DE3604118A1

DE3604118A1 - Personenschutzschaltung fuer elektrische geraete

Info

Publication number: DE3604118A1
Application number: DE19863604118
Authority: DE
Inventors: Robert Birkmeyer
Original assignee: Individual
Current assignee: Birkmeyer Robert 7706 Eigeltingen De
Priority date: 1986-02-10
Filing date: 1986-02-10
Publication date: 1987-06-11
Also published as: EP0293376A1; WO1987001902A3; AU7023487A; WO1987001902A2; JPH01501516A; DE3604118C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Personenschutzschaltung für elektrische Geräte, insbesondere für elektrische Haushaltsgeräte.

Alle Haushalte sind heutzutage mit elektrischen Siche rungen ausgerüstet, die eine Überlastung der Stromver sorgungsleitungen verhindern und beispielsweise bei einem Kurzschluß die Stromversorgung unterbrechen. Wenn ein angeschlossenes elektrisches Gerät, etwa ein Fön, ins Wasser, z.B. in eine gefüllte Badewanne, ein Spülbecken oder einen Eimer fällt, so fließt dadurch ein gegenüber den Verhältnissen in Luft nur so wenig erhöhter Strom, daß übliche Haushaltssicherungen davon nicht ausgelöst werden.

In manchen Haushalten sind sogenannte Fehlerstromschutz schaltungen installiert, die einen Schutzschalter auf weisen, der auslöst, d.h. die Spannungsversorgung ab schaltet, sobald über geerdete Teile außerhalb des Betriebsstromkreises ein über einen bestimmten gewähl ten Wert hinausgehender Fehlerstrom fließt.

Aber auch solche Schutzschaltungen können nicht alle Elektrounfälle vermeiden. Eine Fehlerstromschutzschal tung spricht beispielsweise nicht an, wenn ein Gerät mit nur zweiadrigem Anschluß, also ohne sogenannten Schutzkontakt, in einen Wassereimer oder in eine geerde te, wassergefüllte Badewanne fällt, die ein Abfluß system aus Kunststoffrohren aufweist. Aufgrund der guten Isolationswirkung der Emaille fließt nur ein so geringer Strom über die geerdete Badewanne ab, daß dieser von den üblichen Fehlerstromschutzschaltungen nicht erfaßt wird; eine Abschaltung der Spannungsversor gung findet demnach nicht statt.

Aufgrund dieser Tatsache sind Personen gefährdet, die sich in der Badewanne befinden oder die versuchen, das eingesteckte Gerät aus der gefüllten Badewanne oder einem Wassereimer zu holen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Personenschutz schaltung zu schaffen, die auf jeden Fall verhindert, daß Personen zu Schaden kommen, wenn ein eingestecktes elektrisches Gerät ins Wasser gelangt, sei es in eine Badewanne, ein Spülbecken oder einen Wassereimer.

Diese Aufgabe wird bei einer Personenschutzschaltung der o.g. Art dadurch gelöst, daß eine zwischen dem zugehörigen elektrischen Gerät und der Personenschutz schaltung verlaufende Sicherheitsleitung vorgesehen ist, wobei die Sicherheitsleitung im Inneren des Geräts mindestens einen stromführende Teile nicht berührenden, unisolierten Bereich aufweist. Außerdem ist eine mit der Sicherheitsleitung und einem Bezugspotential verbun dene erste Schalteinrichtung und schließlich eine von der ersten Schalteinrichtung betätigbare zweite Schalt einrichtung vorgesehen, die zwischen Phase und Nullei ter der elektrischen Spannungsversorgung des Geräts liegt und die in aktiviertem Schaltzustand das zugehöri ge Gerät von Phase und Nulleiter trennt. Dabei ist die zweite Schaltungseinrichtung so mit der Phase und mit dem Nulleiter verbunden, daß sie nach Aktivierung durch die erste Schalteinrichtung in aktiviertem Schaltzu stand bleibt. Es wird also eine sogenannte Selbsthal tung der zweiten Schalteinrichtung vorgesehen, durch die das zugehörige Gerät abgeschaltet bleibt, nachdem die Personenschutzschaltung einmal ausgelöst wurde.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Personenschutzschaltung in dem Gehäuse des der Spannungsversorgung dienenden Steckers des zugehörigen Geräts untergebracht. Das hat den Vorteil, daß der Benutzer des Geräts unabhängig von den Gegebenheiten des jeweiligen Hausanschlusses optimal gegen Elektroun fälle geschützt ist, denn überall wo er sein Gerät benutzt, kann die Personenschutzschaltung in Funktion treten und notfalls die Spannungsversorgung des Geräts abschalten.

