Berührungsschutzeinrichtung für elektrische Geräte. Um an elektrischen Geräten, falls sich ein Isolationsfehler an ihnen einstellt, das Berühren von unter Spannung stehenden Ge räteteilen zu vermeiden, ist es bekannt, zwi schen der Masse des Gerätes und einer Hilfs erde Auslösespule anzuordnen, die beim Auf treten von Fehlerstrom das Abschalten des elektrischen Gerätes veranlasst. Die Wirk samkeit dieser Schutzeinrichtung muss aber von Zeit zu Zeit nachgeprüft werden, da ein Fehler in der zur Hilfserde führenden Schutzleitung nicht zu einem Ansprechen der Schutzeinrichtung führt.
Es besteht die Möglichkeit, dass der Benutzer des Gerätes das Nachprüfen der Schutzeinrichtung unter- läss.t. Da beim Nachprüfen vor dem Anlegen der Prüfspannung die elektrische Verbindung zwischen der Auslösespule und dem Gerät aufgetrennt und danach wieder geschlossen werden muss, besteht weiterhin die Möglich keit, dass nach erfolgter Prüfung keine ein wandfreie Verbindung entsteht. Die Erfindung betrifft eine Berührungs- schutzeinrichtung, die keine Nachprüfung durch den Benutzer der Anlage erfordert und mit einer nicht zu unterbrechenden Schutz leitung arbeitet.
Die Berührungsschutzein- richtung hat eine in der Schutzleitung zwi schen der Masse des Gerätes und der Hilfs erde angeordnete Auslösespule. Erfindungs gemäss durchfliesst ein Prüfstrom dauernd die Schutzleitung, und ein von ihm erzeug tes Magnetfeld wird mit Hilfe eines Gegen magnetfeldes derart überwacht, dass bei Un gleichheit der Felder der Auslösemechanismus eines Schalters betätigt wird.
In der Zeichnung sind mehrere Ausfüh rungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Fig. 1 bis 4 zeigen vier verschiedene Ausführungsbeispiele. Die Fig. 5 und 6 geben konstruktive Einzelheiten für die in Fig. ä dargestellte Berührungsschutzeinrich- tung wieder. Das zu schützende Gerät G ist über den Schalter S an die Netzleitungen angeschlos sen. In den Fig. 1 bis 3 sind die Netzleitun gen mit R, 0 bezeichnet, wobei die Leitung 0 an die Erde R angeschlossen ist.
In der Fig. 4 befindet sieh das Gerät G an den ungeerde- ten Netzleitungen R, T. Mit :61 ist; die Masse des Gerätes, z. B. das Metallgehäuse, bezeich net. Bei allen Ausführungsbeispielen gehört zur Berührungssehutzsehaltung eine Hilfs erde He. Zwischen der Masse 111 und der Hilfserde<I>He</I> befindet sich eine Magnetspule 1, die die weiter tunten beschriebene Wir- kungsweise hat.
Beien Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist ausser der Magnetspule 1 eine zweite Magnet spule 2 vorhanden, die an die beiden Netz leitungen R, 0 angeschlossen ist. Ein nc-i- schen den beiden Enden der Magnetspule \? befindlicher Punkt, z. B. eine Anzapfung der Magnetspule, ist über einen Kondensal;or t' mit der Masse ill des Gerätes verbunden. Die Masse steht infolgedessen dauernd unter Spannung gegenüber der Hilfserde He.
Diese Spannung lässt sich bei geeigneter Bemessung des Kondensators C und der Magnetspule 1 so klein halten, dass sie bei Berührung der Masse des Gerätes nicht gefährlich wirkt.
Bei dieser Berührungsschutzeinrichtung fliesst dauernd ein Prüfstrom von der An zapfung der 3lagnetspule 2 über den Kon densator C, die Masse M und die Magnetspule 1 zur Hilfserde<I>He.</I> Durch die Magnetspule 1 wird ein Magnetfeld erzeugt. Dieses Magnet feld wird durch ein Gegenmagnetfeld der Magnetspule 2 überwacht.
