DE602004002588T2

DE602004002588T2 - Verfahren und sicherheitseinrichtung für eine erdfehlerschutzschaltung

Info

Publication number: DE602004002588T2
Application number: DE602004002588T
Authority: DE
Inventors: Sandro Zandonella Balco
Original assignee: Trinity SA
Current assignee: Trinity SA
Priority date: 2004-04-19
Filing date: 2004-04-19
Publication date: 2007-06-14
Anticipated expiration: 2024-04-20
Also published as: EP1618638B1; CA2553666A1; ATE341122T1; JP2007533289A; MXPA06002971A; SI1618638T1; EP1618638A1; HRP20060438T3; US20070177325A1; HK1091039A1; DE602004002588D1; DK1618638T3; CY1105873T1; CN1842951A; CN1842951B; PT1618638E; WO2005101605A1; ES2273250T3; US7636224B2; PL1618638T3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schutz gegen Leckströme und auf eine Vorrichtung für die Implementierung desselben.
Es ist bekannt, daß, wenn Vorrichtungen verwendet werden, die durch ein Stromnetz und dergleichen versorgt werden und wahrscheinlich in direkten Kontakt mit einer Person kommen, die Gefahr der Fulguration immer hoch ist. Dies ist der Grund, weshalb die Sicherheitsstandards schützende Differenzstromschalter vorschreiben.
Gewöhnlich wird in einem Einphasensystem eine elektrische Vorrichtung ( d. h. allgemein gesprochen eine Last) durch das öffentliche Versorgungsnetzwerk (auch Hauptversorgungsnetz genannt) über zwei Drähte versorgt, von denen einer als "heiß" oder "Phase" bezeichnet wird und der andere als "neutral". Gewöhnlich erdet die öffentliche Versorgungsgesellschaft den neutralen Draht nahe dem Verteilerkasten.
Eine verbreitete Art von häuslichen Verletzungen findet statt, wenn Leute aus dem Stromnetz versorgte Vorrichtungen verwenden, während sie ein Bad nehmen oder nahe einem Pool. Das Wasser wird zu einem Weg für einen Strom, genannt Fehlerstrom oder Erdschluß, der von dem "heißen" Draht zur Erde fließt. Wenn dieser Fehlerstrom durch einen menschlichen Körper fließt, kann er zu einer Fulguration führen. Das Gleiche findet statt, wenn eine Person den "heißen" Draht berührt, während sie auf einer zur Erde hin leitenden Oberfläche steht oder diese berührt.
Kommerzielle Schutzschaltungen für diese Art von gefährlichen Ereignissen genannt Fehlerstromschutzschalter oder GFCI, weisen einen Differenzstromtransformator auf, dessen Primärwicklung durch den heißen und den neutralen Draht gebildet wird, während die Sekundärwicklung mit einer Verstärkerstufe verbunden ist. Wenn der Strom in dem heißen Draht die Last erreicht und über den neutralen Draht zurückkehrt ohne einen Verlust zur Erde hin, gibt es in dem Kern des Transformators keine magnetomotorische Kraft zum Induzieren eines Sekundärstromes.
Bei einem Fehlstrom wird im Gegensatz dazu ein Strom, der proportional zu der Differenz zwischen dem heißen und dem neutralen Strom ist, in der Sekundärwicklung erzeugt: dieses Signal wird verstärkt und dann mit ordnungsgemäßen Sicherheitsschwellen verglichen und bei Überschreitung löst ein Relais (oder Schutzschalter) aus, das den heißen und den neutralen Draht von der Last trennt.
Da diese Vorrichtungen das elektrische System eines Hauses als Ganzes schützen, ist ihre Sensibilität auf 30 mA begrenzt ohne Berücksichtung von kleinen parasitären Leckströmen, die von Natur aus in einem System fließen.
Wenn elektrische Geräte oder Handwerkzeuge unter einigen Bedingungen verwendet werden, d. h. in Gegenwart von Feuchtigkeit oder in dem Falle eines möglichen Kontaktes mit Wasserinstallationen, wie z.B. Leitungen oder Sanitärinstallationen, sollte es ratsam sein, aus Sicherheitsgründen auf sensiblere Schutzschaltungen zu vertrauen, die in der Lage sind, in den mit der Stromnetzversorgung zu verbindenden Stecker eingefügt zu werden. In diesem Fall können Vorrichtungen realisiert wer den, die sensibel gegenüber Strömen bis hinunter zu 3 mA oder sogar weniger sind.
Der gefährliche Strompegel hängt von verschiedenen Elementen ab und Standards für elektromedizinische Anwendungen, in denen Elektroden in Kontakt mit einem Patienten sind, fordern eine Schwelle von maximal 3 mA für die Schutzschaltung; trotzdem kann es eine Gefahr für Ströme unterhalb von 1 mA geben, wenn die Schutzschaltungsauslösezeit nicht die Stromunterbrechung sicherstellt, bevor gefährliche Ereignisse stattfinden können.
Mit solch einer hohen Sensibilität kann die Schutzschaltung die Sicherheit des Bedieners sicherstellen, jedoch nur wenn die Schaltung ordnungsgemäß arbeitet. Zur Gestattung einer Überprüfung eines ordnungsgemäßen Arbeitens der Schaltung sind übliche Gerätschaften, die zur Zeit in Verwendung sind, mit einem Testknopf versehen, dessen Drücken einen Fehlstrom simu- lieren läßt, der etwas höher ist als die Schaltungssensitivität, wodurch der Schutzschalter ausgelöst wird. Die Last der Überprüfung ist jedoch dem Nutzer überlassen, der jedes Mal die Gerätschaft mit der Hauptversorgung verbinden muß, den Testknopf drücken muß und nach dem Auslösen die Schaltung wieder einsteuern muß.
Zur Sicherstellung der größten Zuverlässigkeit sollte sich ein Schutzsystem nicht auf einen manuellen Eingriff des Nutzers verlassen.
Im Stand der Technik sind mehrere Lösungen offenbart.
Das Patent US 5 982 593 offenbart einen Schutzschalter, der einen Erdschlußschutz enthält: solch ein Schutz ist weiterhin versehen mit einer Testschaltung zum Testen des sicheren Ar beitens des Schutzschalters selbst; solch eine Testschaltung wird jedoch durch einen Testknopf aktiviert.
Das Patent US 6 426 632 offenbart ein System zum Erzeugen von Stromsignalformen zum Testen eines Störlichtbogenschutzes und beschreibt kurz die Verwendung eines Mikroprozessors zum Erfassen des Sekundärstroms eines Differenztransformators und zum Vergleich desselben mit Schwellen, die in dem Mikroprozessor selbst gespeichert sind: wenn der erfaßte Strom größer ist als die Schwellen, sendet der Mikroprozessor ein Signal, durch welches das Relais ausgelöst wird und die Verbindung mit der Hauptversorgung unterbrochen wird.
