Ein derartiger Differenzstrom-Schutzschalter dient zur Si- cherstellung des Schutzes gegen einen gefährlichen Körper- strom in einer elektrischen Anlage. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn eine Person ein spannungsführendes Teil einer elektrischen Anlage berührt. Der Fehlerstrom fließt dann über die Person als Körperstrom gegen Erde ab. Der zum Schutz gegen gefährliche Körperströme eingesetzte Schutz- schalter trennt bei Uberschreiten des sogenannten Bemessungs- fehlerstromes sicher und schnell die betroffenen Stromkreise vom Netz.

Der Aufbau eines derartigen Schutzschalters ist beispiels- weise aus"etz", Band 107 (1986), Heft 20, Seiten 938 bis 945, bekannt. Dort sind insbesondere in den Bildern 1 bis 3 der prinzipielle Aufbau und das Funktionsprinzip des Diffe- renzstrom-Schutzschalters (DI-Schutzschalter) dargestellt.

Der DI-Schutzschalters ist-ähnlich einem dort ebenfalls be- schriebenen Fehlerstrom-Schutzschalter (FI-Schutzschalter)- aus drei Baugruppen aufgebaut. Ein Summenstromwandler, durch dessen Wandlerkern alle stromführenden Leiter eines Leiter- netzes geführt sind, induziert in dessen Sekundärwicklung im Falle eines Fehlerstroms ein Spannungssignal, das einen mit der Sekundärwicklung verbundenen Auslösekreis ansteuert. Der Auslösekreis ist seinerseits über ein Auslöserelais mit einer Relaisspule mit einem Schaltschloß gekoppelt, über das bei

Ansteuerung des Auslöserelais vom Auslösekreis die Kontakte eines in den Netzleitungen liegenden Leistungsschalters ge- öffnet werden.

Der DI-Schutzschalter entnimmt die zur Auslösung notwendige Energie netzspannungsabhängig aus einer Hilfsenergiequelle, während der FI-Schutzschalter die zur Auslösung notwendige Energie netzspannungsunabhängig aus dem Fehlerstrom selbst entnimmt. Dazu wird dem DI-Auslösekreis des DI-Schalters oder DI-Zusatzes bei Auftreten eines Fehlerstroms das vom Summen- stromwandler abgegebene Signal über eine hilfsenergie- abhängige Elektronikeinheit verstärkt zugeführt, die von ei- nem mit dem Leiternetz verbundenen Netzteil gespeist wird.

Die Elektronikeinheit ist Teil des Auslösekreises und weist üblicherweise einen Verstärker und einen Gleichrichter sowie eine Auslösezeitverzögerung auf.

Zur Uberprüfung der Funktionsfähigkeit eines derartigen Schutzschaltgerätes oder Schutzschalters ist eine Prüfein- richtung mit einem Prüftaster vorgesehen, der üblicherweise zwischen den Nulleiter (N) und einen Phasenleiter (L1, L2, L3) des Leiternetzes geschaltet ist. Durch Drücken der Prüftaste wird ein Fehlerstrom simuliert und die Reaktion des Schutz- schalters geprüft. Dabei muß im funktionsfähigen Zustand der Schutzschalter-auch bei einer Fernauslösung-möglichst un- verzögert auslösen.

Bei einem tatsächlichen oder simulierten Fehlerstrom oberhalb einer Ansprechschwelle bleibt die Spannungsversorgung des Auslöserelais bestehen, solange das Netzteil nicht vom Lei- ternetz abgetrennt wird und die Auslösebedingung erfüllt ist.

Dies ist z. B. dann der Fall, wenn bei Netzeinspeisung am DI- Schutzschalter oder-Zusatz die Fernauslösung oder die Prüf- taste dauerhaft betätigt wird, oder wenn-unabhängig von der Einspeiserichtung-keine Auslösung mit einer Kontaktöffnung

des Leistungsschalters erfolgt. Erfolgt jedoch keine soforti- ge Kontaktöffnung, so werden, insbesondere bei Nennspannung, die Relaisspule des Auslöserelais oder in Reihe hierzu ge- schaltete elektronische Bauelemente infolge einer Überlastung zerstört. Da das Netzteil derart dimensioniert ist, daß eine zuverlässige Auslösung auch bei Unterspannung gewährleistet ist, fließt bei Nennspannung üblicherweise ein Mehrfaches des benötigten Stroms über die Relaisspule. Dies führt nach- teiligerweise zu einer entsprechend hohen Verlustleistung.

