DE202012012590U1 - Devices for monitoring a protective conductor - Google Patents

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Abstract

Schutzleiterüberwachungsvorrichtung (10) umfassend: – einen Bezugspotentialerzeuger (41) zum Bereitstellen eines Bezugspotentials (UR) aus Spannungspotentialen eines ersten Stromversorgungsleiters (21) und/oder eines zweiten Stromversorgungsleiters (22); – einen Prüfstromerzeuger (42) zum Erzeugen eines Prüfstroms (IP), der von dem Bezugspotential (UR) abhängig ist; – eine Erfassungsvorrichtung (43) zum Erzeugen einer Größe (Φ), die von dem Prüfstrom (IP) abhängig ist; und – eine Auswertevorrichtung (50) zum Auswerten der von der Erfassungsvorrichtung (43) erzeugten Größe (Φ); dadurch gekennzeichnet, dass der Bezugspotentialerzeuger (41) mindestens eine Kapazität (C21) und/oder mindestens eine Diode (D21) aufweist.A grounding conductor monitoring device (10) comprising: - a reference potential generator (41) for providing a reference potential (UR) from voltage potentials of a first power supply conductor (21) and / or a second power supply conductor (22); - A Prüfstromzeuger (42) for generating a test current (IP), which is dependent on the reference potential (UR); - a detection device (43) for generating a quantity (Φ) which depends on the test current (IP); and - an evaluation device (50) for evaluating the quantity (Φ) generated by the detection device (43); characterized in that the reference potential generator (41) has at least one capacitance (C21) and / or at least one diode (D21).

Description

  • Die Erfindung betrifft Schutzleiterüberwachungsvorrichtungen, die umfassen: einen Bezugspotentialerzeuger zum Bereitstellen eines Bezugspotentials aus Spannungspotentialen eines ersten Stromversorgungsleiters und/oder eines zweiten Stromversorgungsleiters; einen Prüfstromerzeuger zum Erzeugen eines Prüfstroms, der von dem Bezugspotential abhängig ist; eine Erfassungsvorrichtung zum Erzeugen einer Größe, die von dem Prüfstrom abhängig ist; und eine Auswertevorrichtung zum Auswerten der von der Erfassungsvorrichtung erzeugten Größe.The invention relates to protective earth monitoring devices, comprising: a reference potential generator for providing a reference potential from voltage potentials of a first power supply conductor and / or a second power supply conductor; a test current generator for generating a test current that is dependent on the reference potential; a detection device for generating a quantity that depends on the test current; and an evaluation device for evaluating the quantity generated by the detection device.
  • Außerdem betrifft die Erfindung ein System mit einer gleichartigen Schutzleiterüberwachungsvorrichtung, wobei das System auch einen ersten Sensor zum Ankoppeln an ein Erdpotential aufweist.Moreover, the invention relates to a system with a similar protective conductor monitoring device, wherein the system also has a first sensor for coupling to a ground potential.
  • Die DE 196 01 880 A1 beschreibt eine Prüfstromeinrichtung, die Prüfstrom auf einen Schutzleiter gibt, wobei ein Prüfstromsensor ein Öffnen einer Schalteinrichtung veranlasst, wenn der erfasste Prüfstrom unterhalb eines vorbestimmbaren oder vorbestimmten Schwellwerts liegt.The DE 196 01 880 A1 describes a test current device which outputs test current to a protective conductor, wherein a test current sensor causes an opening of a switching device when the detected test current is below a predeterminable or predetermined threshold value.
  • Die EP 0 806 825 A2 beschreibt eine Fehlerstromschutzschaltvorrichtung mit einer Einrichtung zum Erkennen eines Schutzleiterzustandes. Die Einrichtung ist eingangsseitig an einen Phasen-, Null- sowie den Schutzleiter und ausgangsseitig an eine Schaltstufe zum Steuern eines Fehlerstromschutzschalters angeschlossen. Zwischen dem Phasen-Leiter und dem Null-Leiter einerseits und der Einrichtung zum Erkennen des Schutzleiterzustandes andererseits sind Schutzimpedanzen geschaltet. Die Einrichtung zum Erkennen des Schutzleiterzustandes weist eine Potentialtrennstufe auf. Darüberhinaus wird eine Vorrichtung beschrieben, mit der erkannt werden soll, ob der Schutzleiter spannungsführend ist. Dafür wird ein Sensor benötigt, dessen Sensorfläche mittels Berührung durch einen Benutzer auf Erdpotential gezogen werden soll.The EP 0 806 825 A2 describes a residual current device with a device for detecting a protective conductor state. The device is connected on the input side to a phase, zero and the protective conductor and the output side to a switching stage for controlling a residual current circuit breaker. Between the phase conductor and the neutral conductor on the one hand and the device for detecting the protective conductor state on the other hand, protective impedances are connected. The device for detecting the protective conductor state has a potential separation stage. In addition, a device is described, with which it is to be recognized whether the protective conductor is live. For this purpose, a sensor is needed whose sensor surface is to be pulled by means of contact by a user to ground potential.
  • Die Prüfvorrichtungen der bekannten Schutzvorrichtungen erzeugen während des Prüfvorgangs unerwünschte Energieverluste. Auch wenn der Sensor mittels hochohmiger Schutzwiderstände mit dem möglicherweise spannungsführenden Schutzleiter verbunden ist, kann es unter bestimmten Randbedingungen (beispielsweise in hochspannungsführenden oder explosionsgefährdeten Bereichen) aufgrund einer Manipulationsgefahr und auch aus grundsätzlichen Überlegungen heraus als unerwünscht angesehen werden, den Körper eines Benutzers in ein sicherheitsrelevantes Prüfverfahren einzubeziehen. Abgesehen davon gibt es Anwendungen, in denen nicht sichergestellt werden kann, dass überhaupt ein Benutzer vorhanden ist, der keine isolierenden Handschuhe trägt und in eine Durchführung des Prüfverfahrens einbezogen werden kann.The test devices of the known protection devices generate unwanted energy losses during the testing process. Even if the sensor is connected by means of high-resistance protective resistors to the potentially live protective conductor, under certain boundary conditions (for example in high-voltage or potentially explosive areas) it may be regarded as unwanted due to a risk of manipulation and also due to fundamental considerations, the body of a user in a safety-relevant test procedure included. Apart from this, there are applications where it can not be guaranteed that there will ever be a user who does not wear insulating gloves and can be involved in carrying out the test procedure.
