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Die bei einer derartigen Prüfung auftretende Berührungsspannung wird
exakt zwischen Schutzleiter und Bezugserde gemessen. Um das Null-Potential der Bezugserde
erfassen zu können, ist eine Sonde erforderlich. Die Sonde ist als entsprechend
weit vom Erder entfernter Erdspieß, der Erdpotential aufweist, ausgebildet Der Spannungsmesser
ist zwischen die Sonde und den Schutzleiter geschaltet Durch einen in Serie zum
Prüfwiderstand geschalteten Strommesser kann der Auslösestrom erfaßt werden. Bei
einer zweiten, häufig angewendeten Prüfmethode kann die Berührungsspannung auch
ohne Sonde erfaßt werden; hierbei wird die Spannungsabsenkung zwischen dem Netzaußenleiter
und dem Schutzleiter gemessen. Der
Spannungsmesser ist parallel
zum Prüfwiderstand und den gegebenenfalls in Serie zum Prüfwiderstand geschalteten
Strommesser geschaltet. Dabei gehen zwar während des Prüfvorganges auftretende Netzspannungsschwankungen
mit dem vollen Betrag als Meßfehler ein, jedoch reicht die erzielbare Genauigkeit
normalerweise völlig aus.
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Bei den beiden bekannten Prüfmethoden muß das Prüfgerät jeweils vor
der Messung auf die jeweilige Netzspannung geeicht werden. Ein weiterer Nachteil
ist der, daß eine sofortige Ablesung der Meßwerte, nämlich Berührungsspannung und
Auslösestrom, sofort im Moment des Auslösens des Schutzschalters notwendig ist,
weil nach dem Abschalten des Netzes durch den Schutzschalter die Meßwertanzeigen
auf Null zurückgehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs
genannten Art zu schaffen, bei welchem vor der Prüfung und auch später eine Eichung
nicht erforderlich ist, und ein exaktes Ablesen der Meßwerte auch nach dem Abschalten
des Schutzschalters möglich ist.
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Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine einfache und
technisch unkomplizierte Anordnung zur Durchführung eines solchen Verfahrens zu
schaffen.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß bei Fehlerstrom
Null eine der Spannung zwischen Netzaußenleiter und Schutzleiter bzw. zwischen Erder
und Schutzleiter proportionale Spannung in einem ersten Speicher gespeichert wird,
daß während der kontinuierlichen Erhöhung des Fehlerstromes laufend eine der zwischen
Netzaußenleiter bzw. Erder und Schutzleiter anstehenden Spannung proportionale Spannung
in einem zweiten Speicher gespeichert wird und daß nach dem Ansprechen des Schutzschalters
die Differenz aus den Spannungen im ersten und zweiten Speicher gebildet und zur
Anzeige gebracht wird.
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Beim Anlegen der Netzspannung wird also bei einer Prüfung ohne Sonde
eine der Netzspannung proportionale Spannung erzeugt und gespeichert. Der Endwert
der absinkenden Spannung beim Ansprechen des Schutzschalters wird ebenfalls gespeichert.
Die Differenz der beiden gespeicherten Spannungen entspricht der Berührungsspannung.
Bei der Prüfung mit der Sonde wird zuerst eine Nullspannung gespeichert. Der Endwert
der Berührungsspannung beim Ansprechen des Schutzschalters wird ebenfalls gespeichert.
Ein Vergleich der beiden gespeicherten Spannungen liefert dann das gewünschte Ergebnis.
Damit wird erreicht, daß kein Netzspannungsabgleich erforderlich ist Die Bedienung
wird wesentlich vereinfacht Infolge der Speicherung der Meßwerte in ist eine exakte
Ablesung des Meßwertes auch nach dem Abschalten des Schutzschalters möglich.
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Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird eine der Größe des Fehlerstromes
entsprechende Spannung in einem dritten Speicher gespeichert und zur Anzeige gebracht.