Um zumindest bei zuverlässiger Auslösung und Kontaktöffnung des Leistungsschalters die Spannungsversorgung des Auslösere- lais zu unterbrechen, ist das Netzteil in Einspeiserichtung hinter dem Leistungsschalter und damit auf dessen Lastseite an das Leiternetz angeschlossen. Dies schränkt die Anschluß- möglichkeiten vor Ort ein und führt bei Anschlußfehlern häu- fig zu einer Zerstörung des DI-Zusatzes oder-Schutzschal- ters. Insbesondere bei nachträglichem Einbau des Auslösere- lais vor Ort in den Schutzschalter wird bereits nach Betäti- gung der Prüftaste zum Zwecke einer Einbaukontrolle das Aus- löserelais zerstört, wenn beim Einbau das Netzteils in Ein- speiserichtung vor dem Leistungsschalter an das Leiternetz angeschlossen und somit die Einspeiserichtung vertauscht wor- den ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Diffe- renzstrom-Schutzschalter anzugeben, der unabhängig von der Einspeiserichtung auch im Falle einer Nichtauslösung des Lei- stungsschalters zerstörungssicher und funktionsfähig ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Dazu ist die Auslöserelaisspule des DI- Schutzschalters oder-Zusatzes mit dem Netzteil über einen steuerbaren elektronischen Schalter verbunden, der bei An-

steuerung vom Auslösekreis mittels einer Ansteuerschaltung pulsierend leitend geschaltet ist.

Durch eine derartige, kurzzeitige repitierende Auslösung des Auslöserelais infolge eines vom Summenstromwandlers erfaßten und vom Auslösekreis verarbeiteten Fehlerstroms wird eine Überlastung der Relaisspule und somit eine Zerstörung des Auslöserelais auch dann sicher vermieden, wenn bei Netzein- speisung am DI-Schutzschalter oder-Zusatz die Auslösebedin- gung nach erfolgter Kontaktöffnung des Leistungsschalters aufrecht erhalten bleibt, oder wenn keine unmittelbare Kon- taktöffnung des Leistungsschalters bei einer Auslöseansteue- rung des Auslöserelais erfolgt. Dabei wird mittels der An- steuerschaltung der elektronische Schalter nur für eine zur Auslösung des Auslöserelais erforderliche Auslöse-oder An- steuerzeit, vorzugsweise zuzüglich einer Sicherheitszeitspan- ne, leitend gesteuert. Anschließend wird der elektronische Schalter zweckmäßigerweise für eine vorgebbare Pausenzeit gesperrt, innerhalb der das Auslöserelais vom Netzteil getrennt und somit die Relaisspule nicht stromdurchflossen ist.

Mit zunehmender Pausenzeit sinkt die Verlustleistung im Netz- teil. Die Obergrenze für die Pausenzeit wird zweckmäßiger- weise dadurch bestimmt, daß eine Aufschaltung des Netzes auf die Anlage oder Last durch eine Betätigung des Leistungs- schalters während der Pausenzeit verhindert ist. Dadurch ist vermieden, daß eine vorgeschriebene Auslösezeit des Schutz- schaltgerätes überschritten wird. Da vor dem Wiedereinschal- ten des Leistungsschalters nach einer Fehlerstromauslösung üblicherweise der DI-Zusatz und/oder der Leistungsschalter zurückgesetzt werden muß, ist eine Pausenzeit von : ls reali- sierbar.

