CH680028A5 - - Google Patents

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CH680028A5
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Helmut Poelzl
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Description

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Beschreibung
Die Erfindung betrifft einem Netzfreischalter zur Abtrennung von elektrischen Leitungen und Verbrauchern von der Netz-Wechselspannung.
Derartige Netzfreischalter haben den Zweck, Teile eines Netzes z.B. in der Hausversorgung freizuschalten, wobei das Abtrennen von der Spannungsversorgung erfolgt. Bisher ist es lediglich bekannt, das Netz einpolig abzutrennen, wobei insbesondere die Phase abgetrennt wird.
Der Zweck der genannten Freischalter ist es, sämtliche elektrischen Verbraucher spannungsfrei zu machen, auch wenn diese abgeschaltet sind, insbesondere in der Nähe des Schlafortes.
Hierzu ist festzustellen, dass bis zum Einschal-ter des elektrischen Verbrauchers die volle Phase anliegt und auch, wenn kein Strom verbraucht wird, entsteht ein elektrisches Wechselfeld, welches insbesondere den Schlaf nachteilig beeinflussen könnte.
Bekannte Netzfreischalter sind deshalb entweder in der elektrischen Verteilung angeordnet im Verteilerkasten oder bei grösseren Netzen an dem Verteilerpunkt des Netzes, der z.B. zum Schlafort hinführt.
Nachteil der bisher bekannten Netzfreischalter ist aber, dass bisher lediglich das Potential, d.h. die Phase abgeschaltet werden konnte. Bisher war es nicht bekannt, den Null-Leiter ebenfalls abzuschalten.
Ferner bestand bei den bekannten Netzfreischaltern der Nachteil, dass relativ schwache Verbraucher, wie z.B. elektronische Geräte (Beleuchtungs-dimmer, elektronische Uhren und andere elektronische Verbraucher, die eine elektronische Regelung beinhalten), nicht von den bekannten Netzfreischaltern erfasst werden konnten, sondern weiterhin eingeschaltet blieben.
Diese elektronischen Geräte arbeiten nämlich nicht in herkömmlicher Weise mit einem Netzteil, sondern es wird vielmehr eine Phasen-Anschnittssteuerung verwendet, auf welche die bisher bekannten Netzfreischalter nicht reagieren konnten.
Es ist zwar ein Netzfreischalter bekannt, der in bezug auf das Ausschalten auch elektronische Geräte erfasst, jedoch besteht bei dieser bekannten Schaltung der Nachteil, dass ein statisches Gleichstromfeld von etwa 300 Volt auf die gesamte abgeschaltete Leitung oder den Netzzweig gegeben wird, um diese Spannung als Steuerspannung für den Netzfreischalter zu verwenden.
Damit besteht jedoch der Nachteil, dass keine echte Potentialfreiheit der abgeschalteten Netzleitungen gegeben ist, wodurch ein echter Netzfreischalter nicht realisiert ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Netzfreischalter der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass auch elektronische Verbraucher ohne Netzteil mit relativ niedrigem Verbrauch erfasst werden können und dass eine vollständige Potentialfreiheit des abgeschalteten Netzes erreicht wird.
Zur Lösung der gesteilten Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass Phase und
Null-Leiter der Zuleitung im Vergleich zur Ableitung durch jeweils einen Relaiskontakt getrennt werden, dass auf die beiden Leitungen der Ableitung eine potentialfreie Gleichspannung gegeben wird, wenn die Ableitung von der Zuleitung abgetrennt ist, und dass das Einschalten eines Stromverbrauchers in der abgeschalteten Ableitung von einem Compara-tor erfasst wird, der über eine Anzugverzögerung ein Relais ansteuert, welches die Zuleitung mit der Ableitung über beide vorher abgeschalteten Kontakte miteinander verbindet, und dass ein Messkreis vorhanden ist, der einen Stromverbrauch im nachgeschalteten, abzuschaltenden Netz erfasst und die Relaiskontakte so lange geschlossen hält, wie der Stromverbrauch andauert und danach noch eine kurze (ca. 5 Sek. lang) Abfallverzögerung wirksam ist.
