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Die
Erfindung betrifft einen Steckverbinder, der ein Gehäuse aufweist,
in dem mindestens ein Phasenleiter sowie mindestens ein Schutzleiter
angeordnet sind, wobei der mindestens eine Phasenleiter zu mindestens
einem Kontaktelement des Steckverbinders und der mindestens eine
Schutzleiter zu mindestens einem Schutzkontaktelement geführt ist.
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Derartige
Steckverbinder sind bekannt und werden beispielsweise zur Verbindung
von elektrischen Geräten
und Betriebsmitteln mit gebräuchlichen
Schutzkontaktsteckdosen verwendet. Um einen sicheren Betrieb dieser
elektrischen Geräte
und Betriebsmittel zu gewährleisten,
ist bei Inbetriebnahme sowie in gewissen Zeitabständen ihre
messtechnische Überprüfung vorgesehen,
deren Durchführung in
mehreren deutschen Normen wie beispielsweise der DIN VDE 0751-1,
DIN VDE 0701-1, DIN VDE 0702-1 oder der "Berufsgenossenschaftlichen Vorschrift
für Sicherheit
und Gesundheit bei der Arbeit BGV A2 und BGV A3" vorgeschrieben ist. In der Regel ist
bei solchen Prüfungen
unter anderem vorgesehen, an den vom Stromnetz getrennten elektrischen
Geräten
und Betriebsmitteln verschiedene Messungen wie beispielsweise von
Isolationswiderständen,
eines Schutzleiterwiderstandes oder von Ableitströmen durchzuführen. Bei
zahlreichen elektrischen Geräten
und Betriebsmitteln ist jedoch eine Trennung von der Netzversorgung
aus betrieblichen oder anderen Gründen nicht möglich. Hierzu
zählen beispielsweise
solche medizinischen elektrischen Geräte, die der unmittelbaren Erhaltung
von Leben oder Gesundheit von Patienten dienen. Bei anderen elektrischen
Geräten
wiederum ist es notwendig, Messungen über einen gesamten Betriebszyklus
hinweg vorzunehmen, um deren sicheren Betrieb in jeder Betriebsphase
sicherzustellen, wie dies beispielsweise bei Waschmaschinen der
Fall ist. Bei Geräten
mit elektronischen Bauteilen wiederum ist eine Messung von Isolationswiderständen oftmals
aufgrund der zu hohen Prüfspannung
nicht möglich. Elektrische
Geräte
mit sogenannten Spannungsfreischaltern oder Unterspannungsauslösern können ebenfalls
nur im Betrieb vermessen werden, da anderenfalls deren Leiter unterbrochen
sind.
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Bei
solchen elektrischen Geräten
und Betriebsmitteln, die nicht vom Stromnetz getrennt werden können bzw.
dürfen,
oder eine Messung nur durchführbar
ist, wenn das Gerät
oder das Betriebsmittel mit dem Stromnetz verbunden ist, kommt dann statt
dessen das so genannte Differenzstromverfahren zur Anwendung, bei
dem mit Hilfe eines Messgerätes,
beispielsweise in Form einer bekannten Stromzange, sämtliche
innerhalb einer Zuleitung befindlichen Leiter gemeinsam umfasst,
die Summe der durch sie hindurchtretenden Ströme ermittelt und aus einer
sich hierbei eventuell ergebenden Differenz auf so genannte Ableit-
oder Leckströme
geschlossen werden kann. Ist dieser Differenzstrom hinreichend klein,
gilt das elektrische Gerät
oder das Betriebsmittel als betriebsfähig. Hierbei kann jedoch der
Fall eintreten, dass zwar der Differenzstrom hinreichend klein ist,
die Rückleitung
des Stroms jedoch nicht wie vorgesehen über einen Nulleiter, sondern
in Folge eines Defektes innerhalb des Gerätes oder des Betriebsmittels zumindest
teilweise über
den Schutzleiter zurückgeführt wird.
