DE2153341B2

DE2153341B2 - Prüfschaltung zum Feststellen unzulässiger Berührungsspannungen an elektrischen Geräten

Info

Publication number: DE2153341B2
Application number: DE2153341A
Authority: DE
Inventors: Lucius Ponder Indianapolis Ind. Thomas (V.St.A.)
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1970-11-10
Filing date: 1971-10-26
Publication date: 1973-12-06
Also published as: US3784903A; JPS47010295A; DE2153341C3; DE2153341A1

Description

Gleichrichter 24 mit seiner Anode geschaltet ist. Die beiden Kathoden der Gleichrichter 20 und 24 sind an den Ausgang 26 der Brücke angeschlossen, mit dem der eine Anschluß des Milliamperemeters 30 über Widerstände 32 und 34 verbunden ist. Das andere Ende des MiUiamperemeters 30 ist über eine Leitung 36 mit dem Zwischenanschluß 14 der Gleichrichterbrücke 10 verbunden.

Der eine (32) der das Milliamperemeter 30 mit der Gleichrichterbrücke 10 verbindenden Widerstände ist so bemessen, daß er annähernd gleich dem Körperlastwiderstand des Menschen ist, so daß die Stromanzeige des MiUiamperemeters 30 die Erdschlußprüfung gemäß den Vorschriften von Underwriters Laboratory simuliert. Der andere Widerstand 34 ist dagegen so bemessen, daß er zusammen mit einer Diodenschutzschaltung den Stromfluß im Milliamperemeter begrenzt. Die Diodenschutzschaltung besteht aus zwei Halbleiterdiodeu 40, 42, die jeweils mit ihrer Anode an den Verbindungspunkt der Widerstände 32 und 34 und mit ihrer Kathode an den mit dem Zwischenanschluß 14 der Gleichrichterbriickc verbundenen Anschluß des MiUiauipcrenieters 30 angeschlossen sind.

Ein zusätzlicher Schutz des Erdschlußprüfgerätes ist durch die Reihenschaltung einer Sicherung 44 und eines Strombegrenzungswiderstandes 46 gegeben, die die vier Gleichrichter der Brücke 10 schützen. Das von der Gleichrichterbrücke 10 entfernte Ende der Sicherung 44 ist über zwei Eichwiderstä/ide 50, 52, die jeweils normalerweise durch Schalter S₁ bzw. S., kurzgeschlossen sind, mit einem Prüftaster P₁ ver^: bunden. Ein zweiter Prüftaster P„ ist über eine Leitung 54 mit dem Bezugsanschluß"l8 der Gleichrichterbrücke 10 verbunden, und der Widerstand 46 ist über den Eingang 16 an die Gleichrichterbrücke an- ^3S geschlossen. Wenn die Spannung am Prüftaster P₁ positiv gegenüber der Spannung am Prüftaster P₂ ist, besteht ein Stromweg zwischen den Brückenanschlüssen 16 und 18 über den Gleichrichter 20, die Widerstände 32 und 34, das Milliamperemeter 30 und den Gleichrichter 22. Wenn die Spannung am Prüftaster P₂ positiv gegenüber der Spannung am Prüftaster P₁ ist, sind die Brückenanschlüsse 16 und 18 über den Gleichrichter 24, die Widerstände 32 und 34, das Milliamperemeter 30 und den Gleichrichter 12 miteinander verbunden. In beiden Fällen verläuft die Richtung des Stromflusses vom Anschluß 26 über die Widerstände 32 und 34 und das Milliamperemeter 30 zum Anschluß 14, so daß das Milliamperemeter 30 oositive Anzeigen für beide Polaritäten liefert und daher der mit dem Prüfgerät arbeitende Techniker der Mühe enthoben ist, das Gerät je nach der Art oder Polarität der angelegten Spannungen umzupolen.