Details darüber, wie der Mikroprozessor und die verbundenen Schaltungen diese Funktion durchführen, werden jedoch nicht angegeben und es wird nicht Bezug genommen auf weitere Funktionen, die der Mikroprozessor durchführt.
Das Patent US 5 875 087 bezieht sich auf einen Schutzschalter zum Steuern des Stromflusses von der Hauptversorgung zu einer Last. Ein Mikroprozessor wird verwendet zum Vergleichen des Stromflusses mit Leistungsparametern, die im Innern des Mikroprozessors gespeichert sind und/oder gespeichert werden können, und zum Erzeugen von Steuersignalen für einen Schutzschalter. Der Mikroprozessor führt einen Test des ordnungsgemäßen Arbeitens lediglich an den Nachbarschaltungen durch und nicht an dem Schutzsystem als Ganzes. Weiterhin ist eine Kalibrierungsphase für das System nicht vorhanden.
Das Patent US 6 262 871 bezieht sich auf eine elektronische Schaltung zum automatischen Testen eines GFCI. Ein wichtiges Merkmal dieser Erfindung ist, daß sie mit einem schon verwirk lichten GFCI gekoppelt werden muß oder die wesentlichen Komponenten eines solchen auf weisen muß.
Periodisch wird ein künstlicher Fehlstrom mittels eines Mikrocontrollers erzeugt und das durch den GFCI erzeugte Signal untersucht: wenn diese Signale normal sind, endet der Test. Ansonsten wird die von dem GFCI kontrollierte Last von der Hauptversorgung mittels Auslösens eines zweiten Schutzschalters getrennt, welcher notwendigerweise zu dem System hinzuzufügen ist.
Die Nachteile dieser Lösung sind übermäßige Schaltungsredundanz, da der GFCI durch Funktionen verkompliziert wird, die er schon haben sollte, d. h. eine automatische Erfassung der Funktionslosigkeit; zum Definieren von kritischen Knoten der Spannungsabtastung, zu welchen es nicht immer so einfach ist, Zugang zu finden, was weiterhin auf der anderen Seite einen Anstieg der Verdrahtung und der Systemkosten verursacht, ist die GFCI-Schaltungsarchitektur, auf die diese Erfindung angewendet wird, als im Vorhinein bekannt anzusehen. Im Falle von unterschiedlichen Schaltungsarchitekturen muß das System gemäß dieser Erfindung vollständig neu entworfen werden.
Deshalb gibt es im Stand der Technik nicht einen GFCI, der zur selben Zeit:

– nicht einen manuellen Eingriff benötigt, sondern vollständig automatisch ist;
– hochsensitiv gegenüber Fehlströmen ist;
– eine geringe Größe auf weist und so kompakt ist, daß er in irgendeinen Stecker, eine Buchse oder ein Nebenschlussstromkreiselement eingefügt werden kann;
– für seinen sicheren Betrieb entweder während einer Initialisierungsphase beim Einschalten der Spannung des GFCI oder periodisch nach dem Versorgen der Last Selbsttestfunktionen aufweist;
– dem Nutzer die Art seiner Fehlfunktion anzeigt;
– die Stromzufuhr durch die Hauptversorgung nur nach einer Überprüfung, daß der Schutz ordnungsgemäß und wirkungsvoll arbeitet, erlaubt;
– durch eine Kalibrierung der Fehlstromerfassungsschaltung unabhängig von der Implementierung solch einer Erfassungsschaltung arbeitet und in der Lage ist, eine Drift und einen Offset derselben zu kompensieren;
– beim Erfassen eines gefährlichen Leckstromes die Last von der Hauptversorgung trennt und einen manuellen Eingriff des Nutzers anfordert zum Wiederherstellen der Stromzufuhr.

Es ist eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen GFCI bereitzustellen, der alle die vorstehend beschriebenen Eigenschaften aufweist. Solch eine Aufgabe wird gelöst, wenn ein GFCI gemäß den beigefügten Ansprüchen realisiert wird.
Alle Vorteile eines GFCI gemäß der vorliegenden Erfindung werden ansonsten leichter und klarer anhand der Beschreibung einer bevorzugten, jedoch nicht einzigen Ausführungsform verstanden, die unten lediglich mittels eines nichteinschränkenden Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gegeben wird, von denen:
1 ein Blockdiagramm eines GFCI gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ein detailliertes Schaltbild des GFCI in 1 zeigt;
3 ein Schaltbild für eine Variante der Schaltung in 2 zeigt;
4 ein Schaltbild für eine weitere Variante der Schaltung in 2 zeigt.
Die Erfindung wird nun für ein Haushaltsgerät – d. h. einen Haartrockner – beschrieben, es ist jedoch für einen Fachmann ersichtlich, daß die Erfindung sich auf andere Gerätschaften ebenso bezieht, beispielsweise das Ausrüsten eines Werkzeuges, einer Maschine in einer Fabrik oder irgendwelcher weiterer elektrischen Gerätschaften mit einem zuverlässigen GFCI.
In einer speziellen Ausführungsform, aber dies darf nicht als eine Beschränkung der Erfindung angesehen werden, ist der GFCI in den Stecker an einem Ende des Versorgungskabels des Haartrockners integriert. Eine gleichwertig vorteilhafte Lösung kann jedoch erzielt werden durch Integrieren des GFCI der vorliegenden Erfindung in eine Wanddose, bei welcher der Stecker des Haartrockners oder eines anderen elektrischen Haushaltsgerätes in die Buchse eingeführt wird.
Bezug nehmend auf 1, wo ein Blockdiagramm eines GFCI 1 gemäß der vorliegenden Erfindung zu sehen ist, ist das einphasige elektrische Versorgungsnetzwerk oder die Hauptversorgung mit 10 bezeichnet; ein heißer Draht 12 und ein neutraler Draht 14, geerdet, verbinden das Netzwerk 10 mit den trennbaren Kontakten 22a, 22b eines Relais 20. Andere Arten von kontrollierten Schaltern (oder Schutzschaltern) können verwendet werden, d. h. Halbleitervorrichtungen. Wenn das Relais 20 mit Energie versorgt wird, kontaktieren die Kontakte 22a, 22b zwei Anschlüsse 24a, 24b, von denen zwei Leiter 12a, 12b zu den Anschlüssen eines Haartrockners 16 geleitet und mit diesen verbunden werden.
