EP4623316A1 - Verfahren und vorrichtung zur schutzleiterüberprüfung von elektroinstallationen oder elektrischer geräte - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur schutzleiterüberprüfung von elektroinstallationen oder elektrischer geräte

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EP4623316A1
EP4623316A1 EP23810031.7A EP23810031A EP4623316A1 EP 4623316 A1 EP4623316 A1 EP 4623316A1 EP 23810031 A EP23810031 A EP 23810031A EP 4623316 A1 EP4623316 A1 EP 4623316A1
Authority
EP
European Patent Office
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conductor
electrical
signal
connection
protective
Prior art date
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Pending
Application number
EP23810031.7A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Klotz
Rene Luck
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Fresenius Medical Care Deutschland GmbH
Original Assignee
Fresenius Medical Care Deutschland GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP4623316A1 publication Critical patent/EP4623316A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
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    • G01R31/54—Testing for continuity
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H5/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection
    • H02H5/10—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to mechanical injury, e.g. rupture of line, breakage of earth connection
    • H02H5/105—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to mechanical injury, e.g. rupture of line, breakage of earth connection responsive to deterioration or interruption of earth connection

Definitions

  • the present invention is in the field of checking the proper condition of the protective conductor connection of electrical installations or electrical devices and in particular medical devices.
  • the proposed method comprises the steps of coupling a uniquely coded electrical signal into a first conductor selected from the conductors of a first group A, C, E or a second group B, D, F at a coupling point, at least indirectly transmitting the coupled signal at a transmission point from the first to a second conductor, wherein the second conductor is selected from the group other than the group of the first conductor, receiving the coded signal at a receiving point on the second conductor and evaluating the quality of the protective conductor connection based on the signal received by the receiving unit.
  • the feed is made into conductor B, i.e. a conductor of the electrical device 100, wherein conductor B belongs to the second group B, D, F according to the invention.
  • conductors D and C are capacitively connected to one another, for example by a previously mentioned capacitor, whereby the clearly electrically coded signal, which is present on conductor D in the error-free case, is transmitted to conductor C.
  • the signal is attenuated to a greater or lesser extent, which can be calculated or measured.
  • the amplitude of the transmitted signal, which is present on conductor C, is therefore characteristic of the error-free case. This is not significantly changed by a proper, i.e. error-free, electrical connection via conductors E and A.
  • the evaluation device 104 is designed in such a way that it decodes an electrical signal which is transmitted to it by the decoupling device 103, ie it recognizes the information content of the coded signal in order to check whether the Signal is assigned to the electrical device to be checked. Furthermore, the evaluation device 104 is set up to detect at least one signal parameter of the electrical signal which is transmitted to it by the decoupling device 103. Such a signal parameter is, for example, the signal amplitude and/or the signal curve. The evaluation device 104 is set up to compare the detected signal parameter with an expected signal parameter value which is present when the protective conductor connection of the electrical device or the electrical appliance to be checked is properly connected, and to initiate further measures depending on this comparison.
  • the choice of the coupling point, the transmission point and the receiving point determines the length of the protective conductor connection to be checked, and also the instances (electrical device 100, mains supply line 105, electrical installation 101) whose protective conductors are or should be electrically connected to one another, and also in which instance the respective devices set up for this purpose are present or assigned to it. It is thus possible to check the protective conductor connection of the electrical device 100, the mains supply line 105 and the electrical installation 101 individually or in isolation by appropriately choosing the coupling point, the transmission point and the receiving point, or to Protective conductor connection of any, even partial, combination of electrical device 100, mains supply line 105 and electrical installation 101.
  • the devices 102, 103, 104 and 106 are located within the electrical device 100.
  • the uniquely coded electrical signal can be received by the receiving device 103 on this conductor J and passed on to the evaluation device 104. This evaluates the received signal in the manner already described.
  • the device 300 also advantageously comprises a signaling device 301 which signals the result of the evaluation. This can be designed in any way, for example as a display on which a text message is output according to the evaluation, one or more corresponding indicator lights, a sounder, or an interface that can communicate data to the outside world.
  • the uniquely coded signal is coupled to two conductors K and M in the device 300 (see dashed connection starting from 102).
  • Figure 5 shows exemplary schematic embodiments for a coupling device 102, a receiving device 103 and a transmitting device 106 (each outlined in dashed lines).
  • the coupling device is formed by the transformer T1, the coil L1 and the capacitor C1.
  • the signal generator G generates the uniquely coded electrical signal, which is present as S1 on the primary side of the transformer T1. This signal is transmitted via the transformer T1 to the secondary side of T1 and coupled to the conductor L.
  • the conductor L is the first conductor according to the invention and is a conductor that can be connected at least indirectly to the live conductor L of the electrical installation.
  • the series connection of L1 and C1 forms a bandpass filter that is dimensioned such that the mains frequency of the electrical installation is attenuated and places little or no load on the transformer, while the frequency of the signal S1 is dimensioned such that it is attenuated as little as possible by this bandpass filter.
  • a signal S2 is present on the secondary side, which has the unique coding of the signal S1, if the protective conductor connection (PE) between the transmission point and the reception point (marked as section x in Figure 5) is correctly implemented. If the protective conductor connection on this section x is interrupted, for example, no or only a very small signal S2 is detected. An evaluation circuit 104 then concludes that the protective conductor has been interrupted and can initiate the measures already described, such as disconnecting the electrical device that is assigned to the protective conductor connection or issuing an alarm message. A conductor connection on section x with too high a resistance also affects the signal parameters of the signal S2 in the manner already described.
  • PE protective conductor connection

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Abstract

Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Überprüfung des ordnungsgemäßen Zustands der Schutzleiterverbindung von Elektroinstallationen oder elektrischer Geräte und insbesondere medizintechnischer Geräte. Es werden Vorrichtungen und Verfahren vorgeschlagen, die die Qualität einer Schutzleiterverbindung anhand der Signalübertragung eines eindeutig kodierten elektrischen Signals bewerten, wobei die Signalübertragung unter Einbezug der Schutzleiterverbindung durch eine Verkopplung von zumindest zwei Leitern erfolgt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Schutzleiterüberprüfung von Elektroinstallationen oder elektrischer Geräte
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Überprüfung des ordnungsgemäßen Zustands der Schutzleiterverbindung von Elektroinstallationen oder elektrischer Geräte und insbesondere medizintechnischer Geräte.
Hintergrund
Elektrische Geräte, bei denen die Möglichkeit besteht, dass eine Person in Körperkontakt zu spannungsführenden Teilen des Geräts kommt, unterliegen besonderen Anforderungen. Dies ist insbesondere bei medizintechnischen Geräten der Fall. Um zu verhindern, dass beispielsweise im Fehlerfall hohe elektrische Spannungen an einem Geräteteil anliegen, welches potenziell von einer Person berührbar ist, bzw. um die Stromstärke des elektrischen Stroms, der durch den Körper einer Person für diesen Fall fließt, zu minimieren, ist es oftmals vorgesehen, derartige elektrisch leitfähige Geräteteile elektrisch niederohmig mit dem Schutzleiter (PE) der Elektroinstallation zu verbinden, der auf Erdpotential liegt. Bei medizintechnischen Geräten und insbesondere bei derartigen Geräten, bei denen ein Patient über einen extrakorporalen Blutkreislauf zumindest mittelbar mit dem medizintechnischen Gerät eine leitfähige Verbindung ausbildet, ist das Vorhandensein einer Schutzleiterverbindung von besonderer Bedeutung.
