DE2150383C3 - Schutzschaltung gegen Falschpolung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schutzschaltung, wie sie im Anspruch 1 vorausgesetzt ist.

Aus der ETZ-B, Band 18,1966, S. 174 bis 179 »Unfälle, die durch Fl-Schutzschalter mit hoher Auslöseempfindlichkeit verhüt.et worden wären«, und aus dem zweiten Handbuch »Schutzmaßnahmen gegen zu hohe Berührungsspannungen in Niederspannungsanlagen«, VEB-Verlagtechnik, Berlin, 1967, S. 345, sind Fehlerspannungen bzw. Fehlerströme überwachende Auslöser bekannt, welche bei Überschreiten von für den Menschen noch ungefährlichen Grenzwerten das zu überwachende Gerät oder die zu überwachende Anlage abschalten, indem der Fehlerstrom oder die Fehlerspannung ein Schutzrelais zum Ansprechen bringt, welches dann die Netzspannung abschaltet. Ferner sind Glimmlampenspannungsprüfer allgemein bekannt, bei welchen eine Glimmlampe in Reihe mit einer hochohmigen Vorschaltimpedanz zwischen einer Prüfspitze und einem Berührungsleiter liegt. Berührt man mit der Hand diesen Leiter und mit der Prüfspitze eine spannungsführende Leitung, dann fließt ein die Glimmlampe zum Leuchten bringender, jedoch für den Menschen unschädlicher Strom über den Körper des Prüfenden, der an der leuchtenden Glimmlampe sieht, daß die überprüfte Leitung unter Spannung steht.

Es gibt teilweise noch nur zweipolig ausgeführte Installationen, bei denen noch kein dritter Leiter als Schutzerde vorhanden ist, sondern nur einer der beiden Pole geerdet ist. Weiterhin gibt es elektrische Geräte (ältere Geräte oder Importgeräte), wie Fernsehempfänger, Radioapparate, Bandgeräte usw., deren Schaltung nicht durch einen Trenniransformator vom Net/, isoliert ist, sondern im Betrieb unmittelbar an einen der beiden Nctzpole angeschlossen ist. Da in solchen Fällen weder der Netzstecker noch die Steckdose eine Polungsmarkierung hat, kann es geschehen, daß der Stckker so in die Steckdose gesteckt wird, daß das Chassis nicht mit dem geerdeten Nctzleiter verbunden ist. In diesem Falle führt das Chassis des Geräts die volle Netzspannung gegen Erde, so daß man bei einer Berührung des Chassis — etwa bei geöffnetem Gehäuse — einen elektrischen Schlag erhält, obwohl das Gerat auch bei dieser Polung mit Netzspannung versorgt

wird und meist normal arbeitet.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schutzschaltung gegen FaJschpolung eines elektrischen Geräts zu schaffen, welche in einfacher Weise die Erkennung einer Falschpolung und automatische Umschaltung in die richtige Polung ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltung genügt lediglich eine völlig ungefährliche Berührung eines Leiterteils, wodurch im Falle einer Falschpolung das Gerät sofort automatisch umgepolt wird, während bei anfänglicher richtiger Polung diese beibehalten wird und keine Umschaltung erfolgt. Wegen des geringen Raumbedarfs läßt sich die erfindungsgemäße Anordnung ohne Schwierigkeiten auch noch nachträglich in bereits vorhandene Geräte einbauen, so daß diese sicherer betrieben werden können. Während die bekannten Spannungsprüfer lediglich festzustellen gestatten, ob ein berührtes Metallteil unter Spannung steht oder nicht, gestattet die Erfindung nicht nur eine solche Feststellung für das Chassis des betreffenden Geräts, sondern sie bewirkt automatisch die Umschaltung eines Risikozustands in einen sicheren Betriebszustand durch eine automatische Umpolung des betreffenden Geräts. Die aus den eingangs genannten Literaturstellen bekannten Schutzschaltungen stellen zwar auch einen Risikozustand fest, schalten das Gerät jedoch vom Netz ab, so daß es nicht mehr in Betrieb genommen werden kann, ehe nicht die Ursache für den Fehlerstrom oder die Fehlerspannung beseitigt ist. Eine automatische Korrektur einer Falschpolung erfolgt dabei nicht.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die Rückansicht eines Fernsehempfängers mit heißem Chassis, bei welchem die erfindungsgemäße Schutzschaltung anwendbar ist, und

F i g. 2 ein teilweise in Blockform dargestelltes Schaltschema, das eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schutzschaltung veranschaulicht.

