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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für wechselspannungsgespeiste Netze mit einem Phasenleiter, einem Neutralleiter und einem Schutzleiter, wobei als Überspannungsschutzeinrichtung spannungsabhängige Widerstände, insbesondere Varistoren, und eine Funkenstrecke (gasgefüllter Überspannungsableiter) angeschaltet ist, indem der Phasenleiter und der Neutralleiter über je einen spannungsabhängigen Widerstand und eine Funkenstrecke, vorzugsweise eine gemeinsame Funkenstrecke, an den Schutzleiter gelegt ist, wobei ferner die Überspannungsschutzeinrichtung am Ende oder nahe des Endes des aus Phasenleiter, Neutralleiter und Schutzleiter bestehenden Leitungsstranges angeschaltet ist, an welchem ein Verbraucher z.
B über eine Steckdose anschliessbar ist, wobei zum Zwecke einer Messung des Isolationswiderstandes des Leitungsstranges der Leitungsstrang von der Wechselspannungsquelle getrennt und an eine Messgleichspannungsquelle angeschlossen wird.
Solche Schaltungsanordnungen sind auch für mit Drehstrom gespeiste Netze verwendbar.
Eine Schaltungsanordnung zum Schutz gegen Überspannungen ist beispielsweise aus der DE 35 39 421 A1 bekannt. Bei einer derartigen Schaltungsanordnung sind als spannungsabhängige Widerstände Varistoren vorgesehen. Solche Schaltungsanordnungen dienen zum Schutz gegen Überspannungen an empfindlichen Geräten, wobei Überspannungen beispielsweise durch Blitzeinschlag ausgelöst werden. Solche Schaltungsanordnungen sind in Form von steckbaren Überspannungsableitern bekannt, die beispielsweise in Stromverteilungsinstallationen an zentraler Stelle eingesetzt werden. Es sind auch Ausbildungen bekannt, bei denen eine Schaltungsanordnung in einem steckbaren Adapter untergebracht ist, der in eine übliche Steckdose einsteckbar ist.
Die entsprechenden Verbraucher werden dann in eine entsprechende Steckdose des Adapters eingesteckt, so dass die Geräte gegen Überspannung geschützt sind. Es sind auch Installationen bekannt, bei denen beispielsweise die Überspannungsschutzschaltung in die Schaltung einer Steckdose oder dergleichen integriert ist.
Bei einer Schaltungsanordnung gemäss Oberbegriff des Anspruches 1 wird bei wechselspannungsgespeisten Stromnetzen mit mindestens einem Phasenleiter, einem Neutralleiter und einem Schutzleiter eine Schutzschaltung vorgesehen, die jeweils aus einem Varistor zwischen Phasenleiter und Schutzleiter, einem Varistor zwischen Neutralleiter und Schutzleiter besteht. Zusätzlich ist jeder Varistor unter Zwischenschaltung einer Funkenstrecke an den Schutzleiter gelegt. Vorzugsweise ist dabei nur eine einzige Funkenstrecke vorgesehen, über die beide Varistoren an den Schutzleiter gelegt sind. Solche Überspannungsschutzschaltungen haben sich im Stand der Technik bewährt.
Aus der DIN VDE 0100 Teil 600, insbesondere Seite 7, ist zu entnehmen, dass bei entsprechenden Leitungssystemen in bestimmten Zeitabständen eine Messung des Isolationswiderstandes erforderlich ist. Dazu muss der Isolationswiderstand zwischen den Phasenleitern und dem Schutzleiter, dem Neutralleiter und dem Schutzleiter sowie zwischen den Phasenleitern (sofern mehrere vorhanden sind) und dem Neutralleiter gemessen werden. Bei Netzen, in denen Überspannungsschutzeinrichtungen mit spannungsabhängigen Widerständen installiert sind, ist es erforderlich, die entsprechenden Überspannungsableiter vor der Isolationswiderstandsmessung zu entfernen Dies ist in einfacher Weise möglich, sofern es sich um steckbare Überspannungsschutzeinrichtungen handelt, die vor der entsprechenden Messung in einfacher Weise entfernt werden können.
Bezüglich solcher Überspannungsschutzeinnchtungen, die, beispielsweise in Steckdosen integriert, fest installiert sind, ist eine derartige Entfernung aus dem Leitungsnetz nur mit erheblichem Aufwand möglich
Eine Messung des Isolationswiderstandes ist aber vernünftigerweise nur dann möglich, wenn die Überspannungsschutzeinrichtungen, insbesondere die spannungsabhängigen Widerstände, entfernt sind, weil ansonsten über diese ein Strom fliessen kann und somit die tatsächliche Isolation zwischen den einzelnen Leitern nicht festgestellt werden kann.
