DE2652190C3

DE2652190C3 - Schaltungsanordnung mit einer Sicherheitssteckdosenleiste zum Feststellen der Qualität des Schutzleiters

Info

Publication number: DE2652190C3
Application number: DE19762652190
Authority: DE
Inventors: Horst 2890 Nordenham Zielasko
Original assignee: Felten and Guilleaume Carlswerk AG
Current assignee: Felten and Guilleaume Energietechnik AG
Priority date: 1976-11-16
Filing date: 1976-11-16
Publication date: 1980-02-14
Also published as: DE2652190B2; FR2370983A1; IT1076759B; DE2652190A1; ATA427077A; AT354550B; FR2370983B1; CH627881A5

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit einer Sicherheitssteckdosenleiste, einer Prüfeinrichtung zum Feststellen der Qualität des Schutzleiters und einem als Zwischenstecker für ein Einphasennetz ausgebildeten Fehlerstrom-Schutzschalter, bei der die Prüfeinrichtung einen zwischen die Klemmen für den Außen- und den Nulleiter der Sicherheilssteckdosenleistc geschalteten Spannungsteiler und einen Widerstand aufweist, der an den Mittelpunkt des Spannungsteilers angeschlossen ist.

Es ist bereits bekannt. Elemente von Fehlerstrom-Schutzschaliern in Sicherheitssteckern unterzubringen (DE-PS 22 04 418). Derartige Sicherheitsstecker, die nach dem Prinzip der Fehlerstrom-Schutzschaltung arbeiten, werden zwischen dem Stromnetz und einem oder mehreren Elektrogeräten als Verbraucher eingesetzt. Aufgabe des Fehlerstrom-Schutzschalters ist es, die Summe der einem oder mehreren angeschlossenen Elektrogeräten ein- und ausfließenden Ströme zu messen, die im Normalfall Null ist. Besteht zwischen den ein- und ausfließenden Strömen jedoch eine Differenz, die durch einen Ableitstrom zur Erde bzw. zum geerdeten Schutzleiter entsteht, so trennt der Fehlerstrom-Schutzschalter bei einer bestimmten Größe des Ableitstroines über eingebaute Schaltkontakte den Stromkreis und vermeidet damit eine Gefährdung für alle diejenigen, die mit dem oder den Eiektrogeräten in Berührung kommen. Als Bezugspunkt für das Erdpotential werden hierzu normalerweise die in der verwendeten speisenden Steckdose vorhandenen, geerdeten Schutzkontakte verwendet Eine Erweiterung der Schutzwirkung wird dadurch erreicht indem auch im Schutzieiterkreis eine auf Fehlerstrom ansprechende Wicklungsanordnung des Summenstromwandlers angeordnet ist, eventuell unter Hinzufügung von spannungsabhängigen Widerständen (DE-PS 18 09 025).

Zum Prüfen des Potentials der Schutzkontaktfedern bzw. Schutzkontaktbuchsen von Steckdosen ist bereits ein Prüfstecker entwickelt worden, der gegebenenfalls zusätzliche Schaltungsanordnungen zum Prüfen der sicheren Kontaktgabe der Schutzkontaktfedern von zweipoligen Schutzkontakt-Steckdosen mit den Schutzkontaktstreifen der anzuschließenden Schutzkontaktstecker enthalten (DD-PS 74 299). Als Anzeige für das Vorhandensein eines Potentials an den Schutzkontaktfedern bzw. Schutzkontaktbuchsen von Steckdosen in der Größenordnung der Leiter-Erde-Spannung dient eine Glimmlampe. Somit fließt als Meßgröße nur der kleine Glimmlampenstrom im μ Α-Bereich. Ströme dieser Größenordnung fließen jedoch schon bei kapazitiver, also offener Erdung. Hiermit ist nur die Aussage möglich, ob der Schutzleiter überhaupt an den Steckdßienkontakten anliegt. Ferner ist für den Prüfenden bei einem Fehler im Meßgerät bzw. bei deren fehlerhafter Bedienung und gleichzeitig unterbrochenem Schutzleiter kein Schutz vor verschleppten Berührungsspannungen gegeben.

