WO2014079831A1 - Funktionseinheit zur messung des isolationswiderstandes einer elektrischen anlage - Google Patents

Funktionseinheit zur messung des isolationswiderstandes einer elektrischen anlage Download PDF

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electrical
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electrical system
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Heinz Reibke
Gerhard Wolff
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Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg
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Definitions

  • the invention relates to a functional unit for measuring the insulation resistance of an electrical system according to the preamble of claim 1.
  • the invention is based on the object, a
  • This task is performed by a functional unit according to
  • the functional unit according to the invention is as
  • Switch unit designed to connect an electrical measuring device and even to the at least one electrical outer conductor, the electrical reference potential and the
  • Reference potential electrically connects and switch S3 in its closed position mechanically releases an electrical connection for one of the measuring terminals of the measuring device for connection to the reference potential and / or the
  • Switch Sl, S2 and S3 are at least partially structurally integrated into the power supply of the electrical system. Through the structural union with components of the electrical
  • Plant or indispensable ancillary equipment such as the power supply of the electrical
  • Plant, the functional unit is designed to save space.
  • the functional unit according to the invention can thus be used flexibly for mutually different electrical installations, which is particularly advantageous in spatially separate electrical installations or the like.
  • the switch S3 can be freely selected according to type, function and arrangement within wide suitable limits.
  • a particularly advantageous development provides that the switch S3 itself is designed as a mechanical locking means, which allows the connection of the measuring device in befindlichem in the closed position switch S3 and prevented when in the open position switch S3.
  • a further advantageous embodiment provides that the switches Sl and S2 and / or the switches S2 and S3
  • the couplings between the individual switches S1, S2 and / or S2, S3 can also be mixed with regard to the type of coupling, that is, for example, a mechanical one
  • Another advantageous development provides that in addition a current sensor for measuring the current flow in the grounding line is integrated in the functional unit. This allows continuous current measurement without additional equipment. In this way
  • Embodiment provides that means for amplifying and processing the output signal of the current sensor are integrated in the functional unit. In this way, a further structural summary and thus a more compact design is achieved. On the other hand, this improves the subsequent signal transmission and processing.
  • a further advantageous development provides that light indicators LI and L2 are integrated into the functional unit, wherein the light indicator LI in dependence of
  • LED L2 is switched on depending on the operating state of the power supply of the electrical system and the position of the switch S2. This is the
  • the use of the functional unit according to the type of electrical system is freely selectable within wide suitable limits.
  • a particularly important application for the functional unit are electrical terminals, in particular terminal blocks, dar.
  • the adapter therefore has in addition to the electrical connection for one of the measuring terminals of the meter further electrical
  • the operation of the individual switches Sl, S2 and S3 can be freely selected according to their type and function within wide suitable limits.
  • An advantageous development provides that the switch unit has a handle, by means of which the switches Sl, S2 and S3 together, for example, synchronously in time, are actuated. In this way, a joint operation of the switches Sl, S2 and S3 is possible with a single manual operation and thus in a particularly simple way. Particularly advantageous is the
  • Fig. 3 shows a third embodiment of a fiction, modern ⁇ functional unit
  • Fig. 4 shows a fourth embodiment of a functional unit according to Inventive ⁇
  • Fig. 6 shows a sixth embodiment of a
  • Fig. 7 shows a seventh embodiment of a fiction, ⁇ functional unit.
  • Fig. 1 is a first embodiment of
  • Functional unit is designed as a switch unit 1 and bounded in Fig. 1 by a dashed line.
  • a switch unit 1 In the leaf level above the switch unit 1 are a
  • Reference potential 4 and a grounding line 6 of an otherwise unspecified electrical system shown.
  • the power supply of the electrical system is not shown in detail.
  • Outer conductor 2, reference potential 4 and grounding line 6 are collectively referred to below as electrical conductors 2, 4 and 6.
  • Switch unit 1 is here as an integral part of the electrical circuit of the electrical system
  • both the plus and the minus pole of the electrical measuring device 8 can be electrically conductively connected to the electrical connection 10.
  • the switches Sl, S2 and S3 are formed here as electromechanical switches, wherein the switch Sl here as an opener and the switches S2 and S3 are designed as normally open, so Fig. 1 shows the switches Sl, S2 and S3 in their respective rest position. Although it is possible to operate the switches Sl, S2 and S3 individually, however, it is provided here for reasons of reliability and thus error-free operation and ease of use here that the switches Sl, S2 and S3 as a not closer
  • the illustrated combination switch are formed, which combines all three switches Sl, S2 and S3 structurally.
  • the combination switch has here a rotary handle for manual operation by an operator.
  • Switches Sl, S2 and S3 are therefore also mechanically coupled with each other so that with a single manual operation, such as a rotation of the handle of the combination switch in a clockwise direction, first switch S2 of its open position in the
  • Terminal 10 on the switch unit 1 for the connection of the positive pole of the measuring device 8 additionally has a not shown in Fig. 1 mechanical locking means for the electrical connection 10, the electrical contacting of the positive pole of the measuring device 8 with the
  • Measuring device 8 is given to the electrical reference potential 4 of the electrical system, namely on the one hand, the opening of the electrical connection by the switch S3 and on the other hand, the mechanical blocking of the electrical
  • switch S3 and the mechanical locking means are independent of each other manually, electromechanically or electronically actuated.
  • the switch S2 is preferably to be designed so that at the same time the positive and the negative pole to the reference potential
  • the measurement is completed, i. the electrical contact of the positive pole of the measuring device 8 with the electrical connection 10 is opened again and the
  • the switch Sl In the reverse direction of actuation of the handle of the aforementioned combination switch, as in the rotation thereof counterclockwise to the other end position, the switch Sl is first transferred from its open position into its closed position and temporally thereafter the switch S3 is transferred from its closed position to its open position, resulting in that the electrical connection 10 mechanically locked by means of the mechanical locking means and simultaneously the electrical connection between the reference potential 4 and the electrical connection 10 is opened. Finally, the switch S2 is transferred from its closed position into its open position.