Aus der JP 04-210731 A ist bekannt, mittels eines Relais entsprechende Schalter zu öffnen oder zu schliessen, um die Schaltungsanordnung mit Wechselspannung zu betreiben oder aber mit Gleichspannung zu prüfen Hier muss aber offensichtlich manuell umgeschaltet werden, sodass es zu Fehlbedienungen kommen kann. Es ist insbesondere gefährlich, wenn das Relais nach der Prüfung nicht in die Betriebsstellung geschaltet wird, weil dann kein Überspannungsschutz gegeben ist.
Zur Durchführung der Isolationswiderstandsmessung wird zunächst der gesamte Stromkreis
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von der Wechselspannungsstelle abgetrennt und dann mit einer Gleichspannungsquelle verbunden. Dabei wird eine Messgleichspannung von 500 Volt auf das Netz gegeben und der Isolationswiderstand gemessen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung angegebener Art zu schaffen, bei der es ohne Entfernung der Überspannungsschutzeinrichtungen, insbesondere der spannungsabhängigen Widerstände, und ohne zusätzliche manuell durchzuführende Schaltvorgänge möglich ist, den Isolationswiderstand des Netzes zu messen.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass in den Phasenleiter oder den Neutralleiter nahe der Anschlussstelle des spannungsabhängigen Widerstandes - in Stromlaufrichtung vor dieser - oder in den vom Phasenleiter oder vom Neutralleiter zum spannungsabhängigen Widerstand abgehenden Leitungsanschluss ein Schalter eingeschaltet ist, mittels dessen die Leitungsverbindung zwischen Phasenleiter und spannungsabhängigem Widerstand bzw. Neutralleiter und Phasenleiter bzw.
Neutralleiter und spannungsabhängigem Widerstand auftrennbar ist, und dass der Schalter mit einem elektrischen oder elektronischen Mittel gekoppelt ist, mittels dessen der Schalter bei an die Wechselspannungsquelle angeschaltetem Leitungsstrang geschlossen und bei an die Messgleichspannungsquelle angeschaltetem Leitungsstrang geöffnet wird, wobei der Schalter mit einem Relais als elektrischem Mittel gekoppelt ist, welches in eine Leitungsverbindung zwischen Phasenleiter und Neutralleiter eingeschaltet ist und zu dem in Reihe ein Kondensator und gegebenenfalls ein Vorwiderstand geschaltet ist.
Als Alternative zu dem Relais kann auch erfindungsgemäss vorgesehen sein, dass der Schalter als elektronischer Schalter ausgebildet ist und als elektrisches Mittel ein Schaltmittel für den Schalter in eine Leitungsverbindung zwischen Phasenleiter und Neutralleiter eingeschaltet ist, zu welchem Schaltmittel ein Kondensator gegebenenfalls mit Vorwiderstand in Reihe geschaltet ist.
Das Prinzip dieser Schaltungsanordnung besteht darin, dass der Bereich der Installationseinheit, in welchem die Überspannungsschutzeinrichtung angeschaltet ist, von dem übrigen Leitungsnetz durch einen Schalter abtrennbar ist, der automatisch betätigbar ist. Sofern in dem entsprechenden Leitungsnetz der Isolationswiderstand gemessen werden soll, werden durch Betätigung des Schalters die Überspannungsschutzeinrichtung oder zumindest die spannungsabhängigen Widerstände vom übrigen Leitungsnetz getrennt, so dass das Leitungsnetz für die Messung des Isolationswiderstandes zur Verfügung steht. Nach Durchführung der Messung wird durch entsprechende Schaltung des Schalters die Überspannungsschutzeinrichtung wieder automatisch angeschaltet.
Die Überspannungsschutzschaltung ist dabei vorzugsweise im Bereich einer Verbindungsstelle für Verbraucher angeordnet, beispielsweise in die Installation einer Steckdose integriert, so dass das an dieser Steckdose endende Leitungsnetz vor der Überspannungsschutzeinrichtung aufgetrennt wird. Durch diese Massnahme ist es dann in einfacher Weise möglich, die übliche Isolationswiderstandsmessung durchzuführen, indem das entsprechende Leitungsnetz von der Wechselspannungsquelle getrennt und an eine Gleichspannungsquelle mit Messgleichspannung angeschlossen wird. Gegebenenfalls im Leitungsnetz vorhandene steckbare Überspannungsableiter oder dergleichen können vor der Isolationswiderstandsmessung leicht entfernt und nach erfolgter Messung wieder installiert werden.
Selbstverständlich ist es auch möglich, die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung in solche steckbaren Überspannungsableiter zu integrieren.
