DE3247650A1 - Schutzleiterkontakt-ueberwachung fuer eine steckbare, ortsveraenderliche schutzeinrichtung - Google Patents

Description

• Schutzleiterkontakt-Überwachung für eine steckbare,
• ortsveränderliche Schutzeinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine steckbare ortsveränderliche Schutz einrichtung, deren Funktion auf dem Prinzip des Fehlerstrom- bzw. Differenzstrom-Schalters basiert, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Es ist bereits eine Steckvorrichtung bekannt, in der als Schutzeinrichtung gegen elektrischen Schlag oder Unfall in den Stromkreis zwischen speisender Netzsteckdose und anzuschließendem Verbrauchsgerät ein Schutzschalter eingesetzt ist, der nach dem Prinzip des Fehlerstrom-Schutzschalters funktioniert (DE-PS 17 63 584). Hat dieser Schutzschalter eine Ansprechempfindlichkeit auf Fehlerstrom von ( 30 mA a so stellt ein solcher Schutzschalter auch einen weitgehenden Schutz dar bei dem direkten Berühren eines angeschlossenen fehlerhaften Gerätes oder dessen Zuleitung, deren Isolation defekt ist (z.B. Rasenmäher, Heckenscheren).
• An der für die Speisung von elektrischen Geräten vorgesehenen Steckdose muß, wie es die entsprechenden VDE-Vorschriften fordern, eine Grundschutzmaßnahme vorhanden sein, z.B. Nullung, Schutzerdung, Schutzschaltung. In jedem Fall bedeutet dies, daß am Schutzkontakt der Steckdose ein geerdeter Leiter angeschlossen ist, über den ein Fehlerstrom, aus dem Inneren eines Elektrogerätes auf ein metallenes Gehäuse durchschlagend, zur Brde abgeleitet wird und Xorgeschaltetes Schutzorgan, wie Sicherung, Leitungsschutzschalter oder Fehlerstrom-Schutzschalter zur Auslösung bringt.
• Wird an einer Steckdose - zur Erhöhung des Sicherheitspegels über die Grundschutzmaßnahme hinaus - eine Schutzeinrichtung wie zuvor beschrieben verwendet, so ist es selbstverständlich, daß der Schutzleiter durch diese Schutzeinrichtung hindurch bis zum angeschlossenen Gerät weitergeführt wird. Dadurch ist gewährleistet, daß die bisherige Grundschutzmaßnahme weiter wirksam ist und zusätzlich der Schutz gegen direktes Beruhren vorhanden ist.
• Nun haben derartige Schutzeinrichtungen teilweise auch im Zuge dieses durchgeführten Schutzleiters einen Schutzleiterkontakt, der bei einer durch Isolationsfehler abgeschalteten Schutzeinrichtung dann parallel mit den Hauptkontakten ebenfalls geöffnet wird. Die Funktion der Schutzeinrichtung ist damit dem Herausziehen des Netzsteckers gleichzusetzen. Diese Funktion hat Vorteile bei der Verwendung solcher Schutzgeräte, z.B. im Elektro-Kundendienst. Durch das allpolige Abschalten wird so ein zu wartendes oder zu reparierendes Gerät nicht nur von den Hauptstromleitungen, sondern auch vom Erdpotential getrennt, was besonders wichtig bei Messungen mit Fremdspannung ist.
• Diese an und für sich vorteilhafte Abschaltung auch des Schutzleiters kann aber andererseits auch bedeuten, daß bei einem Versagen dieses Schutzleiterkontaktes, z.B. durch Verschmutzung oder Korrosion, die Grundschutzmaßnahme der Steckdose nicht mehr aufrecht erhalten wird.
• Es ist somit die Aufgabe zu lösen, eine Schutzeinrichtung der eingangs geschilderten Art dahingehend zu erweitern, daß eine allpolige Abschaltung eines defekten Verbrauchsgerätes im Fehstromfall auch dann erfolgt, wenn der Schutzleiterkontakt versagt.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen schaltungstechnischen Maßnahmen gelöst.
• Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß der Schutzleiterkontakt von einem mit geringstem Aufwand erstellten Überwachungskreis kontrolliert wird, wobei die Auswertung in einem Störfall von der Auslöseeinrichtung wahrgenommen wird, die in jedem nach dem Prinzip des Fehlerstrom-Schutzschalters funktionierenden Schaltgerät ohnehin vorhanden ist.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Gegenstandes nach Anspruch 1 sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
• So ist es zweckmäßig, in den Überwachungskreis einen hochohmigen Widerstand einzubeziehen (Anspruch 2). Die Auslöseeinrichtungen in Schaltgeräten, die nach dem Prinzip des Fehlerstrom-Schutzschalters arbeiten, sind für ein sicheres Ansprechen bei sehr geringen elektrischen Beistungswerten um etwa 100 pVA bemessen. Sie benötigen daher nur einen sehr geringen Strom, wodurch die Überwachung einer Fehlspannung am Schutzleiterkontakt bei einem Schaltpunkt von z.B. 50 V durch einen entsprechend eingestellten Vorwiderstand sehr hochohmig wird. Dadurch ist sichergestellt, daß bei einem abgeschalteten Schaltgerät kein gefährlicher Berührungsstrom fließen kann.
• Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, einen Überwachungskreis in die Schutzeinrichtung einzusetzen. Es ist lediglich darauf zu achten, daß die Auslöseeinrichtung derart an den Überwachungskreis angekoppelt wird, daß die ursprünglichen Verhältnisse im Sekundärkreis des Summenstromwandlers dieser Schutzeinrichtung nicht gestört werden. Dies kann über die einzige Wicklung der Auslöseeinrichtung erfolgen (Anspruch 3) oder aber über eine Zusatzwicklung, mit der die Auslöseeinrichtung versehen ist (Anspruch 4).
• Es erweist sich aber auch als vorteilhaft, eine in den Überwachungskreis eingeschleifte Zusatzwicklung auf dem Kern des Summenstromwandlers aufzubringen und das Signal im Störungsfall induktiv auf den Sekundärkreis zu übertragen (Anspruch 7).
• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen die Figuren 1 bis 5 verschiedene Schaltungen einer Schutzeinrichtung, deren Auslöseeinrichtung an einen Uberwachungskreis für den Schutzleiterkontakt angekoppelt ist.
• Nach Fig. 1 bis 5 ist an ein einphasiges Netz mit einem Außenleiter L und einem neutralen Leiter N ein Verbrauchsgerät 1 über einen Fehlerstrom-Schutzschalter 2 angeschlossen. Als Grundschutzmaßnahme entsprechend den VDE-Bestimmungen ist die Nullung vorgesehen, d.h. die Verwendung eines metallischen Leiters, der auf Erdpotential liegt für den Rückweg des Fehlerstromes. In diesem Fall ist es der neutrale Leiter N. Der Fehlerstrom-Schutzschalter ist über einen Stecker an eine mit dem Netz verbundene Steckdose 3 angeschlossen, während das Verbrauchsgerät steckbar (oder auch fest angeschlossen) mit dem Fehlerstrom-Schutzschalter verbunden ist. Fehlerstrom-Schutzschalter und Verbrauchsgerät sind mit einem Schutzleiter PE ausgestattet, der innerhalb der Steckdose mit dem geerdeten neutralen Leiter N verbunden ist. Der Fehlerstrom-Schutzschalter enthält einen Summenstromwandler 4, einen Auslöser 5, ein Schaltschloß 6, das die Hauptkontakt-e 7, 8 und einen Schutzleiterkontakt 9 betätigt. Der Leitungszug mit den Kontakten und den- nachgeschalteten Wicklungen des Summenstromwandlers bildet den Primärkreis. Der Schutzleiterkontakt ist durch einen Überwachungskreis 10 bzw. 20 überbrückt, der einen hochohmigen Widerstand 11 enthält. Der Sekundärkreis besteht aus der Sekundärwicklung des Summenstromwandlers und der Auslöseeinrichtung unter Zwischenschaltung eines Kondensators 13. Nach Fig, 1 ist die einzige Wicklung der Auslöseeinrichtung 5 über den hochohmigen Widerstand 11 an den Überwachungskreis 10 angekoppelt.
• Nach Fig. 2 ist für die Auslöseeinrichtung 5 eine Zusatzwicklung 21 vorgesehen, die in gleicher Weise über den hochohmigen Widerstand 11 an den Überwachungskreis 10 angekoppelt ist.
• Fig. 3 und 4 zeigen Überwachungskreise 10 unter Zwischenschaltung verschiedener Ankoppelmittel, die direkt auf die Spule der Auslöseeinrichtung 5 einwirken. In der Fig. 3 ist ein spannungsabhängiger Widerstand 22, in der Fig. 4 sind Gleichrichterstrecken 23 vorgesehen.
