DE1563629A1 - Elektrische Sicherheitsschaltung - Google Patents

Description

• Elektrische Sicherheitsschaltung Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Scherheitssehaltung zur Verhinderung von Verletzungen von Personal und Beschädigungen von Sacheinrichtungen in einem elektrischen Stromverteiler-System. Bei elektrischen Verteilersystemen, vor allem bei Verteilersystemen in Wohnhäusern mit einem stromführenden Leiter und einem zugeordrietenErdleiter zur Stromzuführung'zu einem Verbraucher bestehen mannigfaltige Gefahrenquellen, falls der stromführende 'Leiter defekt wird oder eine-,Person mit dem Leiter in Berührung kommt. Bekannterweise besteht bei Berührung des stromführenden Leiters eines solchen S;; stems durch eine Person Todesgefahr . Eire we fitere Geführer:ursache in einem solchen System ist eir: direkter Kurzschlut, zwischen dem s uromführenden Leiter und Erde, wogegen 'Sicherunger: urlci, o(ierein Erdleiter mit geringem Widerstand zur Lokalisierung der Fehlerstelle vorgesehen sind. Itberlastungssicherunger, sprechen @ec:och @.; allgemeilen nur dann an, wenn -.ein hoher StromfluCS infolge eir:er Uberlast auftritt, während ein nicht zur Auslösung der Sicherung führender StromabflulBrandursache werden kann oder wenigstens @,,romverlust bedeutet. Darüber hinaus werden Erdleiter mit einem schÜtzenden geringen Widerstand h'_ufig unsachgemäfangeschlossen oder Überhaupt nicht benutzt, so daß der vorgesehene Gefahrenschutz ohne die gesuchte Wirkung bleibt.
• Es ist bekannt, elektrische Stromverteilersjsteme über einen Isolations- oder Trenntransformator oder ein ähnliches Ger:-->t unter Vermeidung des üblichen Erdleiters an das Stromnetz anzuschlieLen. In diesem Fall dienen zwei stromführende Leiter zum Anschludes Verbrauchers an den Trenntransformator, so daß diese Leiter gegen Erde isoliert sind. Ein solcher Stromkreis enthält normalerweise eine Jesondere geerdete Schaltung, die an einen Unterbrechen angeschlossen ist, welcher die Verbraucherleitungen unterbrechen, soc,ald ein direkter oder durch menschlichen Körperkontakt hergestellter Erdschluß mit geringem Widerstand auftritt.
• Obwohl eine solche Schutzschaltung im allgemeinen bei einem Erdschluß mit geringem Widerstand in Wirkung tritt, so bleiben bei Ausnutzung eines Erdschlusses über den menschlichen Körper zur Betätigung des Stromkreisunterbrechers Gefahren bestehen, die sich nicht durch die zu erwartende Abschaltung des Verbrauchers von der Stromquelle über den Stromkreisunterurecher beseitigen lassen und zu Körperverletzungen führen können. Beispielsweise ist die Spannung, auf die bekannte Schutzschaltungen ansprechen, wenn über den menschlichen Körper ein Stromkreis geschlossen wird, höher als die Maximalspannung, die zur Vermeidung von Körperschäden festgesetzt ist. Da derartige Schaltungen im allgemeinen auf sehr empfindliche elektrische Bauteile angewiesen sind, ist die Wahrscheinlichkeit des Versagens eines Bauelemeiites oder, eines ungenauen Ansprechens und damit die Möglichkeit eines sclVidigender, wenn nicht tötlichen elektrischen Schlages immer vorhanden. Ein elektrischer ;ichlag ist an sich schon für eine gesuncle Person @-ef"ihrlich; besonders a(,er jei Menschen, deren Körper sich iri einem ge:jc:liw,:ichteri Zustand befindet, z.B. aufgrund von Herzkranklieiteii, ist die @-.Uhrsdheinlichkeit einer Schädigung oder Tötung vorhariaeir.

  die si;h mit vier Beseitigung vors elektrischen

  ,itr'omscll.lüeri aii hiuricliturigen und Menschen beschäftigen, haben aus

  diesem Grunde maximale Sicheriieitsspannungswerte vorgeschrieuen. Die-

  se v:)rgeselir'ie;:eiien#Müximalsl,arinungswerte geziehen sich auf die Art

  jer elek,;rischen chaltung und ihrer Installation und-sind auf sta-

  tisi_---ehe fngac)en von Unf'illen und Schäden aus Erfahrungswerten ge-

  seliü-z-4. Huber Maximälspannungswerten sind auch maximale -Stromstär-

  ker_ festgelegt, die in elektrischen Einrichtungen nicht überschrit-

  @.er.ier: czürf'eri, wenn ein wirksamer Schutz gegen Körperschäden er-

  _e :@ #it «erden soll.

  Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Sicherheitsschaltung für elektrische Stromverteilersysteme wie sie in .Wohnungen, Fäden, .Gebäuden u. dgl. anzutreffen sind, mit der sich in Wirksamer Weise Personen und Sachbeschädigungen vermeiden lassen. Die neue Schaltung besitzt gegenüber Erde isolierte Verbraucherleitungen und soll schnell und zwangsläufig ansprechen, um den Verbraucher von der Stromquelle zu trennen, sobald auf einem Leiter ein Erdschluß mit geringem Widerstand vorhanden ist. Die Schaltung soll bei körperlichem Kontakt mit einer Verbraucherleitung unbetätigt bleiben, so daß Schädigungen oder tötliche Verletzungen vermtien sind, während andererseits ein sofortiges zwangsläufiges Ansprechen gewährleistet sein soll, um das System gegen Beschädigung aufgrund eines Erdschlusses mit geringem Widerstand zu vermeiden. Die Ansprechwerte hinsichtlich Strom und Spannung sollen wesentlich niedriger liegen als die von Sicherheitsverbänden vorgeschriebenen Maximalwerte. Ferner soll die Schaltung mit billigen, rociusten, zuverlässigen allgemein zur Verfügung stehenden Schaltungselementen bestückt sein können, die sich gedrängt oder verkleinert für verschiedene Anwendungsformen unterbringen lassen. Durch das Feh- len der Notwendigkeit für einen Erdleiter ist eine vorteilhafte Anwer> dung der Schaltung in tragbarer Form für Geschäft und Haushalt bei den dort üblichen, in der Wand vorgesehenen Aufnahmekästen gegeben. ErfiridungsgemüL- ist eine elektrische Sicherheitsschaltungsanordnung mit einem Transformator, dessen Primärwicklung an eine Stromquelle urd dessen Sekundärwiclclurig über Verbraucherleitungen an einem Verbraucher angeschlossen ist, und mit einer normalerweise geschlossenen Schalteinrichtung zur Trennung des Verbrauchers vors vier Stromquelle gekennzeichnet durch einen Stromkreis zwischen Sekundärwicklung und Erde zur Betätigung der Schalteinrichtung und Unterbrechung der Stromzuführung zum Verbraucher bei Auftreten eines Erdschlusses mit geringem Widerstand an einer der Verbraucherleitungen, der so ausgelegt ist, daß er bei einem Erdschluß einer der Verbraucherleitungen durch menschlichen Körperkontakt nicht anspricht bzw. keine Betätigung der Schalteinrichtung auslöst. Die Erfindung ist nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben.
• Fig. 1 zeigt ein Schaltuild zur Erläuterung der elektrischen Sicherheitsschaltung nach der Erfindung.
• Fig. 2 ist ein Schaltbild eines abgeänderten Ausführungsbeispiels der Sicherheitsschaltung nach der Erfindung und Fig. 3 ist ein Schaltbild gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Sicherheitsschaltung nach der Erfindung. Die Sicherheitsschaltung'nach Fig. 1 dient zur Stromversorgung eines Verbrauchers 11, beispielsweise einer Beleuchtungsanlage, eines elek-

  trischen Gerätes oder eines Motors aus einer nicht dargestellten

  11

  Stromquelle. Der Verbraucher/ist über einen Trenntransformator 12,

  bestehend aus Primärwicklung 13 und Sekundärwicklung 14, an die Stromquelle angeschlossen. Die Primärwicklung 13 ist an ihren Enden über Leitungen 16, 17 an die zugeordnete Stromquelle angeschlossen. Das Übersetzungsverhältnis des Transformators beträgt vorzugsweise 1s1, so daß an der Sekundärwicklung 14 die gleiche Spannung wie an der Primärwicklung 13 zur Verfügung steht. Da die Schaltung nach der Erfindung hauptsächlich Anwendung in Wohnungen, Luden, Gebäuden usw. findet, wo eine Spannung von ca. 120 Volt zur Verfügung steht, liegen auch an den TransformaLorwicklungn 13, 14 annähernd 120 Volt. Durch Verwendung eines Trenntransformators 12 erüi;rigt sich _cler übliehe mit der Sekundärwicklung in Verbindung stehende Erdleiter"s(), daß die Sekundärwicklung 14 hier gegen Erde isoliert ist.
• An die Enden der Sekundärwicklung 14 ist über zwei Leitungen 18, 19 der Verbraucher 11 angeschlossen, wobei die Leiter 18, 19 üüer eine normalerweise geschlossene Schalteinrichtung 21 geführt sind. Die Schalteinrichtung 21 r.estelit aus zwei gekuppelten, gemeinsam betätigbaren Schaltern 22, 23, die normalerweise in die geschlossene -tellung entsprechend der Darstellung in Fig. 1 gedrückt sind, so da: die Sekundärwicklung 14 und :jamit auch die Stromquelle mit dem Verbraucher 11 verbunden sind.
• Nach Fig. 1 ist zum Öffnen der Schalter 22, c3 und zu der damit einhergehenden Unterbrechung der Verbraucherleitungen 18, 19 Lei Erdschluß eine Schaltung vorgesehen, die einen Leiter 24 enthält, der mit seinem einen Ende an eine Mittelanzapfung 26- der Sekundärwicklung 14 und mit seinem anderen Ende an eine Klemme 2( einer Relais-Wicklung 28 angeschlossen ist, cie ihrerseits aritriebsm'zL-ig mit der Schalteinrichtung 21 gekuppelt ist. Die Relais-Wicklung 28 ist mit Ihrer anderen Klemme 29 über einen Leiter 30 an eine Seite eines Einweggleichrichters 31 angeschlossen, dessen andere Seite geerdet ist. Dadurch ist die Mittelanzapfung 26 der Transformaotor-Sekumdärwicklung über die Reihenschaltung von Relais-Wicklung 28 und

