DE3421829C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Im Rahmen der nach VDE vorgeschriebenen Überprüfung von Schutzmaßnahmen in elektrischen Anlagen erlangt beson­ ders die Prüfung von Fehlerstromschutzschaltungen zuneh­ mend an Bedeutung, da diese Schutzmaßnahme in steigendem Umfang zur Anwendung kommt. Zwar können Fehlerstrom­ schutzschalter (FI-Schalter), durch eine an ihnen selbst vorgesehene Prüfeinrichtung, bezüglich ihrer Funktion erprobt werden, doch erhält man hierdurch letztlich nur eine Aussage über ihre mechanische Funktionsfähigkeit. Ob sie auch ihre Schutzfunktion voll erfüllen und das Auftreten gefährlicher Berührungsspannungen in der nach­ geschalteten Versorgungsanlage verhindert ist, kann nur durch geeignete Meßgeräte ermittelt werden. Bei der Überprüfung von FI-Schutzschaltungen sind im wesentli­ chen zwei Kriterien von Bedeutung:

• a) bei Schutzerdung dürfen keine höheren Berührungs­ spannungen als 65 Volt (in Zukunft 50 Volt) vom Schutz­ leiter gegen Erde entstehen (VDE 0100);
• b) beim Nennfehlerstrom darf der Ausschaltverzug des FI-Schalters 0,2 Sekunden nicht überschreiten (VDE 0664).

Ist die Schutzerdung nicht ordnungsgemäß, z. B. weil der Erdungswiderstand zu hoch ist, so können bereits bei Fehlerströmen, die weit unter dem Nennfehlerstrom eines FI-Schalters liegen, unzulässig hohe Berührungsspannun­ gen auftreten. Bevor also das Abschaltverhalten des FI- Schalters geprüft wird, sollte die Berührungsspannung gemessen werden, um die Wirksamkeit der Schutzerdung zu überprüfen.

Ein bevorzugtes Verfahren zum Messen der Berührungsspannung ist das Spannungsabsenkungsverfahren, zu dessen Anwendung man keine zusätzliche Erdsonde benö­ tigt. Eine im Meßgerät vorgesehene Last, die im einfach­ sten Fall aus einem Prüfwiderstand besteht, wird zwi­ schen Phase und Schutzleiter des Netzes geschaltet. Hierdurch wird ein künstlicher Fehlerstrom erzeugt, der ein Absenken der Leerlaufspannung auf eine Lastspannung verursacht. Die Differenz zwischen Leerlauf- und Last­ spannung entspricht der Berührungsspannung, wenn man davon ausgeht, daß der Erdungswiderstand der mit Abstand größte Widerstand der untersuchten Netzschleife ist. Der Schleifenwiderstand, der somit auch in etwa dem Erdungs­ widerstand entspricht, kann aus der Differenzspannung und dem künstlich erzeugten Fehlerstrom ermittelt wer­ den.

Aus der DE 28 29 407 B1 ist ein Prüfverfahren bekannt, bei dem der FI-Schalter mit seinem Fehlerstrom geprüft wird, aber zu Beginn des Prüfstromflusses über die Zeitdauer von etwa einer Wechselstromhalbwelle eine Ermittlung der Berührungsspannung erfolgt. Bei diesem Prüfverfahren wird durch den vorgegebenen Meßablauf zwangsweise erst die Berührungsspannung gemessen, bevor der Prüfstrom den FI-Schalter abschalten kann.

Diese Meßfolge hat allerdings allein den Zweck die Be­ rührungsspannung überhaupt messen zu können, was nur so lange möglich ist, solange der FI-Schalter eingeschaltet ist. Sollte die Messung der Berührungsspannung also er­ geben, daß die Schutzerdung nicht vorschriftsmäßig ist, so wird dennoch der FI-Schalter ausgelöst, es sei denn der Schutzleiter wäre unterbrochen oder der FI-Schalter wäre defekt. Dabei können Berührungsspannungen entste­ hen, die weit über dem zulässigen Wert von 65 V liegen. Die von ihnen ausgehende Gefährdung hält sich zwar in Grenzen, da die Dauer des Prüfstromflusses auf 0,2 Se­ kunden begrenzt ist, sollte aber dennoch so niedrig wie möglich gehalten werden. Außerdem ist vor einer weiteren Prüfung in jedem Fall erst der festgestellte Fehler zu beseitigen und dazu muß der FI-Schalter eingeschaltet sein.

Weiterhin hat sich bei dem bekannten Meßverfahren als sehr störend erwiesen, daß grundsätzlich bei jeder Be­ rührungsspannungsmessung auch der FI-Schalter ausgelöst wird. Muß die Berührungsspannung an einer größeren Zahl von Steckdosen gemessen werden, die hinter einem gemein­ samen FI-Schalter liegen, so muß, bevor die nächste Steckdose geprüft werden kann, der FI-Schalter jedesmal erneut eingeschaltet werden. Bei einem entfernt angeord­ neten FI-Schalter bedeutet das einen erheblichen Zeit­ aufwand. Diesen Nachteil überwindet ein in der DE 31 51 261 A1 beschriebenes Prüfgerät, das die Überprü­ fung elektrischer Anlagen mit einem automatisch ablau­ fenden Meßprogramm ermöglicht. Dabei wird unter anderem die beim Nennfehlerstrom auftretende Berührungsspannung ermittelt, ohne jedoch den FI-Schalter auszulösen, weil die Messung mit einem Bruchteil des Nennfehlerstromes erfolgt. Nach Ermittlung der Berührungsspannung ist es möglich, den Meßablauf zu unterbrechen und die Prüfung des Abschaltverhaltens des FI-Schalters erst durch Druck auf eine Taste fortzusetzen, wobei ein Starten des zwei­ ten, zur Prüfung des Abschaltverhaltens dienender Pro­ grammablaufs nur dann möglich ist, wenn im ersten Pro­ grammablauf kein Fehler festgestellt wurde. Das bekannte Prüfgerät ermöglicht jedoch nur Ja/Nein- bzw. Gut/- Schlecht-Aussagen. Eine Messung der Berührungsspannung bzw. des Auslösestromes der FI-Schalter oder anderer Kenngrößen des Wechselstromnetzes ist somit nicht mög­ lich.