  • Unter einem ersten Aspekt liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schutzleiterüberwachungsvorrichtung bereitzustellen, die einen geringeren Energieverbrauch aufweist, als die bekannten Schutzleiterüberwachungsvorrichtungen.In a first aspect, the object of the invention is to provide a protective conductor monitoring device which has a lower energy consumption than the known protective conductor monitoring devices.
  • Unter einem zweiten Aspekt liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein System mit einer Schutzleiterüberwachungsvorrichtung bereitzustellen, mit der geprüft werden kann, ob ein Schutzleiter spannungsführend ist, ohne dass der Benutzer bei der Schutzleiterprüfung mit einem Teil in Berührung kommt, das mit dem (möglicherweise spannungsführenden) Schutzleiter elektrisch verbunden ist.In a second aspect, the invention has for its object to provide a system with a protective conductor monitoring device, with which it can be checked whether a protective conductor is live, without the user in the protective conductor test with a part in contact with the (possibly live ) Protective conductor is electrically connected.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe unter dem ersten Aspekt dadurch gelöst, dass eine Schutzleiterüberwachungsvorrichtung bereitgestellt wird, die umfasst:
    • – einen Bezugspotentialerzeuger zum Bereitstellen eines Bezugspotentials aus Spannungspotentialen eines ersten Stromversorgungsleiters und/oder eines zweiten Stromversorgungsleiters;
    • – einen Prüfstromerzeuger zum Erzeugen eines Prüfstroms, der von dem Bezugspotential abhängig ist;
    • – eine Erfassungsvorrichtung zum Erzeugen einer Größe, die von dem Prüfstrom abhängig ist; und
    • – eine Auswertevorrichtung zum Auswerten der von der Erfassungsvorrichtung erzeugten Größe;
    wobei der Bezugspotentialerzeuger mindestens eine Kapazität und/oder mindestens eine Diode aufweist.According to the invention, the object according to the first aspect is achieved by providing a protective conductor monitoring device which comprises:
    • A reference potential generator for providing a reference potential from voltage potentials of a first power supply conductor and / or a second power supply conductor;
    • A test current generator for generating a test current that is dependent on the reference potential;
    • A detection device for generating a quantity which depends on the test current; and
    • An evaluation device for evaluating the quantity generated by the detection device;
    wherein the reference potential generator has at least one capacitor and / or at least one diode.
  • Wenn in dem Bezugspotentialerzeuger statt eines ohmschen Widerstandes eine Diode oder eine Kapazität verwendet wird, kann das Bezugspotential mit keinen oder zumindest geringeren ohmschen Verlusten erzeugt werden.If a diode or a capacitor is used in the reference potential generator instead of an ohmic resistor, the reference potential can be generated with no or at least lower ohmic losses.
  • Alternativ oder zusätzlich wird die Aufgabe unter dem ersten Aspekt auch dadurch gelöst, dass eine Schutzleiterüberwachungsvorrichtung bereitgestellt wird, die umfasst:
    • – einen Bezugspotentialerzeuger zum Bereitstellen eines Bezugspotentials aus Spannungspotentialen eines ersten Stromversorgungsleiters und/oder eines zweiten Stromversorgungsleiters;
    • – einen Prüfstromerzeuger zum Erzeugen eines Prüfstroms, der von dem Bezugspotential abhängig ist, wobei der Prüfstromerzeuger dazu vorbereitet ist, den Prüfstrom nach einer Prüfphase nicht oder nur intermittierend zu erzeugen;
    • – eine Erfassungsvorrichtung zum Erzeugen einer Größe, die von dem Prüfstrom abhängig ist; und
    • – eine Auswertevorrichtung zum Auswerten der von der Erfassungsvorrichtung erzeugten Größe, wobei die Auswertevorrichtung dazu vorbereitet ist, außerhalb der Prüfphasen ein Prüfergebnis anzuwenden, welches von der Auswertevorrichtung in der jeweils zuletzt durchgeführten Prüfphase ermittelt wurde.
    Alternatively or additionally, the object according to the first aspect is also achieved by providing a protective conductor monitoring device, which comprises:
    • A reference potential generator for providing a reference potential from voltage potentials of a first power supply conductor and / or a second power supply conductor;
    • A test current generator for generating a test current which is dependent on the reference potential, wherein the test current generator is prepared to generate the test current after a test phase not or only intermittently;
    • A detection device for generating a quantity which depends on the test current; and
    • An evaluation device for evaluating the quantity generated by the detection device, wherein the evaluation device is prepared to use a test result outside of the test phases, which was determined by the evaluation device in the last test phase performed.
  • Wenn der Prüfstrom nach einer Prüfphase nicht oder nur intermittierend erzeugt wird, kann ein Energieverbrauch und eine Bauelementealterung verringert werden. Die Prüfphase kann mittels einer lokalen Steuerung der Schutzleiterüberwachungsvorrichtung und/oder manuell und/oder ferngesteuert eingeleitet werden. Dadurch, dass verhindert wird, dass ein dauerhafter Ableitstrom erzeugt wird, ist es leichter oder überhaupt erst möglich, bestimmte Normen einzuhalten, die Ableitströme ihrer Höhe nach begrenzen. Außerdem kann ein Vorspannen einer übergeordneten Fehlerstromschutzschaltung und somit eine Veränderung ihres Ansprechbereichs vermieden werden, das Ableitströme (insbesondere bei einer Vielzahl von Verbrauchern) sonst verursachen.If the test current is not generated intermittently after a test phase, power consumption and device aging can be reduced. The test phase can be initiated by means of a local control of the protective conductor monitoring device and / or manually and / or remotely controlled. By preventing a permanent leakage current from being generated, it is easier, or even possible, to comply with certain standards limiting leakage currents. In addition, biasing of a higher-level residual-current-protection circuit and thus a change in its response range can be avoided, which otherwise cause leakage currents (in particular in the case of a large number of consumers).
