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Meßverfahren zur Überprüfung von Schutzmaßnahmen in
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elektrischen Anlagen und Meßgerät zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten
Art.
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Im Rahmen der nach VDE vorgeschriebenen Überprüfung von Schutzmaßnahmen
in elektrischen Anlagen erlangt besonders die Prüfung von Fehlerstromschutzschaltungen
zunehmen an Bedeutung, da diese Schutzmaßnahme in steigendem Umfang zur Anwendung
kommt. Zwar können Fehlerstromschutzschalter (FI-Schalter), durch eine an ihnen
selbst vorgesehene Prüfeinrichtung, bezüglich ihrer Funktion erprobt werden, doch
erhält man hierdurch letztlich nur eine Aussage über ihre mechanische Funktionsfähigkeit.
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Ob sie auch ihre Schutzfunktion voll erfüllen und das Auftreten gefährlicher
Berührungsspannungen in der nachgeschalteten Versorgungsanlage verhindert ist, kann
nur durch geeignete Meßgeräte ermittelt werden. Bei der Überprüfung von FI-Schutzschaltungen
sind im wesentlichen zwei Kriterien von Bedeutung: a) bei Schutzerdung dürfen keine
höheren Berührungsspannungen als 65 Volt (in Zukunft 50 Volt) vom Schutzleiter gegen
Erde entstehen. (VDE 0100)
b) beim Nennfehlerstrom darf der Ausschaltverzug
des FI-Schalters 0,2 Sekunden nicht überschreiten. (VDE 0664) Ist die Schutzerdung
nicht ordnungsgemäß, z.B. weil der Erdungswiderstand zu hoch ist, so können bereits
bei Fehlerströmen, die weit unter dem Nennfehlerstrom eines FI-Schalters liegen,
unzulässig hohe Berührungsspannungen auftreten. Bevor also das Abschaltverhalten
des FI-Schalters geprüft wird, sollte die Berührungsspannung gemessen werden, um
die Wirksamkeit der Schutzerdung zu überprüfen. Ein bevorzugtes Verfahren zum Messen
der Berührungsspannung ist das Spannungsabsenkungsverfahren, zu dessen Anwendung
man keine zusätzliche Erdsonde benötigt. Eine im Meßgerät vorgesehene Last, die
im einfachsten Fall aus einem Prüfwiderstand besteht, wird zwischen Phase und Schutzleiter
des Netzes geschaltet.
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Hierdurch wird ein künstlicher Fehlerstrom erzeugt, der ein Absenken
der Leerlaufspannung auf eine Lastspannung verursacht. Die Differenz zwischen Leerlauf-
und Lastspannung entspricht der Berührungsspannung, wenn man davon ausgeht, daß
der Erdungswiderstand der mit Abstand größte Widerstand der untersuchten Netzschleife
ist. Der Schleifenwiderstand, der somit auch in etwa dem Erdungswiderstand entspricht,
kann aus der Differenzspannung und dem künstlich erzeugten Fehlerstrom ermittelt
werden.
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Aus der DE-AS 2829407 ist ein Prüfverfahren bekannt, bei dem der FI-Schalter
mit seinem Fehlerstrom geprüft wird, aber zu Beginn des Prüfstromflusses über die
Zeitdauer von etwa einer Wechselstromhalbwelle eine Ermittlung der Berührungsspannung
erfolgt. Bei diesem Prüfverfahren
wird durch den vorgegebenen Meßablauf
zwangsweise erst die Berührungsspannung gemessen, bevor der Prüfstrom den FI-Schalter
abschalten kann.
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Diese Meßfolge hat allerdings allein den Zweck die Berührungsspannung
überhaupt messen zu können, was nur so lange möglich ist, solange der FI-Schalter
eingeschaltet ist. Sollte die Messung der Berührungsspannung also ergeben, daß die
Schutzerdung nicht vorschriftsmäßig ist, so wird dennoch der FI-Schalter ausgelöst,
es sei denn der Schutzleiter wäre unterbrochen oder der FI-Schalter wäre defekt.