Von wesentlicher Bedeutung für die Zuverlässigkeit und Genauigkeit des Meß- oder Prüfergebnisses sind selbst­ verständlich die Randbedingungen, unter denen die Mes­ sung erfolgt. So gehen z. B. bei allen bekannten, zur Überprüfung von Schutzmaßnahmen in elektrischen Anlagen dienenden Meßgeräten Änderungen der Netzspannung voll in das Meßergebnis ein, was zu erheblichen Fehlaussagen führen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es ein Meßverfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art und ein zu seiner Anwendung geeignetes Meßgerät zu schaffen, wo­ durch es gelingt den Ablauf der Messung zu beschleunigen und das Meßergebnis zuverlässiger und genauer zu machen sowie die Bedienung des Meßgerätes zu erleichtern, so daß der Bedienende seine Aufmerksamkeit primär auf die zu untersuchende elektrische Anlage richten kann.

Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahren und das zu seiner Anwendung dienende in An­ spruch 10 gekennzeichnete Meßgerät gelöst. Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Fortbildungen des Erfin­ dungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen genannt.

Die durch das neue Meßverfahren angestrebte Vereinfa­ chung des Meßablaufs wird unter anderem dadurch er­ reicht, daß die bei dem Spannungsabsenkungsverfahren im Anschluß an die Einzelmessungen durchzuführenden Rechen­ operationen durch eine Rechenschaltung selbsttätig durchgeführt werden. Eine digitale Darstellung der Meß­ und Rechenergebnisse auf einem Display führt zu einer erheblichen Ableseerleichterung gegenüber der sonst üb­ lichen Darstellung auf mehreren analogen Skalen (z. B. elektrische energie-technik, 28 (1983), Nr. 2, S. 34 und M. Leischner "Nullung und Fehlerstromschutzschaltung" der elektromeister + deutsches elektrohandwerk, Heft 2 und 5/1980). Ein besonderer Bedienungskomfort wird da­ durch erreicht, daß bestimmte Randbedingungen, die für die Messung wesentlich sind, wie z. B. der Netzspannungs­ bereich, automatisch überpüft werden und im Fehlerfall zu einer Signalisierung führen, die erkennen läßt welche Randbedingung den vorgegebenen Toleranzbereich nicht einhält. Gleichzeitig mit der Fehlersignalisierung wird der Meßablauf blockiert, um Fehlmessungen oder Gefähr­ dungen zu verhindern. Die wichtigsten bei der Messung zu berücksichtigenden Randbedingungen sind die Batterie­ spannung für die Stromversorgung des Meßgerätes, die Innentemperatur des Meßgerätes und die Netzspannung, so daß diese alle oder wahlweise in die Überwachung einbe­ zogen werden. Dabei wird zwischen einem noch zulässigen Toleranzbereich und einem Überschreiten dieses Toleranz­ bereichs unterschieden. Innerhalb des Toleranzbereichs liegende Abweichungen, insbesondere Abweichungen der Netzspannung, werden bei der Ermittlung des Meßwertes automatisch ausgeglichen, während Überschreitungen zu einer Fehleranzeige und Blockierung des Meßablaufs füh­ ren, so daß Fehlmessungen praktisch ausgeschlossen sind.

In zweckmäßiger Weiterbldung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens ist vorgesehen, daß grundsätzlich bevor der zur Untersuchung der eingebauten FI-Schalter benötigte Prüf­ strom (= Nennfehlerstrom) über den Schutzleiter geführt wird, eine Messung der Berührungsspannung erfolgt. Soll­ te die Berührungsspannung einen unzulässigen Wert errei­ chen, so wird durch eine elektrische Verriegelung die Prüfung des FI-Schalters gesperrt. Das Abschaltverhalten des FI-Schalters kann somit erst geprüft werden, wenn der Schutzleiter seine Schutzfunktion voll erfüllt, so daß es zu keiner Gefährdung kommen kann. Für eine zeit­ sparende Abwicklung der Prüfungen ist weiterhin von Be­ deutung, daß das erfindungsgemäße Verfahren eine sich an die Berührungsspannungsmessung unmittelbar anschließende Prüfung des Abschaltverhaltens des FI-Schalters vor­ sieht, dem Prüfer aber andererseits ermöglicht, diesen zweiten Teil seiner Prüfung zu unterlassen. Sollte also eine Vielzahl von Steckdosen durch einen gemeinsamen FI-Schalter geschützt sein, so kann man zunächst bei allen Steckdosen die Berührungsspannung messen und erst zuletzt das Abschaltverhalten des FI-Schalters überprü­ fen.

Um sicherzustellen, daß in der ersten Phase des Meßab­ laufs, also bei der Ermittlung der Berührungsspannung, der FI-Schalter nicht abschalten kann, wird hierbei der Prüfstrom so niedrig oder so kurzzeitig gewählt, daß er weit unterhalb des Nennwertes liegt, der zu einem Ab­ schalten des FI-Schalters führt. Vorzugsweise wählt man hierzu einen Prüfstrom, der nur ein Drittel des Nennab­ schaltstromes des zu prüfenden FI-Schalters ist, da ein intakter FI-Schalter nur bei einem Strom abschalten darf, der größer als die Hälfte seines Nennabschalt­ stromes ist. Da die Berührungsspannung jeweils auf den Nennabschaltstrom zu beziehen ist, muß die so ermittelte Berührungsspannung um den Faktor 3,3 erhöht werden.