Die Leiter 12, 14 sind in einer Fehlstromerkennungsschaltung in den Leitern 12, 14 selbst enthalten, in diesem Fall einem Differenzstromtransformator 30, der auf einem Ringkern mit bekannten Techniken implementiert wird. Die Primärwicklung des Transformators wird erhalten mit den Leitern 12, 14, während mittels einer weiteren Wicklung auf demselben Ringkern, schematisch mit 32 bezeichnet, eine Sekundärseite implementiert ist. Zum Erfassen der direkten Fehlströme kann ein Stromsensor, beispielsweise ein LEM-Produkt verwendet werden.
Eine Testerzeugungsschaltung 40 führt einen Nebenschluss der beiden Leiter 12, 14 mittels zweier Leiter 42, 44 durch. Wie hier im folgenden besser erläutert werden wird, ist die Funktion der Schaltung 40 das künstliche Induzieren eines genau bekannten Stromes, der in den Leitern 42, 44 und daher in den Leitern 12, 14 fließt: da der Strom eine Differenzkomponente für den Transformator 30 ist, wird er den Strom erfassen, wodurch ein Sekundärsignal mit einer dazu proportionalen Amplitude erzeugt wird.
Das Signal wird durch eine logische Ausführungseinheit 50 erfaßt (oder abgefragt), an welche der Sekundärteil 32 über eine Verstärkungsstufe gekoppelt ist, wie im folgenden klarer werden wird. Die logische Ausführungseinheit 50 ist ebenfalls an die Testerzeugungsschaltung 40 und das Relais 20 angeschlossen, welchen sie Steuer- und/oder Aktivierungssignale über die Verbindungen 36 bzw. 38 sendet. Die Einheit 50 weist ebenfalls zumindest ein arithmetisches Modul zum Durchführen von binären Operationen, ein RAM, ein ROM und einen A/D-Wandler (alle nicht gezeigt) auf.
Bezug nehmend auf 2 wird das detaillierte Schaltbild des GFCI 1 gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Gleiche Bezugszeichen zu entsprechenden Teilen in 1 werden bei behalten.
Insbesondere ist das Einphasenstromnetzwerk 10 über zwei Sicherungen 11 an zwei Leiter 12 und 14 angeschlossen, welche zu den trennbaren Kontakten 22a, 22b des Relais 20 reichen. Wenn die Spule 21 des Relais 20 mit Energie versorgt wird, kontaktieren die Kontakte 22a, 22b zwei Anschlüsse 24a, 24b, von denen zwei Leiter 12a, 12b zu den Anschlüssen des Haartrockners 16 leiten und mit diesen verbunden sind.
Die Komponenten dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind in vorteilhafter Weise innerhalb eines Anschlusssteckers 55 des Haartrockners 16 untergebracht, der in 2 mit gestrichelten Linien schematisch gezeigt ist.
Wie anhand dieser Figur zu sehen ist, bilden die Leiter 41, 42, die mit der Testerzeugerschaltung 40 (innerhalb einer gestrichelten Linie gezeigt) verbunden sind, und ein Leiter 45 einen Nebenschluss der Leiter 12, 14 des Stromnetzwerks 10.
Ein einen Abfall erzeugendes resistiv-kapazitives Netzwerk 46, innerhalb einer gestrichelten Linie gezeigt, ist mit dem Leiter 45 verbunden, so dass es zu einer gleichrichtenden Brücke 47 reicht, welche direkt mit dem Stromnetz 10 über einen Leiter 44 verbunden ist. Die Ausgabe der Brücke 47 wird durch einen Elektrolytkondensator 48 gefiltert und durch eine Zenerdiode 49 eingeebnet, in dieser Ausführungsform auf 30 V. Diese Spannung ist eine erste Versorgungsspannung des GFCI 1. Der positive Anschluß des Kondensators 48 ist über einen Leiter 200 mit den Emittern von zwei PNP-Transistoren 60, 70 verbunden, während der negative Anschluß mit einem Leiter 100 verbunden ist, der die Erde für die GFCI-Schaltung 1 bildet und mit einem derartigen Namen – Erde 100 – bezeichnet werden wird. Ein Widerstand 61 ist zwischen dem Emitter und der Basis des Transistors 60 vorgesehen, dessen Basis über einen begrenzenden Widerstand 62 mit dem Kollektor eines NPN-Transistors 80 verbunden ist, dessen Emitter mit Erde 100 verbunden ist und dessen Basis über einen Vorspannungswiderstand 63 und einen Leiter 38 mit einem Ausgangsanschluß der Logikeinheit 50 verbunden ist. Als solch eine Einheit kann beispielsweise ein Mikrocontroller Motorola MC908Q2 verwendet werden. An den Kollektor des Transistors 60 sind die Kathode einer Freilaufdiode 64, deren Anode mit Erde 100 verbunden ist, ein Vorspannungswiderstand 65 für die Basis des Transistors 70 und ein Anschluß der Spule 21 des Relais 20 angeschlossen. Der andere Anschluß der Spule 21 ist parallel zu einer Regelungs-Zenerdiode 92 und einem Filterkondensator 91 geführt, mit negativen Anschlüssen, die mit Erde 100 verbunden sind, und positiven Anschlüssen, die mit einem Leiter 110 verbunden sind, der den positiven Teil einer zweiten Versorgungsspannung (in diesem Falle 5,1V) bildet, die sowohl die Logikeinheit 50 als auch einen Operationsverstärker 90 (beispielsweise einen LPV321) versorgt. Der Leiter 110 wird über einen begrenzenden Widerstand 71 durch den Kollektorstrom des Transistors 70, an welchen ein Miller-Kondensator 72 angeschlossen ist, erreicht.
Der Ausgang 90u des Verstärkers 90 ist sowohl mit einem Eingangsanschluß der Einheit 50 als auch mit sternförmig verbundenen Rückkopplungswiderständen 74, 75, 76 verbunden. Die Reihenschaltung der ersten beiden Widerstände ist mit dem inver tierenden Anschluß des Verstärkers 90 verbunden, während der dritte Widerstand den gemeinsamen Knoten der Widerstände 74, 75 an einen resistiven Teiler anschließt, der einen Nebenschluss für die zweite Versorgungsspannung von 5,1 V bildet.
Dieser Teiler wird gebildet durch die Aufeinanderfolge von zwei gleichen Widerständen 76, 77, mit deren gemeinsamem Knoten ein Anschluß des Widerstandes 76 verbunden ist. Zwei Bypass-Kondensatoren 78, 79 sind entsprechend parallel zu den Widerständen 76, 77 geschaltet.