  #

  Gleichrichter oder Diode 31 geerdet, wobei letztere eine Spannung

  zur Verfügung stellt, deren Größe etwa dem halben Wert .der an der

  Mittelanzapfung 205 abnehmbaren Spannung entspricht. Wird der Primär-

  wicklung 13 des Transformators 12 über die Leitungen 16, 17 eine Wech-

  selspannung von ca. 120 Volt angelegt, so beträgt die an der Anzapfung

  26 der Sekundärwicklung abnehmbare Spannung ca. 60 Volt, nämlich die

  Hälfte der Gesamtspannung der Sekundärwicklung 14, sofern der Trans-

  formator 12 ein Übersetzungsverhältnis von 1:1 besitzt. Bei Verwen-

  dung eines Einweggleichrichters 31 beträgt die an der Wicklung 28

  anliegende Gleichspannung etwa die Hälfte vier an dem Mittelaägriff 26

  abnehmt_üren 31)annung, d.h. ca. 27 Volt.

  Beim Betries.) der k-)chaltung nach der Erfindung ist die Primärwicklung

  13 des ran@formü;,e;rs 1f' ari einer @)tromquelle und vier Verbraucher 11

  emr:; Fig. 1 rsri die Icieicundiir,wieklung 14 (jes rransf'ormaLors angeschlos-

  sen. Laie Schalter 2L, `3 befinden sich in geschlossener Stellung, so

  ,laLz der Verbraucher 11 unter Spannung steht. Bei Auftreten eines Erd-

  schlusses mit geringem Widerstand in einer der Veruraucherleitungen

  18 oder 19,-2.B. :;ei Kontakt eines nicht isolierten Teiles einer Ver-

  braucherleitung mit Erde oder ruei einem Kurzschluß einer Wicklung,

  falls es sich beim Verbraucher 11 um einen Motor handelt und das Mo-

  torgehäuse mit Erde in Berührung ist, wird augenblicklich über den

  Leiter 24, die iielais-,1icklung 28, den Leiter j0 und Gien Gleichrich-

  ter r=i urd _'trde ein .'tr@)mkr,eis geschlossen. In Fig. 1 ist ein solcher

  LT°.is c::iu_@ m.*-, t E2i@iil ;em l.iderstand des Leiters 1(? an der Stelle GF an-