Der Umstand, daß die Berührungsspannung, mit einem Prüf­ strom ermittelt wird, der wesentlich niedriger als der Nennfehlerstrom des FI-Schalters ist, hat nicht nur den Vorteil, daß der FI-Schalter nicht abschaltet, sondern bringt auch einen Gewinn an Sicherheit. Die bei hohen Erdungswiderständen möglicher Weise unzulässig hohe Be­ rührungsspannung kann dadurch nur 1/3 des Wertes errei­ chen, der bei Nennfehlerstrom entstände. Außerdem liegt der Prüfstrom bei FI-Schaltern für Personenschutz mit einem Nennfehlerstrom von 10 mA bei 3,3 mA und damit unter dem nach VDE als gefährlich geltenden Wert von 5 mA.

Wegen der unvermeidlichen und auch nach VDE zugelassenen Toleranzen ist es zweckmäßig den FI-Schalter nicht mit seinem Nennabschaltstrom sondern mit einem um den Faktor 1,1 erhöhten Wert zu prüfen. Dadurch wird verhindert, daß noch zulässige FI-Schalter als ungeeignet ausge­ schieden werden. Aus Sicherheitsgründen wird die Strom­ flußdauer auf 0,2 Sekunden begrenzt. Das Verfahren wird weiterhin dadurch vorteilhaft weitergebildet, daß nach der Ermittlung eines Meßwertes dieser gespeichert wird und über den Speicher zur Anzeige gelangt. Nach ca. 15 Sekunden wird der Speicher gelöscht und das Gerät abge­ schaltet. Bei batteriebetriebenen Geräten wird hierdurch die Batterie geschont. Die Dauer der Anzeige kann jedoch durch einen von Hand auslösbaren Impuls verlängert wer­ den.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß die bei der Spannungsabsenkung gemessenen Differenzspannungen auch zur Ermittlung des Schleifenwi­ derstandes und des Innenwiderstands dienen, wodurch wei­ tere Aussagen über den Zustand des Netzes gemacht werden können. Ist der Innenwiderstand nicht vernachlässigbar klein gegenüber dem Erdungswiderstand, so kann der Er­ dungswiderstand aus dem Schleifenwiderstand abzüglich dem halben Innenwiderstand ermittelt werden. Die Messung des Erdungswiderstandes ergibt allerdings dann den ge­ nannten Wert, wenn nach dem Strom/Spannungsverfahren mit einer Erdsonde gemessen wird.

Das Meßgerät zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1 besitzt einen Meßgrößenumschalter über den eine Auswahl der Meßgröße und/oder der Meßart erfolgen kann. Eine vorzugsweise durch einen Mikroprozessor gesteuerte Meßautomatik bestimmt den Ablauf der Messung. Zur digi­ talen Anzeige der Meß- und Rechenwerte dient ein Display in dessen Nähe außerdem Leuchtdioden angeordnet sind, die bestimmte Fehlerzustände oder auch das Einhalten bestimmter Randbedingungen signalisieren. Mit einem Handschalter kann der automatische Meßablauf initiiert werden. Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform besitzt der Meßgrößenumschalter Schaltstellungen zum Messen der Netzspannung, des Netzinnenwiderstandes, des Schleifen­ widerstandes, des Erdungswiderstandes und mehrere Schaltstellungen für unterschiedliche FI-Schalter-Nenn­ abschaltströme.

Zum Signalisieren unterschiedlicher Fehlerzustände die­ nen vorzugsweise vier Leuchtdioden, von denen eine erste unzulässige Potentiale am Schutzleiter anzeigt, eine zweite zulässige bzw. unzulässige Netzspannungen signa­ lisiert, eine dritte bei unzulässigen Berührungsspannun­ gen aufleuchtet und eine vierte anzeigt, wenn der FI- Schalter bei Nennabschaltstrom nicht ausgelöst hat. Wei­ terhin ist vorgesehen, daß ein akustischer Signalgeber signalisiert, wenn ein bestimmter Wert,der frei wählbar sein kann, insbesondere ein Wert, des Innenwiderstandes oder des Schleifenwiderstandes im zulässigen Bereich liegt. Der genaue Wert dieser Widerstände ist bezüglich der Sicherheit ohne Bedeutung, darf aber bestimmte Gren­ zwerte nicht überschreiten. Durch die akustische Signal­ gabe wird das Messen erleichtert, da nicht jeder Wert einzeln abgelesen werden muß.

Um das Messen an Steckdosen zu erleichtern, ist das Meß­ gerät über Meßleitungen mit einem Meßstecker verbunden, der entsprechend einem Schukostecker dreipolig gestaltet ist. Von den drei aus Schutzkontakt und zwei Stecker­ stiften bestehenden Polen dienen aber jeweils höchstens zwei, ggf. wechselnde Pole, als Meßkontakte zur Aufnahme von für die jeweilige Messung benötigten Potentialdiffe­ renzen.

Eine Meßautomatik bestimmt, ggf. durch Umschalten, in Abhängigkeit von der Stellung des Meßgrößenumschalters und der sich beim Einstecken des Meßsteckers in eine Steckdose ergebenden Polung, welche der drei Pole des Meßsteckers als Meßkontakte dienen. Beim Einstecken des Meßsteckers muß somit nicht auf die Lage der Phase ge­ achtet werden. Außerdem kann je nach der zu ermittelnden Meßgröße wechselnd die Potentialdifferenz zwischen den Polen Schutzleiter PE und Phase L, als auch zwischen Null-Leiter N und Phase L gemessen werden.

Ein vorzugsweise am Meßstecker angebrachter Handschalter wirkt so mit dem Meßgrößenschalter zusammen, daß nach dessen Einstellung auf die jeweilige Meßgröße die weite­ re Bedienung des Meßgerätes nur über den Handschalter erfolgt. Hierdurch wird das Messen sehr erleichtert, weil das Meßgerät selbst nur noch zum Ablesen des Meß­ wertes aber nicht mehr zur Bedienung Aufmerksamkeit ver­ langt, so daß diese Aufmerksamkeit ganz der Meßstelle zugewandt werden kann.