Da bei einem FI/DI-Schutzschalter nach Vorschrift bei einem Fehlerstrom IA = 5 x IAn, mit IOn als Nennfehlerstrom, die Auslösezeit auf kleiner oder gleich 40ms begrenzt ist, muß die Auslösezeit des Auslöserelais kleiner als 40 ms sein. Die Ansteuerzeit des Auslöserelais, zuzüglich einer Sicherheits- zeit, liegt daher vorteilhafterweise im Bereich zwischen 5ms und 100ms. Bei einer entsprechenden Auslösezeit ergibt sich bei Verwendung eines Auslöserelais mit einem Auslösestrom <BR> <BR> <BR> <BR> kleiner oder gleich 100mA (Ia 5 100mua) ein Verhältnis von<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> Pausenzeit zur Ansteuerzeit von etwa 10 (tp/tA z 10). Dadurch ist die Verlustleistung im Netzteil, insbesondere im Hinblick auf eine hohe Umgebungstemperatur, auf ein in den üblichen Bauvolumina derartiger Schutzschalter beherrschbares Maß be- grenzt. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die Auslöserelaisspule dem Netzteil über einen Netzteilregler nachgeschaltet ist.

Die Ansteuerschaltung ist vorzugsweise aus einem Komparator und einer Kippstufe aufgebaut, deren Ausgangssignale zur An- steuerung des elektronischen Schalters logisch miteinander verknupft. sind. Dazu sind der Komparator und die Kippstufe ausgangsseitig zweckmäßigerweise über ein aus zwei NAND-Gat- tern zusammengesetztes UND-Gatter miteinander verbunden, das seinerseits mit dem Steuereingang des elektronischen Schal- ters verbunden ist. Als Kippstufe ist zweckmäßigerweise ein aus zwei Komparatoren mit nachgeschaltetem NAND-Gatter aufge- bauter Präzisions-Schmitt-Trigger vorgesehen. Ein derartiger Präzisions-Schmitt-Trigger ist beispielsweise in"Halbleiter- Schaltungstechnik", U. Tietze/Ch. Schenk, 6. Auflage, Sprin- ger-Verlag (1983), Seite 183, beschrieben.

Alternativ kann die Ansteuerschaltung aus nur einem Kompara- tor aufgebaut sein, der ausgangsseitig über einen monostabi- len Multivibrator mit dem Steuereingang des elektronischen Schalters verbunden ist.

Der elektronische Schalter ist zweckmäßigerweise ein bipola- rer Transistor, vorzugsweise ein MOS-Feldeffekttransistor (Mosfet). Ein derartiger Mosfet ist beispielsweise in "Halbleiter-Schaltungstechnik", U. Tietze/Ch. Schenk, 6. Auf- lage, Springer-Verlag (1983), Seite 83f, beschrieben.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbeson- dere darin, daß durch eine kurzzeitige, repitierende Ansteue- rung des Auslöserelais oder Auslösers eines Differenzstrom- Schutzschalters mittels einer entsprechenden Ansteuerschal- tung eine Uberlastung und damit eine Zerstörung der Auslöse- relaisspule auch dann sicher vermieden ist, wenn-unabhängig von der Einspeiserichtung-infolge einer Auslöseansteuerung der Leistungsschalter nicht oder nur mit erheblicher Zeitver- zögerung öffnet. Dies gilt auch für den Fall, daß bei Netz- einspeisung in Einspeiserichtung vor dem Leistungsschalter die Prüfstromkreistaste oder die Fernauslösung permanent be- tätigt wird.

Die impulsartige Ansteuerung des Auslöserelais ermöglicht so- mit eine freie Auswahl der Anschlußseite des Netzteils des Differenzstrom-Schutzschalters in Einspeiserichtung vor oder hinter dem Leistungsschalter an das Leiternetz. Eine Zerstö- rung von elektronischen Bauteilen des Differenzstrom-Schutz- schalters oder der Auslöserelaisspule ist in den genannten Fällen auch dann sicher vermieden, wenn das Netzteil in Ein- speiserichtung vor dem Leistungsschalter an das Leiternetz angeschlossen wird. Dies schließt eine Beschädigung des Schutzschalters bei Montagefehlern insbesondere dann aus, wenn das Auslöserelais separat geliefert und nachträglich vor Ort in den Leistungsschalter eingesetzt sowie an den DI-Zu- satz angeschlossen wird. Eine Überlastung von Bauteilen des DI-Schutzschalters infolge von Montage-oder Verdrahtungsfeh- lern sind somit praktisch ausgeschlossen.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen : FIG 1 schematisch den Aufbau eines DI-Schutzschalters mit einspeiseunabhängiger und repitierender Ansteuerung eine Auslöserelais, FIG 2 den Schaltungsaufbau der Auslöserelais-Ansteuerung gemäß FIG 1.

