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Schaltung zum Anzeigen vagabundierender Spannungen von geerdeten Gehäusen
einphasiger elektrischer Geräte Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zum
Anzeigen gefährlichen elektrischen Potentials infolge vagabundierender Spannungen
am Gehäuse eines geerdeten, an ein einphasiges Netz angeschlossenen elektrischen
Gerätes, das als Folge von Fehlern an dem Gerät selbst und seiner Erdleitung auftreten
kann.
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Eine Erdungsleitung wird dann als brauchbar betrachtet, wenn sie einen
Widerstand von weniger als 1 Ohm besitzt. Eine Erdungsleitung mit einem Widerstand
von mehreren Ohm ist zwecklos, denn dieser Widerstand verhindert, daß die Netzleitungssicherung
sofort .durchbrennt, wenn eine gefährliche vagabundierende Spannung am Körper eines
solchen fehlerhaft geerdeten elektrischen Geräts erscheint. Leider besitzen die
meisten Erdungsleitungen von elektrischen Anlagen einen den Wert von 1 Ohm erheblich
überschreitenden Widerstand, der auf die Korrosion von Kontakten sowie auf schlechte
Kontaktgabe zwischen Buchsen und Stiften bei mittels Steckern an Wandsteckdosen
angeschlossenen Geräten zurückzuführen ist. Infolge derartiger Fehler an den Erdungsleitungen
elektrischer Geräte können gefährliche vagabundierende Spannungen am Körper solcher
Geräte erscheinen und den Benutzer der Geräte gefährden; es ist daher von größter
Bedeutung, daß die Benutzer elektrischer Geräte gewarnt werden, wenn diese vagabundierenden
Spannungen die Gefahrengrenze überschreiten. In verschiedenen Ländern sind unterschiedliche
Sicherheitsgrenzen festgelegt worden. In England gilt eine Spannung von 25 V als
Sicherheitsgrenze; in den Vereinigten Staaten von Amerika liegt die Sicherheitsgrenze
bei 30 V, und in einigen anderen Ländern gelten Spannungen unter 50 V als ungefährlich,
jedoch erhöhen sich die vagabundierenden Spannungen bei schadhaften Geräten schnell
von 25 V auf die volle Netzspannung von 110 bzw. 220 V, wenn sich die Isolation
des Geräts weiter verschlechtert. Daher ist es sehr wichtig, das Gerät selbst oder
die zugehörige elektrische Anlage mit. einer zweckmäßigen und zuverlässigen Anzeigevorrichtung
auszurüsten, mittels deren das Auftreten gefährlicher vagabundierender Spannungen
festgestellt und automatisch angezeigt wird.
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Es sind Vorrichtungen zum überwachen eines Isolationsschlusses zwischen
Gerät und Gehäuse bekannt, bei denen bei Isolationsschluß ein Schaltschütz zum Ausschalten
des Gerätes betätigt wird und neben einem Spannungsteiler zwischen den Netzanschlüssen
eine Glühdiode oder ein gittergesteuertes Entladungsgefäß mit lichtbogenartiger
Entladung oder schließlich eine auf die Differenz der Ströme zwischen Zu-und Ableitung
des Gerätes ansprechende Schaltung verwendet werden, wobei bei letzterer außer dem
Spannungsteiler eine Glimmlampe und ein Differentialtransformator eingesetzt sind.
Alle diese Schaltungen sind jedoch weder dazu bestimmt noch dazu geeignet, zur Überwachung
eines schädlichen Potentials des Gehäuses zu dienen; denn. beispielsweise können
vagabundierende Spannurigen auch unabhängig von einem Isolationsschluß auftreten.