  • Alternativ oder zusätzlich wird die Aufgabe unter dem zweiten Aspekt dadurch gelöst, dass ein System mit einer Schutzleiterüberwachungsvorrichtung bereitgestellt wird, die umfasst:
    • – einen Bezugspotentialerzeuger zum Bereitstellen eines Bezugspotentials aus Spannungspotentialen eines ersten Stromversorgungsleiters und/oder eines zweiten Stromversorgungsleiters;
    • – einen Prüfstromerzeuger zum Erzeugen eines Prüfstroms, der von dem Bezugspotential abhängig ist;
    • – eine Erfassungsvorrichtung zum Erzeugen einer Größe, die von dem Prüfstrom abhängig ist;
    • – eine Auswertevorrichtung zum Auswerten der von der Erfassungsvorrichtung erzeugten Größe; und
    • – einen ersten Sensor zum Ankoppeln an ein Erdpotential, welcher zur Ankopplung an das Erdpotential an einem Ort in dem System angeordnet ist, wo er von einem Benutzer nicht berührt werden kann.
    Alternatively or additionally, the object in the second aspect is achieved by providing a system with a protective conductor monitoring device, which comprises:
    • A reference potential generator for providing a reference potential from voltage potentials of a first power supply conductor and / or a second power supply conductor;
    • A test current generator for generating a test current that is dependent on the reference potential;
    • A detection device for generating a quantity which depends on the test current;
    • An evaluation device for evaluating the quantity generated by the detection device; and
    • - A first sensor for coupling to a ground potential, which is arranged for connection to the ground potential at a location in the system where it can not be touched by a user.
  • Wenn der erste Sensor zur Ankopplung an ein Erdpotential an einem Ort angeordnet ist, wo er von einem Benutzer nicht berührt werden kann, wird von Haus aus vermieden, dass zur Gewinnung eines verlässlichen Prüfungsergebnisses der Körper eines Benutzers in das sicherheitsrelevante Prüfverfahren einbezogen wird.When the first sensor is arranged to be coupled to a ground potential in a location where it can not be touched by a user, it is inherently avoided that the body of a user is included in the safety-related test procedure to obtain a reliable test result.
  • Entsprechend umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zum Überwachen eines Schutzleiters folgende Schritte:
    • – Erzeugen eines Bezugspotentials aus Spannungspotentialen eines ersten Stromversorgungsleiters und/oder eines zweiten Stromversorgungsleiters;
    • – Erzeugen eines Prüfstroms in Abhängigkeit des Bezugspotentials;
    • – Erzeugen einer Größe, die von einer Stärke des Prüfstroms abhängig ist; und
    • – Auswerten der Größe, die von einer Stärke des Prüfstroms abhängig ist;
    dadurch gekennzeichnet, dass das Bezugspotential von einem Bezugspotentialerzeuger erzeugt wird, der mindestens eine Kapazität und/oder mindestens eine Diode aufweist und/oder dass der Prüfstrom nach einer Prüfphase nicht oder nur intermittierend erzeugt wird und dass die Auswertevorrichtung dazu vorbereitet ist, außerhalb von Prüfphasen ein Prüfergebnis anzuwenden, welches in der jeweils zuletzt durchgeführten Prüfphase ermittelt wurde und/oder dass ein Erdpotential mittels eines ersten Sensors angekoppelt wird, der an einem Ort angeordnet ist, wo er von einem Benutzer nicht berührt werden kann.Accordingly, the method according to the invention for monitoring a protective conductor comprises the following steps:
    • Generating a reference potential from voltage potentials of a first power supply conductor and / or a second power supply conductor;
    • - generating a test current as a function of the reference potential;
    • - generating a quantity which depends on a strength of the test current; and
    • - evaluating the size, which depends on a strength of the test current;
    characterized in that the reference potential is generated by a reference potential generator having at least one capacitance and / or at least one diode and / or that the test current is not or only intermittently generated after a test phase and that the evaluation device is prepared to enter outside of test phases Apply test result, which was determined in the last test phase performed and / or that a ground potential is coupled by means of a first sensor, which is arranged in a place where it can not be touched by a user.
  • Von Vorteil ist, wenn der erste Sensor für eine kapazitive und/oder für eine galvanische Ankopplung an das Erdpotential vorgesehen ist. Hierdurch kann in kostengünstiger Weise eine Ankopplung an das Erdpotential erreicht werden.It is advantageous if the first sensor is provided for a capacitive and / or for a galvanic coupling to the ground potential. In this way, a coupling to the ground potential can be achieved in a cost effective manner.
  • Insbesondere bevorzugt ist, wenn das System mit der Schutzleiterüberwachungsvorrichtung einen Leiter, insbesondere eine Abschirmung, aufweist, wobei das System dazu vorbereitet ist, den Leiter als ersten Sensor für eine kapazitive Ankopplung eines Erdpotentials zu nutzen. Eine Abschirmung lässt sich kostengünstig herstellen und kann gleichzeitig auch eine elektromagnetische Verträglichkeit der Schutzleiterüberwachungsvorrichtung oder des Gerätes verbessern, das durch die Schutzleiterüberwachungsvorrichtung abgesichert wird.Particularly preferred is when the system with the protective conductor monitoring device has a conductor, in particular a shield, wherein the system is prepared to use the conductor as the first sensor for a capacitive coupling of a ground potential. A shield can be produced inexpensively and can at the same time also improve an electromagnetic compatibility of the protective conductor monitoring device or of the device which is protected by the protective conductor monitoring device.
  • Es kann zweckmäßig sein, wenn der für eine kapazitive Ankopplung vorgesehene Leiter eine metallische Beschichtung auf einer Innenfläche eines Gehäuseteils aufweist. Hierdurch kann in kostengünstiger und unauffälliger Weise eine größere und damit möglichst wirksame Leiterfläche hergestellt werden. Dadurch verbessert sich die Kopplung und somit die Zuverlässigkeit bei gleichzeitig minimierten Koppelströmen.It may be expedient if the conductor provided for a capacitive coupling has a metallic coating on an inner surface of a housing part. As a result, a larger and thus the most effective conductor surface can be produced in a cost effective and inconspicuous manner. This improves the coupling and thus the reliability with simultaneously minimized coupling currents.
