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Spannungsprüfer
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Der Spannungsprüfer ist ein Prüfgerät, das zum optischen lachweis
einer elektrischen Spannung dient. Dieses Prüfgerät ist in der bekannten Ausführung
seit Beginn seiner Anwendung, d.h.
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seit vielen Jahrzehnten im Prinzip unverundert geblieben und besteht
aus einer Glimmlampe und einen dazu in Reihe geschalteten Strombegrenzungswiderstand.
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Der Spannungsprüfer ist in seiner einpoligen Ausfühning das am häufigsten
verbreitete und am häufigsten angewandte Prüfgerät. Es wird insbesondere auch von
vielen Laien benützt.
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Der Spannungsprüfer hat einen wesentlichen Nachteil: Bedingt durch
den für den Schutz des Menschen notwendigen hohen Strombegrenzuiigswiderstand ist
die Lichbsterke des Anzeigeorganes (Glimmlampe) relativ gering. Wenn die Beleuchtungsstärke
fremder Lichtquellen, d.h. die auf die linirn1anlpe von außen einfallende Lichtleistung,
je Flächeneinheit relativ groß ist (z.B. in hellen Räumen oder bei direkter Sonneneinstrahlung),
dann wird die Wahrnehmbarkeit der Anzeige erheblich vermindert. Steht der Benützer
des Spannungsprüfers auf einem hochisolierenden Boden, dann fließt durch die Glinìmröhre
praktisch nur der durch die kapazität "Mensch gegen Ende" bewirkte Blindstrom, der
sehr gering ist und in der Größenordnung von 3 bis 10 µA liegt. Das hat eine entsprechende
Verinderung der Glimmlampen-Lichtstärke und damit eine entsprechende Verminderung
der Wahrnehmbarkeit zur Folge.
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Auf diese, jedem Praktiker bekannte Tatsache, weisen auch die betreffenden
VDE-Bestimmungen für einpolige Spannungsprüfer bis 250 Volt Wechselstrom gegen Erde"(Entwurf
VDE 0426/...72 § 19b) gebührend hin.
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Binde zu schwache und nicht erkannte Glimmanzeige führt in vielen
Fällen zur Annahme, daß der geprüfte Anlagenteil
keine Spannung
gegen Erde führt. Unfälle können die Folge sein.
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Besonders solche Benutzer, welche die gegebenen Zusammenhänge nicht
überstehen - meist laien - die, die unter normalen Meßbedingungen gewohnte Glimmlampenhelligkeit
in allen Meßfällen erwarten, können zu der erwähnten Fehldiagnose kommen. Die Folge
ist nicht nur, daß spannungsführende Teile ahnungslos berührt werden, es können
auch Installationsfehler, z.B. ein spannungsführender Schutzkontakt, der durch diese
"Pr+fung" hätte entdeckt werden sollen, unerkannt bestehen bleiben.
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Eine im Rahmen der regelmäßigen Überwachung der elektrischen Anlagen
auf dem Lande in Bayern erfolgte statistische Auswertung von über 400 000 geprüften
Schutzkontaktsteckdosen zeigte, daß bei 0,35 %, d.h. bei jeder 286. Schutzkontaktsteckdose
der Schutzkontakt unter Netzspannung war (siehe "Forschungsbericht F 78" der Bundesanstalt
für Arbeitsschutz und Unfallforschung, Dortmund, "Unfallverhütung bei Stromverbraucheranlagen
durch empfindliche Fehlerstrom-Schutzschalter" Seite 41).
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Im selben Forschungsbereicht wird auch erwähnt, daß in Bayer von den
im Verlauf von 14 Jahren aufgetretenen 576 tödlichen Stromunfällen bei Stromverbraucheranlagen
allein 95 auf Schutzleiter/Außenleitervertauschungen zurückzuführen waren, Bei der
bekannten Schaltung des Spannungsprüfers ist wegen der bereits erwähnten Strombegrenzung
eine Erhöhung des Glimmlampenstromes nicht möglich.
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Tach VDE 0426/7.62 § 5f, ebenso nach dem Entwurf VDE 0426/ .72 muß
der Strombegrenzungswiderstand so bemessen sein, daß der Strom zwischen Tast- und
Berührungselektrode bei der höchsten Spannung des Nennspannungsbereiches 0,5 mA
nicht überschreitet.
