DE4008970A1 - Schutzeinrichtung fuer elektrisch betriebene, schutzisolierte geraete - Google Patents
Schutzeinrichtung fuer elektrisch betriebene, schutzisolierte geraeteInfo
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- H02H5/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal fluid pressure, liquid level or liquid displacement, e.g. Buchholz relays
- H02H5/083—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal fluid pressure, liquid level or liquid displacement, e.g. Buchholz relays responsive to the entry or leakage of a liquid into an electrical appliance
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- H02H3/26—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents
- H02H3/32—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors
- H02H3/33—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors using summation current transformers
- H02H3/334—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors using summation current transformers with means to produce an artificial unbalance for other protection or monitoring reasons or remote control
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung für elektrisch
betriebene, schutzisolierte Geräte ohne Erdleiter in Form eines
bei Unterspannung auslösenden Fehlerstrom- oder
Differenzstromschalters mit Schutzleiterüberwachung, bei der
mittels eines Summenstromwandlers die Auslösespannung im
Fehlerfall erzeugt wird, wobei der Summenstromwandler eine
Hilfswicklung trägt, die im Fehlerfall über eine damit
gekoppelte Auswerte-Elektronik ein Auslöseschaltbauteil
beeinflußt, welches das Gerät vollständig allpolig vom Netz
trennt.
Derartige Schutzeinrichtungen haben den Zweck, den Menschen vor
Elektrogeräten mit gefährliche Berührungsspannungen bei
ungewolltem Kontakt mit feuchten oder flüssigen Medien oder bei
fehlerhafter Isolation zu schützen.
Bei den gesamten auftretenden Elektrounfällen steht seit Jahren
der sogenannte "Badezimmerunfall" als häufigste Einzelursache
an erster Stelle. Dem gleichzusetzen sind ebenfalls diejenigen
Unfälle im Küchen- oder Hobbybereich, bei denen mit flüssigen
Medien und Elektrogeräten umgegangen wird.
Kommt einer der vorangesprochenen Gerätetypen mit einem, sich
in einem Behälter befindlichen flüssigen Medium in Berührung,
so kann in Abhängigkeit von der Art des Gerätes, den
Erdungsverhältnissen der Behälter und der Schutzeinrichtung der
Hausinstallation der Fehler nicht erkannt werden und das Gerät
bleibt weiter unter Spannung. Für einen hiermit in Berührung
kommenden Menschen führt diese Situation in der Regel zum Tode.
Durch Verwendung von bekannten Summen- oder Differenzstrom-
Schutzschaltern versucht man derartige Situationen zu
verhindern.
So ist aus der EP 01 89 493 ein hochentwickelter
Differenzstrom- Schalter mit Schutzleiterüberwachung und
Unterspannungsauslösung bekannt, der im Gefahrenfall bei ca. 10
mA Fehlerstrom in einer Netzhalbwelle das Gerät dreipolig
abschaltet.
Hierbei ist es allerdings nachteilig, daß derartige Schalter
erst ansprechen, wenn der Fehlerstrom über den Schutzleiter
oder eine irgendwie geartete Erdverbindung abfließen kann.
Da der überwiegende Teil der vorbeschriebenen Geräte, die im
Haushalt Verwendung finden, jedoch schutzisoliert ist, also
ohne Erdleiter sind, kann eine Abfrage des Fehlerstromes über
den Erdleiter nicht erfolgen. Auch gibt es im Haushalt eine
Vielzahl von nichtgeerdeten Behältern für flüssige Medien,
so daß die Gefahr eines Stromschlages für den Benutzer auch bei
Verwendung eines solchen Schutzgerätes nicht gänzlich
eliminiert werden kann.
Eine weitere derartige Lösung ist aus der EP 00 88 390 bekannt.
Hierin wird in das Gerät eindringende Feuchtigkeit in
Abhängigkeit der Menge über einen Sensor oder eine
Fühlerleitung an eine Auswerteelektronik gemeldet, die sodann
das Gerät vom Netz trennt.
Eine derartige Lösung bietet jedoch den Nachteil, daß
elektrische Störungen aus dem Netz oder vom Motor des zu
schützenden Geräts Fehlfunktionen verursachen. Auch ist es
möglich, daß bei Bruch der Sensorleitung oder Ausfall von
Verstärkerbauteilen ein Schutz versagt. Ein weiterer Nachteil
ist darin zu sehen, daß bei ausschließlichem Anliegen der
netzseitigen Phase die Schaltung nicht aktiviert ist, da die
Versorgungsspannung fehlt.