  • Besonders bevorzugt ist, wenn derjenige Leiter, welcher für eine kapazitive Ankopplung vorgesehen ist, eine Abschirmung eines Kabels aufweist. Auch hierdurch kann in kostengünstiger und unauffälliger Weise eine größere und damit möglichst wirksame Leiterfläche hergestellt werden.It is particularly preferred if the conductor which is provided for a capacitive coupling has a shield of a cable. This also makes it possible to produce a larger and therefore the most effective conductor surface in a cost-effective and inconspicuous manner.
  • Vorteilhaft ist auch, wenn die Schutzleiterüberwachungsvorrichtung oder das System mit der Schutzleiterüberwachungsvorrichtung einen Fehlerstromschutzschalter umfasst, der von der Auswertevorrichtung ansteuerbar ist. Hierdurch kann ein ohnehin vorhandener Fehlerstromschutzschalter von der Schutzleiterüberwachungsvorrichtung mitbenutzt werden. So kann Herstellungsaufwand, Raumbedarf und Gewicht für eine eigene Schaltstufe der Schutzleiterüberwachungsvorrichtung sowie damit verbundenen Spannungsabfälle an den Schaltkontakten der eigenen Schaltstufe vermieden werden.It is also advantageous if the protective conductor monitoring device or the system with the protective conductor monitoring device comprises a residual current circuit breaker that can be controlled by the evaluation device. This can be a Any existing residual current circuit breaker will be shared by the protective conductor monitoring device. Thus, manufacturing costs, space requirements and weight for a separate switching stage of the protective conductor monitoring device and associated voltage drops can be avoided at the switching contacts of their own switching stage.
  • Zweckmäßig ist, wenn die Erfassungsvorrichtung Teile eines Übertragers, eines Optokopplers, eines Relais, eines Stromwandlers oder eines Triac-Kopplers umfasst. Hierdurch ist in bewährter Weise eine Potentialtrennung der Auswertevorrichtung der Schutzleiterüberwachungsvorrichtung von dem Bezugspotentialerzeuger realisierbar. Abhängig von den Sicherheits- und Konstruktionsanforderungen ist es nicht zwangsläufig erforderlich, dass die Erfassungsvorrichtung eine galvanische Entkopplung (Potentialtrennung) aufweist. Im einfachsten Fall ist die Erfassungsvorrichtung eine Impedanz, die direkt an der Auswerteelektronik angeschlossen ist.It is expedient if the detection device comprises parts of a transformer, an optocoupler, a relay, a current transformer or a triac coupler. As a result, a potential separation of the evaluation device of the protective conductor monitoring device from the reference potential generator can be realized in a proven manner. Depending on the safety and design requirements, it is not necessarily required that the detection device has a galvanic decoupling (potential separation). In the simplest case, the detection device is an impedance that is connected directly to the transmitter.
  • Die Erfindung ist anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:The invention is explained in more detail with reference to the accompanying drawings, in which:
  • 1 schematisch eine Schaltung einer ersten Ausführungsform der Schutzleiterüberwachungsschaltung; 1 schematically a circuit of a first embodiment of the protective conductor monitoring circuit;
  • 2 schematisch eine Schaltung einer zweiten Ausführungsform der Schutzleiterüberwachungsschaltung; 2 schematically a circuit of a second embodiment of the protective conductor monitoring circuit;
  • 3 schematisch eine Schaltung einer dritten Ausführungsform der Schutzleiterüberwachungsschaltung; 3 schematically a circuit of a third embodiment of the protective conductor monitoring circuit;
  • 4 schematisch eine Schaltung einer vierten Ausführungsform der Schutzleiterüberwachungsschaltung; 4 schematically a circuit of a fourth embodiment of the protective conductor monitoring circuit;
  • 5 schematisch eine Detailschaltung, die als Weiterbildung der ersten oder dritten Ausführungsform realisiert werden kann; 5 schematically a detail circuit that can be implemented as a development of the first or third embodiment;
  • 6 schematisch den Ablauf eines Verfahrens zum Überwachen eines Schutzleiters. 6 schematically the flow of a method for monitoring a protective conductor.
  • Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.The embodiments described in more detail below represent preferred embodiments of the present invention.
  • Die 1 zeigt eine Steckdose 20 mit zwei Schutzkontakten 23, einen Schutzleiter PE, zwei Stromversorgungsleiter 21, 22, eine dreipolige Schaltstufe 60, einen Verbraucher 70, einen Bezugspotentialerzeuger 41, einen Prüfstromerzeuger 42, eine Erfassungsvorrichtung 43 zum Erzeugen einer von dem Prüfstrom IP abhängigen Größe Φ und eine Auswertevorrichtung 50 zum Auswerten der von der Erfassungsvorrichtung 43 erzeugten Größe Φ. Alternativ kann die Schaltstufe 60 mit drei einpoligen Schaltstufen oder mit einer einpoligen und einer zweipoligen Schaltstufe realisiert werden. Sofern an der Steckdose 20 überhaupt eine Spannung anliegt, führt der erste Stromversorgungsleiter 21 ein anderes Spannungspotential als der zweite Stromversorgungsleiter 22. Im fehlerfreien Betrieb liegt sowohl einer der beiden Stromversorgungsleiter 21, 22 als auch der Schutzleiter PE auf Sternpunktleiterpotential.The 1 shows a socket 20 with two protective contacts 23 , a protective conductor PE, two power supply conductors 21 . 22 , a three-pole switching stage 60 , a consumer 70 , a reference potential generator 41 , a test current generator 42 , a detection device 43 to generate a dependent of the test current IP size Φ and an evaluation device 50 for evaluating the from the detection device 43 generated size Φ. Alternatively, the switching stage 60 be realized with three single-pole switching stages or with a single-pole and a two-pole switching stage. If at the socket 20 any voltage is present, the first power supply leads 21 a different voltage potential than the second power supply conductor 22 , In error-free operation is both one of the two power supply conductors 21 . 22 as well as the protective conductor PE to neutral point potential.