Das Prüfen des Gerätes mit dem Milliamperemeter 30 und dem angenommenen Erdanschluß (Wasserrohr, Leitung usw.) kann wie folgt geschehen: Als erstes wird der Prüftaster P₁ mit dem einen und der Prüftaster P₂ mit dem anderen Pol einer Wechselstromnetz-Steckdose verbunden. Die Schalter S₁ und S₂ sind zunächst geschlossen, so daß die Widerstände 50 und 52 kurzgeschlossen sind. Bei den in der Zeichnung angegebenen Bemessungswerten und bei Verwendung von Brückengleichrichtern vom Typ IN 1763A zeigt das Milliamperemeter 30 einen Strcrr. von ungefähr 4,5 Milliampere an. Dies ergibt sich daraus, daß der Widerstand 34 am Verbindungspunkt mit dem Widerstand 32 eine Spannung führt, die ausreicht, um die Dioden 40 und 42 bei diesem Stromwert durchlaßzuspannen, so daß der Strom im Milliamperemeter 30 begrenzt und dieses vor einem Hinausschlagen über den Skalenendwert geschützt wird. Diese Ablesung wird sodann aufgezeichnet. Danach wird der Schalter S₁ geöffnet, so daß der Widerstand 50 eingeschaltet wird, der (bei der angegebenen Bemessung) den Siromfluß im Milliamperemeter 30 auf ungefähr 2 Milliampere herunterdrücW. Dadurch ergibt sich am Verbindungspunkt der ^v derstände 32 und 34 eine Spannung, die nicht ausreicht, um die Dioden 40 und 42 leitend zu halten. Die Stromanzeige des MiUiamperemeters 30 wird ebenfaüs aufgezeichnet. Danach wird der Schalter S₁ geschlossen und der Schalter S₂ geöffnet, so daß der Widerstand 52 eingeschaltet wird und sich (bei der angegebenen Bemessung) ein Stromfluß von 1 Milliampere im MiUiamperemeter 30 ergibt. Diese Anzeige wird ebenfalls aufgezeichnet; anschließend werden die Prüftaster P₁ und P., aus der Steckdose entfernt.

Als nächstes wird der Prüftaster P₂ mit dem angenommenen Erdpotentialpunkt (Erdanschluß) verbunden. Der Prüftaster P₁ wird mit dem einen Pol der Steckdose verbunden, um die zuvor erhaltenen Anzeigen mit Anzeigen zu vergleichen, die auf gleiche Weise jetzt gewonnen werden. Zeigt bei geschlossenen Schaltern S₁ und S., das Milliamperemeter 30 einen Stromfluß von 4,5 Milliampere .an, so nimmt man weitere Ablesungen bei geöffnetem Schalter S₁ und anschließend bei geöffnetem Schalter S₂ vor. Wenn sämtliche Anzeigen des MiUiamperemeters 30 denjenigen Anzeigen entsprechen, die bei Anschluß der Prüftaster P₁ uad P₂ an die Steckdose erhalten wurden, so stimmt der angenommene Erdanschluß in etwa. Wenn das Milliamperemeter 30 bei Anschluß des Prüftasters P₁ an den einen Pol der Steckdose nicht au^chlägt, so sollten die Ablesungen bei geschlossenen Schaltern S₁ und S₂ vorgenommen werden, nachdem der Prüftaster P₁" an den anderen Pol der Steckdose angeschlossen ist. Wenn die bei dieser zweiten Anordnung erhaltenen Anzeigen denjenigen Anzeigen entsprechen, die bei mit beiden Polen der Steckdose verbundenen Prüft astern gewonnen wurden, so ist die Prüfung des Erdanschlusses und des Meßinstruments auf einwandfreies Arbeiten abgeschlossen.