Dabei können Berührungsspannungen entstehen, die weit über dem zulässigen Wert von
65 V liegen.
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Die von ihnen ausgehende Gefährdung hält sich zwar in Grenzen, da
die Dauer des Prüfstromflusses auf 0,2 Sekunden begrenzt ist, sollte aber dennoch
so niedrig wie möglich gehalten werden. Außerdem ist vor einer weiteren Prüfung
in jedem Fall erst der festgestellte Fehler zu beseitigen und dazu muß der FI-Schalter
eingeschaltet sein.
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Weiterhin hat sich bei dem bekannten Meßverfahren als sehr störend
erwiesen, daß grundsätzlich bei jeder Berührungsspannungsmessung auch der FI-Schalter
ausgelöst wird. Muß die Berührungsspannung an einer größeren Zahl von Steckdosen
gemessen werden, die hinter einem gemeinsamen FI-Schalter liegen, so muß, bevor
die nächste Steckdose geprüft werden kann, der FI-Schalter jedesmal erneut eingeschaltet
werden. Bei einem entfernt angeordneten FI-Schalter bedeutet das einen erheblichen
Zeitaufwand.
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Aufgabe der Erfindung ist es ein Meßverfahren der im Oberbegriff des
Anspruchs 1 genannten Art und ein zu
seiner Anwendung geeignetes
Meßgerät zu schaffen, wodurch es gelingt den Ablauf der Messung wesentlich zu beschleunigen,
sicherer zu gestalten und die Bedienung des Meßgerätes zu erleichtern, so daß der
Bedienende seine Aufmerksamkeit primär auf die zu untersuchende elektrische Anlage
richten kann. Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahren
und das zu seiner Anwendung dienende in Anspruch 11 gekennzeichnete Meßgerät gelöst.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Fortbildungen des Erfindungsgegenstandes
sind in den Unteransprüchen genannt.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird sichergestellt, daß grundsätzlich
bevor der zur Untersuchung der eingebauten FI-Schalter benötigte Prüfstrom (= Nennfehlerstrom)
über den Schutzleiter geführt wird, eine Messung der Berührungsspannung erfolgt.
Sollte die Berührungsspannung einen unzulässigen Wert erreichen, so wird durch eine
elektrische Verriegelung die Prüfung des FI-Schalters gesperrt. Das Abschaltverhalten
des FI-Schalters kann somit erst geprüft werden, wenn der Schutzleiter seine Schutzfunktion
voll erfüllt, so daß es zu keiner Gefährdung kommen kann. Für eine zeitsparende
Abwicklung der Prüfungen ist weiterhin von Bedeutung, daß das erfindungsgemäße Verfahren
eine sich an die Berührungsspannungsmessung unmittelbar anschließende Prüfung des
Abschaltverhaltens des FI-Schalters vorsieht, dem Prüfer aber andererseits ermöglicht,
diesen zweiten Teil seiner Prüfung zu unterlassen. Sollte also eine Vielzahl von
Steckdosen durch einen gemeinsamen FI-Schalter geschützt sein, so kann man zunächst
bei allen Steckdosen die Berührungsspannung messen und erst zuletzt das Abschaltverhalten
des FI-Schalters überprüfen.
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Die durch das neue Verfahren erreichte Vereinfachung des Meßablaufs
kann dadurch noch gesteigert werden, daß die bei dem Spannungsabsenkungsverfahren
im Anschluß an die Einzelmessungen durchzuführenden Rechenoperationen durch eine
Rechenschaltung selbsttätig durchgeführt werden.
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Eine digitale Darstellung der Meß- und Rechenergebnisse auf einem
Display führt zu einer erheblichen Ableseerleichterung gegenüber der sonst üblichen
Darstellung auf mehreren analogen Skalen. Ein besonderer Bedienungskomfort wird
dadurch erreicht, daß bestimmte Randbedingungen, die für die Messung wesentlich
sind, wie z.B.
