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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum polrichtigen Anschluss einer elektrischen Einrichtung an ein elektrisches Wechselstromnetz mittels eines Steckers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Es ist bekannt, dass eine elektrische Einrichtung bzw. ein elektrischer Verbraucher mittels eines lose verlegten Kabels und eines Steckers an eine Steckdose eines Wechselstromnetzes angeschlossen werden kann. Weiterhin ist bekannt, dass bei üblichen Wechselstromnetzen eine Leitung als Phase dient und eine zweite Leitung als Nullleiter. Hierbei weist die Phase gegenüber der Erde das Spannungspotential auf, während hingegen der Nullleiter gegenüber der Erde spannungsfrei ist. Unbedeutend ist es zunächst, ob am Stecker bzw. an der elektrischen Verbindung ein zusätzlicher Schutzleiter vorgesehen ist.
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Bei vielfältigen Steckerausführungen, insbesondere beim Schukostecker, ist die Lage der spannungsführenden Phase nicht definiert. Somit ist nicht festzustellen, mit welcher Leitung beim Einstecken des Steckers in die zugehörige Steckdose die spannungsführende Phase verbunden ist und an welcher Leitung der Nullleiter angeschlossen ist. Wenngleich dies in den meisten Fällen unerheblich ist, kann es dennoch notwendig sein, eine ganz bestimmte Leitung mit der spannungsführenden Phase und jeweils eine andere Leitung mit dem Nullleiter zu verbinden.
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Zur Ermöglichung einer Identifikation der spannungsführenden Phase gibt es zum einen die Möglichkeit, Phasenprüfer einzusetzen. Dies erhöht jedoch den Aufwand beim Kontaktieren des Steckers. Insbesondere ist eine erneute Verwechslung nach einer Prüfung mittels gewöhnlichem Phasenprüfer ebenso nicht auszuschließen, wie bei einer zeitlich späteren erneuten Steckerkontaktierung erneut die Phase zu prüfen wäre.
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Hierzu schlägt die Schrift
DE 94 03 112 U1 vor, eine Phasenprüfung in einem Verbindungskabel durchzuführen, wobei die Ausgangssteckdose zur Verhinderung einer dortigen fehlerhaften Kontaktierung farblich gekennzeichnet ist. Hierbei wird bei Anschluss des Verbindungskabels mit dem Wechselstromnetz an einem Abschnitt einer der zwei stromführenden Adern der Spannungsabfall bei fehlendem Anschluss des Verbrauchers ermittelt und angezeigt. Somit kann vom Verwender ein phasenrichtiger Anschluss des Verbrauchers an der farblich gekennzeichneten Steckdose des Verbindungskabels hergestellt werden.
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In zur vorherigen Ausführung deutlich einfacher gehaltenen Lösung schlägt die Druckschrift
US 2,474,407 A vor, eine Anzeige in dem Stecker zu integrieren. Hierbei ist ein Leiter, welcher am Stecker als Phase definiert ist, über eine Glimmlampe mit einem leitenden Gehäuseteil des Steckers verbunden. Über den Verwender des Steckers erfolgt eine Erdung am leitenden Teil des Gehäuses und somit bei phaserichtigem Anschluss eine spannungsführende Verbindung über die integrierte Glimmlampe. Somit erhält der Verwender des Steckers einen Hinweis zur phaserichtigen Lage des Steckers bei der Kontaktierung mit der Steckdose.
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Problematisch bei vorherigen Lösungen ist es jedoch, dass zum einen der Verwender auf die phaserichtige Lage achten muss und nicht daran gehindert ist, den Stecker falsch herum zu kontaktieren. Weiteres Problem ist es, dass angeschlossene Verbraucher bereits durch die mögliche falsche Erstkontaktierung – von der der Verwender zunächst nichts weiß – einen Schaden hervorrufen können. Somit gilt es bereits in der ersten Kontaktierung eine falsche Verbindung vom Stecker zu den elektrischen Einrichtungen zu verhindern.
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Notwendig ist dies vielfach bei Endverbrauchern, welche ausgelegt sind für den Anschluss an beispielsweise einer Caravan-Steckdose. Hierbei ist die Lage von Phase, Nullleiter und Schutzleiter nach Norm definiert und ein falscher Anschluss ist nicht möglich. Somit werden mitunter elektrische Einrichtungen derart ausgeführt, dass eine fehlerhafte Kontaktierung der Phase des Wechselstromnetzes mit dem Nullleiter der Caravan-Steckdose zu einem Schaden führen kann. Gemäß den Vorgaben des Herstellers der elektrischen Einrichtungen dürfte dieser eigentlich nicht auftreten, da aufgrund des genormten Caravan-Steckers kein phasenfalscher Anschluss möglich sein sollte.