Das Prüfen eines elektrischen Gerätes (speziell eines Fernsehempfängers) kann auf folgende Weise geschehen: Als erstes wird der Prüftaster P, in der oben beschriebenen Weise mit dem Erdanschluß verbunden. Der Fernsehempfänger wird sodann direkt (d. h. nicht über einen Isolationstransformator) an das Wechselstromnetz angeschlossen. Anschließend wird der Prüftaster P₁ nacheinander an alle zugänglichen Empfängerteile, wie Reglei knöpfe, frei liegende Schrauben, Beschläge, Antennenklemmen usw., angesetzt. Tritt zwischen dem Prüftaster P, und dem Prüftaster P₂ über die Gleichrichter 20, 22 und das Milliamperemeter 30 bei geschlossenen Schaltern S₁ und S₂ ein Stromfluß auf, der 2 Milliampere Skalenanzeige übersteigt, so zeigt dies einen über der tragbaren Grenze von 2 Milliampere liegenden Erdschlußstrom an. Das wiederum weist auf einen Fehler hin, der behoben werden sollte, bevor das Gerät an den Kunden zurückgegeben wird. Nach dieser Prüfung und der erforderlichen Reparatur wird der Netzstecker umgepolt und der Prüfvorgang wiederholt. Wie ohne weiteres ersichtlich, können die er-

forderlichen Prüfvorgänge ziemlich schnell vorge- halten, daß man zwischen die dargestellten Annommen werden, da keine Skalenumschaltung oder Schlüsse A und B einen steuerbaren Siliciumgleich-Umpolung des Meßinstruments erforderlich ist. Ein richter 70 in Reihe mit einer Batterie +V und einer etwaiger Erdschlußstrom, der das Milliamperemeter Summeroszillator-Warnvorrichtung schaltet, so daß 30 übersteuern oder überlasten würde, wird durch die 5 eine solche hörbare Signalanzeige gegeben wird, so-Dioden 40 und 42 reguliert, so daß das Milliampere- bald die Spannung am Widerstand 34 und am Millimeter 30 in der erforderlichen Weise geschützt ist. amperemeter 30 denjenigen vorbestimmten Span-Da zwei Dioden 40 und 42 vorgesehen sind, bleibt nungswert erreicht, der dem Stromfluß von 2 Millidas Meßinstrument auch dann geschützt, wenn eine ampere entspricht. Gewünschtenfalls kann dafür geder Dioden ausfällt. Diese zusätzliche Sicherheit ist io sorgt werden, daß die Warnvorrichtung so lange tönt, mit tragbaren Kosten verbunden, da die verwendeten bis ein Rückstellknopf gedrückt wird. Eine derartige Dioden verhältnismäßig billig sind. Das Meßwerk des Warnvorrichtung ist jedoch nur ein weiterbildendes Milliamperemeters kann ebenfalls verhältnismäßig Erfindungsmerkmal, da an sich positive Anzeigen billig sein, da ein typisches Meßwerk mit einem Se- auch weiter für beide Spannungspolaritäten erhalten rienwiderstand von etwa 200 Ohm für ungefähr 15 werden und für einen angemessenen Schurz in sol-2 US-$ erhältlich ist. chen Fällen gesorgt ist, wo der Erdschlußstrom den Die vorstehend beschriebene Anordnung stellt gewählten Meßbereich des Milliamperemeters überzwar die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung steigt. Sollten in Zukunft die Normen oder Vordar, läßt sich jedoch in verschiedener Hinsicht ab- schritten für zulässige Erdschlußströme sich ändern, wandeln. So kann es wünschenswert sein, daß das 20 so ist die erfindungsgemäße Einrichtung nach wie vor Gerät eine hörbare oder sichtbare Warnanzeige lie- voll brauchbar; denn man braucht dann lediglich fert, wenn der Erdschlußstrom die tragbare Grenze andere Bemessungswerte zu wählen, so daß man bei von 2 Milliampere erreicht. Eine solche hörbare unzulässig hohen Erdschlußströmen eine optimale Warnanzeige kann man beispielsweise dadurch er- sichtbare oder hörbare Warnanzeige erhält.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Gerätestecker in der Steckdose umgepolt und werden Patentansprüche: die einzelnen Messungen wiederholt Ergibt die An zeige eine mögliche Berühruagsgefahr, so werden die