Nun ist es in speziellen Fällen erwünscht, eine ausreichende Erdungsqualität des Schutzleiters festzustellen, um die Schutzwirkung von Fehlerstrom-Schutzschaltern jederzeit kontrollieren zu können. Diese Überprüfung der Erdungsqualität des Schutzleiters erfordert bisher eigens für diese Zwecke geschaffene Prüfgeräte. Diese haben jedoch den Nachteil, am Einsatzort steckbarer Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen nicht zur Verfugung zu stehen, da, abgesehen, von der Unmöglichkeit, solche Geräte von Laien bedienen zu lassen, der Aufwand nicht gerechtfertigt wäre.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, in einem mit einem Fehlerstrom-Schutzschalter versehenen Stromkreis eine Schaltung vorzusehen, die jederzeit eine Kontrolle des Schutzleiters gestaltet, sich dabei mit geringem Aufwand herstellen und in einfacher Weise in den Stromkreis einfügen läßt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Fehlerstrom-Schutzschalter als Sicherheitsstekker und der Widerstand als Regelwiderstand ausgebildet sind, daß der Regelwiderstand an den Schutzleiter des Sicherheitssteckers angeschlossen ist, daß der Spannungsteiler etwa gleich große Teilwiderstände besitzt und über Kontakte eines Schaltelements mit Außen- und Nulleiter verbunden ist, daß parallel zum Regelwiderstand ein Meßinstrument geschaltet ist und daß der Schutzleiter mit einer von außen zugänglichen Klemme verbunden ist.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß die erfindungsgemäße Schaltung im Zusammenwirken mit einem Fehlerstrom-Schutzschalter gestattet, die ausreichende Qualität des für die Fehlerstrom-Schutzschaltung erforderlichen Schutzleiters bezüglich seiner Funktion jederzeit bei einfachster Bedienung prüfen zu können, wobei auch während des Prüfvorganges niemals ein gefährlich hoher Strom über den Prüfenden zur Erde fließen kann.

Eine mit dem Schutzleiter verbundene und von außen zugängliche Klemme bietet zudem den Vorteil, daß bei Fehlen eines Schutzleiters in der Installation (zweipolige Steckdose ohne Schutzkontakte, wie vielerorts noch üblich) eine gleichwertige Hilfserde mit dem Fußpunkt von Regelwiderstand und Meßinstrument verbunden werden kann. Damit lassen sich auch für diesen Fall Verhältnisse schaffen, wie sie für eine echte Schutzschaltung von Elektrogeräten im Sinne der Fehlerstrom-Schutzscnaltung nach VDE 0100 vorgegeben sind. Durch die eingebaute Schaltung ist die Prüfung der Erdungsqualität des hierzu angeschlossenen Hilfserders jederzeit möglich. Zusätzliche weitere Meßeinrichtungen sind dabei nicht erforderlich.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes des Hauptanspruches sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Hierbei ist besonders vorteilhaft, daß die erfindungsgemäße Schaltung nur aus wenigen Bauelementen besteht, die sich zusammen mit den Bauelementen eines Fehlerstrom-Schutzschalters in einer Sicherheitssteckdosenleiste (Anspruch 3) oder im Gehäuse des Sicherheitssteckers (Anspruch 4) unterbringen läßt.

Insgesamt trägt die erfindungsgemäße Schaltung dazu bei, daß bei der Benutzung von elektrischen Geräten, z. B. auf Kleinbaustellen, beim Katastropheneinsatz sowie im Bereich Camping, Garten und Hobby ein wesentlich größerer Sicherheitsgrad erreicht wird, als bisher bekannt ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ^;n der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Schaltung zum Prüfen des Schutzleiters einer Fehlerstrom-Schutzschaltung,

Fig. 2 einen steckbaren Fehlerstrom-Schutzschalter und nachgeschalteter Sicherheitssteckdosenleiste mit dieser Schaltung,

F i g. 3 einen steckbaren Fehlerstrom-Schutzschalter mit nachgeschalteter Sicherheitssteckdosenleiste, wobei die Schaltung im Gehäuse des Fehlerstrom-Schutzschalters untergebracht ist.

