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Einrichtung zur Prüfung von Fehlerstrom- und Fehlerspannungsschutzschaltungen
Zum Schutze gegen das Auftreten von gefährlichen Berührungsspannungen an den betriebsmässig ,nicht unter Spannung stehenden und dem menschlichen Zugriff ausgesetzten metallischen Teilen von elektrischen Anlagen bedient man sich u. a. der Fehlerstrom- bzw. Fehlerspannungsschutzschaltung. Die Aufgabe dieser Schaltungen ist es, die Stromzufuhr zu unterbrechen, wenn zwischen den geschützten Anlagenteilen und der Erde die höchst zulässige Berührungsspannung überschritten wird. Die zuverlässige Funktion dieser Schaltungen setzt die Erfüllung mehrerer Bedingungen voraus.
Da diese Bedingungen in der Praxis oft nicht erfüllt sind, ist eine Prüfung dieser Schutzschaltungen auf ihre Funktionssicherheit eine dringende Notwendigkeit.
Es ist eine Prüfmethode bekannt, bei der der zu schützende Anlageteil (z. B. Motorgehäuse) über einen mit der Hand verstellbaren Regelwiderstand mit einem spannungsführenden Leiter des Netze :, ver- bunden und dieser Regelwiderstand so weit verkleinert wird, bis der Fehlerstrom- bzw. Fehlerspannungsschutzschalter abschaltet. An dem parallel zu diesem Regelwiderstand liegenden Spannungsmesser wird im Augenblick der Abschaltung die Spannung abgelesen. Die maximal aufgetretene Berührungsspannung ergibt sich dann aus der Differenz zwischen Netzspannung und der abgelesenen Spannung.
Erfahrungsgemäss ist die Regelung dieses Widerstandes, insbesondere bei kleinen Handgeräten, sehr umständlich ; ausserdem ist der Platzbedarf dieses Regelwiderstandes relativ gross.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Prüfung von Fehlerstrom- und Fehlerspannungsschutzschaltungen mittels eines, zwischen dem vom Schutzschalter geschützten Metallgehäuse des Verbrauchers und einem spannungsführenden Netzleiter geschalteten, veränderbaren Widerstandes und einem dazu parallel geschalteten Spannungsmesser, der zur Anzeige der im Augenblick der Abschaltung anstehenden Restspannung dient. Erfindungsgemäss wird der mit der Hand verstellbare Regelwiderstand durch mindestens einen Heissleiter ersetzt. Der Widerstand eines Heissleiters wird bekanntlich mit zunehmender Temperatur selbsttätig kleiner. Die Temperaturzunahme wird hier durch den hindurchfliessenden Strom verursacht.
Zur Erzielung einer geringeren Wärmeträgheit und damit einer schnelleren Widerstandsabnahme (brim Aufheizen) bzw. Widerstandszunahme (beim Abkühlen) werden zwei Heissleiter parallel geschaltet. Um zu verhindern, dass ein Heissleiter auf Kosten des anderen überlastet wird, ist in Serie zu jedem Heissleiter je ein Gleichrichter so geschaltet, dass der eine Heissleiter nur vom positiven und der andere iur vom negativen Strom des Wechselstromes durchflossen wird.
Zum Schutze gegen Überlastung des bzw. der Heissleiter wird in Serie dazu ein Widerstand geschal- : et. Damit eine schnellere Aufheizung des Heissleiter erfolgen kann, wird als Schutzwiderstand ein Kaltleiter verwendet.
Bei der Prüfung von elektrischen Installationsanlagen müssen neben der Fehlerstrom- bzw. Fehler- ipannungsschutzschaltungsprüfung auch noch andere Prüfungen durchgeführt werden, insbesondere Wideritandsmessungen. Zur Durchführung dieser Widerstandsmessungen ist eine im Prüfgerät eingebaute Stromruelle erforderlich. Diese im Prüfgerät eingebaute Stromquelle kann durch den bei jeder Prüfung dem Metz entnommenen Strom geladen werden, wobei zur Stabilisierung der Ladespannung eine Zenerdiode parallel zur Stromquelle geschaltet ist.
