DE102012219542A1

DE102012219542A1 - Vorrichtungen und Verfahren zum Überwachen eines Schutzleiters

Info

Publication number: DE102012219542A1
Application number: DE201210219542
Authority: DE
Inventors: Alexander Mundry; Jürgen Römisch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2012-01-13
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2013-07-25
Also published as: CN103207304A; DE202012012590U1; CN103207304B

Abstract

Eine Schutzleiterüberwachungsvorrichtung (10) umfasst einen Bezugspotentialerzeuger (41), einen Prüfstromerzeuger (42) zum Erzeugen eines Prüfstroms (IP), eine Erfassungsvorrichtung (43) zum Erzeugen einer Größe (Φ), die von dem Prüfstrom (IP) abhängig ist und eine Auswertevorrichtung (50) zum Auswerten der von der Erfassungsvorrichtung (43) erzeugten Größe (Φ). Der Bezugspotentialerzeuger (41) weist mindestens eine Kapazität (C21) und/oder mindestens eine Diode (D1) auf. Alternativ oder zusätzlich ist der Prüfstromerzeuger (42) dazu vorbereitet, den Prüfstrom (IP) nach einer Prüfphase nicht oder nur intermittierend zu erzeugen, wobei die Auswertevorrichtung (50) dazu vorbereitet ist, außerhalb der Prüfphasen ein Prüfergebnis anzuwenden, welches von der Auswertevorrichtung (50) in der jeweils zuletzt durchgeführten Prüfphase ermittelt wurde. Alternativ oder zusätzlich ist ein erster Sensor (81) zum Ankoppeln an ein Erdpotential vorgesehen, der an einem Ort angeordnet ist, wo er von einem Benutzer nicht berührt werden kann. Außerdem wird ein entsprechendes Verfahren (100) bereitgestellt.

Description

Die Erfindung betrifft Schutzleiterüberwachungsvorrichtungen, die umfassen: einen Bezugspotentialerzeuger zum Bereitstellen eines Bezugspotentials aus Spannungspotentialen eines ersten Stromversorgungsleiters und/oder eines zweiten Stromversorgungsleiters; einen Prüfstromerzeuger zum Erzeugen eines Prüfstroms, der von dem Bezugspotential abhängig ist; eine Erfassungsvorrichtung zum Erzeugen einer Größe, die von dem Prüfstrom abhängig ist; und eine Auswertevorrichtung zum Auswerten der von der Erfassungsvorrichtung erzeugten Größe.
Außerdem betrifft die Erfindung ein System mit einer gleichartigen Schutzleiterüberwachungsvorrichtung, wobei das System auch einen ersten Sensor zum Ankoppeln an ein Erdpotential aufweist.
Darüberhinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Überwachen eines Schutzleiters, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Erzeugen eines Bezugspotentials aus Spannungspotentialen eines ersten Stromversorgungsleiters und/oder eines zweiten Stromversorgungsleiters; Erzeugen eines Prüfstroms in Abhängigkeit des Bezugspotentials; Erzeugen einer Größe, die von einer Stärke des Prüfstroms abhängig ist; und Auswerten der Größe, die von einer Stärke des Prüfstroms abhängig ist.
Die DE 196 01 880 A1 beschreibt eine Prüfstromeinrichtung, die Prüfstrom auf einen Schutzleiter gibt, wobei ein Prüfstromsensor ein Öffnen einer Schalteinrichtung veranlasst, wenn der erfasste Prüfstrom unterhalb eines vorbestimmbaren oder vorbestimmten Schwellwerts liegt.
Die EP 0 806 825 A2 beschreibt eine Fehlerstromschutzschaltvorrichtung mit einer Einrichtung zum Erkennen eines Schutzleiterzustandes. Die Einrichtung ist eingangsseitig an einen Phasen-, Null- sowie den Schutzleiter und ausgangsseitig an eine Schaltstufe zum Steuern eines Fehlerstromschutzschalters angeschlossen. Zwischen dem Phasen-Leiter und dem Null-Leiter einerseits und der Einrichtung zum Erkennen des Schutzleiterzustandes andererseits sind Schutzimpedanzen geschaltet. Die Einrichtung zum Erkennen des Schutzleiterzustandes weist eine Potentialtrennstufe auf. Darüberhinaus wird eine Vorrichtung beschrieben, mit der erkannt werden soll, ob der Schutzleiter spannungsführend ist. Dafür wird ein Sensor benötigt, dessen Sensorfläche mittels Berührung durch einen Benutzer auf Erdpotential gezogen werden soll.
Die Prüfvorrichtungen der bekannten Schutzvorrichtungen erzeugen während des Prüfvorgangs unerwünschte Energieverluste. Auch wenn der Sensor mittels hochohmiger Schutzwiderstände mit dem möglicherweise spannungsführenden Schutzleiter verbunden ist, kann es unter bestimmten Randbedingungen (beispielsweise in hochspannungsführenden oder explosionsgefährdeten Bereichen) aufgrund einer Manipulationsgefahr und auch aus grundsätzlichen Überlegungen heraus als unerwünscht angesehen werden, den Körper eines Benutzers in ein sicherheitsrelevantes Prüfverfahren einzubeziehen. Abgesehen davon gibt es Anwendungen, in denen nicht sichergestellt werden kann, dass überhaupt ein Benutzer vorhanden ist, der keine isolierenden Handschuhe trägt und in eine Durchführung des Prüfverfahrens einbezogen werden kann.
Unter einem ersten Aspekt liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schutzleiterüberwachungsvorrichtung bereitzustellen, die einen geringeren Energieverbrauch aufweist, als die bekannten Schutzleiterüberwachungsvorrichtungen.
Unter einem zweiten Aspekt liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein System mit einer Schutzleiterüberwachungsvorrichtung bereitzustellen, mit der geprüft werden kann, ob ein Schutzleiter spannungsführend ist, ohne dass der Benutzer bei der Schutzleiterprüfung mit einem Teil in Berührung kommt, das mit dem (möglicherweise spannungsführenden) Schutzleiter elektrisch verbunden ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe unter dem ersten Aspekt dadurch gelöst, dass eine Schutzleiterüberwachungsvorrichtung bereitgestellt wird, die umfasst:

