CH627881A5

CH627881A5 - Plug-in residual current device having a circuit for testing the earthing quality of the protective-earth conductor of the residual current device

Info

Publication number: CH627881A5
Application number: CH982077A
Authority: CH
Inventors: Horst Zielasko
Original assignee: Felten & Guilleaume Carlswerk
Priority date: 1976-11-16
Filing date: 1977-08-10
Publication date: 1982-01-29
Also published as: DE2652190B2; FR2370983B1; DE2652190A1; ATA427077A; FR2370983A1; AT354550B; DE2652190C3; IT1076759B

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. The present invention relates to a device according to the preamble of claim 1.

Es ist bereits bekannt, Elemente von Fehlerstrom-Schutzschaltern in Sicherheitssteckern unterzubringen (DT-PS 22 04 418). Derartige Sicherheitsstecker, die nach dem Prinzip der Fehlerstrom-Schutzschaltung arbeiten, werden zwischen dem Stromnetz und einem oder mehreren Elektrogeräten als Verbraucher eingesetzt. Aufgabe des Fehlerstrom-Schutzschalter ist es, die Summe der einem oder mehreren angeschlossenen Elektrogeräten ein- und ausfliessenden Ströme zu messen, die im Normalfall Null ist. Besteht zwischen den ein- und ausfliessenden Strömen jedoch eine Differenz, die durch einen Ableitstrom zur Erde bzw. zum geerdeten Schutzschalter entsteht, so trennt der Fehlerstrom-Schutzschalter bei einer bestimmten Grösse des Ableitstromes über eingebaute Schaltkontakte den Stromkreis und vermeidet damit eine Gefährdung für alle diejenigen, die mit dem oder den Elektrogeräten in Berührung kommen. Als Bezugspunkt für das Erdpotential werden hierzu normalerweise die in der verwendeten speisenden Steckdose vorhandenen, geerdeten Schutzkontakte verwendet. Eine Erweiterung der Schutzwirkung wird dadurch erreicht, indem auch im Schutzleiterkreis eine auf Fehlerstrom ansprechende Wicklungsordnung des Summenstromwandlers angeordnet ist, eventuell unter Hinzufügung von spannungsabhängigen Widerständen (DT-PS 1 809 025). It is already known to accommodate elements of residual current circuit breakers in safety plugs (DT-PS 22 04 418). Such safety plugs, which operate on the principle of the residual current protective circuit, are used as consumers between the power supply and one or more electrical devices. It is the task of the residual current circuit breaker to measure the sum of the currents flowing in and out of one or more connected electrical devices, which is normally zero. However, if there is a difference between the incoming and outgoing currents, which is caused by a leakage current to earth or to the earthed circuit breaker, the residual current circuit breaker disconnects the circuit at a certain size of the leakage current via built-in switching contacts and thus avoids a hazard for all that come into contact with the electrical device (s). As a reference point for the earth potential, the earthed protective contacts in the supply socket used are normally used. An extension of the protective effect is achieved by arranging a winding arrangement of the summation current transformer that is responsive to fault current in the protective conductor circuit, possibly with the addition of voltage-dependent resistors (DT-PS 1 809 025).

