Was ist ein Fehlerstromschutzschalter?
Ein Fehlerstromschutzschalter (ELCB), auch bekannt als Fehlerstromschutzschalter oder Fehlerstromschutzvorrichtung, ist eine elektrische Sicherheitsvorrichtung. Er wird hauptsächlich verwendet, um die Stromversorgung automatisch zu unterbrechen und den menschlichen Körper vor Stromschlägen zu schützen, wenn ein Fehlerstrom in der Anlage auftritt.
Einige Fehlerstromschutzschalter auf dem Markt verfügen nur über die Funktionen Fehlerstromschutz und Abschaltung und müssen bei ihrer Verwendung mit Schutzelementen wie Sicherungen, Thermorelais und Überstromrelais kombiniert werden. Natürlich verfügen einige Fehlerstromschutzschalter auch über Schutzfunktionen wie Fehlerstrom, Stromschlag, Überlast und Kurzschluss.
Die Struktur von ELCB
Der Fehlerstromschutzschalter ist eigentlich eine Kombination aus einem gewöhnlichen Schutzschalter und einem Fehlerstromschutzmodul. Die Details sind wie folgt:
Leistungsschalter
Der Leistungsschalter besteht hauptsächlich aus Kontakten, einem Lichtbogenlöschsystem, einer elektromagnetischen Auslösung, einem Übertragungsmechanismus und einem Isoliergehäuse usw. und übernimmt die Funktionen Ein-/Ausschalten, Steuerung und Schutz im Stromkreis.
Leckageschutzmodul
Das Leckageschutzmodul besteht hauptsächlich aus Messkomponenten, Berechnungs- und Verstärkungskomponenten, Komponenten zur Ausführung von Operationen, Testkomponenten usw.
- Das Messelement besteht hauptsächlich aus Nullstromwandlern, die Leckströme erkennen und Signale aussenden können.
- Die Operationsverstärkerkomponente ist ein kompletter Satz von Schaltungsbauteilen, bestehend aus Gleichrichterbrücke, Thyristor, Widerstand und Kondensator usw., die den schwachen Leckstrom verstärken und an den Aktuator weiterleiten können.
- Der Aktuator besteht aus Relais und anderen Teilen, die nach Empfang des Signals den Hauptschalter für eine Schutzauslösung ansteuern können.
- Das Testelement ist ein Satz unabhängiger Schaltungen, bestehend aus Testtasten und Widerständen, die den Leckzustand geschickt simulieren können, um zu testen, ob die Funktion des Schutzes normal ist.
Wie funktioniert ELCB?
Wie in der Abbildung unten dargestellt, handelt es sich um das Funktionsprinzipdiagramm des ELCB.
Die Pins des Schaltungschips werden wie folgt beschrieben:
- Pin 1 ist der SCR-Trigger-Pin
- Pin 2 ist der invertierende Eingangsanschluss des Operationsverstärkers im Chip
- Pin 3 ist der nicht invertierende Eingangsanschluss des Operationsverstärkers im Chip
- Pin 4 ist der Masse-Pin
- Pin 5 ist der Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers im Chip
- Pin 6 ist die Stromabnahme
- Pin 7 ist der Verzögerungskondensator
Wenn das Gerät normal funktioniert, sind die Ströme des stromführenden Leiters und des Neutralleiters gleich, und der Stromwandler hat zu diesem Zeitpunkt keinen Induktionsstrom. Die Summe der Stromvektoren im Wandler ist Null (der Strom ist ein Richtungsvektor, z. B. „+“ in Ausflussrichtung und „-“ in Rückflussrichtung. Offset).
Wenn ein Leck auftritt und der Strom größer als 30 mA ist, erzeugt der Stromwandler einen induzierten Strom, wodurch die Spannung an Pin 2 des Chips größer als die an Pin 3 wird und Pin 1 des Chips einen hohen Pegel ausgibt. Der Thyristor wird nach Erreichen eines hohen Pegels ausgelöst und eingeschaltet, und die Auslösespule wird zum Auslösen mit Strom versorgt. Dies ist das Funktionsprinzip eines Fehlerstromschutzschalters.
Arten von ELCB
Je nach Funktionsprinzip gibt es drei Haupttypen von ELCBs:
Spannungsgesteuerter Fehlerstromschutzschalter (VO-ELCB)
Dieser Typ von ELCB arbeitet auf der Grundlage der Spannungsdifferenz zwischen den Phasen- und Neutralleitern. Wenn ein Fehler auftritt, der einen Ableitstrom verursacht, löst die Spannungsdifferenz den ELCB aus und unterbricht den Stromkreis. VO-ELCBs werden häufig in Wohngebäuden und kleinen Gewerbebetrieben eingesetzt.
Stromgesteuerter Fehlerstromschutzschalter (CO-ELCB)
CO-ELCBs überwachen das Ungleichgewicht im Stromfluss zwischen den stromführenden und neutralen Leitern. Wenn ein Fehler auftritt, der einen Leckstrom verursacht, löst das Ungleichgewicht den ELCB aus, der den Stromkreis unterbricht. CO-ELCBs werden in der Regel in größeren gewerblichen und industriellen Anwendungen eingesetzt.
