DE2755983C3 - Device for testing the earthing resistance in networks equipped with residual current circuit breakers - Google Patents
Device for testing the earthing resistance in networks equipped with residual current circuit breakersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein tragbares Gerät zur Prüfung des Erdungswiderstandes in mit Fehlerstromschutzschaltern ausgestatteten Netzen mittels eines w> durch einen Prüftaster an das Netz anschließbaren Spannungsteilers, mit dessen Teilungspunkt der Schutzleiter verbunden ist.The invention relates to a portable device for testing the earth resistance with residual current circuit breakers equipped networks can be connected to the network by means of a w> through a test button Voltage divider, with the division point of which the protective conductor is connected.
Es sind Meßgeräte bekannt, mit denen der Erdungswiderstand, die Berührungsspannung und/oder weitere ί> Größen in schutzgeerdeten Netzen gemessen werden können. Derartige Meßgeräte eignen sich jedoch nicht für einen ortsfesten Einbau, beispielsweise in Hausinstallationen oder für einen Einsatz auf Baustellen, da die Bedienung dieser Geräte Fachkräften vorbehalten istThere are measuring devices known with which the earth resistance, the contact voltage and / or other ί> Quantities can be measured in protective earthed networks. However, such measuring devices are not suitable for stationary installation, for example in house installations or for use on construction sites, since the Operation of this device is reserved for qualified personnel
Aus der DE-AS 11 36 003 ist ein Vorschlag bekannt an den Außenleiter (Phase) und den Mittelleiter (Nulleiter) eines mit einem Fehlerstromschutzschalter ausgerüsteten Netzes eine Reihenschaltung aus einem Prüfschalter mit Wischkontaktgabe und einer Drossel mit einer Anzapfung, mit der der Schutzleiter verbunden ist, oder statt der Drossel einen Spannungsteiler anzuschließen. Der zwischen der Anzapfung der Drossel bzw. dem Teilungspunkt des Spannungsteilers und dem Mittelleiter liegende Teilwiderstand ist so gewählt daß an ihm gerade die für den Menschen zulässige Berührungsspannung von 65 V abfällt Der andere Teilwiderstand soll so bemessen sein, daß über ihn und den noch zulässigen Erdungswiderstand des Schutzleiters ein Strom fließt der gleich dem Auslösestrom des Fehlerstromschutzschalters oder etwas größer ist Der Fehlerstromschutzschalter soll ausgelöst werden, wenn der Prüfschalter während einer der Auslösezeit des Fehlerstromschutzschalters entsprechenden Zeitspanne betätigt wird und der Erdungswiderstand ausreichend klein ist Die Größe des zu einer Auslösung des Schutzschalters führenden Stromes kann jedoch erheblich von dem Nennfehlerstrom des Schutzschalters abweichen, so daß die mit der beschriebenen Schaltung erzielte Aussage nicht genügend sicher istFrom DE-AS 11 36 003 a proposal is known to the outer conductor (phase) and the middle conductor (neutral conductor) one with a residual current circuit breaker equipped network, a series connection of a test switch with wiping contact and a choke with a tap to which the protective conductor is connected, or instead of the choke a voltage divider to connect. The one between the tap of the choke or the dividing point of the voltage divider and the partial resistance lying in the middle conductor is chosen in such a way that it is precisely that for humans permissible contact voltage of 65 V drops. The other partial resistance should be dimensioned in such a way that over him and the still permissible earthing resistance of the protective conductor a current flows equal to the tripping current of the residual current circuit breaker or slightly larger. The residual current circuit breaker should trip if the test switch during one of the tripping times of the residual current circuit breaker Period of time is operated and the resistance to earth is sufficiently small The size of the to a Triggering the circuit breaker leading current can, however, significantly from the nominal residual current of the Circuit breaker differ, so that the information obtained with the circuit described is insufficient for sure is
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfach zu bedienendes, handliches Prüfgerät in tragbarer Ausführung zu entwickeln, das unabhängig von dem Fehlerstromschutzschalter anzeigt, ob der Erdungswiderstand im zulässigen Bereich liegt oder den zulässigen Wert überschreitetThe invention is based on the object of an easy-to-use, handy test device in a portable Design to develop that indicates independently of the residual current circuit breaker whether the earthing resistance is in the permissible range or the exceeds permissible value