  • In der ersten Ausführungsform umfasst der Bezugspotentialerzeuger 41 zwei in Serie geschaltete Kapazitäten C21, C22. Ein Abgriff 44 zwischen den beiden in Serie geschalteten Kapazitäten C21, C22 führt ein Bezugspotential UR. Der Prüfstromerzeuger 42 ist eine elektrische Last, die zwischen dem Abgriff 44 und dem Schutzleiter PE angeschlossen ist.In the first embodiment, the reference potential generator includes 41 two series capacitors C21, C22. A tap 44 between the two series-connected capacitances C21, C22 leads to a reference potential UR. The test current generator 42 is an electrical load between the tap 44 and the protective conductor PE is connected.
  • Der Prüfstromerzeuger 42 umfasst eine Serienschaltung aus einer Strombegrenzungsimpedanz ZP (Kapazität C3) und einer Fotodiode D1 eines Optokopplers OK. Der Fotodiode D1 ist eine Freilaufdiode D2 antiparallel geschaltet, um Wechselstrom IP durch die Kapazität C3 zu ermöglichen. Alternativ kann eine Effizienz des Optokopplers OK dadurch verbessert werden, das er zwei antiparallel geschaltete Fotodioden umfasst. Außerdem besteht die Möglichkeit, die Schaltung mit zwei Optokopplern aufzubauen, deren Fotodioden antiparallel geschaltet sind.The test current generator 42 comprises a series connection of a current-limiting impedance ZP (capacitance C3) and a photodiode D1 of an opto-coupler OK. The photodiode D1 is in antiparallel connected to a freewheeling diode D2 to allow AC IP through the capacitance C3. Alternatively, an efficiency of the optocoupler OK can be improved by comprising two photodiodes connected in anti-parallel. It is also possible to construct the circuit with two optocouplers whose photodiodes are connected in anti-parallel.
  • Optional kann in dem Prüfstromerzeuger 42 anstelle einer elektrischen Verbindung zwischen der Fotodiode D1 und dem Schutzleiter PE ein Aktivierungsschalter S40 in Serie geschaltet sein. Ausgangsseitig umfasst der Optokoppler OK einen Fototransistor T1, der ein Eingangssignal für die Auswertevorrichtung 50 bereitstellt. Die Auswertevorrichtung 50 ist dazu vorbereitet, mit. einem elektrischen oder mechanischen Ausgangssignal s5 einen Schaltzustand der dreipoligen Schaltstufe 60 zu beeinflussen. Alternativ oder zusätzlich kann mit dem Ausgangssignal s5 eine Fehleranzeige und/oder Fernauswertung angesteuert werden.Optionally, in the test current generator 42 instead of an electrical connection between the photodiode D1 and the protective conductor PE an activation switch S40 be connected in series. On the output side, the optocoupler OK comprises a phototransistor T1, which is an input signal for the evaluation device 50 provides. The evaluation device 50 is prepared to. an electrical or mechanical output signal s5 a switching state of the three-pole switching stage 60 to influence. Alternatively or additionally, an error display and / or remote evaluation can be activated with the output signal s5.
  • Sofern der optionale Aktivierungsschalter S40 überhaupt vorgesehen ist, wird er während einer Schutzleiterprüfung auf Durchlass geschaltet. Dann entsteht ein Strom IP durch die Fotodiode D1, sofern mindestens einer der beiden Stromversorgungsleiter 21, 22 ein anderes Spannungspotential führt als der Schutzleiter PE. Infolge des Stroms IP durch die Fotodiode D1 erzeugt sie Licht Φ, das den Fototransistor T1 auf Durchlass schaltet. Wenn der Fototransistor T1 auf Durchlass geschaltet ist, schaltet die Auswertevorrichtung 50 die dreipolige Schaltstufe 60 auf Durchlass durch.If the optional activation switch S40 is even provided, it is switched to passage during a protective conductor test. Then, a current IP through the photodiode D1, if at least one of the two power supply conductors 21 . 22 a different voltage potential than the protective conductor PE. As a result of the current IP through the photodiode D1, it generates light Φ, which switches the phototransistor T1 on. When the phototransistor T1 is turned on, the evaluation device switches 50 the three-pole switching stage 60 on passage through.
  • In der Regel ist für den Schutzleiter PE in der Schaltstufe 60 ein Schaltpol 6PE vorzusehen. Denn nur so kann anhand der beschriebenen Prüfung festgestellt werden, ob der Prüfstrom IP auch wirklich über den Schutzleiter PE der Steckdose 20 und nicht etwa über den Schutzleiter PE70 des Verbrauchers 70 abfließt. Auf den Schaltpol 6PE kann verzichtet werden, wenn in anderer Weise sichergestellt werden kann, dass der Schutzleiter PE lastseitig offen ist, d. h. dass von der Lastseite während der Prüfung kein Bezugspotential bereitgestellt wird. As a rule, PE is in the switching stage for the protective conductor 60 a switching pole 6PE provided. Because only then can be determined by the test described, whether the test current IP really on the protective conductor PE of the socket 20 and not about the protective conductor PE70 of the consumer 70 flows. On the switching pole 6PE can be waived if it can be ensured in other ways that the protective conductor PE is open on the load side, ie that no reference potential is provided by the load side during the test.
  • Trotzdem kann in einer Ausführungsvariante vorgesehen sein, dass die Schutzleiterprüfung fortgesetzt wird, nachdem die dreipolige Schaltstufe 60 auf Durchlass geschaltet ist. Dann kann zwar mittels der beschriebenen Prüfung nicht mehr festgestellt werden, ob der Prüfstrom IP noch über den Schutzleiter PE und nicht mittlerweile über den Schutzleiter PE70 des Verbrauchers 70 abfließt. So erfolgt aber wenigstens weiterhin eine Prüfung, ob überhaupt noch irgendeine Verbindung des Schutzleiters PE mit der Erde besteht.Nevertheless, it can be provided in one embodiment that the protective conductor test is continued after the three-pole switching stage 60 switched to passage. Then, although it can no longer be determined by means of the test described, whether the test current IP still on the protective conductor PE and not now on the protective conductor PE70 of the consumer 70 flows. At least, however, a check is made as to whether any connection of the protective conductor PE with the earth still exists at all.