  @_e :eate : . t.11;.- Fol,;e @es geringen Widerstandes in dem über Erde gehen-

  den Stromkreis fließt durch die Relais-Wicklung 28 ein großer Strom, ungeachtet der niedrigen Spannung in dem geerdeten Stromkreis mit der Diode 31.
• Die Schalteinrichtung 21 wird dadurch über die Relais-Wicklung 28 betätigt, so daß infolge der Bewegung der Schalter 22, 23 in die offene Stellung die Verbraucherleitungen 18, 19 unterbrochen werden.
• Auf diese Weise wird bei Auftreten eines Erdschlusses eine Beschädigung der Schaltungsanordnung und Sachschaden vermieden. Die Schalteinrichtung kann so aufgebaut sein, daß das Relais in der offenen Stellung verriegelt ist, damit ein Rückstellvorgang notwendig wird, bevor die Schalteinrichtung den Verbraucher wieder unter Spannung setzt; andererseits kann auch ein Haltekreis für die Schalteinrichtung 21 vorgesehen sein, der diese in ihrer offenen Stellung,hält. Falls eine der Verbraucherleitungen 18, 19 mit dem Körper einer Person in Berührung tritt oder wenn eine Person das Gehäuse eines den Verbraucher 11 bildenden Motor berührt, der ungeerdet ist, dessen Wicklung jedoch mit dem Gehäuse zufällig einen Kurzschluß besitzt, so entsteht, wenn überhaupt, ein sehr geringer Stromfluß durch den Körper. der Person aufgrund des hohen Körperwiderstandes und der geringen Spannung im Stromkreis zwischen der Mittelanzapfung 26 der Sekundärwicklung über den Leiter 24, Relais-Wicklung 28, Leiter 30, Gleicrr richter 31 und Erde. Die helais-Wicklung 28 betätigt daher nicht die Schalteinrichtung 21, und die Schalter 22, 23 bleiben geschlossen..
• Auf diese Weise werden Verletzungen oder Todesfälle durch elektrischen Schlag bei Personen, die mit den Verbraucherleitungen 18 und 19 in Berührung kommen, wirksam unterbunden. Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 2 und 3-ist die im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebene Schaltung zur Betätigung der Schalteinrichtung 21, die bei einem Erdschluß einer der Verbraucherleitungen 18, 19 über den menschlichen Körper nicht anspricht, mit einer weiteren Schaltung kombiniert, welche die Betätigung der Schalteinrichtung bei einer Stromstärke auslöst, die mit Sicherheit dem menschlichen Körper ungefährlich ist.
• In Fig. 2, in der sich gleiche Bezugszeichen auf-die gleichen Schaltungselementewie in Fig. 1 beziehen, ist ein normalerweise unterbrochener erster Stromkreis zur Betätigung der Schaleinrichtung 21 bei einer vorbestimmten Stromstärke vorgesehen, der die Schalter 22, 23 in die offene Stellung bewegen, die Verbraucherleitungen 18, 19 unterbrechen und damit auch den Verbraucher 11 von der Sekundärwicklung 14 des Transformators abschalten soll. Dieser Stromkreis enthält einen Leiter 24, der mit seinem einen Ende an die Mittelanzapfung 26 der Transformator-Sekundärwicklung 14 angeschlossen ist. Das andere Ende des Leiters 24 ist mit der einen Klemme 27 der.Relais-Wicklung 28 verbunden, die antriebsmäßig mit der Schalteinrichtung 21 wie in Fig: 1 gekuppelt ist.
• Die Relais-Wicklung 28 ist mit ihrer anderen Klemme 29-über einen Leiter 30 an eine Seite eines als elektrisches Tor oder Ventil wirkenden Schaltungselementes 32 angeschlossen, das vorzugsweise aus einem Siliziumgleichrichter besteht. Der Siliziumgleichrichter 32 ist ein handelsübliches elektrisches Schaltungselement, welches normalerweise nicht leitet, jedoch bei Aktivierung durch einen relativ niedrigen Strom leitend wird. In der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 liegt die Stromstärke, bei welcher der Gleichrichter 32.leitend wird, wesentlich niedriger als der zur Erregung des Relais 28 und zur Betätigung der Schalteinrichtung 21 vorbestimmte Stromwert des ersten Stromkreises. Der Stromwert, bei dem der Gleichrichter 32 leitend wird, ist auf eine Größe begrenzt, bei der Schädigungen oder Verletzungen des menschlichen Körpers ausgeschlossen sind.
• Die andere Seite des Gleichrichters 32 ist über einen Leiter 33 mit einem Leiter 34 verbunden, an dessen beiden Enden Einweggleichrichter oder Dioden 36, 37 angeschlossen sind, deren andere Seiten an die Verbraucherleitungen 18 bzw. 19 angeschlossen sind. Der Gleichrichter 32 sorgt in dem ersten Stromkreis, in dem die Relais-Wicklung 28 angeschlossen ist, für eine Spannung von etwa der halben Größe der Spannung, die an der Mittelanzapfung 26 der Sekundärwicklung des Transformators zur Verfügung steht. Eine Spannung @cn 120 Volt an der Primärwicklung 13 bewirkt eine Wechselspannung arl dem MitLelabgriff 26 von etwa 60 Volt, d.h. die Hälfte des an der 'c')ekundärwick-Jung 14 zur Verfügung stehenden Spannungswertes. Bei Anwendung des siliziumgesteuerten Gleichrichters 32 beträgt die der Relais-Wicklung 28 anliegende Gleichspannung etwa 27 Volt, d.h. etwa die Hälfte des Wertes der an Mittelanzapfung 26 abgreifbaren Spannung. Zweckmäßigerweise ist zwischen den Leitern 24, 30 ein Kondensator 38 angeschlossen, der die gleichgerichtete Spannung von 27 Volt `lätten soll, welche der Relais-Wicklung 28 zugeführt wird.

  Nach Fig.-2.ist ein Haltekreis für die Schalteintchtung 21 in der

  geöffneten-itellung vorgeseilen, in welcher der Verbraucher 11 von

  deni.Verbraucherleitungen 18, 19 getrennt ist. Die Relaisklemme 29

  -is-t über-einen Leiter 41 mit einer Seite eines Einweggleichrieh-

  ter,s-.nder- eir@er Diode 43 verbunden, 'deren andere Seite über einen

  Leiter-44 an einen Kontakt 46 des Schalters c^3 angeschlossen ist.

  Ein in der 1-3chaltungsanordnung nach der Erfindung vorgesehener zwei-

  ter Stromkreis spricht normalerweise bei Erdschluß einer der Ver-

  braücherleitungen 18, 19 über den menschlichen Körper nicht an. Die-

  sei, zv;eite Stromkreis sGll bei Erdschluß einer der Verbraucherlei-.

  tungei- leitend werden und den normalerweise offenen ersten Strom-

  kreis bei einem Stromwert schließen, der wesentlich unterhalb des

  zur 3etätigung Lies Relais 28 vorbestimmten stromwertes für die erste

  Schaltung liegt. Der Stromwert, bei welcher der zweite Stromkreis

  den ersten leitend macht, ist auf-eine Gröf.-e i;egrerizt, bei der Kör-

  perverletzungen oder -schäuigurigeri vermieden werden, wobei der erste

  . ti,oncreis zesci.lo:@ser. wir@j, um die Schalteinrichtung zu betätigen

  unu -:äse Lei:i.ungen 1@: ur:.i Lund damit der: Verbraucher von der Strom-

  quelle zu trennen.

