CH680028A5 - - Google Patents
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Description
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Beschreibung description
Die Erfindung betrifft einem Netzfreischalter zur Abtrennung von elektrischen Leitungen und Verbrauchern von der Netz-Wechselspannung. The invention relates to a mains isolator for disconnecting electrical lines and consumers from the mains AC voltage.
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. Such mains isolators have the purpose of connecting parts of a network e.g. unlock in the home supply, whereby the disconnection from the power supply takes place. So far, it has only been known to separate the network with one pole, in particular the phase being separated.
Der Zweck der genannten Freischalter ist es, sämtliche elektrischen Verbraucher spannungsfrei zu machen, auch wenn diese abgeschaltet sind, insbesondere in der Nähe des Schlafortes. The purpose of the aforementioned isolators is to de-energize all electrical consumers, even when they are switched off, especially in the vicinity of the place where the device is located.
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. It should be noted that the full phase is present until the electrical consumer is switched on, and even when no electricity is being consumed, an alternating electrical field is created, which in particular could adversely affect sleep.
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. Known network isolators are therefore either arranged in the electrical distribution in the distribution box or, in the case of larger networks, at the distribution point of the network, which e.g. leads to the sleeping place.
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. However, the disadvantage of the previously known mains isolators is that so far only the potential, i.e. the phase could be switched off. Up until now it was not known to also switch off the neutral conductor.
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. Furthermore, there was the disadvantage with the known mains disconnectors that relatively weak consumers, such as e.g. electronic devices (lighting dimmers, electronic clocks and other electronic consumers that include electronic control) could not be detected by the known mains disconnectors, but remained switched on.
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. These electronic devices do not work in the conventional way with a power supply unit, but rather a phase control is used, to which the previously known power cut-off switches could not react.
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. Although a mains isolator is known, which also detects electronic devices with regard to switching off, there is the disadvantage with this known circuit that a static DC field of approximately 300 volts is applied to the entire switched-off line or the network branch to this voltage as Use control voltage for the mains isolator.
Damit besteht jedoch der Nachteil, dass keine echte Potentialfreiheit der abgeschalteten Netzleitungen gegeben ist, wodurch ein echter Netzfreischalter nicht realisiert ist. However, this has the disadvantage that there is no true potential freedom of the switched-off power lines, as a result of which a real power isolator is not implemented.
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. The present invention is therefore based on the object of developing a mains disconnector of the type mentioned at the outset in such a way that even electronic consumers without a power supply unit can be detected with a relatively low consumption and that the switched-off network is completely potential-free.
Zur Lösung der gesteilten Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass Phase und To achieve the divided object, the invention is characterized in that phase and
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. Zero conductors of the supply line compared to the derivation are each separated by a relay contact, that a potential-free DC voltage is applied to the two lines of the derivation when the derivation is disconnected from the supply line, and that the switching on of a current consumer in the switched-off derivation by one Comparator is detected, which actuates a relay via a pull-in delay, which connects the supply line with the discharge line via both previously disconnected contacts, and that a measuring circuit is available that detects current consumption in the downstream network to be switched off and the relay contacts are closed for so long lasts as the power consumption continues and then a short (approx. 5 sec.) drop delay is effective.
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. It is therefore important in the present invention that a static DC voltage is applied to the switched-off (downstream) network and this static DC voltage is used as a control voltage for the entire network disconnection according to the invention.
Wichtig hierbei ist, dass keinerlei Potential zur Erde vorliegt, wodurch mit Sicherheit eine elektrische Feldeinstreuung durch eine Netzwechselspannung in den abzuschirmenden Bereich vermieden wird. It is important here that there is no potential to earth, which will surely prevent electrical field interference from an AC line voltage in the area to be shielded.
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. The DC voltage in a size of 100 to 150 volts therefore has no dangerous effects whatsoever and does not result in any field strength in the area where the network is to be switched off.