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Hierbei entsteht jedoch nunmehr das Problem, dass derartige Einrichtungen auch mittels Schukosteckern oder dergleichen an ein gewöhnliches undefiniertes Wechselstromnetz angeschlossen werden. Beispielhaft sei die Verwendung von rechtlich nicht zulässigen Adaptern zwischen Schukosteckern und Caravan-Steckern benannt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum Anschluss einer elektrischen Einrichtung mittels eines Steckers zur Verfügung zu stellen, bei der eine fehlerhafte Kontaktierung des Steckers nicht zu einer spannungsführenden Phase an der nicht zugeordneten Leitung führt.
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Die Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß dem Anspruch 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine gattungsgemäße Vorrichtung dient zum polrichtigen Anschluss einer elektrischen Einrichtung an ein elektrisches Wechselstromnetz mittels eines Steckers. Welcher Art der Stecker hierbei ist, ist zunächst unerheblich. Zumindest weist der Stecker zwei Steckerelemente auf, die derart in eine Steckdose des Wechselstromnetzes einsteckbar sind, dass ein erstes Steckerelement mit der Phase oder dem Nullleiter und ein zweites Steckerelement mit dem Nullleiter bzw. der Phase des Wechselstromnetzes verbunden ist. Insofern stellt der Stecker die übliche spannungsführende Verbindung zwischen zwei Kontakten im Stecker und den Kontakten im weiterführenden Anschluss her. Hierbei ist zunächst die Lage der Phase und des Nullleiters nicht definiert.
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Weiterhin weist die Vorrichtung eine Kupplung auf, die wiederum zumindest zwei Anschlusselemente enthält. Bei der Kupplung ist einem Anschlusselement ein definierter Phasenanschluss und einem Anschlusselement ein definierter Nullanschluss zugeordnet. Der Anschluss elektrischer Einrichtungen kann somit durch Verbindung mit der Kupplung erfolgen, wobei somit ein definierter Anschluss hinsichtlich Phase und Nullleiter möglich wird. Verwendungsgemäß ist die Vorrichtung derart ausgeführt, dass zwischen den Steckerelementen und den Anschlusselementen eine spannungsführende Verbindung vorliegen kann und somit die elektrische Einrichtung über die Kupplung in Verbindung mit den Steckerelementen im Stecker mit dem Wechselstromnetz verbunden werden kann.
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Wenngleich es zunächst einmal bei jedem Stecker möglich ist, die spannungsführende Verbindung zu den elektrischen Einrichtungen herzustellen, ergänzt sich die gattungsgemäße Vorrichtung dahingehend, dass es ermöglicht wird, einen phasenrichtigen Anschluss herzustellen.
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Erfindungsgemäß wird die Vorrichtung um eine Schaltschutzvorrichtung ergänzt, Hierbei ist diese zwischen den Steckerelementen und den Anschlusselementen der Kupplung angeordnet. Hierbei stellt die Schaltschutzvorrichtung sicher, dass eine elektrische Verbindung zwischen der Phase der Steckdose des Wechselstromnetzes und dem definierten Nullanschluss der Kupplung verhindert wird.
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Wenngleich es im Stand der Technik bereits möglich war, durch Erkennen anhand der optischen Anzeige die phaserichtige Kontaktierung herzustellen, wird nunmehr erstmalig sichergestellt, dass bei fehlerhafter Kontaktierung keine spannungsführende Verbindung zum weiterführenden Nullleiter hergestellt wird. Somit wird die erforderliche Sicherheit hergestellt, um elektrische Einrichtungen, welche von sich aus einen phasenrichtigen Anschluss benötigen, an ein übliches Wechselstromnetz anzuschließen, bei dem hingegen keine definierte Phase vorliegt.
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In Folge kann bei den elektrischen Einrichtungen der Aufwand dahingehend reduziert werden, dass keine zwingende Trennung beider elektrischer Leitungen gegenüber der Erde erforderlich ist. Vielmehr ist es denkbar, dass beispielsweise der definierte Nullleiter, welcher bekanntlich kein Potential gegenüber der Erde besitzt, einen geringeren Schutz gegen Berührung durch den Benutzer aufweist, als dies bei der spannungsführenden Phase der Fall ist.
