DE8701530U1 - Schutzeinrichtung für elektrisch betriebene Geräte - Google Patents
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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Description
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letchreIbung
Die Erfindung betrifft elektrisch betriebene, insbesondere tragbare
Geräte, die mit flüssigen Medien arbeiten oder in Berohrung
können können, mittels einer beweglichen NetzanschluBleltung mit
dem ortsfesten Stromversorgungsnetz fest oder lösbar verbunden sind und eine elektronische Schutzeinrichtung als Lecksicherung
oder zum Schutz des Benutzers vor einem elektrischen Schlag besitzen gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
GerSte dieser Art sind z.B. Waschmaschinen und Spülmaschinen
(OE 25 39 279), Tauchpumpen - Lecksicherung -, Luftsprudetntassagegerste
(DE 26 31 785), Küchengerät·, Haartrockner (EP-A 1831),
Heizlüfter, Bestrahlungslampen, die auch In FeuchtrSumen benutzt
werden - Stromtod -.
Die elektronische Schutzeinrichtung spricht Ober HeBfQhler (Sonden)
an und schattet bei Wasch- und Spülmaschinen die Wasserzuleitung bzw. bet Haus-. Köchen- und WerkstettgerSter'r das Netz
zweipolig vom Gerlt ab. Die Abschaltung erfolgt mittels Hagnetventil
(DE 25 39 279) bzw. mittels Relais (DE 26 31 785. EP-A I83I) oder durch Auslesung eines schmelzdrahtgesicherten Schutzschalters
(DE 32 08 1*7).
wenn in der zum GerSt gehörenden beweglichen NetzanschluBleltung
•in Aderbruch eintritt. Diese Ader kann bei doppelt Isolierten
Geriten, die nur eine zweiadrige NetzanschluBieltung benStigen,
der Null-Leiter sein. Das GerSt Ist zwar dann nicht betrlebs-
fShig, kann aber eingeschaltet sein oder werden und dann unter j
den Netzstecker der Netzanschlußleitung (DE 26 31 785, EP-A j
für 4\e Stromversorgung und für die Steuersignale zur Schutzeinrichtung)
und bietet auch keine volle Sicherheit, denn die gebrochene Ader kann, eine der HeBfQhIer-(Sonden-) Leitungen sein.
Diese Gefahrenquelle ist In keinem der bekannten Vorschlage erkannt
bzw« beachtet worden. Lediglich bei dem Haartrockner nach
EP-A 1831 ist durch doppelte Abschirmung der Adern - einzeln oder gemeinsam - für einen Schutz gegen mechanische Beschädigung
gesorgt; dtes reicht jedoch nicht aus.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Elnrlchtung
und Anordnung der beschriebenen Art mit möglichst geringem
baulichen oder schaltungstechnischen Aufwand for weitgehende Eigensicherheit
zu sorgen derart, daß das Gerät bei Ausfall des Schutzes sofort stromlos Ist.
Diese Aufgabe wird erfIndungsgemSß durch eine Kombination von
elektronischen und mechanischen Bauteilen mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst.
HIt der erflndungsgemSßen Kombination wird eine eigensichere Schutzeinrichtung
geschaffen, die nicht nur, wie andere ungesicherte Schutzeinrichtungen auch, beim Eindringen z.B. von Wasser in das
GerStegehSuse die Netzspannung bereits im Netzstecker innerhalb
kürzester Frist - wobei es auf die Ausführung des Schutzschalters ankönnt - allpol ig irreversibel abschaltet, bevor der Benutzer
über das eindringende Wasser mit spannungfQhrenden Teilen des GerStes
in Verbindung koaaen kann, sondern zusätzlich die stlndig
25- Netzspannung führende Netzanschlußleitung bis zum Netzstecker In
den Schutz etnbeziebt, und zwar gegen Aderbrüche oder IsolatlonsschSden,
die unter der Umantelung nicht erkennbar sind, aber den
Schutz unwirksam machen.
Zwar fallt ein Aderbruch dadurch auf, daß das Gerlt nicht In Betrieb
genommen werden kann, über die unbeschädigte Ader kann aber
trotzdem die Netzspannung gegen Erde an offenen Teilen des GerStes,
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wie z.B. dem Heizelement eines Haartrockners, Heizlüfters o.dgl.
liegen und zu Unfällen führen» zumal der Benutzer bei einem defekten
Gerät leichtgläubig annehmen wird* es sei völlig span*
nungslos.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung, die keinen zusätzlichen Aufwand erfordert, ist im Patentanspruch
gekennzeichnet. Hierbei wird die Abschirmung eis Signal leitung
der Sonde verwendet. Diese Anordnung kann auch so betrachtet werden, als sei die Sonde Über die NetzanschtuBteitung hinweg
bis zum Netzstecker verlängert.