An den invertierenden und den nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers 90 ist die Aufeinanderfolge eines Widerstandes 82 und eines Entstörkondensators 83 bzw. ein Widerstand 84 angeschlossen. Diese Komponentengruppen erfassen die Spannung über einem Lastwiderstand 85, der in Reihe zu den beiden Leitern 32a, 32b geschaltet ist, die von dem Sekundärteil 32 des Transformators 30 kommen. Ein Anschluß des Lastwiderstandes 85 ist ebenfalls mit dem Teilerausgang verbunden, der durch die Widerstände 76, 77 ausgebildet wird.
In eine gestrichelte Linie eingeschlossen sind die folgenden Komponenten der Testerzeugerschaltung 40 zusammen gruppiert. Ein Testwiderstand 86 hoher Genauigkeit verbindet über den Leiter 42 die Anode eines Triac 88 mit dem Leiter 12, wobei die Kathode mit dem Leiter 14 über den Leiter 44 verbunden ist. Der Widerstand 86 bildet einen Nebenschluss für den Leiter 12 an einem dem Transformator 30 nachgelagerten Knoten in solch einer Weise, daß der in dem Widerstand 86 fließende Strom zu dem Netzwerk 10 über die Leiter 44 und 14 zurückkehrt, ohne durch den Ringkern des Transformators 30 zu fließen. Tatsächlich kontaktiert der Leiter 44 den Leiter 12 vorgelagert zu dem Transformator 30. Da der in dem Widerstand 86 fließende Strom lediglich benötigt wird, um durch den Transformator 30 erfaßt zu werden, sind andere Positionen für die Leiter ebenso möglich. Parallel zu dem Widerstand 86 ist ein weiterer Kompensierungswiderstand 87 vorgesehen, welcher statt dessen einen Nebenschluß für den Leiter 12 über den Leiter 41 vorgelagert zu dem Transformator 30 bildet. Zwischen dem Gate und der Kathode des Triac 88 ist ein Widerstand 89 vorgesehen. An das Gate ist die Aufeinanderfolge eines Widerstands 101 und einer Diode 104 und die Aufeinanderfolge eines Widerstands 103 und einer Diode 102 angeschlossen, wobei ihre Anode zu dem Gate hin gewandt ist. Die Dioden 104 und 103 sind antiparallel. Mit dem Widerstand 103 ist der Kollektor eines NPN-Transistors 105 verbunden, wobei der Emitter mit Erde 100 verbunden ist und die Basis über einen Widerstand 106 vorgespannt ist, der wiederum über einen Ausgangsanschluß der Einheit 50 versorgt wird. An diesen Ausgangsanschluß ist ebenfalls die Anode der Diode 104 angeschlossen, welche in Reihe zu dem Widerstand 101 ist.
Zwei Anschlüsse der Logikeinheit 50 versorgen zwei Reihenwiderstände 111, 113 bzw. die LED-Dioden 112, 114. Durch das Treiben der LED-Dioden ist die Logikeinheit 50 in der Lage, dem Nutzer des GFCI 1 visuelle Warnungen oder Signale zu liefern. Zum Hervorheben dieser Warnungen ist die LED-Diode 112 grün, die LED-Diode 114 rot. Die Verwendung von akustischen Warnungen kann ebenfalls in Betracht gezogen werden, beispielsweise Summer oder dergleichen.
Die Aufeinanderfolge der beiden Widerstände 28, 29 bildet einen Teiler mit einem Ende, das mit Erde 100 verbunden ist und dem anderen Ende in Reihe zu dem Abfallwiderstand 46, der eine Rechteckspannung mit der Frequenz des Netzes 10 an einen Anschluß der Einheit 50 liefert, die die Einheit 50 zur inter nen Zeitgebung durch Zählen der Netzzyklen (20 ms für 50 Hz-Hauptversorgung und 16,66 ms für 60 Hz-Hauptversorgung) verwendet. Eine andere Quelle der internen Zeitgebung kann ein Rechtecksignal sein, das von dem Takt der Einheit 50 erlangt wird und mittels Teilern geeignet herunterskaliert wird.
Die Betriebsphasen des GFCI 1 werden nun beschrieben ausgehend von der Initialisierung, wenn der Nutzer den Stecker 55 in die Dose steckt, bis zu einem stabilen Zustand, wenn er sicher den Haartrockner 16 verwendet. Die Phasen sind:

I. Der Nutzer führt den Stecker 55 in die entsprechende Dose ein. Das Relais 20, das normalerweise geöffnet ist, wird nicht mit Energie versorgt, so daß der Haartrockner 16 nicht mit dem Stromnetzwerk 10 verbunden ist und deshalb nicht arbeitet. Über die Diodenbrücke 47 lädt der Kondensator 48 sich auf und die Spannung über seinen Anschlüssen stabilisiert sich, sobald die Durchbruchsspannung der Zener 49 erreicht ist. Der Transistor 60 ist abgeschaltet, da er nicht über den Transistor 80, der ebenfalls abgeschaltet ist, vorgespannt wird, da die Einheit 50 nicht die Basis desselben über den Widerstand 63 vorspannt. Statt dessen ist der Transistor 70 abgesättigt aufgrund eines Strompfades für seinen Basisstrom über den Widerstand 65, die Spule 21 des Relais 20 und die Zener 92. Dieser Basisstrom ist zu niedrig, um das Relais 20 mit Energie zu versorgen. Die Sättigung des Transistors 70 versorgt über den Widerstand 71 die Zener 92, deren Spannung, gefiltert durch den Kondensator 91, den Operationsverstärker 90 und die Logikeinheit 50 versorgt.
II. Da in dem Haartrockner 16 und deshalb in der Primärwicklung des Transformators 30 kein Strom fließt, fließt in seinem Sekundärteil kein Strom und als eine Folge gibt es keine Spannung über dem Widerstand 85. Deshalb behält die Spannung des Ausgangs 90u des Verstärkers 90 einen gleichbleibenden Wert bei, der durch den aus den Widerständen 77a, 77b gebildeten Teiler auf ungefähr die Hälfte seiner Versorgungsspannung gesetzt ist. Die Einheit 50 führt über ihren internen A/D-Wandler (8 Bit in dieser Ausführungsform) eine sequentielle Erfassung ( Abtastung) der Spannung des Ausgangs 90u des Verstärkers 90 durch und mittelt die Samples mit ihrem internen arithmetischen Modul auf 65.536 (2¹⁶) Erfassungen. Dieser Vorgang erfordert weniger als eine Sekunde für die Durchführung. Der gemittelte Wert muß 127 sein, nämlich die Hälfte des vollen Bereichs, mit einer Abweichung von 3 Bit mehr oder weniger, um Abweichungen zu berücksichtigen. Solch ein Wert wird erhalten, wenn der durch die Widerstände 76, 77 gebildete Teiler eine Nennspannung ausgibt, die gleich der Hälfte der Versorgungsspannung ist. Wenn der erfaßte Wert außerhalb dieses Bereichs ist, wird Phase II von Anfang an wiederholt, andernfalls wird die nächste Phase III erreicht. In dieser Phase sind beide LED-Dioden 122, 114 an.
