : EP0084814,P4,F1 and in that - the ratio of the static differential induction, delta Bstat, between the maximum induction Bmax, and the static residual induction, Brstat, to the dynamic differential induction, delta Bdyn, satisfies the equation : see diagramm : EP0084814,P4,F2 characterised in that in an earth leakage circuit breaker - for a nominal fault current of 300 or 500 mA leading to release, the amplitude of the magnetic field strength with alternating current is approximately ^H apprch= 0,03 A/cm and the associated magnetic induction lies approximately at ^B >= 0,5 T, and that - for a nominal fault current leading to release that is smaller than or equal to 10 mA, the ratio of the static differential induction with direct current superimposition, delta Bstat with-direct, to the static differential induction without direct current superimposition, delta Bstat-without-direct, does not fall below a value of 0.85 according to the equation see diagramm : EP0084814,P4,F3

Description: Fehlerstromschutzschalter, der auf Fehlerströme mit Gleichstromkomponenten anspricht Die Erfindung bezieht sich auf einen Fehlerstromschutzschalter nach Oberbegriff des Patentanspruchs, gemäss europäischer Patentanmeldung 81105470.9. Es ist ein Fehlerstromschutzschalter bekannt, der auf Fehlerströme mit Gleichstromomponenten anspricht, dessen Magnetkern des Summenstromwandlers einen Induktionshub hat, der für einen in seiner Primärwicklung fliessenden pulsierenden Gleichstromfehlerstrom ausreichend gross ist, um in der Sekundärwicklung eine zum Betätigen des Auslösemagneten mittels seiner Auslösewicklung erforderliche Spannung zu induzieren (DE-AS 20 44 302). Es ist weiter ein Fehlerstromschutzschalter bekannt, der zwischen Sekundärwicklung und Auslösewicklung einen Kondensator aufweist, wobei der dadurch gebildete Schwingkreis auf die Frequenz der Spannung abgestimmt ist, die in der Sekundärwicklung von einem in der Primärwicklung des Summenstromwandlers fliessenden pulsierenden Gleichstromfehlerstrom induziert wird (DE-PS 20 36 497). Es ist bereits die Kombination der geschilderten Massnahmen mit einem Magnetkern vorgeschlagen worden, der eine dynamische Differenzinduktion, Bdyn, zwischen der maximalen Induktion, Bmax, und der dynamischen Remanenzinduktion, Brdyn, von A Bdyn ¯ 0,1 T aufweist und bei dem das Verhältnis der statischen Differenzinduktion, A Bstat, zwischen der maximalen Induktion, Bmax, und der statischen Remanenzinduktion, Brstat, zur dynamischen Differenzinduktion, t\Bdyn, der Beziehung genügt: d Bstat = A Bdyn nach Patent . . . . . . . . . (deutsche Patentanmeldung P 30 28 595.1). Ein solcher Fehlerstromschutzschalter spricht auf Wechselstromfehlerströme sowie auf pulsierende Fehlerströme, also auf Gleichstromkomponenten, an. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fehlerstromschutzschalter der eingangs geschilderten Art so weiterzubilden, dass er auf die verschiedensten Fehlerstromformen, insbesondere auf solche, wie sie in der VDE-Vorschrift 0664 von 1981 definiert sind, auch bei Serienfertigung sicher anspricht. Die Lösung der geschilderten Aufgabe liegt in einem Fehlerstromschutzschalter mit den Merkmalen nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs. Danach ist bei einem Fehlerstromschutzschalter für einen zur Auslösung führenden Nennfehlerstrom von 300 bzw. 500 mA gemäss VDE 0664T.1/5.81, weiter die Amplitude der magneti A schen Feldstärke bei Wechselstrom etwa H¯= 0,03 . Die cm zugeordnete magnetische Induktion liegt danach etwa bei A B = > 0,5 T. Nach der Erfindung ist für einen Auslösenennfehlerstrom kleiner oder gleich 10 mA, gemäss VDE 0664 T. 1/5. 