DE19601880A1 - Verbrauchernetzanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbrauchernetzanordnung mit zumindest einem Außenleiter, einem die Schutzfunktion übernehmenden Leiter, hier allgemein Schutzleiter genannt, gegebenenfalls einem Neutralleiter, und mit einer Anordnung zur Überwachung des Schutzleiters. Üblicherweise wird zum Schutz von Geräten bei zu hoher Berührungspannung in den verschiede­ nen Ausprägungen der Verbrauchernetze ein sogenannter PE- Leiter als Schutzleiter verwendet. Im Falle eines Isolations­ fehlers in der zu sichernden Anlage oder in dem zu schützen­ den Gerät bewirkt der Rückfluß über den Schutzleiter einen Fehlerstrom, der einen Fehlerstromschutzschalter oder bei größeren Leistungen einen Leitungsschutzschalter zum Auslösen bringt. Voraussetzung für die Wirksamkeit derartiger Schutz­ maßnahmen ist jedoch die Sicherstellung des Stromweges über den gesamten Schutzleiterzweig. Ist dieser an irgendeiner Stelle unterbrochen oder zu hochohmig, kann die Schutzmaßnah­ me in Frage gestellt sein. Unterbrechungen können sowohl durch Leiterbruch als auch durch schlechte Klemmstellen oder nicht oder falsch angeschlossene Schutzleiter hervorgerufen werden. Auch zu hohe Erdungswiderstände können die übliche Schutzmaß­ nahme in ihrer Sicherheit beeinträchtigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbraucher­ netzanordnung zu entwickeln, bei der eine noch höhere Sicher­ heit erzielt wird.

Die Lösung der geschilderten Aufgabe erfolgt durch eine Ver­ brauchernetzanordnung nach Patentanspruch 1. Die Überwachung des Schutzleiters auf seine Funktionstüchtigkeit erfolgt hierbei durch eine Prüfstromeinrichtung, die Prüfstrom auf den Schutzleiter gibt. Ein Prüfstromsensor wirkt mit einer Auswerteeinrichtung zusammen, die unterhalb eines vorbestimm­ baren oder vorbestimmten Schwellwerts einer Betätigungsein­ richtung einer Schalteinrichtung in Verbraucherleitungen ein öffnendes Schaltsignal zuführt.

Dadurch, daß entweder ständig, getaktet oder fallweise der Schutzleiterkreis mit Hilfe eines Prüfstroms überwacht wird, ist sichergestellt, daß der Schutzleiterkreis geschlossen ist und darauf beruhende Schutzmaßnahmen greifen können.

Bei einer einfachen Anordnung kann die Prüfstromeinrichtung im wesentlichen eine Verbindung eines Außenleiters mit dem Schutzleiter über einen Widerstand bilden, wobei der Wider­ stand auf die gewünschte Prüfstromstärke angepaßt ist. Eine derartige Anordnung verursacht sozusagen einen künstlichen Fehlerstrom, der als Prüfstrom auf den Schutzleiter gegeben wird. Der Schutzleiter kann insbesondere nach den Bestimmun­ gen für sogenannte PE-Leiter errichtet sein.

Die Betätigungseinrichtung der Schalteinrichtung kann dafür ausgelegt sein, die Schaltkontakte der Schalteinrichtung ohne öffnendes Schaltsignal in der Schließstellung zu halten bzw. in diese zu bringen. Wenn der Prüfstrom infolge schlechter Kontakte im Schutzleiter zu niedrig wird, werden die Schalt­ kontakte geöffnet, solange der Fehler ansteht.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung sind Prüfstromsensor, Auswerteeinrichtung und Betätigungseinrichtung zusammen als ein Netzrelais ausgeführt, da es nach dem Ruhestromprinzip arbeitet und mit der Schalteinrichtung in Wirkverbindung steht.

Nach einer anderen Ausgestaltung sind Prüfstromsensor und Auswerteeinrichtung zusammen als Optokoppler ausgebildet, der die Betätigungseinrichtung der Schalteinrichtung beauf­ schlagt. Man erhält hierbei eine einfache und potentialfreie Überwachung. Ein Optokoppler, der auf der Primärseite eine Leuchtdiode aufweist, kann bei ausreichender Helligkeit der Leuchtdiode seine Sekundärseite durchschalten, so daß ein Netzspannungsrelais Schaltkontakte schließen kann, solange diese Bedingungen gegeben sind. Diese Bedingungen entsprechen einem gewünschten niederohmigen Widerstand und einem entspre­ chend großen Prüfstrom.

