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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Adapter zum phasenrichtigen Anschluss eines elektrischen Verbrauchers an ein elektrisches Wechselstromnetz, umfassend einen Stecker mit mindestens drei Anschlusskontakten sowie eine Kupplung, über die der elektrische Verbraucher mit dem Wechselstromnetz verbunden ist und die mindestens drei Anschlusskontakte umfasst, wobei mindestens ein Anschlusskontakt ein Stromleiter, jeweils mindestens ein Anschlusskontakt ein Nullleiter und jeweils mindestens ein Anschlusskontakt ein Schutzleiter ist.
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Stand der Technik
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Herkömmliche Schukostecker sind nicht codiert, d.h. sie können beliebig in die Steckdose eingesteckt werden, wobei die Phasenlage im Regelfall unberücksichtigt bleibt. Insofern ist auch nicht erkennbar, mit welchem Anschlusskontakt beim Einstecken des Schukosteckers in eine Steckdose die spannungsführende Phase verbunden ist und an welcher Leitung der Nullleiter angeschlossen ist. Wenn im Fehlerfall ein spannungsführender Leiter im angeschlossenen elektrischen Verbraucher abbricht und an ein metallisches Gehäuse gelangt, so fließt ein Kurzschlussstrom über den Schutzleiter ab. Grundsätzlich ist dieser Kurzschlussstrom so groß gewählt (im Idealfall mehrere 100A), dass sichergestellt ist, dass ein Schutzorgan (vornehmlich eine Sicherung) im Millisekundenbereich auslöst und die Berührungsspannung abgeschaltet, wodurch der Stromkreis unterbrochen wird. Da aber der Nullleiter durch den phasenfalschen Anschluss des Schukosteckers spannungsführend ist, liegt auch am Gehäuse eine Berührungsspannung an, welche für den Anwender eine Lebensgefahr darstellt, da durch diese ein Strom durch den menschlichen Körper geleitet wird. Je nach Eintrittspunkt und Austrittspunkt können dabei unterschiedlich starke Schäden entstehen, wobei bekannt ist, dass bereits ein sehr kleiner Strom von etwa 40mA zum so genannten Herzkammerflimmern und damit zum Tode führen kann, wenn er länger als zwei Sekunden durch den Körper fließt.
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Grundsätzlich wäre es natürlich möglich, mittels eines Phasenprüfers (bspw. ein normgerechter einpoliger Spannungsprüfer) die spannungsführende Phase zu identifizieren, allerdings erweist sich dieser Vorgang als viel zu umständlich und nicht zielführend. Der Anwender wird diesen Weg auch nicht gehen wollen, da der elektrische Verbraucher ja im Grunde – wenn auch nicht risikofrei – einwandfrei funktioniert.
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Darstellung der Erfindung
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Adapter zu schaffen, welcher die vorgenannten Nachteile ausräumt und welcher einerseits geeignet ist, einen phasenfalschen Anschluss eines elektrischen Verbrauchers von vornherein zu verhindern und andererseits gewährleistet, dass im Fehlerfall auch bei falsch eingestecktem Stecker keine Risiken für den Anwender bestehen.
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Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Adapters sind in den abhängigen Unteransprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß ist ein Adapter der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens einen elektrisch betätigten Schaltschütz umfasst, der die leitende Verbindung zwischen den Anschlusskontakten des Steckers und den Anschlusskontakten der Kupplung unterbindet. Besonders bevorzugt ist der Stecker ein CEE 7/4-Stecker und die Kupplung eine IEC 60309 CeKon-Stecker/Kupplung. Der Adapter lässt sich somit insbesondere im Campingbereich, speziell bei Fahrzeugen mit Ladekabel (Wohnwagen etc.) sowie auch im industriellen Bereich verwenden, insbesondere dort, wo Geräte mit nur einer 1-poligen Sicherung zum Einsatz kommen (z.B. Werkstatt, Schweißgeräten usw.).
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In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mindestens ein Optokoppler zur Steuerung des Schaltschützes vorgesehen. Der Optokoppler ermittelt die Spannungsdifferenz zwischen dem Stromleiter und dem Schutzleiter, wobei dieser so ausgestaltet ist, dass eine spannungsdifferenzabhängige Schaltung des Schaltschützes durch den Optokoppler erfolgt.
