DE2153341C3 - Prüfschaltung zum Feststellen unzulässiger Berührungsspannungen an elektrischen Geräten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eii,e Prüfschaltung zum Feststellen unzulässiger Bsrührungssp iinungen an elektrischen Geräten mit zwei zur Berüarung des Gerätes bzw. eines Erdpolentialpunktes bestimmten Prüftastern, die an zwei entgegengesetzte Klemmen einer Gleichrichterbrückc angeschlossen sind, über deren andere beiden Klemmen die Parallelschaltung aus einer Diode und einem Gleichstrom-Anzeigeinstrument geschaltet ist.

Es ist allgemein bekannt, daß ein Stromfluß von 5 Milliampere im menschlichen Körper gefährlich sein kann. Auch Ströme von 3 bis 4 Milliampere können schon Schäden hervorrufen, sei es auch nur durch die Wirkungen einer Reflexhandlung beim Zurückzucken vordem einsetzenden elektrischen Schlag. Aus diesem Grunde nimmt der Elektriker im allgemeinen mit einem Gerät, das er repariert hat, Erdschlußprüfungen vor, ehe er es dem Kunden zurückliefert. Es gibt Normen (z. B. Underwriters Laboratory), die als zulässige Grenze des Erdschlußstromes einen Wert von 2 Milliampere festsetzen, und diesen Erdschlußstrom ist der Elektriker oder Techniker festzustellen bestrebt.

Eine bekannte Einrichtung zum Messen unzulässiger Ströme arbeitet mit einem Widerstand von 1500 Ohm, der zwischen einen der Berührung ausgesetzten Metallgehäuseteil und einen Punkt, der bekannterweise Erdpotential führt, geschaltet wird. Das Nctzanschlußkabcl wird direkt in eine Steckdose (in diesem Fall mit 120VoIt Wechselspannung) eingesteckt, und die Spannung am Widerstand wird mit einem Wechselstrom-Voltmeter gemessen. Sodann wird der Geräteanschluß des Widerstandes an jedes einzelne Metallic», das der Berührung ausgesetzt ist (z. B. Tragbügel, Schraubenköpfe, Beläge, Reglerwellen usw.), geführt und die Spannung am Widerstand jeweils neu gemessen. Anschließend wird der Gerätestecker in (Jgr*Steckdose umgepolt und werden die einzelnen Messungen wiederholt. Ergibt die Anzeige eine mögliche Bertihrungsgefahr, so werden die entsprechenden Reparaturen vorgenommen, bevor das Gerät an seinen Eigentümer zurückgegeben wird. Eine solche Berührungsgefahr besteht dann, wenn das Meßinstrument eine Spannung in der Größenordnung von 3 Volt anzeigt, was einem Erdschlußstrom von 2 Milliampere entspricht. Es ist klar, daß man genaue Messungen dann erhält, wenn man das Voltmeter auf einen seiner niedc rvoltigen Meßbereiche schaltet. Jedoch führt bei den derzeit gebräuchlichen Fernsehempfängerausführungen häufig das Metallchassis selbst die Spannung des Wechsel-Stromnetzes. Bringt man in diesem Fall den Widerstandsanschluß an das Chassis oder ein nach ihm kurzgeschlossenes Bauteil, so kann es geschehen, daß das Voltmeter durchbrennt, wenn es im niedervoltigen Meßbereich arbeitet. Viele Fernsehtechniker pflegen daher der Gefahr einer solchen Beschädigung ihrer Meßinstrumente aus dem Wege zu gehen, indem sie bei der Betriebsüberprüfung der reparierten Geräte die entsprechenden Tests unterlassen.

Aus der USA.-Patentschrift 3 510766 ist auch schon eine Prüfschaltung der eingangs genannten Ar? bekannt, mit der aber lediglich festgestellt werden soll, ob eine Flüssigkeit wie z.B. Wasser in Schwimm bädern unterSpannung steht. Obwohl auch die Quellt eines gegebenenfalls vorhandenen Leckstromes auf gespürt werden soll, ist mit der bekannten Schaltung nicht feststellbar, welcher Strom bei Berührung durch einen Menschen fließen würde.