Der die Schutzfunktion übernehmende Leiter kann im Prinzip auch mit einer Steckdosenmasse in Verbindung stehen. Der die Schutzfunktion übernehmende Leiter kann auch mit Masse eines Verbrauchergehäuses in Verbindung stehen.

Die Erfindung soll nun anhand von in der Zeichnung grob sche­ matisch wiedergegebenen Ausführungsbeispielen näher erläutert werden:

In Fig. 1 ist eine Verbrauchernetzanordnung mit Prüfstro­ meinrichtung, Prüfstromsensor, Auswerteeinrichtung und Betä­ tigungseinrichtung einer Schalteinrichtung wiedergegeben.

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel veranschaulicht, wobei Prüfstromsensor, Auswerteeinrichtung und Betätigungseinrich­ tung als Netzrelais ausgeführt sind.

In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel wiedergegeben, bei dem Prüfstromsensor und Auswerteeinrichtung zusammen als Opto­ koppler ausgebildet sind.

In Fig. 4 ist eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 3 dargestellt, wobei der Betätigungsstrom von einer ex­ ternen Hilfsspannung gewonnen wird.

In Fig. 5 ist eine Verbrauchernetzanordnung dargestellt, wo­ bei der Leiter, der die Schutzfunktion übernimmt, mit der Masse einer geerdeten Steckdose in Verbindung steht.

In Fig. 6 ist eine Anordnung wiedergegeben, wobei der die Schutzfunktion übernehmende Leiter mit Masse für ein geerde­ tes Verbrauchergehäuse in Verbindung steht.

Die Verbrauchernetzanordnung nach Fig. 1 weist einen Außen­ leiter 1, einen die Schutzfunktion übernehmenden Leiter 2 und einen Neutralleiter 3 auf. Die Leiter sind mit einer Anord­ nung zur Überwachung des Schutzleiters auf seine Funktion­ stüchtigkeit verbunden. Diese Anordnung weist einen Prüf­ stromsensor 4 und eine Auswerteeinrichtung 5 auf, die elek­ trisch mit einer Betätigungseinrichtung 6 einer Schaltein­ richtung mit Schaltkontakten in Verbraucherleitungen in Ver­ bindung steht. Die Prüfstromeinrichtung 8 wird im wesentli­ chen gebildet durch eine Verbindung des Außenleiters 1 mit dem Schutzleiter 2 über einen Widerstand 9. Der Prüfstrom wird über den Prüfstromsensor 4 geführt. Durch geeignete Be­ messung des Widerstands im Kreis kann die gewünschte Prüf­ stromstärke eingestellt werden. Die Auswerteeinrichtung 5 gibt unterhalb eines vorbestimmbaren oder vorbestimmten Schwellwerts an die Betätigungseinrichtung 6 ein öffnendes Signal ab bzw. sie stellt die Abgabe eines Schließsignals ein wenn der Prüfstrom zu niedrig wird.

Der Verbrauchernetzanordnung nach Fig. 1 wird weiter eine Verbindungseinheit 10, die als Steckdose verstanden werden kann, und ein auf Gefährdung überwachtes Verbrauchergerät 11 mit einem Ersatzwiderstand 12 veranschaulicht.

Eine besonders einfache Lösung erhält man mit einem Netzspan­ nungsrelais nach Fig. 2, bei welchem schon ein kleiner Steu­ erstrom zum Einschalten und Halten der Schalteinrichtung in Schließstellung ausreicht. Hierbei sind Prüfstromsensor, Aus­ werteeinrichtung und Betätigungseinrichtung als Netzrelais ausgeführt, das mit der Schalteinrichtung 7 in Wirkverbindung steht.

Die Stärke des vorteilhaft einzustellenden Prüfstroms kann sich nach den Gegebenheiten einer vorgeschalteten Fehler­ stromschutzeinrichtung orientieren. Die Anordnung nach Fig. 2 kann als Modul 13 verstanden oder ausgeführt werden, da an­ stelle des Moduls 13 nach Fig. 1 tritt.