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Zum Zwecke der Handlichkeit und der leichteren Bedienungsweise werden die Teile der Prüfeinrichtung in bekannter Weise in einem oder zwei mit Prüfspitzen versehenen Handgeräten untergebracht, welche durch eine biegsame Leitung miteinander verbunden sind.
Als Beispiel soll die Funktion einer Fehlerstromschutzschaltung überprüft werden. Die Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes ergibt sich gemäss der Schaltung in der Zeichnung wie folgt :
Der Motor M soll durch den Fehlerstromschutzschalter FJ geschützt sein. Es wird gefordert, dass am Motorgehäuse keine höhere Berührungsspannung als 65 V gegen Erde auftreten kann. Zur Prüfung der Fehlerstromschutzschaltung wird die eine Prüfspitze P1 mit einem nach dem Fehlerstromschutzschalter be- findlichen spannungsführenden Leiter S und die andere Prüfspitze P2 mit dem Gehäuse des Motors M verbunden. Der durch die Heissleiter H1 und H2 fliessende Strom heizt dieselben auf und bewirkt damit eine ständige Temperaturerhöhung ; die dadurch bedingte ständige Widerstandsabnahme hat eine ständige Zunahme der Stromstärke zur Folge.
Das Anlegen der beiden Prüfspitzen bewirkt also eine selbsttätige und ständige Zunahme des durch die Prüfeinrichtung und damit durch den Fehlerstromschutzschalter fliessenden Stromes.
Entsprechend der Grösse des Erdungswiderstandes Re wird damit die am Prüfgerät verbleibende Restspannung Ur immer kleiner. Diese Restspannung Ur wird während des Prüfvorganges am Spannungsmesser V verfolgt und im. Augenblick des Abschaltens des Fehlerstromschutzschalters abgelesen.
Wenn hier im Beispiel die Netzspannung U = 220 V beträgt und im Augenblick des Abschaltens eine Restspannung von Ur = 190 V abgelesen wird, dann hat der Fehlerstromschutzschalter erwartungsgemäss
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liegt damit unter der maximal zulässigen Berührungsspannung von 65 V. Hat der Fehlerstromschutzschalter z. B. eine Auslösestromstärke von 0,3 A (was am Gerät stets angegeben ist), dann beträgt unter normalen Umständen der Erdungswiderstand Re des Motors M gleich 100 Ohm.
Der durch die Prüfeinrichtung hindurchfliessende Wechselstrom wird durch die beiden Gleichrichter G1 und G2 in zwei zueinander gegensinnig gerichtete Ströme aufgeteilt. Der eine Teil fliesst dabei ganz oder teilweise durch die Stromquelle B und bewirkt eine Aufladung derselben. Parallel zur Stromquelle B liegt zur Stabilisierung in an sich bekannter Weise eine Zenerdiode Z.
Zum Schutze der Heissleiter gegen Überlastung ist in Serie dazu ein an sich bekannter Kaltleiter K geschaltet. Dieser Schutz ist insbesondere dann notwendig, wenn der Schutzschalter nicht abschaltet und der durch die Prüfeinrichtung fliessende Strom immer grösser wird. Durch die dadurch erfolgende Aufheizung des Kaltleiters und der damit verbundenen Widerstandserhöhung wird die Stromstärke auf das zulässige Mass begrenzt.
PATENTANSPRÜCHE :-
1. Einrichtung zur Prüfung von Fehlerstrom- und Fehlerspannungsschutzschaltungen mittels eines, zwischen dem vom Schutzschalter geschützten Metallgehäuse des Verbrauchers und einem spannungsführenden Netzleiter geschalteten, veränderbaren Widerstandes und einem dazu parallelgeschalteten Spannungsmesser, der zur Anzeige der im Augenblick der Abschaltung anstehenden Restspannung dient, dadurch gekennzeichnet, dass als Widerstand mindestens ein an sich bekannter Heissleiter verwendet ist.