DE3621528A1 - Elektrische abschalteinrichtung - Google Patents
Elektrische abschalteinrichtungInfo
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- H02H5/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal fluid pressure, liquid level or liquid displacement, e.g. Buchholz relays
- H02H5/083—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal fluid pressure, liquid level or liquid displacement, e.g. Buchholz relays responsive to the entry or leakage of a liquid into an electrical appliance
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Description
Die Erfindung betrifft eine Abschalteinrichtung für Wechselstrom,
die insbesondere zur Gefahrenabwehr dient und mit mindestens einem
Sensor arbeitet. Als spezielles Anwendungsbeispiel dient der Haartrockner,
wo einen Schutz gegen den Stromtod für den Fall realisiert
wird, daß der Haartrockner in die mit Wasser gefüllte Badewanne
fällt.
Es sind bereits eine Reihe von Schutzmaßnahmen bekannt, die den
tödlichen Stromunfall durch den Haartrockner in der Badewanne verhindern
sollen.
Die Anwendung des empfindlichen Fehlerstrom-Schutzschalters (Nennfehlerstrom
z. B. 30 mA) gilt derzeit offiziell als Stand der Technik.
Ein wesentlicher Nachteil ist die Tatsache, daß er praktisch
nur für Neuinstallationen infrage kommt, da ein Nachrüsten mit zu
hohen Kosten verbunden ist, insbesondere bei alten Anlagen (mit
klassischer Nullung). Nicht voll geklärt ist auch die Frage, inwieweit
bei isolierten Badewannen, wo der Schutzschalter nicht abschalten
kann, die Gefahr eines tödlichen Unfalles gegeben ist.
Wenn auch der im Badewasser um den Haartrockner kreisende Strom
geringer ist (wie eigene Messungen zeigten), als der zu einer geerdeten
Wanne fließende, so muß doch bedacht werden, daß die Gefahr
stark anwächst, je näher der Haartrockner am Herzen liegt. Auch die
gegebene Muskelverkrampfung ist im Hinblick auf die Ertrinkungsgefahr
zu bedenken.
Die bekannten speziellen Schaltungen gegen den Stromtod in der Badewanne
haben Nachteile: Die Anwendung eines geerdeten Metallgitters
vor den Lufteintritts- und austrittsöffnungen (DE 31 16 285)
erfordern eine dreiadrige Zuleitung und einen Schukostecker, was
die Handlichkeit des Gerätes sehr mindert. Weiter ist ein Schutz
dann nicht gegeben, wenn der Schutzleiter unterbrochen oder mit
dem Außenleiter verbunden ist. Auch andere bekannte Lösungen sind
viel zu aufwendig, z. B. sind bei einem Vorschlag sogar ein eigener
Behälter und eine 4adrige Zuleitung erforderlich (EPA Nr. 1831).
Bei einem weiteren Vorschlag (DE 30 38 101) wird durch die Wassereinwirkung
ein Kurzschluß ausgelöst, der die vorgeschaltete Sicherung
zur Auslösung bringt. Hier erfolgt keine Abschaltung, wenn der Neutralleiter
unterbrochen ist oder wenn der Netz-Schleifenwiderstand
zu hoch ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schutz gegen den
Stromtod in der Badewanne zu realisieren, unter Vermeidung der
erwähnten Nachteil und bei geringstem Aufwand.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches
1 gelöst. Die folgenden Unteransprüche enthalten vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung.
Die Funktionsanalyse der vorgeschlagenen Schaltung zeigt, daß der
Schutz auch dann gegeben ist, wenn der Neutralleiter unterbrochen
ist (z. B. durch Drahtunterbrechung, Sicherung oder Schalter), wenn
die Netz-Schleifenimpedanz einen hohen Wert hat, wenn die Badewanne
isoliert ist oder wenn ein Zwei-Phasenbetrieb gegeben ist. In den
Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben.
In Fig. 1 ist das Verbrauchsgerät (2, 3, 4), z. B. ein Haartrockner,
an der Netzsteckdose S angeschlossen, die vom Netztransformator
T gespeist wird. Die Erregerspule 1 des bistabilen und gepolten
Relais mit zwei Abschaltkontakten 5 und 6 ist in der Mitte der
Heizwicklung (3) und am Sensor 7 angeschlossen. Im Haartrockner
sind an allen Stellen, bei denen Flüssigkeit eindringen kann, Sensoren
so angeordnet, daß die Flüssigkeit zuerst einen Sensor berührt,
bevor sie an eine spannungsführende Stelle gelangt.
Fällt der Haartrockner in die mit Wasser gefüllte Badewanne und
gelangt leitendes Wasser von der geerdeten Badewanne oder/und von
der Heizwicklung an den Sensor, so erhält die Erregerspule 1 Spannung
(unabhängig von der Steckerstellung!) und es erfolgt bei der
nächsten Netzhalbwelle geeigneter Polarität, d. h. nach spätestens
15 ms eine doppelpolige Abschaltung durch die Kontakte 5 und 6.