Durch die erfindungsgemässe Ausbildung ist es möglich, allein durch Wechsel der Spannungsquelle von Wechselspannungsquelle in Gleichspannungsquelle den entsprechenden Schalter zu schalten, so dass bei einer Speisung des Netzes mit Gleichspannung die Überspannungsschutz- einrichtung, insbesondere deren spannungsabhängige Widerstände, vom zu messenden Leitungsstrang abgetrennt sind. Nach Anschluss dieses Leitungsstranges an die Wechselspannungsquelle wird der Schalter durch die elektronischen oder elektrischen Mittel wieder geschlossen, so dass die Überspannungsschutzeinrichtung wieder an den Leitungsstrang angeschaltet ist.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass als elektronischer Schalter und Schaltmittel ein OptokopplerTriac mit integriertem lichtemittierendem Mittel vorgesehen ist.
Weiters ist bevorzugt vorgesehen, dass als lichtemittierendes Mittel eine im Optokoppler-Tnac enthaltene Leuchtdiode über eine Gleichrichterschaltung, bestehend aus kapazitivem Vorwiderstand, Gleichrichter und Wellenwiderstand, eingeschaltet ist.
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Um sicherzustellen, dass bei einem Spannungsfall in dem entsprechenden Leitungsnetz und einer gleichzeitig auftretenden Überspannung die Schutzschaltung auch in spannungslosem Zustand wirksam ist, ist zudem vorgesehen, dass parallel zum Schalter eine Funkenstrecke geschaltet ist, so dass bei einer auftretenden Überspannung und ansonsten spannungslosem Zustand der Schaltung der offene Schalter überbrückt ist.
Durch diese zusätzliche Funkenstrecke wird bei einem Spannungsausfall in dem entsprechenden Leitungsnetz und einer im Leitungsnetz auftretenden Überspannung, zum Beispiel bei einem direkten Blitzeinschlag in die Gebäudeblitzschutzanlage, der offene Schalter überbrückt und damit die Schutzschaltung auch im spannungslosen Zustand aktiviert. Nach einer entsprechenden Stossspannungsbeanspruchung verlischt die Funkenstrecke und der spannungslose Zustand ist wieder hergestellt. Es ist somit ein dauernder Überspannungsschutz gewährleistet.
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung sind in den Fig. 1 bis 6 gezeigt. Fig. 7 zeigt eine Schaltungsanordnung mit Überspannungsschutz gemäss Stand der Technik.
Bei der Schaltungsanordnung, die in Fig. 7 gezeigt ist, handelt es sich um eine Schaltungsanordnung mit Überspannungsschutzeinrichtung, die fest in dem Bereich einer Steckdose installiert ist. Die entsprechenden Anschlussklemmen oder Kontakte 1 bis 6 sind mit den zur Steckdose führenden Phasenleitern L, Neutralleitern N und Schutzleitern PE zu verbinden, wobei andererseits Kontakte zur Verfügung stehen, die mit den entsprechenden Anschlusskontakten der Steckdose oder dergleichen verbindbar sind. Als Überspannungsschutzeinrichtung sind spannungsabhängige Widerstände V1, V2 in Form von Varistoren und eine Funkenstrecke F (gasgefüllter Überspannungsableiter) angeschaltet. Dabei ist der Phasenleiter L und der Neutralleiter N jeweils über einen spannungsabhängigen Widerstand V1 bzw. V2 und eine gemeinsame Funkenstrecke F an den Schutzleiter PE gelegt.
Die in den Zeichnungsfiguren dargestellte Ausführungsform wird insgesamt als Überspannungsschutzeinrichtung bezeichnet. Diese ist am Ende oder nahe des Endes des aus Phasenleiter L, Neutralleiter N und Schutzleiter PE bestehenden Leitungsstranges angeschaltet, an welchem ein Verbraucher z. B. über eine Steckdose anschliessbar ist.
Zum Zwecke einer Messung des Isolationswiderstandes des gesamten Leitungsstranges wird der gesamte Leitungsstrang von der Wechselspannungsquelle getrennt und an eine Messgleichspannungsquelle angeschaltet. Sofern diese bei einer Schaltungsanordnung gemäss Fig 7 vorgenommen wird, so können Ströme über die spannungsabhängigen Widerstände V1 und V2 fliessen, so dass eine mangelnde Isolation des Netzes simuliert wird Um dieses auszuschliessen sind Schaltungsanordnungen gemäss Fig 1 bis 6 vorgesehen.