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Weiterhin ist die Ausführung dahingehend vorteilhaft, wenn beispielsweise bei den elektrischen Einrichtungen nachgelagerte Sicherungen die spannungsführende Phase im Fehlerfall schalten. Hierbei wird vielfach auf eine gleichzeitige Trennung des definierten Nullanschlusses verzichtet, so dass dieser trotz ausgeschalteter Sicherung in Verbindung mit dem angeschlossenen Netz steht. Dies ist im vorliegenden Fall für derartige elektrische Einrichtungen ohne die erfindungsgemäß sichergestellte Unterbrechung zwischen der spannungsführenden Phase am Wechselstromnetz und dem Nullleiter der elektrischen Einrichtung ein erhöhtes Sicherheitsrisiko. Dies wird durch die erfindungsgemäße Lösung mit Sicherheit ausgeschlossen und somit ist die erforderliche Sicherheit der gesamten Einrichtung gegeben.
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Besonders vorteilhaft ist die Ausführung der Vorrichtung, wenn der Stecker ein Schukostecker, insbesondere ein CEE 7/7 oder CEE 7/4 Stecker, ist. Insbesondere bei Schukosteckern, welche die häufigste Ausführungsform von Steckern mit nicht definierten Phase und Nullleitern ist, ist somit die Verwendung der Vorrichtung vorteilhaft.
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Besonders vorteilhaft ist es des Weiteren, wenn die Kupplung eine dreipolige CEE Steckdose vom Typ P + N + PE 6 h nach IEC 60309 ist. Diese so genannte Caravan-Steckdose wird vielfach bei mobilen Einrichtungen, wie beispielsweise Caravanen, mobilen Getränkewagen und dergleichen, eingesetzt. Hierbei ist die Lage von Phase, Nullleiter und Schutzleiter exakt definiert. Ein fehlerhafter Anschluss derartiger Steckdosen ist nicht möglich.
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Insofern ist eine Ausführungsform als Adapter zwischen einem Schukostecker und der CEE Caravan-Steckdose besonders vorteilhaft, da somit eine derartige mobile Einrichtung an eine gewöhnliche Haushaltssteckdose angeschlossen werden kann.
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Vorteilhaft ist es hierbei, wenn die im Fall richtiger Kontaktierung vorliegende spannungsführende Verbindung zwischen der Phase des Wechselstromnetzes über die Steckerelemente zu den Anschlusselementen beim Entfernen des Steckers aus der Steckdose getrennt wird. Insofern wird es sichergestellt, dass im nicht gesteckten Zustand des Steckers die Verbindung zwischen den Steckerelementen und den Anschlusselementen unterbrochen ist. Dies ist besonders dahingehend von Vorteil, dass beim Einstecken des Steckers in die Steckdose kein Ausschaltvorgang notwendig ist, um die Verbindung im Falle falscher Phasenlage zu trennen.
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Vorteilhaft ist die Ausführungsform, bei der bei Kontaktierung der Phase der Steckdose mit dem ersten Steckerelement eine Verbindung zwischen dem ersten Steckerelement und dem Phasenanschluss und zwischen dem zweiten Steckerelement und dem Nullanschluss der Kupplung durch einen Schaltvorgang in der Schutzschaltvorrichtung hergestellt wird. Insofern wird bei richtiger Kontaktierung des Steckers mit der Steckdose die entsprechende spannungsführende Verbindung zur Kupplung hergestellt. Gleichfalls ist sichergestellt, dass bei fehlerhafter Kontaktierung des Steckers mit der Steckdose, d. h. falscher Phasenlage, keine spannungsführende Verbindung zwischen dem ersten Steckerelement und dem Phasenanschluss vorliegt.
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Gleichfalls ist es vorteilhaft, wenn bei Kontaktierung der Phase der Steckdose mit dem zweiten Steckerelement eine Verbindung zwischen dem zweiten Steckerelement und dem Phasenanschluss und zwischen dem ersten Steckerelement und dem Nullanschluss der Kupplung durch einen Schaltvorgang in der Schutzschaltvorrichtung hergestellt wird.