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der Netzspannungsbereich, automatisch überpüft werden und im Fehlerfall
zu einer Signalisierung führen, die erkennen läßt welche Randbedingung den vorgegebenen
Toleranzbereich nicht einhält. Gleichzeitig mit der Fehlersignalisierung wird der
Meßablauf blockiert, um Fehlmessungen oder Gefährdungen zu verhindern.
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Um sicherzustellen, daß in der ersten Phase des Meßablaufs, also bei
der Ermittlung der Berührungsspannung, der FI-Schalter nicht abschalten kann, wird
hierbei der Prüfstrom so niedrig oder so kurzzeitig gewählt, daß er weit unterhalb
des Nennwertes liegt, der zu einem Abschalten des FI-Schalters führt. Vorzugsweise
wählt man hierzu einen Prüfstrom, der nur ein Drittel des Nennabschaltstromes des
zu prüfenden FI-Schalters ist, da ein intakter FI-Schalter nur bei einem Strom abschalten
darf, der größer als die Hälfte seines Nennabschaltstromes ist. Da die Berührungsspannung
jeweils auf den Nennabschaltstrom zu beziehen ist, muß die so ermittelte Berührungsspannung
um den Faktor 3,3 erhöht werden.
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Der Umstand, daß die Berührungsspannung, mit einem Prüfstrom ermittelt
wird, der wesentlich niedriger als der Nennfehlerstrom des FI-Schalters ist, hat
nicht nur den Vorteil, daß der FI-Schalter nicht abschaltet, sondern bringt auch
einen Gewinn an Sicherheit. Die bei hohen Erdungswiderständen möglicher Weise unzulässig
hohe Berührungsspannung kann dadurch nur 1/3 des Wertes erreichen, der bei Nennfehlerstrom
entstände. Außerdem liegt der Prüfstrom bei FI-Schaltern für Personenschutz mit
einem Nennfehlerstrom von 10 mA bei 3,3 mA und damit unter dem nach VDE als gefährlich
geltenden Wert von 5 mA.
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Wegen der unvermeidlichen und auch nach VDE zugelassenen Toleranzen
ist es zweckmäßig den FI-Schalter nicht mit seinem Nennabschaltstrom sondern mit
einem um den Faktor 1,1 erhöhten Wert zu prüfen. Dadurch wird verhindert, daß noch
zulässige FI-Schalter als ungeeignet ausgeschieden werden. Aus Sicherheitsgründen
wird die Stromflußdauer auf 0,2 Sekunden begrenzt. Das Verfahren wird weiterhin
dadurch vorteilhaft weitergebildet, daß nach der Ermittlung eines Meßwertes dieser
gespeichert wird und über den Speicher zur Anzeige gelangt. Nach ca. 15 Sekunden
wird der Speicher gelöscht und das Gerät abgeschaltet. Bei batteriebetriebenen Geräten
wird hierdurch die Batterie geschont. Die Dauer der Anzeige kann jedoch durch einen
von Hand auslösbaren Impuls verlängert werden.
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Die wichtigsten bei der Messung zu berücksichtigenden Randbedingungen
sind die Batteriespannung für die Stromversorgung des Meßgerätes, die Innentemperatur
des Meßgerätes und die Netzspannung, so daß diese alle oder wahlweise in die Überwachung
einbezogen werden. Dabei
wird zwischen einem noch zulässigen Toleranzbereich
und einem Überschreiten dieses Toleranzbereichs unterschieden. Innerhalb des Toleranzbereichs
liegende Abweichungen, insbesondere Abweichungen der Netzspannung, werden bei der
Ermittlung des Meßwertes automatisch ausgeglichen, während Überschreitungen zu einer
Fehleranzeige und Blockierung des Meßablaufs führen, so daß Fehlmessungen praktisch
ausgeschlossen sind.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor,
daß die bei der Spannungsabsenkung gemessenen Differenzspannungen auch zur Ermittlung
des Schleifenwiderstandes und des Innenwiderstands dienen, wodurch weitere Aussagen
über den Zustand des Netzes gemacht werden können. Ist der Innenwiderstand nicht
vernachlässigbar klein gegenüber dem Erdungswiderstand, so kann der Erdungswiderstand
aus dem Schleifenwiderstand abzüglich dem halben Innenwiderstand ermittelt werden.