Der Aufbau der Personenschutzschaltung ist so gewählt, daß vorhandene Sicherungen und Fehlerstromschutzschal tungen in ihrer Funktion in keiner Weise beeinträchtigt werden. Es wird also lediglich eine zusätzliche Sicher heit für den Benutzer elektrischer Geräte erreicht, ohne die Wirkung bestehender Schutzeinrichtungen zu schmälern.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine Perso nenschutzschaltung mit nur einer als Relais ausgebilde ten Schalteinrichtung vorgesehen, die ebenfalls in dem Stecker des zugehörigen Gerätes unterbringbar ist, aber weniger Raum einnimmt. Ansonsten ist das Arbeits prinzip ähnlich dem o.g. Ausführungsbeispiel.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Selbst haltung der Schalteinrichtung im zweiten, aktivierten Schaltzustand dadurch erreicht, daß eine Spannungsver sorgung der Schalteinrichtung über einen zwischen Phase und Nulleiter liegenden Transformator sichergestellt wird.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter ansprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Ausführungs beispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: ein erstes Ausführungsbeispiel einer Personen schutzschaltung, bei der ein vorhandener Schutz kontakt zur Gewinnung eines Bezugspotentials herangezogen wird;

Fig. 2: ein zweites Ausführungsbeispiel der Personen schutzschaltung, bei der der Nulleiter zur Ge winnung eines Bezugspotentials herangezogen wird;

Fig. 3: ein drittes Ausführungsbeispiel der Personen schutzschaltung, bei der die Phase zur Gewin nung eines Bezugspotentials herangezogen wird;

Fig. 4: ein viertes Ausführungsbeispiel der Personen schutzschaltung, die mit nur einer Schaltein richtung ausgerüstet ist, und

Fig. 5: ein fünftes Ausführungsbeispiel der Personen schutzschaltung, bei der die Schalteinrichtung im zweiten aktivierten Schaltzustand über einen Transformator versorgt wird.

Alle Figuren zeigen die Personenschutzschaltung in einem ersten, inaktivierten Schaltzustand.

Fig. 1 zeigt eine Personenschutzschaltung 2 mit einer als Relais ausgebildeten ersten Schalteinrichtung R 1, deren Schaltspule einerseits über eine Sicherheitslei tung 4 mit dem zugehörigen, lediglich skizziert darge stellten Gerät 6 und andererseits mit einem Bezugspo tential am Schaltpunkt 8 und über diesen mit dem Schutz kontakt 20 verbunden ist. Die Sicherheitsleitung 4 endet im Inneren des Geräts 6 und weist mindestens einen blanken, unisolierten Bereich in der Nähe strom führender Teile, etwa des Motors oder der Heizdrähte eines Föns, auf, ohne diese zu berühren. Wenn nun das mit der Spannungsversorgung, also dem Haushaltsnetz verbundene Gerät 6 ins Wasser fällt, fließt ein Strom von der Phase 10 im Gerät über das Wasser zur Sicher heitsleitung 4 und über die Spule der ersten Schaltein richtung R 1 zum Schaltpunkt 8 und weiter zum Schutzkon takt 20. Dieser Strom fließt auch, wenn das Gerät 6 durch einen am Gerätegehäuse angebrachten Schalter abgeschaltet ist. Daraufhin zieht das Relais R 1 an und betätigt den zugehörigen Schließ-Kontakt r 1.