Einander entsprechende Teile sind in beiden Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

FIG 1 zeigt den prinzipiellen Funktionsaufbau des Differenz- strom-Schutzschalters 1 als Schutzschaltgerät mit einem Sum- menstromwandler 2, durch dessen primärseitigen Wandlerkern 3 alle stromführenden Leitungen eines ein-oder mehrphasigen Leiternetzes L1, L2, L3, N (nachfolgend mit Ln bezeichnet) hin- durchgeführt sind. Die Sekundärwicklung 4 des Summenstrom- wandlers 2 ist mit einem Auslösekreis 5 verbunden, in den ei- ne Ansteuerschaltung 6 mit einem steuerbaren elektronischen Schalter 7 integriert ist. Der elektronische Schalter 7 ist im Ausführungsbeispiel gemäß FIG 1 als bipolarer npn-Transi- stor ausgeführt.

Ein an das Leiternetz Ln angeschlossenes Netzteil 8 mit einer Schutzbeschaltung 9 und einem Gleichrichter 10 sowie einem Netzteilregler 11 dient zur Spannungsversorgung des Auslöse- kreises 5 und eines von diesem über die Ansteuerschaltung 6 gesteuerten Auslöserelais 12. Dieses wiederum ist mit einer Mechanik in Form eines Schaltschlosses 13 gekoppelt, das auf einen in der oder jeder Phasenleitung L1, L2, L3 und im Nullei- ter N des Leiternetzes Ln liegenden Leistungsschalter 14 wirkt.

Die Netzeinspeisung erfolgt im Ausführungsbeispiel auf der einer Last oder einem Verbraucher 15 abgewandten Seite des Leistungsschalters 14. Das Netzteil 8 kann jedoch-in Ein- speiserichtung 16 gesehen-sowohl vor als auch hinter dem Leistungsschalter 14 an das Leiternetz Ln angeschlossen wer- den, ohne daß das Auslöserelais 12 oder elektronische Bautei- le des Auslösekreises 5 infolge einer Überlastung bei Auslö- seansteuerung zerstört werden.

Sowohl das Auslöserelais 12 als auch der Auslösekreis 5 und die Ansteuerschaltung 6 sind hinter dem Netzteilregler 11 an das Netzteil 8 angeschlossen. Das Auslöserelais 12 ist dazu kollektorseitig an den Transistor 7 angeschlossen, der emit- terseitig an Masse liegt.

Im fehlerfreien Betrieb des DI-Schutzschalters ist die vekto- rielle Summe der im Leiternetz Ln zu-und abfließenden Ströme gleich Null. Tritt jedoch, beispielsweise aufgrund eines Iso- lationsfehlers im Verbraucher 15, ein Fehlerstrom über Erde auf, so wird das Stromgleichgewicht im Summenstromwandler 2 gestört. Der Wandlerkern 3 wird entsprechend der Höhe des Fehlerstroms magnetisiert, so daß in der Sekundärwicklung 4 des Summenstromwandlers 2 eine Spannung induziert wird. Eine aus dem Fehlerstrom im Auslösekreis 5 erzeugte Eingangsspan- nung UE (FIG 2) wird mittels der Auslöseschaltung 6 in ein Auslöse-oder Ansteuersignal Sa in Form eines Steuerimpulses umgewandelt, der den elektronischen Schalter 7 pulsierend leitend schaltet. Dadurch ist die Relaisspule des Auslösere- lais 12 kurzzeitig stromdurchflossen. Infolge dieser kurzzei- tigen Auslöseansteuerung werden über das Schaltschloß 16 die Kontakte des Leistungsschalters 14 geöffnet und dadurch der schadhafte Anlagenteil abgeschaltet.