Fehlerstromschutzschalter (RCCB)
RCCBs sind eine Weiterentwicklung von ELCBs, die sowohl Wechselstrom- als auch Gleichstrom-Leckströme erkennen können. Sie verwenden einen empfindlichen Stromwandler, um die Differenz zwischen dem ausgehenden und dem zurückkehrenden Strom zu überwachen. Wird ein Leckstrom erkannt, löst der RCCB aus und unterbricht den Stromkreis.
Je nach Anzahl der Leistungsschalter kann der ELCB auch in die Typen 1P+N, 2P, 3P, 3P+N und 4P unterteilt werden.
1P+N Typ
Dieser Typ besteht aus einem einzelnen (1P) normalen Leistungsschalter und einem Fehlerstromschutzmodul und verfügt über zwei Anschlusssätze. Das wichtigste Merkmal des Geräts ist, dass nur ein Pol über eine thermomagnetische Auslösekapazität verfügt, während der andere Pol keine solche Kapazität hat und sich immer im leitenden Zustand befindet. Daher muss bei der Verdrahtung des Fehlerstromschutzschalters vom Typ 1P+N der stromführende Draht an den Pol angeschlossen werden, der unterbrochen werden kann. Nur so kann die Sicherheit gewährleistet werden.
Um Verdrahtungsfehler zu vermeiden, hat der Hersteller die Klemmen speziell gekennzeichnet. Wie in der Abbildung gezeigt, muss die mit N gekennzeichnete Klemme an den Neutralleiter und die nicht gekennzeichnete Klemme an den stromführenden Leiter angeschlossen werden.
2P Typ
Dieser Typ von Fehlerstromschutzschalter ist der am häufigsten verwendete. Er ist eine Kombination aus einem Doppelstromschutzschalter (2P) und einem Fehlerstromschutzmodul und verfügt über zwei Anschlusssätze. Beide Pole dieses Geräts verfügen über thermomagnetische Auslöse- und Unterbrechungsfunktionen, sodass keine strikte Unterscheidung zwischen den Verdrahtungspositionen des stromführenden Leiters und des Neutralleiters getroffen werden muss. Im Allgemeinen kann er entsprechend den Gepflogenheiten und der Umgebung vor Ort installiert werden.
3P-Typ
Dieser Typ von Fehlerstromschutzschalter besteht aus einem dreipoligen (3P) Leistungsschalter und einem Fehlerstromschutzmodul. Er wird in einem dreiphasigen symmetrischen Stromkreis verwendet. Er verfügt über 3 Anschlusssätze, und alle drei Pole können ein- und ausgeschaltet werden und verfügen über eine thermomagnetische Auslösefunktion. Bei der Verdrahtung ist die Reihenfolge der Phasenleiter A, B und C zu beachten, um sie nacheinander anzuschließen.
Typ 3P+N
Dieser Typ von Fehlerstromschutzschalter besteht aus einem dreipoligen (3P) Leistungsschalter und einem Fehlerstromschutzmodul. Er wird in einem dreiphasigen unsymmetrischen Stromkreis verwendet und verfügt über 4 Anschlusssätze. Ähnlich wie bei 1P+N ist einer der Pole immer eingeschaltet und hat keine thermisch-magnetische Auslösekapazität. Der Hersteller hat ihn mit N (Neutralleiter) gekennzeichnet. Die anderen drei Pole sind entsprechend der Phasenleitungssequenz A, B und C in Reihe geschaltet.
4P-Typ
Dieser Typ von Fehlerstromschutzschalter besteht aus einem vierpoligen (4P) Leistungsschalter und einem Fehlerstromschutzmodul. Er wird in einem dreiphasigen unsymmetrischen Stromkreis eingesetzt. Aufgrund des Herstellungsprozesses hat der Hersteller feste Anforderungen an die Zugangsposition der Neutralleitung N gestellt, wie in der Abbildung dargestellt. Die Phasenleitungen A, B und C sind nacheinander mit den anderen drei Anschlussgruppen verbunden.
Häufige Fehler von ELCB
01: Kontakte können unter „Manuell betätigt“ nicht geschlossen werden.
Ursachenanalyse:
- Die Spannungsauslösevorrichtung hat keine Spannung oder die Spule ist durchgebrannt.
- Die Energiespeicherfeder ist verformt, was zu einer Verringerung der Schließkraft führt;
- Die Reaktionsfederkraft ist zu groß.
- Der Mechanismus kann nicht zurückgesetzt werden und löst nicht aus.
- Der Übertragungsmechanismus ist nicht flexibel.
Lösung:
- Überprüfen Sie den Stromkreis, legen Sie Spannung an oder ersetzen Sie die Spule.
- Ersetzen Sie die Energiespeicherfeder.
- Nehmen Sie eine Neueinstellung vor.
- Stellen Sie die Auslösefläche auf den angegebenen Wert ein.
- Geben Sie etwas Motoröl auf den Getriebepunkt.