  • Alternativ kann der Aktivierungsschalter S40 zum Abschluss der Prüfphase auf Nichtdurchlass geschaltet werden. Damit die Stellung der Schaltstufe 60 dann nicht wegen des Ausbleibens von Licht Φ im Optokoppler OK wieder auf Nichtdurchlass zurückgestellt wird, kann die Auswertevorrichtung 50 mit dem Aktivierungsschalter S40 (beispielsweise mittels eines Synchronisationssignals) so synchronisiert werden, dass die Auswertevorrichtung 50 den in der Prüfphase ermittelten Sollschaltzustand der Schaltstufe 60 zumindest so lange beibehält, bis eine erneute Schutzleiterprüfung beginnt.Alternatively, the activation switch S40 may be switched to non-passage at the completion of the test phase. Thus the position of the switching stage 60 then is not reset to non-passage because of the absence of light Φ in the optocoupler OK, the evaluation device 50 be synchronized with the activation switch S40 (for example by means of a synchronization signal) so that the evaluation device 50 the determined in the test phase target switching state of the switching stage 60 at least until a renewed protective conductor test begins.
  • Die 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Schutzleiterüberwachungsvorrichtung 10, in welcher anstelle des Optokopplers OK ein Übertrager ÜB vorgesehen ist.The 2 shows a second embodiment of the protective conductor monitoring device 10 , in which a transformer ÜB is provided instead of the optocoupler OK.
  • Die 3 zeigt eine dritte Ausführungsform der Schutzleiterüberwachungsvorrichtung 10, in welcher das Bezugspotential UR am Abgriff 44 einer Serienschaltung 41 aus zwei gegeneinander gerichteten Dioden D21, D22 erzeugt wird, wobei die äußeren Anschlüsse der Serienschaltung 41 jeweils an einer anderen der beiden Stromversorgungsleitungen 21, 22 angeschlossen sind. Hierfür können Dioden eines Brückengleichrichters verwendet werden, beispielsweise wenn ein Brückengleichrichter zur Versorgung einer Steuerung ohnehin vorhanden ist. Zur Begrenzung des Prüfstroms IP kann ein Widerstand ZP oder eine Halbleiterschaltung (beispielsweise eine Z-Diode oder eine Stromquelle) mit ausreichender Spannungsfestigkeit vorgesehen sein.The 3 shows a third embodiment of the protective conductor monitoring device 10 , in which the reference potential UR at the tap 44 a series connection 41 is generated from two oppositely directed diodes D21, D22, wherein the outer terminals of the series circuit 41 each on another of the two power supply lines 21 . 22 are connected. For this purpose, diodes of a bridge rectifier can be used, for example, if a bridge rectifier to supply a controller is already present. To limit the test current IP, a resistor ZP or a semiconductor circuit (for example a Zener diode or a current source) with sufficient dielectric strength can be provided.
  • Die 4 zeigt eine vierte Ausführungsform der Schutzleiterüberwachungsvorrichtung 10. Der Bezugspotentialerzeuger 41 ist hier so aufgebaut wie bei der dritten Ausführungsform. Allerdings wird hier (ähnlich wie bei der zweiten Ausführungsform) statt des Optokopplers OK ein Übertrager ÜB verwendet, wobei der Schutzleiter PE über eine Primärwicklung ÜB1 des Übertragers ÜB geführt wird. Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung ergibt sich, wenn hierfür der Übertrager eines Fehlerstromschutzschalters mitverwendet wird. In einer nicht dargestellten Alternative ist die vierte Ausführungsform so abgewandelt, dass statt der beiden Dioden D21, D22 und des Widerstandes ZP eine Sternschaltung von drei Kondensatoren C21, C22, C3 (wie in der ersten und zweiten Ausführungsform) vorgesehen ist.The 4 shows a fourth embodiment of the protective conductor monitoring device 10 , The reference potential generator 41 here is constructed as in the third embodiment. However, here (similar to the second embodiment) a transformer ÜB is used instead of the optocoupler OK, wherein the protective conductor PE is led through a primary winding ÜB1 of the transformer UB. A particularly advantageous development results when the transformer of a residual current circuit breaker is used for this purpose. In an alternative, not shown, the fourth embodiment is modified so that instead of the two diodes D21, D22 and the resistor ZP a star circuit of three capacitors C21, C22, C3 (as in the first and second embodiment) is provided.
  • Für alle Ausführungsformen gilt Folgendes: Sofern der Bezugspotentialerzeuger das Bezugspotential nur aus dem Spannungspotential eines einzelnen Stromversorgungsleiters ableitet (beispielsweise, weil bekannt ist, welcher von zwei Stromversorgungsleitern der spannungsführende Stromversorgungsleiter ist), kann der Bezugspotentialerzeuger im entarteten Fall auch nur aus einem Abgriff an diesem Stromversorgungsleiter bestehen.If the reference potential generator derives the reference potential only from the voltage potential of a single power supply conductor (for example, because it is known which of two power supply conductors is the live power supply conductor), the reference potential generator in the degenerate case can also only from a tap on this power supply conductor consist.
  • Die 5 zeigt eine Detailschaltung, die beispielsweise als Weiterbildung der ersten oder dritten Ausführungsform realisiert werden kann. Hierbei ist zur Fotodiode D1 des Optokopplers OK eine Sensorschaltung 80 parallelgeschaltet. Die Sensorschaltung 80 umfasst einen ersten Sensor 81, einen Spannungsteiler 82, 83 und einen MOSFET T8 vom Anreicherungstyp. Ein erster äußerer Anschluss des Spannungsteilers 80 ist mit dem ersten Sensor 81 verbunden. Der andere äußere Anschluss des Spannungsteilers 82, 83 ist mit einem Source-Anschluss 84 des MOSFET T8 verbunden. Ein Gate-Anschluss 85 des MOSFET T8 ist mit einem Abgriff 86 des Spannungsteilers 82, 83 verbunden.The 5 shows a detail circuit, which can be realized, for example, as a development of the first or third embodiment. Here, the photo diode D1 of the optocoupler OK is a sensor circuit 80 connected in parallel. The sensor circuit 80 includes a first sensor 81 , a voltage divider 82 . 83 and an enhancement type MOSFET T8. A first external connection of the voltage divider 80 is with the first sensor 81 connected. The other external connection of the voltage divider 82 . 83 is with a source connection 84 connected to the MOSFET T8. A gate connection 85 of the MOSFET T8 is with a tap 86 of the voltage divider 82 . 83 connected.