Aufgabe der Erfindung ist, eine Prüfschaltung anzugeben, mit der bei einem elektrischen Gerät wk z. B. einem Fernsehgerät feststellbar ist, ob bei Be rührung der zugänglichen Geräteteile im Körper ckr betreffenden Person ein Strom von mehr als 2 mA fließen würde, ohne daß die Gefahr einer Beschätii gung der Prüfschaltung durch Ntuzspannungsschluü besteht.

Die Erfindung löst diese Aufgabe bei einer Prüfschaltung der eingangs genannten Art dadurch, daß in Reihe mit dem die Parallelschaltung und die beiden anderen Klemmen der Gleichrichterbrückc enthaltenden Stromkreis ein Widerstand geschaltet ist, dessen Wert ungefähr 1500 0hm beträgt.

Eine solche Prüfschaltung, welche die tatsächlichen Verhältnisse bei der Berührung durch einen Menschen simuliert, ist relativ einfach und billig und ermöglicht die Messung sowohl von Wechselstrom als auch von Gleichstrom beider Richtungen (ohne Umpolung). Der Meßbereich des verwendeten Milliumperemeters reicht beispielsweise bis 5 mA. Größere Meßströme werden abgeleitet, können das Instrument also nicht beschädigen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.

Die dargestellte Prüfschaltung enthält eine GleichlichtcrHrückc 10 in Zwciwcgausführung sowie ein Gleichstrom-Meßinstrument in Form eines Milliam-

LilClCllSirom-lviuoiiisiiuiiii.i.

pcrcmclers 30. Ein Gleichrichter 12 der Gleichrichtcrbrücke 10 ist mit seiner Anode an einen Zwischenanschluß 14 und mit seiner Kathode an den Brükkcnanschlnß 16, an den auch die Anode eines zweiten Gleichrichters 20 angeschlossen ist, geschaltet. Mit dem Zwischenanschluß 14 ist ferner die Anode eines dritten Gleichrichters 22 verbunden, dessen Kathode an einen als Bezugspunkt dienenden Brükkenanschluß 18 angeschlossen ist, an den ein vierter

Die sind

lS K

Si den Ausgang
SSm der eine An
JJ widerstünde

SroÄ hüt

nielchrichter 24 mit seiner Anode geschaltet ist.

SlS Kathoden der Gleichrichter 20 und 24 sind Stromwert durhjpj

Si den Ausgang 26 der Brücke angeschlossen, mit Milliamperemeter30 ^b.^eBfⁿ^ ""endwe t geschürt

SS ine Anschluß des Milliamperemeters 30 HinausscWagen über den SkaUroew™^er} » _icbnet,

rstünde 32 und 34 verbunden ist. Das an- ₅ wird. Diese Ablesung w rd sodann au g _der

ÄaSSÄ.?-ÄS ÄÄ^gÄt^^f--:

die ausreicht, uu die Dioden ⁴J Stromwert durchlaßjwpannej.so Milliamperemeter30 ^b.^eBfⁿ^ "" HinausscWagen über den Sk

30 mit der

ersiand des Menschen ist, so daß die Stromdes Milliamperemeters 30 die ErdschlußprüiSl de" Vorschriften von Underwriters Laimuliert. Der andere Widerstand 34 ist da-S_nI bemessen, daß er zusammen mit einer S„ chutzschaltung den Stromfluß im Milliam- ;_e?em"ter begrenzt. Die Diodenschmzschaltung be-SK" ^*^ei Halbleiterdioden 40, 42, die jeweils St Vier Anode an den Verbindungspunkt der Wi-HJ 32 und 34 und mit ihrer Kathode an den ! Zwischenanschluß 14 der Gleichrichter-K ·. ,rbundcnen Anschluß des M.lhampereme-

2S 52 _Ä

reicht, um die P^^fS^S^ 30 wird Die Stromanzeige des M»^baniperenieu: _{u s} ebenfalls aufgezeichnett Danach w.rdder SchaU ^ geschlossen und der Schalter 5 geottnei ^

Widerstand 52 einges,ehaltet wrd^ndsi ι _muu_

^ang^eß^ebenenJ?^ ""rlmeter 30 frgibt. Diese Anampere im MilJiaraperenwterJMi^ erg, _{d wer}„

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ichrichler der Brücke 10 schützen. Das n,n