Beide Magnet felder halten sieh, wenn keine Störung in der Anlage vorhanden ist, im Gleichgewicht, indem sie einen in der Zeichnung nicht. dar- ,gestellten Auslöseanker unbeeinflusst lassen. Tritt eine Unterbrechung in der Schutz leitung auf oder vermindert sich die Ab leitung zur Hilfserde, so vermindert sich der zur Hilfserde fliessende Prüfstrom oder hört vollständig auf.
Damit wird das von der lla.gnetspule 1 erzeugte Magnetfeld verrin gert, wodurch das Culeicbge@wicht der Magnet;- felder gestört wird. Bei Störung des Gleich- gewichtes der Magnetfelder führt der Aus löseanker seine Auslösebewegung aus, wo durch der Schalter<B>8</B> das Gerät ausschaltet.
Die Berührungsschutzeinrichtung nach Fig. 1 wird also dauernd von einem über den Aus- liisesli-omkreis fliessenden Prüfstrom über- -acht, so dass eine Nachprüfung der Anlage dm-cli den Benutzer, insbesondere ob die von der Masse zur Hilfserde führende Schutz- leitung in Ordnung ist, nicht notwendig ist. Tritt ein Fehler in der Isolation des Gerätes auf, so verstärkt sieh der zwischen der Masse al und der Hilfserde<I>He,</I> fliessende Strom.
Das Magnetfeld der Magnetspule 1 wird da durch verstärkt und überwiegt das Gegen- rnagnetfeld der Magnetspule 2, wodurch -ieder eine Auslösebewegung des Auslöse- ankers und damit die Ausschaltung des Schalters zustande kommt.
Die Fig. 2 zeigt eine der Fig. 1 ähnliche Berührungaschutzeiurichtung, bei der in Reihe mit den Magnetspulen 1, 2 Gleich- richtervc:ntile 3, 4 und parallel zu den Ma gnetspulen Kondensatoren 5, 6 geschaltet. sind. Mittels eines aus den Kondensatoren 7, 8 bestehenden Spannungsteilers, der sich zwi schen den Netzleitungen R, 0 befindet, ist eine Prüfspannung an die Masse 111 des Ge rätes gelegt.
Diese Berührungsschutzschal- tung ist bei Anschluss an Wechselstromnetze zweckmässig, cla sie von den etwaigen Phasen- versehiebungen zwischen den Strömen der Magnetspule 1 und 2 unabhängige Verhält nisse ergibt:. Die Wirkungsweise gier Berüh- rungsschutzeinrichtung entspricht im übrigen der Berühruugsschutzeinrichtung nach Fig.1.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist ausser den Magnetspulen 1 und 2 eine dritte Magnetspule 9 vorgesehen. Diese Magnetspule ist zwischen die Netzleitung R und die Masse 111 des Gerätes angeschlossen. Es fliesst dauernd ein Prüfstrom von der Netzleitung R über die Magnetspule 9, die Masse M und die Magnetspule 1 zur Hilfs erde He. Die drei Magnetspulen sind so ge schaltet, dass das von dem Prüfstrom in der Magnetspule 9 erzeugte Feld durch ein Ge- genmagnetfeld überwacht wird, das sich aus den beiden Magnetfeldern der Spulen 1 und 2 zusammensetzt.
Wenn in der Anlage keine Störung vorhanden ist, so steht das Magnet feld der Magnetspule 9 im Gleichgewicht mit den Magnetfeldern der Magnetspulen 1 und 2. In diesem Fall ist wieder der Auslöseanker unbeeinflusst. Ist die Schutzleitung unter brochen oder ihre Ableitung vermindert, so überwiegt das Gegenmagnetfeld der Magnet spulen 1 und 2 das Magnetfeld der Spule 9 und veranlasst die Auslösebewegung des Aus, löseankers. Bei einem Isolationsfehler in dem Gerät vergrössert sich der -Strom in der Magnetspule 1, so dass ebenfalls eine Störung in dem Gleichgewicht der Magnetfelder ent steht, die eine Bewegung des Auslöseankers zur Folge hat.