  • Der erste Sensor 81 kann beispielsweise eine dem Benutzer nicht zugängliche Metallisierung innerhalb eines Gehäuses einer Maschine sein. Alternativ oder zusätzlich kann als erster Sensor 81 auch eine vom Benutzer nicht berührbare Abschirmung in einem Kabel vorgesehen sein. Der erste Sensor 81 dient einer kapazitiven Kopplung zur Umgebung also einer Wechselspannungskopplung zu einem Erdpotential. Der erste Sensor 81 schaltet den MOSFET T8 durch, wenn auf dem Schutzleiter PE ein Wechselpotential anliegt, das nicht mit dem Spannungspotential der Umgebung übereinstimmt. Bei durchgeschaltetem MOSFET T8 ist die Fotodiode D1 des Optokopplers OK kurzgeschlossen und erzeugt kein Licht. Der Fototransistor T1 bleibt dann gesperrt, wodurch der Auswertevorrichtung 50 angezeigt wird, dass auf dem Schutzleiter PE ein Fehler vorliegt.The first sensor 81 For example, it may be a metallization not accessible to the user within a housing of a machine. Alternatively or additionally, as the first sensor 81 also be provided by the user inaccessible shield in a cable. The first sensor 81 serves a capacitive coupling to the environment so an AC coupling to a ground potential. The first sensor 81 turns off the MOSFET T8, if on the protective conductor PE an alternating potential is applied, which does not match the voltage potential of the environment. When MOSFET T8 is switched on, the photodiode D1 of the optocoupler OK is short-circuited and does not generate any light. The phototransistor T1 then remains locked, causing the evaluation device 50 indicating that there is an error on the protective conductor PE.
  • Um eine Sicherheit für einen Benutzer (beispielsweise an einer Maschine) noch weiter zu erhöhen, kann (beispielsweise an einem Handgriff und/oder Einschaltknopf) ein zweiter metallischer Sensor 91 vorgesehen sein. Der zweite Sensor 91 kann (vorzugsweise mit einem eigenen Schutzwiderstand 92) so angeschlossen sein wie der erste Sensor 81 und so angeordnet sein, dass der Benutzer den zweiten Sensor 91 beim Handhaben der Maschine in natürlicher Weise sowieso berührt. Mittels des zweiten Sensors 91 kann eine für den Benutzer ebenfalls gefährliche Situation erkannt werden, in welcher der Schutzleiter PE zwar auf Erdpotential liegt, aber der Benutzer selbst gegenüber Erdpotential spannungsführend ist. Um eine Sicherheit für den Benutzer noch weiter zu verbessern, kann ein Schalter S9 vorgesehen sein, mit dem der zweite Sensor 91 erst zugeschaltet wird, nachdem alle anderen Schutzleiterprüfungen mit fehlerfreiem Ergebnis abgeschlossen wurden. To further increase safety for a user (for example, on a machine), a second metallic sensor (eg, on a handle and / or power button) may be used 91 be provided. The second sensor 91 can (preferably with its own protective resistor 92 ) be connected as the first sensor 81 and be arranged so that the user the second sensor 91 touched anyway when handling the machine in a natural way. By means of the second sensor 91 can be detected a dangerous situation for the user, in which the protective conductor PE is indeed at ground potential, but the user himself is live with respect to ground potential. In order to further improve safety for the user, a switch S9 may be provided, with which the second sensor 91 is only switched on after all other protective conductor tests have been completed with an error-free result.
  • Das in 6 gezeigte Verfahren 100 zum Überwachen eines Schutzleiters PE umfasst folgende Schritte. In einem ersten Schritt 110 wird ein Bezugspotential aus Spannungspotentialen eines ersten Stromversorgungsleiters 21 und/oder eines zweiten Stromversorgungsleiters 22 erzeugt. In einem zweiten Schritt 120 wird ein Prüfstrom IP in Abhängigkeit des Bezugspotentials UR erzeugt. In einem dritten Schritt 130 wird eine Größe Φ erzeugt, die von einer Stärke des Prüfstroms IP abhängig ist. In einem vierten Schritt 140 wird die Größe Φ, die von der Stärke des Prüfstroms IP abhängig ist, ausgewertet.This in 6 shown method 100 for monitoring a protective conductor PE comprises the following steps. In a first step 110 becomes a reference potential from voltage potentials of a first power supply conductor 21 and / or a second power supply conductor 22 generated. In a second step 120 a test current IP is generated as a function of the reference potential UR. In a third step 130 a variable Φ is generated which depends on a strength of the test current IP. In a fourth step 140 is the size Φ, which depends on the strength of the test current IP evaluated.
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Claims (9)

  1. Schutzleiterüberwachungsvorrichtung (10) umfassend: – einen Bezugspotentialerzeuger (41) zum Bereitstellen eines Bezugspotentials (UR) aus Spannungspotentialen eines ersten Stromversorgungsleiters (21) und/oder eines zweiten Stromversorgungsleiters (22); – einen Prüfstromerzeuger (42) zum Erzeugen eines Prüfstroms (IP), der von dem Bezugspotential (UR) abhängig ist; – eine Erfassungsvorrichtung (43) zum Erzeugen einer Größe (Φ), die von dem Prüfstrom (IP) abhängig ist; und – eine Auswertevorrichtung (50) zum Auswerten der von der Erfassungsvorrichtung (43) erzeugten Größe (Φ); dadurch gekennzeichnet, dass der Bezugspotentialerzeuger (41) mindestens eine Kapazität (C21) und/oder mindestens eine Diode (D21) aufweist.Protective earth monitoring device ( 10 ) comprising: - a reference potential generator ( 41 ) for providing a reference potential (UR) from voltage potentials of a first power supply conductor (UR) ( 21 ) and / or a second power supply manager ( 22 ); - a test current generator ( 42 ) for generating a test current (IP), which is dependent on the reference potential (UR); A detection device ( 43 ) for generating a quantity (Φ) that depends on the test current (IP); and - an evaluation device ( 50 ) for evaluating the data from the detection device ( 43 ) generated quantity (Φ); characterized in that the reference potential generator ( 41 ) has at least one capacitance (C21) and / or at least one diode (D21).