– einen Bezugspotentialerzeuger zum Bereitstellen eines Bezugspotentials aus Spannungspotentialen eines ersten Stromversorgungsleiters und/oder eines zweiten Stromversorgungsleiters;
– einen Prüfstromerzeuger zum Erzeugen eines Prüfstroms, der von dem Bezugspotential abhängig ist;
– eine Erfassungsvorrichtung zum Erzeugen einer Größe, die von dem Prüfstrom abhängig ist; und
– eine Auswertevorrichtung zum Auswerten der von der Erfassungsvorrichtung erzeugten Größe;

Wenn in dem Bezugspotentialerzeuger statt eines ohmschen Widerstandes eine Diode oder eine Kapazität verwendet wird, kann das Bezugspotential mit keinen oder zumindest geringeren ohmschen Verlusten erzeugt werden.
Alternativ oder zusätzlich wird die Aufgabe unter dem ersten Aspekt auch dadurch gelöst, dass eine Schutzleiterüberwachungsvorrichtung bereitgestellt wird, die umfasst:

– einen Bezugspotentialerzeuger zum Bereitstellen eines Bezugspotentials aus Spannungspotentialen eines ersten Stromversorgungsleiters und/oder eines zweiten Stromversorgungsleiters;
– einen Prüfstromerzeuger zum Erzeugen eines Prüfstroms, der von dem Bezugspotential abhängig ist, wobei der Prüfstromerzeuger dazu vorbereitet ist, den Prüfstrom nach einer Prüfphase nicht oder nur intermittierend zu erzeugen;
– eine Erfassungsvorrichtung zum Erzeugen einer Größe, die von dem Prüfstrom abhängig ist; und
– eine Auswertevorrichtung zum Auswerten der von der Erfassungsvorrichtung erzeugten Größe, wobei die Auswertevorrichtung dazu vorbereitet ist, außerhalb der Prüfphasen ein Prüfergebnis anzuwenden, welches von der Auswertevorrichtung in der jeweils zuletzt durchgeführten Prüfphase ermittelt wurde.

