DE3621528A1 - Elektrische abschalteinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abschalteinrichtung für Wechselstrom, die insbesondere zur Gefahrenabwehr dient und mit mindestens einem Sensor arbeitet. Als spezielles Anwendungsbeispiel dient der Haartrockner, wo einen Schutz gegen den Stromtod für den Fall realisiert wird, daß der Haartrockner in die mit Wasser gefüllte Badewanne fällt.

Es sind bereits eine Reihe von Schutzmaßnahmen bekannt, die den tödlichen Stromunfall durch den Haartrockner in der Badewanne verhindern sollen.

Die Anwendung des empfindlichen Fehlerstrom-Schutzschalters (Nennfehlerstrom z. B. 30 mA) gilt derzeit offiziell als Stand der Technik. Ein wesentlicher Nachteil ist die Tatsache, daß er praktisch nur für Neuinstallationen infrage kommt, da ein Nachrüsten mit zu hohen Kosten verbunden ist, insbesondere bei alten Anlagen (mit klassischer Nullung). Nicht voll geklärt ist auch die Frage, inwieweit bei isolierten Badewannen, wo der Schutzschalter nicht abschalten kann, die Gefahr eines tödlichen Unfalles gegeben ist. Wenn auch der im Badewasser um den Haartrockner kreisende Strom geringer ist (wie eigene Messungen zeigten), als der zu einer geerdeten Wanne fließende, so muß doch bedacht werden, daß die Gefahr stark anwächst, je näher der Haartrockner am Herzen liegt. Auch die gegebene Muskelverkrampfung ist im Hinblick auf die Ertrinkungsgefahr zu bedenken.

Die bekannten speziellen Schaltungen gegen den Stromtod in der Badewanne haben Nachteile: Die Anwendung eines geerdeten Metallgitters vor den Lufteintritts- und austrittsöffnungen (DE 31 16 285) erfordern eine dreiadrige Zuleitung und einen Schukostecker, was die Handlichkeit des Gerätes sehr mindert. Weiter ist ein Schutz dann nicht gegeben, wenn der Schutzleiter unterbrochen oder mit dem Außenleiter verbunden ist. Auch andere bekannte Lösungen sind viel zu aufwendig, z. B. sind bei einem Vorschlag sogar ein eigener Behälter und eine 4adrige Zuleitung erforderlich (EPA Nr. 1831).

Bei einem weiteren Vorschlag (DE 30 38 101) wird durch die Wassereinwirkung ein Kurzschluß ausgelöst, der die vorgeschaltete Sicherung zur Auslösung bringt. Hier erfolgt keine Abschaltung, wenn der Neutralleiter unterbrochen ist oder wenn der Netz-Schleifenwiderstand zu hoch ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schutz gegen den Stromtod in der Badewanne zu realisieren, unter Vermeidung der erwähnten Nachteil und bei geringstem Aufwand.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst. Die folgenden Unteransprüche enthalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Die Funktionsanalyse der vorgeschlagenen Schaltung zeigt, daß der Schutz auch dann gegeben ist, wenn der Neutralleiter unterbrochen ist (z. B. durch Drahtunterbrechung, Sicherung oder Schalter), wenn die Netz-Schleifenimpedanz einen hohen Wert hat, wenn die Badewanne isoliert ist oder wenn ein Zwei-Phasenbetrieb gegeben ist. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben.

In Fig. 1 ist das Verbrauchsgerät (2, 3, 4), z. B. ein Haartrockner, an der Netzsteckdose S angeschlossen, die vom Netztransformator T gespeist wird. Die Erregerspule 1 des bistabilen und gepolten Relais mit zwei Abschaltkontakten 5 und 6 ist in der Mitte der Heizwicklung (3) und am Sensor 7 angeschlossen. Im Haartrockner sind an allen Stellen, bei denen Flüssigkeit eindringen kann, Sensoren so angeordnet, daß die Flüssigkeit zuerst einen Sensor berührt, bevor sie an eine spannungsführende Stelle gelangt.

Fällt der Haartrockner in die mit Wasser gefüllte Badewanne und gelangt leitendes Wasser von der geerdeten Badewanne oder/und von der Heizwicklung an den Sensor, so erhält die Erregerspule 1 Spannung (unabhängig von der Steckerstellung!) und es erfolgt bei der nächsten Netzhalbwelle geeigneter Polarität, d. h. nach spätestens 15 ms eine doppelpolige Abschaltung durch die Kontakte 5 und 6. Da ein gepoltes bistabiles Relais verwendet wird, bleibt der Haartrockner ausgeschaltet; auch dann, wenn er aus dem Wasser genommen wird und erneut ins Wasser fällt.