Dabei ist vorzugsweise in den Phasenleiter L oder auch in den Neutralleiter N nahe der Anschlussstelle 7 bzw. 8 des oder der spannungsabhängigen Widerstände V1 und V2 in Stromlaufrichtung vor dieser Anschlussstelle 7 bzw. 8 ein Schalter S1 oder Schaltkontakt eingeschaltet (Fig. 1, Fig. 3, Fig. 5) oder ein solcher Schalter S1 bzw. Schaltkontakt ist in den vom Phasenleiter L oder Neutralleiter N zum spannungsabhängigen Widerstand V1 bzw. V2 abgehenden Leitungsanschluss vor der Kontaktstelle 9, die zur Funkenstrecke S und zum Schutzleiter PE führt, eingeschaltet. Mittels dieses Schalter S1 kann die Leitungsverbindung zwischen Phasenleiter L und spannungsabhängigen Widerstand V1 bzw.
V2 bzw. zwischen Neutralleiter und Phasenleiter N, L bzw. zwischen Neutralleiter N und spannungsabhängigem Widerstand V1, V2 aufgetrennt werden
Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist gemäss Fig 1, 2 sowie 5 und 6 der Schalter S1 mit einem elektrischen Mittel gekoppelt, mittels dessen der Schalter S1 bei an die Wechselspannungsquelle angeschlossenen Leitungsstrang geschlossen ist und bei an die Mess- gleichspannungsquelle angeschaltetem Leitungsstrang geöffnet wird. Hierzu ist bei den angegebe- nen Ausführungsformen der Schalter S1 mit einem Relais K1 als elektrischem Mittel gekoppelt, welches in eine Leitungsverbindung zwischen Phasenleiter L und Neutralleiter N eingeschaltet ist und zudem in Reihe ein Kondensator C und ein Vorwiderstand R1 geschaltet ist.
Bei dieser Aus- führungsform fliesst dann, wenn Wechselspannung an das Netz angeschaltet ist, ein geringer Strom über den Kondensator C, so dass das Relais K1 anzieht und der Schalter S1 durch das Relais geschlossen wird. Der Stromkreis ist somit geschlossen und die Überspannungsschutzeinrichtung in Funktion.
Sofern der Leitungsstrang zum Zwecke der Isolationsmessung von der Wechselstromquelle abgeklemmt und an eine Gleichstromquelle angeschlossen wird, so fliesst über den Kondensator C
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kein Strom. Das Relais K1 zieht demzufolge nicht an und der Schalter S1 ist geöffnet, so dass der Überspannungskreis abgetrennt ist.
Infolgedessen kann die Isolationsmessung durchgeführt werden, ohne dass die Messergebnisse durch die Varistoren V1 oder V2 gestört werden.
Bei der Schaltungsanordnung gemäss Fig. 3 und 4 ist der Schalter als elektronischer Schalter T1 ausgebildet und als elektrisches Mittel ein Schaltmittel für den Schalter T1 in eine Leitungsverbindung zwischen Phasenleiter L und Neutralleiter N eingeschaltet. Als elektronischer Schalter und Schaltmittel ist hierbei ein Triac TR mit optischer Ansteuerung (Optokoppler-Triac) mit integriertem lichtemittierendem Mittel (LED) vorgesehen. Das lichtemittierende Mittel LED ist eine Leuchtdiode. Das Schaltelement des Optokoppler-Tnacs (Triac) ist in der Leitungsverbindung zwischen Phasenleiter L und Neutralleiter N geschaltet, während das Ansteuerungselement (integrierte LED) über eine Gleichrichterschaltung (G) betrieben wird.
Auch bei einer derartigen Schaltungsanordnung wird bei Anschluss des Kreises an eine Wechselspannungsquelle ein geringer Stromfluss mit Hilfe der Gleichrichterschaltung (G) erreicht, wodurch die LED aktiviert und der Tnac TR gezündet wird. Wird die Schaltung mit einer Wechselspannung betrieben, so erhält die im Optokoppler-Triac enthaltene LED eine konstante pulsierende Gleichspannung, die durch eine Gleichrichterschaltung bestehend aus kapazitiven Vorwiderstand, Gleichrichter und Wellenwiderstand erzeugt wird, wodurch die LED aktiviert wird und der im Optokoppler-Triac enthaltene Triac gezündet wird und somit den Stromkreis schliesst, so dass die Überspannungsschutzeinrichtung V1, V2 in Betriebssituation ist. Demzufolge wird weder die Leuchtdiode LED aktiviert, noch der Triac TR gezündet.
Der Überspannungsanteil, insbesondere die Varistoren V1 und V2 sind damit vom übrigen Leitungssystem getrennt.
Bei der Schaltungsanordnung gemäss Fig. 5 und 6 ist parallel zum Schalter S1 eine Funkenstrecke F2 geschaltet, so dass bei auftretender Überspannung aber spannungslosem Zustand der Schaltung der offene Schalter S1 überbrückt ist. Es ist somit die Überspannungsschutzfunktion auch bei spannungslosem Zustand der Schaltung gewährleistet.
Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel.
Alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.
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