Bei Hämodialysegeräten wird eine leitfähige Dialyseflüssigkeit, die vom Dialysegerät gepumpt wird, über eine semipermeable Membran im Dialysefilter am Blut des Patienten, welches ebenfalls von dem Dialysegerät in einem extrakorporalen Blutkreislauf gepumpt wird, vorbeigeführt. Oftmals bestehen neben dem Kontakt an der Membran noch weitere Flüssigkeitsverbindungen vom Dialysegerät zum Blut des Patienten, beispielsweise über Dilutionsflüssigkeiten, die dem Patientenblut über entsprechende Fluidverbindungen zugesetzt werden. Das Blut im extrakorporalen Blutkreislauf wird dem Patienten über Kanülen entnommen, im Dialyseprozess gereinigt und wieder zurückgegeben. Der Zugang zum vaskulären System des Patienten erfolgt hierbei bei chronisch dialysepflichtigen Patienten in der Regel über eine chirurgisch hergestellte Verbindung zwischen einer Arterie und einer Vene im Arm des Patienten, eine sogenannte Fistel, die ausreichend hohe Blutflüsse ermöglicht.
Bei akuten Dialysebehandlungen liegt eine solche Fistel noch nicht vor. In diesen Fällen wird der Zugang zum vaskulären System des Patienten über einen sogenannten zentralen Venenkatheter ermöglicht, dessen Ende in räumlicher Nähe zum Herzen des Patienten liegt.
Kommt es durch einen Fehlerfall zu einem Kontakt der Dialyseflüssigkeit mit einer elektrischen Spannung, besteht in beiden Fällen eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen Dialyseflüssigkeit und vaskulärem System des Patienten und somit die Gefahr einer ernsten Gefährdung des Patienten, insbesondere bei der Akutdialyse und der damit einhergehenden Nähe des zentralen Venenkatheters zum Herzen des Patienten.
Um diese Gefährdung zu minimieren, können Schutzvorrichtungen vorgesehen sein, über die eine gut leitfähige Verbindung vom Dialysat zum Schutzleiter der Elektroinstallation hergestellt wird. Im Fehlerfall werden elektrische Ströme so primär über diese Verbindung abgeleitet und nicht über das vaskuläre System des Patienten. Zusätzliche Schutzelemente, wie Fehlerstromschutzschalter und elektrische Sicherungen bieten ebenfalls Schutz vor einem elektrischen Schlag (sog. Körperschluss). Die von Fehlerstromschutzschaltern erkannten Fehlerströme sind aber in der Regel um Größenordnungen höher als für die besondere Anwendung bei Dialysemaschinen tolerierbaren Ableitströme.
Es ist daher für die Betriebssicherheit von Geräten, die über eine Schutzleiterverbindung verfügen, wichtig, dass die Schutzleiterverbindung dauerhaft vorhanden ist und möglichst gut elektrisch leitet. Für die o.g. medizintechnischen Geräte und insbesondere für Dialysegeräte ist die ordnungsgemäße Verbindung zum Schutzleiter der Elektroinstallation entsprechend besonders wichtig.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überprüfung der ordnungsgemäßen elektrischen Verbindung eines Geräts, insbesondere eines medizintechnischen Geräts, mit dem Schutzleiter der Elektroinstallation zu schaffen. Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 11. Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Demnach wird eine Vorrichtung vorgeschlagen zur Überprüfung der Schutzleiterverbindung einer Elektroinstallation 101 oder eines elektrischen Geräts 100, 105, welches zur elektrischen Verbindung mit einer Elektroinstallation 101 eingerichtet ist, wobei das elektrische Gerät zumindest einen Leiter A und einen Leiter B aufweist, wobei der Leiter A zumindest mittelbar mit einem Leiter C der Elektroinstallation elektrisch verbindbar ist, und wobei der Leiter B zumindest mittelbar mit einem Leiter D der Elektroinstallation elektrisch verbindbar ist, wobei der Leiter C der Schutzleiter ist, und wobei die elektrische Verbindung des elektrischen Geräts mit der Elektroinstallation optional mittels einer elektrischen Netzzuleitung 105 erfolgt, die zumindest einen Leiter E und einen Leiter F aufweist, wobei der Leiter E mit dem Leiter A und dem Leiter C verbindbar ist, und wobei der Leiter F mit dem Leiter B und dem Leiter D verbindbar ist.
Die vorgeschlagene Vorrichtung umfasst weiterhin eine Einkoppelvorrichtung 102 zur Einkopplung an einer Einkopplungsstelle eines eindeutig kodierten elektrischen Signals in einen ersten Leiter, ausgewählt aus den Leitern einer ersten Gruppe A, C, E oder einer zweiten Gruppe B, D, F.
Die vorgeschlagene Vorrichtung umfasst weiterhin eine Empfangsvorrichtung 103, die dazu eingerichtet ist, das kodierte Signal an einer Empfangsstelle an dem zweiten Leiter zu empfangen, wenn das kodierte Signal von einer Übertragungsvorrichtung 106, die dazu eingerichtet ist, das in den ersten Leiter eingekoppelte Signal an einer Übertragungsstelle auf den zweiten Leiter zumindest mittelbar zu übertragen, auf den zweiten Leiter übertragen wird, wobei der zweite Leiter ausgewählt ist aus der anderen Gruppe als der Gruppe des ersten Leiters. Die vorgeschlagene Vorrichtung umfasst weiterhin eine Auswertevorrichtung 104, die dazu eingerichtet ist, anhand des von der Empfangseinheit 103 empfangenen Signals die Qualität der Schutzleiterverbindung zu bewerten. Ferner wird ein Verfahren vorgeschlagen zur Überprüfung der Schutzleiterverbindung einer Elektroinstallation 101 oder eines elektrischen Geräts 100, 105, welches zur elektrischen Verbindung mit einer Elektroinstallation 101 eingerichtet ist, wobei das elektrische Gerät 100 zumindest einen Leiter A und einen Leiter B aufweist, wobei der Leiter A zumindest mittelbar mit einem Leiter C der Elektroinstallation 101 elektrisch verbindbar ist, und wobei der Leiter B zumindest mittelbar mit einem Leiter D der Elektroinstallation 101 elektrisch verbindbar ist, wobei der Leiter C der Schutzleiter ist, und wobei die elektrische Verbindung des elektrischen Geräts mit der Elektroinstallation optional mittels einer elektrischen Netzzuleitung 105 erfolgt, die zumindest einen Leiter E und einen Leiter F aufweist, wobei der Leiter E mit dem Leiter A und dem Leiter C verbindbar ist, und wobei der Leiter F mit dem Leiter B und dem Leiter D verbindbar ist.
Das vorgeschlagene Verfahren umfasst die Schritte Einkoppeln an einer Einkopplungsstelle eines eindeutig kodierten elektrischen Signals in einen ersten Leiter ausgewählt aus den Leitern einer ersten Gruppe A,C,E oder einer zweiten Gruppe B,D,F, zumindest mittelbares Übertragen des eingekoppelten Signals an einer Übertragungsstelle von dem ersten auf einen zweiten Leiter, wobei der zweite Leiter ausgewählt ist aus der anderen Gruppe als der Gruppe des ersten Leiters, Empfangen des kodierten Signals an einer Empfangsstelle am zweiten Leiter und Bewerten der Qualität der Schutzleiterverbindung anhand des von der Empfangseinheit empfangenen Signals.
Die vorgeschlagenen Vorrichtungen und Verfahren basieren also darauf, die Qualität einer Schutzleiterverbindung anhand der Signalübertragung eines eindeutig kodierten elektrischen Signals zu bewerten, wobei die Signalübertragung unter Einbezug der Schutzleiterverbindung durch eine Verkopplung von zumindest zwei Leitern erfolgt.