Auch ist das Arbeitsstromprinzip, nach dem alle diese bekannten Schaltungen arbeiten,
für eine zuverlässige Überwachung weniger geeignet. Nun ist zwar auch eine nach
dem Ruhestromprinzip arbeitende Vorrichtung zum Anzeigen vagabundierender Spannungen
mit einer bei Erdpotential des Gehäuses brennenden und schon bei Auftreten eines
geringen gefährlichen Gehäusepotentials verlöschenden Glimmlampe beschrieben, deren
erste Klemme mit dem Gehäuse und deren zweite Klemme über einen hochohmigen Widerstand
mit der Netzphase verbunden ist. Diese Anzeigevorrichtung tritt jedoch nicht in
Tätigkeit, wenn aus irgendeinem Grunde eine ihrer Klemmen an den Nulleiter statt
an die Phase der Netzleitung angeschlossen wird. Denn wenn die Anzeigevorrichtung
zwischen dem Gehäuse des Geräts und dem Nulleiter angeschlossen ist und hierbei
eine vagabundierende Spannung auftritt, welche die Zündspannung der Lampe überschreitet,
fließt ein Strom vom Körper des Geräts. über
die Lampe zum Nulleiter,
so daß die Lampe eingeschaltet bleibt und fälschlich einen gefahrlosen Zustand anzeigt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Anzeigeschaltung
so weiterzubilden, daß sie unabhängig vom Anschluß des Gerätes an das Netz funktionsfähig
ist und außerdem das Fließen eines Stroms vom Körper des Geräts.zum Nulleiter verhindert.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist nach der Eifindung vorgesehen, daß der
mit der Netzphase verbundene hochohmige Widerstand mit einem weiteren, mit dem Nulleiter
des Netzes verbundenen hochohmigen Widerstand einen Spannungsteiler für die Netzspannung
bildet, ungefähr in dessen Mittelpunkt die Glimmlampe in Reihe mit einer Halbleiterdiode
angeschlossen ist. Hierbei wird die Glimmlampe der Anzeigeschaltung unabhängig von
der Polung des Netzsteckers durch den Spannungsabfall in ihrem Stromkreis, der durch
das Erscheinen einer vagabundierenden Spannung am Körper des Geräts hervorgerufen
wird, gelöscht oder nicht zum Aufleuchten gebracht, wenn diese vagabundierende Spannung
die Gefahrengrenze überschreitet: Eine Feineinstellung der Betriebsspannung von
Lampen verschiedener Bauart auf die erforderliche Zündspannung der betreffenden
Lampe und die gewünschte Intensität des Lichtes wird vorzugsweise mit Hilfe eines
die Lampenklemmen überbrückenden Widerstandes ermöglicht. Beispielsweise setzt die
Zündung einer Neonglimmlampe des Typs CE NE bei etwa 200 V ein, wenn die Lampe an
den Mittelpunkt eines Spannungsteilers angeschlossen ist, dessen beide Zweige jeweils
einen Widerstand von 200 000 Ohm haben, und wenn die Lampenklemmen durch einen Widerstand
von 60 000 Ohm überbrückt sind.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt die Schaltung einer ersten Ausbildungsform der Erfindung;
F i g. 2 zeigt das Schaltbild einer weiteren Ausbildungsform der Erfindung.
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In F i g. 1 erkennt man eine Anzeigeschaltung mit einer Glimmlampe
7, deren eine Klemme an den Mittelpunkt 5 eines hochohmigen Spannungsteilers angeschlossen
ist, welcher zwei im wesentlichen gleiche Zweige umfaßt; bei 4 ist der Spannungsteiler
mit der Phase 1 verbunden, während er bei 6 an den Nulleiter 2 angeschlossen ist;
die andere Klemme der Glimmlampe 7 ist mit dem Körper 9 des elektrischen Geräts
bei 10 a verbunden, wobei in der betreffenden Leitung ein damit in Reihe geschalteter
zusätzlicher Widerstand 8 und ein Halbleiter 11 liegen, damit ein Strom nur von
der Glimmlampe zu dem Gerät und nicht in der umgekehrten Richtung fließen kann.
Die Erdleitung 3 des Geräts ist bei 3a an das Gerät angeschlossen.
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Die in F i g. 2 gezeigte Anordnung ähnelt derjenigen nach F i g. 1,
doch überbrückt hier der Widerstand 8a die Lampenklemmen, und der Halbleiter 11
ist wiederum in einer Reihenschaltung mit der Lampe angeordnet, doch liegt er jetzt
zwischen der Lampe und dem Spannungsteiler.
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Der Halbleiter 11 kann von beliebiger bekannter Art sein, vorausgesetzt,
daß er dem Fließen eines Stroms in der einen. Richtung einen erheblich höherqn Widerstand
entgegensetzt als in der anderßn Rich= tung. Wegen ihrer kleinen Abmessungen sind
Transistoren für den vorliegenden Zweck gut geeignet. Die Widerstände können in
beliebiger bekannter Weise als feste oder verstellbare Widerstände ausgebildet sein,
und bei dem Spannungsteiler kann es sich entweder um ein Potentiometer handeln,
oder er kann sich aus zwei im wesentlichen gleichen Widerständen zusammensetzen.
Man kann eine Glimmlampe beliebiger bekannter Konstruktion verwenden, vorausgesetzt,
daß der Stromverbrauch der Lampe niedrig ist. Bei der bevorzugten Ausbildungsform
ist die Lampe eine kleine Gasentladungslampe mit einem Betriebsstrom von weniger
als 1 mA, um unerwünschte Schläge zu vermeiden, die bei einem stärkeren Betriebsstrom
auftreten könnten. Die Anzeigeschaltung kann ganz oder teilweise in das Gerät selbst
eingebaut sein, doch kann man sie auch ganz oder teilweise in Wandsteckdosen, Stecker,
Buchsenteile und Zwischenstücke oder aber in gesonderte Gehäuse für die Anzeigevorrichtung
einbauen, vorausgesetzt, daß das Licht der Anzeigelampe von außen sichtbar ist.