In die Leitung von der Ma gnetspule 9 zur Masse kann eine Prüftaste eingebaut werden, die eine Nachprüfung der Wirksamkeit der Schutzeinrichtung ge stattet. Da diese Taste im Prüfstromkreis angeordnet ist, wird sie mit überwacht, so dass die eingangs geschilderten Nachteile der Prüftaste, die den bekannten Einrichtungen anhaften, hierbei nicht auftreten.
Die Berührungsschutzeinrichtung der Fig. 3 hat den Vorzug, dass die von dem Netz entnommene Prüfspannung nicht durch be sondere Mittel, z. B. Widerstände oder Kon densatoren, auf die beim körperschlussfreien Betrieb erforderliche geringe Höhe von bei spielsweise 10 V gegen die Hilfserde ab gesenkt zu werden braucht. Ausserdem ist die durch den Prüfstrom erzeugte Spannung der Masse gegenüber der Hilfserde infolge des verhältnismässig geringen Widerstandes der Magnetspule 1 nur sehr gering, so dass auch bei höchster Empfindlichkeit des Be dienenden keine physiologischen Wirkungen eintreten können.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 sind beide Netzleitungen R, S nicht geerdet, so da-ss sie keine definierte Spannung gegen über der Hilfserde<I>He</I> aufweisen. Als Span nungsquelle für den Prüfstrom dient ein Kleintransformator T, der zwischen die Netz- leitungen R, S geschaltet ist. Das eine Ende der Sekundärwicklung ist an die Magnet spule 9 und das andere Ende der Sekundär wicklung an die Hilfserde He angeschlossen.
Als Spannungsquelle für den Prüfstrom kann auch ein Transformator verwendet werden, dessen Sekundärwicklung, wie in der Fig. 4 dargestellt ist, an die Hilfserde und die Ma gnetspule 9 angeschlossen ist, dessen Primär wicklung aber unmittelbar von der Ma gnetspule 2 gebildet wird. Die Wirkungs weise dieser Berührungsschutzeinrichtung entspricht völlig der in Fig. 3 dargestellten Einrichtung.
Die Fig. 5 und 6 geben konstruktive Ein zelheiten für die in Fig. 3 dargestellte Be- rührungsschutzeinrichtung wieder. Es han delt sich um die Anordnung der Magnet spulen 1, 2 und 9 und ihr Zusammenwirken auf den Auslösemechanismus des Schalters. Auf der einen Seite der Achse<I>A, A</I> sind die Magnetspulen 1, 2, und auf der andern Seite ist die Magnetspule 9 angeordnet. In der Achsrichtung<I>A, A</I> befindet sich die Dreh achse eines doppelarmigen Ankers 10, dessen einer Arm 11 unter Einwirkung der Magnet spulen 1, 2 und dessen anderer Arm 12 unter Einwirkung der Magnetspule 9 steht.
Es wirkt also auf den Arm 12 das von dem Prüfstrom erzeugte Magnetfeld und auf den Arm<B>1.1</B> das Gegenmagnetfeld, das sich aus den Magnetfeldern der Spulen 1 und 2 zu sammensetzt. Der Anker 10 steuert ein Aus löseglied 13 des weiter nicht gezeichneten Schalters. Dieses Auslöseglied ist um die Achse B, B drehbar, die senkrecht zur Achse <I>A, A</I> steht. Die Steuerung geschieht in der Weise, dass jeder Arm 11, 12 des Ankers 10 einen Vorsprung 14,15 hat, der bei der Anzugs bewegung des Ankers dem Auslöseglied 13 eine Drehbewegung erteilt.