Die Messung des Erdungswiderstandes ergibt allerdings dann den genannten Wert, wenn
nach dem Strom/Spannungsverfahren mit einer Erdsonde gemessen wird.
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Das Meßgerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 besitzt
einen Meßgrößenumschalter über den eine Auswahl der Meßgröße und/oder der Meßart
erfolgen kann.
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Eine vorzugsweise durch einen Mikroprozessor gesteuerte Meßautomatik
bestimmt den Ablauf der Messung. Zur digitalen Anzeige der Meß- und Rechenwerte
dient ein Display in dessen Nähe außerdem Leuchtdioden angeordnet sind, die bestimmte
Fehlerzustände oder auch das Einhalten bestimmter Randbedingungen signalisieren.
Mit einem Handschalter kann der automatische Meßablauf initiiert werden. Bei einer
zweckmäßigen Ausführungsform besitzt der Meßgrößenumschalter Schaltstellungen zum
Messen der
Netzspannung, des Netzinnenwiderstandes, des Schleifenwiderstandes,
des Erdungswiderstandes und mehrere Schaltstellungen für unterschiedliche FI-Schalter-Nennabschaltströme.
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Zum Signalisieren unterschiedlicher Fehlerzustände dienen vorzugsweise
vier Leuchtdioden, von denen eine erste unzulässige Potentiale am Schutzleiter anzeigt,
eine zweite zulässige bzw. unzulässige Netzspannungen signalisiert, eine dritte
bei unzulässigen Berührungsspannungen aufleuchtet und eine vierte anzeigt, wenn
der FI-Schalter bei Nennabschaltstrom nicht ausgelöst hat. Weiterhin ist vorgesehen,
daß ein akustischer Signalgeber signalisiert, wenn ein bestimmter Wert,der frei
wählbar sein kann, insbesondere ein Wert, des Innenwiderstandes oder des Schleifenwiderstandes
im zulässigen Bereich liegt. Der genaue Wert dieser Widerstände ist bezüglich der
Sicherheit ohne Bedeutung, darf aber bestimmte Grenzwerte nicht überschreiten. Durch
die akustische Signalgabe wird das Messen erleichtert, da nicht jeder Wert einzeln
abgelesen werden muß.
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Um das Messen an Steckdosen zu erleichtern, ist das Meßgerät über
Meßleitungen mit einem Meßstecker verbunden, der entsprechend einem Schukostecker
dreipolig gestaltet ist. Von den drei aus Schutzkontakt und zwei Steckerstiften
bestehenden Polen dienen aber jeweils höchstens zwei, ggf. wechselnde Pole, als
Meßkontakte zur Aufnahme von für die jeweilige Messung benötigten Potentialdifferenzen.
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Eine Meßautomatik bestimmt, ggf. durch Umschalten, in Abhängigkeit
von der Stellung des Meßgrößenumschalters und der sich beim Einstecken des Meßsteckers
in eine
Steckdose ergebenden Polung, welche der drei Pole des Meßsteckers
als Meßkontakte dienen. Beim Einstecken des Meßsteckers muß somit nicht auf die
Lage der Phase geachtet werden. Außerdem kann je nach der zu ermittelnden Meßgröße
wechselnd die Potentialdifferenz zwischen den Polen Schutzleiter PE und Phase L,
als auch zwischen Null-Leiter N und Phase L gemessen werden.
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Ein vorzugsweise am MeRstecker angebrachter Handschalter wirkt so
mit dem Meßgrößenschalter zusammen, daß nach dessen Einstellung auf die jeweilige
Meßgröße die weitere Bedienung des Meßgerätes nur über den Handschalter erfolgt.