F i g. 1 zeigt einen Sicherheitsstecker 1 mit eingebauter Fehlerstrom-Schutzschaltung (nur teilweise dargestellt), der über eine Speisesteckdose 2 mit dem Stromnetz in Verbindung steht. Das Stromnetz weist einen Außenleiter R, einen Nulleiter (oder Mittelleiter) Mp sowie einen Schutzleiter SL auf. Nulleiter und Schutzleiter sind jeweils für sich oder gemeinsam geerdet. Der Sicherheitsstecker 1 ist über eine Anschlußleitung 3 mit einer Sicherheitssteckdosenleiste 4 verbunden. Außenleiter R und Nulleiter Mp sind über Kontakte 5 eines Prüftasters PTan einen Spannungsteiler 6 geführt An den Mittelpunkt dieses Spannungsteilers schließt sich ein Regelwiderstand 7 an, zu dem ein Meßinstrument 8 parallel geschaltet ist. Der gemeinsame Fußpunkt von Regelwiderstand und Meßinstrument ist einmal mit dem Schutzleiter SL verbunden und liegt außerdem an einer nach außen geführten Klemme 9, an welcher eine Hilfserde (Ersatzschutzleiter) mit ihrem Erdungswiderstand 10 angelegt werden kann.

In Fig.2 ist eine der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 entsprechende Geräteanordnung dargestellt. Hierbei gelten die gleichen Bezugszeichen, zusätzlich ist mit 11 die Skala des Meßinstrumentes bezeichnet, und mit 12 der Bedienungsknopf für den Regelwiderstand.

Nach Fig.3 befindet sich die Schaltungsanordnung des Prüfkreises im Gehäuse des Sicherheitssteckers 1. Im übrigen gelten die gleichen Bezugszeichen wie zuvor.

Die Funktionsweise der gesamten Geräteanordnung ist folgende:

Durch Betätigung des Prüftasters PT wird der Spannungsteiler 6 über die Kontakte 5 an die Netzspannung gelegt. Am Mittelpunkt des Spannungsteilers liegt die halbe Netzspannung gegen Erde, und zwar in jedem Fall, wobei es gleichgültig ist, mit welcher Polarität der Stecker mit der Steckdose verbunden ist. Der Vorteil der Verwendung dieses Spannungsteilers in der Schaltung ist außerdem der, daß im Extremfall während des Prüfvorganges niemals mehr als die halbe Netzspannung als Berührungsspannung wirken kann. An diesem Mittelpunkt des Spannungsteilers 6 liegt die Reihenschaltung eines stetig veränderbaren Regelwiderstandes 7 mit dem Erdungswiderstand des Schutzleiters Si. bzw. mit dem Erdungswiderstand 10 des Ersatzschutzleiters. Bei Vernachlässigung des Innenwiderstandes des Spannungsteilers 6 verteilt sich die halbe Netzspannung demnach auf die beiden Widerstände, von denen der eine 7 von sehr großen Werten bis auf sehr kleine Werte veränderbar und der andere unbekannt ist Parallel zum Regelwiderstand 7 liegt das als hochohmiger Spannungsmesser ausgebildete Meßinstrument 8, das die an diesem Widerstand abfallende Spannung anzeigt. Bei einem Erdungswiderstand von z. B. null Ohm fällt die Gesamtspannung am Regelwiderstand 7 ab, die Maximalanzeige des Meßinstrumentes 8 bedeutet damit eine gute Erdung. Bei einem Erdungswiderstand von z. B 2000 Ohm wird der Zeiger des Meßinstrumentes 8 je nach dem eingestellten Wert des Regelwiderstandes 7 zurückgehen, da der Spannungsabfall am Regelwiderstand 7 um den Betrag der am Erdungswiderstand abfallenden Spannung geringer wird. Dieser Spannungsrückgang am Regelwiderstand 7 ist also ein umgekehrt proportionaler Wert zur am Erdungswidersland auftretenden Berührungsspannung. Die Skala 11 des Meßinstrumentes 8 kann demnach, konstante Netzspannung vorausgesetzt, direkt in Berührungsspannung geeicht werden. Durch entsprechende Vorgabe einer maximal zulässigen Berührungspannung (z. B 50 V) ist somit nach dem Ohm'schen Gesetz der Erdungswiderstand bestimmbar.