• In der Fig. 5 ist ein Uberwachungskreis 20, der gleichfalls einen hochohmigen Widerstand 11 enthält, über eine Zusatzwicklung 12 des Summenstromwandlers 4 geführt.
• Wirkungsweise im Fehlerfall 1. Fig. 1 und 2 Die Hauptkontakte 7, 8 im Primärkreis sind geschlossen, während der Schutzleiterkontakt 9 durch Versagen geöffnet bleibt. Damit ist die Grundschutzmaßnahme der Steckdose 3 nicht mehr gegeben. Fließt nun ein Fehlerstrom, verursacht durch ein schadhaftes Verbrauchsgerät 1 zum Schutzleiter hin, so findet er seinen Weg im Uberwachungskreis 10 über die einzige Wicklung oder die Zusatzwicklung 21 der Auslöseeinrichtung 5 und den hochohmigen Widerstand 11 zum Schutzkontakt der Steckdose 3, Damit wird der Sekundärkreis aktiv, die Auslöseeinrichtung 5 löst aus und öffnet über das Schaltschloß 6 die Hauptkontakte 7, 8.
• Sinngemäß gilt der beschriebene Vorgang auch für die Schaltungen der Fig. 3 und 4.
• 2. Bei der Schaltung nach Fig. 5 findet der Fehlerstrom seinen Weg im Überwachungskreis 20 über die Zusatzwicklung 12 des Summenstromwandlers 4 und den hochohmigen Widerstand 11 zum Schutzkontakt der Steckdose 3. Die Auslösung erfolgt wie zuvor beschrieben.
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Claims (7)

1. Patentansprüche: 0 Steckbare, ortsveränderlicife Schutzeinrichtung, deren Funktion-auf dem Prinzip des Fehlerstrom- bzw. Differenzstrom-Schutzschalters basiert, mit einem aus einer ein- oder mehrphasigen Anschlußleitung mit Schutzleiter testehenden, einen Summenstromwandler enthaltenden Primärkreis, in welchem der Schutzleiter einen mit den Hauptkontakten der Anschlußleitung gleichzeitig zu betätigenden Schutzleiterkontakt aufweist, mit einem mit der Schutzeinrichtung verbundenen Verbrauchsgerät, und mit einem eine Auslöseeinrichtung enthaltenden Sekundärkreis, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Schutzleiterkontakt (9) einen parallel geschalteten Überwachungskreis (10 bzw. 20) aufweist, der eine über der Strecke des offenen Schutzleiterkontaktes entstehende Fehlspannung bei einem gleichzeitig durch einen Defekt des Verbrauchsgerätes (i) hervorgerufenen Fehlerstrom im Schutzleiter PE registriert und als Signal an die Auslöseeinrichtung (5) weiterleitet, die über ein Schaltschloß (6) die Hauptkontakte (7, 8) öffnet.
2. 2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß in den Überwachungskreis (10 bzw. 20) ein hochohmiger Widerstand (11), z.B. 10 k Q # geschaltet ist.
3. 3. Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die einzige Wicklung der Auslöseeinrichtung (5) über den hochohmigen Widerstand (11) an den Überwachungskreis (10) angekoppelt ist (Fig. 1).
4. 4. Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Auslöseeinrichtung (5) mit einer Zusatzwicklung (21) versehen ist, die über den hochohmigen Widerstand (11) an den Überwachungskreis (10) angekoppelt ist (Fig. 2).
5. 5. Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Auslöseeinrichtung (5) über einen spannungsabhängigen (22) und/oder einen hochohmigen Ohm'schen (11) oder kapazitiven Widerstand an den Uberwachungskreis (10) angekoppelt ist (Fig. 3).
6. 6. Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Auslöseeinrichtung (5) über entsprechend gepolte Gleichrichterstrecken (23), die gegebenenfalls ganz oder teilweise aus Zenerdioden bestehen, an den Überwachungskreis (10) angekoppelt ist (Fig. 4).
7. 7. Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der hochohmige Widerstand (11) im Überwachungskreis (20)in Reihe mit einer Zusatzwicklung (12) auf dem Kern des Summenstromwandlers (4) geschaltet ist, und daß das Signal im Störungsfall induktiv auf den Sekundärkreis übertragen wird (Fig. 5).