Dadurch wird die ebenfalls als Relais ausgebildete zweite Schalteinrichtung R 2 betätigt, die zwischen der Phase 10 und dem Nulleiter 12 liegt. Die zweite Schalteinrichtung R 2 hat drei Kontakte, einen Schließ-Kontakt s 2 und zwei Öffner-Kontakte ö 21 und ö 22. Wenn das Relais R 2 über das Relais R 1 betätigt wird, schließt der Schließ-Kontakt s 2, so daß das Relais R 2 mit der Phase 10 und dem Nulleiter 12 verbun den ist und sich selbst aktiviert. Auf diese Weise wird eine Selbsthaltung der zweiten Schalteinrichtung R 2 erreicht. Gleichzeitig werden aber auch die Öffner ö 21 und ö 22 betätigt und die Spannungsversorgung des Geräts 6 unterbrochen. Die Person, die das Gerät bedient, ist also sofort gegen den Einfluß von Spannung bzw. Strom geschützt.

Dadurch, daß die Spannungsversorgung des Geräts 6 unter brochen ist, fällt auch das Relais R 1 ab, der Schließ-Kontakt s 1 öffnet und betätigt das Relais R 2 nicht mehr. Aufgrund der Selbsthaltung über den Schließ-Kontakt s 2 bleibt aber das Relais R 2 in dem zweiten, aktivierten Schaltzustand und sorgt so dafür, daß das Gerät 6 abgeschaltet bleibt.

In den Fig. 2 und 3 sind zwei weitere Schaltungs versionen dargestellt.

Bei fehlendem Schutzleiter 20, oder um eine Beschaltung des Schutzleiters 20 zu vermeiden, kann als Bezugspoten tial der ersten Schalteinrichtung R 1 auch die Phase 10 (vgl. Fig. 2) oder der Nulleiter 12 (vgl. Fig. 3) gewählt werden. Dabei muß die Spule der ersten Schalt einrichtung R 1 so mit den Öffner-Kontakten ö 21 und ö 22 des Relais R 2 verbunden werden, daß das Relais R 1 spannungslos ist, wenn die zweite Schalteinrichtung R 2 aktiviert ist. D.h. statt am Schaltpunkt 8 kann die Spule des Relais R 1 dann über den Schaltpunkt 14 mit der Phase 10 (vgl. Fig. 2) oder über den Schalt punkt 16 mit dem Nulleiter 12 (vgl. Fig. 3) verbunden werden.

Wenn das Gerät 6 mit der Beschaltung gemäß Fig. 2 ins Wasser fällt, fließt ein Strom über die Phase 10, den Schaltpunkt 14 zur ersten Schalteinrichtung R 1, über die Sicherheitsleitung 4 in das Gerät 6 und durch das Wasser zum Nulleiter 12 im Gerät 6, so daß die erste Schalteinrichtung R 1 betätigt und die Spannungsversor gung über die zweite Schalteinrichtung R 2 durch deren Öffner-Kontakte ö 21 und ö 22 abgeschaltet wird.

Fällt das Gerät 6 mit der Schaltung gemäß Fig. 3 ins Wasser, so fließt ein Strom über die Phase 10 ins Gerät 6, über das Wasser im Gerät 6 und die Sicherheitslei tung 4 in die erste Schalteinrichtung R 1 und weiter zum Schaltpunkt 16 in den Nulleiter 12. Dadurch wird die erste Schalteinrichtung R 1 und damit auch die zweite Schalteinrichtung R 2 betätigt und die Stromversorgung des Geräts 6 abgeschaltet.