  :' er- :;il.i.#iumgesteuerte Gleichrichter 32 ist über einen Leiter 48

  -u: eine Seite eines Widerstandes 49 angeschlossen. Die andere Seite

  ~s 4,) liegt über einen Leiter 51 an einer Seite eines

  1',in;:efiei@rrric@lters oder einer Diode 31, deren andere Seite wie

  1 geerdet ist. Der Widerstand 49 besitzt ei-

  3 i :@z=ie 1 -ach FiG.

  t.:@r: Widers tanaswert, vorzugsweise bei etwa 5:,J0 Ohm, so daß

  damit der Widerstand des Erdschlusses über einen menschlichen Körper, der eine der Verbraucherleitungen 18 und 19 berührt, wesent-: lieh erhöht und der maximal mögliche Stromfluß auf zweieindrittel :-Milliampere innerhalb des Leiters 48 bei einem Erdschluß beschränkt .wird. Der Widerstandswert des Widerstandes 49 ist aber ausreichend: niedrig, so das der Stromfluß aufgrund eines Erdschlusses einer der Leitungen 18-oder 19 nicht beeinträchtigt wird. Die Diode 31 erzeugt eine Gleichspannung von annähernd 27 Volt in dem an sie angeschlossenen normalerweise stromlosen ersten Stromkreis, in der sich der Siliziumgleichrichter 32 befindet, wobei dieser Spannungswert unter dem von Sicherheitsverbänden als für den menschlichen Körper absolut ungefährlich angesehenen Maximalwert von 30 Volt liegt. Die Stromstärke des zweiten Stromkreises mit dem Widerstand 49, die zur Zündsteuerung des Siliziumgleichrichters 32 notwendig ist, liegt wesentlich unterhalb des Stromwertes in dem ersten Stromkreis mit dem Gleichrichter 32 zur Erregung der Relais-Wicklung 28..In der Praxis hat sich herausgestellt, daB ein Stromwert von etwa zweieindrittel Milliampere ausreicht, um den Gleichrichter 32 in Sperrichtung leitend zu machen. Dieser Stromwert liegt wesentlich unter den fünf Miniampere, die von den Sicherheits--und Normverbänden als fair den menschlichen Körper ungefährlich angesehen werden.
• Beim Betrieb der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 ist der Verbraucher 11 über Leitungen 1$, 19 und normalerweise geschlossene $chalter 22, 23 mit der Transformator-Sekundärwicklung 14 verbunden, dessen Primärwicklung 13 an eine Stromquelle angeschlossen ist. Bei Auftreten eines Erdschlusses mit geringem Widerstand in einer der Verbraucherleitungen 18, 19 entsteht, entsprechend dem Beispiel nach Fig. 1, augenblicklich ein geerdeter Stromkreis. Ein Erdschluß am Leiter 19 ist in Fig. 2 bei GF angedeutet.
• Als Folge des Erdschlusses GF entsteht ein Stromkreis von Leitung 19 über Erde zum geerdeten Gleichrichter 31, Leiter 51, Widerstand IE9, Leiter 48, Klemme des Siliziumglethrichters 32, Leiter 30, Relais-Wicklung 28, Leiter 24 zum Mittelabgriff 26 und über die Hälfte der Sekundärwicklung 14 zurück zur Leitung 19. Der Gleichrichter 31 erzeugt in diesem geerdeten Stromkreis eine Gleichspannung von etwa 27 Volt, und der normalerweise nicht leitende Siliziumgleichrichten 32 ist so ausgelegt, daß er bei einem Strom von etwa zweieindrittel Milliampere in dem zweiten in diesem Beispiel angefügten Stromkreis innerhalb des Erdschlusses leitend wird. Sobald der Strom die Größe von zweieindrittel Milliampere erreicht, wird der Gleichrichter 32 leitend und schließt den Stromkreis, so daß im Leiter 33-ein Strom mit einem vorbestimmten Wert von ca. 80 Milliampere fließt. Der durch Ansteuerung des Gleichrichters 32 geschlossene Stromkreis besteht aus dem Gleichrichter 32, dem Leiter 33, dem Leiter 34, der Diode 37, der Verbraucherleitung 19, einer Hälfte der Sekundärwicklung 14 bis zum Mittelabgriff 26 und von dort über Leiter 24 zum Relais 28 und von dort über den Leiter 30 zurück zum Gleichrichter 32.
• Mit Erregung der Relais-Wicklung 28 wird die Schalteinrichtung 21 betätigt, so daß die Schalter 22, 23 sieh in ihrer offenen Stellung bewegen und dabei die Verbraucherleitungen 18, 19 unterbrechen. Indem dadurch der Erdschluß GF stromlos wird, endet auch ein Stromfluß in dem zweiten Stromkreis mit dem Gleichrichter 31, so daß Gleichrichter 32 wieder in seinen nicht leitenden Zustand zurückkehrt und den ihm angeschlossenen Stromkreis öffnet.
• Nachdem jedoch Schalter 23 jetzt an dem Haltekontakt 46 anliegt, ist ein Haltekreis vervollständigt über Leitung 19, Schalter 23 und Kontakt 46, Leiter 44, Diode 43, Relais-Wicklung 28, Leiter 24, Mittelabgriff 26 und über die halbe Sekundärwicklung 14 des Transformators zurück zur Leitung 19, so daß weiterhin ein Strom von annähernd 80 Milliampere bei 27 Volt Gleichspannung aufgrund der Diode 43 durch die Relaiswicklung 28 fließt und das Relais damit in erregtem Zustand verbleibt. Die Schalteinrichtung 21 bleibt deshalb ebenfalls offen, so daß der Erdschluß GF gefahrlos beseitigt werden kann, bis durch eine nicht dargestellte Rückstelleinrichtung die Schalter wieder geschlossen werden.
• Durch Verwendung der Diode 43 und des Siliziumgleichrichters 32 bleiot die Gleichspannung sowohl im Haltekreis als auch in der ersten Schaltung auf einem ungefährlichen Wert von ca. 27 Volt. Falls der Erdsehluß GF in der Leitung 18 auftritt, findet der gleiche Wirkungsablauf statt, mit der Ausnahme, daß der Stromfluß in dem Kreis mit dem Gleichrichter 32 zur Erregung der Relais-Wicklung 28 über den Gleichrichter 36 und die andere Hälfte der Sekundärwicklung 14 des Transformators läuft. Wenn eine der Verbraucherleitungen 18, 19 von dem Körper einer Person berührt wird oder wenn die Person das Gehäuseeines den Wrbra'u-_ eher 11 darstellenden Motors berührt, dessen Gehäuse ungeerdet ist, dessen Wicklung aber mit dem Gehäuse einen Kurzschluß aufweist, entsteht-ein-Erdschluß ähnlich dem Erdschluß GF. Bei der vorliegenden Schaltungsanordnung findet in diesem Falle kein merklicher Stromfluß durch en Körper der Person statt, und zwar aufgrund des hohen Körperwiderstandes, des hohen Widerstandswertes des Widerstandes 49 und-aufgrund der geringen Gleichspannung von annähernd 27 Volt in dem Kreis, in dem der Gleichrichter 31 liig t.