Hierdurch wird das Messen sehr erleichtert, weil das Meßgerät selbst nur noch zum
Ablesen des Meßwertes aber nicht mehr zur Bedienung Aufmerksamkeit verlangt, so
daß diese Aufmerksamkeit ganz der Meßstelle zugewandt werden kann.
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Die durch die Meßautomatik bewirkte Umschaltung sorgt dafür, daß jeweils
der Polstift zum Meßkontakt wird, der beim Einstecken des Meßsteckers in eine Steckdose
an Phase zu liegen kommt, während der am Null-Leiter liegende Polstift oder der
Schutzkontakt ggf. wechselnd als Meßkontakt dienen.
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Ein auf den Meßstecker aufsetzbarer Kontaktadapter besteht aus einem
Stecktopf, an dem zwei Meßspitzen befestigt sind, wobei eine erste auf dem Stecktopf
festmontierte PE-Meßspitze mit dem Schutzkontakt des Meßsteckers kontaktiert und
eine zweite, über ein Meßkabel mit dem Stecktopf verbundene L-Meßspitze mit einem
der beiden Polstifte des Meßsteckers kontaktiert. Mit diesem Kontaktadapter ist
es möglich zweipolig zwischen den verschiedenen Leitern einer elektrischen Anlage
zu mes
sen, die man mit den Kontakten des Meßsteckers nicht erreichen
würde.
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Der Meßstecker ist so aufgebaut, daß neben den äußeren Schutzkontakten
auch eine Schutzkontaktbuchse nach DIN 49441 zur Aufnahme eines Schutzkontaktstiftes
ausgebildet ist, und die Kontaktierung der PE-Meßspitze des Kontaktadapters über
einen Kontaktstift erfolgt, der in die Schutzkontaktbuchse eingreift. Der Meßstecker
kann somit auch in solche Schutzkontaktsteckdosen eingeführt werden, die mit einem
Schutzkontaktstift versehen sind.
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Außerdem gelingt es auf diese Weise dem Kontaktadapter einen einfachen
Aufbau zu geben.
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Die durch automatische Umschaltung erzielbare Phasenanpassung ist
nicht in allen Fällen von Vorteil. So gibt es Länder, in denen Steckdosen mit einem
Schutzkontaktstift vorgeschrieben sind, der ein Umpolen des Steckers verhindert.
Die Lage der Phase zum Schutzkontaktstift ist vorgeschrieben. Eine automatische
Phasenanpassung ist hier unerwünscht, da sie eine Kontrolle der Phasenlage verhindern
würde und auch keine Messung zwischen Null-Leiter N und Schutzleiter PE möglich
wäre. Es ist deshalb ein Spannungsmeßbereich vorgesehen, bei dem die automatische
Phasenanpassung abgeschaltet ist und eine feste auf dem Meßstecker gekennzeichnete
Polzuordnung gilt. Bei aufgesetztem Kontaktadapter kann man in dieser Stellung des
Meßbereichsschalters zwischen allen drei Leitern des Netzes Potentialdifferenzen
messen. Durch die Messung der an den Leitern liegenden Potentialdifferenzen läßt
sich auch die Lage der Phase ermitteln oder kontrollieren.
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Sehr wichtig ist es, eine gefährliche am Schutzleiter liegende Fehlerspannung
und auch die Lage des Phasenleiters schon vor Beginn der eigentlichen Messung feststellen
zu können. Hierzu bedient man sich einer Signalschaltung, die über einen Berührungskontakt
hochohmig mit dem Schutzkontakt des Meßsteckers verbunden ist. Bei einer unzulässigen
Fehlerspannung fließt bei Berühren des Berührungskontaktes ein Körperstrom gegen
Erde, der die Signalschaltung zur Signalisierung veranlaßt. Der Körperstrom muß
selbstverständlich so niedrig wie möglich gehalten werden und darf auch im Fehlerfall
keinen bedenklichen Wert erreichen. Diese Voraussetzungen werden durch einen Schutzkondensator,
der die Signalschaltung mit dem Berührungskontakt kapazitiv koppelt, gewährleistet,
wobei ein Verstärker dafür sorgt, daß Ströme im Mikroamperebereich ausreichen, um
die Signalschaltung zu aktivieren. Der Schutzkondensator ist so aufgebaut, daß er
die vom Meßgerät eingehaltene Schutzklasse 2 (Prüfspg. 4 kV) ebenfalls erfüllt.
