EP4620067A1 - Netzverbindungsschaltung, netzstecker, insbesondere schutzkontaktstecker, einrichtung zur bereitstellung elektrischer energie und verfahren zum verbinden einer einrichtung zur generierung elektrischer energie mit einem wechselspannungsnetz - Google Patents

Netzverbindungsschaltung, netzstecker, insbesondere schutzkontaktstecker, einrichtung zur bereitstellung elektrischer energie und verfahren zum verbinden einer einrichtung zur generierung elektrischer energie mit einem wechselspannungsnetz

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EP4620067A1
EP4620067A1 EP24700932.7A EP24700932A EP4620067A1 EP 4620067 A1 EP4620067 A1 EP 4620067A1 EP 24700932 A EP24700932 A EP 24700932A EP 4620067 A1 EP4620067 A1 EP 4620067A1
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EP
European Patent Office
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plug
protective
mains
contacts
contact
Prior art date
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Pending
Application number
EP24700932.7A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Blum
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Onsep Consulting UG
Original Assignee
Onsep Consulting UG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Application filed by Onsep Consulting UG filed Critical Onsep Consulting UG
Publication of EP4620067A1 publication Critical patent/EP4620067A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
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    • H01R13/665—Structural association with built-in electrical component with built-in electronic circuit
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    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H11/00—Emergency protective circuit arrangements for preventing the switching-on in case an undesired electric working condition might result
    • H02H11/001—Emergency protective circuit arrangements for preventing the switching-on in case an undesired electric working condition might result in case of incorrect or interrupted earth connection
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    • H01R31/06—Intermediate parts for linking two coupling parts, e.g. adapter
    • H01R31/065—Intermediate parts for linking two coupling parts, e.g. adapter with built-in electric apparatus

Definitions

  • the present invention relates to a network connection circuit with reverse polarity protection.
  • the network connection circuit is designed to connect a device for generating electrical energy to an electrical network, e.g. an AC network, which can be a low-voltage network.
  • the device can be a fuel-powered power generator or an inverter for a direct current source, such as a solar system, a battery or a fuel cell.
  • the network connection circuit has a first and a second connection line.
  • the AC network has a protective conductor, a neutral conductor and an outer conductor.
  • the first connection line is provided for connection to the neutral conductor and the second connection line is provided for connection to the outer conductor.
  • the invention further relates to a power plug for implementing an electrical plug connection.
  • the power plug has plug contacts for establishing a plug connection with a complementary mating plug, for example a socket, and a protective contact.
  • the power plug has three connection contacts for connecting conductors of a connecting cable to one of the plug contacts.
  • the invention relates to a device for generating electrical energy, with an energy output having at least three electrical contacts for providing the generated electrical energy.
  • the invention relates to a method for connecting a device for generating electrical energy to an alternating voltage network having a protective conductor, a neutral conductor and an outer conductor.
  • the invention relates to a power plug for realizing an electrical plug contact, comprising at least two elongated plug contacts, each of which has a shaft for electrical contact, a fastening end region and a free end region.
  • Devices for generating electrical energy are increasingly being connected to the household network by laypeople, for example with a plug-in solar device.
  • the purpose of the balcony power plant is to make electrical energy generated by the device and converted by the device usable by electrical consumers in the house network.
  • an external conductor that conducts current when the device is in operation contacts the neutral conductor of the house network, for example because a plug of the device that is not polarity-protected has been plugged into a socket in the house network with the wrong polarity, which can lead to safety problems or technical problems with connected devices.
  • exposed plug contacts that are live can endanger laypeople.
  • the invention is therefore based on the object of making the use of devices for generating electrical energy safer.
  • phase position detection device is electrically connected to the first and second connecting lines and is designed to determine a phase position between the second connecting line and the first connecting line.
  • the phase position can in particular be the position relative to the network-side phase.
  • the phase position detection device is designed to provide an operating signal when the phase position corresponds to a predetermined phase position and to output an error signal when the phase position deviates from the predetermined phase position.
  • the problem is solved in that the plug contacts and the protective contact are connected to the connection contacts by means of a reverse polarity protection circuit according to the invention.
  • a reverse polarity protection circuit according to the invention is connected upstream of the energy output and is, for example, galvanically connected to the energy output.
  • the task for the method mentioned at the beginning is solved by the fact that after a mechanical contact of an energy output of the Device with the electrical network, for example an alternating current network, by means of a mains plug first the polarity of power lines leading to the power output of the device is compared with the polarity of the lines of the alternating current network and the device is connected to the alternating current network depending on the result of the comparison.
  • the electrical network for example an alternating current network
  • the object for the power plug mentioned at the outset is achieved in that the power plug comprises at least one protective device with which at least the shafts of the plug contacts are protected or can be protected against unintentional electrical contact, wherein a relative movement can be carried out between at least one region of the protective device and the plug contacts, so that the shafts of the plug contacts can be exposed and electrically contacted at least in some regions.
  • a contact protection device which only releases the plug contacts for electrical contact after the plugging process has been completed, as well as a downstream method for protective circuitry (reverse polarity protection and/or electrical circuit breakers such as Fl or AFDD).
  • the contact protection is also provided by the power plug, which mechanically secures the plug contacts against contact.
  • the network connection circuit has a switching element which, in the closed state, connects two sections of the second connecting line to one another when the phase position detection device provides the operating signal.
  • An advantage of this design can be that the electrical connection is established automatically when the phase position is correct, but only when the polarity is correct.
  • the network connection circuit has a switching element which is designed to have two to connect sections of the first connecting line to one another and to connect two sections of the second connecting line to one another when the phase position detection device provides the operating signal, and which is designed to connect a section of the first connecting line to a section of the second connecting line and to connect a further section of the first connecting line to a further section of the second connecting line when the phase position detection device does not provide the operating signal.
  • An advantage of this embodiment may be that the electrical connection is automatically established with the correct polarity.
  • An advantage of this design can be that the electrical connection is established automatically when the phase position is correct, but only when the polarity is correct.
  • a connection between an outer conductor during operation of the device and an outer conductor of the AC voltage network is first switched crosswise and then closed if the comparison shows that the power lines are connected to the lines of the AC voltage network through the mains plug with unequal polarity.
  • An advantage of this embodiment may be that the electrical connection is automatically established with the correct polarity.
  • the mains plug can be a safety plug, a two-pin mains plug, a three-pin mains plug or a three-phase plug.
  • Three-phase current is a multi-phase alternating current.
  • the mains connection circuit can be designed to control the phase position for a majority or for all of these contacts and optionally to close or keep open switching elements depending on the phase positions for a majority or for all of these contacts. If the plug has several contacts for connecting to external conductors, the mains connection circuit can be designed to switch the phase position to the correct phase position for a majority or for all of these contacts.
  • the electrical phase position can be determined in relation to the protective conductor before the energy feed-in device is connected.
  • An electronic or electrical circuit such as the phase position detection device, can process the phase position.
  • the decision as to whether the phase position is correct can be made purely logically as true or false.
  • operating or error signals can be output.
  • the circuit can be blocked or the phase position corrected.
  • the present disclosure further relates to a power plug, in particular a safety plug, as well as to aspects relating to a system and a method for providing electrical energy.
  • the power plug disclosed below as well as the system and/or the method can be advantageous independently of the invention disclosed so far. Due to the need to reduce environmentally harmful emissions and to reduce energy costs, decentralized energy sources in the form of energy converters are increasingly required.
  • EP 3 309 917 A1 discloses a device with a touch-protected arrangement of electrical connection elements, in which it is impossible for a user to touch a current-carrying component of one of several connection elements, wherein it is provided that the device has a housing divided into several compartments and open on at least one side, several electrical connection elements arranged in each of the compartments, and a sliding cover for all compartments from the second compartment onwards, wherein the at least one, preferably several sliding covers are movably attached to the housing in such a way that when one of the compartments or connection elements is accessible, all other compartments or connection elements are covered by a sliding cover.
  • DE 2 112 899 A1 discloses an electrical contactor with plugs that have an ejector that includes a body made of electrically insulating material that is provided with at least one pair of contact pins or plug elements. Furthermore, there is at least one ejector lever with two arms that are arranged at an intermediate point of a fixed or firmly connected part of the body of the plug contact itself, wherein one arm of the lever can act against a contact surface and the other arm of the lever can be operated by hand to rotate the lever about its pivot axis in order to eject it or to push out the plug contact of a socket.
  • A) Power plug for realizing an electrical plug contact comprising at least two elongated plug contacts, each of which has a shaft for electrical contact, a fastening end region and a free end region, and comprising at least one protective device with which at least the shafts of the plug contacts are or can be protected against unintentional electrical contact, wherein a relative movement can be carried out between at least one region of the protective device and the plug contacts, so that the shafts of the plug contacts can be exposed and electrically contacted at least in some regions.
  • the protective device for covering the shafts of the plug contacts comprises a spring-mounted Protective cover device which has an at least partially hollow-cylindrical protective cover as a protective element for each plug contact, wherein the protective cover device can further comprise a base element, and the protective covers can be rigidly mechanically coupled to one another by means of the base element, so that they can be displaced together on the shafts of the plug contacts.
  • the protective device can have compressible protective bodies as protective elements for covering the shafts of the plug contacts along the longitudinal direction of the plug contacts, which are rigidly mechanically coupled to one another by means of a base element, wherein an end region of a respective protective body can be displaced by compressing the protective body in order to expose the shaft of the plug contact.
  • This can prevent the contact protection from possibly being accidentally released on one side. Only a defined pushing back on both sides is possible.
  • One advantage of the compressible protective body can be that a volume into which the protective device can be pushed in order to release the plug contacts can be made shorter than when using non-compressible protective bodies.
  • mains plug according to one of aspects G) and H), wherein the mains plug can have a blocking device with at least one movable actuating element to prevent a relative movement between the housing and the plug contacts, which can be moved by a protective contact of the socket when the mains plug is inserted into a socket and can thus remove a blockage of a relative movement between the housing and the plug contacts.
  • the mains plug can have a protective circuit.
  • the protective circuit can be the mains connection circuit mentioned at the beginning.
  • the protective circuit can have a first switching element, such as a first relay, and a second switching element, such as a second relay. When the first switching element is energized, it can close a current path to the second switching element via a first switch, such as a first relay switch, so that the second switching element is energized and the second switching element thereby opens the current path to the first switching element via a second switch, such as a second relay switch, and in doing so closes an electrical circuit.
  • the protective circuit can be part of the mains connection circuit or correspond to it.
  • the protective circuit can be the phase position detection device or have it.
  • an arc fault protection device AFDD, AFCI
  • a residual current device RCD
  • the arc fault protection device and/or the residual current device can be installed separately or as part of the protective circuit and/or the Mains connection circuit and/or plug and/or device.
  • the electrical phase position can be determined in relation to the protective conductor before the energy feed-in device is connected.
  • An electronic or electrical circuit such as the phase position detection device, can process the phase position.
  • the decision as to whether the phase position is correct can be made purely logically as true or false.
  • an operating or error signal can be output.
  • the circuit can be blocked or the phase position corrected.
  • the invention can also provide protection against mixing up the connection conditions and corresponding signaling.
  • the switching elements and their interconnection disclosed in aspect J) can form the phase position detection device into which the switching element mentioned above is integrated.
  • N) System for providing electrical energy comprising a device for generating electrical energy and a power plug according to one of the aspects A) to M), wherein the plug contacts of the power plug are electrically conductively connected to phases of the device for generating electrical energy or can be connected by means of a switching device.
  • one aspect of the present disclosure is a power plug for implementing an electrical plug contact, comprising at least two elongated plug contacts, each of which has a shaft for electrical contact, a fastening end region and a free end region, and comprising at least one protective device with which at least the shafts of the plug contacts are or can be protected against unintentional electrical contact.
  • a relative movement can be carried out between at least one region of the protective device and the plug contacts, so that the shafts of the plug contacts can be exposed and electrically contacted at least in some regions.
  • the power plug is designed to create an electrical plug connection in a socket.
  • the socket can be a power socket for connection to the public or private power grid.
  • the plug contacts are used for this purpose, for insertion or arrangement in complementary sockets of the socket.
  • the pin head or free end area can be made of insulating material to avoid frontal electrical contact.
  • One embodiment provides that the shafts of the plug contacts are covered or can be covered in an electrically insulating manner by means of a protective element of the protective device.
  • the protective device for covering the shafts of the plug contacts can comprise a spring-mounted protective cover device, which has a protective cover designed at least partially as a hollow cylinder for each plug contact as a protective element. wherein the protective cover device further comprises a base element, and the protective covers are rigidly mechanically coupled to one another by means of the base element, so that they can be moved together on the shafts of the plug contacts.
  • a respective protective cover can be designed essentially as a hollow cylinder. The respective protective cover is essentially incompressible along the longitudinal direction of the plug contacts.
  • the protective device has compressible protective bodies as protective elements for covering the shafts of the plug contacts along the longitudinal direction of the plug contacts, which are rigidly mechanically coupled to one another by means of a base element, wherein an end region of a respective protective body can be displaced while compressing the protective body in order to expose the shaft of the plug contact.
  • a base element rigidly mechanically coupled to one another by means of a base element
  • an end region of a respective protective body can be displaced while compressing the protective body in order to expose the shaft of the plug contact.
  • Each respective protective body has a through opening in which the respective plug contact is arranged.
  • a respective compressible protective body can be elastically compressible so that it can develop an elastic restoring force in the compressed state.
  • a protective body can be a foam body, for example. If necessary, a common foam body can form both protective elements. This means that the foam body can be implemented as a common membrane/foam body or two individual cylinder membrane/foam bodies.
  • the power plug can have a guide device for guiding the protective device along the longitudinal direction of the plug contacts, whereby an uneven displacement of the protective elements on the plug contacts can be counteracted by means of the guide device due to the base element tilting on a guide element of the guide device. An uneven movement would occur if one protective element is moved further in a unit of time than the other protective element.
  • the base element can have a canting element.
  • the housing of the base element can have a canting element.
  • the power plug may have a counter-tilting element.
  • the canting element can be designed to complement the counter canting element.
  • the canting element is a recess in the base element or a groove that extends completely through the base element in the plug-in direction of the plug.
  • the canting element can have an open end that points transversely to the plug-in direction.
  • the canting element can be arranged on an edge of the base element. The edge can run around the base element transversely to the plug-in direction, i.e. extend around the base element in a circumferential direction pointing around the extension direction.
  • the plug-in direction can be a direction in which the power plug can be plugged into a counter plug and/or correspond to the longitudinal direction of the protective cover and/or the plug contacts.
  • the counter plug can be a coupling or a socket or a power outlet.
  • the counter-tilting element can be designed as a web or as a projection that engages in the groove or the recess.
  • the counter-tilting element can extend along the plug-in direction and have a free end pointing transversely to the plug-in direction, for example into the interior of the plug.
  • the entire counter-tilting element can run parallel to the plug-in direction.
  • a clear width of the canting element and a width of the counter canting element parallel to the clear width can be dimensioned such that the base element with the canting element can slide on the counter canting element when the base element is pushed further into the connector housing along the plugging direction.
  • the clear width and the width are the same size.
  • the tilting element can slide on the counter tilting element.
  • a force acts on the base element, whereby the force acts at an angle to the plugging direction that is not equal to 0° or not equal to 180°, this force can tilt the base element.
  • This tilting can cause the tilting element and the counter tilting element to tilt with each other, so that the force does not cause the base element to move further into the plug housing along the plugging direction and the plug contacts remain in the remain in the protective device and cannot protrude from it in a contactless manner.
  • the tilting leads to self-locking if one of the protective covers is pushed further than the other protective cover.
  • the guide element no longer runs perpendicular to the base element, so that the base element causes two opposing forces on the guide element, their lines of action spaced apart from one another, the magnitude of which increases with increasing angle of the guide element, starting from a right-angled position of the base element in relation to the guide track.
  • the inner guide element (protective cover carrier plate, base element, referred to below as 42) can be moved radially onto the spring guide and further advancement can be prevented.
  • An additional ripple or blockage tilt protection can provide a subsequent second or additional level of protection (back-up protection).
  • the guide device can be arranged between the plug contacts. If the protective elements are designed as compressible protective bodies, the guide device in the base element of the protective contact plug can have guide elements that are arranged on the side of a plug contact facing away from the other plug contact.
  • At least one of the protective elements can have a receiving volume for one of the plug contacts, the diameter of which runs transversely to the plugging direction in the direction of the free ends of the protective elements can be removed.
  • the receiving volume can be conical, for example.
  • a minimum diameter of the receiving volume can essentially correspond to an external diameter of one of the plug contacts. Tilting the protective device can also cause at least one of the protective elements to jam with one of the plug contacts and thus create a self-locking effect.
  • the inner diameter of at least one of the protective elements can be minimal at its free end and essentially correspond to the outer diameter of one of the plug contacts. This can prevent small or thin conductors, such as a wire, from being easily inserted into one of the protective elements at the insulated end area of one of the plug contacts. In this way, an appropriate degree of protection, for example IP2x or comparable, can be achieved.
  • the guide elements on the side of the compressible protective bodies facing away from the base element can be rigidly connected to one another by means of a pressure plate.
  • the pressure plate or the end areas of the compressible protective bodies are guided by means of the guide device.
  • the compressible protective elements can be made of foam. Furthermore, the materials used for the protective elements can have water-repellent material properties, flame retardancy, halogen-free if necessary, class B1/B2, and a density in the range RG>15 kg/m3, and/or a compression hardness in the range SH ⁇ 20 g/cm2.
  • a further embodiment of the power plug provides that the power plug has a housing as a protective device, with a protective cover between the housing and the A relative movement can be carried out between the plug contacts so that the plug contacts can be moved into and out of the housing.
  • the housing can be made of flame-retardant material.
  • the power plug can have a drive element with which a movement of the plug contacts out of the housing can be effected when a manual actuating force is introduced.
  • the drive element can be mechanically firmly connected to the plug contacts and protrude from the housing so that a manual force on the drive element causes a displacement of the plug contacts so that at least their free end areas and in some areas the shafts of the plug contacts protrude from the housing and can be inserted into the sockets of a power outlet.
  • the power plug can have a blocking device with at least one movable actuating element which can be moved by an optional protective contact of the socket when the power plug is inserted into a socket and can thus remove a blockage of a relative movement between the housing and the plug contacts.
  • a blocking device with at least one movable actuating element which can be moved by an optional protective contact of the socket when the power plug is inserted into a socket and can thus remove a blockage of a relative movement between the housing and the plug contacts.
  • the plug contacts are housed in the housing so that they are electrically protected. If the protective contact of the socket moves the operating element, for example if it is pressed in, the blocking effect is removed and the plug contacts can be moved out of the housing and into the socket's socket sockets.
  • the power plug can have a spring device which, when the spring device is tensioned, directly or indirectly causes a spring force on the plug contacts and/or on the housing, so that the plug contacts are automatically moved into the housing, provided they are not fixed by sockets of a mating plug, for example a socket or a coupling.
  • the power plug can have a protruding protective contact pin (e.g. CEE 7/5) which, when inserted, releases the electrical connection of the plug contacts to the device.
  • the power plug can have a fixing device with which the plug contacts can be fixed in a position moved out of the housing. This prevents the plug contacts from automatically moving into the housing and consequently moving out of the plug sockets when plugged into the socket and possibly with low clamping forces of the socket's plug sockets due to the spring force of the spring device.
  • the base element can have at least one receiving opening and, for example, two receiving openings for receiving the spring guide.
  • the at least one receiving opening can extend completely through the base element in the plug-in direction.
  • the at least one receiving opening can be completely surrounded by the material of the base element transversely to the plug-in direction.
  • the at least one receiving opening can be arranged between the protective elements. If several, for example two, receiving openings are provided, these can be arranged one behind the other in a direction transversely to the plug-in direction in which the protective elements are spaced apart from one another.
  • the spring guide of the plug can be designed as a pin extending in the plugging direction, onto which the spring device, for example a spiral spring, can be inserted.
  • the base element has only one receiving opening.