02: Kontakte können unter elektrischem Betrieb nicht geschlossen werden
Ursachenanalyse:
- Die Betriebsspannung stimmt nicht überein;
- Die Leistungskapazität ist nicht ausreichend;
- Der Hub der Elektromagnetstange ist nicht ausreichend oder der Abstand zwischen den Ankern ist zu groß;
- Fehler des Positionsschalters des Motors;
- Die Gleichrichterröhre oder der Kondensator im Controller ist beschädigt.
Lösung:
- 1. Ersetzen Sie die Stromversorgung.
- Erhöhen Sie die Betriebsleistung.
- Stellstange neu einstellen oder austauschen oder Eisenkern anheben;
- Passen Sie die Betriebspositionierung neu an.
- Ersetzen Sie die Gleichrichterröhre oder den Kondensator.
03: Einphasenkontakt kann nicht geschlossen werden
Ursachenanalyse:
- Eine Verbindungsstange des Leistungsschalters ist gebrochen;
- Der Winkel des Übertragungsmechanismus des Strombegrenzungselements ist nicht geeignet.
Lösung:
- Ersetzen Sie die Verbindungsstange.
- An die Anforderungen der ursprünglichen technischen Bedingungen anpassen.
04: Die Shunt-Freigabe kann den Leistungsschalter nicht trennen.
Ursachenanalyse:
- Kurzschluss der Spule;
- Die Versorgungsspannung ist zu niedrig;
- Die Auslösefläche ist zu groß;
- Die Schrauben sind locker.
Lösung:
- Spule austauschen;
- Ersetzen Sie die Versorgungsspannung oder erhöhen Sie sie.
- Stellen Sie die Auslösefläche neu ein.
- Ziehen Sie die Schrauben fest.
05: Spannungsverlustauslösung kann den Leistungsschalter nicht auslösen
Ursachenanalyse:
- Die Reaktionskraftfeder wird kleiner;
- Die Energiespeicherfeder wird kleiner;
- Der Mechanismus ist blockiert.
Lösung:
- Die Feder einstellen;
- Die Energiespeicherfeder einstellen;
- Beseitigen Sie die Ursache für das Festklemmen.
06: Der Leistungsschalter wird beim Starten des Motors getrennt.
Ursachenanalyse:
- Der Momentanstrom des Überstromauslösers ist zu gering;
- Phasenausfallschutz oder andere Schutzmaßnahmen.
Lösung:
- Die Momentanstellfeder des Überstromauslösers und anderer Schutzvorrichtungen einstellen.
- Bei einem Luftschutz kann das Ventil ausfallen oder die Gummimembran kann beschädigt sein.
07: Der Leistungsschalter öffnet sich automatisch nach dem Schließen.
Ursachenanalyse:
- Der Einstellwert für die lange Verzögerung der Überstromauslösung ist falsch.
- Verschlechterung des Heizelements oder des Halbleiter-Verzögerungskreis-Elements.
Lösung:
- Überstromauslöser neu einstellen;
- Ersetzen Sie beschädigte Komponenten.
08: Spannungsverlustauslösung erzeugt Geräusche
Ursachenanalyse:
- Die Reaktionskraftfeder ist zu stark;
- Auf der Arbeitsfläche des Eisenkerns befindet sich Öl;
- Der Kurzschlussring ist defekt.
Lösung:
- Reaktionsfeder neu einstellen;
- Beseitigen Sie die Ölverschmutzung.
- Ersetzen Sie den Anker oder den Kern.
09: Überhitzung des Leistungsschalters
Ursachenanalyse:
- Der Anpressdruck ist zu gering;
- Übermäßiger Verschleiß oder schlechter Kontakt an der Kontaktfläche;
- Die Verbindungsschrauben der beiden leitenden Teile sind locker.
Lösung:
- Kontaktdruck einstellen oder Feder austauschen;
- Ersetzen Sie die Kontakte oder reinigen Sie die Kontaktfläche.
- Ziehen Sie die Schrauben fest.
10: Ausfall des Hilfsschalters
Ursachenanalyse:
- Die bewegliche Kontaktbrücke des Hilfsschalters klemmt oder fällt ab;
- Die Antriebsstange des Hilfsschalters ist gebrochen oder die Rolle fällt ab.
Lösung:
- Korrigieren oder installieren Sie die Kontaktbrücke neu.
- Ersetzen Sie die Antriebsstange und die Rolle oder ersetzen Sie den gesamten Hilfsschalter.
Vor- und Nachteile von ELCB
Vorteile:
- Erhöhte Sicherheit
- Schnelle Reaktionszeit
- Einfache Installation
- Kostengünstig
Nachteile:
- Empfindlichkeitsbeschränkungen
- Mögliche Fehlauslösungen
- Begrenzter Schutzbereich
- Wartungsanforderungen
Anwendungen von ELCB
- Wohngebäude, wie Badezimmer, Küchen und elektrische Warmwasserbereiter
- Unterhaltungsstätten wie Schwimmbäder, Spas und Freizeitanlagen im Freien
- Haushaltsgeräte wie Klimaanlagen, Kühlschränke, Waschmaschinen
- Industriebereiche wie Produktionsstätten, Werkstätten und Baustellen