Die durch die Meßautomatik bewirkte Umschaltung sorgt dafür, daß jeweils der Polstift zum Meßkontakt wird, der beim Einstecken des Meßsteckers in eine Steckdose an Phase zu liegen kommt, während der am Null-Leiter lie­ gende Polstift oder der Schutzkontakt ggf. wechselnd als Meßkontakt dienen.

Ein auf den Meßstecker aufsetzbarer Kontaktadapter be­ steht aus einem Stecktopf, an dem zwei Meßspitzen befe­ stigt sind, wobei eine erste auf dem Stecktopf festmon­ tierte PE-Meßspitze mit dem Schutzkontakt des Meßsteckers kontaktiert und eine zweite, über ein Meßkabel mit dem Stecktopf verbundene L-Meßspitze mit einem der bei­ den Polstifte des Meßsteckers kontaktiert. Mit diesem Kontaktadapter ist es möglich zweipolig zwischen den verschiedenen Leitern einer elektrischen Anlage zu mes­ sen, die man mit den Kontakten des Meßsteckers nicht erreichen würde.

Der Meßstecker ist so aufgebaut, daß neben den äußeren Schutzkontakten auch eine Schutzkontaktbuchse nach DIN 49 441 zur Aufnahme eines Schutzkontaktstiftes ausgebil­ det ist, und die Kontaktierung der PE-Meßspitze des Kon­ taktadapters über einen Kontaktstift erfolgt, der in die Schutzkontaktbuchse eingreift. Der Meßstecker kann somit auch in solche Schutzkontaktsteckdosen eingeführt wer­ den, die mit einem Schutzkontaktstift versehen sind. Außerdem gelingt es auf diese Weise dem Kontaktadapter einen einfachen Aufbau zu geben.

Die durch automatische Umschaltung erzielbare Phasenan­ passung ist nicht in allen Fällen von Vorteil. So gibt es Länder, in denen Steckdosen mit einem Schutzkontakt­ stift vorgeschrieben sind, der ein Umpolen des Steckers verhindert. Die Lage der Phase zum Schutzkontaktstift ist vorgeschrieben. Eine automatische Phasenanpassung ist hier unerwünscht, da sie eine Kontrolle der Phasen­ lage verhindern würde und auch keine Messung zwischen Null-Leiter N und Schutzleiter PE möglich wäre. Es ist deshalb ein Spannungsmeßbereich vorgesehen, bei dem die automatische Phasenanpassung abgeschaltet ist und eine feste auf dem Meßstecker gekennzeichnete Polzuordnung gilt. Bei aufgesetztem Kontaktadapter kann man in dieser Stellung des Meßbereichsschalters zwischen allen drei Leitern des Netzes Potentialdifferenzen messen. Durch die Messung der an den Leitern liegenden Potentialdiffe­ renzen läßt sich auch die Lage der Phase ermitteln oder kontrollieren.

Sehr wichtig ist es, eine gefährliche am Schutzleiter liegende Fehlerspannung und auch die Lage des Phasenlei­ ters schon vor Beginn der eigentlichen Messung feststel­ len zu können. Hierzu bedient man sich einer Signal­ schaltung, die über einen Berührungskontakt hochohmig mit dem Schutzkontakt des Meßsteckers verbunden ist. Bei einer unzulässigen Fehlerspannung fließt bei Berühren des Berührungskontaktes ein Kürperstrom gegen Erde, der die Signalschaltung zur Signalisierung veranlaßt. Der Körperstrom muß selbstverständlich so niedrig wie mög­ lich gehalten werden und darf auch im Fehlerfall keinen bedenklichen Wert erreichen. Diese Voraussetzungen wer­ den durch einen Schutzkondensator, der die Signalschal­ tung mit dem Berührungskontakt kapazitiv koppelt, ge­ währleistet, wobei ein Verstärker dafür sorgt, daß Strö­ me im Mikroamperebereich ausreichen, um die Signalschal­ tung zu aktivieren. Der Schutzkondensator ist so aufge­ baut, daß er die vom Meßgerät eingehaltene Schutzklasse 2 (Prüfspg. 4 kV) ebenfalls erfüllt. Die Versorgung der Signalschaltung aus einer Batterie macht diese netzunab­ hängig, so daß eine am Schutzleiter liegende gefährliche Spannung auch dann signalisiert werden kann, wenn an Phase keine Spannung liegt. Eine vom Netz gespeiste Sig­ nalschaltung wäre hierzu nicht in der Lage. Im übrigen macht die Batterie das Meßgerät auch in soweit vom Netz unabhängig, als auch bei abgeschalteter Netzspannung z. B. bei ausgeschaltetem FI-Schalter, die ermittelte und gespeicherte Berührungsspannung weiterhin angezeigt wird.

Bei einer zweckmäßigen Ausbildung des Meßgerätes wirkt der Handschalter auf die, vorzugsweise durch einen Mi­ kroprozessor gesteuerte Meßautomatik und ist als Taster ausgebildet, durch dessen Betätigung der Meßablauf in­ itiiert wird, wobei eine Zeitschaltung dafür sorgt, daß das Meßgerät selbsttätig, vorzugsweise nach 15 Sekunden, abschaltet. Der Handschalter ist als Schiebetaster so ausgebildet, daß er neben seiner Ruhestellung und einer zweiten Stellung für das Einschalten des Meßgerätes eine dritte Schaltstellung besitzt, die je nach Stellung des Meßgrößenumschalters weitere Auswertungen oder Prüfungen ermöglicht. Die automatische Abschaltung des Meßgerätes nach ca. 15 s wird nicht wirksam, wenn der Handschalter erneut in seine dritte Schaltstellung gebracht wird. Hierdurch verlängert sich die Einschaltzeit um jeweils ca. 15 s. Auf diese Weise kann die Messung in großem Umfang allein durch die Bedienung des am Meßstecker an­ gebrachten Handschalters erfolgen. Das Zusammenspiel zwischen Handschalter und Meßautomatik ist derart, daß in der dritten Schaltstellung des Handschalters das Meß­ gerät einen Rechenwert anzeigt, der von dem in der zwei­ ten Schaltstellung ermittelten Meßwert durch eine Re­ chenschaltung des Meßgerätes mathematisch abgeleitet ist. Sofern der Meßgrößenschalter eine Schaltstellung zur Messung des Schleifenwiderstandes oder des Innenwi­ derstandes einnimmt, ist der angezeigte Rechenwert der Kurzschlußstrom. Nimmt dagegen der Meßgrößenschalter eine zur Messung der Berührungsspannung vorgesehene Schaltstellung ein, so fließt in der dritten Schaltstel­ lung des Handschalters über die beiden Meßkontakte ein Prüfstrom, der etwa dem Nennfehlerstrom eines zu prüfen­ den FI-Schalters entspricht.