Im Zusammenwirken mit dem am Eingang der gesamten Anordnung befindlichen, nach dem Prinzip des FI-Schutzes funktionierenden Sicherheitssteckers 1 kann weiterhin erreicht werden, daß während des Prüfungsablaufs der Strom, der beim Regeln des Regelwiderstandes 7 zunimmt, niemals größer werden kann als der Nennauslösewert des Sicherheitssteckers 1, z. B 30 mA, da bei Überschreiten dieses Stromes der Sicherheitsstecker 1 auslöst und damit den Stromkreis unterbricht.

Der Vorgang bei der Funktionsprüfung ist folgender:

Zuerst wird, bei voll eingeschaltetem Regelwiderstand 7 bei Druck auf den Prüftaster PTein nur geringer Strom vom Mittelpunkt des Spannungsteilers 6 über den Schutzleiter SL bzw. über den Erdungswiderstand 10 des Ersatzschutzleiters zur Eide abfließen. Das Meßinstrument 8 zeigt praktisch noch Vollausschlag an. Bei anschließendem Herabregeln des Regelwiderstandes 7 wird, besonders bei einer Erdung mit höherem Widerstand, der Meßinstrumentenzeiger stetig zurückgehen und damit die Berührungsspannung am Erdungswiderstand anzeigen. Bei einer schlechten, also zu hochohmigen Erde wird der Zeiger des Meßinstrumentes 8 eine gefährlich werdende Berührungsspannung anzeigen und damit signalisieren, daß der Erdungs-

widerstand verkleinert werden muß. Bei einer ausreichend guten Erde dagegen wird beim Herabregeln des Regelwiderstandes 7 der angezeigte Spannungsrückgang nur klein sein und der vorgeschaltete Sicherheitsstecker 1 wird auslösen, bevor eine gefährliche Berührungsspannung erreicht ist.

Mit diesen Kriterien ist die Aussage, daß die Erdung ausreichend gut ist, eindeutig. Der Vorteil dieser Kombination liegt darin, daß trotz einfacher Bedienung eine exakte Prüfung der Schutzfunktion gegeben ist und außerdem, durch die Wirkung des Sicherheilssteckers 1 auch während des Prüfvorganges niemals ein gefährlich hoher Strom über einen Menschen zur Erde fließen kann. Die Skala des Meßinstrumentes 8 braucht, um die Bedienung und Ablesung noch zu vereinfachen, keine Skaleneinteilung und Zahlen, sondern einfach nur zwei farbige Felder für »gut« und »schlecht« aufzuweisen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung mit einer Sicherheitssteckdosenleiste, einer Prüfeinrichtung zum Feststellen der Qualität des Schutzleiters und einem als Zwischenstecker für ein Einphasennetz ausgebildeten Fehlerstrom-Schutzschalter, bei der die Prüfeinrichtung einer, zwischen die Klemmen für den Außen- und den Nulleiter der Sicherheitssteckdosenleiste geschalteten Spannungsteiler und einen Widerstand aufweist, der an den Mittelpunkt des Spannungsteilers angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Fehlerstrom-Schutzschalter als Sicherheitsstecker (1) und der Widerstand als Regelwiderstand (7) ausgebildet sind, daß der Regelwiderstand an den Schutzleiter (SL) des Sicherheitssteckers (1) angeschlossen ist, daß der Spannungsteiler (6) etwa gleich große Teilwiderstände besitzt und über Kontakte (5) eines Schaltelementes mit Außen- (R) und Nulleiter (Mp) verbunden ist, daß parallel zum Regelwiderstand (7) ein Meßinstrument (8) geschaltet ist und daß der Schutzleiter (SL) mit einer von außen zugänglichen Klemme (9) verbunden ist.

2. Schallungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte (5) Teile eines Tasters (PT) sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfeinrichtung im Gehäuse der Sicherheitssteckdosenleiste (4) angeordnet ist (F ig. 2).

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfeinrichtung im Gehäuse des Sicherheitssteckers (1) angeordnet ist (F i g. 3).

5. Schaltungsanordnung nach den Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemme (9) außen am Gehäuse der Sicherheitssteckdosenleiste (4) befestigt ist.