Diese Anordnung der Magnetspulen und das Zusammenwirken mit dem Auslöseglied des Schalters hat den Vorzug einer sehr gedrängten Bauart, so da.ss die zur Berührungsschutzeinrichtung ge hörende Einrichtung einen kleinen Raum bedarf hat.
Contact protection device for electrical devices. In order to avoid touching live equipment on electrical devices, if an insulation fault occurs on them, it is known to arrange between the mass of the device and an auxiliary earth trip coil that switches off the when fault current occurs electrical device. The effectiveness of this protective device must, however, be checked from time to time, since a fault in the protective line leading to auxiliary earth does not trigger the protective device.
There is a possibility that the user of the device will fail to check the protective device. Since the electrical connection between the trip coil and the device has to be disconnected and then closed again when the test is carried out before the test voltage is applied, there is still the possibility that no proper connection is established after the test. The invention relates to a contact protection device which does not require any further testing by the user of the system and which works with a protective line that cannot be interrupted.
The touch protection device has a trip coil arranged in the protective line between the ground of the device and the auxiliary earth. According to the invention, a test current continuously flows through the protective line, and a magnetic field generated by it is monitored with the help of a counter magnetic field in such a way that the trigger mechanism of a switch is actuated if the fields are unequal.
In the drawing several Ausfüh approximately examples of the invention are shown. FIGS. 1 to 4 show four different exemplary embodiments. FIGS. 5 and 6 show structural details for the contact protection device shown in FIG. The device G to be protected is connected to the power lines via switch S. In Figs. 1 to 3, the Netzleitun gene are denoted by R, 0, the line 0 is connected to the R earth.
In FIG. 4, the device G is located on the ungrounded power lines R, T. Where: 61 is; the mass of the device, e.g. B. the metal housing, denotes net. In all the exemplary embodiments, an auxiliary earth He belongs to the touch protection circuit. A magnetic coil 1 is located between the mass 111 and the auxiliary earth <I> He </I>, which has the mode of operation described below.
In the embodiment of FIG. 1, in addition to the magnetic coil 1, a second magnetic coil 2 is present, which is connected to the two power lines R, 0. A nc-i- between the two ends of the solenoid \? located point, e.g. B. a tap on the solenoid is connected to the device's ground ill via a condenser; or t '. As a result, the mass is constantly under tension with respect to the auxiliary earth He.
With a suitable dimensioning of the capacitor C and the magnetic coil 1, this voltage can be kept so small that it does not have a dangerous effect if the device's mass is touched.
With this touch protection device, a test current flows continuously from the tap of the 3-position coil 2 via the capacitor C, the ground M and the magnetic coil 1 to the auxiliary earth <I> He. </I> The magnetic coil 1 generates a magnetic field. This magnetic field is monitored by an opposing magnetic field of the magnetic coil 2.
If there is no disturbance in the system, keep both magnetic fields in equilibrium by not having one in the drawing. leave the depicted release anchor unaffected. If there is an interruption in the protective line or if the discharge to auxiliary earth is reduced, the test current flowing to auxiliary earth decreases or stops completely.
In this way, the magnetic field generated by the magnetic coil 1 is reduced, as a result of which the weight of the magnetic fields is disturbed. If the equilibrium of the magnetic fields is disturbed, the release armature executes its release movement, whereupon switch <B> 8 </B> switches off the device.
The contact protection device according to FIG. 1 is therefore constantly monitored by a test current flowing via the Ausliisli-omkreis, so that a re-examination of the system dm-cli the user, in particular whether the protective line leading from the ground to the auxiliary earth in Okay is not necessary. If a fault occurs in the insulation of the device, the current flowing between the ground al and the auxiliary ground <I> He, </I> increases.
The magnetic field of the magnetic coil 1 is thereby strengthened and outweighs the opposing magnetic field of the magnetic coil 2, whereby a tripping movement of the tripping armature and thus the switching off of the switch comes about.