  • the diameter of the receiving opening can be smaller than the diameter of the spring device, so that the material of the base element that at least partially surrounds the receiving opening can serve as a support or stop for the spring device.
  • the diameter of the The receiving opening can essentially correspond to the diameter of the pin, so that the base element with the receiving opening can slide and tilt on the pin.
  • the base element can have one of the receiving openings for each of the guide beams. At least one of the receiving openings can be designed to be complementary to the guide beam that it receives, so that the base element with the receiving opening can slide and tilt on the guide beam.
  • the base element can have a support bridge remaining between the receiving openings, which can rest against the spring device.
  • the support bridge can have a larger contact surface with the spring device than the material of the base element that at least partially surrounds the receiving opening.
  • arc fault protection device which is also referred to as a fire protection switch.
  • arc fault protection device may be, for example, an AFDD (“Arc Fault Detection Device”) or an AFCI (“Arc Fault Circuit Interrupter”).
  • the power plug may be designed to be electrically or galvanically connected to an arc fault protection device and/or to a residual current circuit breaker.
  • the power plug can be a protective contact plug.
  • each of the described embodiments can comprise a protective circuit with a first switching element, for example a relay or a semiconductor switch such as a triac, and a second switching element, for example a relay or a semiconductor switch such as a triac, wherein when the first switching element is energized - if a correct connection exists - this first switching element forms a current path to the second Switching element closes so that it is energized, and the second switching element thereby opens the current path via a second switch to the first switching element and in doing so closes an electrical circuit.
  • the protective circuit can be part of the mains connection circuit or correspond to it.
  • the protective circuit can be the phase position detection device or have it.
  • a current flows from a live phase to the first switching element. This is then activated so that it closes a current path to the second switching element.
  • the second switching element also switches so that it in turn de-energizes the first switching element, but in doing so closes a current path to an external contact, such as a socket. In this way, a current flow can be realized from the power plug via the plug contacts into a socket.
  • the second switching element does not switch either, so that it does not close a current path to an external contact, such as a socket.
  • a first contact of the second switching element and a first signaling device can be arranged in series in a first current path between a live phase of the power plug and a neutral conductor of the power plug.
  • the first signaling device can be a light element, such as a red lamp. Accordingly, if there is no correct contact, a signal is output by the first signaling device, which signals that no correct contact has been made. Appropriate electrical dimensioning can ensure that no upstream protective devices (e.g. residual current circuit breakers) are triggered.
  • a second contact of the second switching element and a second signaling device can be arranged in series in a second current path between the live phase and the neutral conductor.
  • the second signaling device can be a green lamp. If the contact is made correctly, the second signaling device will emit a corresponding signal.
  • the reverse polarity protection can also be implemented without a signaling device in the correct direction of contact.
  • a hand switch can be arranged in series with the second signaling device, which is designed, for example, as a normally closed contact, so that the signal is output by means of the second signaling device only when the hand switch has been closed.
  • the design embodiments described ensure that there is protection against electric shock. This enables user-friendly use of the power plug on a power source.
  • Figure 5 a protective cover device for the power plug of the first embodiment in side view
  • Figure 6 the protective cover device in frontal view
  • Figure 7 a base body for the power plug of the first embodiment with a protective cover device accommodated therein in a frontal view
  • Figure 8 the base body for the power plug of the first embodiment in perspective view
  • Figure 9 the power plug without housing of the first embodiment in side view
  • Figure 10 a power plug with housing of a second embodiment in perspective view
  • Figure 11 the power plug without housing of the second embodiment in side view
  • Figure 12 a protective device with protective bodies for the mains plug of the second embodiment in perspective view
  • Figure 13 the protective device without protective body for the mains plug of the second embodiment in perspective view
  • Figure 14 a power plug with housing of a third embodiment with extended plug contacts in side view
  • Figure 15 the power plug with housing of the third embodiment with extended plug contacts in top view
  • Figure 16 the power plug with housing of the third embodiment with retracted plug contacts in side view
  • Figure 17 the power plug with housing of the third embodiment with retracted plug contacts in top view
  • Figure 18 the power plug without housing of the third embodiment with extended plug contacts in side view
  • Figure 19 the power plug without housing of the third embodiment with extended plug contacts in top view
  • Figure 20 the power plug without housing of the third embodiment with retracted plug contacts in side view
  • Figure 21 the mains plug without housing of the third embodiment with retracted plug contacts in top view
  • Figure 22 a first embodiment of the network connection circuit
  • Figure 23 a second embodiment of the network connection circuit
  • Figure 24 a third embodiment of the network connection circuit
  • Figure 25 a fourth embodiment of the network connection circuit
  • Figure 26 a first embodiment of a network connection device
  • Figure 27 a second embodiment of a network connection device
  • Figure 28 an embodiment of a network connection module
  • Figure 29 another embodiment of a protective cover device in a perspective view
  • Figure 30 the embodiment of Figure 29 in a side view
  • Figure 31 the embodiment of Figure 29 in a view opposite to a plug-in direction
  • Figure 32 another embodiment of a partial housing of the power plug in a schematic perspective view
  • Figure 33 the embodiment of Figure 32 with the protective cover device shown in Figures 29 to 31 in a front view
  • Figure 34 an embodiment of a pin head for a free end of a plug contact of the power plug in a side view
  • Figure 35 the embodiment of Figure 34 in a perspective view
  • Figure 36 the embodiment of Figure 34 in a view in a plugging direction
  • Figure 37 an embodiment of a plug contact of the power plug, the free end of which is designed for connection to the pin head, in a first side view
  • Figure 38 the embodiment of Figure 37 in another side view
  • Figure 39 a perspective view of the embodiment of the plug contact of Figure 37, which is provided with the pin head of Figure 34,
  • Figure 40 another embodiment of the network connection circuit
  • Figure 41 yet another embodiment of the network connection circuit.
  • the power plugs 1 shown have in common are that they have several and in particular at least two plug contacts 20, which are held in a base body 11 or lead through a base body 11. Furthermore, they each have a housing 10 for covering.
  • the plug contacts 20 extend parallel to one another along their respective longitudinal directions 21 and accordingly each form a shaft 22.
  • This shaft 22 is fixed on one side with a fastening end region in or on the base body 11, so that a respective shaft 22 has a free end region 24 for insertion into a socket of a power outlet.
  • the power plug 1 shown in the figures has 30 different embodiments with regard to its protective device.
  • the power plug 1 shown in Figures 1 to 4 comprises a protective device 30 which is designed as a spring-mounted protective cover device 40.
  • This protective cover device 40 comprises protective covers 41 which are essentially designed in the shape of a hollow cylinder as a protective element 31 for each plug contact 20, which are only indicated in Figure 1.
  • Figure 5 shows the protective cover device 40 in its entirety in a side view. Here it is clearly visible that the individual protective covers 41 are firmly connected to one another by means of the base element 42. Figure 6 shows this in a frontal view.
  • Figure 7 shows in frontal view that the protective covers 41 penetrate the base body 11 through corresponding holes or openings formed there.
  • Figure 8 shows the base body 11 in a perspective view, wherein a receiving space 12 for receiving the protective covering device 40 which can be moved in the base body 11 can be seen.
  • Figure 9 shows the power plug without housing from the side.
  • the protective contacts 26 of the power plug are clearly visible here.
  • a spring device 90 in the form of a compression spring can also be seen here, which in the embodiment shown here sits on the shaft 24 of a plug contact 20.
  • the protective cover device 40 shown in Figure 5 can be moved in the direction of the fastening end region 23 of the plug contact 20 against a spring force of this spring device 90.
  • the plug contact 20 or its shaft 22 is thereby exposed and can be electrically contacted.
  • the force required for this can, for example, be applied by a socket of a power outlet when inserting the power plug 1 into the socket.
  • the spring device 90 causes an opposite displacement of the protective cover device 40 so that it again covers the shafts 22 of the plug contacts 20, as shown in Figure 1.
  • the first embodiment of the power plug 1 shown in Figures 1 to 9 is not limited to the guidance of the spring device 90 on a plug contact 20, but the spring device 90 can also be arranged and guided on an extra guide element instead of being guided on a plug contact 20.
  • a second embodiment of the power plug and its individual parts is shown in Figures 10 to 13.
  • Protective elements 31 of the protective device 30 are here compressible protective bodies 50 which surround a respective plug contact 20 or its shaft and thus electrically insulate it.
  • Such a protective body 50 can be made from a foam material, for example.
  • This pressure plate 53 is held by means of a guide device 60 and guided in a base element 42.
  • guide elements 61 run parallel to the longitudinal direction of the protective bodies 50 or also of the plug contacts 20 and are slidably mounted in the base element 42.
  • the power plug 1 If the power plug 1 is plugged into a socket, a force from the socket acts on the pressure plate 53, which causes the pressure plate 53 to move together with the guide elements 61 arranged on it in the direction of the base body 11.
  • the protective bodies 50 are compressed along this direction. During compression, the volume of the protective bodies 50 can be accommodated at least partially in the receiving space 12 of the base body 11.
  • the elastic restoring forces of the protective bodies 50 are so low, preferably less than 150 N and advantageously less than 80 N, that these elastic restoring forces are not sufficient to automatically release the power plug from the socket and/or to prevent it from being pushed out on its own.
  • the shafts 22 of the plug contacts 20 can be exposed and electrically contacted with a respective socket.
  • FIG. 14 to 21 relate to a third embodiment of the power plug 1.
  • the plug contacts 20 are movable in relation to the housing 10 along the longitudinal direction 21 of the plug contacts 20.
  • Figures 14 and 15 show a situation in which the plug contacts 20 protrude from the housing 10
  • Figures 16 and 17 show a situation in which the plug contacts 20 are accommodated in the housing 10 and accordingly do not protrude.
  • the power plug 1 can comprise a blocking device 80 with a movable actuating element 81, which can be moved by a protective contact 26 of the socket when the power plug 1 is inserted into a socket.
  • the mechanical connection between the protective contact 26 and the actuating element 81 is not shown here for reasons of clarity.
  • the protective contact 26 is subjected to a radial force and moved slightly radially inwards. This movement of the protective contact 26 is transferred to the movable actuating element 81. This removes a blocking effect on the part of the blocking device 80, so that a relative movement 110 can take place between the housing and the plug contacts 20. Accordingly, the plug contacts 20 can now be extended, as shown in Figure 18. The plug contacts 20 extend out of a front plate 82. After this movement has been carried out, the shafts 22 of the plug contacts 20 are therefore no longer covered by the housing 10 and can be electrically contacted by sockets of a socket.
  • the plug contacts 20 can be extended by introducing a manual actuating force into a drive element not shown here.
  • the frictional forces occurring between the socket and a respective plug contact 20 can hold the plug contact 20 in the extended position.
  • the first switching element is located in a third current path 140 between a live phase 150 and an optional protective conductor 170.
  • the second switching element is located between the live phase 150 and a neutral conductor 160. If the power plug 1 has a protective conductor 170, the power plug 1 can be a protective contact plug.
  • the current-carrying phase 150 can also be referred to as the outer conductor.
  • the first switching element is energized and closes the current path to the second switching element via the first switch, so that the latter is energized.
  • the second switching element opens the current path via the second switch to the first switching element, thereby closing an electrical circuit. If the current path between the current-carrying phase 150 and the first switching element is not closed, there is also no current flow from the current-carrying phase 150 to the first switching element. This is accordingly not actuated, so that it does not close a current path to the second switching element and the second switching element is not energized. Accordingly, the second switching element does not open the current path via the second switch to the first switching element and does not close a circuit.
  • a first contact KS21 of the second switch and a first signaling device 180 are arranged in series in a first current path 120 between the live phase 150 of the power plug and the neutral conductor 160 of the power plug.
  • a manual switch 200 is arranged in series with the second signaling device 190, which is designed as a normally closed contact, for example, so that the signal is only output by means of the second signaling device 190 when the manual switch 200 has been closed.
  • the manual switch 200 can be a mechanically actuated switch or a capacitively actuated switch or a switch that can be actuated in another way.
  • the relay K1 with the relay switch KS1 is replaced by a triac.
  • an RC element which can also be referred to as a snubber, is connected in parallel to the triac.
  • Figure 24 shows a further embodiment of the network connection circuit.
  • the same reference numerals are used for elements that correspond in function and/or design to elements of the embodiment shown in Figure 23. In the following, only the differences from the embodiment shown in Figure 24 are discussed.
  • the mains connection circuit of Figure 24 additionally has an ohmic resistor R1 connected directly upstream of the triac on the input side.
  • Figure 25 shows a further embodiment of the network connection circuit.
  • the same reference numerals are used for elements that correspond in function and/or design to elements of the embodiment shown in Figure 24. In the following, only the differences from the embodiment shown in Figure 25 are discussed.
  • the mains connection circuit of Figure 25 is designed not only to detect incorrect polarity, but also to correct it.
  • the mains connection circuit also has another switch KS3 with a triac and an optional RC element, which can be referred to as a snubber.
  • a resistor R3 is connected directly upstream of the triac on the input side.
  • the mains connection circuit also has another switch in the form of a triac, which is connected in parallel to the triac of the switch KS1 and which is connected directly upstream of a resistor R2 on the input side.
  • Figure 26 shows an embodiment of a grid connection device.
  • a converter Q is connected downstream of a source G, for example a direct current source, such as a photovoltaic system or a wind turbine.
  • the converter Q can be connected or can be connected to a battery storage device or another energy storage device with which direct current can be stored.
  • an arc fault protection device 300 and one of the arc fault The reverse polarity protection circuit 400 connected downstream of the protective device 300 is shown, which can optionally both be accommodated in a common housing of the network connection device.
  • the reverse polarity protection circuit 400 can be an integral part of the power plug 1.
  • the reverse polarity protection circuit 400 can have or be one of the circuits of the embodiments of Figures 22 to 25.
  • the housing with the arc fault protection device 300 and the power plug 1 can be designed and/or provided separately from the converter Q and can optionally be electrically connected to it by a plug connection.
  • the protective devices 400 and 300 could also be designed in one housing.
  • Figure 27 shows a further embodiment of the network connection device of Figure 26, in which the protective devices for the mains plug are implemented in different housings.
  • the same reference numerals are used for elements that correspond in function and/or design to elements of the embodiment shown in Figure 26. In the following, only the differences from the embodiment shown in Figure 26 are discussed.
  • the inner diameter of at least one of the protective elements 41 can be minimal at the free end of the protective elements 41 and essentially correspond to the outer diameter of one of the plug contacts. This can prevent even small or thin conductors, such as a wire, from being easily inserted into one of the protective elements at the insulated end region of one of the plug contacts.
  • the receiving volume V can be limited by an inner side 94 of the at least one protective element 41, so that the inner side 94 can be formed complementarily to the possibly conical receiving volume V.
  • An angle W between the inner side 94 and the base element 42 and in particular between the inner side 94 and a front side of the base element 42 from which the at least one protective element 41 protrudes can be less than 90°.
  • the angle W can be up to 80°, 85° or 89°.
  • the inner side 94 of the protective element 41 can be aligned at an angle to the plugging direction that can be non-zero and can be up to 10°, 5° or 1°, for example.
  • the at least one protective element 41 can have a constant wall thickness, so that an outer side 95 of the at least one protective element 41 can run parallel to the inner side 94.
  • the wind strength of the at least one protective element 41 can change in the plugging direction, i.e. away from the base element 42, and for example increase.
  • the at least one protective element 41 can have a cylindrical outer shape instead of a conical outer shape.
  • Figure 31 shows the embodiment of Figures 29 and 30 in a frontal view, in which the protective elements 41 point out of the plane of the drawing parallel to the plugging direction.
  • the base element 42 can have an optional tilting element 92a.
  • the tilting element 92 and the optional tilting element 92a can be arranged symmetrically to one another and, for example, on opposite sides of the base element 42.
  • the tilting element 92 and the optional tilting element 92a can be designed identically.
  • the optional tilting element 92a can be shaped differently and, for example, wider and/or deeper than the tilting element 92.
  • Anti-twisting protection that can be provided by the different design of the tilting element 92 and the optional tilting element 92 can also be provided by only providing one tilting element 92.
  • the base element 42 can have a support bridge 95 remaining between the receiving openings 93, which can serve as an abutment for a spring device.
  • Figure 32 schematically shows an embodiment of the housing 10 of the power plug in a perspective view.
  • the housing 10 has a contact receiving volume U, which is designed to accommodate the plug contacts 20 and the protective device 30.
  • the housing 10 of the power plug can have at least one counter-tilting element 96 which is designed to interact with the tilting element 92 of the protective device.
  • the tilting element 92 can be designed to complement the counter-tilting element 96.
  • the counter-tilting element 96 can be designed as a web or as a projection that can engage in the tilting element 92, for example as a groove or recess.
  • the counter-tilting element 96 can extend along the plug-in direction and have a free end pointing transversely to the plug-in direction, for example into the interior of the plug housing 10. The entire counter-tilting element 96 can run parallel to the plug-in direction.
  • a clear width of the at least one tilting element 92 and a width of the counter tilting element 96 parallel to the clear width can be dimensioned such that the base element 42 with the tilting element 92 can slide on the counter tilting element 96 when the base element 42 is pushed further into the connector housing 10 against the plugging direction.
  • the clear width and the width are the same size.
  • the tilting element 92 can slide on the counter tilting element 96. However, if a force acts on the base element 42, whereby the force acts at an angle to the plugging direction that is not equal to 0° or not equal to 180°, this force can tilt the base element 42. Due to this tilting, the tilting element 92 and the counter tilting element 96 can tilt with each other, so that the force does not cause any movement of the base element 42. against the plugging direction further into the plug housing 10 and the plug contacts 20 remain in the protective device 40 and cannot protrude from it in a contact-proof manner.
  • the housing 10 of the power plug can have a spring guide arranged in the contact receiving volume U.
  • the spring guide of the housing 10 can be designed as a pin extending in the plugging direction, onto which a spring device 90, for example a spiral spring, can be plugged. In this case, it can be sufficient if the base element 42 has only one receiving opening 93.
  • the diameter of the receiving opening 93 can be smaller than the diameter of the spring device 90, so that the material of the base element 42 that at least partially surrounds the receiving opening 93 can serve as a support or stop or abutment for the spring device 90.
  • the diameter of the receiving opening 93 can essentially correspond to the diameter of the pin, so that the base element 42 with the receiving opening 93 can slide on the pin and possibly even tilt if a force tries to move the base element 42 non-parallel to the plugging direction.
  • the base element 42 can have one of the receiving openings 93. At least one of the receiving openings 93 can be designed to be complementary to the guide bar 97, 98 that it receives, so that the base element 42 with the receiving opening 93 can slide on the guide bar 97, 97 and possibly even tilt if a force tries to move the base element 42 non-parallel to the plug-in direction.
  • Figure 33 shows the embodiment of Figure 32 schematically in a front view, in which a plug face of the housing 10, which is not yet provided with the plug contacts 20 and the base element 42, points out of the plane of the drawing in the plugging direction.
  • the base element 42 can have an optional counter-tilt element 96a.
  • the counter-tilt element 96 and the optional counter-tilt element 96a can be arranged symmetrically to one another and, for example, on inner sides of the housing 10 facing one another.
  • the counter-tilt element 96 and the optional counter-tilt element 96a can be designed identically.
  • the optional counter-tilt element 96a can be shaped differently and, for example, wider and/or deeper than the counter-tilt element 96.
  • Anti-twisting protection that can be provided by the different design of the counter-tilt element 96 and the optional counter-tilt element 9a can also be provided by only providing one counter-tilt element 96.
  • the guide bars 97, 98 together flank a spring holder F into which the spring device 90, for example a spiral spring or at least a disc spring, can be inserted.
  • the guide bars 97, 98 can guide the spring device 90 along the plug-in direction such that unwanted movements of the spring device 90 transverse to the plug-in direction are prevented by the guide bars 97, 98.
  • Contact bushings 99 of the housing 10 for the plug contacts 20 can flank the spring holder F and/or the guide bars 97, 98.