Da ein gepoltes bistabiles Relais verwendet wird, bleibt der Haartrockner
ausgeschaltet; auch dann, wenn er aus dem Wasser genommen
wird und erneut ins Wasser fällt.
In Fig. 2 liegt im Erregerstromkreis ein Grätz-Gleichrichter 8,
wodurch die Erregerspule 1 bei jeder Halbwelle mit Strom gleicher
Polarität gespeist wird. Dadurch wird erreicht, daß die Abschaltung
bereits bei der ersten oder während der nächsten Halbwelle
erfolgt, d. h. sie erfolgt nach max. 10 ms.
In Fig. 3 werden nicht die Verbraucherwiderstände 2, 3, 4, sondern
zusätzliche Widerstände 9 und 10 als Spannungsteiler verwendet. Auf
diese Weise wird eine wesentlich höhere Funktionszuverlässigkeit
erreicht, da Heizwicklungen eher eine Unterbrechung erfahren können,
als schwach belastete Widerstände.
Weiter ist vom Sensoranschluß zu dem einen Pol ein Heißleiter 11
geschaltet, der im Haartrockner an geeigneter Stelle untergebracht
ist. Wird im Haartrockner die zulässige Temperatur überschritten,
dann verringert sich der Widerstand des Heißleiters entsprechend
und es erfolgt eine Abschaltung.
Die Wiedereinschaltung des Elektrogerätes ist bei dem hier verwendeten
bistabilen gepolten Relais nur durch Anlegen von Gleichspannung
bestimmter Polarität an die Erregerwicklung oder an eine zusätzliche
Erregerwicklung möglich. In der Praxis wird ein ins Wasser
gefallener Haartrockner, was sowieso außerordentlich selten
vorkommt, meist weggeworfen. Die Wiedereinschaltung wäre aber z. B.
in einer Elektrowerkstätte möglich. Sie kann durch die Schaltung
gemäß Fig. 4 realisiert werden.
In Fig. 4 ist eine zusätzliche Schaltung angegeben, die eine automatische
Wiedereinschaltung des Gerätes bewirkt. Mit Hilfe der
nicht abgeschalteten Versorgungsspannung, siehe 12 und 13, wird
über zwei Hochohmwiderstände 14 und 15 sowie dem Gleichrichter 16
der Kondensator 17 mit jener Polarität aufgeladen, die eine Wiedereinschaltung
ermöglicht. Überschreitet die Kondensatorspannung
den Schwellenwert des spannungsabhängigen Schalter 18 (z. B. Kippdiode
oder Gasableiter), dann schaltet dieser Schalter durch und
die Erregerspule 1 erhält einen Stromstoß, der das Relais wieder
einschaltet. 19 ist ein notwendiger Schutzwiderstand.
Durch geeignete R-C-Dimensionierung (14, 15 und 17) kann die gewünschte
Wiedereinschaltzeit festgelegt werden. Für den Fall, daß
der Gefahrenzustand im Zeitpunkt der automatischen Wiedereinschaltung
noch vorhanden ist, erfolgt erneut eine sofortige Ausschaltung.
Claims (5)
1. Elektrische Abschalteinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß
die Erregerspule (1) eines bipolares Relais von einem Spannungsteiler
(2, 3, 4) gespeist wird, der gleichzeitig mit dem
Verbraucher durch die Relaiskontakte (5, 6) abgeschaltet wird.
2. Abschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein gepoltes Relais verwendet wird und im Erregerstromkreis
eine Vollweggleichrichterschaltung (8) liegt.
3. Abschalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Erregerspule (1) durch einen (7) oder mehrere
Sensoren in Funktion gesetzt werden kann, die z. B. bei
Feuchtigkeit, Flüssigkeit, Temperatur oder anderen physikalischen
bzw. chemischen Zuständen reagieren.
4. Abschalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe der nicht abgeschalteten
Versorgungsspannung (12, 13) über hochohmige Widerstände (14,
15) und einem Gleichrichter (16) ein Kondensator (17) aufgeladen
wird, der sich bei Erreichen der Schwellenspannung eines
spannungsabhängigen Schalters (18) auf die Erregerspule (1) des
Relais entlädt und auf diese Weise eine Abschaltung bewirkt.
5. Abschalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß diese in einem elektrischen Handgerät,
z. B. einem Haartrockner, eingebaut ist und als Sensoren
leitende Flächen dienen, die im Gerät berührungssicher überall
dort und in der Weise eingebaut sind, daß eindringende Flüssigkeit
zuerst mit den Sensoren und dann erst mit spannungsführenden
Teilen in Berührung kommt.
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