  • the power supply of the electrical system can now be turned on again to continue the normal operation of the electrical system.
  • the mechanical locking of the electrical connection 10 ensures in a simple and robust manner that no test voltage can be applied to the electrical system. This damage is effectively excluded, as this could have easily occurred, for example, in the usual procedure.
  • switches S2 and S3 it is also possible for the switches S2 and S3 to be actuated simultaneously.
  • the one function of the switch S3 of the first embodiment namely, depending on the switching position of the switch S3, the mechanical
  • Locking means for the electrical connection 10 in its locked position or open position to transfer, by the switch S2 and thus in dependence of the
  • the switch S3 can only be omitted as a mechanical locking means
  • the switch unit 1 is here completely integrated into the otherwise not shown power supply of the electrical system; However, even a partial structural integration is conceivable in principle.
  • the handle of the aforementioned combination switch can also be designed such that they only under
  • each of the individual switches Sl, S2 and S3 can be operated electrically, electromechanically or electronically or is designed as an electrical, electromechanical or electronic switch.
  • the person skilled in the art for this means are known to perform such an operation in the desired switching sequence; The same applies to the mechanical locking of the electrical connection 10 as a function of the switching position of switch S3, switch S2 or independently thereof.
  • the other embodiments of the functional unit according to the invention are only with regard to
  • Fig. 2 shows the trained as a switch unit 1
  • Embodiment Unlike the first one
  • this embodiment also has a designed as a Hall sensor current sensor 12, which is used to measure the current flow in the grounding line 6, wherein in the switch unit 1 further means 14 for
  • FIG. 3 a third embodiment is shown, in which in the switch unit 1 LEDs LI and L2 are integrated, the indicator LI depending on the operating state of the power supply of the electrical system and the position of the switch Sl and the LED L2 is switched on depending on the operating state of the power supply of the electrical system and the position of the switch S2.
  • the illuminated display LI lights up when the power supply is switched on and the switch S1 is closed, while the illuminated display L2 lights up when the power supply is switched on and the switch S2 is open.
  • Switch unit 1 via so-called spur line connections with the electrical system to electrically conductive
  • a fifth exemplary embodiment provides that the switch unit 1 is designed as an adapter designed as a terminal block, so that the switch unit 1 can be plugged onto a mounting rail 16 or the like, for example, as a DIN rail. The realized in this way
  • Switch unit 1 is connected via the mounting rail 16 to the electrical potential of the earth.
  • the combination switch known from the first embodiment is also here as electromechanical
  • Combination switch 18 is formed. As in FIG. 5
  • the combination switch depending on its switch position an electrically conductive
  • the operating case of the electrical system is shown in the rightmost in the sheet plane representation of the form of a terminal block switch unit 1.
  • the switch position of the combination switch 18 corresponds to that of the switch Sl in its closed position and the switch S2 and S3 in their open positions, so that the reference potential 4 is connected by means of the grounding line 6 and the support rail 16 to the electrical potential of the earth and the mechanical locking means 18.1 blocks the electrical connection 10, so that the positive pole of the measuring device, not shown, not to the
  • Switch unit 1 can be connected.
  • Switch unit 1 of the measurement case shown The Switch position of the combination switch 18 corresponds to that of the switch Sl in its open position and the switch S2 and S3 in their closed positions, so that the outer conductor 2 is connected to the reference potential 4 and the mechanical locking means 18.1 has released the electrical connection 10, so that the Positive pole of the measuring device, not shown, to the switch unit 1
  • the illustration on the far left in the sheet plane is a schematic side view of the switch unit 1 designed as a terminal block.
  • Combination switch 18 realized switch S3 itself formed as a mechanical locking means 18.1. There is no separation between switch S3 and the mechanical locking means 18.1 here. Closing position of the switch S3 is here corresponding to the position of the mechanical locking means to understand 18.1, which allows electrical contacting of the positive pole of the measuring device with the electrical connection 10.
  • Switch S3 is according to the invention a switch in the broad sense. Switch S3 may be a mechanical, electrical, electromechanical or electronic switch, depending on
  • the switch unit 1 can also be designed as a plug-on unit according to FIG. 6, in order to plug it onto electrical terminals, in particular terminal blocks 20, in order, in a manner known per se, to provide a detachable mechanical and
  • the sixth embodiment shown in FIG. 6 in addition to the electrical connection 10 further electrical connections 22, which are suitable and adapted to
  • electrical terminals 20, in particular terminal blocks to be connected are connected.
  • known per se connectors Namely, with the outer conductor 2 and the electrical reference potential 4 of the electrical terminal 20.
  • the present embodiment the present embodiment
  • Switch unit 1 conceivable. Furthermore, a seventh embodiment according to FIG. 7 shows the switch unit 1 suitable for mounting on a plate 26.
  • the switch unit 1 is fastened to the plate 26, for example by means of a screw connection, wherein the plate 26 has an electrically conductive bottom layer 26.1 for connection to ground, which can be seen from the side view shown on the left in the plane of the page.
  • the right illustration is a schematic plan view.
  • the electrically conductive connection to ground via terminals or double terminals or by means of a flexible conduit.
  • an electromechanical combination switch 18 is also in use here, so that in this regard reference is made to the above statements.
  • the invention is not limited to the aforementioned
  • Embodiments limited. In particular are
  • the switches Sl, S2 and S3 can each be designed as separate switches or in any combination.