Die vorliegende Erfindung ist zur Überprüfung der Schutzleiterverbindung für ein Dialysegerät, als Beispiel einer Ausführungsform eines medizintechnischen Geräts und eines elektrischen Geräts, besonders anwendbar. Wie oben dargelegt, ist der ordnungsgemäße Zustand der Schutzleiterverbindung bei Dialysegeräten besonders wichtig. Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Verfahren sind aber geeignet, den ordnungsgemäßen Zustand der Schutzleiterverbindung für jegliches elektrisches Gerät oder jegliche Vorrichtung, das für eine Schutzleiterverbindung mit einer Elektroinstallation vorgesehen ist, oder der Schutzleiterverbindung der Elektroinstallation selbst, zu überprüfen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Weitere Einzelheiten und Aspekte der vorliegenden Vorrichtungen und Verfahren werden unter Anderem anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
Es zeigen: die Figur 1 eine beispielhafte Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; die Figur 2 eine weitere beispielhafte Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; die Figur 3 eine weitere beispielhafte Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; die Figur 4 eine beispielhafte Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Netzzuleitung; und die Figur 5 eine beispielhafte Darstellung von Ausführungsformen für Schaltungen, die zur Ausführung der Erfindung geeignet sind.
Detaillierte Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
Die Figur 1 zeigt eine beispielhafte Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Das elektrische Gerät 100 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel zur Versorgung mit elektrischer Energie drei Leiter, A, B und G, welche zumindest mittelbar mit den Leitern C, D und I einer Elektroinstallation, welche die elektrische Energie bereitstellt, verbindbar sind.
Im Allgemeinen sind elektrische Geräte, die über eine Schutzleiterverbindung verfügen, mit drei Leitern zur Verbindung mit einer Elektroinstallation versehen, nämlich einem spannungsführenden Leiter (L), einem Neutralleiter (N) und dem Schutzleiter (PE). Die auch als „klassische Nullung“ bekannte Ausführungsform für Elektroinstallationen weist hingegen nur zwei Leiter auf, nämlich den spannungsführenden Leiter (L) und einen kombinierten Schutzleiter/Neutralleiter (PEN). Diese Art der Elektroinstallation ist nicht mehr gebräuchlich. Für die weitere Erläuterung der Erfindung ist es nicht wesentlich, ob das elektrische Gerät 100 und die Elektroinstallation 101 über zwei Leiter oder drei Leiter zur Energieversorgung verfügen. Wesentlich ist dagegen, dass das elektrische Gerät 100 zur Verbindung mit dem Schutzleiter oder dem kombinierten Schutzleiter/Neutralleiter (PE oder PEN) vorgesehen ist. Im Folgenden soll der Begriff Schutzleiter sowohl für den PE Leiter einer dreipoligen Elektroinstallation als auch für den PEN Leiter einer zweipoligen Elektroinstallation stehen.
Wenn im Folgenden der Begriff „Leiter“ verwendet wird, dann ist ein elektrischer Leiter, insbesondere ein Kabel, gemeint. Wenn im Folgenden ein Leiter als mit einem anderen Leiter elektrisch verbunden beschrieben wird, so ist damit eine niederohmige elektrische Verbindung der beiden Leiter gemeint, beispielsweise durch entsprechende Steckkontakte, Verschrauben, Verlöten, Verkrimpen, Verschweißen oder Ähnliches, wenn nichts anderes beschrieben wird.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 erfolgt die Verbindung der Leiter A, B und G mit den Leitern C, D und I der Elektroinstallation mittelbar über eine Netzzuleitung 105, die ebenfalls dreipolig mit den Leitern E, F und H ausgeführt ist.
Eine derartige Netzzuleitung kann steckbar ausgeführt sein, beispielsweise geräteseitig mit einer sogenannten Kaltgerätesteckverbindung, die in ein entsprechendes Gegenstück des elektrischen Geräts 100 passt, und netzseitig über einen Schutzkontaktstecker, der in eine übliche Steckdose, beispielsweise eine Wandsteckdose, passt.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Netzzuleitung 105 (in Figur 1 gestrichelt gezeichnet) geräteseitig fest mit dem elektrischen Gerät 100 verbunden ist. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das elektrische Gerät ohne dezidierte Netzzuleitung 105 direkt mit der Elektroinstallation verbunden oder verbindbar ist. Dies ist insbesondere bei fest installierten elektrischen Geräten, insbesondere bei wandeingebauten Geräten der Fall.
In jedem Fall ist der Leiter A des elektrischen Geräts 100 mit dem Leiter C zumindest mittelbar elektrisch verbindbar, sowie der Leiter B des elektrischen Geräts 100 mit dem Leiter D zumindest mittelbar elektrisch verbindbar. Die elektrische Verbindung kann über die Netzzuleitung 105 hergestellt werden, wobei eine Verbindung der Leiter A mit E und E mit C und der Leiter B mit F und F mit D erfolgt, oder direkt ohne dezidierte elektrische Zuleitung 105, also A mit C und B mit D.
Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass der Leiter G, wenn vorhanden, ebenfalls über den Leiter H der Netzzuleitung mit dem Leiter I der Elektroinstallation verbunden werden kann, oder direkt mit diesem, ohne dezidierte Netzzuleitung.
Wesentlich ist, dass der Leiter C der Elektroinstallation der Schutzleiter ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine Einkopplungsvorrichtung 102 zur Einkopplung an einer Einkopplungsstelle eines eindeutig kodierten elektrischen Signals in einen ersten Leiter ausgewählt aus den Leitern der ersten Gruppe A,C,E oder der zweiten Gruppe B,D,F. Im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 koppelt die Einkopplungsvorrichtung 102 an der mit einem schwarzen Kreis gekennzeichneten Stelle in den Leiter B des elektrischen Geräts 100 ein. Das eindeutig kodierte elektrische Signal kann ein beliebiges, bevorzugt digital kodiertes Signal sein. Die Kodierung kann das elektrische Gerät 100 eindeutig kennzeichnen. Beispielsweise kann die Kodierung eine Seriennummer, die das elektrische Gerät eindeutig kennzeichnet, kodieren. Die Art der digitalen Kodierung ist hierbei nicht wesentlich. Wichtig ist nur, dass die Kodierung zur Einkopplung in einen der Leiter A,B,C,D,E,F geeignet ist und zur Übertragung mittels der Übertragungsvorrichtung 106 auf jeweils einen anderen Leiter der Leiter A,B,C,D,E,F. Als Ausführungsbeispiel für eine derartige Kodierung ist ein sequenzielles digitales Signal denkbar mit einer ausreichend hohen Amplitude (beispielsweise 5V oder 12V) und einem festgelegten Takt, welches eine bestimmte Abfolge von digitalen „Null“ und „Eins“ Symbolen darstellt, wobei die Abfolge eine eindeutige Kodierung bildet. In einer Weiterbildung wird das sequentielle digitale Signal auf ein periodisches analoges Trägersignal aufmoduliert, beispielsweise auf ein Sinussignal mit einer von der Netzfrequenz stark unterschiedlichen Frequenz, wie beispielsweise 10 kHz.
Eine andere Ausführungsform kann auch eine Frequenzkodierung umfassen, bei der ein periodisches Signal mit bevorzugt einer von der Netzfrequenz deutlich unterscheidbaren Frequenz mit einem festgelegten Takt an- und ausgeschaltet wird, wobei das angeschaltete Signal eine digitale „Eins“ symbolisiert und das ausgeschaltete Signal eine digitale „Null“. Der Fachmann kennt weitere Ausführungsformen für geeignete Signalkodierungen, wie beispielsweise FSK (frequency shift keying) oder PSK (pase shift keying).
Das eindeutig kodierte elektrische Signal kann auch ein analoges Signal sein, beispielsweise ein Sinussignal einer bestimmten Frequenz, die sich eindeutig von der Netzfrequenz abhebt.
Die Einkopplung des eindeutig kodierten elektrischen Signals erfolgt in einen ersten Leiter ausgewählt aus den Leitern einer ersten Gruppe A, C, E oder einer zweiten Gruppe B, D ,F.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 erfolgt die Einspeisung in den Leiter B, also einem Leiter des elektrischen Geräts 100, wobei der Leiter B erfindungsgemäß der zweiten Gruppe B, D, F angehört.