Wenn der Prüfstrom nach einer Prüfphase nicht oder nur intermittierend erzeugt wird, kann ein Energieverbrauch und eine Bauelementealterung verringert werden. Die Prüfphase kann mittels einer lokalen Steuerung der Schutzleiterüberwachungsvorrichtung und/oder manuell und/oder ferngesteuert eingeleitet werden. Dadurch, dass verhindert wird, dass ein dauerhafter Ableitstrom erzeugt wird, ist es leichter oder überhaupt erst möglich, bestimmte Normen einzuhalten, die Ableitströme ihrer Höhe nach begrenzen. Außerdem kann ein Vorspannen einer übergeordneten Fehlerstromschutzschaltung und somit eine Veränderung ihres Ansprechbereichs vermieden werden, das Ableitströme (insbesondere bei einer Vielzahl von Verbrauchern) sonst verursachen.
Alternativ oder zusätzlich wird die Aufgabe unter dem zweiten Aspekt dadurch gelöst, dass ein System mit einer Schutzleiterüberwachungsvorrichtung bereitgestellt wird, die umfasst:

– einen Bezugspotentialerzeuger zum Bereitstellen eines Bezugspotentials aus Spannungspotentialen eines ersten Stromversorgungsleiters und/oder eines zweiten Stromversorgungsleiters;
– einen Prüfstromerzeuger zum Erzeugen eines Prüfstroms, der von dem Bezugspotential abhängig ist;
– eine Erfassungsvorrichtung zum Erzeugen einer Größe, die von dem Prüfstrom abhängig ist;
– eine Auswertevorrichtung zum Auswerten der von der Erfassungsvorrichtung erzeugten Größe; und
– einen ersten Sensor zum Ankoppeln an ein Erdpotential, welcher zur Ankopplung an das Erdpotential an einem Ort in dem System angeordnet ist, wo er von einem Benutzer nicht berührt werden kann.

Wenn der erste Sensor zur Ankopplung an ein Erdpotential an einem Ort angeordnet ist, wo er von einem Benutzer nicht berührt werden kann, wird von Haus aus vermieden, dass zur Gewinnung eines verlässlichen Prüfungsergebnisses der Körper eines Benutzers in das sicherheitsrelevante Prüfverfahren einbezogen wird.
Entsprechend umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zum Überwachen eines Schutzleiters folgende Schritte:

– Erzeugen eines Bezugspotentials aus Spannungspotentialen eines ersten Stromversorgungsleiters und/oder eines zweiten Stromversorgungsleiters;
– Erzeugen eines Prüfstroms in Abhängigkeit des Bezugspotentials;
– Erzeugen einer Größe, die von einer Stärke des Prüfstroms abhängig ist; und
– Auswerten der Größe, die von einer Stärke des Prüfstroms abhängig ist;