Wichtig bei der vorliegenden Erfindung ist also, dass eine statische Gleichspannung auf das abgeschaltete (nachgeschaltete) Netz gegeben wird und diese statische Gleichspannung als Steuerspannung für die gesamte erfindungsgemässe Netzfreischaltung verwendet wird.
Wichtig hierbei ist, dass keinerlei Potential zur Erde vorliegt, wodurch mit Sicherheit eine elektrische Feldeinstreuung durch eine Netzwechselspannung in den abzuschirmenden Bereich vermieden wird.
Die Gleichspannung in einer Grösse von 100 bis 150 Volt hat also keinerlei gefährliche Auswirkungen und ergibt auch keine Feldstärke in dem Bereich, wo das Netz abgeschaltet werden soll.
Sobald nun ein Verbraucher in diesem abgeschalteten Netz eingeschaltet wird und mindestens einen Stromverbrauch von 1,5 Milli-Ampere im abgeschalteten Netz verursacht, so wird dies von der Steuerspannung erfasst und einer Steuerschaltung derart mitgeteilt, dass über eine Anzugverzögerung von z.B. 0,1 Sek. ein Relais betätigt wird, welches die Zuleitung des Netzes mit der Ableitung des Netzes sofort verbindet und damit die volle Netzwechselspannung auf das nachgeschaltete Netz aufschaltet.
Um jetzt zu vermeiden, dass bei weggefallener Steuerspannung auf dem abgeschalteten Netzzweig sofort das Relais wieder in den Abschaltzustand schaltet, tritt die Abfallverzögerung von ca. 5 Sek. in Kraft, welche die Zeit überbrückt, bis der Sensor einen Stromverbrauch im nachgeschalteten Netz erfasst, die die Relaiskontakte so lange geschlossen hält, wie ein Strom von mindestens 10 Milli-Ampere im jetzt mit Netzwechselspannung versorgten Netz fliesst.
Sobald der Stromverbrauch unter einem Betrag von 10 Milli-Ampere liegt, wenn also angenommen wird, dass sämtliche elektrischen Verbraucher (z.B. in der Nacht beim Schlaf) abgeschaltet sind, wird dies von dem Sensor erfasst und dem Netzfreischalter mitgeteilt, der nach ca. 5 Sek. Abfallverzögerung in seine Abschaltstellung geht, so dass die Netzwechselspannung von dem abgetrennten Bereich abgeschaltet wird.
In vorteilhafter Ausgestaltung weist im weiteren der Messkreis einen Sensor auf, der aus einem Ferrit-Kern besteht, wobei primär die Leitungsfüh-
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rung der Netzleitung und sekundär etwa 100 bis 200 Windungen vorgesehen sind.
Die Erfindung wird nun anhand eines schematisierten Blockschaltbildes näher beschrieben.
Hierbei gehen aus der Beschreibung weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung hervor.
An einer Netz-Zuleitung 1 liegt in bekannter Weise eine Netzwechselspannung von 220 V an.
Der PE-Leiter ist durchgeschleift und bildet eine Schutzerde auch im abgeschalteten Netzteil.
Das abgeschaltete Netzteil ist über die Netz-Ableitung 2 im Augenblick noch über die Relaiskontakte 4, 5 mit der Netz-Zuleitung 1 verbunden.
Den Kontakten 4, 5 ist ein Relais 3 zugeordnet.
Wichtig ist, dass eine zwei-polige Abschaltung der Netz-Ableitung 2 erfolgt, um ein statisches Spannungsfeld auf den im Bereich der Netz-Ableitung befindlichen Menschen zu verhindern.