III. Die Einheit 50 speichert den gemittelten Wert, der in Phase II erhalten wurde und tastet die Ausgangsspannung 90u des Verstärkers 90 weitere 65.536 Male ab, wobei der Mittelwert derselben wie in Phase II berechnet wird. Der erhaltene Mittelwert muß zu dem vorangehenden mit einer maximalen Differenz von 1 Bit gleich sein, andernfalls springt das System wieder zu Phase II. Dies garantiert, daß die zweite Versorgungsspannung stabil ist und daß der A/D-Wandler ordnungsgemäß arbeitet. Der in dieser Phase berechnete Mittelwert wird innerhalb der Einheit 50 gespeichert und nimmt die Bedeutung eines Null-Referenzwertes für den A/D-Wandler an. Die LED-Dioden 112, 114 bleiben an.
IV. Die Einheit 50 gelangt in den Normalmodus des Erfassens der Ausgangsspannung 90u des Verstärkers 90: der Absolutwert der Differenz zwischen der abgetasteten Ausgangsspannung 90u des Verstärkers 90 und dem in Phase III gespeicherten Null-Referenz wert wird berechnet. Von all diesen verarbeiteten Werten wird der Maximalwert gespeichert und nach einer Verzögerung von einigen Zyklen des Netzes 10 überprüft die Einheit 50, daß der Maximalwert niedriger als 2 ist, d. h. lediglich das geringstwertige Bit wird bei der A/D-Wandlung verändert. Dies garantiert, daß das Rauschen des Systems niedrig genug ist, um nicht den Betrieb des GFCI 1 zu stören. Wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist, springt die Einheit 50 wieder zu Phase I. Während dieser Phase blinken die beiden LED-Dioden 112, 114.
V. Die Einheit 50 spannt den Leiter 36 mit einer positiven Spannung vor, welcher den Transistor 105 mit dem Widerstand 106 vorspannt und ihn absättigt. Während der positiven Halbwelle der Spannung des Netzes 10 auf dem Leiter 12 wird das Gate des Triac 88 über die Aufeinanderfolge Diode 104-Widerstand 101 positiv vorgespannt. Während der negativen Halbwelle weist statt dessen der Pfad für den Ruhestrom des Triac 88 die Diode 102, den Widerstand 103 und den Transistor 105 auf. In beiden Fällen fließt ein Strom durch den Widerstand 89 und der Triac 88 ist an.
VI. Der AN-Zustand des Triac 88 wird für zwei Zyklen der Spannung des Netzes 10 aufrechterhalten: wenn der Triac 88 an ist, erzeugt der Testwiderstand 86, dessen Wert sehr genau ist, einen Differenzstromfluß für den Transformator 30, welcher diesen erfaßt und einen Strom in dem Sekundärteil 32 induziert, wodurch eine Spannung über dem Widerstand 85 erzeugt wird. Diese Wechselspannung wird durch den Operationsverstärker 90 verstärkt und seinem Ausgang 90u geliefert. Die Einheit 50 tastet, wie in den vorangehenden Phasen, dieses Spannungssignal ab und wandelt es in einen digitalen Wert mittels des internen A/D-Wandlers um, wobei der Maximalwert desselben gespeichert wird. Dann überprüft die Einheit 50, ob der Maximalwert zwischen einer oberen und einer unteren Schwelle ist, welche beide in dem ROM der Einheit 50 vorgespeichert sind. Dieses zum Garantieren, daß die Schaltung zum Erfassen der Differenzströme als Ganzes arbeitet und eine akzeptable Sensitivität hat. Wenn der maximale abgetastete Wert zu niedrig ist, blinkt die grüne Diode LED 112 für eine kurze Zeit und das System beginnt wieder bei Phase II. Wenn der maximale erfaßte Wert zu hoch ist, blinkt die rote Diode 114 und das System beginnt wieder von neuem von Phase II. Wenn der maximale erfaßte Wert akzeptabel ist, wird er als Testwert gespeichert, durch den GFCI 1 auferlegt und die nächste Phase VII ist erreicht.
VII. Die Einheit 50 spannt nun den Leiter 38 mit einer positiven Spannung vor, welcher mit dem Widerstand 63 den Transistor 80 vorspannt, der absättigt. Ein Strom ist nun in der Lage, von der ersten Versorgung 30 V zur Erde 100 über die Widerstände 61, 62 zu fließen, den Transis tor 60 abzusättigen und die Spule 21 des Relais 20 mit der ersten Versorgung zu versorgen. Nun kann in der Spule 21 ein Strom von genügender Größe fließen zum Versorgen des Relais 20 mit Energie, was die Verbindung des Haartrockners 16 mit dem Netz 10 ermöglicht, wodurch sein Gebrauch ermöglicht wird. Zur gleichen Zeit schaltet die Einheit 50 permanent die grüne Diode 112 an und schaltet die rote Diode 114 aus.
VIII. Nach dem Zuführen der Energie zu dem Relais 20 und deshalb dem Versorgen des Haartrockners 16 aus dem Netz 10 überwacht die Einheit 50 weiterhin die Ausgangsspannung 90i des Operationsverstärkers 90 wie in den vorangegangenen Phasen. Nach dem Umwandeln der Ausgangsspannung 90u mit dem A/D-Wandler in eine digitale Zahl subtrahiert die Einheit 50 insbesondere ihren Maximal wert zu dem Null-Wert und berechnet dann das Modul (oder den Absolutwert) desselben, wodurch der Maximalwert des aktuellen Leckstroms erhalten wird. Wenn dieses Maximum größer als ein Grenzwert ist, in diesem Fall der an dem Ende der Phase 6 gespeicherte Wert, d. h. der Testwert, für mehr als zehn aufeinanderfolgende Male, d. h. für zehn Erfassungen (innerhalb von 0,1 ms), nimmt die Einheit 50 die Spannung von dem Widerstand 38 weg, wodurch das Relais 20 ausgelöst wird und der Haartrockner 16 von dem Netz 10 abgetrennt wird. Die Logikeinheit 50 signalisiert den gefährlichen Zustand durch Blinkenlassen der roten LED-Diode 114. In diesem Zustand der Gefahr bleibt der GFCI 1 gesperrt, wodurch jede weitere Versorgung des Relais 20 mit Energie verhindert wird, und kann lediglich durch Ausschalten und Wiederanschalten wieder aktiviert werden. Dies bedeutet, daß in diesem Fall der Nutzer den Stecker 55 aus der Wanddose ziehen muß, das Pro blem beseitigen muß, welches das Auslösen des GFCI 1 verursacht hat und den Stecker 55 wieder einstecken muß. An diesem Punkt fängt der GFCI 1 wieder in der beschriebenen Phase I an zu arbeiten.