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Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gemacht, die leuchtstärke und damit
die Wahrneiimbarkeit der Spannungsprüfer-Glimmlampe zu erhöhen, ohne den vorgeschriebenen
Strombegrenzungswiderstand in seinem Wert zu verändern. Die Erfindung
ist
dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise ein Kondensator aufgeladen
wird, der sich beim Erreichen einer bestimmten Schwellen- bzw. Zündspannung über
einen parallel geschalteten Stromkreis, der direkt oder indiekt ein optisches Anzeigeorgan
enthält, entlädt.
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Auf diese Weise wird periodisch ein Strom der Lichtquelle zugeführt,
der je nach Wahl der R- und C-Werte ein Vielfaches, des vom Netz über den Menschen
aufgenommenen Stromes beträgt. Entsprechend erhöht sich die Lichtstärke und damit
auch die Wahrnehmbarkeit der Anzeige. Vermutlich wird durch das periodische Aufleuchten
der Glimmlampe die Wahrnehmbarkeit noch zusätzlich erhöht.
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Statt der Glimmlampe kann auch eine Leuchtdiode verwendet werden.
Die periodische Entladung des Kondensators kann bei diesem Anwendungsfalle z.3.
durch eine in Reihe geschaltete Vierschichtdiode, die einen relativ geringen Haltestrom
haben muß, realisiert werden.
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In der weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein zusätzlicher
Ladekondensator verwendet, der entweder durch einen handbetätigten Schalter oder
selbsttätig ab einer bestimmten inlegespannung mittels eines lhyristors, eines Transistors
oder eines ähnlichen Schaltorganes zugeschaltet wird. Auf diese Weise wird bei normalen,
d.h. relativ geringem Standortwiderstand eine weitere Erhöhung der Glims1en1ichtstärke
erzielt.
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In der Zeiohnung sind AusfUhrungsbeiapiele der Erfindung dargestellt.
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In Pig.1 sind 1 die Tastelektrode und 2 die Beriihmtngselektrode des
SpannungsprUfers. 3 ist der Strombegrenzungewitierstand. Bei Anlegen an Wechselstrom
wird der Kondensator 4 durch die Halbwellen der einen Polarität über die Gleichrichter
5 und 6 und durch die Halbwellen der anderen Polarität über die Gleichrichter 7
und 8 aufgeladen, Erreicht
der Kondensator 4 die Zündspannung der
Glimmlampe 9, danp - -entlädt er sich über dieselbe bis die Kondensatorspannung
auf die Löschspannung der Glimmlampe abgesunken ist. Dieser Vorgang setzt sich periodisch
fort. Der Widerstand 10 dient zur Strombegrenzung um eine Überlastung der Glimmlampe
zu verhindern.
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Bei der Schaltung in Fig. 2 ist zusätzlich der Kondensator 11 eingebaut.
Dieser wird erst und nur dann hinzugeschaltet, wenn die am Widerstand 12 befindliche
und durch den Eondensator 13 geglättete Spannung einen bestimmten Mindestwert erreicht.
Die Zuschaltung erfolgt durch den Thyristor 14, der durch die erwähnte Spannung
gezündet wird. Die Entladung des Kondensators 11 erfolgt über den Gleichrichter
15.
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Der Thyristor muß einen geringen Zünd- und Haltestrom besitzen.
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Der in Fig.2 vorgeschlagene Spannungsprüfer funktioniert in der Praxis
wie folgt: 3ei hochisolierenden Böden wird nur der Kondensator 4 und bei weniger
isolierenden Böden werden beide Kondensatoren 4 und 11 gleichzeitig aufgeladen.
Die Lichtabgabe erfolgt in beiden Fällen periodisch.
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Die Lichtfrequenz liegt in einem vorgegebenen Bereich und ist vom
Standortwiderstand abhängig. Wenn beide Kondensatoren in Funktion treten, ergibt
sich eine entsprechend erhöhte Lichtstärke.
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Statt einem optischen Anzeigeorgan kann auch ein akustisches Verwendung
finden.
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Es ist zweckmäßig, die vorgeschlagene Schaltung auch im Zusammenhang
mit anderen Schaltungen, insbesondere Meß-und Prüfschaltungen zu verwenden mit denen
sie eine bauliche Einheit bildet.
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L e e r s e i t e