Fehlerstromschutzschaltvorrichtung

Abstract

 Ein FI- bzw. FI/LS-Schutzschalter soll montagefreundlich und weniger fehleranfällig gestaltet werden. Daher wird soweit wie möglich auf Lötstellen und Schaltdrähte verzichtet und eine elektrische Verbindungsleitung (1) für einen Prüfstromkreis eingesetzt, deren eines Ende (1a) als Federkontaktelement ausgestaltet ist, so dass eine elektrische Verbindung zwischen einer ersten Strombahn (3a) und einer zweiten Strombahn (3b) durch Überwinden der entsprechenden Federkraft herstellbar ist. Zur Reduktion der Komponenten des FI- bzw. FI/LS-Schutzschalters ist vorgesehen, dass eine stromführende Primärwicklung eines Summenstromwandlers (20) zugleich als Prüfstromkreiswicklung eingesetzt wird.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fehlerstromschutzschaltvorrichtung mit einer ersten Strombahn zum Führen eines Nutzstrom, einer zweiten Strombahn zum Rückführen des Nutzstroms und einer Prüfeinrichtung, die einen elektrischen Widerstand umfasst und mit Hilfe der die erste Strombahn mit der zweiten Strombahn elektrisch verbindbar ist. Gegebenenfalls umfasst die Fehlerstromschutzschaltvorrichtung auch einen Summenstromwandler, dessen erste Primärwicklung von der ersten Strombahn und dessen zweite Primärwicklung von der zweiten Strombahn gebildet sind.

[0002] Fehlerstrom-Schutzschalter (FI-Schutzschalter) und kombinierte Fehlerstrom-Leitungs-Schutzschalter (FI/LS-Schutzschalter) müssen mit einer Prüfeinrichtung versehen sein, bei deren Betätigung über eine Prüftaste bei angelegter Netzspannung ein Fehlerstrom simuliert wird. Der FI-Schutzschalter muss bei diesem simulierten Fehlerstrom abschalten und den Stromkreis trennen. Ist dies bei Betätigung der Prüftaste nicht der Fall, ist der FI-Schalter fehlerhaft und ein Austausch erforderlich. Weiterhin muss die Prüftaste nach dem Loslassen selbstständig in die Ausgangsstellung zurückgestellt und der Prüfstromkreis dabei wieder getrennt werden.

[0003] Die Prüfeinrichtung weist in der Regel eine auf den Summenstromwandler des Fehlerstromschutzschalters aufgebrachte Prüfstromkreiswicklung, ein Schaltelement für das Schließen und Öffnen des Stromkreises, einen Hilfsschalter, einen Prüfwiderstand zur Strombegrenzung und eine Prüftaste zur Auslösung eines Prüfvorgangs auf. Häufig wird auch eine separate Rückstellfeder für die Prüftaste eingesetzt. Der Hilfsschalter ist erforderlich, damit bei zu langem Drücken der Prüftaste eine Überlastung des Prüfwiderstands vermieden wird. Hierzu ist der Hilfsschalter mechanisch mit dem Bewegkontakt des Schutzschalters gekoppelt, so dass nach dem Öffnen der Kontakte des Schutzschalters auch der Prüfstromkreis durch den Hilfsschalter zwangsweise unterbrochen ist.

[0004] Die einzelnen Elemente werden in vielen Fällen mit montageunfreundlichen Schaltdrähten und Weichlötverbindungen zu einem Prüfstromkreis verbunden. Die Vielzahl der Einzelteile und die aufwändige Montage wirken sich negativ auf die Herstellungskosten der Geräte aus.

[0005] Bei den Zwischen- und Endprüfungen der FI-Schalter werden immer wieder fehlerhafte Geräte mit einem unterbrochenen Prüfstromkreis beispielsweise aufgrund kalter Lötstellen oder abgebrochener Schaltdrähte festgestellt. Dabei ist die eigentliche Funktion des FI-Schalters nach wie vor gewährleistet. Tritt dieser Fehler zu einem späteren Zeitpunkt bei Verbrauchern auf, so wird das Gerät fälschlicherweise mit der Begründung reklamiert, es sei fehlerhaft und löst beim Auftreten eines Fehlerstroms nicht aus. Die Tatsache, dass lediglich der Prüfstromkreis defekt ist, kann vom Verbraucher nicht erkannt werden. Derartige Defekte ziehen nicht nur Reparaturkosten nach sich, sondern beeinträchtigen auch insgesamt gesehen das Qualitätsniveau der Schutzschalter.