  Darüberhinaus ist der der durch den menschlichen Körper in diesem

  geerüeteri*l@reic, i'lic#.ericle Strom auf maximal zweieindrittel Milli-

  ampere begrenzt, d.ti. weit unter den Stromwert, der durch Sicher- ,

  heitsvorschriften als für den menschlichen Körper unschädlich ange-

  sehen wird, eia der @')iliziumgleichricliter 32 leitet, sobald zweiein-

  drittel Miniampere erreicht sind, und dadurch den Stromkreis

  schlieft, der den Erdschluf über den menschlichen Körper unterbricht.

  Somit erfolgt im Normalfall reines Erdschlusses durch den Körpereiner

  Person in der 'Schaltungsanordnung nach Fig. 2 keine. Betätigung der

  Schaltungseinrichtung 21, so daß die Schalter 22, 23 wie beim Ausfüh-

  -rungsbeiepiel- nach Fig. 1 geschlossen bleiben. Als Folge der geringen

  :Satrtugtrd mäximal möglichen Stromflusses in- einem solchen Erd-

  sahlug- über--den.-Körper wird somit eine Schädigung oder eine tötliche

  Gefahr- @.aufgi-,-und eines elektrischen Schlages zwangsläufig unter allen

  33ed ngüngen verhindert. - -

  Fg. 3:zeigt eine Weiterbildung der Schaltungsanordnung nach Fig. 2,

  wcoei die gleichen Bezugszeichen zur Kennzeichnung gleicher Bauteile

  verwendet sind. In der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 liegt der . Siliziumgleichrichter 321 im Leiter 24' und nicht zwischen den Leitern 30, 33 wie in Fig. 2. Diese Lageänderung des Gleichrichters 32t führt zu keiner Änderung des Betriebs der Schaltung, da der Gleichrichter 32t sich in dem gleichen ersten Stromkreis befindet und in gleicher Weise der Leiter 48t, der Widerstand 491, der Leiter 51t und Diode 311 angeschlossen sind.
• Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist der Leiter 241 nicht mit dem Mittelabgriff 26 der Sekundärwicklung 14 des Transformators nach Fig. 2, sondern mit einem Leiter 54 verbunden, an dessen beiden Enden Gleichrichter oder Dioden 55, 56 liegen, deren andere Seiten mit den Verbraucherleitungen 18, 19 verbunden sind. Die in dem ersten den Gleichrichter 321 enthaltenden Stromkreis gleichgerichtete Spannung entspricht derjenigen der Sekundärwicklung 14. Liegt an der Sekundärwicklung 14 eine Wechselspannung von 120 Volt, so beträgt die