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. As soon as a consumer is switched on in this switched-off network and causes at least a current consumption of 1.5 milli-amperes in the switched-off network, this is detected by the control voltage and communicated to a control circuit in such a way that a pull-in delay of e.g. 0.1 sec. A relay is actuated, which immediately connects the supply line of the network with the derivation of the network and thus connects the full AC line voltage to the downstream network.
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. In order to prevent the relay switching back to the switched-off state immediately if the control voltage on the switched-off network branch is lost, the drop-out delay of approx. 5 seconds takes effect, which bridges the time until the sensor detects a power consumption in the downstream network keeps the relay contacts closed as long as a current of at least 10 milliamps flows in the network now supplied with AC voltage.
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. As soon as the power consumption is below an amount of 10 milli-amperes, i.e. if it is assumed that all electrical consumers (e.g. during the night while sleeping) are switched off, this is detected by the sensor and communicated to the mains switch, which switches off after approx. 5 seconds Fall-off delay goes into its switch-off position, so that the AC mains voltage is switched off from the separated area.
In vorteilhafter Ausgestaltung weist im weiteren der Messkreis einen Sensor auf, der aus einem Ferrit-Kern besteht, wobei primär die Leitungsfüh- In an advantageous embodiment, the measuring circuit also has a sensor which consists of a ferrite core, the cable routing primarily
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rung der Netzleitung und sekundär etwa 100 bis 200 Windungen vorgesehen sind. approximately 100 to 200 turns are provided.
Die Erfindung wird nun anhand eines schematisierten Blockschaltbildes näher beschrieben. The invention will now be described with reference to a schematic block diagram.
Hierbei gehen aus der Beschreibung weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung hervor. Further advantages and features of the invention emerge from the description.
An einer Netz-Zuleitung 1 liegt in bekannter Weise eine Netzwechselspannung von 220 V an. A mains AC voltage of 220 V is present in a known manner on a mains supply line 1.
Der PE-Leiter ist durchgeschleift und bildet eine Schutzerde auch im abgeschalteten Netzteil. The PE conductor is looped through and forms a protective earth even when the power supply is switched off.
Das abgeschaltete Netzteil ist über die Netz-Ableitung 2 im Augenblick noch über die Relaiskontakte 4, 5 mit der Netz-Zuleitung 1 verbunden. The switched-off power supply unit is currently still connected to the power supply line 1 via the power line 2 via the relay contacts 4, 5.
Den Kontakten 4, 5 ist ein Relais 3 zugeordnet. A relay 3 is assigned to contacts 4, 5.
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. It is important that the two-pole disconnection of the network derivation 2 takes place in order to prevent a static voltage field on the people in the area of the network derivation.
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. A transformer 6 is provided, branching off from the mains supply line 1, the primary winding 7 of which the AC mains voltage flows through. There are three secondary windings 8, 9, 10. The secondary winding 8 is used to generate DC voltage via a rectifier 12 and a filter element 13 for a voltage divider 14, at the output of which the test DC voltage is generated via lines 28, 29 which, when the relay is switched off, i.e. when contacts 4, 5 are open, the mains derivation 2 is supplied with the said DC test voltage.
Die Sekundärwicklungen 9 und 10 dienen zur positiven und negativen Gleichspannungserzeugung in der Gleichspannungserzeugung 11, womit sämtliche elektronischen Bauteile versorgt werden. The secondary windings 9 and 10 are used for positive and negative DC voltage generation in the DC voltage generation 11, with which all electronic components are supplied.
Die Versorgung der einzelnen elektronischen Bauteile durch die Gleichspannungserzeugung 11 ist im Blockschaltbild aus Übersichtlichkeitsgründen nicht näher dargestellt. The supply of the individual electronic components by the DC voltage generation 11 is not shown in the block diagram for reasons of clarity.
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. The DC test voltage is thus generated via the secondary winding 8, first of all rectification in the rectifier 12 and screening of this DC test voltage in the downstream filter element 13.