  • Combination switch which thus takes over the functions of several switches of the switches Sl, S2 and S3. Rather, the actual selection of each determines
  • Measuring device 8 Electrical connection for one of the measuring connections, for example the positive pole, of the measuring device 10
  • Current sensor 12
  • Electromechanical Combination Switch 18 Mechanical Locking Device 18.1
  • terminal 20 Electrical terminal, in particular terminal 20

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Abstract

Um eine Funktionseinheit zu schaffen, bei der die Handhabung und die Funktionssicherheit weiter verbessert sind, wird vorgeschlagen, dass die Funktionseinheit als Schaltereinheit (1) zum Anschluss eines elektrischen Messgeräts (8) ausgebildet ist und selbst an den elektrischen Außenleiter (2), das elektrische Bezugspotential (4) und die Erdungsleitung (6) der elektrischen Anlage anschließbar ist und Schalter S1, S2 und S3 aufweist, wobei Schalter S1 in dessen Schließlage das Bezugspotential (4) mit der Erdungsleitung (6) und Schalter S2 in dessen Schließlage den Außenleiter (2) mit dem Bezugspotential (4) elektrisch verbindet und Schalter S3 in dessen Schließlage einen elektrischen Anschluss (10) für einen der Messanschlüsse des Messgeräts (8) zur Verbindung mit dem Bezugspotential (4) mechanisch freigibt und/oder den elektrischen Anschluss (10) mit dem Bezugspotential (4) elektrisch verbindet.

Description

Funktionseinheit zur Messung des Isolationswiderstandes einer elektrischen Anlage
Die Erfindung betrifft eine Funktionseinheit zur Messung des Isolationswiderstandes einer elektrischen Anlage nach dem Oberbegriff des Anspruch 1.
Eine derartige Funktionseinheit ist aus der DE 198 46 163 AI bereits bekannt. Die darin erläuterte Funktionseinheit ist als Isolationsprüf orrichtung mit einem Adapter
ausgebildet, wobei der Adapter mindestens ein
Kontaktelement zur Erzeugung einer elektrisch leitenden Verbindung jeweils einer der zu überprüfenden Leitungen, nämlich der Außenleiter, und mit einem Neutralleiterkontakt zur Verbindung mit einem Neutralleiter, nämlich dem
elektrischen Bezugspotential der bekannten elektrischen Anlage, aufweist und dass das oder die Kontaktelemente und der Neutralleiterkontakt im Adapter miteinander elektrisch leitend verbunden sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine
Funktionseinheit zu schaffen, bei der die Handhabung und die Funktionssicherheit weiter verbessert sind. Diese Aufgabe wird durch eine Funktionseinheit gemäß
Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Funktionseinheit ist als
Schaltereinheit zum Anschluss eines elektrischen Messgeräts ausgebildet und selbst an den mindestens einen elektrischen Außenleiter, das elektrische Bezugspotential und die
Erdungsleitung der elektrischen Anlage angeschlossen oder anschließbar ausgebildet und weist Schalter Sl, S2 und S3 auf, wobei Schalter Sl in dessen Schließstellung das
Bezugspotential mit der Erdungsleitung und Schalter S2 in dessen Schließstellung den Außenleiter mit dem
Bezugspotential elektrisch verbindet und Schalter S3 in dessen Schließlage einen elektrischen Anschluss für einen der Messanschlüsse des Messgeräts zur Verbindung mit dem Bezugspotential mechanisch freigibt und/oder den
elektrischen Anschluss mit dem Bezugspotential elektrisch verbindet. Auf diese Weise ist es möglich, die Messung des Isolationswiderstandes der elektrischen Anlage mit weniger manuellen Eingriffen durch den Messtechniker durchzuführen als bislang erforderlich. Ferner kann dadurch eine
Bedienung auch von zu der elektrischen Anlage räumlich entfernten Orten erfolgen. Hierdurch ist auch die
Funktionssicherheit verbessert und die Gefahr von
Fehlbedienungen verringert.
Grundsätzlich ist die Ausbildung und Anordnung der
Funktionseinheit in weiten geeigneten Grenzen frei wählbar. Eine zweckmäßige Weiterbildung sieht vor, dass die Schalter Sl, S2 und S3 zumindest teilweise in die Stromversorgung der elektrischen Anlage baulich integriert sind. Durch die bauliche Vereinigung mit Komponenten der elektrischen
Anlage oder dafür unverzichtbarer nebengeordneter Anlagen, wie beispielsweise der Stromversorgung der elektrischen
Anlage, ist die Funktionseinheit platzsparend ausgebildet.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Funktionseinheit als Adapter zur nachträglichen
mechanischen und elektrischen Verbindung mit der
elektrischen Anlage ausgebildet ist. Auf diese Weise ist es möglich, auch bereits bestehende elektrische Anlagen nachträglich auf einfache Weise mit einer erfindungsgemäßen Funktionseinheit auszustatten oder an diesen Messungen des Isolationswiderstandes durchzuführen. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Funktionseinheit hierdurch flexibel für voneinander verschiedene elektrische Anlagen eingesetzt werden, was besonders bei räumlich voneinander getrennten elektrischen Anlagen oder dergleichen von Vorteil ist.