Dies ist bei einer Differenzstrommessung an einem mittels eines
bekannten Steckverbinders an die Netzspannung angeschlossenen elektrischen
Gerät oder
Betriebsmittel nicht erkennbar.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Steckverbinder der eingangs
genannten Art derart weiterzubilden, dass bei Messungen an mit der
Netzspannung verbundenen, im Betrieb befindlichen Geräten und
Betriebsmitteln elektrische, die Betriebssicherheit eventuell gefährdende
Defekte, einfach feststellbar sind.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass das Gehäuse
zumindest eine Durchtrittsöffnung
für ein
Messelement einer Strommesseinrichtung aufweist, und dass der oder
mindestens einer der Schutzleiter derart um die Durchtrittsöffnung geführt ist,
dass der allein durch den Schutzleiter fließende Strom durch die Strommesseinrichtung
erfassbar ist.
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Durch
die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird
dadurch in besonders vorteilhafter Art und Weise ein Steckverbinder
geschaffen, bei dem es bei messtechnischen Überprüfungen möglich ist, an einem mit dem
Stromnetz verbundenen elektrischen Gerät oder Betriebsmittel einen
allein durch den Schutzleiter fließenden Strom zu ermitteln und
somit einen eventuellen Defekt in dem elektrischen Gerät oder Betriebsmittel
zu erkennen, bei dem ein unerwünschter
Stromfluss von zumindest einem der Leiter zum Schutzleiter besteht.
Die vorliegende Erfindung trägt
somit in erheblichem Maße
zur Vermeidung von Unfällen
im Umgang mit elektrischen Geräten
oder Betriebsmitteln bei.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der oder
mindestens einer der Phasenleiter derart um die Durchtrittsöffnung geführt ist, dass
der durch ihn fließende
Strom durch die Strommesseinrichtung erfassbar ist. Hierdurch ist
es in vorteilhafter Weise möglich,
zusätzlich
zum durch den Schutzleiter fließenden
Strom ebenfalls den durch den oder die Phasenleiter fließenden Strom
zu erfassen und so auf eventuelle anderweitige Leckströme schließen zu können.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
der oder mindestens einer der Nulleiter und der oder mindestens
einer der Phasenleiter derart um die Durchtrittsöffnung geführt ist oder sind, dass der
durch den Nulleiter und/oder den oder mindestens einen der Phasenleiter
fließende Strom
durch die Strommesseinrichtung erfassbar ist. Hierdurch lässt sich
auf vorteilhafte Weise der durch diesen oder diese Leiter fließende Strom
oder Differenzstrom ermitteln.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
der Steckverbinder zur Übertragung
von einphasigem Wechselstrom bzw. dreiphasigem Wechselstrom einen
bzw. drei Phasenleiter, einen Schutzleiter sowie vorzugsweise einen Nulleiter
aufweist und somit in vorteilhafter Weise in Form eines gebräuchlichen
Schutzkontaktsteckers oder Drehstromsteckers ausbildbar ist.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
der Steckverbinder an einem ersten Ende des Gehäuses mindestens zwei erste
Kontaktelemente und an einem zweiten Ende mindestens zwei zweite
Kontaktelemente besitzt sowie mindestens zwei Schutzkontaktelemente
aufweist, dass jeweils ein erstes Kontaktelement mit jeweils einem
zweiten Kontaktelement mittels eines Phasenleiters bzw. mittels
eines Nulleiters verbunden ist, und dass die beiden Schutzkontaktelemente mittels
des Schutzleiters verbunden sind. Hierdurch kann der Steckverbinder
in vorteilhafter Weise zwischen einen konventionellen Stecker und
eine herkömmliche
Steckdose eingefügt
werden. Somit ist auch bei elektrischen Geräten und Betriebsmitteln, die
konventionelle Stecker aufweisen, eine separate Messung am Schutzleiter
möglich.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
der mindestens eine um die Durchtrittsöffnung geführte Schutzleiter in Form einer Schlaufe
entlang der Durchtrittsöffnung
geführt
ist, was bei einer entsprechenden Ausbildung des Gehäuses den
Vorteil einer leichten Zugänglichkeit
besitzt.