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Insofern wird durch diese Umsetzung der Schaltschutzvorrichtung, bei der sowohl bei Anliegen der Phase am ersten Steckerelement als auch am zweiten Steckerelement eine Verbindung der Phase zum Phasenanschluss und des Nullleiters des Wechselstromnetzes zum Nullanschluss geschaltet wird, die Verwendung besonders vereinfacht. Somit ist der Verwender nicht daran gebunden, wie er den Stecker in die Steckdose steckt, da in jedem Fall die korrekte spannungsführende Verbindung hergestellt wird. Erfindungsgemäß ist zugleich in jedem Fall eine spannungsführende Verbindung zwischen der Phase der Steckdose des Wechselstromnetzes und dem definierten Nullanschluss der Kupplung verhindert.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Schutzschaltvorrichtung ein monostabiles Relais mit zweipoligem Einausschalter, wobei das Relais von einer Ansteuerung bei Anliegen einer Spannung am ersten Steckerelement eingeschaltet wird.
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Hierbei ist zunächst die Ausführungsform des Relais hinsichtlich einer elektromechanischen Variante oder als Halbleiterrelais unerheblich. In jedem Fall ist die spannungsführende Verbindung zwischen dem ersten Steckerelement und dem Phasenanschluss solange unterbrochen, bis am ersten Steckerelement die spannungsführende Phase anliegt. Somit wird zugleich sichergestellt, dass beim Umstecken des Steckers bzw. Herausziehen des Steckers aus der Steckdose eine zuvor vorhandene spannungsführende Verbindung automatisch unterbrochen wird. Es ist zugleich offensichtlich, dass ohne anliegende spannungsführende Phase in jedem Fall keine leitende Verbindung zwischen den Steckerelementen und den Anschlusselementen der Kupplung vorliegt.
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In der Ausführungsform mit einem einzelnen monostabilen Relais führt dies dazu, dass bei einem fehlerhaften Einstecken des Steckers in die Steckdose keine spannungsführende Verbindung hergestellt wird und somit der Verwender aufgefordert ist, den Stecker herauszuziehen und in umgekehrter Stellung erneut zu kontaktieren.
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In Ergänzung ist es hierzu vorteilhaft, wenn die Schutzschaltvorrichtung zwei monostabile Relais mit zweipoligen Einausschaltern umfasst. In diesem Fall wird ein erstes Relais geschaltet, wenn die Spannung am ersten Steckerelement anliegt und das zweite Relais, wenn die Spannung am zweiten Steckerelement anliegt. Somit wird unabhängig vom Einstecken des Steckers in der Steckdose eine spannungsführende Verbindung zwischen der spannungsführenden Phase des Wechselstromnetzes und dem Phasenanschluss der Kupplung hergestellt. Hierbei ist jeweils das andere Relais bzw. die andere Verbindung zwischen Steckerelement und Anschlusselement ausgeschaltet.
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Alternativ hierzu ist es vorteilhaft, wenn die Schutzschaltvorrichtung ein monostabiles Relais mit zweipoligem Dreistufenschalter umfasst. Hierbei ist in der stabilen Lage des Relais eine stromführende Verbindung zwischen Steckerelementen und Anschlusselementen unterbrochen. Bei Anliegen einer Spannung am ersten Steckerelement wird von einer Ansteuerung das Relais in einen ersten Schaltzustand eingeschaltet und hiermit eine spannungsführende Verbindung zwischen der Phase des Wechselstromnetzes und dem Phasenanschluss der Kupplung hergestellt. Entsprechend wird bei Anliegen einer Spannung am zweiten Steckerelement ein entsprechender zweiter Einschaltzustand hergestellt und gleichfalls die spannungsführende Verbindung zwischen der Phase des Wechselstromnetzes und dem Phasenanschluss der Kupplung hergestellt.
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Insofern wird durch die Verwendung eines umschaltenden Relais in jedem Fall bei Kontaktierung des Steckers mit der Steckdose die korrekte spannungsführende Verbindung zwischen der Steckdose und der Kupplung hergestellt.
