DE3412204A1

DE3412204A1 - Netzanschlussgeraet

Info

Publication number: DE3412204A1
Application number: DE19843412204
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Bals Elektrotechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Bals Elektrotechnik GmbH and Co KG
Priority date: 1984-04-02
Filing date: 1984-04-02
Publication date: 1985-10-10

Description

Q /, ι ? ο η Z₁

Netzanschlußgerät

Bei vielen elektrischen Verbrauchern hängt die richtige Funktion oder auch die elektrische Sicherheit vom richtigen Anschluß an das Netz ab. Das gilt beispielsweise für die Drehrichtung eines Drehstrommotors, der bei falschem Anschluß der drei Phasen in der falschen Richtung dreht. Dann kann ein beträchtlicher Schaden in der von dem Motor angetriebenen Maschine auftreten und es besteht erhöhte Unfallgefahr. Auch bei Wechselstromverbrauchern, die nur einphasig angeschlossen werden, kann es wichtig sein, daß der richtige Pol an der gegen Erde spannungführenden Leitung ("Phase) liegt, beispielsweise wenn aus Sicherheitsgründen oder Störstrahlungsgründen eine bestimmte Änschlußrexhenfolge nötig ist. Das gilt insbesondere für den mobilen Einsatz von Geräten, beispielsweise bei Hilfsdiensten.

Bei CEE-Rundsteckdosen für drei Phasen ist zwar eine bestimmte Anschlußfolge vorgeschrieben, so daß ein ebenfalls richtig an den entsprechenden Stecker angeschlossener Drehstrommotor im gewünschten Sinne anläuft, aber die richtige Anschlußfolge wird häufig aus Bequemlichkeit oder weil entsprechende Meßgeräte fehlen, nicht eingehalten. Bei Wechselstromsteckdosen, insbesondere Schutzkontakt-Steckdosen ist von vorne herein nicht sichergestellt, welcher Kontakt an der gegen Erde spannungführenden Leitung liegt.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Netzanschlußgerät zu schaffen, das den Anschluß eines Verbrauchers mit einer vorgegebenen Phasenbedingung unabhängig von der Phasenbedingung an der jeweiligen Steckdose ermöglicht, in die das Netzanschlußgerät eingesteckt wird. Unter Phasenbeziehung wird dabei für ein Drehstromnetz die jeweilige Drehfeldrichtung und bei einem einphasigen Wechselstromnetz die Position des gegen Erde spannung-

führenden Anschlusses verstanden.

Die Lösung der Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben. Das Netzanschlußgerät stellt demgemäß für einen angeschlossenen Verbraucher sicher, daß immer die richtige Phasenbeziehung für den Verbraucher vorliegt, also beispielsweise ein angeschlossener Drehstrommotor immer in der richtigen Richtung läuft. Dabei kann der Verbraucher fest an das Netzanschlußgerät angeschlossen sein. Das Netzanschlußgerät kann aber auch am Ausgang eine oder mehrere Steckdosen, beispielsweise CEE-Rundsteckdosen besitzen, für die die richtige Phasenbeziehung oder Anschlußfolge sichergestellt ist.
■ jf.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. So kann zum Anschluß an eine Steckdose mit zwei Polleitern und einem Erdleiter, insbesondere eine Schutzkontaktsteckdose ,vorgesehen sein, daß die Schaltung einen Verstärker mit nachgeschaltetem Relais aufweist, daß dem Verstärker als Eingangsspannung die Spannungsdifferenz zwischen einem Polleiter und dem Erdleiter über einen hohen Widerstand zugeführt ist und daß die Durchschalteeinrichtung ein von dem Relais gesteuertes Schalt schütz ist. Der hohe Widerstand stellt sicher, daß nur ein sehr kleiner Strom in Richtung zum Verstärker fließt, so daß Schutzeinrichtungen beispielsweise FI-Schalter nicht ansprechen. Da mit dem Relais ein Schaltschütz hoher Schaltleistung steuerbar ist, läßt die Schaltung auch für hohe Leistungen einsetzen. Als Anschluß für den Verbraucher kann eine Steckdose, insbesondere eine CEE-Rundsteckdose vorgesehen sein, bei der ein Polkontakt als gegen Erde spannungführender Kontakt markiert ist.