  • the contact bushings 99, the spring holder F and/or the guide bars 97, 98 can be arranged one behind the other along a direction transverse to the plug-in direction.
  • Figures 34 to 36 show schematic views of an electrically insulating pin head 100, which can be made, for example, from an electrically insulating plastic and/or rubber.
  • the pin head 100 can have a mounting opening 101 with an open end. Opposite the open end, the pin head 100 can have a closed end.
  • An outer side of the pin head 100, which has the closed end and points away from the mounting opening 101, can be at least partially curved and, for example, hemispherical or angled or conical or tapered.
  • the mounting opening 101 can have a locking element, for example a taper running parallel to the open end.
  • the pin head 100 can also be called a plug contact cap.
  • Figures 37 and 38 show an embodiment of a contact pin 102 which can provide one of the plug contacts 20 with the pin head 100.
  • a free end of the contact pin 102 can have a mounting element 103 for mounting the pin head.
  • the mounting element 103 can be designed to be complementary to the mounting opening 101 at least in sections and can have a counter-locking element for the locking element, for example a projection which runs around the mounting element 1030 at least in sections transversely to the longitudinal direction of the contact pin 102.
  • Figure 39 shows the plug contact 20 with the pin head 100 of Figures 34 to 36 in a state mounted on the contact pin 102, in which the mounting element 103 is inserted into the mounting opening 101.
  • a diameter S of the essentially cylindrical contact pin 102 corresponds to the diameter of the pin head on its side facing the contact pin 102.
  • the open end of the mounting opening 101 can be arranged in the side facing the contact pin 102.
  • the side facing the contact pin 102 can be referred to as the base side of the pin head 100.
  • the diameter of the pin head 100 can decrease away from the side facing the contact pin 102.
  • Figure 40 shows a further embodiment of the network connection circuit.
  • the same reference numerals are used for elements that correspond in function and/or design to elements of the embodiment shown in Figure 23. In the following, only the differences from the embodiment shown in Figure 24 are discussed.
  • Figure 40 shows an example of a further circuit diagram of an electrical reverse polarity protection circuit 400 according to the invention, for example for a power plug 1.
  • the reverse polarity protection circuit 400 which can also be referred to as a power connection circuit, has three contacts L, N, PE for the input and three contacts L', N', PE' for the output.
  • the power plug 1 is correctly plugged in, when the live phase of a mating plug, such as a mains socket, is connected to conductor 150 of reverse polarity protection circuit 400.
  • the respective phases at the input and output are then the same.
  • a signaling device 190 such as an array of photodiodes, lights up and shows the correct contact state.
  • the signaling device 190 may not light up or light up differently and no live phase is transferred from the input contact conductor L to the output contact L', the current flow is interrupted.
  • an inverter of a direct current source such as a photovoltaic system or another energy supply system, can be or will be connected to the L', N', PE' contact of the output.
  • the nest plug can be connected to the L, N, PE contacts of the input.
  • circuit diagram shown as an example in Figure 40 has three circuits 410, 420, 430. Two of the circuits 410, 420 connect the current-carrying conductor 150 and the neutral conductor 160 to one another. A third circuit 430 connects the current-carrying conductor 150 to the protective conductor 170.
  • the second circuit 420 can comprise a two-way switch, such as the relay KS2, several resistors, the signaling device 190 and a diode connected in series with the signaling device 190, wherein the signaling device 190 can have photodiodes connected in series with one another. As soon as the live phase of the mains voltage is correctly applied, the signaling device 190 can signal that the mains plug 1 is correctly plugged in.
  • the first circuit 410 can connect the current-carrying conductor 150 to the neutral conductor 160 via a diac of an optocoupler and via a switch, such as an electronic switch or a switch with an electromechanical drive, such as the relay K2.
  • the electromechanical drive can be protected from voltage pulses or short-term voltage pulses in a parallel circuit by a suppressor diode and a resistor.
  • the third circuit 430 can connect the current-carrying conductor 150 to the protective conductor
  • the third circuit 430 and the second circuit 420 can be switched to live.
  • the photodiode in the optocoupler can then also light up. The light emitted by the photodiode is received in the optocoupler by the diac of the optocoupler. The diac of the optocoupler can then switch the first circuit 410 to live.
  • the diac of the optocoupler When the diac of the optocoupler receives a signal, current can flow through the electromechanical drive that controls the two-way switch. When current flows through the electromechanical drive, the two-way switch can be switched such that the input L is coupled to the output L' and the input L and the output L' have the same phase. As soon as the electromechanical drive switches the two-way switch, the flow of current through the second circuit 420 and through the third circuit 430 can be stopped. Thus, the signaling device 190 can go out.
  • Figure 41 shows, by way of example, yet another circuit diagram of an electrical reverse polarity protection circuit 400 according to the invention, for example for a power plug 1.
  • the circuit in Figure 41 is designed to adapt the phase position of the voltage applied to the power plug 1 to the phase position of the power socket and to switch over if necessary.
  • the reverse polarity protection circuit 400 shown in Figure 41 has three contacts L, N, PE for the input and three contacts L', N', PE' for the output. In contrast to the circuit diagram in Figure 40, the circuit diagram in Figure 41 does not have an array of photodiodes. In the circuit diagram shown in Figure 41, instead of signaling incorrect insertion, the phases incorrectly applied to the input contacts L, N are swapped. The correct phases are then applied to the output contacts L', N', thus correcting incorrect insertion of the mains plug 1.
  • circuit diagram shown in Figure 41 has five circuits 410, 420, 430, 440, 450. Three of the circuits 410, 420, 430 can connect the conductor for the live phase 150 to the neutral conductor 160. A fourth Circuit 440 may connect conductor 150 to protective conductor 170. A fifth
  • Circuit 450 may connect conductor 160 to protective conductor 170.
  • the first circuit 410 can connect the conductor 150 to the conductor 160 via a first diac of a first optocoupler and via a switch, such as an electronic switch or a switch with an electromechanical drive, such as the relay K2.
  • the switch can be protected from voltage pulses or short-term voltage pulses in a parallel circuit by a first suppressor diode and a resistor.
  • the second circuit 420 can connect the conductor 150 to the conductor 160 via a diac of a second optocoupler and via another switch, such as an electronic switch or a switch with an electromechanical drive, such as another relay K3.
  • the second switch can be protected from voltage pulses or short-term voltage pulses in a parallel circuit by a second suppressor diode and a second resistor.
  • the fourth circuit 440 and the fifth circuit 450 can thus be switched to be live, so that either the photodiode of the first optocoupler or the photodiode of the second optocoupler is switched to be live or activated. Which photodiode is activated depends on which conductor is the live phase.
  • the fourth circuit 440 can be or become current-carrying in addition to the third circuit 430.
  • the current flow in the fourth circuit 440 emits light from the photodiode of the first optocoupler, which is received by the diac of the first optocoupler.
  • the diac of the first optocoupler can thus switch the first circuit 410 to current-carrying so that, for example, the first electromechanical drive switches.
  • the first electromechanical drive can in turn actuate two first two-way switches 480 in such a way that the current-carrying phase is transferred from the input conductor L to the output conductor L'.
  • the connection between the conductor 150 and the conductor 160 via the third circuit 430 can be interrupted by the first electromechanical drive. The phases of the input contacts and the output contacts are therefore the same.
  • the fourth circuit 440 can be switched to conduct current, but there is no significant current flow between the normal conductor 150 and the protective conductor 170.
  • the photodiode of the first optocoupler therefore does not emit any light, so that no light is received by the diac in the first optocoupler, which in turn means that the first circuit 410 is not switched to conduct current.
  • the first electromechanical drive therefore does not switch the two first two-way switches 480 mentioned above. If the live phase of the mains voltage is applied to the conductor 160, then the fifth circuit 450 can be switched to live.
  • Tilting element a optional tilting element receiving opening

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Netzverbindungsschaltung zur Verbindung einer Einrichtung zur Generierung elektrischer Energie mit einem einen Schutzleiter, einen Neutralleiter und einem Außeneiter aufweisenden Wechselspannungsnetz, sowie einen Netzstecker. Um eine korrekte Polung beim Anschluss der Einrichtung an das Wechselspannungsnetz erkennen und folglich ungewünschte Kontaktierungen vermeiden zu können, weisen die Netzverbindungsschaltung einen Verpolungsschutz und der Netzstecker eine verschiebbare Schutzeinrichtung auf.

Description

Netzverbindungsschaltung, Netzstecker, insbesondere Schutzkontaktstecker, Einrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie und Verfahren zum Verbinden einer Einrichtung zur Generierung elektrischer Energie mit einem Wechselspannungsnetz
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Netzverbindungsschaltung mit Verpolungsschutz. Die Netzverbindungsschaltung ist eingerichtet, um eine Einrichtung zur Generierung elektrischer Energie mit einem elektrischen Netz, z.B. Wechselspannungsnetz, das ein Niederspannungsnetz sein kann, zu verbinden. Die Einrichtung kann ein mit Brennstoff betriebener Stromgenerator oder ein Wechselrichter für eine Gleichstromquelle, etwa eine Solaranlage, eine Batterie oder eine Brennstoffzelle, sein. Die Netzverbindungsschaltung weist eine erste und eine zweite Verbindungsleitung auf. Das Wechselspannungsnetz weist einen Schutzleiter, einen Neutralleiter und einem Außenleiter auf. Die erste Verbindungsleitung ist zur Verbindung mit dem Neutralleiter vorgesehen und die zweite Verbindungsleitung ist zur Verbindung mit dem Außenleiter vorgesehen.
Ferner betrifft die Erfindung einen Netzstecker zur Realisierung einer elektrischen Steckkontaktierung. Der Netzstecker weist Steckkontakte zum Herstellen einer Steckverbindung mit einem komplementär ausgestalteten Gegenstecker, beispielswiese eine Steckdose, und einen Schutzkontakt auf. Der Netzstecker weist drei Anschlusskontakte zum Anschließen von Leitern eines Verbindungskabels an jeweils einem der Steckkontakte auf.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Generierung elektrischer Energie, mit einem wenigstens drei elektrische Kontakte aufweisenden Energieausgang zur Bereitstellung der generierten elektrischen Energie.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verbinden einer Einrichtung zur Generierung elektrischer Energie mit einem einen Schutzleiter, einen Neutralleiter und einem Außenleiter aufweisenden Wechselspannungsnetz.
Ferner betrifft die Erfindung Netzstecker zur Realisierung einer elektrischen Steckkontaktierung, umfassend zumindest zwei längliche Steckkontakte, die jeweils einen Schaft zur elektrischen Kontaktierung, einen Befestigungs-Endbereich sowie einen freien Endbereich aufweisen. Einrichtungen zur Generierung elektrischer Energie werden zunehmend durch Laien an das Hausnetz angeschlossen, um etwa mit einem Steckersolargerät z.B.
Balkonkraftwerk erzeugte und mit der Einrichtung gewandelte elektrische Energie im Hausnetz durch elektrische Verbraucher nutzbar zu machen. Dabei kann es jedoch vorkommen, dass ein im Betrieb der Einrichtung Strom leitender Außenleiter den Neutralleiter des Hausnetzes kontaktiert, etwa weil ein nicht verpolungssicherer Stecker der Einrichtung verpolt in eine Steckdose des Hausnetzes eingesteckt wurde, was zu Sicherheitsproblemen oder zu technischen Problemen an angeschlossen Geräten führen kann. Ferner können freiliegende Steckkontakte, an denen eine Spannung anliegt, den Laien gefährden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Verwendung von Einrichtung zur Generierung elektrischer Energie sicherer zu machen.
Diese Aufgabe ist für die eingangs genannte Netzverbindungsschaltung dadurch gelöst, dass diese eine Phasenlageerkennungseinrichtung aufweist. Die Phasenlageerkennungseinrichtung ist mit der ersten und der zweiten Verbindungsleitung elektrisch verbunden und ausgebildet, eine Phasenlage zwischen der zweiten Verbindungsleitung und der ersten Verbindungsleitung zu ermitteln. Die Phasenlage kann insbesondere die Lage zur netzseitigen Phase sein. Die Phasenlageerkennungseinrichtung ist ausgebildet, ein Betriebssignal bereitzustellen, wenn die Phasenlage einer vorbestimmten Phasenlage entspricht, und ein Fehlersignal auszugeben, wenn die Phasenlage von der vorbestimmten Phasenlage abweicht.
Für den eingangs genannten Netzstecker ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Steckkontakte sowie der Schutzkontakt mit einer erfindungsgemäßen Verpolungsschutzschaltung mit den Anschlusskontakten verbunden sind.
Darüber hinaus ist die Aufgabe für die eingangs genannte Einrichtung zur Generierung elektrischer Energie dadurch gelöst, dass dem Energieausgang eine erfindungsgemäße Verpolungsschutzschaltung vorgeschaltet und beispielswiese mit dem Energieausgang galvanisch verbunden ist.
Des Weiteren ist die Aufgabe für das eingangs genannte Verfahren dadurch gelöst, dass nach einer mechanischen Kontaktierung eines Energieausgangs der Einrichtung mit dem elektrischen Netz, etwa ein Wechselspannungsnetz, mittels einem Netzstecker zunächst die Polung von zum Energieausgang führenden Energieleitungen der Einrichtung mit der Polung der Leitungen des Wechselspannungsnetzes verglichen wird und die Einrichtung abhängig vom Ergebnis des Vergleichs mit dem Wechselspannungsnetz verbunden wird.
Ferner ist die Aufgabe für den eingangs genannten Netzstecker dadurch gelöst, dass der Netzstecker zumindest eine Schutzeinrichtung, mit der zumindest die Schäfte der Steckkontakte gegenüber unbeabsichtigter elektrischer Kontaktierung geschützt oder schützbar sind, umfast, wobei zwischen zumindest einem Bereich der Schutzeinrichtung und den Steckkontakten eine Relativbewegung ausführbar ist, so dass die Schäfte der Steckkontakte wenigstens bereichsweise freilegbar und elektrisch kontaktierbar sind.
Erst durch die Erkennung der korrekten oder falschen Phasenlage und die folgende Bereitstellung der die korrekte oder falsche Phasenlage repräsentierenden Betriebsund Fehlersignale ist es möglich, die Einrichtung nach der mechanischen Kopplung auch elektrisch sicher mit dem Niederspannungsnetz zu verbinden.
Erfindungsgemäß ist also unter anderem ein Berührungsschutz, der erst nach erfolgtem Steckvorgang die Steckkontakte frei zur elektrischen Kontaktierung gibt, sowie ein nachgeordnetes Verfahren zur Schutzbeschaltung (Verpolungsschutz und/oder elektrische Schutzschalter wie Fl oder AFDD) bereitgestellt. Der Berührungsschutz wird auch durch den die Steckkontakte mechanisch gegen Berührung sichernden Netzstecker bereitgestellt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Netzverbindungsschaltung weist die Netzverbindungsschaltung ein Schaltelement auf, das im geschlossenen Zustand zwei Abschnitte der zweiten Verbindungsleitung miteinander verbindet, wenn die Phasenlageerkennungseinrichtung das Betriebssignal bereitstellt.
Ein Vorteil dieser Ausführungsform kann sein, dass die elektrische Verbindung bei richtiger Phasenlage zwar automatisch, aber auch nur bei der richtigen Polung hergestellt wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Netzverbindungsschaltung weist die Netzverbindungsschaltung ein Umschaltelement auf, das ausgebildet ist, zwei Abschnitte der ersten Verbindungsleitung miteinander zu verbinden und zwei Abschnitte der zweiten Verbindungsleitung miteinander zu verbinden, wenn die Phasenlageerkennungseinrichtung das Betriebssignal bereitstellt, und das ausgebildet ist, einen Abschnitt der ersten Verbindungsleitung mit einem Anschnitt der zweiten Verbindungsleitung zu verbinden, und einen weiteren Abschnitt der ersten Verbindungsleitung mit einem weiteren Anschnitt der zweiten Verbindungsleitung zu verbinden, wenn die Phasenlageerkennungseinrichtung das Betriebssignal nicht bereitstellt.
Ein Vorteil dieser Ausführungsform kann sein, dass die elektrische Verbindung automatisch mit der richtigen Polung hergestellt wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird eine Verbindung zwischen einem im Betrieb der Einrichtung Außenleiter und einem Außenleiter des Wechselspannungsnetzes nur dann geschlossen, wenn der Vergleich ergibt, dass die Energieleitungen durch den Netzstecker polungsgleich mit den Leitungen des Wechselspannungsnetzes verbunden sind.
Ein Vorteil dieser Ausführungsform kann sein, dass die elektrische Verbindung bei richtiger Phasenlage zwar automatisch, aber auch nur bei der richtigen Polung hergestellt wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird eine Verbindung zwischen einem im Betrieb der Einrichtung Außenleiter und einem Außenleiter des Wechselspannungsnetzes zunächst über Kreuz umgeschaltet und danach geschlossen, wenn der Vergleich ergibt, dass die Energieleitungen durch den Netzstecker polungsungleich mit den Leitungen des Wechselspannungsnetzes verbunden sind.
Ein Vorteil dieser Ausführungsform kann sein, dass die elektrische Verbindung automatisch mit der richtigen Polung hergestellt wird.
Der Netzstecker kann ein Schutzkontaktstecker, ein zweipoliger Netzstecker, ein dreipoliger Netzstecker oder auch ein Drehstromstecker sein. Drehstrom ist ein mehrphasiger Wechselstrom. Weist der Stecker mehrere Kontakte zur Verbindung mit Außenleitern auf, kann die Netzverbindungsschaltung ausgelegt sein, für eine Mehrzahl oder für alle dieser Kontakte die Phasenlage zu kontrollieren und optional für eine Mehrzahl oder für alle dieser Kontakte Schaltelemente abhängig von den Phasenlagen zu schließen oder offen zu halten. Weist der Stecker mehrere Kontakte zur Verbindung mit Außenleitern auf, kann die Netzverbindungsschaltung ausgelegt sein, für eine Mehrzahl oder für alle dieser Kontakte die Phasenlage auf die korrekte Phasenlage umzuschalten.
Die Schutzleiter aufweisenden Offenbarungen können beispielhaft auf den Stecker- Typen F (CEE 7/4) bezogen sein, wobei eine Anwendung auf andere CEE Stecker- Typen, beispielsweise CEE-System mit CEE 7/4 alias Schuko-Stecker, CEE 7/5 Frankreich und CEE 7/7 deutsch/französischer Hybridstecker, oder CEE 7/15 Eurostecker, ebenfalls umfasst sein kann. Auch andere Steckertypen, die weltweit Anwendung finden (z.B. NEMA- Stecker), sind mit der vorliegen Erfindung umsetzbar.
Die elektrische Phasenlage kann gegenüber dem Schutzleiter vor der Zuschaltung der Energie-Einspeise-Vorrichtung bestimmt werden. Eine elektronische oder elektrische Schaltung, etwa die Phasenlageerkennungseinrichtung, kann die Phasenlage verarbeiten. Die Entscheidung, ob die Phasenlage korrekt ist, kann rein logisch als wahr oder falsch getroffen werden. Abhängig von der Entscheidung können Betriebs- oder Fehlersignale ausgegeben werden. Abhängig von der Entscheidung und/oder dem Betriebs- oder Fehlersignal kann der Stromkreis blockiert beziehungsweise die Phasenlage korrigiert werden.
Zudem kann ein unbeabsichtigtes Freigeben, also bestromen der Kontakte vonseiten der Einrichtung, außerhalb der dafür vorgesehenen Einsteckvorrichtung verhindert werden. Die Erfindung kann ebenfalls einen Schutz gegen Vertauschen der Anschlussbedingungen und entsprechende Signalisierung bereitstellen.
Die vorliegende Offenbarung betrifft ferner einen Netzstecker, insbesondere einen Schutzkontaktstecker, sowie ein System und ein Verfahren zur Bereitstellung elektrischer Energie betreffende Aspekte. Der im Folgenden offenbarte Netzstecker sowie das System und/oder das Verfahren könne unabhängig von der bisher offenbarten Erfindung vorteilhaft sein. Im Zuge der Notwendigkeit der Reduzierung von umweltbelastenden Emissionen sowie zur Verringerung von Energiekosten, werden zunehmend dezentrale Energiequellen in Form von Energiewandlern benötigt.