1. Prüfschaltung zum Feststellen unzulässiger entsprechenden Reparaturen vorgenommen, bevor Berührungsspannungen an elektrischen Geräten 5 das Gerät an seinen Eigentümer zurückgegeben wird, mit zwei zur Berührung des Gerätes bzw. eines Eine solche Berührungsgefahr besteht dann, wenn Erdpotentialpunktes bestimmten Prüftastern, die das Meßinstrument eine Spannung in der Größenan zwei entgegengesetzte Klemmen einer Gleich- Ordnung von 3 Volt anzeigt, was einem Erdschlußrichterbrücke angeschlossen sind, über deren an- strom von 2 Milliampere entspricht Es ist klar, daß dere beiden Klemmen die Parallelschaltung aus i₀ man genaue Messungen dann erhält wenn man das einer Diode und einem Gleichstrom-Anzeige- Voltmeter auf einen seiner niedervoltigen Meßbeinstrument geschaltet istdadurchgekenn- reiche schaltet Jedoch führt bei den derzeit gezeichnet, daß in Reihe mit dem die Parallel- bräuchlichen Fernsehempfängerausfuhrungen häufig schaltung und die beiden anderen Klemmen (14, das Metallchassis selbst die Spannung des Wechsel-26) der Gleichrichterbrücke (10) enthaltenden ₁₅ Stromnetzes. Bringt man in diesem Fall den Wider-Stromkreis ein Widerstand (32) geschaltet ist, des- Standsanschluß an das Chassis oder ein nach ihm sen Wert ungefähr 1500 Ohm beträgt kurzgeschlossenes Bauteil, so kann es geschehen, daß

2. Prüfschaltung nach Anspruch 1, dadurch das Voltmeter durchbrennt wenn es im niedervoltigekennzeichnet daß in Reihe mit dem zur Beruh- gen Meßbereich arbeitet Viele Fernsehtechniker pflerung des Gerätes bestimmten Priiftaster (P₁) zwei ₂₀ gen daher der Gefahr einer solchen Beschädigung zur Eichung der Prüfschaltung dienende Wider- ihrer Meßinstrumente aus dem Wege zu gehen, instände (50, 52) geschaltet sind, die jeweils von dem sie bei der Betriebsüberprüfung der reparierten '•'nem Schalter (S_x, S₂) überbrückt 5-nd. Geräte die entsprechenden Tests unterlassen.

3. Prüfschaltung nach Anspruch 1 oder 2, da- Aus der USA.-Patentschrift 3 510 766 ist auch durch gekennzeichnet, daß das Anzeigeinstrument schon eine Prüfschaltung der eingangs genannten Art (30) in Reihe mit einem weiteren Widerstand (34) ²⁵ bekannt, mit der aber lediglich festgestellt werden parallel zu der Diode (40) geschaltet ist. soll, ob eine Flüssigkeit wie z.B. Wasser in Schwimmbädern unterSpannung steh*. Obwohl auch die Quelle eines gegebenenfalls vorhandenen Leckstromes auf-

gespürt werden soll, ist mit der bekannten Schaltung

³⁰ nicht feststellbar, welcher Strom bei Berührung durch einen Menschen fließen würde.