Von der Netz-Zuleitung 1 abzweigend ist ein Transformator 6 vorgesehen, dessen Primärwicklung 7 von der Netzwechselspannung durchflössen wird. Es sind drei sekundäre Wicklungen 8, 9, 10 vorhanden. Die Sekundärwicklung 8 dient zur Gleichspannungserzeugung über einen Gleichrichter 12 und ein Siebglied 13 für einen Spannungsteiler 14, an dessen Ausgang über die Leitungen 28, 29 die Prüfgleichspannung erzeugt wird, die bei abgeschaltetem Relais, d.h. bei geöffneten Kontakten 4, 5 die Netz-Ableitung 2 mit der besagten Prüfgleichspannung versorgt.
Die Sekundärwicklungen 9 und 10 dienen zur positiven und negativen Gleichspannungserzeugung in der Gleichspannungserzeugung 11, womit sämtliche elektronischen Bauteile versorgt werden.
Die Versorgung der einzelnen elektronischen Bauteile durch die Gleichspannungserzeugung 11 ist im Blockschaltbild aus Übersichtlichkeitsgründen nicht näher dargestellt.
Die Prüfgleichspannung wird also über die Sekundärwicklung 8 erzeugt, wobei zunächst in dem Gleichrichter 12 eine Gleichrichtung und in dem nachgeschalteten Siebglied 13 eine Siebung dieser Prüfgleichspannung erreicht wird.
Diese Prüfgleichspannung wird dann einem Spannungsteiler 14 zugeführt, der relativ hochohmig ausgebildet ist. Der Serienwiderstand 15 ist so dimensioniert, dass zwischen den Punkten A und B eine Spannung von etwa 150 V erzeugt wird.
Die Spannungsteiler-Widerstände 16 und 17 sind derart hochohmig, dass wenn zwischen den Punkten A und B (Leitungen 28, 29) kein Strom fliesst, dass dann zwischen der Leitungen 18,19 des Spannungsteilers, welche die Eingangsleitung für einen Comparator 30 bilden, z.B. eine positive Spannungsdifferenz vorliegt, währenddessen bei einem Stromfluss im abgeschalteten Netz sich diese Spannungsdifferenz ändert und in eine negative Spannungsdifferenz umschlägt.
Dieser Spannungsumschlag wird von dem Comparator 30 erfasst und über die Leitung 20 als Steuersignal einer Anzugsverzögerungsschaltung 21 mitgeteilt. Diese Anzugsverzögerungsschaltung kann in relativ weiten Grenzen eingestellt werden und schaltet beispielsweise mit einer Zeitverzögerung von 0,1 Sek. das Relais 3 ein, welches die Kontakte
4, 5 in die im Blockschaltbild gezeichnete Stellung schaltet, so dass die Netzwechselspannung der Netzzuleitung 1 wieder mit der Netzableitung 2 verbunden ist.
Nachdem nun die an den Punkten A und B anliegende Prüfgleichspannung nur an den freien Kontakten des Relais 3 liegt, würde das Relais nach einer Abfallverzögerung von ca. 5 Sek. wieder zurückschalten.
Um dies zu verhindern, ist ein Sensor 31 vorgesehen, welcher einen Stromfluss von minimal 10 Milli-Ampere im abgeschalteten Netz, d.h. also in der Netz-Ableitung 2 erfasst.
Bei eingeschaltetem Verbraucher wird also dieser Stromverbrauch durch den Sensor 31 festgestellt und als Wechselspannung über die Leitungen 24 dem Sensor-Schaltkreis 23 zugeführt. Dieser erfasst also den Stromverbrauch in der Netz-Ableitung 2 und schaltet in die Leitung 22 die Abfallverzögerung 21 so, dass das Relais 3 im eingeschalteten Zustand bleibt, d.h. die Kontakte 4, 5 bleiben in der im Blockschaltbild eingezeichneten Lage, so dass die Netz-Ableitung 2 ständig mit Netzwechselspannung von Seiten der Netz-Zuleitung 1 versorgt wird.