Damit wird erreicht, daß die Berührungsspannung und der Auslösestrom in einem Prüfvorgang
erfaßt werden können.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Differenz aus
den Spannungen im ersten und zweiten Speicher und die Spannung im dritten Speicher
wechselweise auf einem Anzeigeinstrument zur Anzeige gebracht Damit wird erreicht,
daß die Meßwerte wahlweise nacheinander auf nur einem Anzeigeinstiument sichtbar
gemacht werden können.
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Eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach den
Ansprüchen 1 bis 3, bei welchem die auftretende Berührungsspannung durch Spannungsabsenkung
gemessen wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Netzaußenleiter und
dem Schutzleiter eine aus einem Prüfwiderstand und einem Widerstand gebildete Reihenschaltung
angeordnet ist, daß parallel dazu eine aus einem Spannungsteiler mit Teilerwiderständen
und einem Gleichrichter gebildete Reihenschaltung und eine Relaisspule geschaltet
sind, daß ein erster Differenzverstärker vorgesehen ist, dessen gleichphasiger Eingang
mit dem Schutzleiter verbunden ist und dessen Ausgang an den gleichphasigen Eingang
eines zweiten Differenzverstärkers geschaltet ist, daß der gegenphasige Eingang
des zweiten Differenzverstärkers mit dem Schutzleiter verbunden ist und der Ausgang
über einen Schalter an den gegenphasigen Eingang des ersten Differenzverstärkers
schaltbar ist, daß zwischen den gegenphasigen Eingang des ersten Differenzverstärkers
und den Schutzleiter ein erster Kondensator geschaltet ist, daß zwischen den gleichphasigen
Eingang des ersten Differenzverstärkers und den Schutzleiter ein zweiter Kondensator
geschaltet ist, der über einen vor der Relaisspule geschalteten Relaiskontakt dem
Teilerpunkt des Spannungsteilers zuschaltbar ist, und daß zwischen den Ausgang des
ersten Differenzverstärkers und den Schutzleiter ein Anzeigeinstrument geleitet
ist Eine weitere Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen
1 bis 3, bei welchem die auftretende Berührungsspannung mit einer Sonde in der Bezugserde
gemessen wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Netzaußenleiter und
dem Schutzleiter eine aus einem Prüfwiderstand und einem Widerstand gebildete Reihenschaltung
angeordnet ist, daß parallel dazu eine Relaisspule geschaltet ist, daß ein erster
Differenzverstärker vorgesehen ist, dessen gleichphasiger Eingang mit dem Schutzleiter
verbunden ist und dessen Ausgang an den gleichphasigen Eingang eines zweiten Differenzverstärkers
geschaltet ist, daß der gegenphasige Eingang des zweiten Differenzverstärkers mit
dem Schutzleiter verbunden ist und der Ausgang über einen Schalter an den gegenphasigen
Eingang des ersten Differenzverstärkers schaltbar ist, daß zwischen den gleichphasigen
Eingang des ersten Differenzverstärkers und den Schutzleiter ein erster Kondensator
geschaltet ist, daß zwischen den gleichphasigen Eingang des ersten Differenzverstärkers
und den Schutzleiter ein zweiter Kondensator geschaltet ist, der über einen von
der Relaisspule geschalteten Relaiskontakt der Sonde zuschaltbar ist, daß zwischen
die Sonde und den zweiten Kondensator ein Gleichrichter angeordnet ist und daß zwischen
den Ausgang des ersten Differenzverstärkers und den Schutzleiter ein Anzeigeinstrument
geschaltet ist Damit ist jeweils eine technisch unkomplizierte und einfach aufgebaute
Schaltungsanordnung zur Messung der Berührungsspannung geschaffen.