Die Versorgung der Signalschaltung aus einer Batterie macht diese netzunabhängig,
so daß eine am Schutzleiter liegende gefährliche Spannung auch dann signalisiert
werden kann, wenn an Phase keine Spannung liegt. Eine vom Netz gespeiste Signalschaltung
wäre hierzu nicht in der Lage. Im übrigen macht die Batterie das Meßgerät auch in
soweit vom Netz unabhängig, als auch bei abgeschalteter Netzspannung z.B. bei ausgeschaltetem
FI-Schalter, die ermittelte und gespeicherte Berührungsspannung weiterhin angezeigt
wird.
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Bei einer zweckmäßigen Ausbildung des Meßgerätes wirkt der Handschalter
auf die, vorzugsweise durch einen Mikroprozessor gesteuerte Meßautomatik und ist
als Taster
ausgebildet, durch dessen Betätigung der Meßablauf initiiert
wird, wobei eine Zeitschaltung dafür sorgt, daß das Meßgerät selbsttätig, vorzugsweise
nach 15 Sekunden, abschaltet. Der Handschalter ist als Schiebetaster so ausgebildet,
daß er neben seiner Ruhestellung und einer zweiten Stellung für das Einschalten
des Meßgerätes eine dritte Schaltstellung besitzt, die je nach Stellung des Meßgrößenumschalters
weitere Auswertungen oder Prüfungen ermöglicht. Die automatische Abschaltung des
Meßgerätes nach ca. 15 s wird nicht wirksam, wenn der Handschalter erneut in seine
dritte Schaltstellung gebracht wird.
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Hierdurch verlängert sich die Einschaltzeit um jeweils ca. 15 s. Auf
diese Weise kann die Messung in großem Umfang allein durch die Bedienung des am
Meßstecker angebrachten Handschalters erfolgen. Das Zusammenspiel zwischen Handschalter
und Meßautomatik ist derart, daß in der dritten Schaltstellung des Handschalters
das Meßgerät einen Rechenwert anzeigt, der von dem in der zweiten Schaltstellung
ermittelten Meßwert durch eine Rechenschaltung des Meßgerätes mathematisch abgeleitet
ist. Sofern der Meßgrößenschalter eine Schaltstellung zur Messung des Schleifenwiderstandes
oder des Innenwiderstandes einnimmt, ist der angezeigte Rechenwert der Kurzschlußstrom.
Nimmt dagegen der Meßgrößenschalter eine zur Messung der Berührungsspannung vorgesehene
Schaltstellung ein, so fließt in der dritten Schaltstellung des Handschalters über
die beiden Meßkontakte ein Prüfstrom, der etwa dem Nennfehlerstrom eines zu prüfenden
FI-Schalters entspricht.
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Die zur Stromversorgung des Meßgerätes dienende Batterie ist zweckmäßiger
Weise durch das Meßgerät selbst überprüfbar. Um hierfür eine eigene Schalterstellung
am Meßgrößenumschalter zu sparen, ist das Meßgerät so aufge
baut,
daß die Prüfung dann erfolgt, wenn der Meßgrößenumschalter auf einen Meßbereich
zur Spannungsmessung geschaltet ist und der Handschalter in seine dritte Schaltstellung
gebracht wird. Die Prüfung der Batterie erfolgt unter Last.
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Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Meßgerätes wird im folgenden
näher beschrieben und in den Zeichnungen dargestellt.
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Es zeigen: Figur 1: Den Aufbau des erfindungsgemäßen Meßgerätes.
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Figur 2: Ein Blockschaltbild des Meßgerätes.
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Figur 3: Die Anwendung des Meßgerätes bei der FI-Schalterprüfung.