Zum Prüfen des Potentials der Schutzkontaktfedern bzw. Schutzkontaktbuchsen von Steckdosen ist bereits ein Prüfstek-ker entwickelt worden, der gegebenenfalls zusätzliche Schaltungsanordnungen zum Prüfen der sicheren Kontaktgabe der Schutzkontaktfedern von zweipoligen Schutzkontakt-Steckdosen mit den Schutzkontaktstreifen der anzuschliessenden Schutzkontaktstecker enthalten (DD-PS 74 299). Als Anzeige für das Vorhandensein eines Potentials an den Schutzkontaktfedern bzw. Schutzkontaktbuchsen von Steckdosen in der Grössenordnung der Leiter-Erde-Spannung dient eine Glimmlampe. Somit fliesst als Messgrösse nur der kleine Glimmlampenstrom im (xA-Bereich. Ströme dieser Grössenordnung flies-sen jedoch schon bei kapazitiver, also offener Erdung. Hiermit ist nur die Aussage möglich, ob der Schutzleiter überhaupt an den Steckdosenkontakten anliegt. Ferner ist für den Prüfenden bei einem Fehler im Messgerät bzw. bei deren fehlerhafter Bedienung und gleichzeitig unterbrochenem Schutzleiter kein Schutz vor verschleppten Berührungsspannungen gegeben. To test the potential of the protective contact springs or protective contact sockets of sockets, a test plug has already been developed, which may contain additional circuit arrangements for checking the safe contacting of the protective contact springs of two-pole protective contact sockets with the protective contact strips of the protective contact plugs to be connected (DD-PS 74 299) . A glow lamp serves as an indication of the presence of a potential on the protective contact springs or protective contact sockets of sockets in the order of magnitude of the phase-to-earth voltage. Thus, only the small glow lamp current in the (xA range) flows as the measurement variable. However, currents of this magnitude already flow with capacitive, i.e. open, grounding. It is only possible to state whether the protective conductor is present at the socket contacts. It is also for the examiner in the event of a fault in the measuring device or its incorrect operation and at the same time the protective conductor is interrupted, there is no protection against delayed contact voltages.

Nun ist es in speziellen Fällen erwünscht, die Schutzwirkung derartigen Fehlerstrom-Schutzschalter jederzeit kontrollieren zu können, und zwar besonders in bezug auf eine ausreichende Erdungsqualität des Schutzleiters. Diese Überprüfung der Erdungsqualität des Schutzleiters erfordert bisher eigens für diese Zwecke geschaffene Prüfgeräte. Diese haben jedoch den Nachteil, am Einsatzort steckbarer Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen nicht zur Verfügung zu stehen, da, abgesehen von der Unmöglichkeit, solche Geräte von Laien bedienen zu lassen, der Aufwand nicht gerechtfertigt wäre. Now, in special cases, it is desirable to be able to check the protective effect of such residual current circuit breakers at any time, particularly with regard to an adequate grounding quality of the protective conductor. This check of the grounding quality of the protective conductor has so far required test equipment specially created for this purpose. However, these have the disadvantage that plug-in residual current protective devices are not available at the place of use, since, apart from the impossibility of having such devices operated by laypersons, the effort would not be justified.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Fehlerstromschutzvorrichtungen mit einer Schaltung vorzusehen, die jederzeit eine Kontrolle der Erdungsqualität des Schutzleiters gestattet, sich dabei mit geringem Aufwand herstellen und in einfacher Weise in den Stromkreis einfügen lässt. The invention is therefore based on the object of providing residual current protective devices with a circuit which allows the grounding quality of the protective conductor to be checked at any time, can be produced with little effort and can be inserted into the circuit in a simple manner.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Patentanspruches 1 gelöst. The object is achieved by the characterizing features of independent claim 1.

Die erfindungsgemässe Fehlerstromschutz-Vorrichtung gestattet, die ausreichende Qualität des für die Fehlerstrom-Schutzschaltung erforderlichen Schutzleiters bezüglicher seiner Funktion jederzeit bei einfachster Bedienung prüfen zu können, wobei auch während des Prüfvorganges niemals ein gefährlich hoher Strom über den Prüfenden zur Erde fliessen kann. The residual current protection device according to the invention allows the sufficient quality of the protective conductor required for the residual current protective circuit to be checked with regard to its function at any time with simple operation, and even during the test process, a dangerously high current can never flow to earth via the test person.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes des unabhängigen Patentanspruches sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen. Advantageous embodiments of the subject matter of the independent patent claim can be found in the dependent patent claims.