Für einen Anschluß an eine Drehstromsteckdose mit drei Polleitern für die drei Phasen des Drehstroms sieht die Erfindung in ihrer weiteren Ausbildung vor, daß die Schaltung zur Feststellung der Drehfeldrichtung ausgelegt ist

und daß die Durchschalteeinrichtung wenigstens ein Schaltschütz aufweist, das eine Vertauschung von zwei Polleitern am Verbraucheranschluß ermöglicht. Wenn dann die Schaltung zur Feststellung der Drehfeldrichtung beim Einstecken des Netzanschlußgerätes in eine Steckdose erkennt, daß eine fehlerhafte Anschlußfolge vorliegt, so wird der richtige Anschluß des Verbrauchers durch Betätigung des Schaltschützes sichergestellt- Zusätzliche Weiterbildungen sind auf Einzelheiten der jeweiligen Schaltungsanordnung gerichtet.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Anschaltung an ein Einphasen-Wechselstromnetz;

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Anschaltung an ein Drehstrom-Wechselstromnetz.

Für die in Fig. 1 gezeigte Schaltung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung sei angenommen, daß der Anschluß über einen Schutzkontaktstecker 1 mit einem Randerdungskontakt la und zwei Polkontakten Ib und Ic erfolgt. Der Ausgang der Schaltung wird durch eine symbolisch dargestellte CEE-Rundsteckdose 2 mit einem Erdkontakt 2a und zwei Polkontakten 2b und 2c gebildet. Zur Stromversorgung der Schaltung ist ein kleiner Transformator 3 mit nachgeschaltetem Brückengleichrichter 4 und einem Ladekondensator 5 vorgesehen, an dem eine geglättete Gleichspannung ansteht. Ein Spannungsregler 6 üblicher Bauart stellt am Ausgang eine konstante Spannung von beispielsweise 15V zur Verfügung. Ein am Ausgang liegender Kondensator 7 verhindert Schwingungen. Der Bezugspunkt der Schaltung, der gleichzeitig der negative Anschluß der Spannungsversorgung ist, liegt am geerdeten Anschluß la bzw. 2a. Über einen hohen Widerstand 8 mit beispielsweise einem Wert von 56 Kiloohm wird abgefühlt, ob die Anschlußleitung Ic, an der der Widerstand 8 liegt, Spannung gegen Erde, also

-S-

den Anschlußleiter la führt. Zu diesem Zweck wird der gegebenenfalls über den Widerstand 8 fließende Strom mittels einer Diode 9 gleichgerichtet und über einen aus zwei Widerständen 10 und 11 bestehenden Spannungsteiler geführt. Ein Kondensator 12 schließt Störspannungen kurz. An den Anzapfpunkt des Spannungsteilers 10, 11 ist ein Kondensator 13 angeschaltet, der auf eine durch den Spannungsteiler 10, 11 festgelegte positive Spannung aufgeladen wird, wenn der Anschlußleiter Ic Spannung gegen Erde führt. Die am Kondensator 13 stehende Spannung gelangt über einen Widerstand 14 an den nicht invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 15, dessen invertierender Eingang über einen Widerstand 16 an eine mittels eines Spannungsteilers 17, 18 bereitgestellte, feste Spannung angelegt ist. Diese ist so gewählt, daß dann, wenn der Anschlußleiter Ic Spannung gegen Erde führt, die am Kondensator 13 anstehende positive Spannung den Ausgang des Operationsverstärkers 15 auf etwa die positive Betriebsspannung von beispielsweise 15V bringt. Ein Kondensator 19 und ein Widerstand 20 am Ausgang des Operationsverstärkers 15 verhindern schnelle Spannungsänderungen. In diesem Betriebszustand kann dann über einen Widerstand 21 und eine Diode 22 ein Basisstrom zum npn-Transistor 23 fließen, so daß der Transistor 23 einschaltet und ein Relais 24 mit parallel geschalteter Rückschlagdiode 25 anzieht. Ein Arbeitskontakt 24a des Relais 24 läßt dann ein Schaltschütz 26 anziehen, dessen Umschaltkontakte 26a dafür sorgen, daß am Schaltungsausgang der Steckdosenanschluß 2b eine Spannung gegen Erde führt. Dieser Anschluß ist demgemäß mit L für "Phase" gekennzeichnet und der Anschluß 2c mit N für "Neutral".

Wenn dagegen der Schutzkontaktstecker 1 so in eine Steckdose eingeführt ist, daß der Anschlußleiter Ib Spannung gegen Erde führt, so wird der Kondensator 13 nicht aufgeladen und der Ausgang des Operationsverstärkers 15 liegt etwa auf der Bezugsspannung. Dann fließt kein Basisstrom

3 Λ - 2 2 C L

zum Transistor 23, weil eine am Ausgang des Operationsverstärkers 15 liegende Diode 2 7 leitet und den über den Widerstand 21 zugeführten Strom ableitet. Das Schaltschütz zieht demgemäß nicht an und wiederum der Anschluß 2b an Phase.

