Elektrische Abschalteinrichtung Electrical shutdown device
Die Erfindung betrifft eine Abschalteinrichtung für Wechsel¬ strom/ die insbesondere zur Gefahrenabwehr dient und mit min¬ destens einem Sensor arbeitet. Als spezielles Anwendungsbeispi dient der Haartrockner/ wo ein Schutz gegen den Stromtod für d Fall realisiert wird/ daß der Haartrockner in die mit Wasser g füllte Badewanne fällt.The invention relates to a switch-off device for alternating current / which is used in particular to avert danger and works with at least one sensor. As a special example of use, the hair dryer is used / where protection against electrocution is provided in the event / that the hair dryer falls into the bathtub filled with water.
Es sind bereits eine Reihe von Schutzmaßnahmen bekannt/ die de tödlichen Stromunfall durch den Haartrockner in der Badewanne verhindern sollen.A number of protective measures are already known / which are intended to prevent the fatal electrical accident caused by the hairdryer in the bathtub.
Die Anwendung des empfindlichen Fehlerstrom-Schutzschalters (Nennfehlerstr z.B. 30 mA) gilt derzeit offiziell als Stand d Technik. Ein wesentlicher Nachteil ist die Tatsache/ daß er praktisch nur für Neuinstallationen infrage kommt/ da ein Nach rüsten mit zu hohen Kosten verbunden ist/ insbesondere bei alt Anlagen (mit klassischer Nullung). Nicht voll geklärt ist auch die Frage/ inwieweit bei isolierten Badewannen/ wo der Schutz¬ schalter nicht abschalten kann/ die Gefahr eines tödlichen Un¬ falles gegeben ist. Wenn auch der im Badewasser um den Haar¬ trockner kreisende Strom geringer ist (wie eigene Messungen zeigten)/ als der zu einer geerdeten Wanne fließende/ so muß doch bedacht werden/ daß die Gefahr stark anwächst/ je n her de Haartrockner am Herzen liegt. Auch die gegebene Muskelverkramp fung ist im Hinblick auf die Ertrinkungsgefahr zu bedenken.The use of the sensitive residual current circuit breaker (nominal residual current e.g. 30 mA) is currently officially considered to be state of the art. A major disadvantage is the fact that it is practically only suitable for new installations / because retrofitting is associated with high costs / especially for old systems (with classic zeroing). The question of the extent to which insulated bathtubs are isolated, where the circuit breaker cannot be switched off and the risk of a fatal accident are also not fully resolved. Even if the current circulating in the bath water around the hair dryer is lower (as our own measurements have shown) / than the current flowing to an earthed tub / it must be taken into account / that the danger increases greatly / the closer the hair dryer is to the heart. The given muscle cramping should also be considered with regard to the risk of drowning.
Die bekannten speziellen Schaltungen gegen den Stromtod in der Badewanne haben Nachteile: Die Anwendung eines geerdeten Metall
gitters vor den Lufteintritts- und austrittsöffnungen (DE 3116285) erfordern eine dreiadrige Zuleitung und einen Schuko¬ stecker/ was die Handlichkeit des Gerätes sehr mindert. Weiter ist ein Schutz dann nicht gegeben/ wenn der Schutzleiter unter¬ brochen oderrait dem Außenleiter verbunden ist. Auch andere be¬ kannte Lösungen sind viel zu aufwendig/ z.B. sind bei einem Vor¬ schlag sogar ein eigener Behälter und eine 4-adrige Zuleitung erforderlich (EPA Nr. 1831).The known special circuits against electrocution in the bathtub have disadvantages: the use of a grounded metal grilles in front of the air inlet and outlet openings (DE 3116285) require a three-wire supply line and a Schuko plug / which greatly reduces the handiness of the device. Furthermore, there is no protection / if the protective conductor is interrupted or connected to the outer conductor. Other known solutions are also far too complex / for example, a proposal even requires a separate container and a 4-wire supply line (EPA No. 1831).
Bei einem weiteren Vorschlag (DE 3038101) wird durch die Wasser¬ einwirkung ein Kurzschluß ausgelöst/ der die vorgeschaltete Si¬ cherung zur Auslösung bringt. Hier erfolgt keine Abschaltung/ wenn der Neutralleiter unterbrochen ist oder wenn der Netz- Schleifenwiderstand zu hoch ist.In a further proposal (DE 3038101) a short circuit is triggered by the action of water / which triggers the upstream fuse. There is no shutdown here / if the neutral conductor is interrupted or if the network loop resistance is too high.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde/ einen Schutz gegen den Stromtod in der Badewanne zu realisieren/ unter Verweidung der erwähnten Nachteile und bei geringstem Aufwand.The invention has for its object to provide protection against electrocution in the bathtub / while avoiding the disadvantages mentioned and with the least effort.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspru¬ ches 1 gelöst. Die folgenden ünteransprüche enthalten vorteil¬ hafte Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved by the characterizing part of claim 1. The following subclaims contain advantageous developments of the invention.
Die Funktionsanalyse der vorgeschlagenen Schaltung zeigt/ daß der Schutz auch dann gegeben ist/ wenn der Neutralleiter unter¬ brochen ist (z.B. durch Drahtunterbrechung/ Sicherung oder Schalter)/ wenn die Netz-Schlei enimpedanz einen hohen Wert hat, wenn die Badewanne isoliert ist oder wenn ein Zwei-Phasenbetrieb gegeben ist. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben.