  gleichgerichtete Spannung aus dem ersten Stromkreis, die der Relais-

  ab-

  Wicklung 28 zugeführt wird, etwa 54 Volt. Diese keänderte Schaltungs-

  anordnung kann zur Anwendung kommen, wenn die niedrige Spannung in dem ersten Stromkreis mit dem Gleichrichter 32' nicht erforderliph ist.
• Mit der erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltungganordnung entsteht somit eine elektrisches Strom- oder Verteilersystem, Wie' es sowohl in Wohngebäuden oder industriellen Anlagen üblich ist und dasvollgtändig gegen Sachbeschädigung und aufgrund von Erdschlüssen gesaliiiteti ist, die schnell und zwangsläufig abgeschaltet werden, während andererseits gleichzeitig alle Gefahren einer körperlichen Schädigung durch Körperkontakt mit stromführenden Leitern in dem-System beseitigt wird.. Mit der Schaltungsanordnung nach der Erfindung wird der bei solchen elektrischen Verteilersystemen übl:bhe gemeinsame Erdleiter überflüssig, während ein durch Körperkontakt mit den Verbraucherleitungen in dem System entstehender Erdschluß hinsichtlich Spannung und Stromgröße auf Werte begrenzt ist, die als vollkommen ungefährlich anzusehen sind. Als Folge von in einem durch Körperberührung entstehenden Erdschluß auftretenden niedrigen Spannungen und niedrigen Stromwerten erfolgt keine Betätigung der Unterbrecherschalter. Bekannte Schaltungen, bei denen der geerdete menschliche Körper zur Betätigung einer Sicherheitsschaltung mit den vorbeschriebenen darin enthaltenen bleibenden Gefahren benutzt wird, werden erfindungsgemäß umgangen, da die neue Schaltungsanordnung bei einem Erdschluß über den menschlichen Körper nicht anspricht. Der maximal mögliche Stromwert bei Erdschluß über den menschlichen Körper beträgt etwa zweieindrittel Milliampere, d.h. erheblich weniger als der Wert von fünf Milliampere, der von Sicherheitsorganisationen als unschädlich für den .menschlichen Körper angesehen worden ist. Auch die Spannung der Schaltungsanordnung liegt unter dem Sicherheitswert von 30 bis 50 Vclt. Zum Aufbau der Schaltung dienen leichterhältliche, serienmäßige, billige Bauteile, die in äußerst einfacher Weise einander so zugeordnet sind, daß sl.e auch leicht zu Schaltblöcken vereinigt oder verkleindert werden können, um in Wohnhäusern, Wohnungen, industriellen Fertigungsstätten und in. tragbaren Werkzeugen Anwendung bzw: Unterbringung zu finden.

Claims (2)