Für die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 wird angenommen, daß ein Anschluß über einen CEE-Rundstecker 30 mit einem O-Punkt-Leiter N und drei Polleitern Ll, L2, L3 (R, S, T) erfolgt. Gegebenenfalls kann auch noch ein Erd- oder Schutzleiter angeschlossen sein. An die drei Polleiter Ll, L2, L3 sind drei Widerstände 31, 32, 33 angeschlossen und zu einem Sternpunkt 34 zusammengeführt, der einen künstlichen O-Punkt darstellt. Dieser Punkt ist mit dem Bezugspunkt der nachfolgend zu beschreibenden Schaltung verbunden, an dem gleichzeitig der negative Pol einer Versorgungsspannung liegt. Diese kann beispielsweise mit einem Netzteil entsprechend den Bauelementen 3 bis 7 in Fig. 1 erzeugt werden und 15V betragen.

Zur Feststellung der am Eingang anstehenden Drehfeldrichtung sind zwei Widerstände 35, 36 an die Polleiter Ll bzw. L3 angeschaltet und zu zwei Zenerdioden 3 7 bzw. 38 geführt, deren Anode am O-Punkt 34 liegt. Die beiden Zenerdioden 37, 38 begrenzen die positiven Halbperioden auf eine Spannung von wenigen Volt (beispielsweise 5, 6 Volt), wobei die ansteigende und abfallende Flanke verhältnismäßig steil sind. Die negativen Halbperioden werden durch die Zenerdioden 37, 38 praktisch kurzgeschlossen. Zwei Begrenzungswiderstände 39, 40 führen die zu positiven Impulsen umg'eformten Halbwellen zum Basisanschluß von zwei npn-Transistoren 41 und 42, deren Emitter an der Bezugsspannung und deren Kollektoren über Widerstände 43 bzw. 44 an der positiven Betriebsspannung liegen. Während der positiven Impulse leiten die beiden Transistoren 41, 42, so daß ihre Kollektoranschlüsse praktisch auf dem Bezugspotential liegen.

Während der negativen Halbperioden des über die Widerstände 35, 36 zugeführten Stromes sind die Transistoren 41, 42 dagegen gesperrt, so daß ihre Kollektoranschlüsse über die Widerstände 33, 34 auf der Betriebsspannung liegen.

Ein Flipflop 45 ist mit seinem Dateneingang D an den Kollektor des Transistors 41 und mit seinem Taktanschluß C an den Kollektor des Transistors 42 gelegt. Der Ausgang Q des Flipflops 45 liegt über einen Widerstand 46 und der Ausgang Q über einen Widerstand 47 an der Basis von zwei Transistoren 48 bzw. 49. In deren Kollektorkreis ist je ein Relais 50 bzw. 51 mit parallel geschalteter Rückschlagdiode 52 bzw. 53 gelegt. Die Kontakte 50a bzw. 51a der Relais 50 bzw. 51 schalten die Anschlüsse Ll bis L3 direkt bzw. unter Vertauschung der Anschlüsse L2 und L3 zu den Ausgängen Ll¹ bis L3' durch, die beispielsweise die Kontakte einer CEE-Rundsteckdose 52 sind.

Geht man davon aus, daß die an den Anschlüssen L2 und L3 anstehenden Wechselspannungen in ihrer Phase der Phase am Anschluß Ll um 120? bzw. 240° nacheilen, so ergibt sich, daß jeweils dann, wenn die Spannung am Anschluß Ll von einem positiven Wert durch 0 zu einem negativen Wert geht, die Spannung am Anschluß L3 negativ ist. Dann sperrt der Transistor 41, so daß der Eingang D des Flipflops 45 auf der positiven Betriebsspannung liegt, deren Wert auch als H bezeichnet werden soll. Im 0-Durchgang der Spannung am Anschluß Ll schaltet der Transistor 42 vom leitenden in den nicht leitenden Zustand um, wodurch an dem Taktanschluß C des Flipflops 45 eine positive Spannungsflanke angelegt wird. Der Ausgang Q des Flipflops 45 liegt dann auf H und der Transistor 48 ist eingeschaltet . Da sich die beschriebenen Schaltzustände der Transistoren 41, 42 wiederholen, bleibt das Flipflop 45 in dem angegebenen Zustand, weil bei jedem positiven Takt-

impuls am Eingang C die am Dateneingang D anstehende Spannung auf H ist. Der eingeschaltete Transistor 48 läßt das Relais 50 anziehen, wodurch die Kontakte 50a die drei Anschlüsse Ll bis L3 gleichsinnig zu den Ausgangsanschlüssen Ll¹ bis L3' durchschalten.