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Es ist besonders vorteilhaft, parallel zum Widerstand über einen
Gleichrichter und einen von der Relaisspule geschalteten zweiten Relaiskontakt einen
dritten Kondensator anzuordnen, der hochohmig an ein Anzeigeinstrument geschaltet
ist, um neben der Berührungsspannung auch den Auslösestrom des Schutzschalters zu
erfassen.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen
in der Zeichnung näher erläutert; es zelgen F i g. 1 das elektrische Schaltbild
der Anordnung zur
Messung der Berührungsspannung durch Spannungsabsenkung,
F i g. 2 das elektrische Schaltbild der Anordnung zur Messung der Berührungsspannung
mit einer Sonde.
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In den Figuren sind jeweils gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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Gemäß der Fig. 1 sind mit R, Sund Tdie Netzleiter, mit Mp der Sternpunktleiter
und mit SL der Schutzleiter eines dreiphasigen Netzes bezeichnet. Das Netz ist über
den Schutzleiter SL starr geerdet; der Erdungswiderstand ist mit 1 bezeichnet In
die Netzleiter R, S, Tund in den Sternpunktleiter Mp des Netzes ist ein Fehlerstrom-Schutzschalter
2 geschaltet. Der Fehlerstrom-Schutzschalter 2 schaltet das Netz innerhalb einer
definierten kurzen Zeitspanne ab, sobald Fehlerströme auftreten, die größer als
der Nennfehlerstrom des Schutzschalters sind. Im allgemeinen sind Fehlerstrom-Schutzschalter
mit mechanischem Kraftspeicher, beispielsweise Schutzschalterrelais mit Haltemagnet,
verwendet, in Ausnahmefällen auch selektive Fehlerstrom-Schutzschalter. Zwischen
den Netzaußenleiter R und den Schutzleiter SL ist ein Prüfwiderstand 3 und in Reihe
dazu ein Widerstand 4 geschaltet. Der Prüfwiderstand 3 ist als kontinuierlich veränderbarer
Widerstand ausgebildet. Parallel zu der aus dem Prüfwiderstand 3 und dem Widerstand
4 gebildeten Reihenschaltung sind eine Relaisspule 5 und ein aus Teilerwiderständen
6 und 7 gebildeter Spannungsteiler angeordnet. Durch die Relaisspule 5 werden zwei
Relaiskontakte 8 und 9 geschaltet. Mit 10 ist ein erster Differenzverstärker bezeichnet
Der Differenzverstärker 10 ist mit jeweils einem Widerstand 11 und 12 in jedem Eingang
und einem an den Schutzleiter SL geschalteten Widerstand im gleichphasigen Eingang
sowie einem Widerstand 14 im Rückkopplungszweig versehen. Der Ausgang des ersten
Differenzverstärkers 10 ist an den gleichphasigen Eingang eines zweiten Differenzverstärkers
15 geschaltet, dessen gegenphasiger Eingang mit dem Schutzleiter SL verbunden ist
und dessen Ausgang an den gegenphasigen Eingang des ersten Differenzverstärkers
10 über einen Schalter 16 schaltbar ist. Zwischen den gleichphasigen Eingang des
ersten Differenzverstärkers 10 und den Schutzleiter SL ist ein Kondensator 17, zwischen
den gegenphasigen Eingang des ersten Differenzverstärkers 10 und den Schutzleiter
SL ist ein weiterer Kondensator 18 geschaltet. Der Kondensator 17 ist über den Relaiskontakt
8 an den Teilerpunkt des Spannungsteilers 6/7 schaltbar. Dem Spannungsteiler 6/7
ist ein Gleichrichter 19 vorgeschaltet. Zwischen den Ausgang des ersten Differenzverstärkers
10 und den Schutzleiter SL ist ein Anzeigeinstrument 20 geschaltet.
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An den Schutzleiter SL ist ein dritter Kondensator 21 geschaltet,
der zusammen mit einem Gleichrichter 22 über den zweiten Relaiskontakt 9 parallel
zum Widerstand 4 schaltbar ist. Der Kondensator 21 ist hochohmig an ein mit dem
Schutzleiter SLverbundenes Anzeigeinstrument 23 geschaltet. Dazu ist im Ausführungsbeispiel
ein als Differenzverstärker ausgebildeter Impedanzwandler 24 zwischen den Kondensator
21 und das Anzeigeinstrument 23 geschaltet.
