DE1987218U - Gegen den Übertritt eines Fehlerstromes geschütztes elektrisches Gerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft elektrische Geräte für Netzanschluß, insbesondere elektro-medizinischer Art, die gegen den Übertritt von Fehlerströmen geschützt sind. Die erfindungsgemäße Ausbildung ist - wie die Figur in einem schematischen Schaubild veranschaulicht - durch die Kombination einer Schutzisolation 2 zwischen der Primärwicklung 1a und der Sekundärwicklung 1b des Netztransformators 1 mit einem in die Verbindungsleitung 5a, 5b zwischen dem Netzstecker 4 und dem Netztransformator 1 innerhalb des Gerätegehäuses 6 angeordneten Fehlerstromschutzschalter 7 gekennzeichnet.

Bekanntlich ergibt eine gemäß den Vorschriften der VDE-Schutzklasse II von einer besonders verstärkten und auf einige Kilovolt geprüften, durchschlagsfesten Isolationsschicht zwischen der Primärseite 1a und der Sekundärseite 1b eines Netztransformators und von verstärkten Isolierungen für die netzseitigen Zuleitungskabeln gebildete Schutzisolation einen zuverlässigen Schutz gegen das Übertreten gefährlich hoher elektrischer Spannungen oder Ströme von der Netzseite elektrischer und elektronischer Geräte auf Personen, die mit diesen Geräten in Berührung kommen. Diese Schutzmaßnahme ist von Fall zu Fall denen mit Schutzleiteranschluß vorzuziehen, zum Beispiel dann, wenn sich bei elektrischen Meßgeräten für kleine Spannungen der anderen Schutzmaßnahmen eigener "Schutzleiterzwang" störend auf die Meßgenauigkeit auswirkt. Die Schutzisolation muß bis auf 4000 Volt Spannung geprüft sein und ist somit für normale Verhältnisse unbedingt ausreichend. Nur bei Beschädigungen der Isolationen durch unbedachten, unsachgemäßen oder fahrlässigen Betrieb, aber auch durch höhere Gewalt, wird ihre Schutzwirkung gemindert oder aufgehoben. Für manche Gerätearten werden aber besonders hohe Anforderungen an die Berührungssicherheit gestellt. Dieses ist z.B. bei medizinisch-diagnostischen Geräten der Fall, wie Elektrokardiographen und Elektroencephalographen, weil bei ihnen im Regelfall der Patient längere Zeit leitend mit dem Gehäuse des Gerätes verbunden ist und dadurch die Gefahrenzeit entsprechend vergrößert ist.

Der praktische Wert einer solchen Schutzisolierung steht und fällt, wie gesagt, mit der Unversehrtheit der Isolation im Netztransformator. Da ein Verbrennen des Transformators durch Überlastung den Verlust dieser Isolation zur Folge hätte, sind im allgemeinen solche Schutzisoliertransformatoren auch noch durch andere Sicherheitsorgane gegen Überhitzen geschützt: durch Schmelzsicherungen oder Automaten im Primärkreis und durch einen Thermoschalter im vergossenen Transformator selbst. Trotzdem kann man nicht von einem vollkommenen Schutz gegen Überhitzung sprechen.

Sowohl Schmelzsicherungen als auch Thermo-Bimetallschalter sind - in ihrer Funktion - vergleichsweise weniger zuverlässig als andere elektrische Bauelemente. Zudem ist die Schutzisolation gefährdet durch äußere Einwirkungen, wie Gebäude-, Wasser- oder Feuerschaden.

Diese verbleibenden Risiken einer Isolation werden aber durch die Maßnahme gemäß dieser Neuerung weitgehend behoben. Durch den zusätzlichen Einbau eines Fehlerstromschutzschalters 7 als "Isolationswächter" unmittelbar nach dem Netzstecker 4 und vor dem Netztransformator 1 in die Netzanschlußleitung 5a, 5b, innerhalb des Gerätegehäuses 6, wird selbsttätig der Netzanschluß unterbrochen, wenn durch Fehlerströme zwischen der Primärseite 1a und der Sekundärseite 1b des Netztransformators 1 oder im Verbindungskabel 5a eine Unsymmetrie in Bezug auf den Stromfluß auftritt. Auf die besondere Art dieses Fehlerstromschutzschalters kommt es in diesem Falle nicht an.