[0006] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Fehlerstromschutzschaltvorrichtung vorzuschlagen, die einfacher zu montieren und weniger fehleranfällig ist.

[0007] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Fehlerstromschutzschaltvorrichtung mit einer ersten Strombahn zum Führen eines Nutzstroms, einer zweiten Strombahn zum Rückführen des Nutzstroms und einer Prüfeinrichtung, die einen elektrischen Widerstand umfasst und mit Hilfe der die erste Strombahn mit der zweiten Strombahn elektrisch verbindbar ist, wobei die Prüfeinrichtung eine elektrische Verbindungsleitung umfasst, deren eines Ende als Federkontaktelement ausgestaltet ist, so dass die elektrische Verbindung zwischen der ersten Strombahn und der zweiten Strombahn durch Überwinden der entsprechenden Federkraft herstellbar ist.

[0008] Darüber hinaus ist erfindungsgemäß vorgesehen eine Fehlerstromschutzschaltvorrichtung mit einer ersten Strombahn zum Führen eines Nutzstroms, einer zweiten Strombahn zum Rückführen des Nutzstroms, einem Summenstromwandler, dessen erste Primärwicklung von der ersten Strombahn und dessen zweite Primärwicklung von der zweiten Strombahn gebildet sind, und einer Prüfeinrichtung, die einen elektrischen Widerstand umfasst und mit Hilfe der die erste Strombahn mit der zweiten Strombahn unter Bildung eines Prüfstromkreises elektrisch verbindbar ist, wobei eine der beiden Primärwicklungen Teil des Prüfstromkreises ist.

[0009] In vorteilhafter Weise lässt sich so die Anzahl der Einzelteile und der Lötstellen gegenüber herkömmlichen Lösungen reduzieren. Darüber hinaus kann der Einsatz von biegeschlaffen Einzelteilen, wie Schaltdrähten, vermieden werden. Auf diese Weise lassen sich Ausfälle bei der Fertigung und im Betrieb aufgrund von Unterbrechungen im Prüfstromkreis bedingt durch fehlerhafte Lötverbindungen, Drahtbrüche und Funktionsstörungen beim Betätigen der Prüftaste in der Anzahl reduzieren. Folglich ergibt sich durch eine derartige, erfindungsgemäße Realisierung des Prüfstromkreises auch eine entsprechende Qualitätsverbesserung.

[0010] Vorzugsweise werden die oben dargestellten Varianten miteinander kombiniert. Dementsprechend umfasst die Prüfeinrichtung der Fehlerstromschutzschaltvorrichtung mit dem Summenstromwandler, dessen eine Primärwicklung Teil des Prüfstromkreises ist, eine elektrische Verbindungsleitung, deren eines Ende als Federkontaktelement ausgestaltet ist, so dass die elektrische Verbindung zwischen der ersten Strombahn und der zweiten Strombahn durch Überwinden der entsprechenden Federkraft herstellbar ist. Hiermit lässt sich die Fehlerstromschutzschaltvorrichtung noch robuster gestalten.

[0011] Günstigerweise besitzt die erfindungsgemäße Fehlerstromschutzschaltvorrichtung eine Prüftaste, welche durch die Federkraft des Federkontakts in AUS-Stellung, in der die beiden Strombahnen nicht über die Prüfeinrichtung miteinander verbunden sind, gehalten wird. Insbesondere kann diese Prüftaste lose in einem Gehäuseabschnitt der Fehlerstromschutzschaltvorrichtung geführt sein. Dadurch ergibt sich eine sehr einfache Realisierungsmöglichkeit zum Aktivieren des Prüfstromkreises und es kann insbesondere auf eine spezielle Feder für den Prüftaster verzichtet werden.

[0012] Das Federkontaktelement kann einen kreisbogenförmigen Abschnitt aufweisen. Damit lässt sich die Prüftaste in ihrer Führung besser zurückstellen.