Hierbei ist besonders vorteilhaft, dass die Schaltung zum Prüfen der Erdungsqualität des Schutzleiters nur wenige Bauelemente aufweist, die sich zusammen mit den Bauelementen eines Fehlerstrom-Schutzschalters in einem Gehäuse oder aber in einer Sicherheitssteckdosenleiste unterbringen lässt. It is particularly advantageous here that the circuit for checking the grounding quality of the protective conductor has only a few components, which can be accommodated together with the components of a residual current circuit breaker in a housing or else in a safety socket strip.

Eine Anschlussklemme am Aussengehäuse der Sicherheitssteckdosenleiste bietet zudem den Vorteil, dass bei Fehlen eines Schutzleiters in der Installation (zweipolige Steckdose ohne Schutzkontakte, wie vielerorts noch üblich) eine gleichwertige Hilfserde mit dem Fusspunkt von Regelwiderstand und Messinstrument verbunden werden kann. Damit lassen sich auch für diesen Fall Verhältnisse schaffen, wie sie für eine echte Schutzschaltung von Elektrogeräten im Sinne der Fehlerstrom-Schutzschaltung nach VDE 0100 vorgegeben sind. Durch die eingebaute Schaltung ist die Prüfung der Erdungsqualität des hierzu angeschlossenen Hilfserders jederzeit möglich. Zusätzliche weitere Messeinrichtungen sind dabei nicht erforderlich. A connection terminal on the outer housing of the safety socket strip also offers the advantage that, in the absence of a protective conductor in the installation (two-pole socket without protective contacts, as is still common in many places), an equivalent auxiliary earth can be connected to the base point of the control resistor and measuring instrument. In this case, conditions can also be created as are specified for a real protective circuit of electrical devices in the sense of the residual current protective circuit according to VDE 0100. Thanks to the built-in circuit, the earthing quality of the auxiliary earth connected can be checked at any time. Additional additional measuring devices are not required.

Ingesamt trägt die erfindungsgemässe Fehlerstromschutz-Vorrichtung dazu bei, dass bei der Benutzung von elektrischen Geräten, z.B. auf Kleinbaustellen, beim Katastropheneinsatz sowie im Bereich Camping, Garten und Hobby ein wesentlich grösserer Sicherheitsgrad erreicht wird, als bisher bekannt ist. Overall, the residual current device according to the invention contributes to the fact that when using electrical devices, e.g. on small construction sites, in disaster relief, as well as in camping, gardening and hobby, a significantly higher level of security is achieved than is previously known.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: An embodiment of the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below. Show it:

Fig. 1 eine Schaltung züm Prüfen der Erdungsqualität des Schutzleiters einer Fehlerstrom-Schutzschaltung, 1 shows a circuit for checking the grounding quality of the protective conductor of a residual current protective circuit,

Fig. 2 eine steckbaren Fehlerstrom-Schutzschalterund nachgeschalteter Mehrfachdose mit dieser Schaltung, 2 shows a pluggable residual current circuit breaker and a downstream multiple socket with this circuit,

Fig. 3 einen steckbaren Fehlerstrom-Schutzschalter mit Fig. 3 with a pluggable residual current circuit breaker

2 2nd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

nachgeschalteter Mehrfachsteckdose, wobei die Schaltung im Gehäuse des Fehlerstrom-Schutzschalters untergebracht ist. downstream multiple socket, the circuit is housed in the housing of the residual current circuit breaker.