Grundsätzlich ist der Schalter S3 nach Art, Funktion und Anordnung in weiten geeigneten Grenzen frei wählbar. Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass der Schalter S3 selbst als mechanisches Verriegelungsmittel ausgebildet ist, das den Anschluss des Messgeräts bei in der Schließlage befindlichem Schalter S3 ermöglicht und bei in der Öffnungslage befindlichem Schalter S3 verhindert. Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Schalter Sl und S2 und/oder die Schalter S2 und S3
miteinander mechanisch, elektromechanisch oder elektronisch gekoppelt sind. Auf diese Weise ist die gewünschte
Schaltreihenfolge auf besonders einfache Art erzielbar. Die Kopplungen zwischen den einzelnen Schaltern Sl, S2 und/oder S2, S3 können auch hinsichtlich der Art der Kopplung gemischt sein, also beispielsweise eine mechanische
Kopplung zwischen den Schaltern Sl und S2 und eine
elektromechanische Kopplung zwischen den Schaltern S2 und S3.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass zusätzlich ein Stromsensor zur Messung des Stromflusses in der Erdungsleitung in der Funktionseinheit integriert ist. Hierdurch ist eine kontinuierliche Strommessung ohne zusätzliche Gerätschaft ermöglicht. Auf diese Weise
offenbart sich eine Verschlechterung des
Isolationswiderstandes im Moment des Entstehens. Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten
Ausführungsform sieht vor, dass Mittel zur Verstärkung und Aufbereitung des Ausgangssignals des Stromsensors in der Funktionseinheit integriert sind. Auf diese Weise ist eine weitere bauliche Zusammenfassung und damit eine kompaktere Bauweise erreicht. Zum anderen wird dadurch die darauf folgende Signalweiterleitung und -Verarbeitung verbessert.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass Leuchtanzeigen LI und L2 in die Funktionseinheit integriert sind, wobei die Leuchtanzeige LI in Abhängigkeit des
Betriebszustands der Stromversorgung der elektrischen
Anlage und der Stellung des Schalters Sl und die
Leuchtanzeige L2 in Abhängigkeit des Betriebszustands der Stromversorgung der elektrischen Anlage und der Stellung des Schalters S2 einschaltbar ist. Hierdurch ist die
Kontrolle der Funktionseinheit auf besonders einfache Weise möglich. Zusätzlich oder alternativ dazu sind auch andere dem Fachmann bekannte Signalisierungsmittel , beispielsweise akustische Signalisierungsmittel wie Summer oder
dergleichen denkbar.
Grundsätzlich ist der Einsatz der Funktionseinheit nach der Art der elektrischen Anlage in weiten geeigneten Grenzen frei wählbar. Ein besonders wichtiges Einsatzgebiet für die Funktionseinheit stellen elektrische Klemmen, insbesondere Reihenklemmen, dar. Zweckmäßigerweise weist der Adapter deshalb neben dem elektrischen Anschluss für einen der Messanschlüsse des Messgeräts weitere elektrische
Anschlüsse auf, die geeignet und dazu ausgebildet sind mit elektrischen Klemmen, insbesondere Reihenklemmen,
kontaktiert zu werden. Ferner ist die Betätigung der einzelnen Schalter Sl, S2 und S3 nach Art und Funktion in weiten geeigneten Grenzen frei wählbar. Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Schaltereinheit eine Handhabe aufweist, mittels derer die Schalter Sl, S2 und S3 gemeinsam, beispielsweise zeitlich synchron, betätigbar sind. Auf diese Weise ist mit einer einzigen manuellen Betätigung und damit auf besonders einfache Art eine gemeinsame Betätigung der Schalter Sl, S2 und S3 möglich. Besonders vorteilhaft ist dabei die
Verwendung einer Dreh-Handhabe, da damit beispielsweise gegenüber linear beweglichen Handhaben der Bedienkomfort verbessert ist.
Es zeigen
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungs¬ gemäßen Funktionseinheit,
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungs- gemäßen Funktionseinheit,
Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungs¬ gemäßen Funktionseinheit, Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungs¬ gemäßen Funktionseinheit,
Fig. 5 ein fünftes Ausführungsbeispiel einer erfindungs¬ gemäßen Funktionseinheit,
Fig. 6 ein sechstes Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Funktionseinheit und Fig. 7 ein siebtes Ausführungsbeispiel einer erfindungs¬ gemäßen Funktionseinheit.
In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Funktionseinheit dargestellt. Die
Funktionseinheit ist als Schaltereinheit 1 ausgebildet und in Fig. 1 durch eine gestrichelte Linie umgrenzt. In der Blattebene oberhalb der Schaltereinheit 1 sind ein
elektrischer Außenleiter 2, ein elektrisches
Bezugspotential 4 und eine Erdungsleitung 6 einer ansonsten nicht näher ausgeführten elektrischen Anlage dargestellt. Auch die Stromversorgung der elektrischen Anlage ist nicht näher dargestellt. Außenleiter 2, Bezugspotential 4 und Erdungsleitung 6 werden im Folgenden gemeinschaftlich als elektrische Leiter 2, 4 und 6 bezeichnet. Die
Schaltereinheit 1 ist hier als integraler Bestandteil des elektrischen Schaltkreises der elektrischen Anlage
ausgebildet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zweigen elektrische Stichleitungen von den elektrischen Leitern 2, 4 und 6 in die Schaltereinheit 1 ab und sind auf diese Weise mit den Schaltern Sl, S2 und S3 elektrisch leitend verbunden. Wie aus Fig. 1 deutlich hervorgeht, verbindet Schalter Sl in dessen Schließlage das
Bezugspotential 4 mit der Erdungsleitung 6, Schalter S2 in der nicht dargestellten Schließlage den Außenleiter 2 mit dem Bezugspotential 4 und Schalter S3 in dessen nicht dargestellter Schließlage einen elektrischen Anschluss 10 für einen der beiden Messanschlüsse, beispielsweise den Pluspol, eines elektrischen Messgeräts 8 zur Messung des Isolationswiderstandes der elektrischen Anlage mit dem Bezugspotential 4.
Es wird bei der Isolationsmessung üblicherweise mit einer Gleichspannung geprüft. Die Potentiallage ist beliebig. Es kann deshalb der Plus- oder der Minuspol an dem elektrischen Anschluss 10 anliegen. Zur Vereinfachung der weiteren Erläuterungen wird nachfolgend nur von Pluspol des elektrischen Messgeräts 8 gesprochen. Jedoch ist aus dem Vorgenannten klar, dass dies keinerlei Beschränkung der
Erfindung darstellt. Erfindungsgemäß kann sowohl der Plus- wie auch der Minuspol des elektrischen Messgeräts 8 mit dem elektrischen Anschluss 10 elektrisch leitend verbunden werden .