[0013] Die Prüfeinrichtung kann ferner einen Hilfsschalter umfassen, mit dem die elektrische Verbindung bei gedrückter Prüftaste, d. h. geschlossenem Prüfstromkreis, zwischen der ersten und zweiten Strombahn unterbrechbar ist. Dieser Hilfsschalter lässt sich dafür einsetzen, dass der strombegrenzende Widerstand bei zu langer Betätigung der Prüftaste nicht beschädigt wird.

[0014] In einer speziellen Ausbildung der erfindungsgemäßen Fehlerstromschutzschaltvorrichtung kann der Hilfsschalter mit einer Schneidverbindung an ein Element der Prüfeinrichtung elektrisch gekoppelt sein. Hierdurch lässt sich wiederum eine montageunfreundliche und fehleranfällige Lötstelle vermeiden.

[0015] Alternativ kann der Hilfsschalter auch einen Leiterabschnitt aufweisen, mit dem der Hilfsschalter durch eine kraftschlüssige Verbindung an ein Element der Prüfeinrichtung elektrisch koppelbar ist. Auch diese kraftschlüssige Verbindung ist einer Lötverbindung aus den genannten Gründen vorzuziehen.

[0016] Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:

FIG 1

einen erfindungsgemäßen Prüfstromkreis, dessen Schalter geschlossen ist, in perspektivischer Darstellung;

FIG 2

den Prüfstromkreis von FIG 1, dessen Schalter offen ist;

FIG 3

eine Seitenansicht einer Prüftaste in der Schaltstellung EIN; und

FIG 4

eine Seitenansicht der Prüftaste in der Schaltstellung AUS.

[0017] Das nachfolgend näher beschriebene Ausführungsbeispiel stellt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Bei dem geschilderten FI/LS-Gerät wurde die Prüfeinrichtung so realisiert, dass die einzelnen Elemente derart angeordnet sind, dass keine Schaltdrähte und Lötverbindungen im Prüfstromkreis erforderlich sind. Somit können die oben genannten Fehler nicht auftreten.

[0018] Das in FIG 1 schematisch dargestellte Fehlerstromschutzschaltgerät besitzt eine erste Klemme 4 für einen Phasenleiter 3a und eine zweite Klemme 12 für einen Nullleiter 3b. Die beiden Leiter 3a und 3b sind in bekannter Weise durch einen Summenstromwandler 20 geführt, und bilden dort die Primärwicklungen. Die Sekundärwicklung des Summenstromwandlers 20 ist an einen Auslöser 6 des Fehlerstromschalters geführt. Falls die in den Leitern 3a und 3b gegenläufigen Ströme unterschiedlichen Betrag aufweisen, d. h. ein Fehlerstrom vorliegt, wird in der Sekundärspule des Summenstromwandlers 20 eine Spannung induziert und der Auslöser 6 aktiviert.

[0019] Um den Fehlerstromschutzschalter zu prüfen, wird mit Hilfe einer Prüfeinrichtung ein Fehlerstrom simuliert, so dass der Fehlerstromschutzschalter, speziell der Auslöser 6, auslöst. Die Prüfeinrichtung besteht im Wesentlichen aus einem Stromkreis, der den Phasenleiter 3a mit dem Nullleiter 3b verbindet. Zur Strombegrenzung besitzt der Prüfstromkreis einen Widerstand 5. Das Schließen des Prüfstromkreises erfolgt manuell durch eine Prüftaste 2.

[0020] Der Prüfstromkreis ist so ausgebildet, dass die Primärwicklung des Nullleiters 3b im Summenstromwandler 20 zugleich als Prüfstromkreiswicklung verwendet wird. Hierzu verläuft der Prüfstromkreis beginnend von der Klemme 4 über einen Prüfkontaktdraht 1, den Widerstand 5 und weitere Schaltelemente zum Nullleiter 3b, der als Primärwicklung durch den Summenstromwandler 20 geführt ist und in Klemme 12 endet. Auf diese Weise wird die stromführende Primärwicklung des Summenstromwandlers 20 gleichzeitig als Prüfstromkreiswicklung verwendet. Damit ist eine zusätzliche Prüfstromkreiswicklung, wie sie bei herkömmlichen Geräten eingesetzt wird, bei dem erfindungsgemäßen FI/LS-Schutzschalter nicht erforderlich.