Von Vorteil ist, wenn der erste Sensor für eine kapazitive und/oder für eine galvanische Ankopplung an das Erdpotential vorgesehen ist. Hierdurch kann in kostengünstiger Weise eine Ankopplung an das Erdpotential erreicht werden.
Insbesondere bevorzugt ist, wenn das System mit der Schutzleiterüberwachungsvorrichtung einen Leiter, insbesondere eine Abschirmung, aufweist, wobei das System dazu vorbereitet ist, den Leiter als ersten Sensor für eine kapazitive Ankopplung eines Erdpotentials zu nutzen. Eine Abschirmung lässt sich kostengünstig herstellen und kann gleichzeitig auch eine elektromagnetische Verträglichkeit der Schutzleiterüberwachungsvorrichtung oder des Gerätes verbessern, das durch die Schutzleiterüberwachungsvorrichtung abgesichert wird.
Es kann zweckmäßig sein, wenn der für eine kapazitive Ankopplung vorgesehene Leiter eine metallische Beschichtung auf einer Innenfläche eines Gehäuseteils aufweist. Hierdurch kann in kostengünstiger und unauffälliger Weise eine größere und damit möglichst wirksame Leiterfläche hergestellt werden. Dadurch verbessert sich die Kopplung und somit die Zuverlässigkeit bei gleichzeitig minimierten Koppelströmen.
Besonders bevorzugt ist, wenn derjenige Leiter, welcher für eine kapazitive Ankopplung vorgesehen ist, eine Abschirmung eines Kabels aufweist. Auch hierdurch kann in kostengünstiger und unauffälliger Weise eine größere und damit möglichst wirksame Leiterfläche hergestellt werden.
Vorteilhaft ist auch, wenn die Schutzleiterüberwachungsvorrichtung oder das System mit der Schutzleiterüberwachungsvorrichtung einen Fehlerstromschutzschalter umfasst, der von der Auswertevorrichtung ansteuerbar ist. Hierdurch kann ein ohnehin vorhandener Fehlerstromschutzschalter von der Schutzleiterüberwachungsvorrichtung mitbenutzt werden. So kann Herstellungsaufwand, Raumbedarf und Gewicht für eine eigene Schaltstufe der Schutzleiterüberwachungsvorrichtung sowie damit verbundenen Spannungsabfälle an den Schaltkontakten der eigenen Schaltstufe vermieden werden.
Zweckmäßig ist, wenn die Erfassungsvorrichtung Teile eines Übertragers, eines Optokopplers, eines Relais, eines Stromwandlers oder eines Triac-Kopplers umfasst. Hierdurch ist in bewährter Weise eine Potentialtrennung der Auswertevorrichtung der Schutzleiterüberwachungsvorrichtung von dem Bezugspotentialerzeuger realisierbar. Abhängig von den Sicherheits- und Konstruktionsanforderungen ist es nicht zwangsläufig erforderlich, dass die Erfassungsvorrichtung eine galvanische Entkopplung (Potentialtrennung) aufweist. Im einfachsten Fall ist die Erfassungsvorrichtung eine Impedanz, die direkt an der Auswerteelektronik angeschlossen ist.
Die Erfindung ist anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
1 schematisch eine Schaltung einer ersten Ausführungsform der Schutzleiterüberwachungsschaltung;
2 schematisch eine Schaltung einer zweiten Ausführungsform der Schutzleiterüberwachungsschaltung;
3 schematisch eine Schaltung einer dritten Ausführungsform der Schutzleiterüberwachungsschaltung;
4 schematisch eine Schaltung einer vierten Ausführungsform der Schutzleiterüberwachungsschaltung;
5 schematisch eine Detailschaltung, die als Weiterbildung der ersten oder dritten Ausführungsform realisiert werden kann;
6 schematisch den Ablauf eines Verfahrens zum Überwachen eines Schutzleiters.
Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
Die 1 zeigt eine Steckdose 20 mit zwei Schutzkontakten 23, einen Schutzleiter PE, zwei Stromversorgungsleiter 21, 22, eine dreipolige Schaltstufe 60, einen Verbraucher 70, einen Bezugspotentialerzeuger 41, einen Prüfstromerzeuger 42, eine Erfassungsvorrichtung 43 zum Erzeugen einer von dem Prüfstrom IP abhängigen Größe Φ und eine Auswertevorrichtung 50 zum Auswerten der von der Erfassungsvorrichtung 43 erzeugten Größe Φ. Alternativ kann die Schaltstufe 60 mit drei einpoligen Schaltstufen oder mit einer einpoligen und einer zweipoligen Schaltstufe realisiert werden. Sofern an der Steckdose 20 überhaupt eine Spannung anliegt, führt der erste Stromversorgungsleiter 21 ein anderes Spannungspotential als der zweite Stromversorgungsleiter 22. Im fehlerfreien Betrieb liegt sowohl einer der beiden Stromversorgungsleiter 21, 22 als auch der Schutzleiter PE auf Sternpunktleiterpotential.
In der ersten Ausführungsform umfasst der Bezugspotentialerzeuger 41 zwei in Serie geschaltete Kapazitäten C21, C22. Ein Abgriff 44 zwischen den beiden in Serie geschalteten Kapazitäten C21, C22 führt ein Bezugspotential UR. Der Prüfstromerzeuger 42 ist eine elektrische Last, die zwischen dem Abgriff 44 und dem Schutzleiter PE angeschlossen ist.
Der Prüfstromerzeuger 42 umfasst eine Serienschaltung aus einer Strombegrenzungsimpedanz ZP (Kapazität C3) und einer Fotodiode D1 eines Optokopplers OK. Der Fotodiode D1 ist eine Freilaufdiode D2 antiparallel geschaltet, um Wechselstrom IP durch die Kapazität C3 zu ermöglichen. Alternativ kann eine Effizienz des Optokopplers OK dadurch verbessert werden, das er zwei antiparallel geschaltete Fotodioden umfasst. Außerdem besteht die Möglichkeit, die Schaltung mit zwei Optokopplern aufzubauen, deren Fotodioden antiparallel geschaltet sind.
Optional kann in dem Prüfstromerzeuger 42 anstelle einer elektrischen Verbindung zwischen der Fotodiode D1 und dem Schutzleiter PE ein Aktivierungsschalter S40 in Serie geschaltet sein. Ausgangsseitig umfasst der Optokoppler OK einen Fototransistor T1, der ein Eingangssignal für die Auswertevorrichtung 50 bereitstellt. Die Auswertevorrichtung 50 ist dazu vorbereitet, mit einem elektrischen oder mechanischen Ausgangssignal s5 einen Schaltzustand der dreipoligen Schaltstufe 60 zu beeinflussen. Alternativ oder zusätzlich kann mit dem Ausgangssignal s5 eine Fehleranzeige und/oder Fernauswertung angesteuert werden.
Sofern der optionale Aktivierungsschalter S40 überhaupt vorgesehen ist, wird er während einer Schutzleiterprüfung auf Durchlass geschaltet. Dann entsteht ein Strom IP durch die Fotodiode D1, sofern mindestens einer der beiden Stromversorgungsleiter 21, 22 ein anderes Spannungspotential führt als der Schutzleiter PE. Infolge des Stroms IP durch die Fotodiode D1 erzeugt sie Licht Φ, das den Fototransistor T1 auf Durchlass schaltet. Wenn der Fototransistor T1 auf Durchlass geschaltet ist, schaltet die Auswertevorrichtung 50 die dreipolige Schaltstufe 60 auf Durchlass durch.