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Hinsichtlich der vorteilhaften Ausführung mit der Schaltung von zwei verschiedenen Schaltzuständen bei Anliegen der Phase am ersten oder zweiten Steckerelement ist es in einer weiteren Ausführungsform vorteilhaft, wenn die Schutzschaltvorrichtung ein monostabiles Relais mit zweipoligem Einausschalter und ein bistabiles Relais mit zweipoligem Wechselschalter umfasst. Hierbei wird bei Kontaktierung des Steckers mit der Steckdose sofern erforderlich zunächst das bistabile Relais von einer Ansteuerung geschaltet. Dies erfolgt derart, dass bei Anliegen der spannungsführenden Phase am ersten Steckerelement eine erste Stellung geschaltet wird und bei Anliegen der spannungsführenden Phase am zweiten Steckerelement das bistabile Relais in eine zweite Stellung geschaltet wird. Insofern ist offensichtlich, dass ein Umschalten des bistabilen Relais nur erforderlich ist, sofern die Lage der Phase am ersten bzw. zweiten Steckerelement nicht der zugeordneten ersten bzw. zweiten Stellung entspricht. Weiterhin umfasst die Schutzschaltvorrichtung das monostabile Relais, welches zeitlich nach Schaltung bzw. Prüfung des bistabilen Relais geschaltet wird. Bei korrekter Stellung des bistabilen Relais bei Anliegen einer Spannung am ersten oder zweiten Steckerelement wird dieses entsprechend eingeschaltet. Hierbei ist es folglich unerheblich, an welchem Steckerelement die Phase anliegt, da die Lage über das bistabile Relais korrekt geschaltet ist.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Vorrichtung durch eine elektromechanische Ausführung eines Relais mit Schalter gekennzeichnet. Vorteilhaft hierbei ist der geringe Stromverbrauch zur Haltung entsprechender Schaltzustände.
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Alternativ hierzu ist es möglich, das Relais mit Schalter durch eine elektrische Ausführung zu realisieren. Dies führt in der Regel zur Verwendung entsprechender Halbleiterrelais. Diese zeichnen sich insbesondere durch eine besonders hohe Robustheit, Langlebigkeit und kleine Bauweise aus.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Vorrichtung um eine Rückmeldungsvorrichtung mit einer optischen Anzeige und/oder einem akustischen Signalgeber ergänzt wird. Durch die optische Anzeige bzw. das akustische Signal wird der Verwender der Vorrichtung beim Einstecken des Steckers in die Steckdose auf die Lage der Phase hingewiesen. Je nach Ausführungsform der Schutzschaltvorrichtung ist dies somit lediglich ein Hinweis zur Lage der Phase. Dieser Hinweis kann somit den Verwender dazu auffordern, den Stecker in umgekehrter Richtung erneut einzustecken.
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Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn bei Kontaktierung der Phase mit dem ersten Steckerelement eine positive Rückmeldung hinsichtlich korrekter Kontaktierung erfolgt, beispielsweise mit einer grünen Anzeige oder einem kurzen Piepsignal, und/oder bei Kontaktierung der Phase der Steckdose mit dem zweiten Steckerelement eine Warnmeldung als Rückmeldung, beispielsweise mit einer roten Anzeige oder einem mehrmaligen Piepsignal, erfolgt.
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In Fortführung ist es vorteilhaft, wenn die Vorrichtung hinsichtlich der Rückmeldungsvorrichtung durch eine Mehrzahl von optischen Anzeigen und/oder akustischen Signalgebern ergänzt wird. Hierbei können diese zumindest Informationen zu folgenden Schaltzuständen hinsichtlich der Phase am ersten und/oder zweiten Steckerelement dem Verwender mitteilen: Das Anliegen einer Sollspannung, insbesondere von größer als 220 V, das Anliegen einer Mindestspannung, insbesondere größer als 200 V, das Anliegen einer geringeren Spannung als die Mindestspannung. Derartige Informationen können beispielsweise durch verschiedene Farbgebungen, z. B. rot, gelb und grün, als auch durch verschiedene akustische Signale übermittelt werden.
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Durch die Ergänzung mit verschiedenen weiteren Informationen kann somit der Verwender zugleich erkennen, ob eine ausreichende Spannung in der Steckdose des Wechselstromnetzes vorliegt. Dies ist insbesondere dahingehend von Vorteil, als dass bei entsprechenden elektrischen Einrichtungen in der Verwendung mit einer definierten Phasenlage vielfach höhere Ströme erforderlich sind. Diese Stromstärken können bei üblichen Steckdosen ohne definierte Phasenlage vielfach nicht zur Verfügung gestellt werden. Somit ist mit der Vorrichtung zudem sichergestellt, dass eine geeignete Steckdose mit ausreichender Leistungsfähigkeit zum Betreiben der elektrischen Einrichtung verwendet wird.