Erst wenn der Stromverbrauch in der Netz-Ableitung unter einen Betrag von 10 Milli-Ampere gelangt, weil beispielsweise die wesentlichsten Verbraucher abgeschaltet sind, dann wird dieses vom Sensor 31 erfasst und die Abfallverzögerung 21 wird von dem Sensor-Schaltkreis 23 derart angesteuert, dass die Abfallverzögerung wieder zum Tragen kommt und das Relais 3 nach der eingestellten Zeitverzögerung (ca. 5 Sek.) wieder abfällt, d.h. die Netz-Zuleitung ist dann von der Netz-Ableitung wieder getrennt.
Die wichtigsten Vorteile der vorliegenden Erfindung liegen also darin, dass zweipolig die Netz-Ableitung 2 abgeschaltet wird, dass lediglich ein minimaler Strom von 1,5 Milli-Ampere ausreicht, das Netz wieder einzuschalten und dass ein Stromfluss von etwa 10 Milli-Ampere dazu genügt, das Netz so lange einzuschalten, solange dieser minimale Stromfluss erhalten bleibt.
Wichtig hierbei ist, dass ein relativ empfindlicher Sensor 31 verwendet wird.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Sensor aus einem Ferritkern 27, durch den als einzige Primärwicklung 26 in gerader Leitungsführung die eine stromführende Leitung der Netz-Zuleitung 1 hindurchgeführt ist.
Sekundärseitig ist eine Sekundärwicklung 25 mit einer Vielzahl von Windungen von z. B. 100 bis 200 Windungen vorhanden.
Diese Sekundärwicklung wird über die Leitungen 24 dem Sensor-Schaltkreis 23 zugeführt.
Der verwendete Pegel von 150 Volt für die Prüfgleichspannung wird deshalb verwendet, um auch das Einschalten von Neon-Röhren zu erfassen. Die mit Neon-Röhren betriebenen Starter verwenden nämlich Glimm-Entladungsröhren, die erst bei einer Startspannung von etwa 70 bis 80 Volt zünden. Um dieses Zünden zu erfassen, muss eine derart hohe Prüfgleichspannung verwendet werden.
Werden keine Neon-Röhren im abgeschalteten
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Netz verwendet, reicht eine wesentlich geringere Prüfgleichspannung aus, die dann mit einem üblichen TTL-Pegel von plus 5 Volt betrieben werden könnte.

Claims (3)

Patentansprüche
1. Netzfreischalter zur Abtrennung von elektrischen Leitungen und Verbrauchern von der Netz-Wechselspannung, dadurch gekennzeichnet, dass Phase und Null-Leiter der Netz-Zuleitung (1) in Bezug auf die Ableitung (2) durch jeweils einen Relaiskontakt (4, 5) getrennt werden, dass auf die beiden Leitungen der Ableitung (2) eine potentialfreie Gleichspannung gegeben wird, wenn die Ableitung (2) von der Zuleitung (1) getrennt ist, und dass das Einschalten eines Stromverbrauchers in der abgeschalteten Leitung (2) vor einem Comparator (30) erfasst wird, der über eine Anzugsverzögerung (21) ein Relais (3) ansteuert, welches die Zuleitung (1 ) mit der Ableitung über beide vorher abgeschaltete Kontakte (4, 5) miteinander verbindet, und dass ein Messkreis vorgesehen ist, der einen Stromverbrauch im nachgeschalteten abzuschaltenden Netz erfasst und die Relaiskontakte (4, 5) so lange geschlossen hält, wie der Stromverbrauch andauert und danach noch eine kurze Abfallverzögerung (21) wirksam ist.
2. Netzfreischalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Comparator (30) über Widerstände (16, 17) als Spannungsteiler, ausgehend von einem Serienwiderstand (15), in der Zuleitung der potentialfreien Gleichspannung angesteuert wird.
3. Netzfreischalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkreis einen Sensor (31) aufweist, der aus einem Ferrit-Kern (27) besteht, wobei primär die Leitungsführung der Netzzuleitung (1) und sekundär etwa 100 bis 200 Windungen vorgesehen sind.
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