Unabhängig davon, ob eine Kontaktöffnung und damit eine Aus- lösung des Leistungsschalters 14 erfolgt, wird der elektroni-

sche Schalter 7 nach Ablauf einer vorgebbaren Ansteuerzeit tA für das Auslöserelais 12 und während einer ebenfalls ein- stellbaren Pausenzeit tp gesperrt. Dadurch ist auch das Aus- löserelais 12 von der Netzversorgung abgetrennt. Auch für den Fall, daß das Netzteil 8 bei der Montage in Einspeiserich- tung 16 vor dem Leistungsschalter 14 an das Leiternetz Ln an- geschlossen wurde, ist somit eine Überlastung des Auslösere- lais 12, beispielsweise bei einer andauernden Betätigung ei- ner Prüftaste oder einer Fernauslösung, sicher vermieden.

Nach Ablauf der Pausenzeit tp wird der Schalter 7 erneut an- gesteuert und kurzzeitig leitend geschaltet. Dadurch ist un- abhängig sowohl von der Netzeinspeisung als auch von der Aus- lösung des Leistungsschalters 14 die Funktionssicherheit des Auslösekreises 5 und/oder des Auslöserelais 12 gewährleistet.

FIG 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsvariante der Ansteuer- schaltung 6 zur Ansteuerung des Auslöserelais 12. Die Ansteu- erschaltung 6 umfaßt einen in der dargestellten Weise mit Wi- derständen Rl und R2 beschalteten Komparator V1 und eine Kippstufe 17. Diese ist aus zwei Komparatoren V2 und V3 sowie diesen nachgeordnet zwei NAND-Gattern N3 und N4 aufgebaut, die zusammen einen Präzisions-Schmitt-Trigger bilden. Dem Komparator V1 ist ein aus zwei NAND-Gattern N1, N2 zusammenge- setztes UND-Gatter nachgeordnet, dessen NAND-Gatter N1 die Ausgangssignale S1, S2 des Komparators Vl bzw. der Kipp- stufe 17 logisch miteinander verknüpft.

Das NAND-Gatter N2 ist ausgangsseitig über einen Wider- stand R3 mit dem Steuereingang Es des Transistors V4 verbun- den. Der Transistor V4, der im Ausführungsbeispiel als Mosfet ausgeführt ist, bildet den elektronischen Schalter 7 gemäß FIG 1. Der Transistor V4 ist in der dargestellten Weise auf der Steuerseite (Gate) mit einem Kondensator Cl und einem hierzu parallel liegenden Widerstand R4 beschaltet. Der

Drain-Source-Kanal des Transistors V4 ist über das Auslösere- lais 12 und eine hierzu antiparallel geschaltete Freilaufdi- ode D1 an eine Betriebsspannung UB gelegt. Die Freilaufdi- ode D1 dient zur Vermeidung von Spannungsspitzen bei einer Stromunterbrechung in der Relaisspule des Auslöserelais 12.

Das NAND-Gatter N2 ist ausgangsseitig über die dargestellte Schaltung einer Diode D3 und zweier Widerstände R5, R6 sowie eines Kondensators C2 mit den (-)-Eingängen der Komparato- ren V2, V3 verbunden. Die Diode D3 dient zur Entkopplung des RC-Gliedes C2, R5, R6.

Die Spannung Uc am Kondensator C2 wird in den Komparato- ren V2, V3 mit jeweils einer Referenzspannung URef2bzw. URef3 an deren (+)-Eingängen verglichen. Im Ausgangszustand ist der Kondensator C2 entladen, so daß die Spannung Uc kleiner als die Referenzspannungen URef3 ist. Demzufolge befinden sich der Ausgang des Komparators V2 auf High-Pegel, der Ausgang des Komparators V3 auf Low-Pegel, der Ausgang des NAND-Gatters N3 auf Low-Pegel und der Ausgang des NAND-Gatters N4 auf High- Pegel.