1. Patentansprüche 1. Elektrische Sicherheitsschaltungsanordnung mit einem Transrmator, dessen Primärwicklung an eine Stromquelle und dessen Sekundärwicklung über Verbraucherleitungen an einem Verbraudler angeschlossen ist, und mit einer normalerweise geschlossenen Schalteinrichtung zur Trennung des Verbrauchers von der Stromquelle,xgekennzeichnet durch einen Stromkreis (24, 28, 30, 31) zwischen Sekundärwicklung (14) und Erde zur Betätigung der Schalteinrichtung (21) und Unterbrechung der Stromzuführung zum Verbraucher (11) bei ' Auftreten eines Erdschlusses mit geringem Widerstand an einer der Verbraucherleitungen (18, 19), der so ausgelegt ist, daß er bei einem Erdschluß einer der Verbraucherleitungen durch menschlichen Körperkontakt nicht anspricht bzw. keine Betätigung der Schalteinrichtung (21) auslöst.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß .die Schaltungen (24, 28, 30, 31), die Spannung auf einen Wert zwi-When 20 und 30 V begrenzt, Wenn die Spannung an den Verbraucherleitungen etwa 120 V beträgt. 3. Schaltungsanordnung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung eine der.Schalteinrichtung (21) antriebsmäßig zugeordnete Wicklung (28), die zwischen einen Mittelabgriff (26) der Sekundärwicklung (14) und Erde zur Betätigung der Schalteinrichtung bei Auftreten eines Erdschlusses mit geringem Widerstand in einer der Verbraucherleitungen (13, 19) zur Unterbrechung der Stromversorgung des Verbrauchers angeschlossen ist, und ein Schaltungselement (31) zur Herabsetzung der Spannung auf den halben Wert, d.h. auf etwa 20 - 30 V, der an der Mittelanzapfung (26) der Transformatorsekundärwicklung (14) abnehmbaren Spannung enthält. 4. öchaltungsanurdnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltungselement zur Herabsetzung der Spannung eire Einweggleichrichter (31) ist. 5. Schaltungsanordnung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in beiden.Verbraucherleitungen (l8, 19) zur gemeinsamen Unterbrechung je eire normalerweise geschlossener Schalter (22 bzw. 23) angeschlossen ist, denen antriebsmäßig die zwischen dem Mittelabgriff (26) der Sekundärwicklung und dem Gleichrichter (31) bzw. Erde liegende Relais-Wicklung (28) zugeordnet ist, an der eine Spannung von annähernd C@ V liegt, wenn die Spannung zwischen den Verbraucherleitungen etwa 120 V beträgt. -Schaltungsanordnung nach Ansprüchen 1 bis- 5, gekennzeichnet durch einen normalerweise offenen, an die Sekundärwicklung (14) des Transformators angeschlossenen ersten Stromkreis (26, 24, 28$ 0, 32, 33 $ 41 36 bzw. 37, 19) zur Betätigung der Schalteinrichtung (21) bei einem vorbestimmten Stromwert, und durch einen zweiten Stromkreis (48, 51, 31) zwischen dem ersten Stromkreis und Erde zur Überführung des ersten Stromkreises in leitenden Zustand, wobei der zweite Stromkreis normalerweise auf eine Störung aufgrund eines Erdschlusses in einer der Verbraucherleitung durch menschlichen Körperkontakt nicht anspricht, dagegen so ausgelegt ist, daß bei einem Erdschluß mit geringem Widerstand der erste Stromkreis bei einem Stromwert geschlossen wird, der wesentlich niedriger als der in ihm zur Betätigung der Schalteinrichtung (21) vorgesehene Stromwert liegt und auch unterhalb des maximal zulässigen Stromwertes, bei dem mit Sicherheit Körperverletzungen oder -schädigungen vermieden werden. 7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekenn2Ichnet, daß der zweite Stromkreis (48, 49, 51, 31) ein Schaltungselement (31) zur Begrenzung der Spannung auf einen dem menschlichen Körper absolut unschädlichen Wert und ein Schaltungselement (z.B. Widerstand 49) zur Begrenzung des Stromflusses auf einen dem menschlichen Körper absolut unschädlichen Wert enthält. B. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem ersten Stromkreis ein Schaltungselement (36 bzw. 37) zur Begrenzung der Spannung auf einen für den menschlichen Körper unschädlichen Wert enthalten ist. 9. Schaltungsanordnung nach Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Stromkreis ein normalerweise nicht leitendes _. elektrisches Ventil (32) enthält, das an die Transformator-Sekundärwicklung (14) angeschlossen ist und bei einem für den menschlichen Körper absolut unschädlichen Stromwert leitend wird, und daß der zweite Stromkreis ('48, 49, 51, 31) zur Stromzuführung zu dem elektrischen Ventil zwischen diesem und Erde liegt. 10. Schaltungsanordnung nach Ansprüchen 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das normalerweise nicht leitende elektrische Ventil ein Silizium-Gleichrichter (32) ist, der an den Mittelabgriff (26) der Transformator-Sekundärwicklung (14) zur Betätigung der Schalteinrichtung (21) bei einem vorbestimmten Stromwert angeschlossen ist und den ersten Stromkreis: normalerweise unterbrochen hält, ihn jedoch bei Ansteuerung durch einen für den menschlichen Körper absolut ungefährlichen Stromwert schließt, und daß der zweite Stromkreis einen Einweggleichrichter (31) zwischen Siliziumgleichrichter (32) und Erde enthält, der die Spannung in dem zweiten Stromkreis ' auf einen körperliche Schädigungen mit Sicherheit ausschließenden Wert begrenzt. 11. Schaltungsanordnung nach Ansprüchen 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine an den Mittelabgriff (26) der Transformatorsekundärwicklung (14) angeschlossene Relaiswicklung (28) zur Betätigung der Schalteinrichtung (21) bei einem vorbestimmten Stromwert, durch einen an seiner einen Seite an die Relaiswicklung (28) angeschlossenen, den Stromwert auf ungefährliche Höhen begrenzenden Siliziumgleichrichter (32), durch zwei entgegengesetzt gepolte Gleichrichter (36, 37), die mit gleichpoligen Seiten gemeinsam an die andere Seite des Siliziumgleichrichters (32) und die an ihren anderen (einander gleichpoligen) Seiten an je eine Verbraucherleitung (18, 19) angeschlossen sind, ferner durch einen geerdeten Stromkreis (48, 49, 51, 31) mit einem ;jiderstand (49) und einem zwischen Erde und dem Siliziumgleichrichter (32) angeschlossenen Gleichrichter (31), sowie durch einen Haltekreis (41, 4.,7, 44, 46) mit einem zwischen der Schalteinrichtung (21) und der Relaiswicklung (23) angeschlossenen Einweggleichrichter (43) , wobei die Einweggleichrichter (43 bzw. 31) in dem Haltekreis und dem geerdeten Stromkreis sowie der Silizium-Bleichrichter (32) die zur Begrenzung der Spannung auf einen Wert vorgesehen sind, der körperliche Schäden absolut ausschließt. 12. Schaltungsanordnung nach Ansprüchen 1 bis 11, gekennzeichnet durch ein erstes Paar entgegengesetzt gepolt liegender Gleichrichter (36, 37), die mit gleichpoligen Seiten an eine Klemme der Relaiswicklung (28) und mit ihren gleichpoligen entgegengesetzten Seiten an jeweils eine der -Terbraucherleitungen (18, 19) angeschlossen sind, durch ein zweites Paar einander entgegengesetzt gepolt sowie entgegengesetzt dem ersten Paar der Gleichrichter liegender Gleichrichter (55, 56), die mit gleichpoligen Seiten an die andere Klemme der Relaiswicklung (28) und mit ihren entgegengesetzten Seiten an je eine Verbraucherleitung (1a bzW. 19) angeschlossen sind, ferner durch einen Siliziumgleichrichter (32t), der mit der Relaiswicklung (28) zwischen den Gleichrichterpaaren in Reihe liegt, die Relaiswicklung normalerweise stromlos hält und bei einem Stromwert erregt, der hinsichtlich menschlicher Körperschäden absolut Befahrlos ist und durch einen geerdeten Stromkreis in dem ein Widerstand und einem Einweggleichrichter (31'') zwischen dem Silizium-Teichrichter (32.') und Erde angeschlossen ist.