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In den folgenden Figuren sind beispielhaft verschiedene Ausführungsformen für erfindungsgemäße Vorrichtungen skizziert.
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Es zeigen:
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1 schematisch ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung 01;
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2 skizzenhaft ein Schaltbild für ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 11;
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3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 21 mit zwei Relais 25.1 und 25.2;
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4 eine weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 31 mit einem zweiseitig schaltendem Relais 35;
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5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 41 mit zwei nacheinander geschalteten Relais 45a, 45b.
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In der 1 ist schematisch eine vorteilhafte Ausführungsform für eine erfindungsgemäße Vorrichtung 01 skizziert. Zu erkennen ist die Ausführungsart mit einem Schukostecker 03 zum Anschluss an das Wechselstromnetz und auf anderer Seite mit einer genormten dreipoligen CEE-Steckdose P+ N + PE 6 h. Somit stellt die Vorrichtung 01 in diesem Ausführungsbeispiel einen Adapter zur Verbindung zwischen zwei Anschlussmöglichkeiten dar. Verwendung finden derartige Adapter in aller Regel zur Bestromung von mobilen elektrischen Einrichtungen, beispielsweise Getränkewägen, wenn diese zur Verwendung bei Haushaltsanschlüssen üblichen Schukosteckdosen angeschlossen werden müssen. Hierbei weist der Schukostecker 03 in üblicher Weise drei Anschlüsse auf. Dies sind zum einen zwei Steckerelemente 05, die jeweils an Phase oder Nullleiter L-N bzw. N-L angeschlossen werden. Weiterhin weist der Schukostecker 03 den üblichen Schutzleiter PE auf. Es ist allgemein bekannt, dass der Schukostecker 03 in zwei Richtungen in die Schukosteckdose eingesteckt werden kann, wobei gleichfalls die Lage der Phase in der Schukosteckdose nicht definiert ist. Folglich kann nicht vorhergesagt werden, auf welcher Leitung die spannungsführende Phase liegt und auf welcher Leitung der Nullleiter geschaltet ist. Hingegen befindet sich auf anderer Seite die genormte CEE-Steckdose P + N + PE 6 h 04, bei der die Lage der einzelnen Kontakte genau definiert ist. Hierbei ist ein Anschlusselement 06 der Phase L zugeordnet, ein folgendes Anschlusselement dem Nullleiter N sowie ein Anschlusselement dem Schutzleiter PE. Es ist offensichtlich, dass ohne besondere Vorkehrungen nicht sichergestellt werden kann, dass die definierten Anschlusselemente 06 an der CEE-Steckdose 04 übereinstimmen mit der Lage von Phase und Nullleiter im Wechselstromnetz. Insofern besteht im Stand der Technik aufgrund dieser vielfach unzulässig verwendeten Lösung ein hohes Sicherheitsrisiko.
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Erfindungsgemäß wird nunmehr zwischen dem Schukostecker 03 und der CEE-Steckdose 04 eine Schutzschaltvorrichtung 02 eingesetzt. Diese weist die entsprechenden Eigenschaften auf, die es verhindern, dass die Phase des Wechselstromnetzes durchgeschaltet wird auf den definierten Nullleiter der CEE-Steckdose 04.
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Hinsichtlich der Umsetzung der Schutzschaltvorrichtung ergeben sich vielfache Möglichkeiten. Eine Auswahl hiervon ist in den nachfolgenden Figuren skizziert. Es ist für den Fachmann offensichtlich, dass es nicht erforderlich ist, die Ausführung, wie dargestellt, mit einem separaten Schukostecker 03, einer separaten Schukosteckdose 04 und separat hierzwischen über Leitungen angebundene Schutzschaltvorrichtungen 02 auszuführen. Vielmehr ist es ebenso möglich, die gesamte Vorrichtung 01 beispielweise in ein Gehäuse zu integrieren. Ebenso ist es möglich, die Schutzschaltvorrichtung 02 in den Schukostecker 03 zu integrieren oder in die CEE-Steckdose 04.