Die Erfindung stellt sich nun, unter Vermeidung der
vorgenannten Nachteile, die Aufgabe, eine Schutzeinrichtung für
elektrisch betriebene, schutzisolierte Geräte ohne Erdleiter zu
schaffen, die ohne weitere Erdleitung, d. h., auch bei völliger
Isolierung, eine Abschaltung bewirken, ohne das ein für den
Benutzer gefährliches Berührungspotential im flüssigen Medium
entsteht.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Kombination der Merkmale
des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruchs.
Die Unteransprüche bilden vorteilhafte weitere Ausgestaltungen
der erfindungsgemäßen Lösung.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere
darin, daß im Gegensatz zu den Lösungen mit alleiniger
Erdleiterauswertung und alleiniger Feuchtesensorauswertung auch
bei schutzisolierten, also ohne Erdleiter, Elektrogeräten eine
Abschaltung sofort erfolgt. Auch wenn im Versorgungsnetz nur
der Phasenleiter vorhanden ist, spricht hierauf die
Unterspannung-Auslösung an. Eine große Funktionssicherheit
gegen Funkstörungen oder Verschmutzung der Fühler (1′) ist
gegeben und bei einem Bauteileausfall ist der Schutz des
Benutzers im normalen Umfang stets garantiert.
Nachfolgend soll die Erfindung beschrieben und anhand der
Zeichnung erläutert werden. Es zeigt
Fig. 1 den schematischen Aufbau der erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung.
Nach Fig. 1 ist die Schutzeinrichtung (9), die sowohl im Gerät
(8) selbst, als auch in einer - hier nicht dargestellten -
separaten Kapselung oder Steckereinheit angeordnet sein kann,
normalerweise wegen ihrer Unterspannungsauslösung
ausgeschaltet. Sie wird über einen Taster oder Schalter (6)
eingeschaltet. Durch den voreilenden Hilfskontakt (7) erhält
die Auswerte-Elektronik (4) Spannung und hält mit ihrem
Auslösemagnet (10) die Schaltkontakte (5) in Einschaltstellung.
Der Arbeitsstrom über den Motor (11) oder Widerstand (12) des
angeschlossenen, isolierten Elektrogerätes (8) durchfließt über
die Gerätezuleitung (L′) und (N′) den Summenstromwandler (2) in
gleicher Größe in gegenseitiger Weise und erzeugt somit kein
resultierendes Magnetfeld, so daß der Schalter (5) eingeschaltet
bleibt.
Bei einem auftretenden Fehlerstrom, der durch einen
Isolationsfehler von den Leitungen (L′) oder (N′) direkt gegen
Erde abfließt, wird im Summenstromwandler (2) eine
Stromunsymmetrie erzeugt, die über die Hilfswicklung (3) an die
Auswerte-Elektronik (4) weitergegeben wird. Diese unterbricht
die Stromzufuhr zum Auslösemagneten (10) und der Schalter (5)
wird geöffnet.
Befindet sich nun das Elektrogerät (8) in einem Behälter mit
einem flüssigen Medium, so bilden sich über das flüssige Medium
zwischen den Leitungen (L′) und (N′), den elektrisch leitenden
Geräteteilen und die Fühler (1′) ein Widerstand von einigen
Kiloohm aus.
Eine positive Strom-Halbwelle auf dem Phasen-Leiter (L)
durchfließt den Summenstromwandler (2), läuft weiter über (L′)
und den Wasser-Widerstand zur Fühlerleitung (1). Von dort aus
über die entgegengesetzt zu den Netzleitungen (L, N) verlaufende
Fühlerleitung (1) nochmals durch den Summenstromwandler (2) und
weiter zurück über die Widerstände (R1, R3) und die Diode (D2)
zum Neutralleiter (N).
Die Widerstände (R1 bis R3) dienen zur Schutzschaltung gegen
Netzkurzschluß bei Ausfall der Dioden (D1, D2). Auch lassen sich
die Widerstände (R1 bis R3) durch Dioden (C1 bis C3) ersetzen.
Eine positive Stromhalbwelle auf dem Neutralleiter (N)
durchläuft die Schaltung analog über den Summenstromwandler
(2), die Geräteleitung (N′), den Widerstand des flüssigen
Mediums zwischen Geräteleitung (N′) und Fühlerleitung (1), den
Summenstromwandler (2) und zurück über R1, R2 und D1 zum
Phasenleiter (L).
In jedem der aufgezeigten Fälle wird der fließende Fehlerstrom
in der jeweiligen Netzzuleitung (L, N) und der Fühlerleitung (1)
gleichsinnig durch den Summenstromwandler (2) geführt, so daß
über die Hilfswicklung (3) an die Auswerte-Elektronik (4) ein
Fehlersignal gegeben wird.
