DE2360037A1

DE2360037A1 - SAFETY CIRCUIT FOR AN ELECTRICAL DEVICE

Info

Publication number: DE2360037A1
Application number: DE2360037A
Authority: DE
Inventors: Frode Soerensen; Holger Vilhelm Vind
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1973-12-01
Filing date: 1973-12-01
Publication date: 1975-06-12
Also published as: FR2253299B3; BR7410014A; FR2253299A1; NO744280L; ES432378A1; BE821917A; NL7415418A; DK572174A; JPS5086652A; IT1024884B; AU7491274A

Description

Sicherheitsschaltung für ein elektrisches GerätSafety circuit for an electrical device

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitsschaltung für ein elektrisches Gerät, insbesondere Gebrauchsgegenstand, dessen Masse gegenüber den Zuleitungen isoliert ist.The invention relates to a safety circuit for an electrical device, in particular a commodity, the ground of which is isolated from the supply lines.

Wenn die Isolierung zwischen der Masse des Geräts und einer Zuleitung schadhaft wird, führt die Masse Spannung und ist nicht mehr berührungssicher. Zwar kann man die Masse des Geräts erden; dann kann es aber beim Schadhaftwerden der Isolation zwischen der spannungsführenden Zuleitung und der Masse zu einem Überschlag kommen, der Brandgefahr mit sich bringt und das Gerät zerstören kann. Falls der zum Erden benutzte Leiter nicht genügend niederohmig ist, kann auch in diesem Fall die Masse eine bei Berührung schädliche Spannung führen.If the insulation between the ground of the device and a If the supply line is damaged, the ground carries voltage and is no longer safe to touch. It is true that the mass of the device can be grounded; however, if the insulation between the live supply line and the ground becomes damaged, a flashover can occur that poses a fire hazard and can destroy the device. If the conductor used for grounding is not sufficiently low-resistance is, in this case, too, the ground can carry a voltage that is harmful to touch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitsschaltung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, die das Auftreten eines Schadens an der Isolation festzustellen gestattet und das Gerät sofort, zumindest aber vor Entstehen eines Schadens, abschaltet. The invention is based on the object of a safety circuit of the type described above, which allows to determine the occurrence of damage to the insulation and that The device switches off immediately, but at least before any damage occurs.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Stromtransformator, der außer einer ersten, durch die eine Zuleitung gebildeten Wicklung und einer zweiten, durch die andere Zuleitung gebildeten Wicklung eine dritte durch die Stromdifferenz beeinflußte Wicklung aufweist, und durch ein Relaisj, das anspricht, wenn der Strom durch die dritte Wicklung einen vorgegebenen ¥ert überschreitet.This object is achieved according to the invention by a current transformer, apart from a first winding formed by one lead and a second winding formed by the other lead formed winding has a third winding influenced by the current difference, and by a relayj, which responds, if the current through the third winding exceeds a specified value.

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Bei dieser Schaltung führt ein Fehler in der Isolation dazu, daß ein Nebenstrom auf die Masse übertritt. Im Stromtransformator wird daher eine Differenz zwischen den Strömen in der Zuleitung festgestellt und das Relais spricht an. Wenn die Masse des elektrischen Geräts geerdet ist, fließt dieser Nebenstrom sofort-beim Auftreten des Isolationsfehlers, so daß das Abschalten sofort erfolgt. Das gleiche gilt, wenn das Gehäuse nicht geerdet ist, aber eine kapazitive Aufladung erfährt. Die Sicherheitsvorrichtung arbeitet selbst dann noch zuverlässig, wenn der Nebenstrom erst bei einer Berührung der Masse auftritt, weil man durch eine geeignete Wahl der Empfindlichkeit des Relais dafür sorgen kann, daß der zum Ansprechen erforderliche Differenzstrom eine so geringe Größe hat, daß sich keine Gefahr, z.B. bei Berührung durch einen Menschen oder gar als Brandursache, ergibt.In this circuit, a fault in the insulation leads to a side current being transferred to ground. In the current transformer a difference between the currents in the supply line is therefore detected and the relay responds. When the crowd of the electrical device is grounded, this secondary current flows immediately - when the insulation fault occurs, so that it is switched off done immediately. The same applies if the housing is not earthed, but experiences a capacitive charge. the The safety device works reliably even if the secondary current only occurs when the ground is touched, because you can ensure by a suitable choice of the sensitivity of the relay that the required for response Differential current is so small that there is no danger, e.g. when touched by a person or even as a cause of fire, results.