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Vermeidung eines Ansprechens des Fehlerstromschutzschalters der Bemessung der Teilwiderstände des Spannungsteilers eine niedrigere als die zulässige Berührungsspannung und ein kleinerer als der zugelassene Erdungswiderstand zugrunde gelegt sind und daß an den den Teilungspunkt des Spannungsteilers mit dem Mittelleiter verbindenden Teilwiderstand über eine Gleichrichteranordnung der eine Eingang mindestens eines !Comparators angeschlossen ist, dessen anderem Eingang eine in einem Netzteil gebildete Referenzspannung durch Betätigung des Prüftasters zuführbar ist und an dessen Ausgang eine Anzeigevorrichtung angeschlossen ist.According to the invention, this object is achieved in that to avoid a response of the Residual current circuit breaker of the rating of the partial resistances of the voltage divider is lower than that permissible contact voltage and a lower than the permissible earthing resistance are used and that to the partial resistance connecting the dividing point of the voltage divider to the center conductor a rectifier arrangement to which one input of at least one comparator is connected other input a reference voltage generated in a power supply unit by pressing the test button can be fed and at the output of which a display device is connected.
Mit diesem Prüfgerät kann der Erdungswiderstand insbesondere auf Baustellen gefahrlos und in einfacher Weise auch von einem Nichtfachmann überprüft werden, da für die Berührungsspannung ein niedriger, weit unterhalb der zulässigen Spannung liegender Wert gewählt und das Gerät z. B. über eine Zuleitung mit Schukostecker an eine Steckdose angeschlossen werden kann. Auf Grund der Verwendung eines Grenzwertes für den Erdungswiderstand, der kleiner als der zulässige Erdungswiderstand, beispielsweise halb so groß, ist, brauchen an die Genauigkeit der Teilwiderstände des Spannungsteilers und an die Stabilität der Netzspannung keine hohen Anforderungen gestellt zu werden. Zum Schutz des Gerätes gegen eine Beschädigung infolge falscher Polung der Anschlußleitung ist zwischen den Außenleiter und den Schutzleiter eine Glimmlampe ind zwischen den Schutzleiter und den Mittelleiter ein Relais geschaltet, dessen öffner bei falscher Polung die Stromzufuhr unterbrechen und dessen Schließer den die Referenzspannung liefernden Ausgang des NetzteilsWith this tester, the earthing resistance can be measured safely and easily, especially on construction sites Can also be checked by a non-specialist, as the contact voltage is a low, selected a value that is far below the permissible voltage and the device z. B. via a supply line with Schuko plug can be connected to a socket. Due to the use of a limit value for the earthing resistance that is less than the permissible earthing resistance, for example half as large, need the accuracy of the partial resistances of the voltage divider and the stability of the mains voltage no high demands are made. To protect the device against damage as a result of incorrect polarity of the connection line, there is a glow lamp between the outer conductor and the protective conductor A relay is connected between the protective conductor and the center conductor, the breaker of which, if the polarity is incorrect, the Interrupt the power supply and its normally open contact the output of the power supply unit that supplies the reference voltage
kurzschließtshorts
In der Zeichnung sind ein Prinzipschaltbild und ein Ausfuhrungsbeispiel eines Prüfgerätes zur näheren Erläuterung der Erfindung dargestelltThe drawing shows a basic circuit diagram and an exemplary embodiment of a test device for more detailed information Explanation of the invention shown
Die in Fig. 1 gezeigte Prüfschaltung 1 enthält einen aus den Teilwiderständen R1 und Rp bestehenden Spannungsteiler, der einerseits an den Mittelleiter N und andererseits Ober einen Prüftaster T an den Außenleiter L eines schutzgeerdeten Netzes anschließbar ist Dts Schutzleiter PE ist an den Teilungspunkt 2 to des Spannungsteilers angeschlossen. Diese Prüfschaltung liegt dem Meßprinzip zugrunde. Als Meßspannung wird die an dem Teilwiderstand R, abfallende, von dem jeweiligen Widerstand des Schutzleiters gegen Erde (Erdungswiderstand Re) abhängige Berührungsspan- is nung Ub verwendet Für die Berührungsspannung, die kleiner als die zulässige Berührungsspannung gewählt wird, gilt die BeziehungThe