Der auftretende Fehlerstrom ist durch die Verwendung der Dioden
je nach Einbruch des flüssigen Mediums im Elektrogerät (8) für
den Summenstromwandler (2) ein Gleichstrom in Halbwellen- oder
Doppelwellenform; jedoch für die Abschaltfunktion ohne Belang.
Die Auslöseempfindlichkeit konnte von herkömmlichen 10 mA auf 3 mA
Fehlerstrom auf der Fühlerleitung (1) erfindungsgemäß
gesenkt werden.
Claims (6)
1. Schutzeinrichtung für elektrisch betriebene, schutzisolierte
Geräte ohne Erdleiter in Form eines bei Unterspannung
auslösenden Fehlerstrom- oder Differenzstromschalters mit
Schutzleiterüberwachung, bei der mittels eines
Summenstromwandlers die Auslösespannung im Fehlerfall erzeugt
wird, wobei der Summenstromwandler eine Hilfswicklung trägt, die
im Fehlerfall über eine damit gekoppelte Auswerte-Elektronik ein
Auslöseschaltbauteil beeinflußt, welches das Gerät vollständig
allpolig vom Netz trennt, gekennzeichnet durch die Kombination
nachstehender, teilweise bekannter Merkmale:
- a. eine im schutzisolierten Gerät (8) angeordnete separate Fühlerleitung (1), die mit einer feuchtigkeitssensitiven Fühler (1′) verbunden ist;
- b. einen Summen- oder Differenzstromwandler (2), bei dem die separate Fühlerleitung (1) gegensinnig zu den beiden Netzleitungen (L, N) durch den Summen- oder Differenzstromwandler (2) geführt ist;
- c. eine vom Summen -oder Differenzstromwandler (2) über eine Hilfswicklung (3) beeinflußbare, mittels elektrisch betätigbarer Schaltlemente (5) das Gerät (8) vom Netz trennende, Auswerte- Elektronik (4);
- d. einen künstlichen, stromfreien, zwischen den Netzzuleitungen (L, N) im Bereich der Schaltelemente (5) und dem Summen -oder Differenzstromwandler (2) in der separaten Fühlerleitung (1) angeordneten, elektrischen Mittelpunkt (M).
2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der künstliche elektrische Mittelpunkt (M) durch zwei
entgegengesetzt gepolte Gleichrichterelemente (D1, D2), wie
beispielsweise Dioden, die zwischen separater Fühlerleitung und
den jeweilgen Netzleitungen (L, N) angeordnet sind, gebildet
wird.
3. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der künstliche elektrische Mittelpunkt (M) durch drei
sternförmig zwischen separater Fühlerleitung (1) und den
jeweiligen Netzleitungen (L, N) angeordnete Widerstände (R1 bis
R3) gebildet wird.
4. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der künstliche elektrische Mittelpunkt (M) durch drei
sternförmig zwischen separater Fühlerleitung (1) und den
jeweiligen Netzleitungen (L, N) angeordnete Kondensatoren (C1 bis
C3) gebildet wird.
5. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der künstliche elektrische Mittelpunkt (M) durch die
Kombination von zwei entgegengesetzt gepolten
Gleichrichterelementen (D1, D2) und sternförmig zwischen
Fühlerleitung (1) und jeweiliger Netzleitung (L, N) angeordneten
Widerständen (R1 bis R3) gebildet wird.
6. Schutzeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Fühlerleitung (1) über einen Widerstand (R1) mit dem
Mittelpunkt (M) und von dort aus symmetrisch über die
Widerstände (R2, R3) und die nachfolgenden Dioden (D1, D2) mit den
Netzleitern (L, N) verbunden sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904008970 DE4008970A1 (de) | 1990-03-21 | 1990-03-21 | Schutzeinrichtung fuer elektrisch betriebene, schutzisolierte geraete |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19904008970 DE4008970A1 (de) | 1990-03-21 | 1990-03-21 | Schutzeinrichtung fuer elektrisch betriebene, schutzisolierte geraete |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4008970A1 true DE4008970A1 (de) | 1991-09-26 |
Family
ID=6402666
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19904008970 Withdrawn DE4008970A1 (de) | 1990-03-21 | 1990-03-21 | Schutzeinrichtung fuer elektrisch betriebene, schutzisolierte geraete |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4008970A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1990
- 1990-03-21 DE DE19904008970 patent/DE4008970A1/de not_active Withdrawn
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