[0021] Der Prüfkontaktdraht 1 bildet somit die elektrische Verbindungsleitung zwischen der Klemme 4 und dem Widerstand 5. Darüber hinaus besitzt er ein federndes Ende 1a an dem der Klemme 4 abgewandten Ende und dient hierdurch als Schaltelement für das Öffnen und Schließen des Prüfstromkreises. Zugleich wird die Prüftaste 2 durch das federnde Ende 1a des Prüfkontaktdrahts 1 in der AUS-Stellung gehalten.

[0022] Beim Betätigen der im Gehäuse des FI/LS-Geräts lose geführten Prüftaste 2 gemäß FIG 3 wird in der Schalterstellung EIN der Prüfstromkreis dadurch geschlossen, dass das federnde Ende 1a des Prüfkontaktdrahts 1 mit einem Anschlussdraht 5a des Widerstands 5 kontaktiert und der Widerstand damit zwischen die Phase und den Nullleiter geschaltet wird. Dabei wird ein nachgeahmter Fehlerstrom erzeugt, der den Auslöser 6 des Fehlerstromschalters zum Ansprechen bringt und diesen über einen Kraftspeicher ausschaltet.

[0023] Beim Loslassen der Prüftaste 2 gemäß FIG 4 wird diese durch die Federeigenschaften des Prüfkontaktdrahts 1 in die Ausgangsposition zurückgestellt und der Prüfstromkreis unterbrochen. Zu diesem Zweck ist an dem federnden Ende 1a des Prüfkontaktdrahts 1 eine kreisbogenförmige Ausformung 1b angebracht. Mit dieser kreisbogenförmigen Ausformung 1b wird erreicht, dass die Wirkungslinie der Rückstellkraft F in jeder Prüftastenposition immer parallel zu den durch das Gehäuse gebildeten Führungsflächen 7 der Prüftaste 2 verläuft. Unerwünschte Querkräfte, die bei geraden Federschenkeln auftreten, und ein Hängenbleiben der Prüftaste, das durch Verkanten verursacht werden kann, werden damit vermieden.

[0024] Im Anschluss an den Widerstand 5 ist entsprechend den FIG 1 und 2 in dem Prüfstromkreis ein Hilfsschalter 8, der als Blattfeder ausgeführt ist, angeordnet. Dieser Hilfsschalter 8 ist im Gehäuse des FI/LS-Schutzschalters so gelagert, dass er in der EIN-Stellung des Schalters mit einem ersten Schenkel 8a ein Drahtende 5b des Prüfwiderstandes 5 und mit einem zweiten Schenkel 8b einen Nullleiter-Kontakt 9 kontaktiert und somit den Prüfstromkreis schließt, wie dies in FIG 1 dargestellt ist. Der erforderliche Kontaktdruck wird durch die Eigenfederung des Hilfsschalters 8 erzeugt.

[0025] Ist der FI-Schutzschalter geöffnet, d. h. der Bewegkontakt 10 von dem Festkontakt 11 abgerückt, so ist auch der mit dem Bewegkontakt 10 verbundene Nullleiterkontakt 9 von dem zweiten Schenkel 8b des Hilfsschalters 8 wegbewegt. In dieser AUS-Stellung des FI-Schutzschalters unterbricht der Hilfsschalter 8 damit den Prüfstromkreis und verhindert bei weiterer Betätigung bzw. bei zu langen Drücken der Prüftaste 2 ein Durchbrennen des Widerstands 5 und somit eine Beschädigung des FI-Schutzschalters.

[0026] Wie aus den Figuren 1 und 2 weiterhin zu entnehmen ist, besitzt der Hilfsschalter 8 am Ende seines ersten Schenkels 8a eine gabelförmige Ausformung 8c, die den Prüfwiderstand 5 in seiner Einbaulage positioniert. Die elektrische Verbindung kann an dieser Verbindungsstelle beispielsweise durch Verlöten hergestellt werden. Alternativ kann hierfür eine Schneidverbindung verwendet werden, mit der beim Eindrücken des Drahtes 5b des Widerstands 5 in die gabelförmige Ausformung 8c des Hilfsschalters 8 eine formschlüssige Verbindung erzielt wird. Hierzu wird die gabelförmige Nut 8c an ihrem Ende kleiner als der Durchmesser des Widerstandsdrahts 5b ausgebildet. Eine weitere Verbindungsmöglichkeit zwischen dem Widerstandsdraht 5b und dem ersten Schenkel 8a des Hilfsschalters 8 bestünde in einer kraftschlüssigen Verbindung. Dabei wird der erste Schenkel 8a bei einer entsprechend ausgeführten drehbaren Lagerung der Kontaktabschnitte 8a und 8b im Gehäuse automatisch beim Einschalten des FI- bzw. FI/LS-Schutzschalters, wenn der Bewegkontakt 10 mit dem Nullleiterkontakt 9 bewegt wird, gegen das Drahtende 5a des Prüfwiderstands 5 gedrückt.