Die zur Stromversorgung des Meßgerätes dienende Batterie ist zweckmäßiger Weise durch das Meßgerät selbst über­ prüfbar. Um hierfür eine eigene Schalterstellung am Meß­ größenumschalter zu sparen, ist das Meßgerät so aufge­ baut, daß die Prüfung dann erfolgt, wenn der Meßgrößen­ umschalter auf einen Meßbereich zur Spannungsmessung geschaltet ist und der Handschalter in seine dritte Schaltstellung gebracht wird. Die Prüfung der Batterie erfolgt unter Last.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Meßgerätes wird im folgenden näher beschrieben und in den Zeichnun­ gen dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 den Aufbau des erfindungsgemäßen Meßgerätes,

Fig. 2 ein Blockschaltbild des Meßgerätes,

Fig. 3 die Anwendung des Meßgerätes bei der FI-Schal­ terprüfung,

Fig. 4 die Anwendung des Meßgerätes bei der Messung des Erdungswiderstandes.

Wie Fig. 1 zeigt, besteht das Meßgerät aus einem Gehäu­ se 25, in dem die wichtigsten Funktionseinheiten unter­ gebracht sind, einem Meßstecker 2 und einem auf diesen aufsteckbaren Kontaktadapter 7. Am Gehäuse 25 sind ein Meßgrößenumschalter 1, eine Buchse 19 zum Anschließen einer Erdsonde, Leuchtdioden 20 bis 23 zum Signalisieren bestimmter Fehlerzustände und ein Display 30 zur Anzeige bestimmter Meß- oder Rechenwerte vorgesehen.

Der Meßstecker 2 ist über Meßleitungen 32 mit den im Gehäuse 25 untergebrachten Funktionseinheiten verbunden. Er ist an seinem kontaktierten Ende entsprechend einem genormten Schukostecker ausgebildet und besitzt drei Pole 3 bis 5. Zwei der Pole sind als Polstifte 3, 4 und ein Pol als Schutzkontakt 5 ausgeführt. Der entsprechend der deutschen Norm außenliegende Schutzkontakt 5 ist mit einer Schutzkontaktbuchse 12 verbunden, wie sie in ande­ ren Ländern bei Schutzkontaktsteckern vorgeschrieben ist. Ein den Meßstecker 2 verlängernder Handgriff 26 trägt einen Schiebetaster 6, der drei Schaltstellungen 16 bis 18 besitzt. Die mittlere Stellung des Tasters 6 ist seine Ruhestellung 16, in die er nach Betätigung zurückkehrt. Wird der Taster 6 in seine zweite, vorne liegende Stellung 17 gebracht, so wird das Meßgerät ein­ geschaltet und seine Meßautomatik tritt in Aktion. Die automatisch ermittelte und digital auf dem Display 30 angezeigte Meßgröße richtet sich nach der Schaltstellung des Meßgrößenumschalters und der somit vorgewählten Meß­ größe oder Meßart. Sollten die bei der Messung einzuhal­ tenden Randbedingungen nicht erfüllt sein, so signali­ sieren die Leuchtdioden 20 bis 23 den jeweiligen Fehler oder Mangel.

Da das Meßgerät, um es unabhängig vom Netz zu machen, batteriebetrieben ist, wird die Einschaltzeit des Gerä­ tes durch eine Abschaltautomatik auf eine Dauer von 15 Sekunden begrenzt. Bringt man jedoch den Taster 6 in seine dritte Stellung 18, bevor sich das Gerät selbsttä­ tig abgeschaltet hat, so verlängert sich die Einschalt­ dauer um weitere 15 Sekunden. Das Meßgerät bleibt so lange eingeschaltet, solang der Taster in seiner dritten Stellung 18 gehalten wird. Weiterhin ist das Meßgerät so ausgelegt, daß es in der dritten Stellung 18 des Tasters 6 zusätzliche Meß- oder Rechenfunktionen ausführt, die im allgemeinen in Verbindung mit der vorher in der zwei­ ten Stellung 17 des Tasters 6 durchgeführten Messung stehen.

Da sich der Meßstecker 2 zur Messung an nicht genormten Steckdosen oder frei liegenden Leitungen nicht eignet, ist ein Kontaktadapter 7 vorgesehen, der sich auf den Meßstecker aufsetzen läßt. Der Kontaktadapter 7 besitzt zur Aufnahme des Meßsteckers 2 einen Stecktopf 8, an dem eine erste Meßspitze 9 befestigt ist sowie eine über ein Meßkabel 11 mit dem Stecktopf 8 verbundene zweite Meß­ spitze 10. Die Kontakte im Stecktopf 8 sind so gelegt, daß über einen Kontaktstift 13, der beim Zusammenstecken auf die Schutzkontaktbuchse 12, trifft eine Verbindung des Schutzkontaktes PE mit der ersten Meßspitze 10 er­ folgt. Ein weiteres Kontaktstück verbindet einen der beiden Steckerstifte 3, 4 über das Meßkabel 11 mit der zweiten Meßspitze 10.