F i g. 1 zeigt in Rückansicht einen Fernsehempfänger 10 mit metallischem Chassis 11. Das Chassis 11 trägt und halten die verschiedenen Schaltungselemente und Bauteile des Empfängers wie Vakuumröhren 12, die Bildröhre 15 usw. Der Fernsehempfänger 10 hat im vorliegenden Fall ein sogenanntes »heißes Chassis« und ist daher aus Leitermaterial wie Stahl oder Aluminium gefertigt. Außer als Halterung für die Empfängerbauteile dient somit das Chassis 11 zugleich als Nulloder Masserückleitung für die Stromversorgung des Empfängers 10.

An den Fernsehempfänger ist ein zweipoliger Netzstecker 16 wie folgt angeschlossen: Der eine Pol oder Leiter des Netzsteckers ist mit einer Verbrauchereinrichtung, beispielsweise dem die verschiedenen Schaltungsstufen des Fernsehempfängers 10 speisenden Stromversorgungsteil, gekoppelt. Der andere Pol oder Leiter des Netzsteckers 16 ist z. B. über eine Masseanschlußklemme 17 mit dem leitenden Chassis 11 verbunden. Der Netzstecker 16 wird dann über eine Steckdosenanordnung 18, typischerweise eine Doppelsteckdose mit zwei parallelgeschalteten Einzelsteckdosen 19 und 20, an das Wechselstromnetz angeschlossen. An jedem Pol der beiden Steckdosen 19 und 20 liegt jeweils einer der Netzleiter. Gemäß einem üblichen Verdrahtungsund Anschlußschema für derartige Steckdosen wie 18 liegt einer der Wechselstromnetzleiter, der sogenannte Nulleiter, an »Erde«, d. h. am elektrischen Nullpunkt des Netzes. |edoch ist der das Anschlußkabel abschlie-

«Pi.

ßende Netzstecker 16 nicht eindeutig gepolt und es kann daher geschehen, daß man den Netzstecker des Fernsehempfängers 10 oder sonstigen elektrischen Geräts so in die Steckdose 18 einsteckt, daß der Masseanschluß oder das Chassis des Geräts nicht mit dem Nullleiter des Netzes verbunden ist.

Die Folge ist dann, daß das Chassis eine hohe Spannung gegenüber Erde oder dem Nullpunkt des Netzes führt. Wenn daher eine Person das Chassis und zugleich einen geerdeten Punkt, beispielsweise ein »kaltes« Wasserleitungsrohr od. dgl. berührt, bildet ihr Körper einen Rückleitungsweg von der »heißen« Seite des Wechselstromnetzes nach Erde. Die Folge kann ein gesundheitsschädlicher oder gar lebensgefährlicher elektrischer Schlag sein. Zur Korrektur einer eventuellen Falschpolung des Netzsteckers 16, d. h. wenn er in verkehrter Polung in die Steckdose IC eingesteckt ist, ist an der Gehäusewand des Fernsehempfängers IO an geeigneter Stelle ein leitendes Element oder eine Leiterplatte 22 angebracht. Oie Leiterplatte 22 ist elektrisch vom Chassis 11 isoliert. Zwischen diese Leiterplatte und das Chassis ist eine Schaltung 23 mit einer Glimmlampe 60 und einem Kondensator 61 gekoppelt.

Ist der Netzstecker 16 in falscher Polung eingesteckt, so bildet die Körperkapazität des Benutzers beim Berühren der Platte 22 einen Rückleitungsweg nach Erde, was zur Folge hat, daß die Schaltung 23 anspricht und dann ein Falschpolungssignal erzeugt. Beim Auftreten eines solchen Signals bewirkt die in F i g. 2 dargestellte Schaltung eine Umpolung des Geräts, so daß das Chassis tatsächlich mit dem Nulleiter des Netzes verbunden ist. Nach einer solchen Umpolung leuchtet die Glimmlampe 60 beim Berühren der Platte 22 nicht mehr auf, so daß der Benutzer sicher ist, daß das Gerät richtig gepolt ist.