Die Schalter Sl, S2 und S3 sind hier als elektromechanische Schalter ausgebildet, wobei der Schalter Sl hier als Öffner und die Schalter S2 und S3 als Schließer ausgebildet sind, also Fig. 1 die Schalter Sl, S2 und S3 in deren jeweiliger Ruhelage zeigt. Zwar ist es möglich, die Schalter Sl, S2 und S3 jeweils einzeln zu betätigen, jedoch ist es aus Gründen der Funktionssicherheit und damit der fehlerfreien Bedienung sowie des Bedienkomforts hier vorgesehen, dass die Schalter Sl, S2 und S3 als ein nicht näher
dargestellter Kombinationsschalter ausgebildet sind, der alle drei Schalter Sl, S2 und S3 baulich vereinigt. Der Kombinationsschalter weist hier eine Dreh-Handhabe für die manuelle Betätigung durch eine Bedienperson auf. Die
Schalter Sl, S2 und S3 sind deshalb auch untereinander derart mechanisch gekoppelt, dass mit einer einzigen manuellen Betätigungshandlung, beispielsweise eine Drehung der Handhabe des Kombinationsschalters im Uhrzeigersinn, zunächst Schalter S2 von dessen Öffnungslage in die
Schließlage und zeitlich danach Schalter S3 von dessen Öffnungslage in die Schließlage und zeitlich zuletzt der Schalter Sl von dessen Schließlage in die Öffnungslage überführt wird. Darüber hinaus ist es bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass der elektrische
Anschluss 10 an der Schaltereinheit 1 für den Anschluss des Pluspols des Messgeräts 8 zusätzlich ein in Fig. 1 nicht dargestelltes mechanisches Verriegelungsmittel für den elektrischen Anschluss 10 aufweist, das die elektrische Kontaktierung des Pluspols des Messgeräts 8 mit dem
elektrischen Anschluss 10 der Schaltereinheit 1 bei in der Schließlage befindlichem Schalter S3 ermöglicht und bei in der Öffnungslage befindlichem Schalter S3 den elektrischen Anschluss 10 für den Anschluss des Pluspols des Messgeräts 8 mechanisch sperrt, also die elektrische Kontaktierung verhindert . Auf diese Weise ist eine doppelte Sicherung gegen eine ungewünschte elektrische Verbindung des Pluspols des
Messgeräts 8 mit dem elektrischen Bezugspotential 4 der elektrischen Anlage gegeben, nämlich zum einen die Öffnung der elektrischen Verbindung durch den Schalter S3 und zum anderen die mechanische Sperrung des elektrischen
Anschlusses 10. In der vorliegenden Ausführungsform sind der Schalter S3 und das mechanische Verriegelungsmittel hierfür auf dem Fachmann bekannte Weise miteinander
gekoppelt. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, dass der Schalter S3 und das mechanische Verriegelungsmittel unabhängig voneinander manuell, elektromechanisch oder elektronisch betätigbar sind.
Für die Durchführung der Messung des Isolationswiderstandes der elektrischen Anlage ist es deshalb lediglich
erforderlich, zunächst die Stromversorgung der elektrischen Anlage auszuschalten und zeitlich danach die Handhabe des Kombinationsschalters im Uhrzeigersinn bis in deren
Endstellung zu drehen, so dass die oben im Detail erläuterten Schaltzustände der Schalter Sl, S2 und S3 in der beschriebenen zeitlichen Reihenfolge eingenommen werden. Da auf diese Weise auch der elektrische Anschluss 10 der Schaltereinheit 1 mechanisch freigegeben worden ist, kann zeitlich danach das Messgerät 8 mit dem Pluspol an den elektrischen Anschluss 10 der Schaltereinheit 1
angeschlossen und die Messung des Isolationswiderstandes auf an sich bekannte Weise durchgeführt werden. Bei bipolaren Stromversorgungssystemen ist der Schalter S2 vorzugsweise so auszuführen, dass zeitgleich der positive und der negative Pol mit dem Bezugspotential
kurzgeschlossen werden. Bei mehr als zwei Außenleitern werden diese ebenfalls vorzugsweise zeitgleich mit dem Bezugspotential
kurzgeschlossen. Entsprechend werden erst alle Außenleiter mit dem Bezugspotential elektrisch leitend verbunden, bevor der Schalter S3 geschlossen und der Schalter Sl geöffnet wird.
Ergibt sich bei der Messung, dass der Messwert oberhalb des anlagenspezifischen Mindestwerts für den Isolationswiderstand liegt, wird die Messung abgeschlossen, d.h. die elektrische Kontaktierung des Pluspols des Messgeräts 8 mit dem elektrischen Anschluss 10 wieder geöffnet und die
Schaltereinheit 1 in den Ruhezustand gemäß Fig. 1
rücküberführt, so dass der Betrieb der elektrischen Anlage wieder aufgenommen werden kann.
Dies geschieht wie folgt:
In der umgekehrten Betätigungsrichtung der Handhabe des vorgenannten Kombinationsschalters, als bei deren Drehung im Gegenuhrzeigersinn bis zur anderen Endstellung, wird zunächst der Schalter Sl von dessen Öffnungslage in dessen Schließlage überführt und zeitlich danach der Schalter S3 von dessen Schließlage in dessen Öffnungslage überführt, was dazu führt, dass der elektrische Anschluss 10 mittels des mechanischen Verriegelungsmittels mechanisch gesperrt und gleichzeitig die elektrische Verbindung zwischen dem Bezugspotential 4 und dem elektrischen Anschluss 10 geöffnet wird. Zuletzt wird der Schalter S2 von dessen Schließlage in dessen Öffnungslage überführt.
Die Stromversorgung der elektrischen Anlage kann nun wieder eingeschaltet werden, um den bestimmungsgemäßen Betrieb der elektrischen Anlage fortzusetzen.
Die mechanische Verriegelung des elektrischen Anschlusses 10 stellt auf einfache und robuste Weise sicher, dass keine Prüfspannung an die elektrische Anlage angelegt werden kann. Damit sind Schäden wirksam ausgeschlossen, wie diese beispielsweise bei der bisher üblichen Vorgehensweise leicht auftreten hätten können.