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Figur 4: Die Anwendung des Meßgerätes bei der Messung des Erdungswiderstandes.
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Wie Figur 1 zeigt, besteht das Meßgerät aus einem Gehäuse 25, in dem
die wichtigsten Funktionseinheiten untergebracht sind, einem Meßstecker 2 und einem
auf diesen aufsteckbaren Kontaktadapter 7. Am Gehäuse 25 sind ein Meßgrößenumschalter
1, eine Buchse 19 zum Anschließen einer Erdsonde, Leuchtdioden 20 bis 23 zum Signalisieren
bestimmter Fehlerzustände und ein Display 30 zur Anzeige bestimmter Meß oder Rechenwerte
vorgesehen.
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Der Meßstecker 2 ist über Meßleitungen 32 mit den im Gehäuse 25 untergebrachten
Funktionseinheiten verbunden.
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Er ist an seinem kontaktierten Ende entsprechend einem
genormten
Schukostecker ausgebildet und besitzt drei Pole 3 bis 5. Zwei der Pole sind als
Polstifte 3,4 und ein Pol als Schutzkontakt 5 ausgeführt. Der entsprechend der deutschen
Norm außenliegende Schutzkontakt 5 ist mit einer Schutzkontaktbuchse 12 verbunden,
wie sie in anderen Ländern bei Schutzkontaktsteckern vorgeschrieben ist. Ein den
Meßstecker 2 verlängernder Handgriff 26 trägt einen Schiebetaster 6, der drei Schaltstellungen
16 bis 18 besitzt. Die mittlere Stellung des Tasters 6 ist seine Ruhestellung 16,
in die er nach Betätigung zurückkehrt. Wird der Taster 15 in seine zweite, vorne
liegende Stellung 17 gebracht, so wird das Meßgerät eingeschaltet und seine Meßautomatik
tritt in Aktion. Die automatisch ermittelte und digital auf dem Display 30 angezeigte
Meßgröße richtet sich nach der Schaltstellung des Meßgrößenumschalters und der somit
vorgewählten Meßgröße oder Meßart. Sollten die bei der Messung einzuhaltenden Randbedingungen
nicht erfüllt sein, so signalisieren die Leuchtdioden 20 bis 23 den jeweiligen Fehler
oder Mangel.
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Da das Meßgerät, um es unabhängig vom Netz zu machen, batteriebetrieben
ist, wird die Einschaltzeit des Gerätes durch eine Abschaltautomatik auf eine Dauer
von 15 Sekunden begrenzt. Bringt man jedoch den Taster 6 in seine dritte Stellung
18, bevor sich das Gerät selbsttätig abgeschaltet hat, so verlängert sich die Einschaltdauer
um weitere 15 Sekunden. Das Meßgerät bleibt so lange eingeschaltet, solang der Taster
in seiner dritten Stellung 18 gehalten wird. Weiterhin ist das Meßgerät so ausgelegt,
daß es in der dritten Stellung 18 des Tasters 6 zusätzliche Meß- oder Rechenfunktionen
ausführt, die im allgemeinen in Verbindung mit der vorher in der zweiten Stellung
17 des Tasters 6 durchgeführten Messung stehen.
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Da sich der Meßstecker 2 zur Messung an nicht genormten Steckdosen
oder frei liegenden Leitungen nicht eignet, ist ein Kontaktadapter 7 vorgesehen,
der sich auf den Meßstecker aufsetzen läßt. Der Kontaktadapter 7 besitzt zur Aufnahme
des Meßsteckers 2 einen Stecktopf 8, an dem eine erste Meßspitze 9 befestigt ist
sowie eine über ein Meßkabel 11 mit dem Stecktopf 8 verbundene zweite Meßspitze
10. Die Kontakte im Stecktopf 8 sind so gelegt, daß über einen Kontaktstift 13,
der beim Zusammenstecken auf die Schutzkontaktbuchse 12, trifft eine Verbindung
des Schutzkontaktes PE mit der ersten Meßspitze 10 erfolgt. Ein weiteres Kontaktstück
verbindet einen der beiden Steckerstifte 3,4 über das Meßkabel 11 mit der zweiten
Meßspitze 10.
