DE2360037A1

DE2360037A1 - Sicherheitsschaltung fuer ein elektrisches geraet

Info

Publication number: DE2360037A1
Application number: DE2360037A
Authority: DE
Inventors: Frode Soerensen; Holger Vilhelm Vind
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1973-12-01
Filing date: 1973-12-01
Publication date: 1975-06-12
Also published as: AU7491274A; FR2253299B3; FR2253299A1; NO744280L; ES432378A1; BR7410014A; DK572174A; BE821917A; NL7415418A; IT1024884B; JPS5086652A

Description

Sicherheitsschaltung für ein elektrisches Gerät

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitsschaltung für ein elektrisches Gerät, insbesondere Gebrauchsgegenstand, dessen Masse gegenüber den Zuleitungen isoliert ist.

Wenn die Isolierung zwischen der Masse des Geräts und einer Zuleitung schadhaft wird, führt die Masse Spannung und ist nicht mehr berührungssicher. Zwar kann man die Masse des Geräts erden; dann kann es aber beim Schadhaftwerden der Isolation zwischen der spannungsführenden Zuleitung und der Masse zu einem Überschlag kommen, der Brandgefahr mit sich bringt und das Gerät zerstören kann. Falls der zum Erden benutzte Leiter nicht genügend niederohmig ist, kann auch in diesem Fall die Masse eine bei Berührung schädliche Spannung führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitsschaltung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, die das Auftreten eines Schadens an der Isolation festzustellen gestattet und das Gerät sofort, zumindest aber vor Entstehen eines Schadens, abschaltet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Stromtransformator, der außer einer ersten, durch die eine Zuleitung gebildeten Wicklung und einer zweiten, durch die andere Zuleitung gebildeten Wicklung eine dritte durch die Stromdifferenz beeinflußte Wicklung aufweist, und durch ein Relaisj, das anspricht, wenn der Strom durch die dritte Wicklung einen vorgegebenen ¥ert überschreitet.

509824/0059

Bei dieser Schaltung führt ein Fehler in der Isolation dazu, daß ein Nebenstrom auf die Masse übertritt. Im Stromtransformator wird daher eine Differenz zwischen den Strömen in der Zuleitung festgestellt und das Relais spricht an. Wenn die Masse des elektrischen Geräts geerdet ist, fließt dieser Nebenstrom sofort-beim Auftreten des Isolationsfehlers, so daß das Abschalten sofort erfolgt. Das gleiche gilt, wenn das Gehäuse nicht geerdet ist, aber eine kapazitive Aufladung erfährt. Die Sicherheitsvorrichtung arbeitet selbst dann noch zuverlässig, wenn der Nebenstrom erst bei einer Berührung der Masse auftritt, weil man durch eine geeignete Wahl der Empfindlichkeit des Relais dafür sorgen kann, daß der zum Ansprechen erforderliche Differenzstrom eine so geringe Größe hat, daß sich keine Gefahr, z.B. bei Berührung durch einen Menschen oder gar als Brandursache, ergibt.

Wenn das elektrische Gerät mit einer Überstrom-Sicherung in Reihe liegt, wie es gewöhnlich der Fall ist, empfiehlt es sich, daß das Relais einen Kurzschlußschalter zwischen den Zuleitungen aufweist. Um den Kurzschluß hervorzurufen, braucht man nur verhältnismäßig kleine Komponenten. Das Relais kann aber auch einen Öffnungskontakt enthalten oder sogar direkt oder indirekt in jeder Zuleitung einen Schalter öffnen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Relais ein - bei Wechselspannungsbetrieb symmetrisches - gesteuertes Halbleiterventil auf, das zwischen die Zuleitung geschaltet ist, wobei die dritte Wicklung zwischen die eine Zuleitung und die Steuerelektrode geschaltet ist. Um das Halbleiterventil in den leitenden Zustand zu bringen, genügt ein verhältnismäßig kleiner Steuerstrom.

Insbesondere kann der KurzSchlußschalter und der Stromtransformator in einem Doppelstecker angeordnet sein, von dem die beiden Zuleitungen zum Gerät führen. Diese Sicherheitsschaltung nimmt daher praktisch keinen zusätzlichen Platz ein,

509824/0059

Die Sicherheitsschaltung eignet sich für alle elektrischen Geräte, "bei denen ein Schadhaftwerden der Isolation in Betracht gezogen werden muß, und insbesondere für Haushaltsgeräte und andere Gebrauchsgegenstände. Ein typisches Beispiel sind Kühlmöbel, Hobbywerkzeuge und Bügeleisen. Die Sicherheitsschaltung kann auch zusätzlich zu anderen Schutzeinrichtungen verwendet werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier in der Zeichnung veranschaulichter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Sicherheitsschaltung mit elektronischem Kurzschlußschalter und

Fig. 2 einen Doppelstecker mit eingebauter Sicherheitsschaltung.