Die Schaltungen gemäß Fig. 2 und 3 ermöglichen einen optimalen Personenschutz gegen Elektrounfälle auch in den Fällen, in denen die Hausanschlüsse einen Schutz kontakt nicht vorsehen oder in denen der Schutzkontakt nicht beschaltet werden soll.

Die Selbsthaltung der zweiten Schalteinrichtung R 2 kann - wie in den Fig. 1 bis 3 dargestellt - so ausgelegt sein, daß das zugehörige Gerät 6 abgeschaltet bleibt, bis die Stromversorgung der Personenschutz schaltung 2 unterbrochen wird.

Vorzugsweise ist die Personenschutzschaltung in dem Gehäuse 24 des der Spannungsversorgung dienenden Steckers 18 des zugehörigen Geräts 6 untergebracht.

Die Personenschutzschaltung 2 schaltet bei den gezeig ten Schaltungsversionen aufgrund der Selbsthaltung der zweiten Schaltungseinrichtung R 2 das zugehörige Gerät 6 so lange ab, bis der Stecker 18 aus der Steckdose gezo gen wird.

Es kann aber auch eine spezielle Schalteinrichtung verwendet werden, die - eventuell mechanisch - auch beim Herausziehen des Steckers 18 in aktiviertem Schalt zustand gehalten wird, wenn die erste Schalteinrichtung R 1 einmal betätigt wurde. Dadurch wird verhindert, daß das nasse, eventuell schadhafte Geräte erneut in Betrieb genommen werden kann.

In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Personenschutzschaltung 2 dargestellt, bei dem gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1 bis 3 bezeichnet sind. Bei der Personenschutzschal tung 2 gemäß Fig. 4 ist nur eine einzige, als Relais ausgebildete Schalteinrichtung R 3 vorgesehen. Dieses Ausführungsbeispiel hat daher gegenüber den oben darge stellten Beispielen einen geringeren Platzbedarf und ist leichter in dem Gehäuse 24 eines Steckers 18 unter zubringen.

Das dargestellte Relais R 3 weist drei Kontakte auf, nämlich einen Umschalt-Kontakt u 3 und zwei Öffner-Kon takte ö 31 und ö 32. Gelangt das Gerät 6 in eingestecktem Zustand ins Wasser, so fließt in einem ersten, inakti vierten Schaltungszustand der dritten Schalteinrichtung R 3 gemäß Fig. 4 über die Phase 10, das Wasser im Gerät 6 und die Sicherheitsleitung 4 sowie den Umschaltkon takt u 3 ein Strom in die Spule der dritten Schaltein richtung R 3 und von dort zum Nulleiter 12. Dadurch wird die dritte Schalteinrichtung R 3 in ihren zweiten, akti vierten Schaltzustand gebracht, das Relais R 3 zieht an. Die Spule des Relais R 3 wird dann gemäß Fig. 4 über einen Vorwiderstand 22 und über den Umschaltkontakt u 3 mit Spannung versorgt und bleibt somit selbsthaltend im aktivierten Schaltzustand. Gleichzeitig werden die zugehörigen Öffner-Kontakte ö 31 und ö 32 betätigt und das Gerät 6 von der Spannungsversorgung über die Phase 10 und den Nulleiter 12 abgetrennt. Aufgrund der Selbst haltung bleibt das Relais R 3 so lange in aktiviertem Schaltzustand, wie dessen Spannungsversorgung über den Umschaltkontakt u 3 aufrecht erhalten wird. Durch Heraus ziehen des Steckers 18 fällt das Relais R 3 ab und ge langt wieder in den ersten, inaktivierten Schaltzustand.

Die Schalteinrichtung R 3 kann aber auch so ausgebildet werden, daß sie beispielsweise mechanisch in aktivier tem Schaltzustand gehalten wird, bis sie durch Eingriff eines Fachmanns zurückgesetzt wird. Damit wird der Benutzer gezwungen, das durch die Personenschutzschal tung 2 abgeschaltete Gerät 6 zu einem Fachmann zu brin gen, der es vor dem Zurückstellen der dritten Schalt einrichtung R 3 auf Schäden untersuchen kann.