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Wird an die Schaltungsanordnung Netzspannung angelegt, so zieht die
Relaisspule 5 an und schließt die Relaiskontakte 8 und 9. Der Schalter 16 befindet
sich in seiner angeschlossenen Schaltstellung. Über den Netzaußenleiter R und den
Schutzleiter SL liegt bei einem Fehlerstrom Null die volle Netzspannung. Der Kondensator
17 lädt sich auf eine durch den Spannungsteiler 6/7 bestimmte und durch den Gleichrichter
19 gleichgerich-
tete, proportionale Teilspannung auf. Über den zweiten Differenzverstärker
15, der als Vergleichsstufe fungiert, stellt sich am Kondensator 18 eine Ladespannung
ein, die so groß ist, daß die Ausgangsspannung des ersten Differenzverstärkers 10
auf Null geregelt wird. Ändert sich die Netzspannung, beispielsweise infolge Netzspannungsschwankungen,
so ändert sich auch die Ladespannung am Kondensator 17 und damit die Eingangsspannung
des Differenzverstärkers 10.
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Die Ausgangsspannung am Differenzverstärker 10 wird sofort wieder
auf Null nachgeregelt, und es entsteht eine entsprechende Spannungsänderung am Kondensator
18. Im Kondensator 18 wird also eine der Spannung zwischen Netzaußenleiter und Schutzleiter
proportionale, gleichgerichtete Teilspannung gespeichert.
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Dann wird der Schalter 16 in seine geöffnete Schaltstellung gebracht.
Infolgedessen bleibt die im Kondensator 18 gespeicherte Spannung erhalten.
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Mittels des veränderbaren Prüfwiderstandes 3 wird nun ein langsam
ansteigender Schluß zwischen Netzaußenleiter R und Schutzleiter SL infolge einer
kontinuierlichen Erhöhung des Fehlerstromes, ausgehend von Fehlerstrom Null bis
hin zum Auslösestrom des Fehlerstrom-Schutzschalters 2, herbeigeführt. Der durch
die Veränderung des Prüfwiderstandes 3 herbeigeführte Fehlerstrom ruft im Erdungswiderstand
1 einen Spannungsabfall hervor. Wenn der Schutzleiter SL Spannung gegen Erde annimmt,
so verringert sich demzufolge auch die Spannung zwischen dem Netzaußenleiter R und
dem Schutzleiter SL; die Teilspannung am Spannungsteiler 6/7 bzw. die Ladespannung
am Kondensator 17 verändert sich gleichfalls entsprechend.
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Infolge des durch den Prüfwiderstand 3 und den Widerstand 4 fließenden
Fehlerstromes entsteht am Widerstand 4 ein der Größe des Fehlerstromes entsprechender
Spannungsabfall. Dieser Spannungsabfall wird dem Kondensator 21 über den Gleichrichter
22 und den Relaiskontakt 9 zugeführt. Der Fehlerstrom wird langsam bis zum Auslösestrom
des Schutzschalters erhöht. Mit dem Ansprechen des Fehlerstrom-Schutzschalters 2
wird die Netzspannung abgeschaltet, die Relaisspule 5 fällt ab, und die Relaiskontakte
8 und 9 werden geöffnet. Dann sind im Kondensator 17 eine der Spannung zwischen
Netzaußenleiter R und Schutzleiter SL im Abschaltmoment des Schutzschalters proportionale
Teilspannung und im Kondensator 21 eine der Größe des Fehlerstromes im Abschaltmoment
des Schutzschalters, also der Größe des Auslösestromes proportionale Teilspannung,
gespeichert. Im Anzeigeinstrument 20 am Ausgang des Differenzverstärkers 10 wird
die Spannungsdifferenz aus der zu Beginn des Prüfvorgangs im Kondensator 18 gespeicherten
Spannung und der im Abschaltmoment des Schutzschalters im Kondensator 17 gespeicherten
Spannung angezeigt.