Die Erfindung betrifft eine Prüfschaltung zum Fest- Aufgabe der Erfindung ist, eine Prüfschaltimg anstellen unzulässiger Berührungsspannungen an elek- zugeben, mit der bei einem elektrischen Gerät wie frischen Geräten mit zwei zur Berührung des Gerätes z. B. einem Fernsehgerät feststellbar ist, ob bei Be- bzw. eines Erdpotentialpunktes bestimmten Prüf- ³⁵ rührung der zugänglichen Geräteteile im Körper der tastern, die an zwei entgegengesetzte Klemmen einer betreffenden Person ein Strom von mehr als 2 mA Gleichrichterbrücke angeschlossen sind, über deren fließen würde, ohne daß die Gefahr einer Beschädiandere beiden Klemmen die Parallelschaltung aus gung der Prüfschaltung durch Netzspannungsschluß einer Diode und einem Gleichstrom-Anzeigeinstru- besteht,
ment geschaltet ist. ⁴° Die Erfindung löst diese Aufgabe bei einer Prüf-

Es ist allgemein bekannt, daß ein Stromfluß von schaltung der eingangs genannten Art dadurch, daß

5 Milliampere im menschlichen Körper gefährlich in Reihe mit dem die Parallelschaltung und die bei-

sein kann. Auch Siröme von 3 bis 4 Milliampere kön- den anderen Klemmen der Gleichrichterbrücke ent-

nen schon Schaden hervorrufen, sei es auch nur haltenden Stromkreis tin Widerstand geschaltet ist,

durch die Wirkungen einer Refiexhandlung beim Zu- ⁴⁵ dessen Wert ungefähr 1500 0hm beträgt,

rückzucken vor dem einsetzenden elektrischen Schlag. Eine solche Prüfschaltung, welche die tatsächlichen

Aus diesem Grunde nimmt der Elektriker im allge- Verhältnisse bei der Berührung durch einen Men-

meinen mit einem Gerät, das er repariert hat, Erd- sehen simuliert, ist relativ einfach und billig und er-

schlußprüfungen vor, ehe er es dem Kunden zurück- möglicht die Messung sowohl von Wechselstrom als

liefert. Es gibt Normen (z.B. Underwriters Labora- ⁵° auch von Gleichstrom beider Richtungen (ohne Um-

tory), die als zulässige Grenze des Erdschlußstromes polung). Der Meßbereich des verwendeten Milliam-

einen Wert von 2 Milliampere festsetzen, und diesen peremeters reicht beispielsweise bis 5 mA. Größere

Erdschlußstrom ist der Elektriker oder Techniker Meßströme werden abgeleitet, können das Instrument

festzustellen bestrebt. also nicht beschädigen.

Eine bekannte Einrichtung zum Messen unzulässi- 55 Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfinger Ströme arbeitet mit einem Widerstand von dung ist in der Zeichnung dargestellt.
1500 Ohm, der zwischen einen der Berührung aus- Die dargestellte Prüfschaltung enthält eine Gleichgesetzten Metallgehäuseteil und einen Punkt, der richterbrücke 10 in Zweiwegausführung sowie ein bekannterweise Erdpotential führt, geschaltet wird. Gleichstrom-Meßinstrument in Form eines Milliam-Das Netzanschlußkabel wird direkt in eine Steckdose ^6o peremeters 30. Ein Gleichrichter 12 der Gleichrich-(in diesem Fall mit 120 Volt Wechselspannung) ein- terbrücke 10 ist mit seiner Anode an einen Zwischengesteckt, und die Spannung am Widerstand wird mit anschluß 14 und mit seiner Kathode an den Brükeinem Wechselstrom-Voltmeter gemessen. Sodann kenanschluß 16, an den auch die Anode eines zweiwird der Geräteanschluß des Widerstandes an jedes ten Gleichrichters 20 angeschlossen ist, geschaltet, einzelne Metallteil, das der Berührung ausgesetzt ist 65 Mit dem Zwischenanschluß 14 ist ferner die Anode (z. B. Tragbügel, Schraubeoköpfe, Bdäge, Regler- eines dritten Gleichrichters 22 verbunden, dessen wellen usw.), geführt und die Spannung am Wider- Kathode an einen als Bezugspunkt dienenden Brükstand jeweils neu gemessen. Anschließend wird der kenanschluß 18 angeschlossen ist, an den ein vierter