Bei der Schaltung gemäß Fig. 5 ist an Stelle der in Fig. 4 dargestellten dritten Schalteinrichtung R 3 eine als Relais ausgebildete vierte Schalteinrichtung R 4 vorgesehen, die neben einem Umschalt-Kontakt u 4 und zwei Öffner-Kontakten ö 41 und ö 42 einen zusätzlichen Öffner-Kontakt ö 43 aufweist, der das Relais R 4 im zweiten aktivierten Schaltungszustand der vierten Schalteinrichtung R 4 vom Nulleiter 12 trennt, und damit verhindert, daß beim Umpolen des Steckers 18 ein Strom über den der Selbsthaltung der vierten Schalteinrich tung R 4 im zweiten aktivierten Schaltungszustand die nenden Transformator 26 ins Wasser fließt. Bei Versu chen mit normalem Leitungswasser und einem Fön werden das Relais R 4 - wie schon das Relais R 1 und R 3 - sowie der Transformator 26 für 24 V ausgelegt.

Zusätzlich kann gemäß Fig. 5 noch eine den Umschalt-Kon takt u 4 überbrückende Prüftaste 28 vorgesehen werden, mit der die Funktion der Personenschutzschaltung 2 vor oder während des Betriebes des zugehörigen elektri schen Geräts 6 geprüft werden kann.

Ohne weiteres können zum Aufbau dieser Personenschutz schaltung anstelle der Relais auch elektronische Bau teile wie beispielsweise Thyristoren, Triacs, und bei entsprechender Beschaltung auch Optokoppler oder Kapa zitivinitiatoren verwendet werden, ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung verlassen würde.

Auf jeden Fall wird mit Hilfe der Personenschutzschal tung 2 verhindert, daß der Benutzer eines elektrischen Gerätes Strom oder Spannung ausgesetzt wird, wenn das Gerät 6 in ein leitendes Medium wie Wasser fällt, auch wenn übliche Haushaltssicherungen und Fehlerstromschutz schaltungen nicht ansprechen.

Claims

1. Personenschutzschaltung für elektrische Geräte, insbe sondere für elektrische Haushaltsgeräte, gekennzeichnet durch

- eine von dem zugehörigen elektrischen Gerät (6) zur Personenschutzschaltung (2) verlaufende, isolier te Sicherheitsleitung (4), wobei die Sicherheitslei tung (4) im Inneren des Geräts (6) mindestens einen stromführende Teile nicht berührenden, unisolierten Bereich aufweist,
- eine mit der Sicherheitsleitung (4) und einem Bezugs potential verbundene erste Schalteinrichtung (R 1) sowie
- eine von der ersten Schalteinrichtung (R 1) betätig bare zweite Schalteinrichtung (R 2), die zwischen Phase (10) und Nulleiter (12) der elektrischen Span nungsversorgung des Gerätes (6) liegt und die im aktivierten Schaltzustand das zugehörige Gerät (6) von Phase (10) und Nulleiter (12) trennt, wobei die zweite Schalteinrichtung (R 2) so mit der Phase (10) und dem Nulleiter (12) verbunden ist, daß sie nach Aktivierung durch die erste Schalteinrichtung (R 1) in aktiviertem Schaltzustand bleibt.

2. Personenschutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schalteinrichtung (R 1) durch Trennen von Phase (10) und/oder Nulleiter (12) in einen inakti vierten Schaltzustand zurückführbar ist.

3. Personenschutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schalteinrichtung (R 2) so ausgebildet ist, daß sie das zugehörige Gerät (6) endgültig von der Spannungsversorgung trennt.

4. Personenschutzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie in dem Gehäuse (24) des der Spannungsversorgung dienenden Steckers (18) des zugehörigen Geräts (6) unterbringbar ist.

5. Personenschutzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Schalteinrichtung (R 1, R 2) als Relais ausgebildet sind, wobei die erste Schalt einrichtung (R 1) mit einem Schließkontakt (s 1) und die zweite Schalteinrichtung (R 2) mit einem Schließ-Kon takt (s 2) sowie zwei Öffner-Kontakten (ö 21, ö 22) verse hen ist.

6. Personenschutzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bezugspotential mit dem des Schutzkontakts (20) der elektrischen Spannungsversorgung des zugehöri gen Geräts (6) übereinstimmt.

7. Personenschutzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bezugspotential unabhängig vom Schutz-Kontakt (20) gewählt wird.

8. Personenschutzschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Bezugspotential die Phase (10) des Steckers (18) verwendet wird.

9. Personenschutzschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Bezugspotential der Nulleiter (12) des Steckers (18) verwendet wird.

10. Personenschutzschaltung für elektrische Geräte, insbe sondere für elektrische Haushaltsgeräte, gekennzeichnet durch,

- eine von dem zugehörigen elektrischen Gerät (6) zur Personenschutzschaltung (2) verlaufende, isolierte Sicherheitsleitung (4), wobei die Sicherheitsleitung (4) im Inneren des Geräts (6) mindestens einen strom führende Teile nicht berührenden, unisolierten Be reich aufweist, und
- mindestens eine dritte Schalteinrichtung (R 3) mit einem ersten mit einem Bezugspotential verbundenen Anschluß und einem zweiten Anschluß, der in einem ersten, inaktivierten Schaltzustand der dritten Schalteinrichtung (R 3) mit der Sicherheitsleitung (4) verbunden ist, während die Spannungsversorgung des Geräts (6) über Phase (10) und Nulleiter (12) gewährleistet ist, und der in einem zweiten, aktivier ten Schaltzustand der ersten Schalteinrichtung (R 3) so beschaltet ist, daß die dritte Schalteinrichtung (R 3) sich selbständig in aktiviertem Zustand hält, während die Spannungsversorgung des Geräts (6) über Phase (10) und Nulleiter (12) unterbrochen ist.

11. Personenschutzschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Schalteinrichtung (R 3) durch Trennen von Phase (10) und/oder Nulleiter (12) in den inakti vierten Schaltzustand zurückführbar ist.

12. Personenschutzschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Schalteinrichtung (R 3) so ausgebildet ist, daß sie das zugehörige Gerät (6) endgültig von der Spannungsversorgung trennt.

13. Personenschutzschaltung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie in dem Gehäuse (24) des der Spannungsversor gung dienenden Steckers (18) des zugehörigen Geräts (6) unterbringbar ist.

14. Personenschutzschaltung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Schalteinrichtung (R 3) als Relais ausge bildet ist, das einen Umschalt-Kontakt (u 3) und zwei Öffner-Kontakte (ö 31 und ö 32) aufweist.

15. Personenschutzschaltung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Anschluß der dritten Schalteinrichtung (R 3) mit dem Nulleiter (12) der Spannungsversorgung und in dem zweiten, aktivierten Schaltzustand der drit ten Schalteinrichtung (R 3) der zweite Anschluß über den Umschalt-Kontakt (u 3) und über einen Vorwiderstand (22) mit der Phase (10) verbunden ist.

16. Personenschutzschaltung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Anschluß der dritten Schalteinrichtung (R 3) mit dem Nulleiter (12) der Spannungsversorgung und in dem zweiten, aktivierten Schaltzustand der drit ten Schalteinrichtung (R 3) der zweite Anschluß über den Umschalt-Kontakt (u 3) und über einen Transformator (26) mit Spannung versorgt wird.

17. Stecker für ein elektrisches Gerät, insbesondere ein elektrisches Haushaltsgerät, gekennzeichnet durch, eine im Gehäuse (24) des Steckers (18) untergebrachte Personenschutzschaltung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 16.