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Zur Gleichstromversorgung des Optokoppler und des Schaltschützes ist vorzugsweise ein Netzteil vorgesehen, welcher an dem Stromleiter sowie an dem Nullleiter angeschlossen ist.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Adapters ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von der Zusammenfassung in einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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In den Zeichnungen zeigen
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1 den erfindungsgemäßen Adapter mit phasenrichtigem Anschluss;
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2 den Adapter mit phasenfalschem Anschluss.
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Ausführung der Erfindung
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1 veranschaulicht die Schaltung des Adapters A bei phasenrichtigem Anschluss eines Schukosteckers S mit den korrekt angeschlossenen Anschlusskontakten Stromleiter L1s und Nullleiter Ns sowie dem Schutzleiter PEs.
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In der 1 ist ferner die Kupplung C mit den Anschlusskontakten Stromleiter L1c, Nullleiter Nc und dem Schutzleiter PEc dargestellt.
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Die Schutzleiter PEs und PEc sind nicht verwechselbar und immer verbunden.
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Durch den Schukostecker S gelangt die Eingangsspannung an die Schützkontakte K2, K3. Der Schaltschütz K hat noch nicht durchgeschaltet, so dass die Kupplung C im ersten Moment noch spannungslos ist.
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Das in dem Adapter befindliche Netzteil T wandelt die 230V Eingangsspannung in 24V Gleichspannung um. Diese wird benötigt für die Versorgung der Schützspule K1 und des Optokopplers V1.
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Der Optokoppler V1 bekommt nun auf L1s die 230V und vergleicht sie mit dem Schutzleiter PEs; Strom fließt von L1s durch den Optokoppler V1 nach PEs. Das Potential des Schutzleiters PEs ist immer 0V. Somit besteht eine Differenz am Eingang des Optokopplers V1 von 230V. Die gemäß Anspruch 3 erforderliche Spannungsdifferenzbedingung ist erfüllt, der Optokoppler V1 schaltet den Schaltschütz K. Dieser wiederum zieht an und gibt die Spannung an den Kontakten der Kupplung C definiert weiter. Die Phase liegt auf L1s und der Neutralleiter auf Ns. Somit ist der Schutz vor Berührung im Fehlerfalle gegeben.
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2 veranschaulicht die Schaltung des Adapters A bei phasenfalschem Anschluss eines Schukosteckers S mit den falsch angeschlossenen Anschlusskontakten Stromleiter L1s und Nullleiter Ns. In der 2 ist ebenfalls die Kupplung C mit den Anschlusskontakten Stromleiter L1c, Nullleiter Nc und Schutzleiter PEc dargestellt.
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Durch den Schukostecker S gelangt die Eingangsspannung an die Schützkontakte K2, K3. Der Schaltschütz K hat noch nicht durchgeschaltet, somit ist die Kupplung C im ersten Moment noch spannungslos.
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An dem in dem Adapter befindlichen Netzteil T liegt ebenfalls 230V Eingangsspannung an.
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Der Optokoppler V1 erhält nun auf seinen Eingang den vertauschten Neutralleiter Ns mit 0V und vergleicht diesen wiederum mit der Spannung auf dem Schutzleiter PEs. Der Potentialunterschied beträgt nun 0V, d.h. es kommt kein Stromfluss zustande. Somit schaltet der Ausgang des Optokopplers V1 nicht durch. Die Schützspule K1 bekommt keine 24V und kann nicht anziehen und schaltet somit die Spannung nicht zur Kupplung C durch. Die angeschlossenen Geräte funktionieren nicht. Damit ist dem Anwender klar, dass er den Stecker drehen muss.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist an dem Adapter mindestens ein optischer und/oder akustischer Signalgeber vorgesehen, der die gemäß 2 erläuterte Verwechslung der beiden Phasen anzeigt.
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Der erfindungsgemäße Adapter beschränkt sich in seiner Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsformen. Vielmehr sind eine Vielzahl von Ausgestaltungsvariationen denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteter Ausführung Gebrauch machen.
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Liste der Bezugsziffern
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- A
- Adapter
- C
- Kupplung
- K
- Schaltschütz
- K1
- Schützspule
- K1, K2
- Schützkontakte
- L1s
- Anschlusskontakt, Stromleiter an Stecker
- L1c
- Anschlusskontakt, Stromleiter an Kupplung
- Ns
- Anschlusskontakt, Neutralleiter an Stecker
- Nc
- Anschlusskontakt, Neutralleiter an Kupplung
- PEs
- Anschlusskontakt, Schutzleiter an Stecker
- PEc
- Anschlusskontakt, Schutzleiter an Kupplung
- S
- Stecker
- V1
- Optokoppler
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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