Wenn dagegen die Phasenbeziehungen an den Eingangsanschlüssen Ll bis L3 von den angenommenen Beziehungen abweichen, so liegt bei jedem positiven Taktimpuls am Eingang C des Flipflops 45 eine der Bezugsspannung entsprechende niedrige Spannung (L) am Dateneingang D an. Dann geht der komplementäre Ausgang Q des Flipflops 45 auf H und der Transistor 49 schaltet unter Anziehen des Relais 51 ein. Dessen Kontakte 51a vertauschen dann die Anschlüsse Ll und L2,so daß an den Ausgangsanschlüssen Ll' bis L3' wieder die richtige Phasenbeziehung mit der gewünschten Drehfeldrichtung ansteht.

Lediglich zur Vereinfachung ist in Fig. 2 dargestellt, daß die Kontakte 50a bzw. 51a direkt von den Relais 50 bzw. 51 gesteuert werden. Bei höheren Leistungen sind dagegen wiederum zusätzliche Schaltschütze ähnlich der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 vorgesehen, die von Arbeitskontakten der Relais 50 bzw. 51 gesteuert werden.

Anstelle von zwei Relais bzw. zwei Schaltschützen mit den entsprechenden Steuertransistoren kann auch nur ein einziges Relais bzw. Schaltschütz mit Umschaltkontakten verwendet werden. Die dargestellte Anordnung hat jedoch den Vorteil, daß erst nach Erkennung der jeweiligen Drehfeldrichtung zum Ausgang durchgeschaltet wird.

/[O

- Leerseite -

Claims

Elektro-Bals, Inh. Elisabeth BaIs

Burgweg 26 5942 Kirchhundem 1-Albaum

Patentansprüche

(1.J Netzanschlußgerät mit einem Stecker (1, 30) zum Anschluß an eine Steckdose eines Versorgungsnetzes und mit einem Anschluß (2, 52) für wenigstens einen Verbraucher, gekennzeichnet durch eine Schaltung, die die Phasenbeziehung der Netzadern (Ib, lc; Ll bis L3) untereinander und/oder mit Bezug auf Erde prüft und eine Durchschalteeinrichtung (26a; 50a, 51a) steuert, derart, daß am Anschluß (2, 52) für den Verbraucher unabhängig von der Phasenbeziehung am Stecker (1, 30) eine vorgegebene Phasenbeziehung vorhanden ist.
2. Netzanschlußgerät nach Anspruch 1 zum Anschluß an eine Steckdose (1) mit zwei Polleitern (Ib, Ic) und einem Erdleiter (la), insbesondere eine Schutzkontaktsteckdose, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung einen Verstärker (15, 23) mit nachgeschaltetem Relais (24) aufweist, das dem Verstärker als Eingangsspannung die Spannungsdifferenz zwischen einem Polleiter (Ic) und dem Erdleiter (la) über einen hohen Widerstand (8) zugeführt ist und daß die Durchschalteeinrichtung ein von dem Relais (24) gesteuertes Schaltschütz (26) ist.
3. Netzanschlußgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Anschluß für den Verbraucher

Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561998 Telex 4186237 Telegramme Patentconsult

Radedcestraße 43 8000 München 60 Telefon (08V) 883603/883604 Telex 5212313 Telegramme Patentconsult

Telefax (CClTT 2) Wiesbaden und München (089) 8344618 Attention Patentconsult

eine Steckdose (2), insbesondere eine CEE-Rundsteckdose vorgesehen ist, bei der ein Polkontakt als gegen Erde spannungführender Kontakt (Ph) markiert ist.
4. Netzanschlußgerät nach Anspruch 2 oder 3,

dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker ein Operationsverstärker (15) ist, der über einen nachgeschalteten Transistor (23) das Relais (24) steuert, und daß dem Operationsverstärker (15) als Eingangsspannung eine über den hohen Widerstand (8) abgeleitete und gleichgerichtete Spannung zugeführt ist.
5. Netzanschlußgerät nach Anspruch 1 zum Anschluß an eine Drehstromsteckdose^drei Iblleitern für die drei Phasen des Drehstroms,

dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zur Feststellung der Drehfeldrichtung ausgelegt ist und .daß die, Durchschalteeinrichtung wenigstens ein Schaltschütz (50, 51) aufweist, das eine Vertauschung von zwei Polleitern (Ll, L2) am Verbraucheranschluß (52) ermöglicht.
6. Netzanschlußgerät nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung ein Flipflop

(45) aufweist, dessen Takt- und Dateneingang (C, D) Signale zugeführt sind, die aus zwei der drei Phasen des Drehstroms abgeleitet sind, und daß an wenigstens einem Ausgang Q des Flipflops (45) ein Relais (50) zur Steuerung des Schaltschütz angeschaltet ist.
7. Netzanschlußgerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Phasenbezugspunkt ein künstlicher 0-Punkt (34) dient, von dem aus im Stern drei gleiche Widerstände (31, 32, 33) zu den drei PoI-leitern (Ll, L2, L3) führen.