Wenn das elektrische Gerät mit einer Überstrom-Sicherung in Reihe liegt, wie es gewöhnlich der Fall ist, empfiehlt es sich, daß das Relais einen Kurzschlußschalter zwischen den Zuleitungen aufweist. Um den Kurzschluß hervorzurufen, braucht man nur verhältnismäßig kleine Komponenten. Das Relais kann aber auch einen Öffnungskontakt enthalten oder sogar direkt oder indirekt in jeder Zuleitung einen Schalter öffnen.If the electrical device is fitted with an overcurrent fuse in Row, as is usually the case, it is recommended that the relay have a short-circuit switch between the leads having. Only relatively small components are needed to cause the short circuit. But the relay can also contain an opening contact or even directly or indirectly open a switch in each supply line.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Relais ein - bei Wechselspannungsbetrieb symmetrisches - gesteuertes Halbleiterventil auf, das zwischen die Zuleitung geschaltet ist, wobei die dritte Wicklung zwischen die eine Zuleitung und die Steuerelektrode geschaltet ist. Um das Halbleiterventil in den leitenden Zustand zu bringen, genügt ein verhältnismäßig kleiner Steuerstrom.In a preferred embodiment, the relay has a controlled semiconductor valve which is symmetrical in the case of AC voltage operation which is connected between the supply line, the third winding between the one supply line and the control electrode is switched. In order to bring the semiconductor valve into the conductive state, a relatively small one is sufficient Control current.

Insbesondere kann der KurzSchlußschalter und der Stromtransformator in einem Doppelstecker angeordnet sein, von dem die beiden Zuleitungen zum Gerät führen. Diese Sicherheitsschaltung nimmt daher praktisch keinen zusätzlichen Platz ein,In particular, the short circuit switch and the current transformer be arranged in a double plug from which the two leads lead to the device. This safety circuit takes therefore practically no additional space,

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Die Sicherheitsschaltung eignet sich für alle elektrischen Geräte, "bei denen ein Schadhaftwerden der Isolation in Betracht gezogen werden muß, und insbesondere für Haushaltsgeräte und andere Gebrauchsgegenstände. Ein typisches Beispiel sind Kühlmöbel, Hobbywerkzeuge und Bügeleisen. Die Sicherheitsschaltung kann auch zusätzlich zu anderen Schutzeinrichtungen verwendet werden.The safety circuit is suitable for all electrical devices "where the insulation may become damaged must be drawn, and especially for household appliances and other utensils. A typical example are refrigerated cabinets, Hobby tools and irons. The safety circuit can also be used in addition to other protective devices will.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier in der Zeichnung veranschaulichter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:The invention is described below with reference to two in the drawing illustrated embodiments explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine Sicherheitsschaltung mit elektronischem Kurzschlußschalter undFig. 1 shows a safety circuit with electronic Short circuit switch and

Fig. 2 einen Doppelstecker mit eingebauter Sicherheitsschaltung. 2 shows a double plug with a built-in safety circuit.

An die Klemmen 1 und 2 eines Wechselstromnetzes ist über eine Überstromschmelzsichenng 3 und einen Hauptschalter 4 ein elektrisches Gerät 5 angeschlossen. Dieses hat eine Masse 6, z.B. ein Kühlschrankgehäuse, und spannungsführende elektrische Einbauten 7. Die zwischen diesen Einbauten 7 und der Masse 6 liegende Isolation ist nicht veranschaulicht. In die Zuleitungen 8 und"9 ist ein Sicherheitsrelais 10 eingebaut, das einen Kurzschlußschalter in der. Form eines symmetrischen gesteuerten Halbleiterventils 11 aufweist, das zwischen die beiden Zuleitungen 8 und 9 geschaltet ist. Außerdem ist ein Stromtransformator 12 vorgesehen, dessen erste Wicklung 13 durch die Zuleitung 8, dessen zweite Wicklung 14 durch die Zuleitung 9 gebildet ist und dessen dritte Wicklung einen Strom führt, wenn die Ströme in den Zuleitungen 8 und 9 unterschiedlich sind. Die dritte WicMung 15 liegt zwischen der Zuleitung 9 und der Steuerelektrode 16 des Halbleiterventils 11. .An overcurrent fuse 3 and a main switch 4 are connected to terminals 1 and 2 of an alternating current network electrical device 5 connected. This has a ground 6, e.g. a refrigerator housing, and live electrical Internals 7. The insulation between these internals 7 and ground 6 is not illustrated. In the supply lines 8 and "9 a safety relay 10 is installed, which has a short-circuit switch in the. Has the form of a symmetrical controlled semiconductor valve 11, which between the two leads 8 and 9 is switched. In addition, a current transformer 12 is provided, the first winding 13 of which through the supply line 8, whose second winding 14 is formed by the lead 9 and whose third winding carries a current when the currents in the leads 8 and 9 are different. The third winding 15 lies between the supply line 9 and the control electrode 16 of the semiconductor valve 11..

Im Normalbetrieb fließt in der Wicklung 13 derselbe Strom wie in der Wicklung 14. Das Halbleiterventil 11 bleibt daher gesperrt.In normal operation, the same current flows in the winding 13 as in the winding 14. The semiconductor valve 11 therefore remains blocked.