An die Klemmen 1 und 2 eines Wechselstromnetzes ist über eine Überstromschmelzsichenng 3 und einen Hauptschalter 4 ein elektrisches Gerät 5 angeschlossen. Dieses hat eine Masse 6, z.B. ein Kühlschrankgehäuse, und spannungsführende elektrische Einbauten 7. Die zwischen diesen Einbauten 7 und der Masse 6 liegende Isolation ist nicht veranschaulicht. In die Zuleitungen 8 und"9 ist ein Sicherheitsrelais 10 eingebaut, das einen Kurzschlußschalter in der. Form eines symmetrischen gesteuerten Halbleiterventils 11 aufweist, das zwischen die beiden Zuleitungen 8 und 9 geschaltet ist. Außerdem ist ein Stromtransformator 12 vorgesehen, dessen erste Wicklung 13 durch die Zuleitung 8, dessen zweite Wicklung 14 durch die Zuleitung 9 gebildet ist und dessen dritte Wicklung einen Strom führt, wenn die Ströme in den Zuleitungen 8 und 9 unterschiedlich sind. Die dritte WicMung 15 liegt zwischen der Zuleitung 9 und der Steuerelektrode 16 des Halbleiterventils 11. .

Im Normalbetrieb fließt in der Wicklung 13 derselbe Strom wie in der Wicklung 14. Das Halbleiterventil 11 bleibt daher gesperrt.

SO 98 2 kl 0 0B9

Es sei angenommen, daß die Masse 6 mit der Erde 21 verbunden ist. Tritt ein Isolationsfehler auf, so fließt über die schadhafte Stelle ein Nebenstrom zur Erde ab. Infolgedessen führen die Wicklungen 13 und 14 unterschiedliche Ströme. Infolgedessen entsteht in der dritten Wicklung 15 eine Spannung. Sobald die Stromdifferenz einen vorgegebenen Wert überschreitet, zündet das Halbleiterventil 11. Es entsteht ein Kurzschluß zwischen den beiden Zuleitungen 8 und 9, der die Sicherung 3 zum Ansprechen bringt und das Gerät abschaltet.

Ist die Masse 6 nicht geerdet, so tritt der die Sicherheitsschaltung auslösende Nebenstrom erst bei einer Berührung auf. Die für das Auslösen erforderlichen Nebenströme können aber durch eine entsprechende Bemessung des Relais 10 so klein gehalten werden, daß kein Schaden zu befürchten ist.

Gemäß Fig. 2 können alle wesentlichen Teile in einem Doppelstecker 17 untergebracht werden. Dessen beide Steckkontakte und 19 sind je mit einer Zuleitung 8 und 9 verbunden. Diese Zuleitungen sind durch den Kern des Stromtransformators 12 geführt. Das Halbleiterventil 11 ist mit den Steckkontakten und 19 verbunden. Seine Steuerelektrode 16 führt zur dritten Wicklung des Stromtransformators. Die beiden Zuleitungen 8 und werden über ein Kabel 20 zum Gerät geführt.

Bei dieser Sicherheitsvorrichtung wird mit einem verhältnismäßig geringen Aufwand der Gebrauchsgegenstand einschließlich sämtlicher Einbauten (Motoren, Reglungskomponenten und Leitungen) gegen Schaden durch Isolationsfehler gesichert. Dies führt zu einer erhöhten Sicherheit gegen Funktionsschäden. Da das Relais nach dem Kurzschlußprinzip mit einem Halbleiterventil aufgebaut » ist, genügen verhältnismäßig kleine Signale, um die Auslösung zu bewirken. Da das Relais nur einem elektrischen Gerät zugeordnet ist, läßt sich die Empfindlichkeit des Relais sehr hoch wählen, da keine Störungen durch Impulse von anderen Gebrauchsgegenständen auftreten, so daß sich ein hoher Sicherheitsgrad ergibt. Der Einbau aller wesentlichen Komponenten in einen Stecker in

S 0-9 824/0059

der Zuleitung führt zu weiteren Vereinfachungen. Beispielsweise kann dieser Stecker auch ein normaler Schutzkontaktstecker sein, der die Erdung der Masse 6 bewirkt. Die Erfindung eignet sich auch für Systeme mit mehr als einer Phase.

509824/0059

Claims

PATENTANSPRÜCHE .

f 1 Λ Sicherheitsschaltung "für ein elektrisches "Gerät, insbesondere —Gebrauchsgegenstand, dessen Masse gegenüber den Zuleitungen isoliert ist, gekennzeichnet durch einen Stromtransformator (12), der außer einer ersten, durch eine Zuleitung (8) gebildeten Wicklung (13) und einer zweiten, durch die andere Zuleitung (9) gebildeten Wicklung (14) eine dritte durch die Stromdifferenz beeinflußte Wicklung (15) aufweist, und durch ein Relais (10), das anspricht, wenn der Strom durch die dritte Wicklung einen vorgegebenen Wert überschreitet.
2. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1, wobei das Gerät mit einer Überstrom-Sicherung in Reihe liegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais (10) einen KurzSchlußschalter (11) zwischen den Zuleitungen (8, 9) aufweist.
3. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais (10) ein - bei Wechselspannungsbetrieb symmetrisches - gesteuertes Halbleiterventil (11) aufweist, daß zwischen die Zuleitungen (8, 9) geschaltet ist, wobei die dritte Wicklung (15) zwischen die eine Zuleitung (9) und die Steuerelektrode (16) geschaltet ist.
4. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß der KurzSchlußschalter (11) und der Stromtransformator (12) in einem Doppelstecker (17) angeordnet sind, von dem die beiden Zuleitungen (8, 9) zum Gerät (5) führen.

S0982A/0059