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Weitere
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind den Ausführungsbeispielen
zu entnehmen, die im Folgenden anhand der Figuren beschrieben werden.
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Es
zeigen:
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1:
eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Steckverbinders,
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2:
einen Querschnitt durch das erste Ausführungsbeispiel der 1 aus
deren Richtung II,
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3:
einen Querschnitt des ersten Ausführungsbeispiels eines Steckverbinders
entlang der Richtung III der 2,
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4:
einen Querschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel, und
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5:
einen Querschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel.
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In
den 1 bis 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel
eines Steckverbinders 1 dargestellt, der hier als Schutzkontaktstecker 1' für einphasigen Wechselstrom
ausgeführt
ist. Dieser weist drei innerhalb eines Gehäuses 2 verlaufende
Leiter 3-5 auf. Ein
Phasenleiter 4 sowie ein Nulleiter 5 dienen der Stromübertragung,
während
insbesondere bei Geräten
der Schutzklasse I ein Schutzleiter 3 der Sicherheit durch
Erdung dient. Der Schutzkontaktstecker 1' besitzt weiterhin zwei leitfähige, aus
dem Gehäuse 2 herausragende,
als Steckkontakte 6a' ausgeführte Kontaktelemente 6,
die mit dem Phasenleiter 4 bzw. mit dem Nulleiter 5 verbunden
sind, sowie ebenfalls aus dem Steckergehäuse 2 heraustretende,
als Kontaktlaschen 7a' ausgeführte Schutzkontaktelemente 7,
die mit dem Schutzleiter 3 verbunden sind. Die Leiter 3, 4 und 5 sind
zum Teil zu einer Zuleitung 10 zusammengefasst, welche
durch eine Eintrittsöffnung 2a in
das Gehäuse 2 des
Schutzkontaktsteckers 1' eintritt.
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Die
Verbindung des Schutzkontaktsteckers 1' mit dem Stromnetz erfolgt derart,
dass beim Einführen
des Schutzkontaktsteckers 1' in
eine bekannte und daher nicht näher
dargestellte Schutzkontaktsteckdose zunächst der Schutzleiter 3 über die
Kontaktlaschen 7' mit
einem Netzschutzleiter und bei weiterem Einführen die stromführenden
Leiter 4 und 5 über die Steckkontakte 6a' mit dem Stromnetz
verbunden werden.
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Im
Gegensatz zu den bekannten Steckverbindern weist nun der in diesem
Ausführungsbeispiel dargestellte
Schutzkontaktstecker 1' einen
von den übrigen
Leitern 4 und 5 getrennt geführten Schutzleiter 3 auf,
der innerhalb des Gehäuses 2 in
Form einer Schlaufe 8 verläuft, die eine das Gehäuse 2 durchbrechende
Durchtrittsöffnung 9 umschließt, deren Durchmesser
ausreichend groß konzipiert
ist, um ein Messelement einer Messeinrichtung – wie beispielsweise einer
auf Induktion basierenden Stromzange – aufzunehmen. Hierdurch kann
in vorteilhafter Art und Weise der Schutzleiter 3 separat
umgriffen werden.
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Diese
separate Umgreifbarkeit des Schutzleiters 3 ermöglicht nun
in vorteilhafter Art und Weise, dass bei einem aus betrieblichen
oder anderweitigen Gründen
nicht vom Stromnetz trennbaren elektrischen Gerät, welches mittels des dargestellten Schutzkontaktsteckers 1' mit dem Stromnetz
verbunden ist, eine Strommesseinrichtung, insbesondere eine bekannte
und daher hier nicht näher
dargestellte Stromzange, durch die Durchtrittsöffnung 9 derart geführt wird,
dass sie allein den Schutzleiter 3 umfasst und somit nur
den durch diesen fließenden
Strom ermittelt.