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Die Ausführung in 1 soll nur als Beispiel verstanden werden, ebenso ist die erfindungsgemäße Lösung auch bei anderen Kombinationen möglich. Es bedarf also nicht zwingend der Ausführung mit Schukostecker 03, sondern es kann ebenso ein anderer Stecker sein, welcher zur Verwendung in einem undefinierten Wechselstromnetz Verwendung findet. Auf anderer Seite kann gleichfalls abweichend von der dargestellten CEE-Steckdose 04 eine andersartige Kupplung vorgesehen sein, bei welcher die Lage von Phase, Nulleiter und gegebenenfalls Schutzleiter exakt definiert ist. Dies kann ebenso eine Klemmleiste sein.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung 01 kann um weitere vorteilhafte Merkmale ergänzt werden. Hierbei ist dies insbesondere eine optische Anzeige, beispielsweise in Form einer LED 08. Alternativ bzw. ergänzend kann gleichfalls eine akustische Signalerzeugung, beispielsweise ein Summer 09, eingesetzt werden. Mittels der LED 08 bzw. dem Summer 09 können die Anschlusszustände bzw. Schaltzustände oder auch Spannungszustände an den Verwender übermittelt werden. Insbesondere kann somit bei falscher Kontaktierung eine Warnung ausgegeben werden, so dass der Verwender die Kontaktierung mittels Umstecken des Steckers 03 in die richtige Schaltung bringen kann. Wenngleich bei vorteilhafter Schaltung der Schutzschaltvorrichtung 02 kein Kontakt zur Erde G erforderlich ist, kann je nach Ausführungsart der Schutzschaltvorrichtung 02, aber auch bei Erzeugung der entsprechenden optischen Anzeige 08 bzw. der akustischen Signalerzeugung 09 dies von Vorteil sein. Dies kann erfolgen, indem zum Beispiel das Gehäuse elektrisch leitend ist und über einen hochohmigen Widerstand ein Kontakt über den Verwender mit der Erde G hergestellt wird. Somit kann dieser Stromfluss zur Erzeugung des Informationssignals mittels LED 08 bzw. Summer 09 verwendet werden.
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In 2 ist schematisch eine erste Schaltungsmöglichkeit für eine erfindungsgemäße Vorrichtung 11 skizziert. Dargestellt ist linker Hand der zugehörige Stecker 13 mit den Steckerelementen 05. Diese weisen üblicherweise drei Kontakte auf und umfassen zunächst einmal den Anschluss Phase oder Nulleiter L-N, im Weiteren den Anschluss Nullleiter oder Phase N-L sowie den Schutzleiter PE. Gegenüberliegend zugeordnet befindet sich die Kupplung 14 mit den Anschlusselementen 06. Hierbei sind die einzelnen Anschlüsse exakt definiert mit der Phase bzw. dem Phasenanschluss L, dem Nulleiter bzw. dem Nullanschluss N sowie dem Schutzleiter bzw. Schutzanschluss PE. Zwischen Stecker 13 und Kupplung 14 befindet sich die Schutzschaltvorrichtung 12, bei welcher der Schutzleiter in einfacher Weise durchgeschleift ist. Die beiden weiteren Leitungen werden jedoch über ein im Grundzustand geöffnetes Relais 15 geführt. Somit ist in der Grundstellung keine leitende Verbindung zum Phasenanschluss L bzw. Nullanschluss N vorhanden. Bei Kontaktierung des Steckers 13 in der Steckdose mit dem Wechselstromnetz erfolgt eine Spannungsversorgung über die entsprechenden Steckerelemente 05. Hierdurch kann mittels einer Hilfsspannungserzeugung 17 die notwendige Spannung, beispielsweise eine niedervoltige Gleichspannung, zum Schalten des Relais 15 erzeugt werden. Dies erfolgt gesteuert über eine Spannungsüberwachung 18, welche bei Anliegen der Phase an dem Anschluss L-N ein Signal weiterschaltet an die Schaltstufe 19, welche hierdurch das Schließen des Relais 15 bewirkt. Sobald der Stecker 13 vom Wechselstromnetz getrennt wird und die entsprechende Spannungsversorgung abfällt erfolgt ein Öffnen des Relais 15.
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Es ist offensichtlich, dass in 2 eine leitende Verbindung zwischen dem Stecker 13 und der Kupplung 14 nur in dem Fall vorliegt, wenn die Phase beim Stecker 13 am Anschluss L-N liegt. Im umgekehrten Fall – der entsprechend der Problemstellung jederzeit möglich ist – ist keine leitende Verbindung vorhanden und erfordert somit ein Umstecken des Steckers 13 durch den Verwender.