Fig. 1 zeigt einen Sicherheitsstecker 1 mit eingebauter Fehlerstrom-Schutzschaltung (nur teilweise dargestellt), der über eine Speisesteckdose 2 mit dem Stromnetz in Verbindung steht. Das Stromnetz weist einen Phasenleiter R, einen Nulleiter (oder Mittelleiter) Mp sowie einen Schutzleiter SL auf. Nulleiter und Schutzleiter sind jeweils für sich oder gemeinsam geerdet. Der Sicherheitsstecker 1 ist über eine Anschlussleitung 3 mit einer Sicherheitssteckdosenleiste 4 verbunden. Phasenleiter R und Nulleiter Mp sind über Kontakt 5 einer Prüftaste PT an einen Spannungsteiler 6 geführt. An den Mittelpunkt dieses Spannungsteilers schliesst sich ein Regelwiderstand 7 an, zu dem ein Messinstrument 8 parallel geschaltet ist. Der gemeinsame Fusspunkt von Regelwiderstand und Messinstrument ist einmal mit dem Schutzleiter SL verbunden und liegt ausserdem an einer nach aussen geführten Klemme 9, an welcher eine Hilfserde (Ersatzschutzleiter) mit ihrem Erdungswiderstand 10 angelegt werden kann. Fig. 1 shows a safety connector 1 with built-in residual current protection circuit (only partially shown), which is connected to the power supply via a power socket 2. The power network has a phase conductor R, a neutral conductor (or center conductor) Mp and a protective conductor SL. Neutral conductor and protective conductor are grounded individually or together. The safety plug 1 is connected to a safety socket strip 4 via a connecting line 3. Phase conductor R and neutral conductor Mp are connected to a voltage divider 6 via contact 5 of a test button PT. At the center of this voltage divider is a control resistor 7, to which a measuring instrument 8 is connected in parallel. The common base point of the control resistor and measuring instrument is connected to the protective conductor SL and is also connected to an externally led terminal 9, to which an auxiliary earth (replacement protective conductor) with its earth resistance 10 can be applied.

In Fig. 2 ist eine der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 entsprechende Geräteanordnung dargestellt. Hierbei gelten die gleichen Bezugszeichen, zusätzlich ist mit 11 die Skala des Mess-instrumentes bezeichnet und mit 12 der Bedienungsknopf für den Regelwiderstand. Nach Fig. 3 befindet sich die Schaltungsanordnung des Prüfkreises im Gehäuse des Sicherheitssteckers 1. Im übrigen gelten die gleichen Bezugszeichen wie zuvor. FIG. 2 shows a device arrangement corresponding to the circuit arrangement according to FIG. 1. The same reference numerals apply here, additionally 11 denotes the scale of the measuring instrument and 12 the control button for the variable resistor. 3, the circuit arrangement of the test circuit is in the housing of the safety connector 1. Otherwise, the same reference numerals apply as before.

Die Funktionsweise der gesamten Geräteanordnung ist folgende: Durch Betätigung der Prüftaste PT wird der Spannungsteiler 6 über die Kontakte 5 an die Netzspannung gelegt. Am Mittelpunkt des Spannungsteilers liegt die halbe Netzspannung gegen Erde, und zwar in jedem Fall, wobei es gleichgültig ist, mit welcher Polarität der Stecker mit der Steckdose verbunden ist. Der Vorteil der Verwendung dieses Spannungsteilers in der Schaltung ist ausserdem der, dass im Extremfall während des Prüfvorganges niemals mehr als die halbe Netzspannung als Berührungsspannung wirken kann. An diesem Mittelpunkt des Spannungsteilers 6 liegt die Reihenschaltung eines stetig veränderbaren Regelwiderstandes 7 mit dem Erdungswiderstand des Schutzleiters SL bzw. mit dem Erdungswiderstand 10 des Ersatzschutzleiters. Bei Vernachlässigung des Innenwiderstan-des des Spannungsteilers 6 verteilt sich die halbe Netzspannung demnach auf die beiden Widerstände, von denen der Regelwiderstand 7 von sehr grossen Werten bis auf sehr kleine Werte veränderbar und der Erdungswiderstand unbekannt ist. Parallel zum Regelwiderstand 7 liegt das als hochohmiger Spannungsmesser ausgebildete Messinstrument 8, das die an diesem Widerstand abfallende Spannung anzeigt. Bei einem Erdungswiderstand von z.B. null Ohm fällt die Gesamtspannung am Regelwiderstand 7 ab, die Maximalanzeige des Mess-instrumentes 8 bedeutet damit eine gute Erdung. Bei einem The operation of the entire device arrangement is as follows: By pressing the test button PT, the voltage divider 6 is connected to the mains voltage via the contacts 5. At the center of the voltage divider is half the mains voltage to earth, in any case, regardless of the polarity with which the plug is connected to the socket. The advantage of using this voltage divider in the circuit is also that in extreme cases during the test process, more than half the mains voltage can never act as a touch voltage. At this center of the voltage divider 6 is the series connection of a continuously variable control resistor 7 with the ground resistance of the protective conductor SL or with the ground resistance 10 of the replacement protective conductor. If the internal resistance of the voltage divider 6 is neglected, half the mains voltage is accordingly distributed over the two resistors, of which the variable resistor 7 can be changed from very large values to very small values and the ground resistance is unknown. Parallel to the control resistor 7 is the measuring instrument 8, which is designed as a high-resistance voltage meter and which indicates the voltage drop across this resistor. With an earth resistance of e.g. The total voltage at the variable resistor 7 drops to zero ohms, the maximum display of the measuring instrument 8 thus means good grounding. At a