Insbesondere für einzelne Haushalte bzw. kleinere Verbraucher können dies auch Anlagen mit relativ geringem Leistungsbereich sein. Derartige Anlagen sollen kostengünstig und flexibel aufstellbar und betreibbar sein.
Dies setzt ebenfalls eine einfache sowie bedienerfreundliche und ungefährliche elektrische Anschlussmöglichkeit der Anlage an das Wechselspannungsnetz, beispielsweise ein Niederspannungsnetz, voraus.
Zur Kostenverringerung ist zudem anzustreben, dass dafür genutzte Bauteile weitgehend standardisierte Bauteile sind.
Zudem ist es erforderlich, erzeugte elektrische Energie in einfacher und kostengünstiger Weise in ein bestehendes Netz einzuspeisen oder auch einem Verbraucher zur Verfügung zu stellen.
Dafür müssen Energie-Übertragungsmittel zur Verfügung gestellt werden.
Es existieren diverse Energie-Übertragungsmittel in Form von Steckern und dazu komplementär ausgestalteten Steckdosen.
So offenbart beispielsweise die EP 3 309 917 A1 eine Vorrichtung mit einer berührungsgeschützten Anordnung elektrischer Anschlusselemente, bei der ausgeschlossen ist, dass ein Benutzer ein stromführendes Bauteil eines von mehreren Anschlusselementen berühren kann, wobei vorgesehen ist, dass die Vorrichtung ein in mehrere Fächer unterteiltes, zu wenigstens einer Seite offenes Gehäuse, mehrere jeweils in einem der Fächer angeordnete elektrische Anschlusselemente, und eine Schiebeabdeckung für alle Fächer ab dem zweiten Fach aufweist, wobei die wenigstens eine, bevorzugt mehreren Schiebeabdeckungen derart verschieblich am Gehäuse festgelegt sind, dass wenn eines der Fächer bzw. Anschlusselemente zugänglich ist, alle weiteren Fächer bzw. Anschlusselemente durch eine Schiebeabdeckung abgedeckt werden. Die DE 2 112 899 A1 offenbart einen elektrischen Schütz mit Steckern, die einen Auswerfer aufweisen, der einen Körper aus elektrisch isolierendem Material umfasst, der mit mindestens einem Paar Kontaktstiften oder Steckerelementen versehen ist. Weiterhin ist mindestens ein Auswerferhebel mit zwei Armen vorhanden, die in einem Zwischenpunkt eines festen oder fest verbundenen Teils des Körpers des Steckkontakts selbst angeordnet sind, wobei ein Arm des Hebels gegen eine Kontaktfläche wirken kann und der andere Arm des Hebels von Hand betätigbar ist, um den Hebel um seine Schwenkachse zu drehen, um ihn auszuwerfen oder den Steckkontakt einer Steckdose herausdrücken.
Der Verbesserung der bekannten Aspekte liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stecker, etwa ein Schutzkontaktstecker, sowie ein System und ein Verfahren zur Bereitstellung elektrischer Energie zur Verfügung zu stellen, mit denen in einfacher, sicherer und kundenfreundlicher Weise die Übertragung elektrischer Energie ermöglicht wird. Diese Verbesserung kann unabhängig von einem zum Stecker komplementär ausgestalteten Gegenstecker, beispielsweise eine Steckdose, vorteilhaft sein.
Ferner ist das Folgende offenbart:
A) Netzstecker zur Realisierung einer elektrischen Steckkontaktierung, umfassend zumindest zwei längliche Steckkontakte, die jeweils einen Schaft zur elektrischen Kontaktierung, einen Befestigungs-Endbereich sowie einen freien Endbereich aufweisen, sowie umfassend zumindest eine Schutzeinrichtung, mit der zumindest die Schäfte der Steckkontakte gegenüber unbeabsichtigter elektrischer Kontaktierung geschützt oder schützbar sind, wobei zwischen zumindest einem Bereich der Schutzeinrichtung und den Steckkontakten eine Relativbewegung ausführbar ist, so dass die Schäfte der Steckkontakte wenigstens bereichsweise freilegbar und elektrisch kontaktierbar sind.
B) Netzstecker nach Aspekt A), wobei die Schäfte der Steckkontakte mittels jeweils eines Schutzelements der Schutzeinrichtung elektrisch isolierend bedeckt oder bedeckbar sein können.
C) Netzstecker nach einem der Aspekte A) und B), wobei die Schutzeinrichtung zur Bedeckung der Schäfte der Steckkontakte eine federnd gelagerte Schutzhülleneinrichtung umfassen können, die je Steckkontakt als Schutzelement eine zumindest teilweise hohlzylinderförmig ausgestaltete Schutzhülle aufweist, wobei die Schutzhülleneinrichtung weiterhin ein Basiselement aufweisen kann, und die Schutzhüllen mittels dem Basiselement miteinander starr mechanisch gekoppelt sein können, so dass sie zusammen auf den Schäften der Steckkontakte verschiebbar sind.
D) Netzstecker nach einem der Aspekte A) und B), wobei die Schutzeinrichtung als Schutzelemente zur Bedeckung der Schäfte der Steckkontakte entlang der Längsrichtung der Steckkontakte komprimierbare Schutzkörper aufweisen kann, die mittels einem Basiselement miteinander starr mechanisch gekoppelt sind, wobei ein Endbereich eines jeweiligen Schutzkörpers unter Komprimierung des Schutzkörpers zwecks Freilegung des Schaftes des Steckkontaktes verschiebbar sein kann. Es kann somit verhindert werden, dass der Berührungsschutz womöglich unbeabsichtigt einseitig frei gegeben werden kann. Nur ein definiertes beidseitiges zurückschieben ist möglich. Ein Vorteil des komprimierbaren Schutzkörpers kann sein, dass ein Volumen, in das die Schutzeinrichtung zur Freigabe der Steckkontakte einschiebbar ist, kürzer ausgestaltet werden kann, als bei Verwendung von nicht komprimierbaren Schutzkörpern.
E) Netzstecker nach einem der Aspekte C) und D), wobei der Netzstecker eine Führungseinrichtung zur Führung der Schutzeinrichtung entlang der Längsrichtung der Steckkontakte aufweisen kann, wobei mittels der Führungseinrichtung einer ungleichmäßigen Verschiebung der Schutzelemente auf den Steckkontakten durch Verkantung des Basiselements auf einem Führungselement der Führungseinrichtung entgegenwirkbar sein kann.
F) Netzstecker nach Aspekt E), wobei bei Ausführung der Schutzelemente als zumindest teilweise hohlzylinderförmig ausgestaltete Schutzhüllen die Führungseinrichtung zwischen den Steckkontakten angeordnet sein kann; und dass bei Ausführung der Schutzelemente als komprimierbare Schutzkörper die Führungseinrichtung in dem Basiselement des Netzsteckers Führungselemente aufweisen kann, die auf der dem jeweiligen anderen Steckkontakt abgewandten Seite eines Steckkontakts angeordnet sein können. G) Netzstecker nach Aspekt A), wobei der Netzstecker als Schutzeinrichtung ein Gehäuse aufweisen kann, wobei zwischen dem Gehäuse und den Steckkontakten eine Relativbewegung ausführbar sein kann, so dass die Steckkontakte in das Gehäuse hinein und aus dem Gehäuse heraus bewegbar sind.
H) Netzstecker nach Aspekt G), wobei der Netzstecker ein Antriebselement aufweisen kann, mit welchem bei Einleitung einer manuellen Betätigungskraft eine Bewegung der Steckkontakte aus dem Gehäuse bewirkbar ist, insbesondere wenn dieser sich in oder and der komplementären Gegenstecktose befindet.
I) Netzstecker nach einem der Aspekte G) und H), wobei der Netzstecker zur Unterbindung einer Relativbewegung zwischen dem Gehäuse und den Steckkontakten eine Blockadeeinrichtung mit wenigstens einem bewegbaren Betätigungselement aufweisen kann, welches bei Einführung des Netzsteckers in eine Steckdose von einem Schutzkontakt der Steckdose bewegbar ist und derart eine Blockade einer Relativbewegung zwischen Gehäuse und den Steckkontakten aufheben kann.
J) Netzstecker nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei der Netzstecker eine Schutzschaltung ausweisen kann. Die Schutzschaltung kann die eingangs erwähnte Netzverbindungsschaltung sein. Die Schutzschaltung kann ein erstes Schaltelement, etwa ein erstes Relais und ein zweites Schaltelement, etwa ein zweites Relais aufweisen. Bei Bestromung des ersten Schaltelementes kann dieses über einen ersten Schalter, etwa ein erster Relaisschalter, einen Strompfad zum zweiten Schaltelement schließen, so dass dieses bestromt wird, und dadurch das zweite Schaltelement den Strompfad über einen zweiten Schalter, etwa ein zweiter Relaisschalter zum ersten Schaltelement öffnet und dabei einen Stromkreis schließt. Die Schutzschaltung kann Teil der Netzverbindungsschaltung sein oder dieser entsprechen. Die Schutzschaltung kann die Phasenlageerkennungseinrichtung sein oder diese aufweisen.
Ferner kann eine Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtung (AFDD, AFCI) und/oder ein Fehlerstrom-Schutzschalter (Fl-Schalter, RCCB, RCD) vorgesehen sein. Die Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtung und/oder der Fehlerstrom-Schutzschalter kann separat oder als Bestandteil der Schutzschaltung und/oder der Netzverbindungsschaltung und/oder des Steckers und/oder der Einrichtung vorgesehen sein.
Die elektrisches Phasenlage kann gegenüber dem Schutzleiter vor der Zuschaltung der Energie-Einspeise-Vorrichtung bestimmt werden. Eine elektronische oder elektrische Schaltung, etwa die Phasenlageerkennungseinrichtung, kann die Phasenlage verarbeiten. Die Entscheidung, ob die Phasenlage korrekt ist, kann rein logisch als wahr oder falsch getroffen werden. Abhängig von der Entscheidung können Betriebs- oder Fehlersignal ausgegeben werden. Anhängig von der Entscheidung und/oder dem und Betriebs- oder Fehlersignal kann der Stromkreis blockiert beziehungsweise die Phasenlage korrigiert werden.
Zudem kann ein unbeabsichtigtes Freigeben, also Bestromen der Kontakte vonseiten der Einrichtung, außerhalb der dafür vorgesehenen Einsteckvorrichtung verhindert werden. Die Erfindung kann ebenfalls einen Schutz gegen Vertauschen der Anschlussbedingungen und entsprechende Signalisierung bereitstellen.
Die Schaltelemente und deren in Aspekt J) offenbarte Verschaltung können die Phasenlageerkennungseinrichtung bilden, in die das weiter oben angeführte Schaltelement integriert ist.
K) Netzstecker nach Aspekt J, wobei in einem ersten Strom pfad zwischen einer stromführenden Phase des Netzsteckers und einem Neutralleiter des Netzsteckers in Reihe geschaltet ein erster Kontakt des zweiten Schalters und eine erste Signaleinrichtung angeordnet sein können.
L) Netzstecker nach einem der Aspekte J) und K), wobei in einem zweiten Strompfad zwischen der stromführenden Phase und dem Neutralleiter in Reihe geschaltet ein zweiter Kontakt des zweiten Schalters und eine zweite Signaleinrichtung angeordnet sein können.
M) Netzstecker nach einem der Aspekte J) bis L), wobei das erste Schaltelement in einem dritten Strompfad zwischen der stromführenden Phase und einem Schutzleiter des als ein Schutzkontaktstecker ausgebildeten Netzsteckers angeordnet sein kann. N) System zur Bereitstellung elektrischer Energie, umfassend eine Einrichtung zur Generierung elektrischer Energie sowie einen Netzstecker gemäß einem der Aspekte A) bis M), wobei die Steckkontakte des Netzsteckers mit Phasen der Einrichtung zur Generierung elektrischer Energie elektrisch leitfähig verbunden oder mittels einer Schalteinrichtung verbindbar sind.
O) Verfahren zur Bereitstellung elektrischer Energie, bei dem ein System zur Bereitstellung elektrischer Energie gemäß Aspekt N) zur Verfügung gestellt wird, mittels der Einrichtung zur Generierung elektrischer Energie elektrische Energie generiert wird und mittels des Netzsteckers die elektrische Energie in ein Stromnetz eingespeist wird oder einem elektrischen Verbraucher zugeführt wird.
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist mit anderen Worten ein Netzstecker zur Realisierung einer elektrischen Steckkontaktierung, umfassend zumindest zwei längliche Steckkontakte, die jeweils einen Schaft zur elektrischen Kontaktierung, einen Befestigungs-Endbereich sowie einen freien Endbereich aufweisen, sowie umfassend zumindest eine Schutzeinrichtung, mit der zumindest die Schäfte der Steckkontakte gegenüber unbeabsichtigter elektrischer Kontaktierung geschützt oder schützbar sind. Zwischen zumindest einem Bereich der Schutzeinrichtung und den Steckkontakten ist eine Relativbewegung ausführbar, so dass die Schäfte der Steckkontakte wenigstens bereichsweise freilegbar und elektrisch kontaktierbar sind.
Der Netzstecker ist zur Realisierung einer elektrischen Steckkontaktierung in einer Steckdose ausgestaltet. Die Steckdose kann eine Netzsteckdose zur Anbindung an das öffentliche oder ein privates Stromnetz sein. Dafür dienen die Steckkontakte, zur Einführung bzw. Anordnung in komplementär ausgestalteten Steckbuchsen der Steckdose. Der Stiftkopf bzw. freie Endbereich kann aus isolierendem Material gefertigt sein, um einen frontalen elektrischen Kontakt zu vermeiden.
Eine Ausführungsform sieht dabei vor, dass die Schäfte der Steckkontakte mittels jeweils eines Schutzelements der Schutzeinrichtung elektrisch isolierend bedeckt oder bedeckbar sind.
Dabei kann die Schutzeinrichtung zur Bedeckung der Schäfte der Steckkontakte eine federnd gelagerte Schutzhülleneinrichtung umfassen, die je Steckkontakt als Schutzelement eine zumindest teilweise hohlzylinderförmig ausgestaltete Schutzhülle aufweist, wobei die Schutzhülleneinrichtung weiterhin ein Basiselement aufweist, und die Schutzhüllen mittels dem Basiselement miteinander starr mechanisch gekoppelt sind, so dass sie zusammen auf den Schäften der Steckkontakte verschiebbar sind. Eine jeweilige Schutzhülle kann dabei im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgestaltet sein. Die jeweilige Schutzhülle ist entlang der Längsrichtung der Steckkontakte im Wesentlichen nicht komprimierbar.
Eine alternative Ausführungsform sieht vor, dass die Schutzeinrichtung als Schutzelemente zur Bedeckung der Schäfte der Steckkontakte entlang der Längsrichtung der Steckkontakte komprimierbare Schutzkörper aufweist, die mittels einem Basiselement miteinander starr mechanisch gekoppelt sind, wobei ein Endbereich eines jeweiligen Schutzkörpers unter Komprimierung des Schutzkörpers zwecks Freilegung des Schaftes des Steckkontaktes verschiebbar ist. Zur Freilegung der Schäfte ist hier vorgesehen, dass lediglich ein Endbereich des jeweiligen Schutzkörpers verschoben wird, wohingegen der gegenüberliegende Endbereich des Schutzkörpers an einem Basiselement abgestützt verbleibt. Ein jeweiliger Schutzkörper weist eine Durchgangsöffnung auf, in der der jeweilige Steckkontakt angeordnet ist.
Ein jeweiliger komprimierbarer Schutzkörper kann elastisch komprimierbar sein, so dass er im komprimierten Zustand eine elastische Rückstellkraft ausbilden kann. Ein derartiger Schutzkörper kann bspw. ein Schaumkörper sein. Gegebenenfalls kann ein gemeinsamer Schaumkörper beide Schutzelemente ausbilden. Das heißt, der Schaumkörper kann als gemeinsamer Membranen-ZSchaumköper oder zwei einzelne Zylinder-Membranen- /Schaumkörper umgesetzt werden.
Dabei kann der Netzstecker eine Führungseinrichtung zur Führung der Schutzeinrichtung entlang der Längsrichtung der Steckkontakte aufweisen, wobei mittels der Führungseinrichtung einer ungleichmäßigen Verschiebung der Schutzelemente auf den Steckkontakten durch Verkantung des Basiselements auf einem Führungselement der Führungseinrichtung entgegenwirkbar ist. Eine ungleichmäßige Bewegung würde dann vorliegen, wenn ein Schutzelement in einer Zeiteinheit weiter bewegt wird als das andere Schutzelement.
Das Basiselement kann ein Verkantungselement aufweisen. Das Gehäuse des
Netzsteckers kann ein Gegenverkantungselement aufweisen. Das Verkantungselement kann komplementär zum Gegenverkantungselement ausgestaltet sein. Beispielsweise ist das Verkantungselement ein Rücksprung im Basiselement oder einer Nut, die sich in Steckrichtung des Steckers vollständig durch das Basiselement erstreckt. Das Verkantungselement kann ein offenes Ende, dass quer zur Steckrichtung weist, aufweisen. Das Verkantungselement kann an einem Rand des Basiselementes angeordnet sein. Der Rand kann das Basiselement quer zur Steckrichtung umlaufen, sich also in einer um die Streckrichtung herum weisenden Umfangsrichtung um das Basiselement herum erstrecken. Die Steckrichtung kann eine Richtung sein, in der der Netzstecker in einen Gegenstecker einsteckbar ist und/oder der Längsrichtung der Schutzhülle und/oder der Steckkontakte entsprechen. Der Gegenstecker kann eine Kupplung oder eine Buchse oder eine Steckdose sein.
Das Gegenverkantungselement kann als ein Steg oder als ein Vorsprung ausgestaltet sein, das in die Nut oder den Rücksprung eingreift. Das Gegenverkantungselement kann sich entlang der Steckrichtung erstrecken und ein quer zur Steckrichtung beispielsweise ins Innere des Steckers weisendes freies Ende aufweisen. Das ganze Gegenverkantungselement kann parallel zur Steckrichtung verlaufen.
Eine lichte Weite des Verkantungselements und eine zu der lichten Weite parallele Breite des Gegenverkantungselement können so dimensioniert sein, dass das Basiselement mit dem Verkantungselement auf dem Gegenverkantungselement gleiten kann, wenn das Basiselement entlang der Steckrichtung weiter in das Steckergehäuse geschoben wird. Beispielsweise sind die lichte Weite und die Breite gleich groß.
Wird das Basiselement entlang der Steckrichtung weiter in das Steckergehäuse geschoben, so kann das Verkantungselement auf dem Gegenverkantungselement gleiten. Wirkt jedoch eine Kraft auf das Basiselement, wobei die Kraft unter einem Winkel zur Steckrichtung wirkt, der ungleich 0° oder ungleich 180° wirkt, so kann diese Kraft das Basiselement verkippen. Durch diese Verkippung können das Verkantungselement und das Gegenverkantungselement miteinander verkanten, sodass die Kraft keine Bewegung des Basiselementes entlang der Steckrichtung weiter in das Steckergehäuse bewirkt und die Steckkontakte weiterhin in der Schutzeinrichtung verbleiben und nicht kontaktierbar aus dieser herausragen können.
Die Verkantung führt zu einer Selbsthemmung in dem Fall, dass eine der Schutzhüllen weiter geschoben wird als die andere Schutzhülle. In diesem Fall verläuft das Führungselement nicht mehr senkrecht zum Basiselement, so dass das Basiselement zwei entgegengesetzte und in ihren Wirkungslinien zueinander beabstandete Kräfte auf das Führungselement bewirkt, deren Größe mit zunehmendem Winkel des Führungselements, ausgehend von einer rechtwinkligen Position des Basiselements in Bezug zur Führungsbahn, zunimmt.