In der Regel ist für den Schutzleiter PE in der Schaltstufe 60 ein Schaltpol 6PE vorzusehen. Denn nur so kann anhand der beschriebenen Prüfung festgestellt werden, ob der Prüfstrom IP auch wirklich über den Schutzleiter PE der Steckdose 20 und nicht etwa über den Schutzleiter PE70 des Verbrauchers 70 abfließt. Auf den Schaltpol 6PE kann verzichtet werden, wenn in anderer Weise sichergestellt werden kann, dass der Schutzleiter PE lastseitig offen ist, d.h. dass von der Lastseite während der Prüfung kein Bezugspotential bereitgestellt wird.
Trotzdem kann in einer Ausführungsvariante vorgesehen sein, dass die Schutzleiterprüfung fortgesetzt wird, nachdem die dreipolige Schaltstufe 60 auf Durchlass geschaltet ist. Dann kann zwar mittels der beschriebenen Prüfung nicht mehr festgestellt werden, ob der Prüfstrom IP noch über den Schutzleiter PE und nicht mittlerweile über den Schutzleiter PE70 des Verbrauchers 70 abfließt. So erfolgt aber wenigstens weiterhin eine Prüfung, ob überhaupt noch irgendeine Verbindung des Schutzleiters PE mit der Erde besteht.
Alternativ kann der Aktivierungsschalter S40 zum Abschluss der Prüfphase auf Nichtdurchlass geschaltet werden. Damit die Stellung der Schaltstufe 60 dann nicht wegen des Ausbleibens von Licht Φ im Optokoppler OK wieder auf Nichtdurchlass zurückgestellt wird, kann die Auswertevorrichtung 50 mit dem Aktivierungsschalter S40 (beispielsweise mittels eines Synchronisationssignals) so synchronisiert werden, dass die Auswertevorrichtung 50 den in der Prüfphase ermittelten Sollschaltzustand der Schaltstufe 60 zumindest so lange beibehält, bis eine erneute Schutzleiterprüfung beginnt.
Die 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Schutzleiterüberwachungsvorrichtung 10, in welcher anstelle des Optokopplers OK ein Übertrager ÜB vorgesehen ist.
Die 3 zeigt eine dritte Ausführungsform der Schutzleiterüberwachungsvorrichtung 10, in welcher das Bezugspotential UR am Abgriff 44 einer Serienschaltung 41 aus zwei gegeneinander gerichteten Dioden D21, D22 erzeugt wird, wobei die äußeren Anschlüsse der Serienschaltung 41 jeweils an einer anderen der beiden Stromversorgungsleitungen 21, 22 angeschlossen sind. Hierfür können Dioden eines Brückengleichrichters verwendet werden, beispielsweise wenn ein Brückengleichrichter zur Versorgung einer Steuerung ohnehin vorhanden ist. Zur Begrenzung des Prüfstroms IP kann ein Widerstand ZP oder eine Halbleiterschaltung (beispielsweise eine Z-Diode oder eine Stromquelle) mit ausreichender Spannungsfestigkeit vorgesehen sein.
Die 4 zeigt eine vierte Ausführungsform der Schutzleiterüberwachungsvorrichtung 10. Der Bezugspotentialerzeuger 41 ist hier so aufgebaut wie bei der dritten Ausführungsform. Allerdings wird hier (ähnlich wie bei der zweiten Ausführungsform) statt des Optokopplers OK ein Übertrager ÜB verwendet, wobei der Schutzleiter PE über eine Primärwicklung ÜB1 des Übertragers ÜB geführt wird. Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung ergibt sich, wenn hierfür der Übertrager eines Fehlerstromschutzschalters mitverwendet wird. In einer nicht dargestellten Alternative ist die vierte Ausführungsform so abgewandelt, dass statt der beiden Dioden D21, D22 und des Widerstandes ZP eine Sternschaltung von drei Kondensatoren C21, C22, C3 (wie in der ersten und zweiten Ausführungsform) vorgesehen ist.
Für alle Ausführungsformen gilt Folgendes: Sofern der Bezugspotentialerzeuger das Bezugspotential nur aus dem Spannungspotential eines einzelnen Stromversorgungsleiters ableitet (beispielsweise, weil bekannt ist, welcher von zwei Stromversorgungsleitern der spannungsführende Stromversorgungsleiter ist), kann der Bezugspotentialerzeuger im entarteten Fall auch nur aus einem Abgriff an diesem Stromversorgungsleiter bestehen.