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Auf einer Seite des zum Meßstecker 2 gehörigen Handgriffs 26 ist ein
Berührungskontakt 14 angebracht, der über die Hand und den Körper des berührenden
Erdpotential an das Meßgerät legt. Der Berührungskontakt 14 ist der eine Pol eines
Schutzkondensators, der zusammen mit einem Verstärker im Handgriff 26 eingebaut
ist und geringste Ströme, die vom Schutzleiter PE über den Berührungskontakt 14
gegen Erde fließen, erfaßt und zur Signalisierung an eine der Leuchtdioden 20 bis
23 meldet.
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Die Schaltung ist so ausgelegt, daß sich bereits vor dem Einschalten
der Meßautomatik und somit vor der eigentlichen Messung, gefährliche Berührungsspannungen
am Schutzleiter PE oder die Lage der Phase ermitteln lassen.
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In Figur 2 ist ein Blockschaltbild des Meßgerätes dargestellt, mit
dessen Hilfe sich grob das Zusammenwirken der einzelnen Baugruppen erläutern läßt.
Der Meßstecker
2 wird beim Einstecken in eine Schutzkontaktdose
mit dem Phasenleiter L, dem Null-Leiter N und dem Schutzleiter PE verbunden. Ein
Fingerkontakt FK dient als Berührungskontakt zur Schaffung eines netzexternen Erdpotentials.
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Die Auswahl der Meßgröße, die zunächst am Meßgrößenumschalter 1 vorgegeben
wird, erfolgt durch die Meßautomatik 33. Ein Mikroprozessor 38 übernimmt dabei alle
Steuer- und Rechenfunktionen. Für die richtige Polarität bzw. Lage der Phase am
Eingang der Meßautomatik 33 sorgt eine Phasenanpaßautomatik 37.
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Da die Berührungsspannung, der Schleifenwiderstand und der Netzinnenwiderstand
nach dem Prinzip der Spannungsabsenkung gemessen werden, muß diese durch eine entsprechende
Belastung des Netzes herbeiführbar sein. Hierzu dient eine Konstantstromquelle 40,
die das Netz mit einem konstanten Strom belastet. Zur Überprüfung von FI-Schutzschaltern
ist der Konstantstrom mit Hilfe des Meßgrößenumschalters auf verschiedene Werte
einstellbar.
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Die bei der Spannungsabsenkung entstehende Differenzspannung wird
über einen Integrator 39 ermittelt.
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Die jeweilige Meß- oder Rechengröße wird über eine Anzeigeeinheit
ausgegeben und auf einem Display 30 digital dargestellt. Fehlerzustände werden durch
Leuchtdioden signalisiert. Das Ablesen der Meßgröße auf dem Display 30 läßt sich
bisweilen dadurch vermeiden, daß ein akustischer Signalgeber 34 deutlich hörbar
signalisiert, wenn die Meßgröße im vorgeschriebenen Bereich liegt.
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Die Figuren 3 und 4 verdeutlichen nochmal die Möglichkeiten, die sich
beim Anschließen des Meßgerätes am Netz ergeben. Nach Figur 3 wird ein FI-Schalter
auf seine Funktionsfähigkeit überprüft, während nach Figur 4 ein
Erdungswiderstand
gemessen wird. In beiden Fällen ist sowohl eine Messung mit dem unmittelbar in eine
Steckdose einsteckbaren Meßstecker, wie auch mit dem auf den Meßstecker aufgesetzten
Kontaktadapter möglich. Der Kontaktadapter gestattet in vorteilhafter Weise eine
Zweipolmessung. Bei beiden Messungen kann mit oder ohne Erdsonde gearbeitet werden.
Wird mit Erdsonde gearbeitet, wie in Figur 4 dargestellt, so kommt nicht die Spannungsabsenkung
sondern das Prinzip der Strom/Spannungs-Messung zur Anwendung.