Eine einfache und potentialfreie Überwachung erhält man bei Einsatz eines Optokopplers 14 nach Fig. 3. Wenn der vom Wi­ derstand 9 bestimmte Prüfstrom eine primärseitig angeordnete Leuchtdiode des Optokopplers ausreichend hell leuchten läßt, kann auf der Sekundärseite des Optokopplers dieser durchge­ schaltet werden, so daß die Betätigungseinrichtung 6 der Schalteinrichtung 7 beaufschlagt wird und die Schaltkontakte in die Schließstellung gehen. Bei größeren Relais bzw. Schüt­ zen kann zwischen Optokoppler 14 und Betätigungseinrichtung 6 bzw. einem Schutzsteuerkreis auch ein entsprechender Verstär­ kerkreis angeordnet sein. In einfachen Fällen kann der Opto­ koppler auch durch eine Relais ersetzt werden, wobei der Kreis der Eingangsseite anstelle der Leuchtdiode durch die Relaisspule und die Sekundärseite, also Ausgangsseite, durch den Relaiskontakt gebildet wird. Das Relais wirkt als hier Verstärker, wie es im Prinzip in Fig. 3 wiedergegeben ist.

Der Betätigungsstrom kann auch gemäß Fig. 4 durch eine ex­ terne, also von einer Hilfsspannung 15 gemäß Fig. 4 bereit­ gestellt werden.

Der die Schutzfunktion übernehmende Leiter 2 kann in der Aus­ führung nach Fig. 5 auch als Erdungskreis ausgeführt sein, wobei der Leiter 2 nach Fig. 5 mit Masse 16 für Verbindungs­ einheiten bzw. Steckdosen 10 in Verbindung steht. Nach Fig. 6 steht der die Schutzfunktion übernehmende Leiter 2 als Er­ dungskreis mit Masse 16 eines zu schützenden Verbrauchergerä­ tes 11 in Verbindung.

Claims (8)

1. Verbrauchernetzanordnung mit zumindest einem Außenleiter (1), einem die Schutzfunktion übernehmenden Leiter (2), hier allgemein Schutzleiter genannt, gegebenenfalls einem Neutral­ leiter (3), und mit einer Anordnung zur Überwachung des Schutzleiters auf seine Funktionstüchtigkeit, wobei eine Prüf­ stromeinrichtung (8) Prüfstrom auf den Schutzleiter (2) gibt und wobei ein Prüfstromsensor (4) im Zusammenwirken mit einer Auswerteeinrichtung (5) unterhalb eines vorbestimmbaren oder vorbestimmten Schwellwerts einer Betätigungseinrichtung (6) einer Schalteinrichtung (7) mit Schaltkontakten in Verbrau­ cherleitungen ein öffnendes Schaltsignal zuführt.

2. Verbrauchernetzanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfstromeinrichtung im wesentlichen eine Verbindung eines Außenleiters (1) mit dem Schutzleiter (2) über einen Wider­ stand (9) bildet, der auf die gewünschte Prüfstromstärke an­ gepaßt ist.

3. Verbrauchernetzanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzleiter (2) nach den Bestimmungen für sogenannte PE- Leiter errichtet ist.

4. Verbrauchernetzanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (6) dafür ausgelegt ist, die Schalt­ kontakte der Schalteinrichtung (7) ohne öffnendes Schaltsi­ gnal in Schließstellung zu halten bzw. in diese zu bringen.

5. Verbrauchernetzanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Prüf­ stromsensor (4), Auswerteeinrichtung (5) und Betätigungsein­ richtung (6) zusammen als Netzrelais ausgeführt sind, das mit der Schalteinrichtung in Wirkverbindung steht.

6. Verbrauchernetzanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Prüf­ stromsensor (4) und Auswerteeinrichtung (5) zusammen als Op­ tokoppler (14) ausgebildet sind, der die Betätigungseinrich­ tung (6) beaufschlagt.

7. Verbrauchernetzanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Schutzfunktion übernehmende Leiter (2) mit Masse (16) für Verbindungseinheiten (10), insbesondere Steckdosen, in Ver­ bindung steht.

8. Verbrauchernetzanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Schutzfunktion übernehmende Leiter (2) mit Masse (16) ei­ nes Verbrauchergerates (11) in Verbindung steht.