F i g. 2 zeigt die erfindungsgcmäße Schutzschaltung mit selbsttätiger Umschaltung der Netzleitung, wenn eine leitende Platte berührt wird. Der Netzstecker 50 des elektrischen Geräts hat zwei Pole, die je an einen Kontakt 51 bzw. 52 eines zweipoligen Umschaltrelais 65 angeschlossen sind. Zu jedem der Kontakte 51 und 52 gehört ein beweglicher Kontaktarm, der den Kontakt 51 auf entweder den Kontakt 53 oder den Kontakt 54 bzw. den Kontakt 52 auf entweder den Kontakt 53 oder den Kontakt 56 schalten kann. Die Kontakte 54 und 55 sowie die Kontakte 53 und 56 sind jeweils zusammengeschaltet. Der Kontakt 54 ist ferner an den Stromversorgungsteil des elektrischen Geräts 58 angeschlossen, während der Kontakt 56 mit dem Chassis 59 des Geräts 58 verbunden ist. Eine Glimmlampe 60 liegt in Reihe mit einem Kondensator 61. der mit seiner anderen Belegung an eine Metallplatte 61 angeschlossen ist. Die Metallplatte 62 ist vom »heißen« Chassis 59 elektrisch isoliert. Die in Reihe mit dem Kondensator

61 und der Metallplatte 62 liegende Glimmlampe 60 ist außerdem mit ihrer einen Elektrode übei einen Widerstand 64 an einen Verstärker 63 angeschlossen. Der in üblicher Weise ausgebildete Verstärker erhält seine Betriebsspannung B+ vom Stromversorgungsteil des Geräts 58. Der Verstärkereingang liegt außerdem über einen Widerstand 67 an Chassismasse. Der Ausgang des Verstärkers 63 ist über die Relaisspule 66 des Relais 65 mit B+ verbunden.

Die Anordnung arbeitet wie folgt: Wenn der Netzstecker 50 in falscher Polung in die Steckdose eingesteckt ist, liegt das Chassis, wie bereits mehrfach erwähnt, nicht an Erde. Wenn daher jemand die Metallplatte 62 berührt, bildet sein Körper einen Rückleitungsweg nach Erde, so daß im Stromkreis ein Strom fließt, der ausreicht, um die Glimmlampe 60 zu zünden una einen Stromfluß zur Eingangselektrode des Verstärkers 63 hervorzurufen. Der Verstärker 63 wird dadurch angesteuert, so daß ein Strom durch die Relaisspule 66 fließt, der seinerseits das Relais erregt. Dadurch werden die Relaiskontakte aus der ausgezogen dargestellten in die gestrichelt dargestellte Lage geschaltet. Dadurch wiederum werden die Netzanschlüsse vertauscht und die Leiter des Netzsteckers 50 umgepolt, so daß das Chassis 59 des Geräts 58 an Erde gelegt wird. Das Relais 65 mit der Relaisspule 66 kann eine mechanische Einrastung haben, so daß es nach der Erregung jeweils in der Stellung, auf die es zuletzt geschaltet worden ist, arretiert wird. Die Anordnung sorgt daher für eine automatische Umpolung der Netzlcitung, wenn der Netzstecker 50 in falscher Poking in die Steckdose eingesteckt worden ist.

Die Metallplatte 62 kann in der Nähe des EIN-AUS-Schalters (nicht gezeigt) des Geräts angebracht sein, so daß eine Person, die das Gerät einzuschalten versucht, indem sie mit ihrer Hand in die Nähe der Metallplatte

62 kommt oder sie berührt, über ihren Körper eine Erdrückleitung bildet, wodurch bei falscher Steckerpolung das Relais erregt und die Netzleitung automatisch umgepolt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. «Ti

   C.

   Patentanspruch:

   Schutzschaltung gegen Falschpolung zum Umschalten eines transformatorlosen elektrischen Geräts in einen sicheren Zustand, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem zweipolig an das mit einem Pol geerdete Netz anschließbaren Gerät (58), wie Fernseher, Radio od. ä, mit einem an den geerdeten Netzpol anzuschließenden Chassis (11) vom Chassis — wie bei Spannungsprüfern bekannt — die Reihenschaltung einer Vorschaltimpedanz (61) mit einer Glimmlampe (60) an ein am Gehäuse isoliert vom Chassis angeordnetes, zu berührendes Leiterteil (62) geführt ist und daß der Glimmlampenstromkreis (61,60,64,67) mit dem Eingang eines Verstärkers (63) gekoppelt ist, dessen Ausgang eine Umschaltvorrichtung (51 bis 56, 66) zur Netzumpolung des Geräts (58) derart ansteuert, daß bei leitender Glimmlampe (60) das Chassis (11) mit dem geerdeten Pol des Netzes verbunden wird.