Die Übertragungsvorrichtung 106 ist dazu eingerichtet, das in den ersten Leiter eingekoppelte Signal an einer Übertragungsstelle auf einen zweiten Leiter zu übertragen, wobei der zweite Leiter ausgewählt ist aus der anderen Gruppe als der Gruppe des ersten Leiters, im vorliegenden Beispiel der Figur 1 also in einen Leiter der ersten Gruppe A, C, E.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 erfolgt die Übertragung vom Leiter D auf den Leiter C an einer Übertragungsstelle, die der Elektroinstallation zugeordnet ist.
Erfindungsgemäß ist der Leiter C der Schutzleiter der Elektroinstallation. Dementsprechend sind die Leiter A und E zur zumindest mittelbaren Verbindung mit dem Schutzleiter der Elektroinstallation vorgesehen.
Eine solche Übertragungsstelle kann beispielsweise im Sicherungskasten der Elektroinstallation 101 positioniert sein, oder im Hausanschlusskasten, die das Gebäude, in dem sich die Elektroinstallation befindet, mit dem öffentlichen Versorgungsnetz verbindet.
Das elektrisch kodierte Signal, welches in den Leiter B im Ausführungsbeispiel der Figur 1 eingekoppelt wird, liegt bei ordnungsgemäßer Verbindung des elektrischen Geräts über die Netzzuleitung 105 mit dem Leiter F mit der Elektroinstallation 101 am Leiter D an und wird durch die Übertragungsvorrichtung 106 auf den Leiter C übertragen.
Die Übertragungsvorrichtung ist derart eingerichtet, dass sie das eindeutig kodierte elektrische Signal von einem beliebigen Leiter auf einen beliebigen anderen Leiter übertragen kann. Die Übertragung kann hierbei kapazitiv durch einen Kondensator erfolgen, oder induktiv durch einen elektrischen Übertrager (Transformator), bei dem die beiden Übertragerspulen jeweils im Signalweg der beiden Leiter liegen, oder auch ohmisch durch einen Widerstand, der die beiden Leiter verbindet. Beliebige Kombinationen der zuvor genannten Vorrichtungen sind ebenfalls denkbar. In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Übertragung durch einen Kondensator, der den ersten Leiter mit dem zweiten Leiter kapazitiv verbindet, beispielsweise ein sog. Y-Kondensator mit ausreichender Spannungsfestigkeit und beispielsweise einer Kapazität von 4.7nF. Die Kapazität des Kondensators wird so gewählt, dass das eindeutige kodierte elektrische Signal möglichst gut übertragen wird, die Netzfrequenz des Stromnetzes aber möglichst geblockt wird. Je höher die (Träger-)Übertragungsfrequenz des eindeutig kodierten elektrischen Signals, desto kleiner kann der Koppelkondensator gewählt werden.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 werden exemplarisch durch beispielsweise einen zuvor genannten Kondensator die Leiter D und C miteinander kapazitiv verbunden, wodurch das eindeutig elektrisch kodierte Signal, das im fehlerfreien Fall am Leiter D anliegt, auf den Leiter C übertragen wird. Je nach Übertragungsvorrichtung und Ausführung derselben erfolgt hierbei eine mehr oder weniger starke Dämpfung des Signals, die berechnet oder gemessen werden kann. Die Amplitude des übertragenen Signals, welches am Leiter C anliegt, ist somit für den fehlerfreien Fall charakteristisch. Diese wird durch eine ordnungsgemäße, d.h. fehlerfreie elektrische Verbindung über die Leiter E und A nicht wesentlich verändert.
Das übertragene eindeutig kodierte elektrische Signal liegt somit auch am Leiter A an, wo es von der Empfangsvorrichtung 103 empfangen, bzw. ausgekoppelt wird und einer Auswertevorrichtung 104 zugeführt wird.
Die Ein- und Auskopplung des eindeutig kodierten elektrischen Signals durch die Einkopplungsvorrichtung 102 und die Empfangsvorrichtung 103 kann beliebig erfolgen, insbesondere aber kapazitiv durch Kondensatoren und/oder induktiv durch elektrische Übertrager. Der Fachmann kann hierbei auf die bekannten Ausführungsformen der sogenannten Powerline Kommunikation (englisch PLC Powerline Communication) zurückgreifen. Ebenfalls vorstellbar ist auch die direkte Einkopplung des eindeutig kodierten elektrischen Signals über eine ohmsche Verbindung, beispielsweise über einen hochohmigen Widerstand oder ein hochohmiges Widerstandsnetzwerk. Die Figur 5 zeigt mögliche Ausführungsformen für die Vorrichtungen 102 und 103.
Die Auswerteeinheit 104 überprüft das ihr zugeführte Signal und schließt aufgrund der Überprüfung auf die Qualität der Schutzleiterverbindung. Mit der Qualität der Schutzleiterverbindung ist erfindungsgemäß die Qualität der elektrischen Verbindung gemeint, die die Leiter oder Leiterverbindungen aufweisen, die zum Anschluss an den Schutzleiter der Elektroinstallation vorgesehen sind.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 erfolgt eine Signalübertragung von der Einkopplungsstelle im elektrischen Gerät im Leiter B, über den Leiter F der Netzzuleitung 105 und den Leiter D der Elektroinstallation 101 und von dort über die Übertragungsvorrichtung 106, den Leiter C der Elektroinstallation 101 , den Leiter E der Netzzuleitung 105 auf den Leiter A des elektrischen Geräts 100.
Erfindungsgemäß ist der Leiter C der Schutzleiter, dementsprechend ist bei normaler dreipoliger Versorgung der Leiter D der Neutralleiter N oder der spannungsführende Leiter L, sowie der Leiter I der Elektroinstallation entsprechend der spannungsführende Leiter L oder der Neutralleiter N. Für die erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Verfahren sind die Leiter D und I der Elektroinstallation austauschbar.
Ein Fehlerfall im Neutralleiter oder im spannungsführenden Leiter, beispielsweise eine Unterbrechung, würde sich direkt in der Funktion des elektrischen Geräts auswirken. Eine Unterbrechung der Verbindung zum oder im Schutzleiter der Elektroinstallation bleibt aber normalerweise unbemerkt.
Mit der vorliegenden Erfindung hingegen kann eine Unterbrechung der Leiter, die zur Verbindung mit dem Schutzleiter der Elektroinstallation vorgesehen sind, die im Signalweg des eingekoppelten Signals liegt (also von dem entsprechenden Leiter bis hin zur Übertragungsstelle) dadurch detektiert werden, dass kein Signal an der Empfangsstelle detektiert wird. Die Auswertevorrichtung 104 schließt demnach aufgrund des ausbleibenden Signals auf eine Unterbrechung der Schutzleiterverbindung und kann ein entsprechendes Signal ausgeben oder weitere Maßnahmen initiieren.
Auch eine mangelnde Qualität der Schutzleiterverbindung kann erkannt werden. Diese kann vorliegen, wenn die elektrische Verbindung zu hochohmig ist, beispielsweise durch unsachgemäße oder defekte Steckverbindungen oder sonstige elektrische Verbindungen, wie Verschraubungen, Lötungen, Schweißungen oder gekrimpte Verbindungen. Ebenfalls kann Korrosion eine Ursache für eine zu hochohmige Schutzleiterverbindung sein und/oder zu parasitären Effekten führen, die die Signalübertragung des eindeutig kodierten elektrischen Signals von der Einkopplungsstelle zur Empfangsstelle beeinträchtigt. Diese Beeinträchtigung kann sich in einer erhöhten Dämpfung des ausgekoppelten Signals auswirken und/oder in einer unerwarteten Phasenverschiebung.
Dementsprechend kann die Auswertevorrichtung 104 nicht nur aufgrund eines ausbleibenden Signals auf Probleme bei der Schutzleiterverbindung schließen, sondern auch aufgrund einer zu kleinen Amplitude oder eines unerwarteten Signalverlaufs. In der Praxis wird oftmals auch bei unterbrochener Schutzleiterverbindung aufgrund von parasitärer kapazitiver Kopplung der Netzleiter untereinander ein sehr kleines eindeutige kodiertes elektrisches Signal detektiert. Wird als im Folgenden davon gesprochen, dass kein eindeutig kodiertes elektrisches Signal detektiert werden kann, ist erfindungsgemäß davon auch umfasst, dass nur eine sehr kleine Amplitude bspw. weniger als 10%, 5% oder 1 % der Amplitude des eingekoppelten eindeutig kodierten elektrischen Signals detektiert werden kann.