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S zweUer Prüftaster P, ist über cn Leimit dem Bezugsanschluß 18 der Gle.chncho 10 verbunden, und der W.derstand 46 ,st

i6 ind Ä über den Gleichrichter 20 die Wider-'.-32 und 34, das M.L.amperemeter 30 und ckn oShrichter 22. Wenn die Spannung am Prüfer χΑ*» erhalten _{eM ErdanS}ch uß ^!JTltr 30 bei Anschluß

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forderlichen Prüfvorgänge ziemlich schnell vorgenommen werden, da keine Skalenumschaltung oder Umpolung des Meßinstruments erforderlich ist. Ein etwaiger Erdschlußstrom, der das Milliamperemeter 30 übersteuern oder überlasten würde, wird durch die Dioden 4· und 42 reguliert, so daß das Milliampercmeter 3· in der erforderlichen Weise geschützt ist. Dr zwei Dioden 4· und 42 vorgesehen sind, bleibt das Meßinstrument auch dann geschützt, wenn eine der Dioden ausfällt. Diese zusätzliche Sicherheit istt mit tragbaren Kosten verbunden, da die verwendeten Dioden verhältnismäßig billig sind. Das Meßwerk des Milliamperemcters kann ebenfalls verhältnismäßig billig sein, da ein typisches Meßwerk mit einem Serienwiderstand von etwa 200 Ohm für ungefähr 2 US-$ erhältlich ist.

Die vorstehend beschriebene Anordnung stellt zwar die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar, läßt sich jedoch in verschiedener Hinsicht abwandeln. So kann es wünschenswert sein, daß das ao Gerät eine hörbare oder sichtbare Warnanzeige liefert, wenn der Erdschlußstrom die tragbare Grenze von 2 Milliampere erreicht. Eine solche hörbare Warnanzeige kann man beispielsweise dadurch erhalten, daß man zwischen die dargestellten Anschlüsse A und ß einen steuerbaren Siliciumgleichrichter 70 in Reihe mit einer Batterie +V und einer Summeroszillator-Warnvnrrichtung schaltet, so daß eine solche hörbare Signalanzcige gegeben wird, sobald die Spannung am Widerstand 34 und am Milliamperemctcr 30 denjenigen vorbestimmten Spannungswert erreicht, der dem Stromfluß von 2 Milliampere entspricht. Gcwünschtcnfalls kann dafür gesorgt weiden, daß die Warnvorrichtung so lange tönt, bis ein Rückstellknopf gedruckt wird. Eine derartige Warnvorrichtung ist jedoch nur ein weiterbildendes Erfindungsmerkmal, da an sich positive Anzeigen auch weiter für beide Spannungspolaritätcn erhalten werden und für einen angemessenen Schutz in solchen Fällen gesorgt ist, wo der Erdschlußstrom den gewählten Meßbereich des Milliamperemeters übersteigt. Seilten in Zukunft die Normen oder Vorschriften für zulässige Erdschlußströme sich ändern, so ist die erfindungsgemäße Einrichtung nach wie vor voll brauchbar; denn man braucht dann lediglich andere Bemessungswertc zu wählen, so daß man bei unzulässig hohen Erdschlußströmen eine optimale sichtbare oder hörbare Warnanzeige erhält.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Prüfschaltung zum Feststellen unzulässiger Berührungsspannungen an elektrischen Geräten s mit zwei zur Berührung des Gerätes bzw. eines Erdpotentialpunktes bestimmten Prüftastern, die an zwei entgegengesetzte Klemmen einer Gleichrichterbrücke angeschlossen sind, über deren andere beiden Klemmen die Parallelschaltung aus einer Diode und einem Gleichstrom-Anzeigeinstrument geschaltet ist, dla d u r c h g e ken, η zeichnet, daß in Reihe mit dem die Parallelschaltung und die beiden anderen Klemmen (14, 26) der Gleichrichterbrücke (10) enthaltenden Stromkreis ein Widerstand (32) geschaltet ist, dessen Wert ungefähr 1500 Ohm beträgt.

2. Prüfschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem zur Berührung des Gerätes bestimmten Prüftaster [P₁) zwei _ao zur Eichung uer Prüfschaltung dienende Widerstände (SO, 52) geschaltet sind, die jeweils von einem Schalter (S₁, S.,) überbrückt sind.

3. Prüfschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigeinstrument (30) in Reihe mit einem_t weiteren Widerstand (34) parallel zu der Diode (40) geschaltet ist.