Die 5 zeigt eine Detailschaltung, die beispielsweise als Weiterbildung der ersten oder dritten Ausführungsform realisiert werden kann. Hierbei ist zur Fotodiode D1 des Optokopplers OK eine Sensorschaltung 80 parallelgeschaltet. Die Sensorschaltung 80 umfasst einen ersten Sensor 81, einen Spannungsteiler 82, 83 und einen MOSFET T8 vom Anreicherungstyp. Ein erster äußerer Anschluss des Spannungsteilers 80 ist mit dem ersten Sensor 81 verbunden. Der andere äußere Anschluss des Spannungsteilers 82, 83 ist mit einem Source-Anschluss 84 des MOSFET T8 verbunden. Ein Gate-Anschluss 85 des MOSFET T8 ist mit einem Abgriff 86 des Spannungsteilers 82, 83 verbunden.
Der erste Sensor 81 kann beispielsweise eine dem Benutzer nicht zugängliche Metallisierung innerhalb eines Gehäuses einer Maschine sein. Alternativ oder zusätzlich kann als erster Sensor 81 auch eine vom Benutzer nicht berührbare Abschirmung in einem Kabel vorgesehen sein. Der erste Sensor 81 dient einer kapazitiven Kopplung zur Umgebung also einer Wechselspannungskopplung zu einem Erdpotential. Der erste Sensor 81 schaltet den MOSFET T8 durch, wenn auf dem Schutzleiter PE ein Wechselpotential anliegt, das nicht mit dem Spannungspotential der Umgebung übereinstimmt. Bei durchgeschaltetem MOSFET T8 ist die Fotodiode D1 des Optokopplers OK kurzgeschlossen und erzeugt kein Licht. Der Fototransistor T1 bleibt dann gesperrt, wodurch der Auswertevorrichtung 50 angezeigt wird, dass auf dem Schutzleiter PE ein Fehler vorliegt.
Um eine Sicherheit für einen Benutzer (beispielsweise an einer Maschine) noch weiter zu erhöhen, kann (beispielsweise an einem Handgriff und/oder Einschaltknopf) ein zweiter metallischer Sensor 91 vorgesehen sein. Der zweite Sensor 91 kann (vorzugsweise mit einem eigenen Schutzwiderstand 92) so angeschlossen sein wie der erste Sensor 81 und so angeordnet sein, dass der Benutzer den zweiten Sensor 91 beim Handhaben der Maschine in natürlicher Weise sowieso berührt. Mittels des zweiten Sensors 91 kann eine für den Benutzer ebenfalls gefährliche Situation erkannt werden, in welcher der Schutzleiter PE zwar auf Erdpotential liegt, aber der Benutzer selbst gegenüber Erdpotential spannungsführend ist. Um eine Sicherheit für den Benutzer noch weiter zu verbessern, kann ein Schalter S9 vorgesehen sein, mit dem der zweite Sensor 91 erst zugeschaltet wird, nachdem alle anderen Schutzleiterprüfungen mit fehlerfreiem Ergebnis abgeschlossen wurden.
Das in 6 gezeigte Verfahren 100 zum Überwachen eines Schutzleiters PE umfasst folgende Schritte. In einem ersten Schritt 110 wird ein Bezugspotential aus Spannungspotentialen eines ersten Stromversorgungsleiters 21 und/oder eines zweiten Stromversorgungsleiters 22 erzeugt. In einem zweiten Schritt 120 wird ein Prüfstrom IP in Abhängigkeit des Bezugspotentials UR erzeugt. In einem dritten Schritt 130 wird eine Größe Φ erzeugt, die von einer Stärke des Prüfstroms IP abhängig ist. In einem vierten Schritt 140 wird die Größe Φ, die von der Stärke des Prüfstroms IP abhängig ist, ausgewertet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19601880 A1 [0004]
EP 0806825 A2 [0005]