Überschreitet aufgrund eines Fehlerstroms die Eingangsspan- nung UE am (-)-Eingang des Komparators V1 die Referenzspan- nung URefl an dessen (+)-Eingang, so wechselt der Ausgang des Komparators Vl von Low-auf High-Pegel und damit der Ausgang des NAND-Gatters N2 ebenfalls von Low-auf High-Pegel. Das entsprechende Ansteuersignal Sa steuert den Transistor V4 leitend und die Relaisspule des Auslöserelais 12 wird an die Betriebsspannung UB gelegt. Über die Relaisspule des Auslö- serelais 12 fließt somit ein Relaisspulenstrom IR, so daß ei- ne Auslösung des Leistungsschalters 14 erfolgt. Gleichzeitig wird über die Diode D3 und den Widerstand R5 der Kondensa- tor C2 geladen. Überschreitet die Kondensatorspannung Uc die Referenzspannung URef2 des Komparators V2, so wechselt der Ausgang des NAND-Gatters N4 von High-auf Low-Pegel und der

Ausgang des NAND-Gatters N2 ebenfalls von High-auf Low-Pe- gel. Dadurch wird der Transistor V4 wieder gesperrt. Gleich- zeitig beginnt die Entladung des Kondensators C2 über die Wi- derstände R5 und R6. Unterschreitet Uc die Referenzspan- nung URef3, so wechselt der Ausgang des NAND-Gatters N4 wieder auf High-Pegel. Dadurch wird der Transistor V4 erneut ange- steuert, sofern mittlerweile das Netzteil 8 und damit die Be- triebsspannung UB nicht abgeschaltet wurde und die Bedingung UE > URefl noch immer erfüllt ist.

Über die Ladezeitkonstante R5xC2 wird demnach die Ansteuer- zeit tA bestimmt. Analog wird über die Entladezeitkonstante C2x (R5+R6) die Pausenzeit tp bestimmt. Für ein kurzzeitiges Durchschalten des Transistors V4 und damit für ein repitie- rendes leitende Schalten des Auslöserelais 12, wird die An- steuerzeit tA zweckmäßigerweise gemäß 5ms < tA < 100ms einge- stellt, während die Pausenzeit tp 1s sein sollte. Bei Ver- wendung eines Auslöserelais 12 mit einem Auslösegleichstrom IA < 100mA und einem Verhältnis tP/tA z 10 wird eine beson- ders geringe Verlustleistung im Netzteilregler 11 erreicht, wenn der Relaisspulenstrom IR über diesen geführt wird und dieser als Längsregler ausgeführt ist.

Um undefinierte Zustände durch vorzeitige Unterbrechung des Auslösevorgangs aufgrund von Änderungen der Eingangsspan- nung UE während der Ansteuerung des Transistors V4 zu vermei- den, erfolgt eine Rückkopplung vom Ausgang des NAND-Gat- ters N1, N2 über eine Reihenschaltung aus einer Diode D2 und einem Widerstand R7 auf den (+)-Eingang des Komparators V1.

Dadurch wird die Bedingung UE > URefl während der Ansteuer- zeit tA zwangsweise hergestellt.

Der aus den Komparatoren V2 und V3 sowie dem NAND-Gat- ter N3, N4 gebildete Präzisisons-Schmitt-Trigger kann auch durch einen Komparator mit großer Hysterese (>1V) ersetzt

werden. Wird im Gegensatz zur repitierenden Ansteuerung des Auslöserelais 12 eine Ansteuerung mit einem Einzelimpuls be- vorzugt, kann zwischen den Komparator V1 und den Wider- stand R3 ein monostabiler Multivibrator geschaltet werden.

Ein derartiger monostabiler Multivibrator ist beispielsweise in"Halbleiter-Schaltungstechnik", U. Tietze/Ch. Schenk, 6.

Auflage, Springer-Verlag (1983), Seite 169ff, beschrieben.

Bei dieser Schaltungsvariante entfallen der Präzisions- Schmitt-Trigger sowie das NAND-Gatter N1, N2, die Diode D3, die Widerstände R5, R6 und der Kondensator C2.