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Diese Spannungsdifferenz entspricht dem Wert der Netzspannungsabsenkung
und damit der zu ermittelnden Berührungsspannung.
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Im Anzeigeinstrument 23 am Ausgang des Impedanzwandlers 24 wird ein
Meßwert entsprechend dem Spannungsabfall am Widerstand 4 im Abschaltmoment und damit
entsprechend der Größe des Fehlerstromes im Abschaltmoment des Fehlerstrom-Schutzschalters
2 angezeigt.
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Die Schaltungsanordnung gemäß der Fig.2 unterscheidet sich von der
in der F i g. 1 dargestellten lediglich darin, daß anstelle eines parallel zu der
aus dem Prüfwiderstand 3 und den Widerstand 4 gebildeten
Reihenschaltung
angeordneten Spannungsteilers 6/7 eine Sonde 25 in der Bezugserde vorgesehen ist.
Der Kondensator 17 ist über den Relaiskontakt 8 an die Sonde 25 schaltbar. Zwischen
die Sonde 25 und den Kondensator 17 ist ein Gleichrichter 26 geschaltet.
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Bei Fehlerstrom Null zu Beginn des Prüfvorganges wird dann im Kondensator
18 der durch die Sonde 25 abgegriffene und durch den Kondensator 26 gleichgerichtete
Spannungsabfall am Erdungswiderstand 1, also die zwischen dem Schutzleiter SL und
dem Erder auftretende Spannung, gespeichert Der Kondensator 17 wird entsprechend
aufgeladen. Der Prüfvorgang läuft entsprechend, wie im Ausführungsbeispiel gemäß
der F i g. 1 beschrieben, ab. Während der kontinuierlichen Erhöhung des Fehlerstromes
wird der Kondensator 17 mit der zwischen dem Schutzleiter SL und dem Erder liegenden
Spannung geladen. Nach dem Ansprechen des Fehlerstrom-Schutzschalters 2 hat der
Kondensator 17 die maximale Spannung zwischen Schutzleiter SL und Erder, also die
maximale Berührungsspannung, gespeichert. Im Anzeigeinstrument 20 am Ausgang des
Differenzverstärkers 10 wird wiederum die Spannungsdifferenz aus der zu Beginn des
Prüfvorganges im Kondensator 18 gespeicherten Spannung und der im Abschaltmoment
des Schutzschalters im Kondensator 17 gespeicherten Spannung angezeigt In den Ausführungsbeispielen
gemäß den F i g. 1 und 2 sind jeweils zur Anzeige der Berührungsspannung und des
Auslösestromes des Fehlerstrom-Schutzschalters 2 Anzeigeinstrumente 20 und 23 vorgesehen,
auf denen die beiden Meßwerte dauernd angezeigt werden
können. Es ist vorgesehen,
anstelle von zwei Anzeigeinstrumenten nur ein Anzeigeinstrument zu verwenden, so
daß beispielsweise mittels eines Umschalters die Meßwerte wechselweise auf einem
Anzeigeinstrument zur Anzeige gebracht werden können.
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Verzeichnis der Bezugszeichen R, S, T Netzleiter Mp Sternpunktleiter
SL Schutzleiter 1 Erdungswiderstand 2 Fehlerstrom-Schutzschalter 3 Prüfwiderstand
4 Widerstand 5 Relaisspule 6,7 Teilerwiderstand 8, 9 Relaiskontakt 10 Differenzverstärker
11,12,13,14 Widerstand 15 Differenzverstärker 16 Schalter 17, 18 Kondensator 19
Gleichrichter 20 Anzeigeinstrument 21 Kondensator 22 Gleichrichter 23 Anzeigeinstrument
24 Impedanzwandler 25 Sonde 26 Gleichrichter