Sollte die Messung jedoch ergeben, dass der Messwert unterhalb des anlagenspezifischen Mindestwerts liegt, muss der Fehler in der elektrischen Anlage zunächst gesucht und behoben werden, bevor die Anlage nach einer erneuten
Messung des Isolationswiderstandes mit dann den
Anforderungen an die elektrische Anlage entsprechendem Messergebnis wieder für den Betrieb freigegeben werden kann.
Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, dass die Schalter S2 und S3 gleichzeitig betätigt werden. In diesem Fall ist es beispielsweise möglich, die eine Funktion des Schalters S3 des ersten Ausführungsbeispiels, nämlich in Abhängigkeit der Schaltstellung des Schalters S3 das mechanische
Verriegelungsmittel für den elektrischen Anschluss 10 in dessen Sperrlage oder Öffnungslage zu überführen, durch den Schalter S2 und damit in Abhängigkeit von dessen
Schaltstellung zu bewegen. Ist es für andere Anwendungen möglich und sinnvoll auf die oben erläuterte doppelte
Sicherung zu verzichten, kann der Schalter S3 in diesem Fall lediglich als mechanisches Verriegelungsmittel
ausgebildet sein.
Die Schaltereinheit 1 ist hier vollständig in die ansonsten nicht näher dargestellte Stromversorgung der elektrischen Anlage integriert; jedoch ist auch eine lediglich teilweise bauliche Integration grundsätzlich denkbar.
Die Handhabe des vorgenannten Kombinationsschalters kann auch derart ausgebildet sein, dass diese nur unter
Verwendung eines speziellen Werkzeugs, beispielsweise eines Schraubendrehers, betätigt werden kann, um auf diese Weise eine ungewünschte Betätigung wirksam zu verhindern.
Ferner ist es möglich, dass der Kombinationsschalter oder alternativ dazu jeder der einzelnen Schalter Sl, S2 und S3 elektrisch, elektromechanisch oder elektronisch betätigt werden kann oder als elektrischer, elektromechanischer oder elektronischer Schalter ausgebildet ist. Dem Fachmann sind hierfür Mittel bekannt, um eine derartige Betätigung in der gewünschten Schaltfolge durchzuführen; Gleiches gilt für die mechanische Verriegelung des elektrischen Anschlusses 10 in Abhängigkeit der Schaltstellung von Schalter S3, Schalter S2 oder unabhängig davon. Die weiteren Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Funktionseinheit sind lediglich im Hinblick auf die
Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert. Im Übrigen entsprechen die weiteren Ausführungsbeispiele dem Ersten, so dass diesbezüglich auf die obigen
Ausführungen verwiesen wird. Gleiche oder sich
entsprechende Bauteile tragen die gleichen Bezugszeichen.
Fig. 2 zeigt die als Schaltereinheit 1 ausgebildete
erfindungsgemäße Funktionseinheit in einer zweiten
Ausführungsform. Im Unterschied zu dem ersten
Ausführungsbeispiel weist diese Ausführungsform zusätzlich einen als Hall-Sensor ausgebildeten Stromsensor 12 auf, der zur Messung des Stromflusses in der Erdungsleitung 6 dient, wobei in der Schaltereinheit 1 ferner Mittel 14 zur
Verstärkung und Aufbereitung des Ausgangssignals des
Stromsensors 12 integriert sind. Die weitere
Signalaufbereitung und -Verarbeitung kann dann
beispielsweise auch in einer übergeordneten Auswerteeinheit erfolgen, die hier nicht dargestellt ist. Die hierfür erforderlichen Maßnahmen sind dem Fachmann hinlänglich bekannt. Aus Gründen der Funktionssicherheit kann die
Stromversorgung des Stromsensors 12 und der Mittel 14 durch eine von der elektrischen Anlage unabhängige
Stromversorgung erfolgen. Auf diese Weise kann auch im ausgeschalteten Zustand der elektrischen Anlage ein
Stromfluss beliebiger Stromart durch die Erdungsleitung 6 detektiert werden. In Fig. 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem in der Schaltereinheit 1 Leuchtanzeigen LI und L2 integriert sind, wobei die Leuchtanzeige LI in Abhängigkeit des Betriebszustands der Stromversorgung der elektrischen Anlage und der Stellung des Schalters Sl und die Leuchtanzeige L2 in Abhängigkeit des Betriebszustands der Stromversorgung der elektrischen Anlage und der Stellung des Schalters S2 einschaltbar ist. In der hier vorliegenden Ausführungsform leuchtet bei erdschlussfreier elektrischer Anlage die Leuchtanzeige LI dann, wenn die Stromversorgung eingeschaltet ist und der Schalter Sl geschlossen ist, während die Leuchtanzeige L2 dann leuchtet, wenn die Stromversorgung eingeschaltet ist und der Schalter S2 geöffnet ist.
Leuchten LI und L2, dann ist die elektrische Anlage im bestimmungsgemäßen Betrieb. Leuchtet nur L2 ist die
Stromversorgung eingeschaltet, Schalter Sl jedoch nicht geschlossen. Leuchten weder LI noch L2, ist die
Stromversorgung ausgeschaltet oder der Schalter S2
geschlossen .
Wie oben bereits erläutert, ist es möglich, die
Schaltereinheit 1 über sogenannte Stichleitungsanschlüsse mit der elektrischen Anlage elektrisch leitend zu
verbinden .
Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, den elektrischen Anschluss der Schaltereinheit 1 an den Außenleiter 2, das elektrische Bezugspotential 4 und die Erdungsleitung 6 der elektrischen Anlage mittels einer sogenannten
Durchgangsverdrahtung zu realisieren. Hierfür sind in einem vierten Ausführungsbeispiel mindestens zwei miteinander verbundene elektrische Verbindungsstellen 15,
beispielsweise Klemmstellen, für jeden der elektrischen Leiter 2 und 4 erforderlich; siehe Fig. 4. Wie in Fig. 5 beispielhaft dargestellt, sieht ein fünftes Ausführungsbeispiel vor, dass die Schaltereinheit 1 als ein als Klemmenblock ausgebildeter Adapter ausgeführt ist, so dass die Schaltereinheit 1 auf eine beispielsweise als Hutschiene ausgebildete Tragschiene 16 oder dergleichen aufsteckbar ist. Die auf diese Weise realisierte
Schaltereinheit 1 ist über die Tragschiene 16 mit dem elektrischen Potential der Erde verbunden. Der aus dem ersten Ausführungsbeispiel bekannte Kombinationsschalter ist hier ebenfalls als elektromechanischer
Kombinationsschalter 18 ausgebildet. Wie in Fig. 5
symbolisch gezeigt, stellt der Kombinationsschalter 18 je nach dessen Schalterstellung eine elektrisch leitende
Verbindung zwischen Außenleiter 2 und Bezugspotential 4 sowie zwischen Bezugspotential 4 und Erdleitung 6 her, wobei der Kombinationsschalter 18 auch ein mechanisches Verriegelungsmittel 18.1 aufweist.
Der Betriebsfall der elektrischen Anlage ist in der in der Blattebene ganz rechts abgebildeten Darstellung der als Klemmenblock ausgebildeten Schaltereinheit 1 gezeigt. Die Schalterstellung des Kombinationsschalters 18 entspricht dabei der des Schalters Sl in dessen Schließlage und der der Schalter S2 und S3 in deren Öffnungslagen, so dass das Bezugspotential 4 mittels der Erdungsleitung 6 und der Tragschiene 16 mit dem elektrischen Potential der Erde verbunden ist und das mechanische Verriegelungsmittel 18.1 den elektrischen Anschluss 10 sperrt, so dass der Pluspol des nicht dargestellten Messgeräts nicht an die
Schaltereinheit 1 angeschlossen werden kann.
Im Gegensatz dazu ist in der Blattebene mittig abgebildeten Darstellung der als Klemmenblock ausgebildeten
Schaltereinheit 1 der Messfall gezeigt. Die Schalterstellung des Kombinationsschalters 18 entspricht dabei der des Schalters Sl in dessen Öffnungslage und der der Schalter S2 und S3 in deren Schließlagen, so dass der Außenleiter 2 mit dem Bezugspotential 4 verbunden ist und das mechanische Verriegelungsmittel 18.1 den elektrischen Anschluss 10 freigegeben hat, so dass der Pluspol des nicht dargestellten Messgeräts an die Schaltereinheit 1
angeschlossen werden kann. Die Darstellung ganz links in der Blattebene ist eine schematische Seitenansicht der als Klemmenblock ausgebildeten Schaltereinheit 1.
Bei dieser Ausführungsform ist der in dem
Kombinationsschalter 18 verwirklichte Schalter S3 selbst als mechanisches Verriegelungsmittel 18.1 ausgebildet. Es gibt hier keine Trennung zwischen Schalter S3 und dem mechanischen Verriegelungsmittel 18.1. Unter Schließlage des Schalters S3 ist hier entsprechend die Lage des mechanischen Verriegelungsmittels 18.1 zu verstehen, die eine elektrische Kontaktierung des Pluspols des Messgeräts mit dem elektrischen Anschluss 10 ermöglicht. Schalter S3 ist erfindungsgemäß ein Schalter in weitem Sinne. Schalter S3 kann ein mechanischer, elektrischer, elektromechanischer oder elektronischer Schalter sein, der je nach
Schaltstellung eine elektrische Verbindung im üblichen Sinne herstellt oder trennt. Wie oben beschrieben, muss dies jedoch nicht so sein. Denkbar ist auch jede Art von Kombination oder auch der Verzicht auf eine zusätzliche Sicherung in Form eines mechanischen Verriegelungsmittels. Die Schaltereinheit 1 kann auch als AufSteckeinheit gemäß Fig. 6 ausgebildet sein, um diese auf elektrische Klemmen, insbesondere Reihenklemmen 20, aufzustecken, um so auf an sich bekannte Weise eine lösbare mechanische und
elektrische Verbindung zwischen der Schaltereinheit 1 und der elektrischen Klemme 20 herzustellen. Hierfür weist die in Fig. 6 dargestellte sechste Ausführungsform neben dem elektrischen Anschluss 10 weitere elektrische Anschlüsse 22 auf, die geeignet und dazu ausgebildet sind mit
elektrischen Klemmen 20, insbesondere Reihenklemmen, verbunden zu werden. Beispielsweise über an sich bekannte Steckverbinder. Nämlich mit dem Außenleiter 2 und dem elektrischen Bezugspotential 4 der elektrischen Klemme 20. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt die
elektrische Verbindung der Schaltereinheit 1 mit der
Erdleitung 6 über eine flexible Leitung 24. Alternativ dazu wäre natürlich ebenfalls eine Art Steckverbindung analog zu den weiteren elektrischen Anschlüssen 22 denkbar. In einer Kombination aus dem fünften und dem sechsten
Ausführungsbeispiel ist auch ein als AufSteckeinheit ausgebildeter Klemmenblock als Realisierung einer
Schaltereinheit 1 denkbar. Ferner zeigt ein siebtes Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 die Schaltereinheit 1 zur Montage auf einer Platte 26 geeignet ausgebildet. Hierbei ist die Schaltereinheit 1 beispielsweise mittels Schraubverbindung an der Platte 26 befestigt, wobei die Platte 26 ein elektrisch leitfähige Bodenschicht 26.1 für den Anschluss an Erde aufweist, was aus der links in der Blattebene dargestellten Seitenansicht erkennbar ist. Die rechte Darstellung ist eine schematische Draufsicht . Wie bei den übrigen Ausführungsbeispielen auch kann die elektrisch leitende Verbindung mit Erde über Klemmen oder Doppelklemmen oder auch mittels einer flexiblen Leitung erfolgen . Analog zu dem fünften Ausführungsbeispiel ist auch hier ein elektromechanischer Kombinationsschalter 18 im Einsatz, so dass diesbezüglich auf die obigen Ausführungen verwiesen wird .