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Erdungswiderstand von z. B. 2000 Ohm wird der Zeiger des Messinstrumentes 8 je nach dem eingestellten Wert des Regelwiderstandes 7 zurückgehen, da der Spannungsabfall am Regelwiderstand 7 um den Betrag der am Erdungswiderstand abfallenden Spannung geringer wird. Dieser Spannungsrückgang am Regelwiderstand 7 ist also ein umgekehrt proportionaler Wert zur am Erdungswiderstand auftretenden Berührungsspannung. Die Skala 11 des Messinstruments 8 kann demnach, konstante Netzspannung vorausgesetzt, direkt in Berührungsspannung geeicht werden. Durch entsprechende Vorgabe einer maximal zulässigen Berührungsspannung (z.B. 50 V) ist somit nach dem Ohmschen Gesetz der Erdungswiderstand bestimmbar. Earth resistance of z. B. 2000 ohms, the pointer of the measuring instrument 8 will decrease depending on the set value of the variable resistor 7, since the voltage drop across the variable resistor 7 is reduced by the amount of the voltage drop across the ground resistor. This voltage drop across the control resistor 7 is therefore an inversely proportional value to the contact voltage occurring at the earth resistance. The scale 11 of the measuring instrument 8 can therefore be calibrated directly into contact voltage, provided that the mains voltage is constant. By appropriately specifying a maximum permissible contact voltage (e.g. 50 V), the earth resistance can be determined according to Ohm's law.

Im Zusammenwirken mit dem am Eingang der gesamten Anordnung befindlichen, nach dem Prinzip des FI-Schutzes funktionierenden Sicherheitssteckers 1 kann weiterhin erreicht werden, dass während des Prüfungsablaufs der Strom, der beim Regeln des Regelwiderstandes 7 zunimmt, niemals grösser werden kann als der Nennauslösewert des Sicherheitssteckers 1, z. B. 30 mA, da bei Überschreiten dieses Stromes der Sicherheitsstecker 1 auslöst und damit den Stromkreis unterbricht. In cooperation with the safety plug 1, which works at the input of the entire arrangement and works according to the principle of RCD protection, it can further be achieved that during the test sequence the current which increases when regulating the control resistor 7 can never be greater than the nominal trigger value of the safety plug 1, e.g. B. 30 mA, because when this current is exceeded the safety connector 1 trips and thus interrupts the circuit.