In Fig. 1 ist das Verbrauchsgerät(2/3/4) , z.B. ein Haartrockner/ an der Netzsteckdose S angeschlossen/ die vom Netztransformator T gespeist wird. Die Erregerspule 1 des bistabilen und gepolten Relais mit zwei Abschaltkontakten 5 und 6 ist in der Mitte der Heizwicklung 3 und am Sensor 7 angeschlossen. Im Haartrockner sind an allen Stellen/ bei denen Flüssigkeit eindringen kann/ Sensoren so angeordnet, daß die Flüssigkeit zuerst einen Sensor berührt/ bevor sie an eine spannungsführende Stelle gelangt.The functional analysis of the proposed circuit shows / that the protection is also provided / if the neutral conductor is interrupted (for example by wire interruption / fuse or switch) / if the network loop impedance has a high value if the bathtub is insulated or if a two-phase operation is given. Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings. In Fig. 1 the consumer device (2/3/4), for example a hair dryer / is connected to the mains socket S / which is fed by the mains transformer T. The excitation coil 1 of the bistable and polarized relay with two cut-off contacts 5 and 6 is connected in the middle of the heating coil 3 and to the sensor 7. In all areas of the hair dryer / where liquid can penetrate / sensors are arranged so that the liquid first touches a sensor / before it reaches a live point.
Fällt der Haartrockner in die mit Wasser gefüllte Badewanne und gelangt leitendes Wasser von der geerdeten Badewanne oder/und von der Heizwicklung an den Sensor, so erhält die Erregerspule 1 Spannung (unabhängig von der Steckerstellung!) und es erfolgt bei der nächsten Netzhalbwelle geeigneter Polarität, d.h. nach spätestens 15 ms eine doppelpolige Abschaltung durch die Kontak¬ te 5 und 6. Da ein gepoltes bistabiles Relais verwendet wird, bleibt der Haartrockner ausgeschaltet; auch dann, wenn er aus dem Wasser genommen wird und erneut ins Wasser fällt.If the hair dryer falls into the bathtub filled with water and conductive water reaches the sensor from the earthed bathtub and / or from the heating coil, the excitation coil receives 1 voltage (regardless of the plug position!) And the next mains half-wave of suitable polarity takes place, ie after 15 ms at the latest, double-pole shutdown by contacts 5 and 6. Since a polarized bistable relay is used, the hairdryer remains switched off; even if it is taken out of the water and falls into the water again.
In Fig. 2 liegt im Erregerstromkreis ein Grätz-Gleichrichjter 8, wodurch die Erregerspule 1 bei jeder Halbwelle mit Strom glei¬ cher Polarität gespeist wird. Dadurch wird erreicht/ daß die Ab¬ schaltung bereits bei der ersten oder während der nächsten Halb¬ welle erfolgt, d.h. sie erfolgt nach max. 10 ms.2, a Grätz rectifier 8 is located in the excitation circuit, as a result of which the excitation coil 1 is supplied with current of the same polarity on each half-wave. This ensures that the switch-off takes place at the first or during the next half-wave, i.e. it takes place after max. 10 ms.
In Fig. 3 werden nicht die Verbraucherwiderstände 2, 3, 4, son¬ dern zusätzliche Widerstände 9 und 10 als Spannungsteiler ver¬ wendet. Auf diese Weise wird eine wesentlich höhere Funktionszu¬ verlässigkeit erreicht/ da Heizwicklungen eher eine Unterbre¬ chung erfahren können, als schwach belastete Widerstände.
Die Wiedereinschaltung des Elektrogerätes ist bei dem hier ver¬ wendeten bistabilen gepolten Relais nur durch Anlegen von Gleichspannung bestimmter Polarität an die Erregerwicklung oder an eine zusätzliche Erregerwicklung möglich.In FIG. 3, the consumer resistors 2, 3, 4, but additional resistors 9 and 10 are not used as voltage dividers. In this way, a considerably higher functional reliability is achieved / since heating windings can experience an interruption rather than weakly loaded resistors. In the bistable polarized relay used here, the electrical device can only be switched on again by applying direct voltage of specific polarity to the excitation winding or to an additional excitation winding.
In Fig. 4 ist eine zusätzliche Schaltung angegeben/ die eine automatische Wiedereinschaltung des Gerätes bewirkt. Mit Hilfe der nicht abgeschalteten Versorgungsspannung/ siehe 12 und 13/ wird über zwei Hochohmwiderstände 14 und 15 sowie dem Gleich¬ richter 16 der Kondensator 17 mit jener Polarität aufgeladen/ die eine Wiedereinschaltung ermöglicht. Überschreitet die Kon¬ densatorspannung den Schwellenwert des spannungsabhängigen Schalters 18, dann schaltet dieser Schalter durch und die Erre¬ gerspule 1 erhält einen Stromstoß, der das Relais wieder ein¬ schaltet. 19 ist ein notwendiger Schutzwiderstand.In Fig. 4 an additional circuit is specified / which causes the device to be automatically switched on again. With the aid of the supply voltage that is not switched off (see FIGS. 12 and 13), the capacitor 17 is charged with two polarities via two high-impedance resistors 14 and 15 and the rectifier 16 / which enables a restart. If the capacitor voltage exceeds the threshold value of the voltage-dependent switch 18, this switch switches through and the excitation coil 1 receives a current surge which switches the relay on again. 19 is a necessary protective resistor.
Durch geeignete R-C- Dimensionierung ( 14, 15 und 17) kann die gewünschte Wiedereinschaltzeit festgelegt werden. Für den Fall, daß der Gefahrenzustand im Zeitpunkt der automatischen Wieder¬ einschaltung noch vorhanden ist, erfolgt erneut eine sofortige Ausschaltung.
The desired reclosing time can be determined by suitable R-C dimensioning (14, 15 and 17). In the event that the dangerous state is still present at the time of the automatic restart, the system is immediately switched off again.