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Ergibt
sich hierbei ein von Null verschiedener durch den Schutzleiter 3 fließender signifikanter Strom,
kann das elektrische Gerät
als nicht betriebssicher eingestuft werden, da in Folge eines Defekts ein
unerwünschter
Kontakt eines Phasenleiters 4 zum Schutzleiter 3 bestehen
muss.
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Es
kann jedoch der Fall eintreten, dass bei einem defekten Gerät ein Leckstrom
nicht über
den Schutzleiter 3 abfließt, sondern das elektrische
Gerät anderweitig – beispielsweise über eine
Wasserversorgung oder bei medizinischen elektrischen Geräten über einen
Patienten – verlässt. Daher
ist es bevorzugt, dass auch der Phasenleiter 4 und der
Nulleiter 5 so um die Durchtrittsöffnung 9 geführt sind,
dass sie mit einer durch die Durchtrittsöffnung 9 geführten Strommesseinrichtung
getrennt vom Schutzleiter 3 gemeinsam umfassbar sind und
somit die Summe der durch Phasenleiter 4 und Nulleiter 5 hindurchfließenden Ströme, das
heißt,
der durchfließende
Differenzstrom, erfassbar ist. Ergibt sich hierbei ein von Null
verschiedener signifikanter Differenzstrom und ist darüber hinaus
bei einer Messung allein am Schutzleiter 3 kein durch diesen
fließender
Strom feststellbar, muss ein anderweitiger Leckstrom vorliegen,
so dass das elektrische Gerät
als nicht betriebssicher einzustufen ist.
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Ebenfalls
möglich
ist es, wie bei bislang durchgeführten
Prüfungsverfahren,
die Summe der durch sämtliche
Leiter 3, 4, 5 hindurchfließenden Ströme zu erfassen,
das heißt,
den gemeinsamen Differenzstrom von Schutzleiter 3, Phasenleiter 4 und Nulleiter 5.
Ergibt sich hierbei ein von Null verschiedener signifikanter Differenzstrom,
muss anderweitig am Gerät
ein Leckstrom auftreten. Ergibt sich kein signifikanter Differenzstrom
kann jedoch der Fall vorliegen, dass zumindest ein Teil des Stroms
anstatt wie vorgesehen nur durch Phasenleiter 4 und Nulleiter 5 nun
auch durch den Schutzleiter 3 fließt und somit ein Defekt des
Geräts
vorliegt. Dieser bislang nicht erkennbare Fall kann nun jedoch mit
Hilfe einer am beschriebenen Steckverbinder 1' möglichen,
an herkömmlichen
Steckverbindern nicht durchführbaren Messung
des nur durch den Schutzleiter 3 allein fließenden Stromes
festgestellt werden und das Gerät
in diesem Fall als nicht betriebssicher eingestuft werden.
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Durch
Einsatz des Schutzkontaktsteckers 1' können somit bislang nicht erkennbar
defekte risikobehaftete elektrische Geräte identifiziert und dadurch Unfälle vermieden
werden.
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Für den Fachmann
ist ersichtlich, dass auch andere Ausbildungen des vorstehend beschriebenen ersten
Ausführungsbeispiels
möglich
sind, wie beispielsweise Ausführungen
für weitere
Stromarten, wie in 4 dargestellt. Dieses zweite
Ausführungsbeispiel 1'' ist für dreiphasigen Wechselstrom
ausgelegt, der auch als Drehstrom oder Starkstrom bekannt ist. Einander
entsprechende Bauteile sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen
und werden nicht nochmals beschrieben. Der wesentliche Unterschied
zwischen dem ersten Ausführungsbeispiel
der 1 bis 3 und dem in der 4 dargestellten zweiten
Ausführungsbeispiel
besteht darin, dass nun fünf
Leiter, nämlich
drei Phasenleiter 4a, 4b, 4c sowie ein
Nulleiter 5 und ein Schutzleiter 3, und eine entsprechende
Anzahl Steckkontakte 6a' vorhanden sind.