81, das Verhältnis der statischen Differenzinduktion, a5Bstatmit- gleich, zur statischen Differenzstrominduktion ohne Gleichstromüberlagerung, #Bstatohnegleich einen Wert von 0,85 nicht unterschreitet. Es gilt also die Beziehung: e Bstatmitgleich 0,85. A Bstatohnegleich Ein solcher Fehlerstromschutzschalter mit Nennfehlerstrom 10 mA löst bei Halbwellenstrom als Fehlerstrom gemäss VDE Vorschrift 0664 Teil 1/5.81 (1,4 x Nennfehlerstrom + 6 mA = 20 mA) ordnungsgemäss aus, auch wenn gleichzeitig ein glatter Gleichfehlerstrom von 6 mA (= einer Feldstärke von 7,5 mcm) dem Halbwellenstrom überlagert ist. Bei Fehlerstromschutzschaltern mit Nennfehlerstrom 10 mA beträgt der überlagerte Gleichstrom von 6 mA dabei bereits 60 % des Nennfehlerstromes. Der Fehlerstromschutzschalter nach der Erfindung spricht auch bei diesem überlagerten Gleichfehlerstrom gemäss den laut Vorschrift vorgeschriebenen Auslösewerten sicher an. Die Erfindung soll nun anhand eines -in der Zeichnung grob schematisch wiedergegebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert werden: In Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau des Feh'lerstromschutzschalters wiedergegeben. In Fig. 2 ist ein Diagramm dargestellt, auf der Abszisse ist die Feldstärke und auf der Ordinate die magnetische Induktion des Materials des Kernes des Summenstromwandlers aufgetragen. Der Fehlerstromschutzschalter 1 nach Fig. 1 besteht im wesentlichen aus dem Summenstromwandler 2 mit den durchgeführten zu überwachenden Leitern, die die Primärwicklung 3 darstellen, und der Sekundärwicklung 4, die mit der Auslösewicklung 5 des Auslösers 6 verbunden ist. Der Auslöser 6 kann ein Haltemagnet sein. Der zu überwachende Verbraucher und das Versorgungsnetz ist wahlweise an den Klemmen 7 oder 8 angeschlossen vorzustellen. Zwischen der Sekundärwicklung 4 und der Auslösewicklung 5 ist ein Kondensator 9 eingeschaltet, der parallel oder in Reihe liegen kann. Der dadurch gebildete Schwingkreis ist auf die Frequen-z der Spannung abgestimmt, die in der Sekundärwicklung 4 von einem in den Primärwicklungen 3 des Summenstromwandlers fliessenden pulsierenden Gleichstromfehlerstrom induziert wird. Der Auslöser 6, bei spielsweise ein Haltemagnet, wirkt über ein mechanisches Verbindungsteil 10 auf das Schaltschloss 11 ein. Wenn das Schaltschloss 11 entklinkt wird, werden die Kontakte 12 geöffnet.und der zu überwachende Verbraucher vom Netz ahges-chaltet. Wesentlich ist dabei, dass das Material des Magnetkerns 13 des Summenstromwandlers 2.den Beziehungen genügt: n Bdyn 0,1 T; #Bstat # 1,3. #Bdyn In Fig. 2 sind die in der vorgenannten Beziehung enthaltenen Grössen im Prinzip dargestellt, der Anschaulichkeit wegen jedoch nicht der Beziehung selbst entsprechend. Mit T ist die magnetische Induktion in der Einheit Tesla in der Formelbeziehung bezeichnet. Die Abstimmung des Resonanzkreises kann in der Weise erfolgen, wie -es in DE-PS 20 36 497 geschildert ist. Durch die zuvor geschilderte besondere Ausbildung der Magnetkerne kann man auch ohne eine Resonanzabstimmung die Empfindlichkeit gegen Gleichstromkomponenten erhöhen, wenn auch nicht in dem überraschenden Ausmass, wie es bei der Kombination der geschilderten Massnahmen der