[0027] Bei geschlossenem Prüfstromkreis (vgl. FIG 1) fließt somit der Strom bei einer Einspeisung in die Klemme 4 über den Prüfkontaktdraht 1, den Prüfwiderstand 5, den Hilfsschalter 8, den Nullleiter-Kontakt 9, den Bewegkontakt 10, den Festkontakt 11 und den als Primärwicklung des Summenstromwandlers 20 ausgebildeten Nullleiter 3b zur Klemme 12.

Ansprüche

1. Fehlerstromschutzschaltvorrichtung mit

- einer ersten Strombahn (3a) zum Führen eines Nutzstroms,

- einer zweiten Strombahn (3b) zum Rückführen des Nutzstroms und

- einer Prüfeinrichtung, die einen elektrischen Widerstand (5) umfasst und mit Hilfe der die erste Strombahn (3a) mit der zweiten Strombahn (3b) elektrisch verbindbar ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

- die Prüfeinrichtung eine elektrische Verbindungsleitung (1) umfasst, deren eines Ende (1a) als Federkontaktelement ausgestaltet ist, so dass die elektrische Verbindung zwischen der ersten Strombahn (3a) und der zweiten Strombahn (3b) durch Überwinden der entsprechenden Federkraft herstellbar ist.

2. Fehlerstromschutzschaltvorrichtung mit

- einer ersten Strombahn (3a) zum Führen eines Nutzstroms,

- einer zweiten Strombahn (3b) zum Rückführen des Nutzstroms,

- einem Summenstromwandler (20), dessen erste Primärwicklung von der ersten Strombahn (3a) und dessen zweite Primärwicklung von der zweiten Strombahn (3b) gebildet sind, und

- einer Prüfeinrichtung, die einen elektrischen Widerstand (5) umfasst und mit Hilfe der die erste Strombahn (3a) mit der zweiten Strombahn (3b) unter Bildung eines Prüfstromkreises elektrisch verbindbar ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

- eine der beiden Primärwicklungen Teil des Prüfstromkreises ist.

3. Fehlerstromschutzschaltvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Prüfeinrichtung eine elektrische Verbindungsleitung (1) umfasst, deren eines Ende (1a) als Federkontaktelement ausgestaltet ist, so dass die elektrische Verbindung zwischen der ersten Strombahn (3a) und der zweiten Strombahn (3b) durch Überwinden der entsprechenden Federkraft herstellbar ist.

4. Fehlerstromschutzschaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, die eine Prüftaste (2) umfasst, welche durch die Federkraft des Federkontakts in AUS-Stellung, in der die beiden Strombahnen (3a, 3b) nicht über die Prüfstromeinrichtung miteinander verbunden sind, gehalten ist.

5. Fehlerstromschutzschaltvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Prüftaste (2) lose in einem Gehäuseabschnitt der Fehlerstromschutzschaltvorrichtung geführt ist.

6. Fehlerstromschutzschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 5, wobei das Federkontaktelement einen kreisbogenförmigen Abschnitt (1b) umfasst.

7. Fehlerstromschutzschaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Prüfstromeinrichtung einem Hilfsschalter (8) umfasst, mit dem die elektrische Verbindung zwischen der ersten und zweiten Strombahn (3a, 3b) unterbrechbar ist.

8. Fehlerstromschutzschaltvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Hilfsschalter (8) mit einer Schneidverbindung an ein Element der Prüfstromeinrichtung elektrisch koppelbar ist.

9. Fehlerstromschutzschaltvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Hilfsschalter (8) einen Leiterabschnitt (8a, 8b) aufweist, der durch kraftschlüssige Verbindung an ein Element der Prüfstromeinrichtung elektrisch koppelbar ist.

Zeichnung