test circuit 1 shown in Fig. 1 includes a p from the partial resistors R 1 and R voltage divider consisting, on the one hand to the center conductor N and the other upper one test probe T to the outer conductor L of an earthed network is connectable Dts PE conductor is connected to the dividing point 2 connected to the voltage divider. This test circuit is based on the measuring principle. As a measuring voltage applied to the partial resistor R, falling, by the respective resistance of the protective conductor with respect to ground (earth resistance Re) dependent Berührungsspan- is voltage Ub used for the contact voltage that is less than the permissible contact voltage is chosen, the relation
UR =U R =
(D(D
2020th
Darin bedeutet i/die Neuspannung.Here i / means the new voltage.
Für die Berechnung der Teilwiderstände A1 und Rp ergibt sich darausThis results in the calculation of the partial resistances A 1 and R p
R =R =
^l Ub ^ l Ub --
m + Im + I
(2)(2)
Nach dieser Formel lassen sich die Teilwiderständ·..· R5 und Rp bestimmen, indem für Ugdie gewählte Größe der Berührungsspannung und für den Erdungswiderstand Re ein Grenzwert, der kleiner als der zulässige Erdungswiderstand ist eingesetzt werden.Using this formula, the partial resistances · .. · R 5 and Rp can be determined by inserting the selected value of the contact voltage for Ug and a limit value for the earthing resistance Re that is smaller than the permissible earthing resistance.
An den Teilwiderstand R1 der Prüfschaltung ist eine Schaltungsanordnung 4 zur galvanischen Trennung und Gleichrichtung der Meßspannung angeschlossen. Die Ausgangsgleichspannung der Schaltungsanordnung* ist dem einen Eingang eines !Comparators 5 zugeführt, an dessen anderem Eingang eine in einem Netzteil 3 erzeugte, der Höhe der gewählten Berührungsspannung entsprechende Referenzspannung ansteht Das Ausgangssignal des !Comparators steuert, beispielsweise über einen Speicher 6, eine Anzeigevorrichtung 7 an, die z. B. eine grüne und eine rote Leuchtdiode enthält Die grüne Leuchtdiode zeigt beispielsweise an, daß der Erdungswiderstand kleiner als der gewählte Grenzwert ist, während ein Aufleuchten der roten Leuchtdiode bedeutet daß der Erdungswiderstand größer als der gewählte Grenzwert ist Diese Anzeige ist unabhängig vom Fehlerstromschutzschalter, da dieser wegen der kleiner als die zulässigen Werte gewählten Grenzwerte der Berührungsspannung und des Erdungswiderstandes auch dann nicht ausgelöst wird, wenn der Erdungswiderstand innerhalb des zulässigen Bereiches liegt Zur Erzielung einer eindeutigen Anzeige empfiehlt es sich, die Grenzwerte niedrig anzusetzen, weil sich dann Schwankungen des Fehlerstromes, die bis zu 50% des Nennfehlerstromes des Fehlerstromschutzschalters betragen können, und TolerL.izabweichungen der Meß- t>o widerstände nicht auswirken können. Die während eines Prüfvorganges auftretende BerührungsspannungA circuit arrangement 4 for galvanic isolation and rectification of the measuring voltage is connected to the partial resistance R 1 of the test circuit. The output DC voltage of the circuit arrangement * is fed to one input of a comparator 5, at the other input of which there is a reference voltage generated in a power supply unit 3 and corresponding to the level of the selected contact voltage.The output signal of the comparator controls a display device 7, for example via a memory 6 on, the z. B. contains a green and a red light-emitting diode The green light-emitting diode indicates, for example, that the earth resistance is less than the selected limit value, while lighting up the red light-emitting diode means that the earth resistance is greater than the selected limit value due to the limit values of the contact voltage and the earth resistance selected to be lower than the permissible values, this is not triggered even if the earth resistance is within the permissible range. which can amount to up to 50% of the nominal residual current of the residual current circuit breaker, and tolerance deviations of the measuring t> o resistances cannot have an effect. The contact voltage occurring during a test process
UB= U- RJ(RP + Rs)U B = U- RJ (R P + Rs)
wird auf ungefährliche Werte begrenzt Der Maximal- b5 wert, den sie bei unendlich hohem Erdungswiderstand annimmt, ist in jedem Fall kleiner als der nach den Vorschriften zulässige Wert (F i g. 3).is limited to harmless values. The maximum b5 value that it assumes for an infinitely high earthing resistance is in any case smaller than that according to the Regulations permissible value (Fig. 3).