Der Vorgang bei der Funktionsprüfung ist folgender: The procedure for the functional test is as follows:

Zuerst wird, bei voll eingeschaltetem Regelwiderstand 7 bei Druck auf das Prüftaster PT ein nur geringer Strom vom Mittelpunkt des Spannungsteilers 6 über den Schutzleiter SL bzw. über den Erdungswiderstand 10 des Ersatzschutzleiters zur Erde abfliessen. Das Messinstrument 8 zeigt praktisch noch Vollausschlag an. Bei anschliessendem Herabregeln des Regelwiderstandes 7 wird, besonders bei einer Erdung mit höherem Widerstand, der Messinstrumentenzeiger stetig zurückgehen und damit die Berührungsspannung am Erdungswiderstand anzeigen. Bei einer schlechten, also zu hochohmigen Erde wird der Zeiger des Messinstrumentes 8 eine gefährlich werdende Berührungsspannung anzeigen und damit signalisieren, dass der Erdungswiderstand verkleinert werden muss. Bei einer ausreichend guten Erde dagegen wird beim Herabregeln des Regelwiderstandes 7 der angezeigte Spannungsrückgang nur klein sein und der vorgeschaltete Sicherheitsstecker 1 wird auslösen, bevor eine gefährliche Berührungsspannung erreicht ist. First, with the control resistor 7 fully switched on and when the test button PT is pressed, only a small current will flow from the center of the voltage divider 6 via the protective conductor SL or via the earth resistor 10 of the replacement protective conductor to earth. The measuring instrument 8 practically still shows full deflection. When the control resistor 7 is subsequently reduced, particularly with a grounding with a higher resistance, the measuring instrument pointer will decrease continuously and thus indicate the contact voltage at the grounding resistance. If the earth is poor, that is to say too high-impedance, the pointer of the measuring instrument 8 will indicate a contact voltage that is becoming dangerous and thus signalize that the earth resistance must be reduced. On the other hand, if the earth is sufficiently good, when the control resistor 7 is reduced, the voltage drop indicated will be only small and the upstream safety connector 1 will trip before a dangerous contact voltage is reached.

Mit diesen Kriterien ist die Aussage, dass die Erdung ausreichend gut ist, eindeutig. Der Vorteil dieser Kombination liegt darin, dass trotz einfacher Bedienung eine exakte Prüfung der Schutzfunktion gegeben ist und ausserdem, durch die Wirkung des Sicherheitssteckers 1 auch während des Prüfvorganges niemals ein gefährlich hoher Strom über einen Menschen zur Erde fliessen kann. Die Skala des Messinstrumentes 8 braucht, um die Bedienung und Ablesung noch zu vereinfachen, keine Skaleneinteilung und Zahlen, sondern einfach nur zwei farbige Felder für «gut» und «schlecht» aufzuweisen. With these criteria, the statement that the earthing is sufficiently good is clear. The advantage of this combination is that, despite simple operation, an exact test of the protective function is given and, furthermore, the effect of the safety connector 1 means that a dangerously high current can never flow to earth via a person even during the test process. In order to simplify operation and reading, the scale of the measuring instrument 8 does not need any scale division and numbers, but simply two colored fields for “good” and “bad”.

3 3rd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

G G

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

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1. Plug-in residual current protective device comprising a power strip and a residual current circuit breaker designed as an intermediate plug for a single-phase network, with a circuit for testing the grounding quality of the protective conductor of the residual current protective device, the test circuit comprising a voltage divider connected between the terminals for the phase and the neutral of the power strip or the intermediate plug and has a resistor which is connected to the center of the voltage divider, characterized in that the resistor is designed as a variable resistor (7) and is connected to the protective conductor (SL) of the power strip or the intermediate plug, that the voltage divider (6) is approximately the same has large partial resistances and is connected via contacts (5) of a switching element with phase (R) and neutral (Mp), that a measuring instrument (8) is connected in parallel to the control resistor (7) and that the protective conductor (SL) is connected to one from the outside e.g. accessible terminal (9) is connected.

2. Device according to claim 1, characterized in that the contacts (5) are parts of the button (PT).

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the clamp (9) on the outside of the housing of the power strip (4) is fixed.

4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that the test circuit is arranged in the housing of the power strip (4).

5. Device according to claims 1 to 3, characterized in that the test circuit is arranged in the housing of the intermediate connector (1).