Das eindeutig kodierte Signal ist charakteristisch für die elektrische Vorrichtung, deren Schutzleiterverbindung überprüft werden soll, beispielsweise für das elektrische Gerät 100 oder die Elektroinstallation 101.
Somit ist sichergestellt, dass keine Stör- oder Sekundärsignale weiterer erfindungsgemäßer Vorrichtungen, die über gegebenenfalls auch ungewünschte Kopplungsvorgänge in den Schutzleiter der Elektroinstallation eingekoppelt werden, versehentlich zur Bewertung herangezogen werden, weil das eindeutig kodierte elektrische Signal eindeutig einer zu überprüfenden elektrischen Vorrichtung zugeordnet werden kann.
Die Auswertevorrichtung 104 ist derart eingerichtet, dass sie ein elektrisches Signal, welches ihr von der Auskoppelvorrichtung 103 übermittelt wird, dekodiert, d.h. den Informationsgehalt des kodierten Signals erkennt, um zu prüfen, ob das Signal der zu überprüfenden elektrischen Vorrichtung zugeordnet ist. Weiterhin ist die Auswertevorrichtung 104 derart eingerichtet, zumindest einen Signalparameter des elektrischen Signals, welches ihr von der Auskoppelvorrichtung 103 übermittelt wird, zu erfassen. Ein derartiger Signalparameter ist beispielsweise die Signalamplitude und/oder der Signalverlauf. Die Auswertevorrichtung 104 ist derart eingerichtet, den erfassten Signalparameter mit einem erwarteten Signalparameterwert zu vergleichen, der bei einer ordnungsgemäßen Schutzleiterverbindung der zur überprüfenden elektrischen Vorrichtung oder des zu überprüfenden elektrischen Geräts vorliegt, und abhängig von diesem Vergleich weitere Maßnahmen zu initiieren.
Eine derartige Maßnahme kann das Ausgeben eines Signals beinhalten, beispielsweise kann veranlasst werden, eine Warnung auf einem Display auszugeben oder einen Warnton auszugeben, bei einer Abweichung des erfassten Signalparameters von dem erwarteten Signalparameter, die ein Mindestmaß überschreitet. Eine weitere Maßnahme kann sein, eine Trennvorrichtung, beispielsweise ein elektrisches Trennrelais zu aktivieren, die die zu überprüfende elektrische Vorrichtung von einer Verbindung mit der Elektroinstallation elektrisch trennt, so dass die zu überprüfende elektrische Vorrichtung funktions- und spannungslos geschaltet wird.
Im Ausführungsbeispiel nach der Figur 1 sind die Komponenten 102, 103 und 104 innerhalb des elektrischen Geräts 100 positioniert, bzw. Teile des elektrischen Geräts 100. Es ist für die Erfindung nicht wesentlich, wo sich diese Komponenten befinden, oder ob sie Teil des elektrischen Geräts 100 sind oder zumindest teilweise nicht Teil des elektrischen Geräts 100 sind, oder eine eigenständige Einheit bilden.
Die Platzierung der Übertragungsvorrichtung 106 erfolgt so an einer Stelle im betrachteten elektrischen System, dass eine Aussage über die Schutzleiterverbindung der gewünschten elektrischen Vorrichtung oder des elektrischen Geräts oder eines Zusammenschlusses von elektrischen Vorrichtungen und Geräten getroffen werden kann. Dementsprechend erfolgt die Übertragung des eindeutig kodierten elektrischen Signals durch die Übertragungsvorrichtung 106 an einer Übertragungsstelle auf den erfindungsgemäßen zweiten Leiter zumindest mittelbar. Dies bedeutet, dass das eindeutig kodierte elektrische Signal in den erfindungsgemäß ersten Leiter eingekoppelt wird und von diesem unmittelbar, oder von einem mit diesem Leiter elektrisch verbundenen Leiter mittelbar von der Übertragungsvorrichtung 106 auf den zweiten Leiter übertragen wird. Diese Übertragung auf den zweiten Leiter kann an der Übertragungsstelle unmittelbar direkt auf den zweiten Leiter erfolgen, oder mittelbar dadurch, dass die Übertragungsvorrichtung 106 das eindeutig kodierte elektrische Signal auf einen mit dem zweiten Leiter elektrisch verbundenen Leiter überträgt. Das eindeutig kodierte elektrische Signal liegt in beiden Fällen mit bestimmten Mindest-Signalparametern am zweiten Leiter an, solange das System fehlerfrei ist.
Im Beispiel der Figur 1 erfolgt die Einkopplung des eindeutig kodierten elektrischen Signals in den erfindungsgemäß ersten Leiter B aus der Leitergruppe B,D,F. Das eindeutig kodierte elektrische Signal liegt durch die elektrischen Verbindungen (Leiter B mit Leiter F und Leiter F mit Leiter D) auch am Leiter D an. An einer Übertragungsstelle am Leiter D erfolgt die Übertragung des eindeutig kodierten elektrischen Signals durch die Übertragungsvorrichtung 106 auf den Leiter C und somit mittelbar auf den erfindungsgemäß zweiten Leiter A aus der Leitergruppe A,C,E, da es eine elektrische Verbindung zwischen dem Leiter C und dem Leiter A gibt (Leiter C mit Leiter E und Leiter E mit Leiter A).
Die Wahl der Einkopplungsstelle, der Übertragungsstelle und der Empfangsstelle bestimmt die Länge der Schutzleiterverbindung, die überprüft werden soll, und auch die Instanzen (elektrisches Gerät 100, Netzzuleitung 105, Elektroinstallation 101 ), deren Schutzleiter miteinander elektrisch verbunden sind oder sein sollen, und auch in welcher Instanz die jeweiligen dazu eingerichteten Vorrichtungen vorliegen oder ihr zugeordnet sind. Es ist somit möglich, durch geeignete Wahl der Einkopplungsstelle, der Übertragungsstelle und der Empfangsstelle die Schutzleiterverbindung des elektrischen Geräts 100, der Netzzuleitung 105 und der Elektroinstallation 101 einzeln bzw. isoliert zu überprüfen, oder die Schutzleiterverbindung eines beliebigen auch teilweisen Zusammenschlusses von elektrischem Gerät 100, Netzzuleitung 105 und Elektroinstallation 101.
Im Ausführungsbeispiel nach der Figur 2 befinden sich die Vorrichtungen 102, 103, 104 und 106 innerhalb des elektrischen Geräts 100.
Analog der Figur 1 ist der Leiter A zum Anschluss an den Schutzleiter der Elektroinstallation vorgesehen. Die jeweils anderen Leiter werden entsprechend an den spannungsführenden Leiter L oder an den Neutralleiter N angeschlossen. In der Praxis kann oftmals nicht vorhergesehen werden, ob die jeweils anderen Leiter B und G an den spannungsführenden Leiter L oder an den Neutralleiter N angeschlossen wird, da die hierzu normalerweise verwendeten Netzstecker in zwei frei wählbaren Positionen mit der Netzsteckdose verbindbar sind, wobei die Kontaktierung von spannungsführendem Leiter L und Neutralleiter N der Elektroinstallation 101 mit den Leitern der Netzzuleitung vertauscht wird. Einzig sichergestellt ist, dass unabhängig von der Ausrichtung der Steckverbindung der Schutzleiter immer mit dem dafür vorgesehenen Leiter der Netzzuleitung verbunden ist.