  2. Schutzleiterüberwachungsvorrichtung (10) umfassend: – einen Bezugspotentialerzeuger (41) zum Bereitstellen eines Bezugspotentials (UR) aus Spannungspotentialen eines ersten Stromversorgungsleiters (21) und/oder eines zweiten Stromversorgungsleiters (22); – einen Prüfstromerzeuger (42) zum Erzeugen eines Prüfstroms (IP), der von dem Bezugspotential (UR) abhängig ist; – eine Erfassungsvorrichtung (43) zum Erzeugen einer Größe (Φ), die von dem Prüfstrom (IP) abhängig ist; und – eine Auswertevorrichtung (50) zum Auswerten der von der Erfassungsvorrichtung (43) erzeugten Größe (Φ); dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfstromerzeuger (42) dazu vorbereitet ist, den Prüfstrom (IP) nach einer Prüfphase nicht oder nur intermittierend zu erzeugen und dass die Auswertevorrichtung (50) dazu vorbereitet ist, außerhalb der Prüfphasen ein Prüfergebnis anzuwenden, welches von der Auswertevorrichtung (50) in der jeweils zuletzt durchgeführten Prüfphase ermittelt wurde.Protective earth monitoring device ( 10 ) comprising: - a reference potential generator ( 41 ) for providing a reference potential (UR) from voltage potentials of a first power supply conductor (UR) ( 21 ) and / or a second power supply manager ( 22 ); - a test current generator ( 42 ) for generating a test current (IP), which is dependent on the reference potential (UR); A detection device ( 43 ) for generating a quantity (Φ) that depends on the test current (IP); and - an evaluation device ( 50 ) for evaluating the data from the detection device ( 43 ) generated quantity (Φ); characterized in that the test current generator ( 42 ) is prepared to generate the test current (IP) after a test phase is not or only intermittently and that the evaluation device ( 50 ) is prepared to apply a test result outside of the test phases, which is provided by the evaluation device ( 50 ) was determined in the most recent test phase.
  3. System mit Schutzleiterüberwachungsvorrichtung (10), wobei die Schutzleiterüberwachungsvorrichtung (10) umfasst: – einen Bezugspotentialerzeuger (41) zum Bereitstellen eines Bezugspotentials (UR) aus Spannungspotentialen eines ersten Stromversorgungsleiters (21) und/oder eines zweiten Stromversorgungsleiters (22); – einen Prüfstromerzeuger (42) zum Erzeugen eines Prüfstroms (IP), der von dem Bezugspotential (UR) abhängig ist; – eine Erfassungsvorrichtung (43) zum Erzeugen einer Größe (Φ), die von dem Prüfstrom (IP) abhängig ist; – eine Auswertevorrichtung (50) zum Auswerten der von der Erfassungsvorrichtung (43) erzeugten Größe (Φ); und – einen ersten Sensor (81) zum Ankoppeln an ein Erdpotential; dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor (81) zum Ankoppeln an das Erdpotential an einem Ort in dem System angeordnet ist, wo er von einem Benutzer nicht berührt werden kann.System with protective conductor monitoring device ( 10 ), wherein the protective conductor monitoring device ( 10 ) comprises: - a reference potential generator ( 41 ) for providing a reference potential (UR) from voltage potentials of a first power supply conductor (UR) ( 21 ) and / or a second power supply manager ( 22 ); - a test current generator ( 42 ) for generating a test current (IP), which is dependent on the reference potential (UR); A detection device ( 43 ) for generating a quantity (Φ) that depends on the test current (IP); An evaluation device ( 50 ) for evaluating the data from the detection device ( 43 ) generated quantity (Φ); and a first sensor ( 81 ) for coupling to a ground potential; characterized in that the first sensor ( 81 ) for coupling to ground potential at a location in the system where it can not be touched by a user.
  4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor (81) für eine kapazitive und/oder für eine galvanische Ankopplung an das Erdpotential vorgesehen ist.System according to claim 3, characterized in that the first sensor ( 81 ) is provided for a capacitive and / or for a galvanic coupling to the ground potential.
  5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das System einen Leiter, insbesondere eine Abschirmung, aufweist, wobei das System dazu vorbereitet ist, den Leiter als ersten Sensor (81) für eine kapazitive Ankopplung eines Erdpotentials zu nutzen.System according to claim 4, characterized in that the system comprises a conductor, in particular a shield, the system being prepared to use the conductor as the first sensor ( 81 ) for a capacitive coupling of a ground potential.
  6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der für eine kapazitive Ankopplung vorgesehene Leiter eine metallische Beschichtung auf einer Innenfläche eines Gehäuseteils aufweist.System according to claim 5, characterized in that the conductor provided for a capacitive coupling has a metallic coating on an inner surface of a housing part.
  7. System nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der für eine kapazitive Ankopplung vorgesehene Leiter eine Abschirmung eines Kabels aufweist.System according to claim 5 or 6, characterized in that the conductor provided for a capacitive coupling comprises a shielding of a cable.
  8. Schutzleiterüberwachungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2 oder System nach einem der Ansprüche 3 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzleiterüberwachungsvorrichtung (10) einen Fehlerstromschutzschalter umfasst, der von der Auswertevorrichtung (50) ansteuerbar ist.Protective earth monitoring device ( 10 ) according to claim 1 or 2 or system according to one of claims 3 to 7, characterized in that the protective conductor monitoring device ( 10 ) comprises a residual current circuit breaker, which of the evaluation device ( 50 ) is controllable.
  9. Schutzleiterüberwachungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2 oder System nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsvorrichtung (43) Teile eines Übertragers (ÜB), eines Optokopplers (OK), eines Relais, eines Stromwandlers oder eines Triac-Kopplers umfasst.Protective earth monitoring device ( 10 ) according to claim 1 or 2 or system according to one of claims 3 to 7, characterized in that the detection device ( 43 ) Comprises parts of a transformer (ÜB), an optocoupler (OK), a relay, a current transformer or a triac coupler.
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