Während der Phase VIII, d. h. wenn der Haartrockner 16 versorgt wird, ist es möglich, periodische Testmessungen durchzuführen wie in Phase V und VI zum Überprüfen eines guten Arbeitens des GFCI 1. In diesem Fall wird während des Tests – d. h. wenn die in den Phasen V und VI beschriebenen Vorgänge durchgeführt werden – der akzeptable Maximalwert an dem Ausgang 90u des Operationsverstärkers 90, der notwendig ist, damit das Relais 20 nicht auslöst, d. h. der Grenzwert, verdoppelt, um auf jeden Fall die Sicherheit des Nutzers zu gewährleisten.
Gemäß dem, was beschrieben wurde, ist es ersichtlich, daß ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung die Leichtigkeit ist, mit der die Betriebsschwelle des GFCI 1 gesetzt werden kann, d. h. durch Verändern des Wertes des Testwiderstandes 86. Da diese Schwelle nicht ein fester Wert ist, der zum Vergleich vorher in der Einheit 50 abgespeichert wurde, sondern das Ergebnis eines voreingestellten Stromes ist, welcher durch den GFCI 1 in der Inbetriebnahmephase tatsächlich ermittelt werden muß, stellt der GFCI 1 sogar für eine tatsächlich zu niedrige Betriebsschwelle für den GFCI 1 eine Überprüfung sicher. In diesem Falle würde im übrigen die Last, die zu versorgen ist, abgetrennt bleiben.
Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Leichtigkeit, mit der es möglich ist, andere Arten eines aktiven Schutzes zu dem beschriebenen Schutz hinzuzufügen, beispielsweise einen Kurzschlußschutz oder einen Störlichtbogenschutz.
Eine Kurzschlußbedingung ist vorhanden, wenn die Leiter 12a und 12b in 2, sogar zeitweise, sich berühren oder die Last sehr niedrige Impedanz werte erreicht, beispielsweise wenn eine Person die Leiter 12a und 12b berührt: an dieser Stelle würde ein hoher Strom durch die Leiter 12a und 12b fließen, was auch tödlich wäre. Die Sicherungen 11 (siehe 2) gewährleisten nicht einen schnellen Auslösevorgang.
Diese Mißlichkeit kann überwunden werden durch Realisieren einer Abwandlung der vorliegenden Erfindung, wie in 3 gezeigt ist, wobei Zahlen, die sich auf zusätzliche Komponenten beziehen, dargestellt sind, während der verbleibende Teil der Schaltung gleich dem vorstehend beschriebenen ist.
Bei dieser Variante ist ein Schutz gegen Kurzschlußströme hinzugefügt durch Einfügen eines Stromtransformators 300 an dem Leiter 14.
Das Einfügen des Transformators 300 kann ebenso an dem Leiter 12 durchgeführt werden oder nachgelagert dem Relais 20. Die Primärwicklung dieses Transformators 300 ist der Leiter 14 selbst, während die Sekundärwicklung mit Mittelabgriff mittels einer zweiten Wicklung 330 realisiert wird. Der Mittelabgriff ist mit dem Anschluß eines Widerstandes 111a eines sehr niedrigen Wertes (einige Ohm) verbunden, an welchen, an dem anderen Anschluß, die Anoden der zwei Dioden 310, 311 angeschlossen sind, deren Kathoden an den Anschlüssen der Sekundärwicklung des Transformators 300 angeschlossen sind.
Der Widerstand 111, der in 2 direkt mit der LED-Diode 112 verbunden gezeigt wurde, ist nun mit dem Knoten verbunden, an dem die Kathoden der Dioden 310, 312 angrenzen. Ein Leiter 320 verbindet den Mittelabgriff des Sekundärteils 330 des Transformators 300 mit der LED-Diode 112, zu welcher ein Widerstand 111b mit einem relativ hohen Wert (ungefähr 10 kΩ) parallel hinzugefügt ist. Deshalb wird bewußt, daß die Spannung an der Sekundärwicklung 330 des Stromtransformators 300 durch die Dioden 310 und 311 gleichgerichtet wird, wodurch über dem Widerstand 111a ein pulsierendes Signal proportional zu dem in dem Leiter 14 fließenden Strom bereit gestellt wird. Der Betrieb der Schaltung ist der folgende.
Der Anschluß der Einheit 50, mit dem der Widerstand 111 verbunden ist, – hier als A0 definiert – wird während der Inbetriebnahme als Ausgangsanschluß verwendet und treibt die rote LED-Diode 112 über den Widerstand 111 – wie vorher beschrieben – und den Widerstand 111a, während der Widerstand 111b nicht den Betrieb der LED-Diode 112 beeinflußt. Am Ende der Inbetriebnahmephasen wird die rote LED-Diode 112 abgeschaltet und der A0-Anschluß der Einheit 50 wird ein analoger Eingang dank geeigneter Befehle des Programms, das in der Einheit 50 enthalten ist.
Der A0-Anschluß ist dann in der Lage, die daran anliegende Spannung abzutasten durch den A/D-Wandler und folglich ist er in der Lage, indirekt den der Last mittels des Stromtransformators 300 zugeführten Strom zu messen: im Falle eines in dem Leiter 14 fließenden Stromes, der eine vorher festgelegte Schwelle überschreitet, stellt die Einheit 50 in einer ähnlichen Weise zu jener, die vorher beschrieben wurde, die Abtrennung des Schalters (Relais) 20 sicher, wodurch ein Kurzschlußschutz gewährleistet wird.
Eine zweite Abwandlung der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in 4 gezeigt, wo, in großem Maße wie bei der ersten Variante, aus Gründen der Vereinfachung lediglich neue Bezugszeichen dargestellt sind, während der Rest der Schaltung der gleiche ist wie jener, der vorher beschrieben wurde.
An dem Leiter 12b, der mit der Last verbunden ist, ist ein Stromtransformator 3001 eingefügt, dessen Einfügung ebenfalls an dem Leiter 12a oder vorgelagert zu dem (Relais)Schalter 20 durchgeführt werden kann. Die Primärwicklung des Transformators 3001 wird realisiert mittels des Leiters 12b, während der Sekundärteil realisiert wird mit einer zweiten Wicklung 3301.