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Es sei angenommen, daß die Masse 6 mit der Erde 21 verbunden ist. Tritt ein Isolationsfehler auf, so fließt über die schadhafte Stelle ein Nebenstrom zur Erde ab. Infolgedessen führen die Wicklungen 13 und 14 unterschiedliche Ströme. Infolgedessen entsteht in der dritten Wicklung 15 eine Spannung. Sobald die Stromdifferenz einen vorgegebenen Wert überschreitet, zündet das Halbleiterventil 11. Es entsteht ein Kurzschluß zwischen den beiden Zuleitungen 8 und 9, der die Sicherung 3 zum Ansprechen bringt und das Gerät abschaltet.It is assumed that the ground 6 is connected to the ground 21. If an insulation fault occurs, the defective one flows over Turn off a bypass to earth. As a result, the windings 13 and 14 carry different currents. As a result, arises in the third winding 15 a voltage. As soon as the current difference exceeds a specified value, it ignites Semiconductor valve 11. There is a short circuit between the two leads 8 and 9, which causes the fuse 3 to respond and the device switches off.

Ist die Masse 6 nicht geerdet, so tritt der die Sicherheitsschaltung auslösende Nebenstrom erst bei einer Berührung auf. Die für das Auslösen erforderlichen Nebenströme können aber durch eine entsprechende Bemessung des Relais 10 so klein gehalten werden, daß kein Schaden zu befürchten ist.If the ground 6 is not earthed, the secondary current that triggers the safety circuit does not occur until it is touched. The secondary currents required for triggering can, however, be kept so small by appropriate dimensioning of the relay 10 that no harm is to be feared.

Gemäß Fig. 2 können alle wesentlichen Teile in einem Doppelstecker 17 untergebracht werden. Dessen beide Steckkontakte und 19 sind je mit einer Zuleitung 8 und 9 verbunden. Diese Zuleitungen sind durch den Kern des Stromtransformators 12 geführt. Das Halbleiterventil 11 ist mit den Steckkontakten und 19 verbunden. Seine Steuerelektrode 16 führt zur dritten Wicklung des Stromtransformators. Die beiden Zuleitungen 8 und werden über ein Kabel 20 zum Gerät geführt.According to Fig. 2, all essential parts can be in a double connector 17 can be accommodated. Its two plug contacts and 19 are each connected to a supply line 8 and 9. These Leads are through the core of the current transformer 12 guided. The semiconductor valve 11 is connected to the plug contacts and 19. Its control electrode 16 leads to the third Winding the current transformer. The two supply lines 8 and 8 are routed to the device via a cable 20.

Bei dieser Sicherheitsvorrichtung wird mit einem verhältnismäßig geringen Aufwand der Gebrauchsgegenstand einschließlich sämtlicher Einbauten (Motoren, Reglungskomponenten und Leitungen) gegen Schaden durch Isolationsfehler gesichert. Dies führt zu einer erhöhten Sicherheit gegen Funktionsschäden. Da das Relais nach dem Kurzschlußprinzip mit einem Halbleiterventil aufgebaut » ist, genügen verhältnismäßig kleine Signale, um die Auslösung zu bewirken. Da das Relais nur einem elektrischen Gerät zugeordnet ist, läßt sich die Empfindlichkeit des Relais sehr hoch wählen, da keine Störungen durch Impulse von anderen Gebrauchsgegenständen auftreten, so daß sich ein hoher Sicherheitsgrad ergibt. Der Einbau aller wesentlichen Komponenten in einen Stecker inWith this safety device, the object of use, including all of them, is relatively easy to use Built-in components (motors, control components and cables) secured against damage from insulation faults. this leads to increased security against functional damage. Since the relay is built according to the short-circuit principle with a semiconductor valve » is, relatively small signals are sufficient to cause the trip. Because the relay is only assigned to an electrical device is, the sensitivity of the relay can be selected to be very high, since there is no interference from impulses from other everyday objects occur, so that there is a high degree of security. The installation of all essential components in one connector in

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der Zuleitung führt zu weiteren Vereinfachungen. Beispielsweise kann dieser Stecker auch ein normaler Schutzkontaktstecker sein, der die Erdung der Masse 6 bewirkt. Die Erfindung eignet sich auch für Systeme mit mehr als einer Phase.the supply leads to further simplifications. For example, this plug can also be a normal safety plug, which causes the grounding of the mass 6. The invention is also suitable for systems with more than one phase.

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Claims

PATENT CLAIMS .

f 1 Λ safety circuit "for an electrical" device, in particular — commodity, the ground of which is isolated from the supply lines, characterized by a current transformer (12), which apart from a first winding (13) formed by a supply line (8) and a second , by the other supply line (9) formed winding (14) has a third winding (15) influenced by the current difference, and by a relay (10) which responds when the current through the third winding exceeds a predetermined value.

2. Safety circuit according to claim 1, wherein the device with an overcurrent fuse is in series, characterized in that the relay (10) has a short circuit switch (11) has between the supply lines (8, 9).

3. Safety circuit according to claim 2, characterized in that that the relay (10) has a controlled semiconductor valve (11) that is symmetrical in the case of alternating voltage operation, that is connected between the supply lines (8, 9), the third winding (15) between the one supply line (9) and the Control electrode (16) is connected.

4. Safety circuit according to claim 2 or 3 »characterized in that that the short circuit switch (11) and the current transformer (12) are arranged in a double plug (17) from which the two supply lines (8, 9) lead to the device (5).

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