Noch bevor der vordere Teil der Schutzhüllen den isolierten Bereich der Kontakt-Stift- Spitzen erreicht, kann das innenliegende Führungselement (Schutzhüllenträgerplatte, Basiselement, im Folgenden mit 42 bezeichnet) radial auf die Federführung versetzen und ein weiteres vorschieben verhindert werden. Ein zusätzlicher Rippel oder Blockade-Verkantungsschutz kann eine nachträgliche zweite oder zusätzliche Schutzstufe liefern (Back-up Schutz).
Diese auf das Führungselement senkrecht wirkenden Kräfte bewirken auf dem Führungselement entsprechende Reibkräfte, die zur Selbsthemmung der Bewegung der Schutzhülleneinrichtung führen.
Bei Ausführung der Schutzelemente als zumindest teilweise hohlzylinderförmig ausgestaltete Schutzhüllen kann die Führungseinrichtung zwischen den Steckkontakten angeordnet sein. Bei Ausführung der Schutzelemente als komprimierbare Schutzkörper kann die Führungseinrichtung in dem Basiselement des Schutzkontaktsteckers Führungselemente aufweisen, die auf der dem jeweiligen anderen Steckkontakt abgewandten Seite eines Steckkontakts angeordnet sind.
Eine alternative Anordnung bei Ausführung der Schutzelemente als zumindest teilweise hohlzylinderförmig ausgestaltete Schutzhüllen besteht darin, dass die Führungseinrichtung durch die Steckkontakte selbst ausgebildet ist, die in dieser Ausführungsform entsprechend die Führungselemente ausbilden.
Alternativ zur Ausgestaltung der Schutzelemente als Hohlzylinder kann zumindest eines der Schutzelemente ein Aufnahmevolumen für einen der Steckkontakte aufweisen, dessen quer zur Steckrichtung verlaufender Durchmesser in Richtung auf die freien Enden der Schutzelemente abnehmen kann. Das Aufnahmevolumen kann beispielsweise konusförmig ausgeformt sein. Ein minimaler Durchmesser des Aufnahmevolumens kann einem Außendurchmesser eines der Steckkontakte im Wesentlichen entsprechen. Ein Verkippen der Schutzeinrichtung kann so auch ein Verkanten zumindest eines der Schutzelemente mit einem der Steckkontakte und folglich eine Selbsthemmung erzeugen.
Der Innendurchmesser zumindest des einen der Schutzelemente kann an dessen freiem Ende minimal sein und im Wesentlichen dem Außendurchmesser des einen der Steckkontakte entsprechen. So kann verhindert werden, dass kleine oder dünne Leiter, etwa ein Draht, einfach am isolierten Endbereich des einen der Steckkontakte in das eine der Schutzelemente eingeführt werden kann. Somit kann ein entsprechender Schutzgrad, beispielsweise entsprechend IP2x oder vergleichbar, erreicht werden.
In der alternativen Ausführungsform mit komprimierbaren Schutzkörpern können die Führungselemente auf der dem Basiselement abgewandten Seite der komprimierbaren Schutzkörper mittels einer Druckplatte starr miteinander verbunden sein.
In diese Druckplatte kann beim Einschieben des Netzsteckers in eine Steckdose von der Steckdose eine entsprechende Kraft aufgebracht werden, die zu einer Verschiebung der Endbereiche der komprimierbaren Schutzkörper auf den Steckkontakten und damit zu einer Freilegung eines Teilbereichs des jeweiligen Schaftes eines Steckkontaktes führt.
Dabei wird die Druckplatte bzw. die Endbereiche der komprimierbaren Schutzkörper mittels der Führungseinrichtung geführt.
Die komprimierbaren Schutzelemente können dabei aus einem Schaumstoff gefertigt sein. Weiterhin können die für die Schutzelemente verwendeten Materialien wasserabweisende Materialeigenschaften, Schwerentflammbarkeit, ggf. halogenfrei, Klasse B1/B2, und ein Raumgewicht im Bereich von RG>15 kg/m3 aufweisen, und/ oder eine Stauchhärte im Bereich von SH < 20 g/cm2 aufweisen.
Eine weitere Ausführungsform des Netzsteckers sieht vor, dass der Netzstecker als Schutzeinrichtung ein Gehäuse aufweist, wobei zwischen dem Gehäuse und den Steckkontakten eine Relativbewegung ausführbar ist, so dass die Steckkontakte in das Gehäuse hinein und aus dem Gehäuse heraus bewegbar sind. Dadurch können die Steckkontakte im aus dem Gehäuse herausbewegten Zustand wenigstens abschnitts- oder bereichsweise freilegbar und elektrisch kontaktierbar sein. Wenn sie in das Gehäuse hinein bewegt wurden, sind die Steckkontakte gegenüber unbeabsichtigter elektrischer Kontaktierung geschützt. Das Gehäuse kann aus schwer entflammbarem Material gefertigt sein.
In dieser Ausführungsform kann der Netzstecker ein Antriebselement aufweisen, mit welchem bei Einleitung einer manuellen Betätigungskraft eine Bewegung der Steckkontakte aus dem Gehäuse bewirkbar ist. Das Antriebselement kann mechanisch fest mit den Steckkontakten verbunden sein und aus dem Gehäuse herausragen, so dass eine manuelle Kraft auf das Antriebselement eine Verschiebung der Steckkontakte bewirkt, so dass zumindest deren freie Endbereiche und bereichsweise die Schäfte der Steckkontakte aus dem Gehäuse herausragen und in Steckbuchsen einer Steckdose eingeführt werden können.
Weiterhin kann der Netzstecker zur Unterbindung einer Relativbewegung zwischen dem Gehäuse und den Steckkontakten eine Blockadeeinrichtung mit wenigstens einem bewegbaren Betätigungselement aufweisen, welches bei Einführung des Netzsteckers in eine Steckdose von einem optionalen Schutzkonkakt der Steckdose bewegbar ist und derart eine Blockade einer Relativbewegung zwischen Gehäuse und den Steckkontakten aufheben kann. Das bedeutet, dass der Netzstecker derart eingerichtet sein kann, dass - solange der Netzstecker nicht in eine Steckdose eingesteckt ist - mittels der Blockadeeinrichtung eine Relativbewegung zwischen dem Gehäuse und den Steckkontakten unterbunden ist, so dass keine Bewegung der Steckkontakte aus dem Gehäuse erfolgen kann und entsprechend keine unbeabsichtigte elektrische Kontaktierung der Steckkontakte erfolgen kann.
Die Steckkontakte sind in dieser Situation elektrisch geschützt im Gehäuse untergebracht. Wenn durch den Schutzkontakt der Steckdose das Betätigungselement bewegt, wie z.B. eingedrückt wird, wird die Blockadewirkung aufgehoben und die Steckkontakte können aus dem Gehäuse und somit in Steckbuchsen der Steckdose bewegt werden. Weiterhin kann der Netzstecker eine Federeinrichtung aufweisen, die bei Spannung der Federeinrichtung mittelbar oder unmittelbar eine Federkraft auf die Steckkontakte und/ oder auf das Gehäuse bewirken, so dass die Steckkontakte selbsttätig in das Gehäuse bewegt werden, insofern sie nicht von Steckbuchsen eines Gegensteckers, beispielsweise eine Steckdose oder eine Kupplung, fixiert sind. Alternativ oder zusätzlich kann der Netzstecker einen herausschauenden Schutzkontaktpin (z.B. CEE 7/5) aufweisen, der durch Einführen die elektrische Verbindung der Steckkontakte mit der Einrichtung freigibt.
Je nach Stärke der Federeinrichtung und der anzunehmenden, von den Steckbuchsen der Steckdose auf die Steckkontakte wirkenden Fixierungskräfte kann der Netzstecker eine Fixierungseinrichtung aufweisen, mit der die Steckkontakte in aus dem Gehäuse herausbewegter Position fixierbar sind. Damit wird verhindert, dass die Steckkontakte im in der Steckdose eingesteckten Zustand und gegebenenfalls geringen Klemmkräften der Steckbuchsen der Steckdose bedingt durch die Federkraft der Federeinrichtung selbsttätig in das Gehäuse ein- und demzufolge aus den Steckbuchsen ausfahren.
Das Basiselement kann wenigstens eine Aufnahmeöffnung und beispielsweise zwei Aufnahmeöffnungen zur Aufnahme der Federführung aufweisen. Die wenigstens eine Aufnahmeöffnung kann sich in der Steckrichtung vollständig durch das Basiselement erstrecken. Die wenigstens eine Aufnahmeöffnung kann quer zur Steckrichtung vollständig vom Material des Basiselementen umgeben sein. Die wenigstens eine Aufnahmeöffnung kann zwischen den Schutzelementen angeordnet sein. Sind mehrere und beispielsweise zwei Aufnahmeöffnungen vorgesehen, können diese in einer quer zur Steckrichtung Richtung, in der die Schutzelemente voneinander beabstandet sind, hintereinander angeordnet sein.
Die Federführung des Steckers kann als ein sich in Steckrichtung erstreckender Stift, auf den die Federeinrichtung, beispielsweise eine Spiralfeder, eingesteckt sein kann, ausgebildet sein. In diesem Fall kann es ausreichen, wenn das Basiselement nur eine Aufnahmeöffnung aufweist. Der Durchmesser der Aufnahmeöffnung kann kleiner sein als der Durchmesser der Federeinrichtung, sodass das die Aufnahmeöffnung zumindest teilweise umgebende Material des Basiselementes als Auflage oder Anschlag für die Federeinrichtung dienen kann. Der Durchmesser der Aufnahmeöffnung kann dem Durchmesser des Stiftes im Wesentlichen entsprechen, sodass das Basiselement mit der Aufnahmeöffnung auf dem Stift gleiten und verkanten kann.
Die Federführung des Steckers kann mindestens zwei parallel zur Steckrichtung verlaufende Führungsbalken aufweisen, deren aufeinander zu weisende Seiten im Wesentlichen komplementär zur Federeinrichtung, beispielsweise eine Spiralfeder, ausgebildet sein können. Die Führungsbalken können quer zur Steckrichtung einander gegenüberliegend und/oder zueinander beabstandet angeordnet sein.
Für jeden der Führungsbalken kann das Basiselement eine der Aufnahmeöffnungen aufweisen. Zumindest eine der Aufnahmeöffnungen kann komplementär zu dem Führungsbalken, den diese aufnimmt, ausgenbildet sein, sodass das Basiselement mit der Aufnahmeöffnung auf dem Führungsbalken gleiten und verkanten kann.
Das Basiselement kann eine zwischen den Aufnahmeöffnungen verbleibende Auflagebrücke aufweisen, die an der Federeinrichtung anliegen kann. Die Auflagebrücke kann eine größere Kontaktfläche mit der Federeinrichtung aufweisen als das die Aufnahmeöffnung zumindest teilweise umgebende Material des Basiselementes.
Allen beschriebenen Ausführungsformen kann gemein sein, dass sie eine Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtung aufweisen, welche auch als Brandschutzschalter bezeichnet werden. Eine solche Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtung kann beispielsweise ein AFDD („Arc Fault Detection Device“) oder ein AFCI („Arc Fault Circuit Interrupter“) sein. Alternativ kann der Netzstecker ausgebildet sein, um elektrisch oder galvanisch mit einer Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtung und/oder mit einem Fehlerstrom-Schutzschalter verbunden zu werden.
Ferner kann der Netzstecker ein Schutzkontaktstecker sein.
Zudem kann eine jede der beschriebenen Ausführungsformen eine Schutzschaltung mit einem ersten Schaltelement, beispielsweise ein Relais oder ein Halbleiterschalter wie etwa ein Triac, und einem zweiten Schaltelement, beispielsweise ein Relais oder ein Halbleiterschalter wie etwa ein Triac, aufweisen, wobei bei Bestromung des ersten Schaltelementes - wenn eine richtige Verschaltung existiert - dieses erste Schaltelement über einen ersten Schalter einen Strompfad zum zweiten Schaltelement schließt, so dass dieses bestromt wird, und dadurch das zweite Schaltelement den Strompfad über einen zweiten Schalter zum ersten Schaltelement öffnet und dabei einen Stromkreis schließt. Die Schutzschaltung kann Teil der Netzverbindungsschaltung sein oder dieser entsprechen. Die Schutzschaltung kann die Phasenlageerkennungseinrichtung sein oder diese aufweisen.
Entsprechend kommt es, wenn eine phasen-richtige Kontaktierung der Steckkontakte des Netzsteckers in einer Steckdose existiert, zu einem Stromfluss von einer stromführenden Phase zum ersten Schaltelement. Dies wird dadurch betätigt, so dass es einen Strompfad zum zweiten Schaltelement schließt. Das zweite Schaltelement schaltet dadurch ebenfalls, so dass es wiederum das erste Schaltelement stromlos schaltet, dabei jedoch einen Strompfad zu einem externen Kontakt, wie z.B. einer Steckdose, schließt. Derart kann vom Netzstecker über die Steckkontakte ein Stromfluss in eine Steckdose realisiert werden.
Wenn keine phasen-richtige Kontaktierung der Steckkontakte des Netzsteckers in einer Steckdose existiert, existiert auch kein Stromfluss von einer stromführenden Phase zum ersten Schaltelement. Dieses wird entsprechend nicht betätigt, so dass es keinen Strompfad zum zweiten Schaltelement schließt.
Das zweite Schaltelement schaltet entsprechend ebenfalls nicht, so dass es auch keinen Strompfad zu einem externen Kontakt, wie z.B. einer Steckdose, schließt.
Wird der Netzstecker falsch herum eingesteckt, wird der Stromkreis dementsprechend nicht geschlossen. Ein Verpolungsschutz ist dadurch gewährleistet.
In einem ersten Strompfad zwischen einer stromführenden Phase des Netzsteckers und einem Neutralleiter des Netzsteckers können in Reihe geschaltet ein erster Kontakt des zweiten Schaltelements und eine erste Signaleinrichtung angeordnet sein. Die erste Signaleinrichtung kann ein Leuchtelement, etwa eine rote Lampe, sein. Entsprechend kommt es, wenn keine richtige Kontaktierung existiert, zu einer Signalausgabe mittels der ersten Signaleinrichtung, die signalisiert, dass keine richtige Kontaktierung erfolgte. Durch entsprechende elektrische Dimensionierung kann sichergestellt werden, dass keine vorgeordneten Schutzorgane (z.B. FI- Schutzschalter) auslösen. In einem zweiten Strompfad zwischen der stromführenden Phase und dem Neutralleiter können in Reihe geschaltet ein zweiter Kontakt des zweiten Schaltelements und eine zweite Signaleinrichtung angeordnet sein. Die zweite Signaleinrichtung kann eine grüne Lampe sein. Erfolgt eine richtige Kontaktierung, so wird entsprechend von der zweiten Signaleinrichtung ein entsprechendes Signal ausgegeben. Der Verpolungsschutz kann auch ohne Signaleinrichtung in richtiger Kontaktierungsrichtung ausgeführt werden.
Zudem kann in Reihe mit der zweiten Signaleinrichtung ein Handschalter angeordnet sein, der beispielsweise als Schließer ausgestaltet ist, so dass die Signalausgabe mittels der zweiten Signaleinrichtung nur dann erfolgt, wenn der Handschalter geschlossen wurde.
Das erste Schaltelement kann in einem dritten Strom pfad zwischen der stromführenden Phase und einem Referenzpotenzialleiter oder Schutzleiter angeordnet sein. Der Referenzpotenzialleiter oder Schutzleiter ist dabei der Referenzpunkt der Wechselspannung. Wenn der Netzstecker einen Schutzleiter aufweist, kann der Netzstecker ein Schutzkontaktstecker sein. Der Referenzpotenzialleiter oder Schutzleiter ist im regulären Betrieb der Netzverbindungsschaltung, also wenn der Stecker richtig gepolt eingesteckt ist oder die Verpolungsschutzschaltung die Polung umgeschaltet hat, von dem Außenleiter oder den Außenleitern galvanisch getrennt. Die galvanische Trennung findet dabei durch die Schalter, beispielswiese Relais, statt.
Der beschriebene Netzstecker kann auf seiner den Steckkontakten gegenüberliegenden Seite ebenfalls mit Steckkontakten und demzufolge als Adapter ausgestaltet sein.
Wenn der Netzstecker nicht in eine Steckdose eingesteckt ist, wird durch die beschriebenen konstruktiven Ausführungsformen erreicht, dass ein Berührungsschutz gegen elektrischen Schlag besteht. Dies ermöglicht eine benutzerfreundliche Nutzung des Netzsteckers an einer Energiequelle.
Wenn der Netzstecker in eine Steckdose eingesteckt ist kann über den Netzstecker elektrische Energie einem Netz oder auch einem Verbraucher zugeführt werden. Der integrierte Verpolungsschutz stellt dabei sicher, dass ein korrekter Phasen-Anschluss realisiert wird. Insofern der Netzstecker mit der falschen Phase des Stromnetzes verbunden wird, unterbricht er einen Stromfluss. Damit wird ein sicherer Betreib in Bezug auf elektrische Netzrückwirkungen von angeschlossenen Geräten bzw. Energiequellen, insbesondere von Energiequellen mit Umrichtern, ermöglicht.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein System zur Bereitstellung elektrischer Energie, welches eine Einrichtung zur Generierung elektrischer Energie sowie einen beschriebenen Netzstecker umfasst, wobei die Steckkontakte des Netzsteckers mit Phasen der Einrichtung zur Generierung elektrischer Energie elektrisch leitfähig verbunden oder mittels einer Schalteinrichtung verbindbar sind.
Die vorliegende Erfindung umfasst zudem ein Verfahren zur Bereitstellung elektrischer Energie, bei dem ein genanntes System zur Bereitstellung elektrischer Energie zur Verfügung gestellt wird, mittels der Einrichtung zur Generierung elektrischer Energie elektrische Energie generiert wird und mittels des Netzsteckers die elektrische Energie in ein Stromnetz eingespeist wird oder einem elektrischen Verbraucher zugeführt wird. Bei der Zuführung der elektrischen Energie an einen elektrischen Verbraucher erfolgt somit eine unmittelbare Nutzung der generierten elektrischen Energie. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.