Aber auch bei Netzstecker/Netzsteckdosen Kombinationen, die nur eine mögliche Steckposition ermöglichen, ist es nicht sicher, welcher Pol einer solchen Position der Neutralleiter oder der spannungsführende Leiter ist. Auch bei solchen Ausführungen ist einzig der Schutzleiter eindeutig einem Pol zugeordnet.
Bevorzugt erfolgt die Positionierung der Übertragungsvorrichtung 106 innerhalb des Gerätes direkt an der Grenze des Gerätegehäuses, also beispielsweise als Kondensator zwischen den entsprechenden Polen einer Kaltgerätebuchse.
Das analog Figur 2 durchgeführte Verfahren unterscheidet sich nicht von dem Verfahren nach dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel. Der einzige Unterschied liegt in der Positionierung der Übertragungsvorrichtung. In diesem Ausführungsbeispiel kann überprüft werden, ob die Schutzleiterverbindung zum hierfür vorgesehenen Pol der Kaltgerätebuchse, bzw. bis hin zur Übertragungsstelle, an der die Übertragungsvorrichtung 106 die beiden Leiter A und B miteinander elektrisch verkoppelt, ordnungsgemäß ausgeführt ist. Die elektrische Versorgung der Komponenten 102, 103, 104, 106 kann hierfür von außen über die Netzverbindung zur Verfügung gestellt werden, die Komponenten können aber auch durch eine Batterie- oder Akkuversorgung unabhängig von einer Netzverbindung des elektrischen Geräts versorgt werden.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Komponenten 102, 103 und 104 ein eigenständiges Gerät 300 bilden. Dies ist in Figur 3 gezeigt.
Das Gerät 300 ist beispielsweise mit einem einseitig mit dem Gerät 300 verbundenen Kabel 305 ausgestattet, umfassend in diesem Beispiel drei Leiter, die zum Anschluss an die Leiter A, B und G eines elektrischen Geräts 100 vorgesehen sind. Hierzu kann das Kabel einseitig mit einem zu einer Buchse des elektrischen Geräts 100 passenden Steckverbinder ausgestattet sein, beispielsweise mit einem Kaltgerätestecker, der zur Konnektierung einer Kaltgerätebuchse des elektrischen Geräts konfiguriert ist.
Die Einkopplung des eindeutig kodierten elektrischen Signals erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel innerhalb des Geräts 300 mit der Einkopplungsvorrichtung 102 in den Leiter K, der zur Verbindung mit dem Leiter B des elektrischen Geräts 100 vorgesehen ist. Innerhalb des elektrischen Geräts erfolgt die Übertragung des im fehlerfreien Fall am Leiter B anliegenden eindeutig kodierten elektrische Signals mit der Übertragungsvorrichtung 106 vom Leiter B auf den Leiter A. Dieser Leiter A ist im Normalbetrieb zum Anschluss an den Schutzleiter einer Elektroinstallation vorgesehen. Der Leiter A des elektrischen Geräts 100 ist mit einem Leiter des Kabels 305 und somit auch mit dem Leiter J des Geräts 300 verbunden.
An diesem Leiter J kann das eindeutig kodierte elektrische Signal von der Empfangsvorrichtung 103 empfangen werden und der Auswertevorrichtung 104 übergeben werden. Diese bewertet das empfangene Signal in der schon beschriebenen Weise. Das Gerät 300 umfasst weiterhin in vorteilhafter Weise eine Signalisierungsvorrichtung 301 , die das Ergebnis der Bewertung signalisiert. Diese kann beliebig ausgeführt sein, beispielsweise als Display, auf dem eine Textmitteilung entsprechend der Bewertung ausgegeben wird, eine oder mehrere entsprechende Leuchtanzeigen, einen Tongeber, oder eine Schnittstelle, die Daten nach außen kommunizieren kann.
Wie in Figur 3 gestrichelt gezeigt, kann zusätzlich eine weitere Übertragungsvorrichtung 306 im elektrischen Gerät 100 vorhanden sein, die dazu eingerichtet ist, das eindeutig kodierte elektrische Signal von dem Leiter G auf den Leiter A zu übertragen. Dies soll sicherstellen, dass unabhängig davon, auf welchen Leiter ein Gerät 300 das eindeutig kodierte Signal einkoppelt, dieses im fehlerfreien Fall auf den Leiter A übertragen wird, der zur Verbindung mit dem Schutzleiter der Elektroinstallation vorgesehen ist.
Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass im Gerät 300 das eindeutig kodierte Signal an zwei Leiter K und M eingekoppelt wird (siehe gestrichelte Verbindung ausgehend von 102).
Es ist für die Erfindung unerheblich, auf welchen oder welche Leiter das eindeutig kodierte elektrische Signal eingekoppelt wird. Es ist nur wesentlich, dass ein Signalfluss für das eindeutig kodierte elektrische Signal von der Einkopplungsstelle über zumindest eine Übertragungsstelle und den Leiter des elektrischen Geräts 100, der zur Verbindung mit dem Schutzleiter der Elektroinstallation vorgesehen ist, zur Empfangsstelle zustande kommt.
So ist es beispielsweise in Figur 3 auch möglich, das eindeutig kodierte elektrische Signal auf den der Leiter J einzukoppeln, und an einen oder zwei der Leiter K und M zu empfangen (nicht in Figur 3 gezeichnet).
Die vorgenannten Alternativen können für jede offenbarte Ausführungsform zur Anwendung kommen, auch wenn sie nicht explizit in den Figuren gezeigt sind.
Es ist auch möglich, die ordnungsgemäße Schutzleiterverbindung der Elektroinstallation zu überprüfen. Analog der Figur 2 würde in diesem Fall eine oder zwei Übertragungsvorrichtungen innerhalb der Elektroinstallation zum Einsatz kommen, beispielsweise im Sicherungskasten, oder im Gebäudeanschlusskasten. Dies ist nicht auf eine dreipolige Installation beschränkt, sondern erfindungsgemäß kann eine Übertragungsvorrichtung von jedem Pol der Elektroinstallation auf den Schutzleiterpol vorgesehen sein. Optional kann auch die Einkoppelvorrichtung 102 Teil der Elektroinstallation 101 sein oder ihr zugeordnet sein.
Erfindungsgemäß ist der Begriff „elektrisches Gerät 100“ weit zu verstehen. So kann auch die Netzzuleitung 105 als elektrisches Gerät verstanden werden.
Die Figur 4 zeigt schematisch eine als Kaltgerätekabel ausgeführte Netzzuleitung 105, welche erfindungsgemäße Übertragungsvorrichtungen aufweist. Im Ausführungsbeispiel der Figur 4 sind als Übertragungsvorrichtungen die beiden Kondensatoren C1 und C2 gezeigt, die innerhalb eines Schutzkontaktsteckers 401 , der zur Verbindung mit einer Netzsteckdose eingerichtet ist, als erfindungsgemäße Übertragungsvorrichtungen fungieren. Denkbar ist auch die Ausführung mit nur einem Kondensator C1 oder C2. Die Kondensatoren C1 und C2 verbinden den Schutzkontakt PE mit den jeweilig anderen beiden Polen L und N und sind somit zur Übertragung eines kodierten elektrischen Signals auf den Schutzleiteranschluss erfindungsgemäß eingerichtet. Die Leiterbezeichnung E, F, H erfolgt analog zur Figur 1 .
Eine derartige Netzzuleitung kann fest mit dem elektrischen Gerät verbunden sein, oder aber steckbar (Schutzkontaktstecker 401 und Kaltgerätestecker 402), wie im in der Figur 4 gezeigten Beispiel.
Es kann vorgesehen sein, die Steckverbindungen so auszugestalten, dass die Verbindung zwischen dem elektrischen Gerät 100 und der Netzzuleitung 105 keiner allgemeinen Norm entspricht, sondern individuell so ausgestaltet ist, dass nur Netzzuleitungen, die erfindungsgemäße Übertragungsvorrichtungen aufweisen, mit dem elektrischen Gerät 100 verbindbar sind.