Die Erfindung ist nicht auf die vorgenannten
Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere sind
Kombinationen einzelner Aspekte aus den
Ausführungsbeispielen je nach Anwendungsfall möglich. Die Schalter Sl, S2 und S3 können jeweils als separate Schalter oder auch in beliebigen Kombinationen ausgeführt sein.
Gleiches gilt für die Funktionsprinzipien für die Schalter Sl, S2 und S3. Eine Kombination der Schalter beschränkt sich nicht nur in einer baulichen Zusammenfassung von
Einzelschaltern zu einer Baueinheit oder einem
Kombinationsschalter, der also die Funktionen mehrerer Schalter der Schalter Sl, S2 und S3 übernimmt. Vielmehr bestimmt sich die tatsächliche Auswahl der jeweiligen
Kombination nach Art, Umfang und funktionaler sowie
räumlicher Verbindung der einzelnen Schalter Sl, S2 und S3 nach dem Einsatzfall. Dies gilt insbesondere für die
Ausbildung des Schalters S3 und/oder des mechanischen
Verriegelungsmittels. Es ist sowohl die Verwendung
lediglich eines Schalters S3 zur elektrischen
Öffnung/Schließung eines elektrischen Stromkreises, wie auch die Verwendung lediglich eines mechanischen
Verriegelungsmittels als auch die Kombination daraus denkbar . Ferner gelten die obigen Ausführungen für alle
Spannungsarten, Spannungspolaritäten und Spannungsebenen, einschließlich der Niederspannung, sowie auch für
Stromversorgungen mit mehr als zwei Potentialen. Bezugs zeichenliste
Schaltereinheit 1
Außenleiter 2 Elektrisches Bezugspotential 4
Erdungsleitung 6
Messgerät 8 Elektrischer Anschluss für einen der Messanschlüsse, beispielsweise den Pluspol, des Messgeräts 10 Stromsensor 12
Mittel zur Verstärkung und Aufbereitung 14
Elektrische Verbindungsstellen 15
Tragschiene 16
Elektromechanischer Kombinationsschalter 18 Mechanisches Verriegelungsmittel 18.1
Elektrische Klemme, insbesondere Reihenklemme 20
Weitere elektrische Anschlüsse 22
Flexible Leitung 24
Platte 26 Elektrisch leitfähige Bodenschicht 26.1

Claims

Patentansprüche
1. Funktionseinheit zur Messung des Isolationswiderstandes einer elektrischen Anlage bei ausgeschalteter
Stromversorgung der elektrischen Anlage, wobei die elektrische Anlage ein elektrisches Bezugspotential (4), mindestens einen elektrischen Außenleiter (2) und eine Erdungsleitung (6) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Funktionseinheit als Schaltereinheit (1) zum Anschluss eines elektrischen Messgeräts (8) ausgebildet ist und selbst an den elektrischen Außenleiter (2), das elektrische Bezugspotential (4) und die Erdungsleitung
(6) der elektrischen Anlage angeschlossen ist oder anschließbar ausgebildet ist und Schalter Sl, S2 und S3 aufweist, wobei Schalter Sl in dessen Schließlage das Bezugspotential (4) mit der Erdungsleitung (6) und Schalter S2 in dessen Schließlage den Außenleiter (2) mit dem Bezugspotential (4) elektrisch verbindet und Schalter S3 in dessen Schließlage einen elektrischen Anschluss (10) für einen der Messanschlüsse des
Messgeräts (8) zur Verbindung mit dem Bezugspotential
(4) mechanisch freigibt und/oder den elektrischen
Anschluss (10) mit dem Bezugspotential (4) elektrisch verbindet .
2. Funktionseinheit nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schalter Sl, S2 und S3 zumindest teilweise in die Stromversorgung baulich integriert sind.
3. Funktionseinheit nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schaltereinheit (1) als Adapter zur nachträglichen mechanischen und elektrischen
Verbindung mit der elektrischen Anlage ausgebildet ist .
4. Funktionseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass der Schalter S3 als mechanisches
Verriegelungsmittel (18.1) ausgebildet ist, das den Anschluss des Messgeräts (8) bei in der Schließlage befindlichem Schalter S3 ermöglicht und bei in der Öffnungslage befindlichem Schalter S3 verhindert.
5. Funktionseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
dass die Schalter Sl und S2 und/oder die Schalter S2 und S3 miteinander mechanisch, elektromechanisch oder elektronisch gekoppelt sind.
6. Funktionseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
dass zusätzlich ein Stromsensor (12) zur Messung des Stromflusses in der Erdungsleitung (6) in die
Funktionseinheit integriert ist.
7. Funktionseinheit nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass Mittel (14) zur Verstärkung und Aufbereitung des Ausgangssignals des Stromsensors (12) in die
Funktionseinheit integriert sind.
8. Funktionseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
dass Leuchtanzeigen LI und L2 in die Funktionseinheit integriert sind, wobei die Leuchtanzeige LI in Abhängigkeit des Betriebszustands der Stromversorgung der elektrischen Anlage und der Stellung des Schalters Sl und die Leuchtanzeige L2 in Abhängigkeit des
Betriebszustands der Stromversorgung der elektrischen Anlage und der Stellung des Schalters S2 einschaltbar ist .
9. Funktionseinheit nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
dass der Adapter weitere elektrische Anschlüsse (22) aufweist, die geeignet und dazu ausgebildet sind mit elektrischen Klemmen (20), insbesondere Reihenklemmen, verbunden zu werden.
10. Funktionseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
dass die Schaltereinheit (1) eine Handhabe (18) aufweist, mittels derer die Schalter Sl, S2 und S3 gemeinsam betätigbar sind.
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