Es zeigen
Figur 1 : einen Netzstecker mit Gehäuse einer ersten Ausführungsform in Ansicht von der Seite,
Figur 2: den Netzstecker mit Gehäuse der ersten Ausführungsform in Ansicht von oben,
Figur 3: den Netzstecker ohne Gehäuse der ersten Ausführungsform in Ansicht von der Seite,
Figur 4: den Netzstecker ohne Gehäuse der ersten Ausführungsform in Ansicht von oben,
Figur 5: eine Schutzhülleneinrichtung für den Netzstecker der ersten Ausführungsform in Ansicht von der Seite, Figur 6: die Schutzhülleneinrichtung in frontaler Ansicht,
Figur 7: einen Grundkörper für den Netzstecker der ersten Ausführungsform mit darin aufgenommener Schutzhülleneinrichtung in frontaler Ansicht,
Figur 8: den Grundkörper für den Netzstecker der ersten Ausführungsform in perspektivischer Ansicht,
Figur 9: den Netzstecker ohne Gehäuse der ersten Ausführungsform in Ansicht von der Seite,
Figur 10: einen Netzstecker mit Gehäuse einer zweiten Ausführungsform in perspektivischer Ansicht,
Figur 11 : den Netzstecker ohne Gehäuse der zweiten Ausführungsform in Ansicht von der Seite,
Figur 12: eine Schutzeinrichtung mit Schutzkörpern für den Netzstecker der zweiten Ausführungsform in perspektivischer Ansicht,
Figur 13: die Schutzeinrichtung ohne Schutzkörper für den Netzstecker der zweiten Ausführungsform in perspektivischer Ansicht,
Figur 14: einen Netzstecker mit Gehäuse einer dritten Ausführungsform mit ausgefahrenen Steckkontakten in Ansicht von der Seite,
Figur 15: den Netzstecker mit Gehäuse der dritten Ausführungsform mit ausgefahrenen Steckkontakten in Ansicht von oben,
Figur 16: den Netzstecker mit Gehäuse der dritten Ausführungsform mit eingefahrenen Steckkontakten in Ansicht von der Seite,
Figur 17: den Netzstecker mit Gehäuse der dritten Ausführungsform mit eingefahrenen Steckkontakten in Ansicht von oben,
Figur 18: den Netzstecker ohne Gehäuse der dritten Ausführungsform mit ausgefahrenen Steckkontakten in Ansicht von der Seite,
Figur 19: den Netzstecker ohne Gehäuse der dritten Ausführungsform mit ausgefahrenen Steckkontakten in Ansicht von oben, Figur 20: den Netzstecker ohne Gehäuse der dritten Ausführungsform mit eingefahrenen Steckkontakten in Ansicht von der Seite,
Figur 21 : den Netzstecker ohne Gehäuse der dritten Ausführungsform mit eingefahrenen Steckkontakten in Ansicht von oben,
Figur 22: ein erstes Ausführungsbeispiel der Netzverbindungsschaltung,
Figur 23: ein zweites Ausführungsbeispiel der Netzverbindungsschaltung,
Figur 24: ein drittes Ausführungsbeispiel der Netzverbindungsschaltung,
Figur 25: ein viertes Ausführungsbeispiel der Netzverbindungsschaltung,
Figur 26: ein erstes Ausführungsbeispiel einer Netzanbindungsvorrichtung,
Figur 27: ein zweites Ausführungsbeispiel einer Netzanbindungsvorrichtung,
Figur 28: ein Ausführungsbeispiel eines Netzanbindungsmoduls,
Figur 29: ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schutzhülleneinrichtung in einer perspektivischen Ansicht,
Figur 30: das Ausführungsbeispiel der Figur 29 in einer Seitenansicht,
Figur 31 : das Ausführungsbeispiel der Figur 29 in einer Ansicht entgegen einer Steckrichtung,
Figur 32: ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Teilgehäuses des Netzsteckers in einer schematischen Perspectivansicht,
Figur 33: das Ausführungsbeispiel der Figur 32 mit der in den Figuren 29 bis 31 gezeigten Schutzhülleneinrichtung in einer Frontalansicht,
Figur 34: ein Ausführungsbeispiel eines Stiftkopfes für ein freies Ende eines Steckkontaktes des Netzsteckers in einer Seitenansicht,
Figur 35: das Ausführungsbeispiel der Figur 34 in einer perspektivischen Ansicht,
Figur 36: das Ausführungsbeispiel der Figur 34 in einer Ansicht in einer Steckrichtung, Figur 37: ein Ausführungsbeispiel eines Steckkontaktes des Netzsteckers, dessen freies Ende zur Verbindung mit dem Stiftkopf ausgestaltet ist, in einer ersten Seitenansicht,
Figur 38: das Ausführungsbeispiel der Figur 37 in einer weiteren Seitenansicht,
Figur 39: eine Perspektivansicht des Ausführungsbeispiel des Steckkontaktes der Figur 37, der mit dem Stiftkopf der Figur 34 versehen ist,
Figur 40: ein weiteres Ausführungsbeispiel der Netzverbindungsschaltung, und
Figur 41 : noch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Netzverbindungsschaltung.
Gemeinsam ist allen dargestellten Netzsteckern 1 , dass sie mehrere und insbesondere wenigstens zwei Steckkontakte 20 aufweisen, die in einem Grundkörper 11 gehalten sind oder durch einen Grundkörper 11 hindurchführen. Des Weiteren weisen sie zur Verkleidung jeweils ein Gehäuse 10 auf.
Die Steckkontakte 20 erstrecken sich entlang ihrer jeweiligen Längsrichtungen 21 parallel zueinander und bilden entsprechend jeweils einen Schaft 22 aus. Dieser Schaft 22 ist mit einem Befestigungs-Endbereich im oder am Grundkörper 11 einseitig fixiert, sodass ein jeweiliger Schaft 22 einen freien Endbereich 24 zur Einführung in eine Buchse einer Steckdose aufweist.
Der in den Figuren dargestellte Netzstecker 1 weist hinsichtlich seiner Schutzeinrichtung 30 unterschiedliche Ausführungsformen auf.
Der in den Figuren 1 bis 4 dargestellte Netzstecker 1 umfasst eine Schutzeinrichtung 30, die als federnd gelagerte Schutzhülleneinrichtung 40 ausgeführt ist. Diese Schutzhülleneinrichtung 40 umfasst je Steckkontakt 20, welche in Figur 1 lediglich angedeutet sind, als Schutzelement 31 im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgestaltete Schutzhüllen 41 .
Ersichtlich ist, dass im Normal-Zustand die Schutzhüllen 41 die Schäfte 22 der Steckkontakte 20 bedecken. Derart isolieren die Schutzhüllen die Schäfte 22 der Steckkontakte 20. Aus Figur 3 ist ersichtlich, dass an der den Schutzhüllen 41 abgewandten Seite des Grundkörpers 11 ein Basiselement 42 vorhanden ist, welches die den Grundkörper 11 durchdringenden Schutzhüllen miteinander verbindet.
Figur 5 zeigt die Schutzhülleneinrichtung 40 vollständig in Ansicht von der Seite. Hier ist deutlich erkennbar, dass die einzelnen Schutzhüllen 41 mittels dem Basiselement 42 fest miteinander verbunden sind. Figur 6 zeigt dies in einer frontalen Ansicht.
Figur 7 zeigt in frontaler Ansicht, dass die Schutzhüllen 41 den Grundkörper 11 durch entsprechend dort ausgebildete Bohrungen bzw. Öffnungen durchdringen.
Figur 8 zeigt den Grundkörper 11 in perspektivischer Ansicht, wobei hier ein Aufnahmeraum 12 zur Aufnahme der im Grundkörper 11 verschiebbaren Schutzhülleneinrichtung 40 erkennbar ist.
Figur 9 zeigt den Netzstecker ohne Gehäuse von der Seite. Hier sind deutlich die Schutzkontakte 26 des Netzsteckers ersichtlich. Weiterhin ist hier eine Federeinrichtung 90 in Form einer Druckfeder erkennbar, die in der hier dargestellten Ausführungsform auf dem Schaft 24 eines Steckkontakts 20 sitzt. Gegen eine Federkraft dieser Federeinrichtung 90 kann die in Figur 5 dargestellte Schutzhülleneinrichtung 40 in Richtung auf den Befestigungs-Endbereich 23 des Steckkontakts 20 verschoben werden. Dabei wird der Steckkontakt 20 bzw. dessen Schaft 22 freigelegt und kann elektrisch kontaktiert werden.
Die Kraft, die dafür benötigt wird, kann beispielsweise von einer Buchse einer Steckdose beim Einschieben des Netzsteckers 1 in die Steckdose aufgebracht werden.
Existiert diese Kraft nicht mehr, bewirkt die Federeinrichtung 90 eine entgegengesetzte Verschiebung der Schutzhülleneinrichtung 40, sodass diese wieder, wie in Figur 1 dargestellt, die Schäfte 22 der Steckkontakte 20 bedeckt.
Dabei ist die in den Figuren 1 bis 9 dargestellte erste Ausführungsform des Netzsteckers 1 nicht auf die Führung der Federeinrichtung 90 auf einem Steckkontakt 20 eingeschränkt, sondern die Federeinrichtung 90 kann statt auf einem Steckkontakt 20 geführt zu sein auch auf einem extra Führungselement angeordnet und geführt sein. Eine zweite Ausführungsform des Netzsteckers und dessen Einzelteile ist in den Figuren 10 bis 13 dargestellt. Schutzelemente 31 der Schutzeinrichtung 30 sind hier komprimierbare Schutzkörper 50, die einen jeweiligen Steckkontakt 20 bzw. dessen Schaft umgeben und derart elektrisch isolieren.
Ein solcher Schutzkörper 50 kann beispielsweise aus einem Schaum-Material realisiert sein. Ein vom Grundkörper 11 beabstandeter Endbereich 51 eines jeweiligen Schutzkörpers 50 liegt an einer Druckplatte 53 an. Diese Druckplatte 53 ist mittels einer Führungseinrichtung 60 gehalten und in einem Basiselement 42 geführt. Parallel zur Längsrichtung der Schutzkörper 50 bzw. auch der Steckkontakte 20 verlaufen zu diesem Zweck Führungselemente 61 , die in dem Basiselement 42 verschiebbar gelagert sind.
Wird der Netzstecker 1 in eine Steckdose eingesteckt, so wirkt von der Steckdose eine Kraft auf die Druckplatte 53, welche eine Verschiebung der Druckplatte 53 zusammen mit den daran angeordneten Führungselementen 61 in Richtung auf den Grundkörper 11 bewirkt. Die Schutzkörper 50 werden dabei entlang dieser Richtung komprimiert. Volumen der Schutzkörper 50 können bei der Komprimierung zumindest bereichsweise im Aufnahmeraum 12 des Grundkörpers 11 aufgenommen werden. Elastische Rückstellkräfte der Schutzkörper 50 sind dabei so gering, möglichst kleiner als 150 N und vorteilhafterweise geringer als 80 N, sodass diese elastischen Rückstellkräfte nicht ausreichen, um den Netzstecker aus der Steckdose selbsttätig herauszugeben und/oder um ein eigenständiges Herausschieben zu verhindern.
Durch das Einschieben des Netzsteckers 1 in eine Steckdose können also die Schäfte 22 der Steckkontakte 20 freigelegt werden und mit einer jeweiligen Steckdose elektrisch kontaktiert werden.
Wird der Netzstecker 1 aus der Steckdose herausgezogen, bewirkt eine elastische Rückstellkraft 52 des jeweiligen Schutzkörpers 50 entlang der Längsrichtung 21 eine Ent-Komprimierung des Schutzkörpers 50 und demzufolge die Verschiebung der Endbereiche 51 der Schutzkörper 50 und demzufolge auch der Druckplatte 53, sodass die Schäfte 22 der Steckkontakte 20 wieder elektrischen isolierend bedeckt sind. Die Figuren 14 bis 21 beziehen sich auf eine dritte Ausführungsform des Netzsteckers 1 . Bei diesem Netzstecker 1 sind die Steckkontakte 20 im Bezug zum Gehäuse 10 entlang der Längsrichtung 21 der Steckkontakte 20 bewegbar. Die Figuren 14 und 15 zeigen dabei eine Situation, bei der die Steckkontakte 20 aus dem Gehäuse 10 herausragen, und die Figuren 16 und 17 zeigen eine Situation, bei der die Steckkontakte 20 im Gehäuse 10 aufgenommen sind und entsprechend nicht herausragen.
Wenn der Netzstecker 1 nicht in eine Steckdose eingesteckt ist, liegt er mit eingezogenen Steckkontakten vor, wie in den Figuren 16 und 17 dargestellt ist.
Der Netzstecker 1 kann eine Blockadeeinrichtung 80 mit einem bewegbaren Betätigungselement 81 , welches bei Einführung des Netzsteckers 1 in eine Steckdose von einem Schutzkontakt 26 der Steckdose bewegbar ist, umfassen. Die mechanische Verbindung zwischen dem Schutzkontakt 26 und dem Betätigungselement 81 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit hier nicht dargestellt.
Wird der Netzstecker 1 in eine Steckdose eingeschoben, wird der Schutzkontakt 26 mit einer radial wirkenden Kraft beaufschlagt und etwas nach radial innen bewegt. Diese Bewegung des Schutzkontakts 26 wird auf das bewegbare Betätigungselement 81 übertragen. Dies hebt eine Blockadewirkung seitens der Blockadeeinrichtung 80 auf, sodass eine Relativbewegung 110 zwischen dem Gehäuse und den Steckkontakten 20 erfolgen kann. Entsprechend können jetzt die Steckkontakte 20 ausgefahren werden, wie in Figur 18 dargestellt. Dabei fahren die Steckkontakte 20 aus einer Frontplatte 82 heraus. Die Schäfte 22 der Steckkontakte 20 sind nach Ausführung dieser Bewegung somit nicht mehr vom Gehäuse 10 abgedeckt und können von Buchsen einer Steckdose elektrisch kontaktiert werden.
Das Ausfahren der Steckkontakte 20 kann durch Einleitung einer manuellen Betätigungskraft in ein hier nicht dargestelltes Antriebselement erfolgen.
Wenn die Steckkontakte 20 in Buchsen der Steckdose stecken, können die dabei auftretenden Reibkräfte zwischen der Buchse und einem jeweiligen Steckkontakt 20 den Steckkontakt 20 in der ausgefahrenen Position halten.
Wird der Netzstecker 1 wieder aus der Steckdose herausgezogen, existieren diese Reibkräfte nicht mehr. Eine sich einerseits an der Frontplatte 82 und andererseits am Grundkörper 11 abstützende Federeinrichtung 90 bewirkt dabei eine Federkraft 91 mittelbar oder unmittelbar auf die Steckkontakte 20, sodass diese in der Relativbewegung 110 wiederum in das Gehäuse eingefahren werden, sodass die Schäfte 22 der Steckkontakte 20 nicht mehr aus dem Gehäuse und auch nicht mehr aus der Frontplatte 82 herausragen.
Dadurch wird sichergestellt, dass bei Nicht-Benutzung des Netzsteckers 1 keine unbeabsichtigte elektrische Kontaktierung der Steckkontakte 20 erfolgen kann.
Figur 22 zeigt einen beispielhaften Schaltplan einer elektrischen der Netzverbindungsschaltung für den Netzstecker oder die Einrichtung. Diese elektrische Netzverbindungsschaltung umfasst ein erstes Schaltelement, beispielhaft als Relais K1 dargestellt, welchem ein erster Schalter, beispielsweise ein Relaisschalter KS1 , zugeordnet ist. Alternative zur Ausgestaltung des ersten Schaltelementes als Relais mit Relaisschalter kann das erste Schaltelement zum Beispiel auch als ein Halbleiterschaltelement, etwa ein Triac, mit einem Halbleiterschalter, ausgestaltet sein. Des Weiteren umfasst die Schaltung ein zweites Schaltelement, beispielhaft als Relais K2 dargestellt, welchem ein zweiter Schalter, beispielsweise ein Relaisschalter KS2 zugeordnet ist. Alternative zur Ausgestaltung des zweiten Schaltelementes als Relais mit Relaisschalter kann das zweite Schaltelement zum Beispiel auch als ein Halbleiterschaltelement, etwa ein Triac, mit einem Halbleiterschalter, ausgestaltet sein.
Das erste Schaltelement befindet sich in einem dritten Strompfad 140 zwischen einer stromführenden Phase 150 und einem optionalen Schutzleiter 170. Das zweite Schaltelement befindet sich zwischen der stromführenden Phase 150 und einem Neutralleiter 160. Wenn der Netzstecker 1 einen Schutzleiter 170 aufweist, kann der Netzstecker 1 ein Schutzkontaktstecker sein.
Die stromführende Phase 150 kann auch als Außenleiter bezeichnet werden.
Ist der Strompfad zwischen der stromführenden Phase 150 und dem ersten Schaltelement geschlossen, wird das erste Schaltelement bestromt und schließt über den ersten Schalter den Strompfad zum zweiten Schaltelement, so dass dieses bestromt wird. Dadurch öffnet das zweite Schaltelement den Strompfad über den zweiten Schalter zum ersten Schaltelement und schließt dabei einen Stromkreis. Ist der Strompfad zwischen der stromführenden Phase 150 und dem ersten Schaltelement nicht geschlossen, existiert auch kein Stromfluss von der stromführenden Phase 150 zum ersten Schaltelement. Dieses wird entsprechend nicht betätigt, so dass es keinen Strompfad zum zweiten Schaltelement schließt und das zweite Schaltelement nicht bestromt wird. Entsprechend öffnet das zweite Schaltelement nicht den Strompfad über den zweiten Schalter zum ersten Schaltelement und schließt dabei keinen Stromkreis.
In einem ersten Strompfad 120 zwischen der stromführenden Phase 150 des Netzsteckers und dem Neutralleiter 160 des Netzsteckers sind in Reihe geschaltet ein erster Kontakt KS21 des zweiten Schalters und eine erste Signaleinrichtung 180 angeordnet.
Diese erste Signaleinrichtung 180 kann ein Leuchtelement, etwa eine rote Lampe, sein. Wenn keine richtige Kontaktierung der stromführenden Phase 150 erfolgte, kommt es zu einer Signalausgabe mittels der ersten Signaleinrichtung, die signalisiert, dass keine richtige Kontaktierung erfolgte.
In einem zweiten Strompfad 130 zwischen der stromführenden Phase 150 und dem Neutralleiter 160 sind in Reihe geschaltet ein zweiter Kontakt KS22 des zweiten Schalters und eine zweite Signaleinrichtung 190 angeordnet. Die zweite Signaleinrichtung 190 kann ein Leuchtelement, etwa eine grüne Lampe, sein.
Erfolgt eine richtige Kontaktierung, so wird entsprechend von der zweiten Signaleinrichtung ein entsprechendes Signal ausgegeben.
Zudem ist in Reihe mit der zweiten Signaleinrichtung 190 ein Handschalter 200 angeordnet, der beispielsweise als Schließer ausgestaltet ist, so dass die Signalausgabe mittels der zweiten Signaleinrichtung 190 nur dann erfolgt, wenn der Handschalter 200 geschlossen wurde. Der Handschalter 200 kann ein mechanisch betätigbarer Schalter oder ein kapazitiv betätigbarer Schalter oder ein anders betätigbarer Schalter sein.
Figur 23 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Netzverbindungsschaltung. Für Elemente, die in Funktion und/oder Ausführung Elementen des in Figur 22 gezeigten Ausführungsbeispiels entsprechen, sind der Kürze halber dieselben Bezugszeichen verwendet. Im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede zu dem in Figur 23 gezeigten Ausführungsbeispiel eingegangen.
Im in der Figur 23 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Relais K1 mit dem Relaisschalter KS1 durch einen Triac ersetzt. Optional ist dem Triac ein RC-Glied parallel geschaltet, welches auch als Snubber bezeichnet werden kann.
Figur 24 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Netzverbindungsschaltung. Für Elemente, die in Funktion und/oder Ausführung Elementen des in Figur 23 gezeigten Ausführungsbeispiels entsprechen, sind der Kürze halber dieselben Bezugszeichen verwendet. Im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede zu dem in Figur 24 gezeigten Ausführungsbeispiel eingegangen.
Die Netzverbindungsschaltung der Figur 24 weist zusätzlich einen dem Triac eingangsseitig direkt vorgeschalteten ohmschen Widerstand R1 auf.
Figur 25 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Netzverbindungsschaltung. Für Elemente, die in Funktion und/oder Ausführung Elementen des in Figur 24 gezeigten Ausführungsbeispiels entsprechen, sind der Kürze halber dieselben Bezugszeichen verwendet. Im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede zu dem in Figur 25 gezeigten Ausführungsbeispiel eingegangen.
Die Netzverbindungsschaltung der Figur 25 ist ausgebildet, eine Fehlpolung nicht nur zu erkennen, sondern auch zu korrigieren. Hierzu weist die Netzverbindungsschaltung zusätzlich einen weiteren Schalter KS3 mit einem Triac und einem optionalen RC-Glied, welches als Snubber bezeichnet werden kann, auf. Dem Triac ist eingangsseitig direkt ein Widerstand R3 vorgeschaltet. Ferner weist die Netzverbindungsschaltung einen weiteren Schalter in Form eines Triacs auf, der dem Triac des Schalters KS1 parallel geschaltet ist und dem eingangsseitig direkt ein Widerstand R2 vorgeschaltet ist.