FIG. 2 shows a contact protection device similar to FIG. 1, in which rectifier valves 3, 4 are connected in series with magnet coils 1, 2 and capacitors 5, 6 are connected in parallel with magnet coils. are. By means of a voltage divider consisting of the capacitors 7, 8, which is located between the power lines R, 0, a test voltage is applied to the ground 111 of the device.
This contact protection circuit is useful when connected to alternating current networks, since it results in conditions that are independent of any phase shifts between the currents of solenoid 1 and 2 :. The mode of operation of the anti-contact protection device otherwise corresponds to the anti-contact protection device according to FIG.
In the embodiment of FIG. 3, in addition to the magnetic coils 1 and 2, a third magnetic coil 9 is provided. This solenoid is connected between the power line R and the ground 111 of the device. A test current flows continuously from the power line R via the magnetic coil 9, the mass M and the magnetic coil 1 to the auxiliary earth He. The three magnet coils are switched in such a way that the field generated by the test current in magnet coil 9 is monitored by a counter magnetic field which is composed of the two magnetic fields of coils 1 and 2.
If there is no disturbance in the system, the magnetic field of the magnetic coil 9 is in equilibrium with the magnetic fields of the magnetic coils 1 and 2. In this case, the release armature is again unaffected. If the protective line is interrupted or its discharge is reduced, the opposing magnetic field of the magnetic coils 1 and 2 outweighs the magnetic field of the coil 9 and triggers the tripping movement of the tripping armature. In the event of an insulation fault in the device, the current in the magnet coil 1 increases, so that there is also a disturbance in the balance of the magnetic fields, which results in a movement of the trip armature.
In the line from the magnetic coil 9 to ground, a test button can be installed, which equips a review of the effectiveness of the protective device ge. Since this button is arranged in the test circuit, it is also monitored, so that the disadvantages of the test button, which are inherent in the known devices, do not occur here.
The contact protection device of FIG. 3 has the advantage that the test voltage taken from the network is not carried out by special means, e.g. B. resistors or Kon capacitors to the required low level of contact-free operation with, for example, 10 V to the auxiliary earth needs to be lowered. In addition, the voltage generated by the test current between the ground and the auxiliary earth is very low due to the relatively low resistance of the magnetic coil 1, so that no physiological effects can occur even with the highest sensitivity of the operator.
In the exemplary embodiment in FIG. 4, both power lines R, S are not grounded, so that they have no defined voltage with respect to the auxiliary ground <I> He </I>. A small transformer T, which is connected between the power lines R, S, serves as the voltage source for the test current. One end of the secondary winding is connected to the magnetic coil 9 and the other end of the secondary winding to the auxiliary earth He.
As a voltage source for the test current, a transformer can be used, the secondary winding of which, as shown in FIG. 4, is connected to the auxiliary earth and the magnetic coil 9, but the primary winding of which is formed directly by the magnetic coil 2. The effect of this touch protection device corresponds completely to the device shown in FIG.
FIGS. 5 and 6 show structural details for the contact protection device shown in FIG. It is about the arrangement of the magnet coils 1, 2 and 9 and their interaction on the trigger mechanism of the switch. The magnetic coils 1, 2 are arranged on one side of the axis <I> A, A </I>, and the magnetic coil 9 is arranged on the other side. In the axial direction <I> A, A </I> is the axis of rotation of a double-armed armature 10, one arm 11 of which coils under the action of the magnet 1, 2 and the other arm 12 under the action of the magnet coil 9 is.
The magnetic field generated by the test current thus acts on the arm 12 and the counter magnetic field, which is composed of the magnetic fields of the coils 1 and 2, acts on the arm 1.1. The armature 10 controls an off release member 13 of the switch, not shown. This trigger element can be rotated about the axis B, B, which is perpendicular to the axis <I> A, A </I>. The control is done in such a way that each arm 11, 12 of the armature 10 has a projection 14, 15 which gives the trigger member 13 a rotary movement when the armature is tightened.
This arrangement of the magnetic coils and the interaction with the trigger element of the switch has the advantage of a very compact design, so that the device belonging to the contact protection device requires a small space.