Auf einer Seite des zum Meßstecker 2 gehörigen Hand­ griffs 26 ist ein Berührungskontakt 14 angebracht, der über die Hand und den Körper des berührenden Erdpoten­ tial an das Meßgerät legt. Der Berührungskontakt 14 ist der eine Pol eines Schutzkondensators, der zusammen mit einem Verstärker im Handgriff 26 eingebaut ist und ge­ ringste Ströme, die vom Schutzleiter PE über den Berüh­ rungskontakt 14 gegen Erde fließen, erfaßt und zur Sig­ nalisierung an eine der Leuchtdioden 20 bis 23 meldet. Die Schaltung ist so ausgelegt, daß sich bereits vor dem Einschalten der Meßautomatik und somit vor der eigentli­ chen Messung, gefährliche Berührungsspannungen am Schutzleiter PE oder die Lage der Phase ermitteln las­ sen.

In Fig. 2 ist ein Blockschaltbild des Meßgerätes darge­ stellt, mit dessen Hilfe sich grob das Zusammenwirken der einzelnen Baugruppen erläutern läßt. Der Meßstecker 2 wird beim Einstecken in eine Schutzkontaktdose mit dem Phasenleiter L, dem Null-Leiter N und dem Schutzleiter PE verbunden. Ein Fingerkontakt FK dient als Berührungs­ kontakt zur Schaffung eines netzexternen Erdpotentials. Die Auswahl der Meßgröße, die zunächst am Meßgrößenum­ schalter 1 vorgegeben wird, erfolgt durch die Meßautoma­ tik 33. Ein Mikroprozessor 38 übernimmt dabei alle Steu­ er- und Rechenfunktionen. Für die richtige Polarität bzw. Lage der Phase am Eingang der Meßautomatik 33 sorgt eine Phasenanpaßautomatik 37.

Da die Berührungsspannung, der Schleifenwiderstand und der Netzinnenwiderstand nach dem Prinzip der Spannungs­ absenkung gemessen werden, muß diese durch eine entspre­ chende Belastung des Netzes herbeiführbar sein. Hierzu dient eine Konstantstromquelle 40, die das Netz mit ei­ nem konstanten Strom belastet. Zur Überprüfung von FI- Schutzschaltern ist der Konstantstrom mit Hilfe des Meß­ größenunschalters auf verschiedene Werte einstellbar. Die bei der Spannungsabsenkung entstehende Differenz­ spannung wird über einen Integrator 39 ermittelt.

Die jeweilige Meß- oder Rechengröße wird über eine An­ zeigeeinheit ausgegeben und auf einem Display 30 digital dargestellt. Fehlerzustände werden durch Leuchtdioden signalisiert. Das Ablesen der Meßgröße auf dem Display 30 läßt sich bisweilen dadurch vermeiden, daß ein aku­ stischer Signalgeber 34 deutlich hörbar signalisiert, wenn die Meßgröße im vorgeschriebenen Bereich liegt.

Die Fig. 3 und 4 verdeutlichen nochmal die Möglich­ keiten, die sich beim Anschließen des Meßgerätes am Netz ergeben. Nach Fig. 3 wird ein FI-Schalter auf seine Funktionsfähigkeit überprüft, während nach Fig. 4 ein Erdungswiderstand gemessen wird. In beiden Fällen ist sowohl eine Messung mit dem unmittelbar in eine Steckdo­ se einsteckbaren Meßstecker, wie auch mit dem auf den Meßstecker aufgesetzten Kontaktadapter möglich. Der Kon­ taktadapter gestattet in vorteilhafter Weise eine Zwei­ polmessung. Bei beiden Messungen kann mit oder ohne Erd­ sonde gearbeitet werden. Wird mit Erdsonde gearbeitet, wie in Fig. 4 dargestellt, so kommt nicht die Span­ nungsabsenkung sondern das Prinzip der Strom/Spannungs- Messung zur Anwendung.

Claims (27)

1. Meßverfahren zur Überprüfung von Schutzmaßnahmen in elektrischen Anlagen, bei dem die Berührungsspannung und ggf. weitere Meßgrößen nach dem Spannungsabsenkungs­ verfahren ermittelt werden, und der Ablauf des Meßver­ fahrens so gestaltet ist, daß eine Kontrolle des Ab­ schaltverhaltens eines FI-Schalters grundsätzlich erst nach Ermittlung der Berührungsspannung erfolgen kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßablauf derart automa­ tisiert ist, daß erfaßte Meßwerte durch eine Rechen­ schaltung selbstständig ausgewertet und Meß- oder Re­ chenergebnisse auf einem Display in vorgegebener Folge digital angezeigt werden und nach dem Einschalten einer den Ablauf bestimmenden Meßautomatik diese zunächst we­ sentliche, bei der Messung einzuhaltende Randbedingungen überprüft und den Meßablauf blockiert oder unterbricht, sobald eine der vorgegebenen Randbedingungen, insbeson­ dere der zulässige Netzspannungsbereich, nicht eingehal­ ten wird und signalisiert, um welche Randbedingung es sich handelt, und daß für die verschiedenen Randbedin­ gungen jeweils Toleranzbereiche vorgegeben sind, die die Meßautomatik bei der Überprüfung als zulässig betrach­ tet, jedoch Abweichungen innerhalb des zulässigen Tole­ ranzbereiches, insbesondere Abweichungen der Netzspan­ nung, bei der Ermittlung des Meßwertes rechnerisch aus­ gleicht.

2. Meßverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Randbedingungen für die durchzuführen­ den Messungen die Spannungen des zu prüfenden Netzes und/oder die Batteriespannung für die Stromversorgung des Meßgerätes und/oder die Innentemperatur des Meßgerä­ tes geprüft werden.

3. Meßverfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die den Ablauf des Meßverfahrens bestimmende Meßautomatik nach Ermittlung der Berührungsspannung den Meßablauf unterbricht, bevor der in der Schutzschaltung fließende Prüfstrom einen Wert erreicht, bei dem der FI-Schalter abschaltet und eine Fortsetzung des Meßblaufs zur Prüfung des Abschalt­ verhaltens des FI-Schalters der Betätigung eines Hand­ schalters bedarf, wobei der Handschalter elektrisch so verriegelt ist, daß er die Fortsetzung der Messung nur erlaubt, wenn die ermittelte Berührungsspannung den zu­ lässigen Bereich nicht überschreitet.

4. Meßverfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Ermittlung der Berührungsspannung nach dem Spannungsabsenkungsver­ fahren mit Hilfe des Meßgerätes über den FI-Schalter geleitete Prüfstrom so niedrig ist oder so kurzzeitig anliegt, daß der FI-Schalter hierdurch nicht abgeschal­ tet wird und erst ein von Hand auslösbarer, entsprechend größerer oder länger anliegender Prüfstrom das Abschal­ ten des FI-Schalters bewirkt.

5. Meßverfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfstrom zur Ermittlung der Berührungsspannung gleich oder kleiner als die Hälfte, vorzugsweise nur ein Drittel des Nennab­ schaltstromes des zu prüfenden FI-Schalters ist und die so ermittelte Berührungsspannung auf den Nennabschalt­ strom durch die Meßautomatik hochgerechnet wird.

6. Meßverfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der von Hand aus­ lösbare Prüfstrom zum Abschalten des FI-Schalters dem 1,1-fachen Nennabschaltstrom des FI-Schalters ent­ spricht, höchstens 0,2 Sekunden lang fließt und dann automatisch abgeschaltet wird.

7. Meßverfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einschal­ ten der Meßautomatik sich diese nach einer vorgegebenen Zeit, vorzugsweise nach 15 Sekunden selbst abschaltet und während dieser Zeit ein nach der Messung gespeicher­ ter Wert zur Anzeige kommt.

8. Meßverfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltzeit der Meßautomatik und damit die Dauer der Anzeige des ermittelten Wertes durch die Betätigung eines Handschal­ ters verlängerbar ist.

9. Meßverfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Span­ nungsabsenkung gemessenen Differenzspannungen auch zur Ermittlung des Schleifenwiderstandes und des Innenwider­ standes dienen, und beim Schleifenwiderstand die Span­ nungsabsenkung zwischen Phasenleiter L und Schutzleiter PE beim Innenwiderstand dagegen zwischen Phasenleiter L und Null-Leiter N erfolgt.

10. Meß- oder Prüfgerät zur Durchführung des Meß­ verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Meßautomatik, die den Ablauf der Messung bei der Überprüfung von Schutzmaßnahmen in elektrischen Anlagen bestimmt und mit Leuchtdioden auf einer Gehäuseoberseite des Meßgerätes zur Anzeige bestimmter Fehlerzustände, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät mit einem Dis­ play (30) zur digitalen Anzeige der beim Meßablauf er­ mittelten Meß- oder Rechenwerte ausgestattet ist und bestimmte Leuchtdioden (20-23) das Einschalten bestimm­ ter bei der Durchführung der jeweiligen Messung einzu­ haltender Randbedingungen signalisieren und ein Hand­ schalter (6) vorgesehen ist, der sich an einem über Meß­ leitungen (32) mit dem Meßgerät verbundenen Meßstecker (2) befindet und so mit einem am Meßgerät vorgesehenen Meßgrößenumschalter (1) zusammenwirkt, daß nach dessen Einstellung auf die jeweilige Meßgröße und/oder Meßart, die weitere Bedienung des Meßgerätes nur über den Hand­ schalter (6) erfolgt.

11. Meß- oder Prüfgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßgrößenumschalter (1) Schalt­ stellungen zum Messen der Netzspannung und/oder des Netzinnenwiderstandes und/oder des Schleifenwiderstandes und/oder des Erdungswiderstandes und/oder mehrerer Schaltstellungen für unterschiedliche FI-Schalter-Nenn­ abschaltströme besitzt.

12. Meß- oder Prüfgerät nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise vier Leuchtdi­ oden (20-23) zum Signalisieren jeweils unterschiedlicher Fehlerzustände dienen und eine erste Leuchtdiode (20) unzulässiges Potential am Schutzleiter anzeigt, eine zweite Leuchtdiode (21) zulässige bzw. unzulässige Netz­ spannungen anzeigt eine dritte Leuchtdiode (22) bei un­ zulässiger Berührungsspannung aufleuchtet und eine vier­ te Leuchtdiode (23) signalisiert, wenn der FI-Schalter bei Nennausschaltstrom nicht ausgelöst hat.

13. Meß- oder Prüfgerät nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein akustischer Sig­ nalgeber vorgesehen ist, der signalisiert, wenn bestimm­ te Meßwerte, insbesondere der Innenwiderstand und der Schleifenwiderstand unterhalb des maximal zulässigen Wertes liegen.

14. Meß- oder Prüfgerät nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßstecker (2) entsprechend einem Schutzkontaktstecker (3) aus Schutz­ kontakt und zwei Steckerstiften bestehende Pole besitzt, von denen aber jeweils höchstens zwei, ggf. wechselnde Pole, als Meßkontakte zur Aufnahme von für die jeweilige Messung benötigten Potentialdifferenzen dienen und eine Meßautomatik in Abhängigkeit von der Stellung des Meß­ großenumschalters (1) und der sich beim Einstecken des Meßsteckers (2) in eine Steckdose ergebenden Polung, ggf. durch Umschalten, bestimmt, welche der drei Pole (3, 4, 5) des Meßsteckers (2) als Meßkontakte wirken.

15. Meß- oder Prüfgerät nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßautomatik durch geeignete Umschaltung jeweils den Polstift (3 oder 4) zun Meßkontakt macht, der beim Einstecken des Meßsteckers (2) in eine Steckdose an Phase zu liegen kommt, während der am Null-Leiter liegende Polstift (4 oder 3) oder der Schutzkontakt (5), ggf. wechselnd, als Meßkontakt dienen.