Figur 26 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Netzanbindungsvorrichtung. Einer Quelle G, beispielsweise eine Gleichstromquelle, etwa eine Photovoltaikanlage oder ein Windrad, ist ein Wandler Q nachgeschaltet ist. Der Wandler Q kann mit einem Batteriespeicher oder einem anderen Energiespeicher, mit dem Gleichstrom speicherbar ist, verbinden oder verbindbar sein. Ferner ist in der Figur 26 eine Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtung 300 und eine der Fehlerlichtbogen- Schutzeinrichtung 300 nachgeschaltete Verpolungsschutzschaltung 400 gezeigt, die optional beide in einem gemeinsamen Gehäuse der Netzanbindungsvorrichtung untergebracht sein können. Die Verpolungsschutzschaltung 400 kann ein integraler Bestandteil des Netzsteckers 1 sein. Die Verpolungsschutzschaltung 400 kann eine der Schaltungen der Ausführungsbeispiele der Figuren 22 bis 25 aufweisen oder sein. Das Gehäuse mit der Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtung 300 und dem Netzstecker 1 kann separat von dem Wandler Q ausgebildet und/oder bereitgestellt und optional mit diesem durch eine Steckverbindung elektrisch leitend verbindbar sein. Ferner könnten auch die Schutzeinrichtungen 400 und 300 in einem Gehäuse ausgeführt werden.
Figur 27 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Netzanbindungsvorrichtung der Figur 26, in der die Schutzeinrichtungen zum Netzstecker in unterschiedlichen Gehäusen ausgeführt wird. Für Elemente, die in Funktion und/oder Ausführung Elementen des in Figur 26 gezeigten Ausführungsbeispiels entsprechen, sind der Kürze halber dieselben Bezugszeichen verwendet. Im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede zu dem in Figur 26 gezeigten Ausführungsbeispiel eingegangen.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 27 sind die Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtung 300 und die Verpolungsschutzschaltung 400 integral miteinander ausgebildet und beispielswiese in einem gemeinsamen Untergehäuse, das optional in dem auch den Netzstecker 1 aufweisenden Gehäuse der Netzanbindungsvorrichtung untergebracht sein kann, angeordnet.
Figur 28 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Netzanbindungsmoduls, das ein Gehäuse aufweist, in dem der Wandler Q und die Fehlerlichtbogen- Schutzeinrichtung 300 integriert sind.
Figur 29 zeigt ein weiters Ausführungsbeispiel der Schutzeinrichtung 30 schematisch mit dem Basiselement 42, von dem zwei Schutzhüllen 41 in einer Steckrichtung vorspringen.
Das Basiselement 42 kann ein Verkantungselement 92 aufweisen. Beispielsweise ist das Verkantungselement 92 ein Rücksprung im Basiselement 42 oder einer Nut, die sich in Steckrichtung des Steckers vollständig durch das Basiselement 42 erstreckt. Das Verkantungselement 92 kann ein offenes Ende, dass quer zur Steckrichtung weist, aufweisen. Das Verkantungselement 92 kann an einem Rand des Basiselementes 42 angeordnet sein. Der Rand kann das Basiselement 42 quer zur Steckrichtung um laufen, sich also in einer um die Streckrichtung herum weisenden Umfangsrichtung um das Basiselement 42 herum erstrecken.
Das Basiselement 42 kann wenigstens eine Aufnahmeöffnung 93 und beispielsweise zwei Aufnahmeöffnungen 93 zur Aufnahme einer Federführung aufweisen. Die wenigstens eine Aufnahmeöffnung 93 kann sich in der Steckrichtung vollständig durch das Basiselement 42 erstrecken. Die wenigstens eine Aufnahmeöffnung 93 kann quer zur Steckrichtung vollständig vom Material des Basiselementes 42 umgeben sein. Die wenigstens eine Aufnahmeöffnung 93 kann zwischen den Schutzelementen 41 angeordnet sein. Sind mehrere und beispielsweise zwei Aufnahmeöffnungen 93 vorgesehen, können diese in einer quer zur Steckrichtung Richtung, in der die Schutzelemente 41 voneinander beabstandet sind, hintereinander angeordnet sein.
Figur 30 zeigt das Ausführungsbeispiel der Figur 29 schematisch in einer Seitenansicht, in der die Steckrichtung parallel zur Zeichenebene verlaufen kann.
Alternativ zur Ausgestaltung der Schutzelemente 41 als Hohlzylinder kann zumindest eines der Schutzelemente 41 , wie schon in den Ausführungsbeispielen der Figuren 1 bis 6 gezeigt, ein Aufnahmevolumen V für einen der Steckkontakte aufweisen, dessen quer zur Steckrichtung verlaufender Durchmesser D in Richtung auf die freien Enden der Schutzelemente 41 abnehmen kann. Das Aufnahmevolumen V kann beispielsweise konusförmig ausgeformt sein. Ein minimaler Durchmesser des Aufnahmevolumens V kann einem Außendurchmesser eines der Steckkontakte im Wesentlichen entsprechen. Ein Verkippen der Schutzeinrichtung 30 kann so auch ein Verkanten zumindest eines der Schutzelemente 41 mit einem der Steckkontakte und folglich eine Selbsthemmung erzeugen.
Der Innendurchmesser zumindest des einen der Schutzelemente 41 , der dem Durchmesser D entsprechen kann, kann am freien Ende der Schutzelemente 41 minimal sein und im Wesentlichen dem Außendurchmesser des einen der Steckkontakte entsprechen. So kann verhindert werden, dass sogar kleine oder dünne Leiter, etwa ein Draht, einfach am isolierten Endbereich des einen der Steckkontakte in das eine der Schutzelemente eingeführt werden kann. Das Aufnahmevolumen V kann durch eine Innenseite 94 des wenigstens einen Schutzelementes 41 begrenzt sein, sodass die Innenseite 94 komplementär zum womöglich konusförmigen Aufnahmevolumen V ausgeformt sein kann.
Ein Winkel W zwischen der Innenseite 94 und dem Basiselement 42 und insbesondere zwischen der Innenseite 94 und einer Vorderseite des Basiselementes 42, von dem das wenigstens eine Schutzelement 41 vorspringt, kann weniger als 90 ° betragen. Beispielsweise kann der Winkel W bis 80 °, 85 ° oder 89 ° betragen. Die Innenseite 94 des Schutzelementes 41 kann unter einem Winkel zur Steckrichtung ausgerichtet sein, der ungleich null und beispielsweise bis zu 10 °, 5 ° oder 1 ° betragen kann.
Das wenigstens eine Schutzelement 41 kann eine konstante Wandstärke aufweisen, sodass eine Außenseite 95 des wenigstens einen Schutzelementes 41 parallel zur Innenseite 94 verlaufen kann. Alternativ kann sich die Windstärke des wenigstens einen Schutzelementes 41 in Steckrichtung, also weg vom Basiselement 42, ändern und beispielsweise zunehmen. So kann das wenigstens eine Schutzelement 41 beispielsweise anstelle einer konusförmigen Außenform eine zylindrische Außenform aufweisen.
Figur 31 zeigt das Ausführungsbeispiel der Figuren 29 und 30 in einer Frontalansicht, in der die Schutzelemente 41 parallel zur Steckrichtung aus der Zeichenebene heraus weisen.
Zusätzlich zum Verkantungselement 92 kann das Basiselement 42 ein optionales Verkantungselement 92a aufweisen. Das Verkantungselement 92 und das optionale Verkantungselement 92a können symmetrisch zueinander und beispielsweise an einander gegenüberliegenden Seiten des Basiselementes 42 angeordnet sein. Das Verkantungselement 92 und das optionale Verkantungselement 92a können identisch ausgebildet sein. Alternative kann das optionale Verkantungselement 92a anders ausgeformt und beispielsweise breiter und/oder tiefer als das Verkantungselement 92. Ein durch die unterschiedliche Ausgestaltung des Verkantungselementes 92 und des optionalen Verkantungselementes 92 bereitstellbare Verdrehungsschutz kann auch dadurch bereitstellbar sein, dass nur das eine Verkantungselement 92 vorgesehen ist. Das Basiselement 42 kann eine zwischen den Aufnahmeöffnungen 93 verbleibende Auflagebrücke 95, die als Widerlager für eine Federeinrichtung dienen kann, aufweisen.
Figur 32 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel des Gehäuses 10 des Netzsteckers in einer Perspektivansicht. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Gehäuse 10 ein Kontaktaufnahmevolumen U auf, das zur Aufnahme der Steckkontakte 20 und der Schutzeinrichtung 30 ausgestaltet ist.
Das Gehäuse 10 des Netzsteckers kann mindestens ein Gegenverkantungselement 96 aufweisen, das ausgebildet ist, um mit dem Verkantungselement 92 der Schutzeinrichtung zu interagieren. Das Verkantungselement 92 kann komplementär zum Gegenverkantungselement 96 ausgestaltet sein.
Das Gegenverkantungselement 96 kann als ein Steg oder als ein Vorsprung ausgestaltet sein, das in das beispielsweise als Nut oder den Rücksprung Verkantungselement 92 eingreifen kann. Das Gegenverkantungselement 96 kann sich entlang der Steckrichtung erstrecken und ein quer zur Steckrichtung beispielsweise ins Innere des Steckergehäuses 10 weisendes freies Ende aufweisen. Das ganze Gegenverkantungselement 96 kann parallel zur Steckrichtung verlaufen.
Eine lichte Weite des zumindest einen Verkantungselements 92 und eine zu der lichten Weite parallele Breite des Gegenverkantungselement 96 können so dimensioniert sein, dass das Basiselement 42 mit dem Verkantungselement 92 auf dem Gegenverkantungselement 96 gleiten kann, wenn das Basiselement 42 entgegen der Steckrichtung weiter in das Steckergehäuse 10 geschoben wird. Beispielsweise sind die lichte Weite und die Breite gleich groß.
Wird das Basiselement 42 entgegen der Steckrichtung weiter in das Steckergehäuse 10 geschoben, so kann das Verkantungselement 92 auf dem Gegenverkantungselement 96 gleiten. Wirkt jedoch eine Kraft auf das Basiselement 42, wobei die Kraft unter einem Winkel zur Steckrichtung wirkt, der ungleich 0° oder ungleich 180° ist, so kann diese Kraft das Basiselement 42 verkippen. Durch diese Verkippung können das Verkantungselement 92 und das Gegenverkantungselement 96 miteinander verkanten, sodass die Kraft keine Bewegung des Basiselementes 42 entgegen der Steckrichtung weiter in das Steckergehäuse 10 bewirkt und die Steckkontakte 20 weiterhin in der Schutzeinrichtung 40 verbleiben und nicht kontaktierbar aus dieser herausragen können.
Das Gehäuse 10 des Netzsteckers kann eine im Kontaktaufnahmevolumen U angeordnete Federführung aufweisen. Die Federführung des Gehäuses 10 kann als ein sich in Steckrichtung erstreckender Stift, auf den eine Federeinrichtung 90, beispielsweise eine Spiralfeder, aufgesteckt sein kann, ausgebildet sein. In diesem Fall kann es ausreichen, wenn das Basiselement 42 nur eine Aufnahmeöffnung 93 aufweist. Der Durchmesser der Aufnahmeöffnung 93 kann kleiner sein als der Durchmesser der Federeinrichtung 90, sodass das die Aufnahmeöffnung 93 zumindest teilweise umgebende Material des Basiselementes 42 als Auflage oder Anschlag oder Widerlager für die Federeinrichtung 90 dienen kann. Der Durchmesser der Aufnahmeöffnung 93 kann dem Durchmesser des Stiftes im Wesentlichen entsprechen, sodass das Basiselement 42 mit der Aufnahmeöffnung 93 auf dem Stift gleiten und womöglich sogar verkanten kann, wenn eine Kraft das Basiselement 42 unparallel zur Steckrichtung zur verschieben sucht.
Die Federführung des Gehäuses 10 kann mindestens zwei parallel zur Steckrichtung verlaufende Führungsbalken 97, 98 aufweisen, deren aufeinander zu weisende Seiten im Wesentlichen komplementär zur Federeinrichtung 90, beispielsweise eine Spiralfeder, ausgebildet sein können. Die Führungsbalken 97, 98 können quer zur Steckrichtung einander gegenüberliegend und/oder zueinander beabstandet angeordnet sein.
Für jeden der Führungsbalken 97, 98 kann das Basiselement 42 eine der Aufnahmeöffnungen 93 aufweisen. Zumindest eine der Aufnahmeöffnungen 93 kann komplementär zu dem Führungsbalken 97, 98, den diese aufnimmt, ausgenbildet sein, sodass das Basiselement 42 mit der Aufnahmeöffnung 93 auf dem Führungsbalken 97, 97 gleiten und womöglich sogar verkanten kann, wenn eine Kraft das Basiselement 42 unparallel zur Steckrichtung zur verschieben sucht.
Figur 33 zeigt das Ausführungsbeispiel der Figur 32 schematisch in einer Frontalansicht, in der ein Steckergesicht des noch nicht mit den Steckkontakten 20 und dem Basiselement 42 versehenen Gehäuses 10 in der Steckrichtung aus der Zeichenebene heraus weist. Zusätzlich zum Gegenverkantungselement 96 kann das Basiselement 42 ein optionales Gegenverkantungselement 96a aufweisen. Das Gegenverkantungselement 96 und das optionale Gegenverkantungselement 96a können symmetrisch zueinander und beispielsweise an aufeinander zu weisenden Innenseiten des Gehäuses 10 angeordnet sein. Das Gegenverkantungselement 96 und das optionale Gegenverkantungselement 96a können identisch ausgebildet sein. Alternativ kann das optionale Gegenverkantungselement 96a anders ausgeformt und beispielsweise breiter und/oder tiefer als das Gegenverkantungselement 96. Ein durch die unterschiedliche Ausgestaltung des Gegenverkantungselement 96 und des optionalen Gegenverkantungselement 9a bereitstellbare Verdrehungsschutz kann auch dadurch bereitstellbar sein, dass nur das eine Gegenverkantungselement 96 vorgesehen ist.
Die Führungsbalken 97, 98 flankieren gemeinsam eine Federaufnahme F, in die die die Federeinrichtung 90, beispielsweise eine Spiralfeder oder zumindest eine Tellerfeder, einsetzbar ist. Die Führungsbalken 97, 98 können die Federeinrichtung 90 so entlang der Steckrichtung führen, dass ungewollte Bewegungen der Federeinrichtung 90 quer zur Steckrichtung durch die Führungsbalken 97, 98 verhindert werden. Kontaktdurchführungen 99 des Gehäuses 10 für die Steckkontakte 20 können die Federaufnahme F und/oder die Führungsbalten 97, 98 flankieren. Die Kontaktdurchführungen 99, die Federaufnahme F und/oder die Führungsbalten 97, 98 können entlang einer quer zur Steckrichtung verlaufenden Richtung hintereinander angeordnet sein.
Figuren 34 bis 36 zeigen schematische Ansichten eines elektrisch isolierenden Stiftkopfes 100, der beispielsweise aus einem elektrisch isolierendem Kunststoff und/oder aus Gummi gefertigt sein kann. Der Stiftkopf 100 kann eine Montageöffnung 101 mit einem offenen Ende aufweisen. Gegenüberliegend des offenen Endes kann der Stiftkopf 100 ein geschlossenes Ende aufweisen. Eine das geschlossenes Ende aufweisende und von der Montageöffnung 101 weg weisende Außenseite des Stiftkopfes 100 kann zumindest teilweise gewölbt und beispielsweise halbkugelförmig oder angewinkelt oder konisch oder kegelig ausgestaltet sein. Zwischen dem offenen Ende und dem geschlossenen Ende der Montageöffnung 101 kann die Montageöffnung 101 ein Rastelement, beispielsweise eine parallel zur offenen Ende verlaufende Verjüngung, aufweisen.
Der Stiftkopf 100 kann auch als Steckkontaktkappe bezeichnet werden.
Figuren 37 und 38 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines Kontaktstiftes 102, der mit mit dem Stiftkopf 100 einen der Steckkontakte 20 bereitstellen kann. Ein freies Ende des Kontaktstiftes 102 kann ein Montageelement 103 zur Montage des Stiftkopfes aufweisen. Das Montageelement 103 kann zumindest abschnittsweise komplementär zur Montageöffnung 101 ausgebildet sein und für das Rastelement ein Gegenrastelement, beispielswiese einen das Montageelement 1030 quer zur Längsrichtung des Kontaktstiftes 102 wenigstens abschnittsweise um laufenden Vorsprung, aufweisen.
Figur 39 zeigt den Steckkontakt 20 mit dem Stiftkopf 100 der Figuren 34 bis 36 in einem am Kontaktstift 102 montierten Zustand, in dem das Montageelement 103 in die Montageöffnung 101 eingesetzt ist. Ein Durchmesser S des im Wesentlichen zylindrischen Kontaktstiftes 102 entspricht dem Durchmesser des Stiftkopfes an seiner dem Kontaktstift 102 zu gewandten Seite. Das offene Ende der Montageöffnung 101 kann in der dem Kontaktstift 102 zu gewandten Seite angeordnet sein. Die dem Kontaktstift 102 zu gewandten Seite kann als Grundseite des Stiftkopfes 100 bezeichnet sein. Weg von der dem Kontaktstift 102 zu gewandten Seite kann der Durchmesser des Stiftkopfes 100 abnehmen.
Figur 40 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Netzverbindungsschaltung. Für Elemente, die in Funktion und/oder Ausführung Elementen des in Figur 23 gezeigten Ausführungsbeispiels entsprechen, sind der Kürze halber dieselben Bezugszeichen verwendet. Im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede zu dem in Figur 24 gezeigten Ausführungsbeispiel eingegangen.
Die Figur 40 zeigt beispielhaft einen weiteren Schaltplan einer erfindungsgemäßen elektrischen Verpolungsschutzschaltung 400, beispielswiese für einen Netzstecker 1 . Die Verpolungsschutzschaltung 400, die auch als Netzverbindungsschaltung bezeichnet werden kann, weist drei Kontakte L, N, PE für den Eingang sowie drei Kontakte L', N', PE' für den Ausgang auf. Der Netzstecker 1 ist richtig eingesteckt, wenn die stromführende Phase eines Gegensteckers, etwa eine Netzsteckdose, an dem Leiter 150 der Verpolungsschutzschaltung 400 anliegt. Die jeweiligen Phasen am Eingang und am Ausgang sind dann gleich. Eine Signaleinrichtung 190, etwa ein Array aus Fotodioden, leuchtet auf und zeigt den korrekten Kontaktzustand. Bei einem falschen Einstecken des Netzsteckers in den Gegenstecker kann die Signaleinrichtung 190 nicht oder anders leuchten, und keine stromführende Phase wird von dem Eingangskontaktleiter L zu dem Ausgangskontakt L' übertragen, der Stromfluss ist unterbrochen. An den Kontaktes L', N', PE' des Ausgangs kann beispielsweise ein Wechselrichter einer Gleichspannungsquelle, etwa eine Photovoltaikanlage oder eine anderer Energiebereitstellungsanlage, angeschlossen sein oder werden. An den Kontakten der L, N, PE des Eingangs kann der Neststecker angeschlossen werden.
Konkret weist der in Figur 40 beispielhaft dargestellte Schaltplan drei Schaltkreise 410, 420, 430 auf. Zwei der Schaltkreise 410, 420 verbinden den stromführenden Leiter 150 und den Neutralleiter 160 miteinander. Ein dritter Schaltkreis 430 verbindet den stromführenden Leiter 150 mit dem Schutzleiter 170.
Der zweite Schaltkreis 420 kann einen Zweiwegschalter, etwa das Relais KS2, mehrere Widerstände, die Signaleinrichtung 190 und eine mit der Signaleinrichtung 190 in Reihe geschaltete Diode, wobei die Signaleinrichtung 190 miteinander in Reihe geschaltete Fotodioden aufweisen kann, umfassen. Sobald die stromführende Phase der Netzspannung richtig angelegt ist, kann die Signaleinrichtung 190 signalisieren, dass der Netzstecker 1 korrekt eingesteckt ist.
Der erste Schaltkreis 410 kann den stromführenden Leiter 150 mit dem Neutralleiter 160 über einen Diac eines Optokopplers und über einen Schalter, etwa ein elektronischer Schalter oder ein Schalter mit elektromechanischem Antrieb, etwa das Relais K2, verbinden. Der elektromechanische Antrieb kann in einer Parallelschaltung durch eine Suppressordiode und einem Widerstand vor Spannungsimpulsen bzw. vor kurzzeitigen Spannungsimpulsen geschützt werden.