In Fig. 2 liegt im Erregerstromkreis ein Grätz-Gleichrichter 8, wodurch die Erregerspule 1 bei jeder Halbwelle mit Strom gleicher Polarität gespeist wird. Dadurch wird erreicht, daß die Abschaltung bereits bei der ersten oder während der nächsten Halbwelle erfolgt, d. h. sie erfolgt nach max. 10 ms.

In Fig. 3 werden nicht die Verbraucherwiderstände 2, 3, 4, sondern zusätzliche Widerstände 9 und 10 als Spannungsteiler verwendet. Auf diese Weise wird eine wesentlich höhere Funktionszuverlässigkeit erreicht, da Heizwicklungen eher eine Unterbrechung erfahren können, als schwach belastete Widerstände.

Weiter ist vom Sensoranschluß zu dem einen Pol ein Heißleiter 11 geschaltet, der im Haartrockner an geeigneter Stelle untergebracht ist. Wird im Haartrockner die zulässige Temperatur überschritten, dann verringert sich der Widerstand des Heißleiters entsprechend und es erfolgt eine Abschaltung.

Die Wiedereinschaltung des Elektrogerätes ist bei dem hier verwendeten bistabilen gepolten Relais nur durch Anlegen von Gleichspannung bestimmter Polarität an die Erregerwicklung oder an eine zusätzliche Erregerwicklung möglich. In der Praxis wird ein ins Wasser gefallener Haartrockner, was sowieso außerordentlich selten vorkommt, meist weggeworfen. Die Wiedereinschaltung wäre aber z. B. in einer Elektrowerkstätte möglich. Sie kann durch die Schaltung gemäß Fig. 4 realisiert werden.

In Fig. 4 ist eine zusätzliche Schaltung angegeben, die eine automatische Wiedereinschaltung des Gerätes bewirkt. Mit Hilfe der nicht abgeschalteten Versorgungsspannung, siehe 12 und 13, wird über zwei Hochohmwiderstände 14 und 15 sowie dem Gleichrichter 16 der Kondensator 17 mit jener Polarität aufgeladen, die eine Wiedereinschaltung ermöglicht. Überschreitet die Kondensatorspannung den Schwellenwert des spannungsabhängigen Schalter 18 (z. B. Kippdiode oder Gasableiter), dann schaltet dieser Schalter durch und die Erregerspule 1 erhält einen Stromstoß, der das Relais wieder einschaltet. 19 ist ein notwendiger Schutzwiderstand.

Durch geeignete R-C-Dimensionierung (14, 15 und 17) kann die gewünschte Wiedereinschaltzeit festgelegt werden. Für den Fall, daß der Gefahrenzustand im Zeitpunkt der automatischen Wiedereinschaltung noch vorhanden ist, erfolgt erneut eine sofortige Ausschaltung.

Claims (5)

1. Elektrische Abschalteinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerspule (1) eines bipolares Relais von einem Spannungsteiler (2, 3, 4) gespeist wird, der gleichzeitig mit dem Verbraucher durch die Relaiskontakte (5, 6) abgeschaltet wird.

2. Abschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein gepoltes Relais verwendet wird und im Erregerstromkreis eine Vollweggleichrichterschaltung (8) liegt.

3. Abschalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerspule (1) durch einen (7) oder mehrere Sensoren in Funktion gesetzt werden kann, die z. B. bei Feuchtigkeit, Flüssigkeit, Temperatur oder anderen physikalischen bzw. chemischen Zuständen reagieren.

4. Abschalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe der nicht abgeschalteten Versorgungsspannung (12, 13) über hochohmige Widerstände (14, 15) und einem Gleichrichter (16) ein Kondensator (17) aufgeladen wird, der sich bei Erreichen der Schwellenspannung eines spannungsabhängigen Schalters (18) auf die Erregerspule (1) des Relais entlädt und auf diese Weise eine Abschaltung bewirkt.

5. Abschalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese in einem elektrischen Handgerät, z. B. einem Haartrockner, eingebaut ist und als Sensoren leitende Flächen dienen, die im Gerät berührungssicher überall dort und in der Weise eingebaut sind, daß eindringende Flüssigkeit zuerst mit den Sensoren und dann erst mit spannungsführenden Teilen in Berührung kommt.