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. This DC test voltage is then fed to a voltage divider 14, which is of relatively high resistance. The series resistor 15 is dimensioned such that a voltage of approximately 150 V is generated between points A and B.
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. The voltage divider resistors 16 and 17 are so high-impedance that if there is no current between points A and B (lines 28, 29), then between the lines 18, 19 of the voltage divider, which form the input line for a comparator 30, e.g. there is a positive voltage difference, during which a current flow in the switched-off network changes this voltage difference and changes into a negative voltage difference.
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 This voltage change is detected by the comparator 30 and communicated via line 20 as a control signal to a pull-in delay circuit 21. This pull-in delay circuit can be set within relatively wide limits and, for example with a time delay of 0.1 seconds, switches on relay 3, which contacts
4, 5 in die im Blockschaltbild gezeichnete Stellung schaltet, so dass die Netzwechselspannung der Netzzuleitung 1 wieder mit der Netzableitung 2 verbunden ist. 4, 5 switches to the position shown in the block diagram, so that the AC line voltage of the power supply line 1 is again connected to the power line 2.
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. Now that the test DC voltage present at points A and B is only on the free contacts of relay 3, the relay would switch back again after a drop-out delay of approx. 5 seconds.
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. To prevent this, a sensor 31 is provided, which has a current flow of at least 10 milliamps in the switched-off network, i.e. thus recorded in the network derivation 2.
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. When the consumer is switched on, this current consumption is determined by the sensor 31 and supplied to the sensor circuit 23 as an AC voltage via the lines 24. This therefore detects the current consumption in the network derivation 2 and switches the drop delay 21 into the line 22 such that the relay 3 remains in the switched-on state, i.e. the contacts 4, 5 remain in the position shown in the block diagram, so that the mains derivation 2 is constantly supplied with mains alternating voltage by the mains supply line 1.
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. Only when the power consumption in the network derivation is less than 10 milli-amperes because, for example, the most important consumers are switched off, is this detected by the sensor 31 and the dropout delay 21 is controlled by the sensor circuit 23 in such a way that the The dropout delay comes into play again and relay 3 drops out again after the set time delay (approx. 5 seconds), ie the power supply line is then disconnected from the power supply line.
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. The most important advantages of the present invention thus lie in the fact that the mains lead 2 is switched off in two poles, that only a minimum current of 1.5 milli-amperes is sufficient to switch the mains on again and that a current flow of approximately 10 milli-amperes is sufficient to switch on the network as long as this minimal current flow is maintained.
Wichtig hierbei ist, dass ein relativ empfindlicher Sensor 31 verwendet wird. It is important here that a relatively sensitive sensor 31 is used.
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. According to a preferred embodiment, the sensor consists of a ferrite core 27, through which a current-carrying line of the mains supply line 1 is passed as the only primary winding 26 in a straight line.
Sekundärseitig ist eine Sekundärwicklung 25 mit einer Vielzahl von Windungen von z. B. 100 bis 200 Windungen vorhanden. On the secondary side is a secondary winding 25 with a plurality of turns of z. B. 100 to 200 turns available.
Diese Sekundärwicklung wird über die Leitungen 24 dem Sensor-Schaltkreis 23 zugeführt. This secondary winding is fed to the sensor circuit 23 via the lines 24.
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. The level of 150 volts used for the DC test voltage is therefore used to also detect the switching on of neon tubes. The starters operated with neon tubes use glow discharge tubes that ignite only at a starting voltage of around 70 to 80 volts. Such a high DC test voltage must be used to detect this ignition.
Werden keine Neon-Röhren im abgeschalteten No neon tubes are turned off
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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. When using the mains, a much lower DC test voltage is sufficient, which could then be operated at a normal TTL level of plus 5 volts.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NV | New agent |
Representative=s name: PATENTANWALTSBUREAU BOSSHARD UND LUCHS |
|
| PL | Patent ceased |