Gemäß dem gezeigten Beispiel kann in einer bekannten Ausbildung der Schutzschalter 7 im wesentlichen aus einem Differenztransformator 8 mit einem Ringmagnet 9 und mit zwei Erregerspulen 10a und 10b bestehen, deren Wirkung sich im normalen Betrieb, wenn bei Gleichheit des Hin- und Rückstromes im Primärleitungszweig 5a, 5b kein Fehlerstrom auftritt, kompensiert, sodaß der Ringmagnet 9 nicht magnetisiert und in einer dritten Fühlerspule 11 kein Induktionsstrom erregt wird. Fließt jedoch über eine Leckstelle des Transformators 1 ein Fehlerstrom von der Primärseite 1a des Transformators auf die Sekundärseite 1b, von dort über Funktionsorgane 12, 13 des Gerätes z.B. zum Körper 14 eines Menschen, der mit ihm in Berührung kommt, und von dort zur Erde 15a, wie angedeutet, so bringt er im Sekundär- oder Fühlerkreis 11 des Differenztransformators 8 ein Relais 16 zum Ansprechen, das einen zweipoligen Schalter 17a, 17b im Netzanschlußkreis 5a, 5b öffnet.

Das Relais 16 sollte so eingestellt sein, daß innerhalb von höchstens 30 msec. der Netzanschluß unterbrochen wird, wenn der Fehlerstrom einen Wert von 30 mA überschreitet. Bekanntlich sind kurzzeitige Stromstöße noch ungefährlich, wenn sie nicht länger als der angegebene Bruchteil einer Sekunde durch den menschlichen Körper fließen. Sie haben noch keinen Einfluß auf die Herzschlagfolge und auf das Reizleitungssystem von Herz und Kreislauf.

Der geschützte Einbau des Fehlerstromschutzschalters 7 innerhalb des Gehäuses 6 des fraglichen Gerätes ist zweckmäßig, um Beschädigungsmöglichkeiten für den Schalter auszuschließen. Praktisch wird er also wohl unmittelbar hinter dem Netzkabelstecker 4 eingefügt.

Die an sich bekannte Schutzisolation besteht im gezeigten Beispiel im wesentlichen aus der besonders starken Isolationsschicht 2a an der kritischen Isolierstelle zwischen der Primär- und der Sekundärseite des Netztransformators 1 und doppelten oder verstärkten Netzkabelisolationen 2 b und 3,6 zwischen dem Netzstecker 4 und dem Netztransformator 1, die auch bei den Leitungszügen zum Fehlerstromschutzschalter 7 angewandt werden muß, wie in der schematischen Figur gestrichelt angedeutet ist.

Die erfindungsgemäße Maßnahme gewährt somit einen doppelten Schutz gegen gefährliche Ströme bei der Handhabung und während des Betriebes von elektrischen und elektronischen Geräten mit Netzanschluß. Wegen der verschwindenden Wahrscheinlichkeit, daß gleichzeitig beide Schutzeinrichtungen ausfallen oder versagen, ist somit praktisch die Gefährdung der mit den betreffenden Geräten in Berührung kommenden Personen völlig ausgeschlossen.

Claims (1)

1. Gegen den Übertritt eines gefährlichen Fehlerstromes geschütztes elektrisches Gerät mit Netzanschluß, gekennzeichnet durch eine Schutzisolation (2) zwischen der Primärwicklung (1a) und der Sekundärwicklung (1b) des Netztransformators (1) in Kombination mit einem in die Verbindungsleitung (5a, 5b) vorzugsweise unmittelbar nach dem Netzstecker (4) und vor dem Netztransformator (1) innerhalb des Gerätegehäuses (6) eingefügten Fehlerstromschutzschalter (7).