Der dritte Schaltkreis 430 kann den stromführenden Leiter 150 mit dem Schutzleiter
170 über den Zweiwegschalter, über eine Fotodiode des Optokopplers, über mehrere Widerstände und Suppressordioden, verbinden. Ist der Netzstecker 1 korrekt eingesteckt, sodass dieser die stromführende Phase der schematisch dargestellten Einrichtung zur Generierung elektrischer Energie mit der stromführenden Phase des Netzes verbindet, können der dritte Stromkreis 430 und der zweite Stromkreis 420 stromführend geschaltet werden. Zusätzlich zu den LEDs der Signaleinrichtung 190 kann dann auch die Fotodiode im Optokoppler leuchten. Das von der Fotodiode ausgesandte Licht wird im Optokoppler von dem Diac des Optokopplers empfangen. Der Diac des Optokopplers kann dann den ersten Stromkreis 410 stromführend schalten.
Wenn der Diac des Optokopplers ein Signal empfängt, kann Strom durch den elektromechanischen Antrieb, welcher den Zweiwegeschalter steuert, fließen. Fließt Strom durch den elektromechanischen Antrieb, kann der Zweiwegschalter derart geschaltet werden, dass der Eingang L mit dem Ausgang L' gekoppelt ist und der Eingang L und der Ausgang L' die gleiche Phase aufweisen. Sobald der elektromechanische Antrieb den Zweiwegschalter schaltet, kann der Stromfluss durch den zweiten Stromkreis 420 und durch den dritten Stromkreis 430 gestoppt werden. Somit kann die Signaleinrichtung 190 erlöschen.
Figur 41 zeigt beispielhaft noch einen weiteren Schaltplan einer erfindungsgemäßen elektrischen Verpolungsschutzschaltung 400, etwa für einen Netzstecker 1 . Die Schaltung der Figur 41 ist ausgebildet, die Phasenlage der am Netzstecker 1 anliegenden Spannung and die Phasenlage der Netzsteckdose anzupassen und bei Bedarf umzuschalten.
Die in Figur 41 dargestellte Verpolungsschutzschaltung 400 weist drei Kontakte L, N, PE für den Eingang sowie drei Kontakte L', N', PE' für den Ausgang auf. Im Gegensatz zu dem Schaltplan in Figur 40 weist der Schaltplan in Figur 41 kein Array aus Fotodioden auf. In dem in Figur 41 dargestellten Schaltplan werden, anstatt ein falsches Einstecken zu signalisieren, die falsch an den Eingangskontakten L, N angelegten Phasen getauscht. An den Ausgangskontakten L', N' sind dann die richtigen Phasen angelegt, ein falsches Einstecken des Netzsteckers 1 ist somit richtiggestellt.
Konkret weist der in Figur 41 dargestellte Schaltplan fünf Schaltkreise 410, 420, 430, 440, 450 auf. Drei der Schaltkreise 410, 420, 430 können den Leiter für die stromführende Phase 150 mit dem Neutralleiter 160 verbinden. Ein vierter Schaltkreis 440 kann den Leiter 150 mit dem Schutzleiter 170 verbinden. Ein fünfter
Schaltkreis 450 kann den Leiter 160 mit dem Schutzleiter 170 verbinden.
Der erste Schaltkreis 410 kann den Leiter 150 mit dem Leiter 160 über einen ersten Diac eines ersten Optokopplers und über einen Schalter, etwa ein elektronischer Schalter oder ein Schalter mit elektromechanischem Antrieb, etwa das Relais K2, verbinden. Der Schalter kann in einer Parallelschaltung durch eine erste Suppressordiode und einem Widerstand vor Spannungsimpulsen bzw. vor kurzzeitigen Spannungsimpulsen geschützt werden.
Der zweite Schaltkreis 420 kann den Leiter 150 mit dem Leiter 160 über einen Diac eines zweiten Optokopplers und über einen weiteren Schalter, etwa ein elektronischer Schalter oder ein Schalter mit elektromechanischem Antrieb, etwa ein weiteres Relais K3, verbinden. Der zweite Schalter kann in einer Parallelschaltung durch eine zweite Suppressordiode und einem zweiten Widerstand vor Spannungsimpulsen bzw. vor kurzzeitigen Spannungsimpulsen geschützt sein.
Der dritte Schaltkreis 430 kann den Leiter 150 mit dem Neutralleiter 160 über einen Schalter KS3, mehreren Widerständen und einer Initialeinheit 460 zum Prüfen, ob eine Netzspannung anliegt, wobei die Initialeinheit 460 gekoppelt ist mit noch einem weiteren Schalter, etwa ein elektronischer Schalter oder ein Schalter mit elektromechanischem Antrieb, etwa ein weiteres Relais K4, verbinden.
Der vierte Schaltkreis 440 kann den Leiter 150 mit dem Schutzleiter 170 über eine erste Fotodiode des ersten Optokopplers, über mehrere Suppressordioden, Widerstände und eine Diode sowie über weitere gekoppelte Schalter 470, verbinden. Die weiteren gekoppelten Schalter 470 kann durch den weiteren Schalter, etwa ein elektronischer Schalter oder ein Schalter mit elektromechanischem Antrieb, etwa ein weiteres Relais K4, geschaltet werden, welcher wiederum ein Teil des dritten Stromkreises 430 ist.
Der fünfte Schaltkreis 450 kann den Leiter 160 mit den Schutzleiter 170 über eine Fotodiode des zweiten Optokopplers, mehrere Suppressordioden, Widerstände und eine Diode sowie über die gekoppelten Schalter 470, verbinden. Die gekoppelten Schalter 470 kann somit den vierten Stromkreis 440 und den fünften Stromkreis 450 stromführend schalten. Wird der Netzstecker 1 in die Netzsteckdose eingesteckt, kann der dritte Stromkreis 430 stromführend geschaltet werden, egal an welchem Eingang L oder N die stromführende Phase 150 der Netzspannung anliegt. Sobald eine Netzspannung am Eingang anliegt, kann beispielsweise der dritte elektromechanische Antrieb geschalten werden. Der dritte elektromechanische Antrieb kann die gekoppelten Schalter 470, die den vierten Stromkreis 440 und den fünften Stromkreis 450 stromführend schalten. Sobald der dritte elektromechanische Antrieb schaltet, kann somit der vierte Stromkreis 440 und der fünfte Stromkreis 450 stromführend geschaltet werden, sodass entweder die Fotodiode des ersten Optokopplers oder die Fotodiode des zweiten Optokopplers stromführend geschaltet bzw. aktiviert wird. Welche Fotodiode aktiviert wird, hängt davon ab, welcher Leiter die stromführende Phase ist.
Liegt die stromführende Phase der Netzspannung an dem Leiter 150, so kann neben dem dritten Stromkreis 430 auch der vierte Stromkreis 440 stromführend geschaltet sein oder werden. Durch den Stromfluss im vierten Stromkreis 440 wird Licht aus der Fotodiode des ersten Optokopplers emittiert, welches von dem Diac des ersten Optokopplers empfangen wird. Der Diac des ersten Optokopplers kann somit den ersten Stromkreis 410 stromführend schalten, sodass beispielsweise der erste elektromechanische Antrieb schaltet. Der erste elektromechanische Antrieb wiederum kann zwei erste Zweiwegschalter 480 derart betätigen, dass die stromführende Phase vom Eingangsleiter L auf den Ausgangsleiter L' übertragen wird. Ferner kann durch den ersten elektromechanischen Antrieb die Verbindung zwischen dem Leiter 150 und dem Leiter 160 über den dritten Stromkreis 430 unterbrochen werden. Die Phasen der Eingangskontakte und der Ausgangskontakte sind somit gleich.
Liegt nunmehr an dem Leiter 160 die stromführende Phase der Netzspannung an, so kann zwar der vierte Schaltkreis 440 stromführend geschaltet sein, aber ein nennenswerter Stromfluss zwischen dem Normalleiter 150 und dem Schutzleiter 170 findet nicht statt. Somit sendet die Fotodiode des ersten Optokopplers kein Licht aus, sodass auch kein Licht von dem Diac in dem ersten Optokoppler empfangen wird, was wiederum zur Folge hat, dass der erste Stromkreis 410 nicht stromführend geschaltet ist. Damit schaltet der erste elektromechanische Antrieb auch nicht die oben genannten zwei ersten Zweiwegschalter 480. Wenn die stromführende Phase der Netzspannung an dem Leiter 160 anliegt, dann kann der fünfte Stromkreis 450 stromführend geschaltet sein. In diesem Fall wird Licht von der Fotodiode des zweiten Optokopplers ausgesandt und von dem Diac des zweiten Optokopplers empfangen. Hierdurch schaltet der Diac des zweiten Optokopplers den zweiten Stromkreis 420 stromführend. Sobald der zweite Stromkreis 420 stromführend geschaltet ist, schaltet auch der beispielhafte zweite elektromechanische Antrieb. Dies hat wiederum zur Folge, dass die zweiten gekoppelten Zweiwegschalter 490 geschaltet werden. Wenn die zweiten gekoppelten Zweiwegschalter 490 schalten, wird die stromführende Phase der Netzspannung des Eingangskontaktes N auf den Ausgangskontakt L' übertragen. Zudem wird der Eingangskontakt L durch das Schalten der zweiten gekoppelten Zweiwegschalter 490 mit dem Ausgangskontakt N' verbunden. Die am Eingang anliegenden Phasen sind somit am Ausgang vertauscht. Ein Vorteil dieser Ausführung in Figur 41 kann sein, dass im Betriebsfall der Referenzkontakt, hier 170, über einen Trennstelle (Schließerkontakte von K4) galvanisch von der restlichen Elektronik getrennt ist.
Bezugszeichenliste
I Netzstecker
10 Gehäuse
I I Grundkörper
12 Aufnahmeraum
20 Steckkontakt
21 Längsrichtung
22 Schaft
23 Befestigungs-Endbereich
24 freier Endbereich
26 Schutzkontakt
30 Schutzeinrichtung
31 Schutzelement
40 Schutzhülleneinrichtung
41 Schutzhülle
42 Basiselement
50 Schutzkörper
51 Endbereich elastische Rückstellkraft Druckplatte
Führungseinrichtung Führungselement Blockadeeinrichtung bewegbares Betätigungselement Frontplatte
Federeinrichtung Federkraft
Verkantungselement a optionales Verkantungselement Aufnahmeöffnung
Innenseite Auflagebrücke Gegenverkantungselement Führungsbalken Führungsbalken Kontaktdurchführungen 0 Stiftkopf 1 Montageöffnung 2 Kontaktstift 3 Montageelement 0 Relativbewegung 0 erster Strom pfad 0 zweiter Strom pfad 0 dritter Strom pfad 0 stromführende Phase 0 Neutralleiter 0 Schutzleiter 0 erste Signaleinrichtung 0 zweite Signaleinrichtung 0 Handschalter 0 Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtung0 Verpolungsschutzschaltung 410 Schaltkreis
420 Schaltkreis
430 Schaltkreis
440 Schaltkreis
450 Schaltkreis
460 Initialeinheit
470 gekoppelte Schalter
480 erste gekoppelte Zweiwegschalter
490 zweite gekoppelte Zweiwegschalter
D Durchmesser d minimaler Durchmesser
F Federaufnahme
G Quelle
K1 erstes Relais
KS1 erster Relaisschalter
K2 zweites Relais
KS2 zweiter Relaisschalter
KS21 erster Kontakt des zweiten Relaisschalters
KS22 zweiter Kontakt des zweiten Relaisschalters
K3 weiteres Relais
KS3 Schalter
K4 weiteres Relais
L Eingangskontakt
L' Ausgangskontakt
N Eingangskontakt
N' Ausgangskontakt
PE Eingangskontakt
PE' Ausgangskontakt
Q Wandler
R1 Widerstand
R2 Widerstand
R3 Widerstand
S Durchmesser Kontaktstift
U Kontaktaufnahmevolumen V Aufnahmevolumen
W Winkel

Claims

Patentansprüche
1 . Netzverbindungsschaltung mit Verpolungsschutz, zur Verbindung einer Einrichtung zur Generierung elektrischer Energie mit einem einen Schutzleiter, einen Neutralleiter und einem im Betrieb Außenleiter aufweisenden Wechselspannungsnetz, mit einer ersten Verbindungsleitung und einer zweiten Verbindungsleitung, wobei die erste Verbindungsleitung zur Verbindung mit dem Neutralleiter vorgesehen ist und die zweite Verbindungsleitung zur Verbindung Außenleiter vorgesehen ist, und wobei die Netzverbindungsschaltung eine Phasenlageerkennungseinrichtung, die mit der ersten und der zweiten Verbindungsleitung elektrisch verbunden und ausgebildet ist, eine Phasenlage zwischen der zweiten Verbindungsleitung und der ersten Verbindungsleitung zu ermitteln, und die ausgebildet ist, ein Betriebssignal bereitzustellen, wenn die Phasenlage einer vorbestimmten Phasenlage entspricht, und ein Fehlersignal auszugeben, wenn die Phasenlage von der vorbestimmten Phasenlage abweicht, aufweist.
2. Netzverbindungsschaltung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Netzverbindungsschaltung ein Schaltelement aufweist, das im geschlossenen Zustand zwei Abschnitte der zweiten Verbindungsleitung miteinander verbindet, wenn die Phasenlageerkennungseinrichtung das Betriebssignal bereitstellt.
3. Netzverbindungsschaltung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Netzverbindungsschaltung ein Umschaltelement aufweist, das ausgebildet ist, zwei Abschnitte der ersten Verbindungsleitung miteinander zu verbinden und zwei Abschnitte der zweiten Verbindungsleitung miteinander zu verbinden, wenn die Phasenlageerkennungseinrichtung das Betriebssignal bereitstellt, und das ausgebildet ist, einen Abschnitt der ersten Verbindungsleitung mit einem Anschnitt der zweiten Verbindungsleiten zu verbinden, und einen weiteren Abschnitt der ersten Verbindungsleitung mit einem weiteren Anschnitt der zweiten Verbindungsleiten zu verbinden, wenn die Phasenlageerkennungseinrichtung das Betriebssignal nicht bereitstellt.
4. Netzstecker (1 ) zur Realisierung einer elektrischen Steckkontaktierung, mit zwei Steckkontakten (20) zum Herstellen einer Steckverbindung mit einem Gegenstecker und mit einem Schutzkontakt, und mit mindestens drei Anschlusskontakten zum Anschließen von Leitern eines Verbindungskabels an jeweils einen der Steckkontakte, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckkontakte sowie der Schutzkontakt mit einer Verpolungsschutzschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 mit den Anschlusskontakten verbunden sind.
5. Einrichtung zur Generierung elektrischer Energie, mit einem wenigstens drei elektrische Kontakte aufweisenden Energieausgang zur Bereitstellung der generierten elektrischen Energie, dadurch gekennzeichnet, dass dem Energieausgang eine Verpolungsschutzschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 vorgeschaltet ist.
6. Verfahren zum Verbinden einer Einrichtung zur Generierung elektrischer Energie mit einem einen Schutzleiter, einen Neutralleiter und einem Außenleiter aufweisenden Wechselspannungsnetz (Niederspannungsnetz), bei dem nach einer mechanische Kontaktierung eines Energieausgangs der Einrichtung mit dem Wechselspannungsnetz mittels einem Netzstecker zunächst die Polung von zum Energieausgang führenden Energieleitungen der Einrichtung mit der Polung der Leitungen des Wechselspannungsnetzes verglichen wird und die Einrichtung abhängig vom Ergebnis des Vergleichs mit dem Wechselspannungsnetz verbunden wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung zwischen einem Außenleiter der Einrichtung und einem Außenleiter des Wechselspannungsnetzes nur dann geschlossen wird, wenn der Vergleich ergibt, dass die Energieleitungen durch den Netzstecker Polungsgleich mit den Leitungen des Wechselspannungsnetzes verbinden sind.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung zwischen einem der Einrichtung Außenleiter der Einrichtung und einem Außenleiter des Wechselspannungsnetzes zunächst über Kreuz umgeschaltet und danach geschlossen wird, wenn der Vergleich ergibt, dass die Energieleitungen durch den Netzstecker Polungsungleich mit den Leitungen des Wechselspannungsnetzes verbinden sind.
9. Netzstecker zur Realisierung einer elektrischen Steckkontaktierung, umfassend zumindest zwei längliche Steckkontakte, die jeweils einen Schaft zur elektrischen Kontaktierung, einen Befestigungs-Endbereich sowie einen freien Endbereich aufweisen, sowie umfassend zumindest eine Schutzeinrichtung, mit der zumindest die Schäfte der Steckkontakte gegenüber unbeabsichtigter elektrischer Kontaktierung geschützt oder schützbar sind, wobei zwischen zumindest einem Bereich der Schutzeinrichtung und den Steckkontakten eine Relativbewegung ausführbar ist, so dass die Schäfte der Steckkontakte wenigstens bereichsweise freilegbar und elektrisch kontaktierbar sind.
10. Netzstecker nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzeinrichtung zur Bedeckung der Schäfte der Steckkontakte eine federnd gelagerte Schutzhülleneinrichtung umfasst, die je Steckkontakt als Schutzelement eine Schutzhülle aufweist, wobei die Schutzhülleneinrichtung weiterhin ein Basiselement aufweisen kann, und die Schutzhüllen mittels dem Basiselement miteinander starr mechanisch gekoppelt sein können, so dass sie zusammen auf den Schäften der Steckkontakte verschiebbar sind.
11 . Netzstecker nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Netzstecker eine Führungseinrichtung zur Führung der Schutzeinrichtung entlang der Längsrichtung der Steckkontakte aufweisen kann, wobei mittels der Führungseinrichtung einer ungleichmäßigen Verschiebung der Schutzelemente auf den Steckkontakten durch Verkantung des Basiselements auf einem Führungselement der Führungseinrichtung entgegenwirkbar sein kann.
12. Netzstecker nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung zwischen den Steckkontakten angeordnet ist.
13. Netzstecker nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Basiselement ein Verkantungselement und ein Gehäuse des Netzsteckers ein kmomplementär zur Verkantungselement ausgestaltetes und zum Zusammenwirken mit dem Verkantungselement ausgestaltetes Gegenverkantungselement aufweist.
14. Netzstecker nach Ansprüche 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verkantungselement und das Gegenverkantungselement so ausgestaltet sind, dass das Verkantungselement auf dem Gegenverkantungselement gleitet, wenn das Basiselement entlang einer Steckrichtung des Netzsteckers weiter in ein Gehäuse des Netzsteckers geschoben wird, wobei das das Verkantungselement und das Gegenverkantungselement miteinander verkanten, wenn eine auf das Basiselement wirkende Kraft, die unter einem Winkel zur Steckrichtung wirkt, der ungleich 0° oder ungleich 180°, das Basiselement in das Gehäuse zu drücken sucht.
15. Netzstecker nach Ansprüche 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzeinrichtung zur Bedeckung der Schäfte der Steckkontakte eine federnd gelagerte Schutzhülleneinrichtung umfasst, die je Steckkontakt ein Schutzelement aufweist, wobei zumindest eines der Schutzelemente ein Aufnahmevolumen für einen der Steckkontakte aufweisen, dessen quer zur Steckrichtung verlaufender Durchmesser in Richtung auf die freien Enden der Schutzelemente abnimmt, und wobei minimaler Durchmesser des Aufnahmevolumens einem Außendurchmesser eines der Steckkontakte im Wesentlichen entspricht.
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PCT/EP2024/050708 WO2024149883A1 (de) 2023-01-13 2024-01-12 Netzverbindungsschaltung, netzstecker, insbesondere schutzkontaktstecker, einrichtung zur bereitstellung elektrischer energie und verfahren zum verbinden einer einrichtung zur generierung elektrischer energie mit einem wechselspannungsnetz

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