Ein Widerstand 1111a eines sehr kleinen Wertes (einige Ohm) verbindet die Anschlüsse der Sekundärwicklung 3301. Der Widerstand 111, der in 2 mit der LED-Diode 112 verbunden gezeigt wurde, ist nun mit dem Widerstand 1111a verbunden, der die Anode der LED-Diode 112 versorgt. Ihre Kathode ist mit dem Kollektor eines Transistors 370 verbunden, dessen Emitter mit Erde 100 verbunden ist und dessen Basis vorgespannt ist durch einen Teiler, welcher durch zwei Widerstände 346, 344 ausgebildet ist und durch den Kollektor des Transistors 70 versorgt wird. Parallel zu dem Transistor 370 ist ein Kondensator 340 vorgesehen, während der Kollektor des Transistors 370 mit dem Ausgang 90u des Operationsverstärkers 90 über einen Widerstand 342 verbunden ist.
Die Anordnung, bestehend aus dem Widerstand 342 und dem Kondensator 340, bildet einen Tiefpaßfilter für die Spannung an dem Ausgang 90u des Verstärkers 90, wodurch an dem Kollektor des Transistors 370 eine Gleichspannung gleich der Hälfte der zweiten Versorgungsspannung aufrechterhalten wird.
Der Betrieb der Schaltung ist der folgende.
Während der Inbetriebnahmephasen wird der Anschluß A0 der Einheit 50 als Ausgangsanschluß verwendet und treibt die rote LED-Diode 112, wie bereits beschrieben, über den Widerstand 111 und den Widerstand 1111a, während der Transistor 370 abgesättigt ist (weil der Transistor 70 ebenfalls abgesättigt ist und das Relais 20 nicht mit Energie versorgt wird und das Anschalten der LED-Diode 112 erlaubt. An dem Ende der Inbetriebnahmephasen schaltet die rote LED-Diode 112 ab und der Anschluß A0 der Einheit 50 wird ein analoger Eingang dank geeigneter Programmbefehle.
Zur gleichen Zeit schaltet der Transistor 370 ab und das Relais 20 wird mit Energie versorgt aufgrund des Abschaltens des Transistors 70. Dann ist an dem Kollektor des Transistors 370 die Gleichspannungskomponente der Spannung des Ausgangs 90u des Verstärkers 90: diese Gleichspannung, die zu dem durch den Transformator 3001 über dem Widerstand 1111a erzeugten Signal hinzugefügt ist, wird durch den A/D-Wandler abgetastet und folglich kann die Einheit 50 indirekt den durch die Last adsorbierten Strom messen.
Das Auslesen der Spannung an dem Anschluß A0 wird in der gleichen Weise durchgeführt wie das Auslesen der Spannung an dem Ausgang 90u des Verstärkers 90: der Absolut wert des Unterschiedes zwischen der Spannung an dem Anschluß A0 und der Null-Spannung (während der oben beschriebenen Phase IV als Null-Wert abgespeichert) wird verglichen mit einem Grenzwert, der in dem ROM der Einheit 50 abgespeichert ist und, falls er größer ist, löst das Relais 20 aus, wodurch die Last 16 abgetrennt wird.
Es ist ersichtlich, daß unbedeutende Abweichungen von dem Schutzverfahren und der entsprechenden elektronischen Schaltung, wie sie durch die vorstehende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen zum Ausdruck gebracht werden, jedoch in dem Umfang der folgenden Ansprüche enthalten sind.

Claims

Verfahren zum Schutz gegen Fehlerströme, die in der Zufuhr zu einer Last (16) erzeugt werden, welche mit einem Stromnetz (10) verbunden ist, mit den Phasen: (i) Erhalten eines Nullreferenzwertes durch ein- oder mehrmaliges Erfassen eines Signals (90u), das proportional zu dem Fehlerstrom ist, ohne Erzeugen von Test-Fehlerströmen; (ii) Erzeugen eines Test-Fehlerstroms und Erfassen eines entsprechenden Signals (90u), das dazu proportional ist, als Testwert; (iii) Bestimmen der tatsächlichen Fehlerströme und Erzeugen eines dazu proportionalen Signals, (iv) Erfassen eines proportionalen Signals (90u), das proportional zu den tatsächlichen Fehlerströmen ist, und Abtrennen der Last (16) von dem Stromnetz (10), wenn ein gefährlicher Zustand erreicht wird entsprechend einem erfaßten Signal einer Größe, die größer als ein Grenzwert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Phasen (i) und/oder (ii) vor dem Verbinden der Last (16) mit dem Netz (10) durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Phasen (i) und/oder (ii) derart durchgeführt werden, daß verifiziert wird, daß solch ein Signal (90u) in einem vorher festgelegten Bereich enthalten ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, das weiterhin die Phase des Durchführens von Mittelungsoperationen auf weist zum Erhalt einer zuverlässigeren Abschätzung des Nullreferenzwertes.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Grenzwert erhalten wird, indem der Absolutwert der Differenz zwischen dem Nullreferenzwert und dem Testwert genommen wird.
Verfahren nach den vorangehenden Ansprüchen, das weiterhin die Phase des zyklischen Überprüfens der regelmäßigen Bestimmung von Fehlerströmen durch Erzeugen von zumindest einem Teststrom nach der Verbindung der Last (16) mit dem Netzwerk (10) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 6, das weiterhin die Phase des Abtrennens der Last (16) von dem Netz (10) aufweist, wann immer während der Phase des zyklischen Überprüfens der regelmäßigen Bestimmung der Fehlerströme das Maximum des Betrags der Größe des erfaßten proportionalen Signals (90u) größer ist als die Summe aus dem Grenz wert und dem Nullreferenz wert.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Bestimmung der Fehlerströme mit einem Differenzwandler (30) durchgeführt wird, der eine Primärwicklung aufweist, die durch Leiter (12, 14), welche die Last (16) versorgen, gebildet ist, sowie eine Sekundärwicklung (32) zum Erzeugen des den Fehlerströmen proportionalen Signals.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Phase des Abtrennens der Last (16) mit einem elektrisch gesteuerten Schalter (20) durchgeführt wird, der die Last (16) von dem Netz (10) abtrennt, wenn er geöffnet wird, und die Last (16) mit dem Netz (10) verbindet, wenn er geschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem während eines gefährlichen Zustands der elektrisch gesteuerte Schalter (20) aufgezwungen wird, bis selbiger Schalter (20) von dem Netz (10) abgetrennt ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, das weiterhin die Phase des Bestimmens des Stroms in zumindest einem Leiter, der mit der Last (16) verbunden ist, aufweist und selbige Last (16) abtrennt, wann immer der Strom größer ist als eine vorher festgelegte Schwelle.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Phase des Bestimmens des Stroms in zumindest einem Leiter, der mit der Last (16) verbunden ist, durchgeführt wird vor und/oder nach dem Verbinden der Last (16) mit dem Netz (10).