Claims

Schutzleiterüberwachungsvorrichtung (10) umfassend: – einen Bezugspotentialerzeuger (41) zum Bereitstellen eines Bezugspotentials (UR) aus Spannungspotentialen eines ersten Stromversorgungsleiters (21) und/oder eines zweiten Stromversorgungsleiters (22); – einen Prüfstromerzeuger (42) zum Erzeugen eines Prüfstroms (IP), der von dem Bezugspotential (UR) abhängig ist; – eine Erfassungsvorrichtung (43) zum Erzeugen einer Größe (Φ), die von dem Prüfstrom (IP) abhängig ist; und – eine Auswertevorrichtung (50) zum Auswerten der von der Erfassungsvorrichtung (43) erzeugten Größe (Φ); dadurch gekennzeichnet, dass der Bezugspotentialerzeuger (41) mindestens eine Kapazität (C21) und/oder mindestens eine Diode (D21) aufweist.
Schutzleiterüberwachungsvorrichtung (10) umfassend: – einen Bezugspotentialerzeuger (41) zum Bereitstellen eines Bezugspotentials (UR) aus Spannungspotentialen eines ersten Stromversorgungsleiters (21) und/oder eines zweiten Stromversorgungsleiters (22); – einen Prüfstromerzeuger (42) zum Erzeugen eines Prüfstroms (IP), der von dem Bezugspotential (UR) abhängig ist; – eine Erfassungsvorrichtung (43) zum Erzeugen einer Größe (Φ), die von dem Prüfstrom (IP) abhängig ist; und – eine Auswertevorrichtung (50) zum Auswerten der von der Erfassungsvorrichtung (43) erzeugten Größe (Φ); dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfstromerzeuger (42) dazu vorbereitet ist, den Prüfstrom (IP) nach einer Prüfphase nicht oder nur intermittierend zu erzeugen und dass die Auswertevorrichtung (50) dazu vorbereitet ist, außerhalb der Prüfphasen ein Prüfergebnis anzuwenden, welches von der Auswertevorrichtung (50) in der jeweils zuletzt durchgeführten Prüfphase ermittelt wurde.
System mit Schutzleiterüberwachungsvorrichtung (10), wobei die Schutzleiterüberwachungsvorrichtung (10) umfasst: – einen Bezugspotentialerzeuger (41) zum Bereitstellen eines Bezugspotentials (UR) aus Spannungspotentialen eines ersten Stromversorgungsleiters (21) und/oder eines zweiten Stromversorgungsleiters (22); – einen Prüfstromerzeuger (42) zum Erzeugen eines Prüfstroms (IP), der von dem Bezugspotential (UR) abhängig ist; – eine Erfassungsvorrichtung (43) zum Erzeugen einer Größe (Φ), die von dem Prüfstrom (IP) abhängig ist; – eine Auswertevorrichtung (50) zum Auswerten der von der Erfassungsvorrichtung (43) erzeugten Größe (Φ); und – einen ersten Sensor (81) zum Ankoppeln an ein Erdpotential; dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor (81) zum Ankoppeln an das Erdpotential an einem Ort in dem System angeordnet ist, wo er von einem Benutzer nicht berührt werden kann.
System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor (81) für eine kapazitive und/oder für eine galvanische Ankopplung an das Erdpotential vorgesehen ist.
System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das System einen Leiter, insbesondere eine Abschirmung, aufweist, wobei das System dazu vorbereitet ist, den Leiter als ersten Sensor (81) für eine kapazitive Ankopplung eines Erdpotentials zu nutzen.
System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der für eine kapazitive Ankopplung vorgesehene Leiter eine metallische Beschichtung auf einer Innenfläche eines Gehäuseteils aufweist.
System nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der für eine kapazitive Ankopplung vorgesehene Leiter eine Abschirmung eines Kabels aufweist.
Schutzleiterüberwachungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2 oder System nach einem der Ansprüche 3 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzleiterüberwachungsvorrichtung (10) einen Fehlerstromschutzschalter umfasst, der von der Auswertevorrichtung (50) ansteuerbar ist.
Schutzleiterüberwachungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2 oder System nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsvorrichtung (43) Teile eines Übertragers (ÜB), eines Optokopplers (OK), eines Relais, eines Stromwandlers oder eines Triac-Kopplers umfasst.
Verfahren (100) zum Überwachen eines Schutzleiters (PE), wobei das Verfahren (100) folgende Schritte umfasst: – Erzeugen (110) eines Bezugspotentials (UR) aus Spannungspotentialen eines ersten Stromversorgungsleiters (21) und/oder eines zweiten Stromversorgungsleiters (22); – Erzeugen (120) eines Prüfstroms (IP) in Abhängigkeit des Bezugspotentials (UR); – Erzeugen (130) einer Größe (Φ), die von einer Stärke des Prüfstroms (IP) abhängig ist; und – Auswerten (140) der Größe (Φ), die von einer Stärke des Prüfstroms (IP) abhängig ist; dadurch gekennzeichnet, dass das Bezugspotential (UR) von einem Bezugspotentialerzeuger (41) erzeugt wird, der mindestens eine Kapazität (C21) und/oder mindestens eine Diode (D21) aufweist und/oder dass der Prüfstrom (IP) nach einer Prüfphase nicht oder nur intermittierend erzeugt wird und dass die Auswertevorrichtung (50) dazu vorbereitet ist, außerhalb der Prüfphasen ein Prüfergebnis anzuwenden, welches in der jeweils zuletzt durchgeführten Prüfphase ermittelt wurde und/oder dass ein Erdpotential mittels eines ersten Sensors (81) angekoppelt wird, der an einem Ort angeordnet ist, wo er von einem Benutzer nicht berührt werden kann.