F i g. 2 zeigt die Schaltung eines tragbaren Prüfgerätes mit elektronischen Bauelementen in den Einzelheiten. Zur Oberprüfung des Erdungswiderstandes in Verbindung mit Fehlerstromschützschaltern für unterschiedliche Nennfehlerströme sind mehrere, beispielsweise vier, parallel geschaltete Spannungsteiler Äpl bis Rp*, Rs ι bis Rs* und je ein Umschalter 8,9 zur Wahl des jeweils erforderlichen Spannungsteilers sowie eine Glimmlampe 10 und ein Relais 11 vorgesehen. Femer kann die Netzzuleitung über einen Adapter mit getrennter Anschlußmöglichkeit für den Schutzleiter geführt sein. An den Außenleiter L und den Mittelleiter N ist der die Gleichstromversorgung für die elektronischen Bauelemente und die Referenzspannung liefernde Netzteil 3 angeschlossen. Ist das Prüfgerät in falscher Polung mit dem Netz verbunden, so wird die Stromversorgung durch die Schalter 11.1 und 11.2 des Relais 11 unterbrochen und der Ausgang des Netzteils durch den Schalter 113 des Relais 11 kurzgeschlossen. Den Teilwiderständen A1 der Spannungsteiler ist ein Übertrager 12 parallel geschaltet dessen der Meßspannung proportionale Ausgangswechselspannung einem Gleichrichter 13 zugeführt ist Der Gleichspannungsausgang des Gleichrichters ist einerseits mit einem Ausgang des Netzteils 3 und andererseits mit einem Eingang je eines Komparators 14 bzw. 15 verbunden, an dessen anderen Eingang der weitere Ausgang des Netzteils über den Prüftaster ranschließbar istF i g. 2 shows the circuit of a portable test device with electronic components in detail. To check the earthing resistance in connection with residual current circuit breakers for different nominal fault currents, several, for example four, voltage dividers Ä pl to Rp *, Rs ι to Rs * and a changeover switch 8, 9 each for selecting the required voltage divider and a glow lamp 10 and a are required Relay 11 provided. Furthermore, the power supply line can be routed via an adapter with a separate connection option for the protective conductor. The power supply unit 3, which supplies the direct current supply for the electronic components and the reference voltage, is connected to the outer conductor L and the center conductor N. If the test device is connected to the mains with the wrong polarity, the power supply is interrupted by the switches 11.1 and 11.2 of the relay 11 and the output of the power supply unit is short-circuited by the switch 113 of the relay 11. A transformer 12 is connected in parallel to the partial resistors A 1 of the voltage divider, whose output AC voltage proportional to the measurement voltage is fed to a rectifier 13 the other input the further output of the power supply unit can be connected via the test button
Erst durch Betätigung des Prüftasters wird über dessen Schalter fi und f3 der angewählte Spannungsteiler mit dem Netz verbunden und gleichzeitig durch einen weiteren Schalter I2 die Glimmlampe 10 abgeschaltet. Der Ausgang des Komparators 14 steuert über einen Transistor 16 beispielsweise eine grüne Leuchtdiode 17 an und der Ausgang des Komparators 15 steuert über einen Transistor 18 eine rote Leuchtdiode 19 an. Die Anzeige »grün« (Erdungswiderstand liegt innerhalb des zulässigen Bereiches) oder die Anzeige »rot« (Erdungswiderstand überschreitet den zulässigen Wert) steht jeweils so lange an, wie der Prüftaster betätigt wird.Only when the test button is actuated is the selected voltage divider connected to the mains via its switches fi and f 3 and, at the same time, the glow lamp 10 is switched off by a further switch I 2. The output of the comparator 14 controls, for example, a green light-emitting diode 17 via a transistor 16, and the output of the comparator 15 controls a red light-emitting diode 19 via a transistor 18. The display "green" (earth resistance is within the permissible range) or the display "red" (earth resistance exceeds the permissible value) is displayed as long as the test button is pressed.