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Wie
beim ersten Ausführungsbeispiel
verläuft
auch der Schutzleiter 3 von den übrigen Leitern 4a-4c getrennt
um die Durchtrittsöffnung 9,
so dass der durch ihn fließende
Strom separat erfassbar ist. Vorzugsweise ist die Durchtrittsöffnung 9 hierbei
so konzipiert, dass der sich als Summe der durch die Phasenleiter 4a-4c und den
Nulleiter 5 fließenden Ströme ergebende
Differenzstrom ebenfalls mittels der Strommesseinrichtung erfassbar
ist, was die bereits beim ersten Ausführungsbeispiel geschilderte und
hier nicht nochmals beschriebene getrennte Messung von Strömen ermöglicht.
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Es
versteht sich von selbst, dass sich der Steckverbinder 1 nicht
auf Wechselstromanwendungen beschränkt, sondern auch Ausbildungen
für Gleichstrom
und andere Stromarten möglich
sind.
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Ebenfalls
möglich
ist eine von den dargestellten Ausführungsbeispielen abweichende
Form des Steckverbinders 1. So kann ein Ende des Steckverbinders 1 zum
Beispiel als Schutzkontaktsteckdose ausgebildet sein bzw. können männliche
und weibliche Steckerelemente gewählt oder miteinander kombiniert
werden.
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5 zeigt
hierzu ein drittes Ausführungsbeispiel
des Steckverbinders 1, das als Kupplung 1''' ausgebildet
ist und an einem ersten Ende des Gehäuses 2 zwei Steckkontakte 6a' sowie an dessen zweiten
Ende zwei Kontaktbuchsen 6a'' aufweist, derart,
dass die Kupplung 1''' am ersten Ende als Schutzkontaktstecker
und an ihrem zweiten Ende als Schutzkontaktsteckdose ausgebildet
ist. Der Phasenleiter 4 und der Nulleiter 5 verbinden
jeweils einen Steckkontakt 6a' mit einer Kontaktbuchse 6a''.
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Der
Schutzleiter 3 verbindet zwei Schutzkontaktelemente 7' und 7'', wobei vorzugsweise das steckerseitige
erste Schutzkontaktelement 7' als
Kontaktlasche 7a' und
das steckdosenseitige zweite Schutzkontaktelement 7'' als Federkontaktlasche 7a'' ausgeführt ist. Wie bei den zuvor
beschriebenen Ausführungsbeispielen
ist der Schutzleiter 3 wiederum separat als Schlaufe um
die Durchtrittsöffnung 4 geführt. Die
Kupplung 1''' ist somit zwischen herkömmliche
Schutzkontaktstecker und herkömmliche Schutzkontaktsteckdosen
einfügbar
und ermöglicht durch
den separat geführten
Schutzleiter 3 auch bei Geräten, die mit herkömmlichen
Steckern ausgestattet sind, eine separate Messung der entsprechenden Ströme.
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Selbstverständlich sind
zahlreiche weitere Ausgestaltungsformen möglich, die an unterschiedliche
Stecker- und Steckdosensysteme angepasst werden können, so
dass die Kupplung 1''' auch als Adapter ausgebildet sein
kann.
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Weiterhin
ist es möglich,
den Steckverbinder 1 an der Durchtrittsöffnung 9 des Gehäuses 2 an
einer nicht näher
geschilderten hierzu geeigneten Vorrichtung aufzuhängen und
somit für
eine definierte Aufbewahrung des Steckverbinders 1 und
der Zuleitung 10 beispielsweise beim Transport des elektrischen
Gerätes
zu sorgen. Ebenso kann der Steckverbinder 1 mit mehreren
Durchtrittsöffnungen 9 versehen
werden.
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Ebenfalls
möglich
sind zahlreiche weitere Modifikationen und Abwandlungen der dargestellten Schlaufen 8,
in denen beispielsweise der Schutzleiter 3 und/oder weitere
Leiter 4, 5 nicht bogen- sondern kreisförmig geführt wird
oder werden, sowie eine Anordnung der Schlaufe 8, 8' an anderen
Bereichen des Gehäuses 2 des
Steckverbinders 1.