Es kann auch vorgesehen sein, Netzzuleitungen analog der Figur 4 optisch eindeutig zu kennzeichnen, so dass der Verwender einen Hinweis darauf bekommt, dass die Netzzuleitung 105 die erfindungsgemäße Übertragungsvorrichtung aufweist.
Erfindungsgemäß erfolgt die Überprüfung einer Schutzleiterverbindung dadurch, dass ein eindeutig kodiertes Signal an einer Einkopplungsstelle in einen ersten Leiter eingekoppelt wird und an einer Übertragungsstelle vom ersten Leiter oder von einem mit diesem ersten Leiter im fehlerfreien Fall gut elektrisch leitend verbundenen Leiter zumindest mittelbar in einen zweiten Leiter übertragen wird. Weiterhin wird das übertragene eindeutig kodierte Signal an einer Empfangsstelle am zweiten Leiter empfangen und das empfangene Signal überprüft. Somit erfolgt eine Übertragung des eindeutig kodierten elektrischen Signals von einer Einkopplungsstelle zu einer Empfangsstelle über eine Übertragungsstrecke. Wesentlich ist, dass die Übertragungsstrecke die zu überprüfende Schutzleiterverbindung umfasst. Es ist hierbei aber nicht wesentlich, ob der erste oder zweite Leiter oder ein im fehlerfreien Fall damit gut leitend verbundener Leiter der Schutzleiter ist. Anders ausgedrückt ist es nicht wesentlich, ob in den Schutzleiter oder in einen im fehlerfreien Fall damit gut leitenden Leiter eingekoppelt oder aus dem Schutzleiter oder aus einen im fehlerfreien Fall damit gut leitend verbundenen Leiter ausgekoppelt bzw. dort empfangen wird.
Eine Schutzleiterverbindung wird erfindungsgemäß dadurch definiert, dass ein Teil dieser Verbindung mit dem Schutzleiter der Elektroinstallation zumindest mittelbar elektrisch verbindbar ist. Erfindungsgemäß ist mit so einem Teil auch der Schutzleiter der Elektroinstallation selbst umfasst.
Abhängig von der Überprüfung des empfangenen Signals wird auf die Qualität der Schutzleiterverbindung in schon beschriebener Weise geschlossen.
Mit Hilfe der Erfindung lassen sich dementsprechend mehrere Schutzleiterverbindungen überprüfen.
Bezugnehmend auf die Figuren 1 bis 4 können unterschiedliche Schutzleiterverbindungen wie folgt überprüft werden:
Die Schutzleiterverbindung des elektrischen Geräts 100, in dem beispielsweise zwischen den Leitern A und B eine Übertragungsvorrichtung 106 vorgesehen ist und in einen Leiter A oder B eingekoppelt wird und am jeweils anderen Leiter empfangen wird. Vorteilhaft wird die Übertragungsvorrichtung 106 unmittelbar an der Gehäusegrenze zwischen den Leitern A und B angebracht, beispielsweise an den Polen einer Netzbuchse des elektrischen Geräts 100, an die eine Netzzuleitung 105 angeschlossen werden kann. In Figur 2 ist eine derartige Ausführungsform dargestellt, für den Fall, dass alle hierzu notwendigen Komponenten Teil des Geräts 100 sind. Alternativ kann auch nur ein Teil der hierzu notwendigen Komponenten Teil des Geräts 100 sein, wie in Figur 3 dargestellt. In diesem Fall erfolgt die Positionierung der Übertragungsvorrichtung vorteilhaft nicht an den Polen der Netzbuchse des elektrischen Geräts 100, sondern weiter im Inneren des Geräts, um möglichst die gesamte Länge der Schutzleiterverbindung im Gerät zu überprüfen.
Weiterhin kann die Schutzleiterverbindung eines elektrischen Geräts mit fest angebrachter Netzzuleitung 105 überprüft werden. In diesem Fall wird die Übertragungsvorrichtung 106 vorteilhaft unmittelbar zwischen den Polen des Netzsteckers 401 , wie in Figur 4 dargestellt, angebracht. Die Einkopplung erfolgt dann, in dem in einen Leiter A oder B des elektrischen Geräts 100 eingekoppelt wird und am jeweils anderen Leiter empfangen wird. Somit wird überprüft, ob die Schutzleiterverbindung des elektrischen Geräts bis hin zur Übertragungsstelle in der Netzzuleitung 105, also in dem gegebenen Beispiel bis hin zur Kontaktierung im Netzstecker 401 ordnungsgemäß ausgeführt ist.
Weiterhin kann die Schutzleiterverbindung einer steckbar ausgeführten Netzzuleitung 105 überprüft werden. In diesem Fall ist die Netzzuleitung vorteilhaft wie in Figur 4 ausgeführt. Die Einkopplung erfolgt dann mit einem entsprechend hierzu konfigurierten Gerät 300 analog der Figur 3, mit dem Unterschied, dass statt des Gerätes 100 eine Netzzuleitung 105, wie in Figur 4 mit dem Gerät 300 verbunden ist.
Weiterhin kann die Schutzleiterverbindung einer Elektroinstallation 101 überprüft werden. Die Übertragungsvorrichtung 106 ist dementsprechend beispielsweise zwischen den Leitern C und D wie in Figur 1 dargestellt vorgesehen. Die Einkopplung und das Empfangen des eindeutig kodierten elektrischen Signals erfolgt dann beispielsweise analog der Figur 3, mit dem Unterschied, dass statt des Gerätes 100 eine Elektroinstallation 101 mit dem Gerät 300 verbunden ist. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, in dem die Leiter J, K und M des Geräts zumindest mittelbar zur Verbindung mit einer Netzsteckdose verbindbar sind unter Verwendung eines Netzsteckers. Möglich sind auch andere Verbinder zur Kontaktierung von Elektrokontakten wie Klemmen oder Probespitzen.
Die Figur 5 zeigt beispielhaft schematische Ausführungsformen für eine Einkoppelvorrichtung 102, eine Empfangsvorrichtung 103 und eine Übertragungsvorrichtung 106 (jeweils gestrichelt umrissen).
Die Einkoppelvorrichtung wird von dem Übertrager T1 , der Spule L1 und dem Kondensator C1 gebildet. Der Signalerzeuger G erzeugt das eindeutig kodierte elektrische Signal, welches als S1 an der Primärseite des Übertragers T1 anliegt. Über den Übertrager T1 wird dieses Signal auf die Sekundärseite von T1 übertragen und auf den Leiter L eingekoppelt. Der Leiter L ist in diesem Ausführungsbeispiel erfindungsgemäß der erste Leiter und ist ein Leiter, der mit dem spannungsführenden Leiter L der Elektroinstallation zumindest mittelbar verbindbar ist. Die Reihenschaltung von L1 und C1 bildet einen Bandpass, der so dimensioniert ist, dass die Netzfrequenz der Elektroinstallation bedämpft wird und den Transformator nicht oder wenig belastet, die Frequenz des Signals S1 ist dagegen so bemessen, dass sie durch diesen Bandpass möglichst wenig bedämpft wird.
Über den Kondensator C3, der eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung 106 ist, wird das auf den Leiter L eingekoppelte eindeutig kodierte Signal auf einen Leiter PE, der mit dem Schutzleiter PE der Elektroinstallation zumindest mittelbar verbindbar ist, übertragen. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Leiter PE erfindungsgemäß der zweite Leiter.