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, bei dem die Bestimmung des Stroms in zumindest einem Leiter, der mit der Last (16) verbunden ist, mittels eines Stromwandlers durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem die Abtrennung der Last (16) mittels des elektrisch gesteuerten Schalters (20) durchgeführt wird.
Vorrichtung (1) zum Durchführen des Verfahrens gemäß den vorangehenden Ansprüchen mit – einem elektrisch gesteuerten Schalter (20), der zwischen das Netz (10) und die Last (16) gesetzt ist und die Last (16) von dem Netz (10) abtrennt, wenn er geöffnet ist, und mit ihm verbindet, wenn er geschlossen ist; – einem Bestimmungsmittel (30) für Fehlerströme, das ein Signal proportional zu selbigen Fehlerströmen erzeugt; – einer Erzeugerschaltung (40), die einen Test-Fehlerstrom erzeugen kann, – einer Ausführungseinheit (50), die mit dem Bestimmungsmittel (30) für Fehlerströme verbunden ist zum Erfassen des proportionalen Signals, mit der Erzeugerschaltung (40) für die Steuerung derselben, sowie mit dem Schalter (20) zum Betreiben seiner Öffnung mit einem Steuersignal (38), wann immer ein gefährlicher Zustand angetroffen wird; dadurch gekennzeichnet, daß die Ausführungseinheit (50) geeignet ist, bei Inbetriebnahme eine Erfassung eines Nullreferenzwertes durchzuführen durch Abfragen des Bestimmungsmittels (30) ohne Erzeugung von Test-Fehlerströmen zum Erzeugen eines Test-Fehlerstroms durch Ansteuern der Erzeugerschaltung (40) und zum Erfassen eines entsprechenden Signals (90u), das proportional dazu ist, als Testwert; sodann die Ausführungseinheit (50) weiterhin geeignet ist zum Erfassen eines Signals (90u), das proportional zu den tatsächlichen Fehlerströmen ist, und zum Abtrennen der Last (16) von dem Stromnetz (10), wenn ein gefährlicher Zustand erreicht wird entsprechend einem erfaßten Signal (90u) einer Größe, die größer als ein Grenzwert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, bei der der Schalter (20) ein Relais mit Betätigungsspule (21) ist, das durch ein von der Ausführungseinheit (50) kommendes Steuersignal (38) gesteuert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, bei der die Ausführungseinheit (50) ein Mikrocontroller ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, die weiterhin eine Schaltung aufweist, welche eine stabilisierte Leistungszufuhr für die Ausführungseinheit (50) erzeugt, wobei die Schaltung von dem Stromnetz (10) versorgt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, die durch eine einphasige Wechselspannung versorgt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, bei der das Bestimmungsmittel (30) für Fehlerströme einen Differenzwandler (30) aufweist, der einen Kern aufweist, auf welchem eine Primärwicklung, die gebildet wird durch Leiter (12, 14), die die Last (16) versorgen, und eine Sekundärwicklung (32), die ein zu dem in der Primärwicklung fließenden Strom proportionales Signal erzeugt, vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, bei der die Erzeugungsschaltung (40) einen Widerstand (86) in Reihe mit einem Triac (88) auf weist, dessen Leitung durch ein Signal (36) gesteuert wird, welches durch die Ausführungseinheit (50) erzeugt wird, wobei die Reihe ein Nebenschluss der Leiter (12, 14), welche die Last (16) versorgen, ist mit einem dem Bestimmungs mittel (30) vorgelagerten Anschluß und einem dem Bestimmungsmittel (30) nachgelagerten Anschluß.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 21, bei dem, dem Bestimmungsmittel (30) für die Fehlerströme nachgelagert, ein Verstärker (90) für das zu den Strömen proportionale Signal vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 22, die weiterhin eine Schaltung aufweist, welche eine stabilisierte Spannungsversorgung (91, 92) für den Verstärker (90) erzeugt, wobei die Schaltung von dem Stromnetz (10) versorgt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 23, bei der die Ausführungseinheit (50) visuelle (112, 114) und/oder akustische Warnungen ansteuert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 24, bei der die Ausführungseinheit (50) mit Zeitsteuerungsmitteln (28, 29) versehen ist, welche geeignet sind zum Abfragen der zyklischen Steuerung des Größe des Fehlerstroms vor und/oder nach dem Einschalten des Schalters (20).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 25, bei der die Ausführungseinheit (50) mit einem arithmetischen Modul versehen ist, das geeignet ist, den durch das Bestimmungsmittel (30) für die Fehlerströme erfaßten Wert mit vorher festgelegten oder in Echtzeit erfaßten Werten zu vergleichen.
Vorrichtung nach Anspruch 26, bei der die vorher festgelegten Werte in einem ROM innerhalb der Ausführungseinheit (50) gespeichert werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin ein Bestimmungsmittel (300, 3001) für die Ströme in zumindest einem mit der Last (16) verbundenen Leiter aufweist, wobei das Mittel (300, 3001) ein zu den Strömen proportionales Signal erzeugt und mit der Ausführungseinheit (50) verbunden ist zum Steuern des Auslösens des Schalters (20), wenn ein gefährlicher Zustand angetroffen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Bestimmungsmittel (300, 3001) für die Ströme in zumindest einem mit der Last (16) verbundenen Leiter einen Stromwandler aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausführungseinheit (50) entweder mit dem Bestimmungsmittel (300, 3001) für die Ströme in zumindest einem mit der Last (16) verbundenen Leiter verbunden ist oder mit dem Schalter (20) zum Steuern des Auslösens des Schalters (20) mit einem Steuersignal (38), wenn ein gefährlicher Zustand angetroffen wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß bei Inbetriebnahme die Einheit (50) die Abtrennung der Last (16) von dem Netz (10) aufrecht erhält.
Elektrisches Gerät, das mit einem Stecker (55) zum Verbinden des Gerätes mit einem Stromnetz (10) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Schutzvorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 15 bis 30 aufweist.
Gerät nach Anspruch 32, das ein Haartrockner oder irgendein anderes elektrisches Haushaltsgerät ist.
Steckdose zum Versorgen von elektrischen Geräten mit einer Schutzvorrichtung (1) nach irgendeinem der Ansprüche 15 bis 31.