Als Beispiel für die Bemessung der Teilwiderstände Rs und Rp eines Spannungsteilers sei angenommen, ein Netz sei mit einem Fehlerstromschutzschalter ausgestattet dessen Nennfehlerstrom 0,5 A beträgt Die für den Menschen zulässige Berührungsspannung ist zur Zeit auf 65 V, für Tiere auf 24 V festgelegt. Damit beträgt der zulässige Wert des Erdungswiderstandes 130 0hm bzw. 48 0hm. Wird für den Erdungswiderstand ein Grenzwert von 70 Ohm — angenähert die Hälfte des zulässigen Wertes — und für die Berührungsspannung ein Grenzwert von 4,5 V gewählt, so ergeben sich nach der Formel 2 für die Widerstände A1 und Rp sowie in Abhängigkeit hiervon für die maximale Berührungsspannung Ub n,ax und den maximalen Fehlerstrom Fmax beispielsweise folgende WerteAs an example for the dimensioning of the partial resistances R s and Rp of a voltage divider it is assumed that a network is equipped with a residual current circuit breaker whose nominal residual current is 0.5 A. The contact voltage permitted for humans is currently set at 65 V, for animals at 24 V. This means that the permissible value of the earthing resistance is 130 ohm or 48 ohm. If a limit value of 70 ohms is selected for the earthing resistance - approximately half of the permissible value - and a limit value of 4.5 V for the contact voltage, then, according to formula 2, the resistances A 1 and R p and, depending on this, for the maximum contact voltage Ub n , ax and the maximum fault current Fmax, for example, the following values
Der Grenzwert für die Berührungsspannung ergibt sich in diesem Beispiel aus der Wahl der Referenzspannung in Höhe von 5,8 V unter Berücksichtigung einesIn this example, the limit value for the contact voltage results from the selection of the reference voltage in the amount of 5.8 V taking into account one
durch den Übertrager 12 und den Gleichrichter 13 bedingten Korrekturfaktors.by the transformer 12 and the rectifier 13 conditional correction factor.
In F i g. 3 sind für die fünf angegebenen Kombinationen von Äj und Rp die Berührungsspannungen Ub in Abhängigkeit vom Erdungswiderstand Re aufgetragen.In Fig. 3, the contact voltages Ub are plotted as a function of the earth resistance Re for the five specified combinations of Äj and R p.
Zweckmäßigerweise wird für das Prüf Kombination gewählt, die die Kurve mit d< Steigung ergibt, da dann Fehlereinflüsse du nungsschwankungen und Bauteiltoleranzen < ste Aufwirkung auf das Meßergebnis haben.Appropriately for the test Combination chosen that gives the curve with d <slope, since then error influences du Voltage fluctuations and component tolerances have the greatest effect on the measurement result.
Claims (6)
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Family Applications (1)
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