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In der 3 ist in Abweichung zur 1 eine doppelte Ausführung hinsichtlich der Schaltung vorhanden. Hierbei weist das Vorrichtungsbeispiel 21 mit der Schutzschaltvorrichtung 22 zwei getrennte Anordnungen von Relais 25 mit entsprechender Ansteuerung 26 auf. Hierbei dient ein erstes Relais 25.1 zur Schaltung der Verbindung Zwischen dem Steckerelement 05 L-N und dem Phasenanschluss L bei entsprechender Phasenlage am Steckerelement 05 L-N sowie ein zweites Relais 25.2 zur Schaltung des Steckerelements 05 N-L auf den Phasenanschluss L der Kupplung 14. Somit ist offensichtlich, dass in Abweichung zur 2 unabhängig von der Lage der Phase am gesteckten Stecker 23 am Phasenanschluss L der Kupplung die spannungsführende Phase anliegt und am Nullanschluss N der Nullleiter des Wechselstromnetzes geschaltet ist. Insofern entspricht die Ausführung gemäß 3 einer doppelten Anordnung der Ausführung aus 2.
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Alternativ zur Lösung gemäß 3 mit zwei getrennten Relais 25.1 bzw. 25.2 ist es ebenso möglich, ein doppelt schaltendes Relais 35 im Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 31 mit der Schutzschaltvorrichtung 32 einzusetzen – siehe 4. Hierbei handelt es sich wiederum um ein monostabiles Relais 35, welches bei fehlender Ansteuerung 36 die Verbindung zwischen den Steckerelementen 05 und den Anschlusselementen 06 unterbricht. Je nach Lage der Phase bei den Steckerelementen 05 wird entsprechend über die Ansteuerung 36 das Relais in die Schaltstufe I bzw. in die Schaltstufe II geschaltet. Somit ist gleichfalls, wie bei der Ausführung gemäß 3, unabhängig von der Lage der Phase bei den Steckerelementen 05 die korrekte Verbindung zwischen der Phase des Wechselstromnetzes und dem Phasenanschluss 06 L der Kupplung 14 gegeben.
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Weiterhin ist es denkbar, anstelle eines monostabilen Relais mit zwei Schaltrichtungen zwei infolge geschaltete Relais 45 einzusetzen. Dies skizziert das Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 41 in der 5 mit der Schutzschaltvorrichtung 42. Hierbei liegt ein erstes bistabiles Relais 45a im Stromfluss und schaltet zwischen den beiden Schaltzuständen I bzw. II. Die Schaltung erfolgt über eine Ansteuerung 46. Wenn die Phase am Steckerelement 05 L-N anliegt, erfolgt die Schaltung beim bistabilen Relais 45a in die Schaltstufe I, sofern nicht bereits dieser Schaltzustand vorliegt. Sofern die Phase des Wechselstromnetzes am Steckerelement 05 N-L anliegt, erfolgt eine Schaltung in die Schaltstufe II, sofern nicht bereits diese Schaltung vorliegt. Nachfolgend erfolgt die Freigabe der leitenden Verbindung zwischen den Steckerelementen 05 und den Anschlusselementen 06. Hierzu wird ein weiteres monostabiles Relais 45b eingeschaltet. Dieses ist solange die Spannungsversorgung anliegt eingeschaltet und wird automatisch bei Abfall der Spannung ausgeschaltet.
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Es ist für den Fachmann offensichtlich, dass weitere Schaltungsmöglichkeiten zur Realisierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich sind. Insofern sind die dargestellten Ausführungsformen in den 2 bis 5 vorteilhafte Ausführungsformen, welche hierzu wahlweise mit einem elektromechanischen Relais als auch ebenso mit Halbleiterrelais realisiert werden können. Die Umsetzung wird sich für den Fachmann insbesondere nach dem verfügbaren Bauraum richten, als auch nach den Anforderungen hinsichtlich Stromstärken, Langlebigkeit, zulässigen Verlusten.
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Die Wahl der einzelnen Komponenten für die Ansteuerung 16, 26, 36, 46 sowie der Relais 15, 25, 35 und 45 bedarf keiner genaueren Erläuterung, als diese dem Fachmann offensichtlich ist und entsprechend der gewählten Lösung diese aus bekannten Bauteilen ausgewählt werden können.