16. Meß- oder Prüfgerät nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf den Meßstecker (2) aufsetzbarer Kontaktadapter (7) aus einem Steck­ topf (8) besteht, an dem zwei Meßspitzen (9, 10) befe­ stigt sind, wobei eine erste, auf dem Stecktopf (8) festmontierte PE-Meßspitze (9) mit dem Schutzkontakt (5) des Meßstekkers (2) kontaktiert und eine zweite über ein Meßkabel (1) mit dem Stecktopf (8) verbundene L-Meßspit­ ze mit einem der beiden Polstifte (3, 4) des Meßsteckers (2) kontaktiert.

17. Meß- oder Prüfgerät nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßstecker (2) neben den äußeren Schutzkontakten (5) auch eine Schutz­ kontaktbuchse (12) nach DIN 49 441 zur Aufnahme eines Schutzkontaktstiftes besitzt und die Kontaktierung der PE-Meßspitze (9) des Kontaktadapters (7) über einen Kon­ taktstift (13) erfolgt, der in die Schutzkontaktbuchse (12) eingreift.

18. Meß- oder Prüfgerät nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß am Meßgrößenumschal­ ter (1) zwei Meßbereiche zur Spannungsmessung vorgesehen sind und in einem ersten Meßbereich die beiden Polstifte (3, 4) als Meßkontakte dienen, so daß die Spannung zwi­ schen Phasenleiter L und Null-Leiter N gemessen wird während in einem zweiten Meßbereich ein Polstift und der Schutzkontakt als Meßkontakte dienen und hierbei unter Mitwirkung der automatischen Phasenanpassung zwischen dem Phasenleiter L und dem Schutzleiter PE gemessen wird.

19. Meß- oder Prüfgerät nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die automatische Phasenanspassung der Polstifte (3, 4) in der Stellung des Meßgrößenumschalters, die zur Messung der Spannung zwi­ schen Phase L und Null-Leiter N vorgesehen ist, gesperrt ist und der Meßstecker mit Polbezeichnungen versehen ist, die eine definierte Zuordnung zur Lage der Phase an der Steckdose ermöglichen.

20. Meß- oder Prüfgerät nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß am Meßstecker (2) ein Berührungskontakt (14) vorgesehen ist, der hochoh­ mig, vorzugsweise kapazitiv, über eine Signalschaltung mit dem Schutzkontakt (5) des Meßsteckers (2) verbunden ist, derart, daß bei einer gefährlichen am Schutzleiter liegenden Potential bei Berührung des Berührungskontak­ tes (14) ein Körperstrom gegen Erde fließt, der die Sig­ nalschaltung zur Signalisierung des Schutzleiterpoten­ tials veranlaßt.

21. Meß- oder Prüfgerät nach einem der Ansprüche 10 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalschaltung mit einem Schutzkondensator kapazitiv mit dem Berüh­ rungskontakt verbunden ist und einen Verstärker beinhal­ tet, und ihre Stromversorgung aus einer Batterie er­ folgt, die auch zur Versorgung des Meßgerätes dient.

22. Meß- oder Prüfgerät nach einem der Ansprüche 10 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Handschalter (6) auf die, vorzugsweise durch einen Mikroprozessor ge­ steuerte Meßautomatik wirkt und als Taster ausgebildet ist, durch dessen Betätigung der Meßablauf initiiert wird und eine Zeitschaltung das Meßgerät nach vorzugsweise 15 Sekunden selbsttätig abschaltet.

23. Meß- oder Prüfgerät nach einem der Ansprüche 10 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Handschalter (6) als Schiebetaster ausgebildet ist, der außer seiner Ru­ hestellung (16) und seiner zweiten Stellung (17) für das Einschalten des Meßgerätes eine dritte Schaltstellung (18) besitzt, die je nach Stellung des Meßgrößenumschal­ ters (1) weitere Auswertungen oder Prüfungen ermöglicht und bei erneuter Betätigung eine Anzeigeverlängerung um 15 Sekunden bewirkt.

24. Meß- oder Prüfgerät nach einem der Ansprüche 10 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß in der dritten Schaltstellung (18) des Handschalters (6) das Meßgerät einen Rechenwert anzeigt, der von dem in der zweiten Schaltstellung ermittelten Meßwert durch eine Rechen­ schaltung des Meßgerätes mathematisch abgeleitet ist und daß dieser Rechenwert der Kurzschlußstrom ist, wenn der Meßgrößenumschalter eine zur Messung des Schleifenwider­ standes oder des Innenwiderstandes vorgesehene Schalt­ stellung einnimmt.

25. Meß- oder Prüfgerät nach einem der Ansprüche 10 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß in der dritten Schaltstellung (18) des Handschalters (6) über die Meß­ kontakte ein Prüfstrom fließt, der etwa dem Nennfehler­ strom einer zu prüfenden FI-Schalters entspricht, wenn der Meßgrößenumschalter (1) eine zur Messung der Berüh­ rungsspannung vorgesehene Schaltstellung einnimmt.

26. Meß- oder Prüfgerät nach einem der Ansprüche 10 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät eine Buchse (19) zum Anschließen einer Erdsonde besitzt und die Buchse (19) einen Umschaltkontakt enthält, der einen Meßkontakt vom Meßstecker (2) an die Erdsonde legt, so daß der für die Spannungsmessung frei gewordene Pol des Meßsteckers nur zum Leiten des Prüfstroms dient und die Erdsonde bei Stellungen des Meßgrößenumschalters, die nicht zur Messung des Erdungswiderstandes oder der Be­ rührungsspannung oder zur Leitung des Auslösestroms für FI-Schalter dienen, elektrisch gesperrt ist.

27. Meßgerät nach einem der Ansprüche 10 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß eine Prüfung der Batterie unter Last erfolgt, wenn der Meßgrößenumschalter auf den einen Meßbereich zur Spannungsmessung geschaltet ist und der Handschalter in seine dritte Schaltstellung gebracht wird.