Über die Reihenschaltung von L2 und C2, die in gleicher Weise wie L1 und C1 einen Bandpass bilden und den Übertrager T2 wird das auf den Leiter PE übertragene Signal auf die Sekundärseite des Übertragers T2 übertragen. Die optionale Parallelschaltung von L3 und C4 sorgt dort für eine weitere Unterdrückung von Frequenzen, die nicht der (Träger-)Frequenz des eindeutig kodierten elektrischen Signals entspricht. Die Bauteilewerte der Spule L1 , L2 und der Kondensatoren C1 und C2 werden so dimensioniert, dass die (Trägerfrequenz des eindeutig kodierten elektrischen Signals möglichst wenig gedämpft wird, jedoch die Netzfrequenz möglichst gut gedämpft wird. Der Fachmann bedient sich hierbei ihm geläufigen Berechnungs- oder Simulationsmethoden. Dementsprechend liegt an der Sekundärseite ein Signal S2 an, das die eindeutige Kodierung des Signals S1 aufweist, wenn die Schutzleiterverbindung (PE) zwischen der Übertragungsstelle und der Empfangsstelle (in Figur 5 als Strecke x gekennzeichnet), ordnungsgemäß ausgeführt ist. Wird die Schutzleiterverbindung auf dieser Strecke x beispielsweise unterbrochen, wird kein oder ein nur sehr kleines Signal S2 detektiert. Eine Auswerteschaltung 104 schließt dann auf eine Schutzleiterunterbrechung und kann die schon beschriebenen Maßnahmen, wie Trennung des elektrischen Geräts, das der Schutzleiterverbindung zugeordnet ist, oder Ausgeben einer Alarmmeldung, initiieren. Auch eine zu hochohmige Leiterverbindung auf der Strecke x wirkt sich auf Signalparameter des Signals S2 in schon beschriebener Weise aus.

Claims

Patentansprüche
1 . Vorrichtung zur Überprüfung der Schutzleiterverbindung einer Elektroinstallation 101 oder eines elektrischen Geräts 100, 105, welches zur elektrischen Verbindung mit der Elektroinstallation 101 eingerichtet ist, wobei das elektrische Gerät zumindest einen Leiter A und einen Leiter B aufweist, wobei der Leiter A zumindest mittelbar mit einem Leiter C der Elektroinstallation 101 elektrisch verbindbar ist, und wobei der Leiter B zumindest mittelbar mit einem Leiter D der Elektroinstallation 101 elektrisch verbindbar ist, wobei der Leiter C der Schutzleiter ist, und wobei die elektrische Verbindung des elektrischen Geräts 100 mit der Elektroinstallation 101 optional mittels einer elektrischen Netzzuleitung 105 erfolgt, die zumindest einen Leiter E und einen Leiter F aufweist, wobei der Leiter E mit dem Leiter A und dem Leiter C verbindbar ist, und wobei der Leiter F mit dem Leiter B und dem Leiter D verbindbar ist, umfassend: eine Einkoppelvorrichtung 102 zur Einkopplung an einer Einkopplungsstelle eines eindeutig kodierten elektrischen Signals in einen ersten Leiter ausgewählt aus den Leitern der ersten Gruppe A,C,E oder der zweiten Gruppe B,D,F, eine Empfangsvorrichtung 103, die dazu eingerichtet ist, das kodierte Signal an einer Empfangsstelle an einem zweiten Leiter zu empfangen, wenn das kodierte Signal von einer Übertragungsvorrichtung 106, die dazu eingerichtet ist, das in den ersten Leiter eingekoppelte Signal an einer Übertragungsstelle auf den zweiten Leiter zumindest mittelbar zu übertragen, wobei der zweite Leiter ausgewählt ist aus der anderen Gruppe als der Gruppe des ersten Leiters, eine Auswertevorrichtung 104, die dazu eingerichtet ist, anhand des von der Empfangsvorrichtung 103 empfangenen Signals die Qualität der Schutzleiterverbindung zu bewerten.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 aufweisend eine Trennvorrichtung, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, mittels der Trennvorrichtung eine elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Gerät 100, 105 und der Elektroinstallation 101 zu trennen, wenn die Auswerteeinrichtung 104 die Qualität der Schutzleiterverbindung als unzureichend bewertet.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Übertragungsvorrichtung 106 das kodierte elektrische Signal durch eine kapazitive Kopplung überträgt.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wonach zumindest die Einkopplungsvorrichtung 102 und die Auswertevorrichtung 104 Teile des elektrischen Geräts 100 sind, oder wonach die Einkoppelvorrichtung 106 Teil der Elektroinstallation 101 ist oder ihr zugeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4 als medizintechnisches Gerät ausgeführt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das medizintechnische Gerät als Blutbehandlungsgerät ausgeführt ist und insbesondere zur Hämodialyse, zur Hämofiltration, zur Hämodiafiltration, zur Plasmapherese oder zur automatischen Peritonealdialyse eingerichtet ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, so eingerichtet, dass das kodierte elektrische Signal ein digital kodiertes elektrisches Signal ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfassend eine Signalisierungsvorrichtung 301 dazu eingerichtet, zumindest ein von der Bewertung der Auswertevorrichtung 104 abhängiges Signal auf der Signalisierungsvorrichtung 301 auszugeben.
9. Verwendung einer Einkopplungsvorrichtung 102, Auswertevorrichtung 104, Trennvorrichtung, Übertragungsvorrichtung 106 in einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
10. Elektrische Netzzuleitung 105 zur Verwendung in einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend zumindest eine Übertragungsvorrichtung 106.
11 . Verfahren zur Überprüfung der Schutzleiterverbindung einer Elektroinstallation 101 oder eines elektrischen Geräts 100, 105, welches zur elektrischen Verbindung mit einer Elektroinstallation 101 eingerichtet ist, wobei das elektrische Gerät zumindest einen Leiter A und einen Leiter B aufweist, wobei der Leiter A zumindest mittelbar mit einem Leiter C der Elektroinstallation 101 elektrisch verbindbar ist, und wobei der Leiter B zumindest mittelbar mit einem Leiter D der Elektroinstallation 101 elektrisch verbindbar ist, wobei der Leiter der Schutzleiter ist, und wobei die elektrische Verbindung des elektrischen Geräts 100 mit der Elektroinstallation optional mittels einer elektrischen Netzzuleitung 105 erfolgt, die zumindest einen Leiter E und einen Leiter F aufweist, wobei der Leiter E mit dem Leiter A und dem Leiter C verbindbar ist, und wobei der Leiter F mit dem Leiter B und dem Leiter D verbindbar ist, umfassend die Schritte:
Einkoppeln an einer Einkopplungsstelle eines eindeutig kodierten elektrischen Signals in einen ersten Leiter ausgewählt aus den Leitern der ersten Gruppe A,C,E oder der zweiten Gruppe B,D,F, zumindest mittelbares Übertragen des eingekoppelten Signals an einer Übertragungsstelle von dem ersten auf einen zweiten Leiter, wobei der zweite Leiter ausgewählt ist aus der anderen Gruppe als der Gruppe des ersten Leiters, Empfangen des kodierten Signals an einer Empfangsstelle am zweiten Leiter, Bewerten, anhand des von der Empfangseinheit empfangenen Signals der Qualität der Schutzleiterverbindung.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , aufweisend den Schritt:
Trennen der elektrischen Verbindung zwischen elektrischem Gerät 100, 105 und der Elektroinstallation 101 , wenn die Qualität der Schutzleiterverbindung von der Einkopplungsstelle bis zur Empfangsstelle als unzureichend bewertet wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei das kodierte elektrische Signal kapazitiv übertragen wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei zumindest das Einkoppeln und Empfangen des kodierten elektrischen Signals und das Bewerten der Qualität der Schutzleiterverbindung durch Vorrichtungen erfolgen, die Teile des elektrischen Geräts sind, oder wonach das Einkoppeln des kodierten elektrischen Signals durch eine Vorrichtung erfolgt, die Teil der Elektroinstallation 101 ist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei das kodierte elektrische Signal als ein digital kodiertes elektrisches Signal erzeugt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, umfassend den Schritt Ausgeben zumindest eines von der Bewertung abhängigen Signals.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102014210290A1 (de) * 2014-05-30 2015-12-03 Bender Gmbh & Co. Kg Verfahren und vorrichtung zur überwachung einer schutzleiterverbindung
DE102016105882A1 (de) * 2016-03-31 2017-10-05 As - Schwabe Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Schutzleiterüberwachung
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