Fall ist. Im Diagramm nach Fig. 2 ist mit 20 die dynamische Hysteresisschleife und mit 21 die -statische -Hysteresisschleife bezeichnet. Erfindungsgemäss ist bei einem zur Auslösung führenden Nennfehlerstrom von 300 bzw. von 500 mA zusätzlich vorgesehen, dass die Amplitude der magnetischen Feldstärke bei Wechselstrom etwa 0,03 A pro cm beträgt. Die zugeordnete magne- tische Induktion liegt danach bei einem Wert grösser oder gleich 0,5 Tesla. Es gilt also die -Beziehung: dass etwa H¯= 0,0 4 undund dass cm B # 0,5.T ist. Für einen zur Auslösung führenden Nennfehlerstrom kleiner oder gleich 10 mA erzielt man besonders gutes Auslösever- halten, z. B. bei Halbwellenstrom als Fehlerstrom und gleichzeitig überlagertem glattem Gleichfehlerstrom von 6 mA, wenn das Verhältnis der statischen Differenzinduktion mit Gleichstromüberlagerung zur statischen Differenzstrominduktion ohne Gleichstromüberlagerung einen Wert von 0,85 nicht unterschreitet. Es gilt also die Beziehung dNBstatmitgleich 0,85. a5 Bstatohnegleich = Die erfindungsgemässe Lehre ermöglicht-es, aus den handels üblichen Kernmaterialien günstige auszuwählen. 1 Patentanspruch 2 Figuren

Claims: Patentanspruch Fehlerstromschutzschalter, der auf Fehlerströme mit Gleichstromkomponenten anspricht, - dessen Magnetkern (13) des Summenstromwandlers (2) einen Induktionshub hat, der für einen in seiner Primärwick lung (3) fliessenden pulsierenden Gleichstromfehlerstrom ausreichend gross ist, um in der Sekundärwicklung (4) eine zum Betätigen des Auslösemagneten (6) mittels seiner Aus lösewicklung (5) erforderliche Spannung zu induzieren, - der zwischen Sekundärwicklung (4) und Auslösewicklung (5) einen Kondensator (9) eingeschaltet hat, - wobei der dadurch gebildete Schwingkreis auf die Fre quenz der Spannung abgestimmt ist, die in der Sekundär wicklung (4) von einem in der Primärwicklung (3) des Summenstromwandlers (2) fliessenden pulsierenden Gleich stromfehlerstrom induziert wird, - und wobei der Magnetkern (13) eine dynamische Differenz induktion, 3Bdyn, zwischen der maximalen Induktion, Bmax, und der dynamischen Remanenzinduktion, Brdyn, von 4 Bdyn 0,1 T aufweist und dass - das Verhältnis der statischen Differenzinduktion, 4 Bstat, zwischen der maximalen Induktion, Bmax, und der statischen Remanenzinduktion, Brstat, zur dynamischen Differenzinduktion, c5Bdyn, der Beziehung genügt: # Bstat # 1,3, # Bdyn nach Patent . . . . . . . . (deutsche Patentanmeldung P 30 28 595.1), d a :d u r c h g e k e n n z e i c hn e t, dass bei einem Fehlerstromschutzschalter - für einen zur Auslösung führenden Nennfehlerstrom von 300 bzw. 500 mA, gemäss VDE 0664 Teil 1/5.81, weiter die Amplitude der magnetischen Feldstärke bei Wechselstrom etwa A H¯= 0,03 cm beträgt und die zugeordnete magnetische Induktion etwa bei B # 0,5 T liegt, und dass - für einen zur Auslösung führenden Nennfehlerstrom kleiner oder gleich 10 mA, gemäss VDE 0664 Teil 1/5.81, das Ver hältnis der statischen Differenzinduktion mit Gleich stromüberlagerung, #Bstatmitgleich, zur statischen Dif ferenzinduktion ohne Gleichstromüberlagerung, ABs tat- ohnegleich, einen Wert von 0,85 nicht unterschreitet, gemäss der Beziehung #Bstatmitgleich # 0,85. dEBstatohneglei-ch

Inventors: ROSCH, HELMUT, DIPL.-ING., SOLLEDER, REINHARD, DIPL.-ING., STICH, KARL-HEINZ, Rösch, Helmut, Dipl.-Ing.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1983
Main classification: H02H3
IPC codes: H02H3