Indem die Abschirmung der NetzanschIuSIeItung mit in den Schutz
bzw. in dessen überwachung einbezogen ist, ist ausgeschlossen, daß allein schon das unbeabsichtigte Eintauchen nur der NetzanschluBleitung
eines Gerätes, wenn deren Isolation defekt ist, zu einem Stromschlag führen kann.
Schi IeBl ich kann auch die im GerStegehSuse verlegte Sonde auf
ihre Unversehrtheit überwacht werden, wenn gemäß Anspruch 3 die
Ruhestromschleife Ober die Doppe)!elter der Sonde geföhrt ist.
Dabei wird der Gesamtschutz erfindungsgemSB mit einer zweiadrigen,
abgeschirmten Leitung erhalten, deren Abschirmung locker geschlagen
sein kann, während die bekannten LOsungen eine vieradrige Leitung (zwei stromführende Adern und zwei Signaladern) benötigen,
die schwerer, weniger flexibel und teuer ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den weiteren Unteransprüchen
gekennzeichnet.
Im folgenden wird die Erfindung in ihren AusfQhrungsmoglichkcitcn
und Vorteilen an einen optimalen AusfQhrungsbeispiel näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt das Schaltbild der Schutzeinrichtung für
ein elektrisch betriebenes GerSt 30 nlt einem GeblSsemotor 37
und einem Heizregister 38, z.B. einem Haartrockner oder einem Heizleiter, das Ober eine zweiadrige abgeschirmte Netzanschlußleitung
50 mit einem Netzstecker 60 verbunden Ist, in dem die Bauelemente 6 * 20 der elektronischen Schaltung untergebracht
sind.
tungen 3a, k* Ober die Sch«itkontakte 3, k eines zweipoligen §>
23 der NetzanschluSleltung 50 angeschlossen sind. Der Schutz- , |;.
schalter bildet in Reihe mit einer Diode 12, einem Widerstand ;.
13 und einem Halbleiterschalter, einem Thyristor 14, eine Dia- \
gonale (zwischen den Punkten A und C) eines Diodenquartetts 6-9·
Der Widerstand 13 bildet mit dem parallel zum Thyristor geschalteten Kondensator 19 einen Schutz gegen dessen Uber-Kopf-ZOndung
beiß Einschalten der Verbraucher 37, 38 Im GerSt 30. Das RC-G'lied
15, 20, an dem die Steuerelektrode des Thyristors 14 liegt,
dient als Schutz gegen kurzzeitige HetzstSrungen-, Zwischen die
Steuerelektrode und Basis des Thyristors 14 (Punkt C) ist eine Transistorstufe 16, 17 geschaltet* Die Basis des Transistors
Ist Ober einen Widerstand 18 mit einer dritten Klemme 25 verbunden,
an die die Abschirmung 22 der Netzanschluß leitung 50 angeschlossen
ist.
Adern 21, 23 und Abschirmung 22 der NetzanschluBteltung sind Im
GcrSt 30 an dessen Klemmen 311 32, 33 angeschlossen. Von den
Klemmen 31, 33 verlauft der Laststromkreis des Ger lit es Ober die
gerate internen Netzleitungen Ik, 35 und don Betrlebsschalter 36,
Motor 37 und Heizregister 38. Von der Klemme 32 führt eine LeI-tung
Ober die offen· Doppel leitung kQ, k) der Sonde
• und «ln*n zwischen diese geschalteten
Widerstand 39 sowie einen hochofen Igen Schutzwiderstand
kl an eine Verzweigung geginelnandergeschalteter Dioden 10, 11,
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die zwischen die Netzleitungen 34, 35 geschaltet sind.
Han erkennt, daß die Dioden 8, 9 des Diodenquartetts in Stecker 60 mit den Dioden 10, 11 im Gerät ein zweites Diodenquartett
bilden. In dessen Diagonale die Reihenschaltung aus Transistor
16 :— Basiswiderstand 18 - Abschirmung 22 - Sondenleitung 4G
Widerstand 39 - Sondenlettung 41 - Schutzwiderstand 42 liegt,
insgesamt führt aus der elektronischen Schaltung im Netzstecker 60 Ober die Adern 21, 23 der NetzanschluBleltung 50 (je nach
Phasenlage der Netzwechsel spannung) das Diodenpaar 10, 11 im GerSt 30 und zurück Ober die Doppelleitung 40, 4>1 mit dem parallel
zu dieser liegenden Widerstand 39 und die Abschirmung 22
der Netzansch1u81eitung zum Basiswiderstand 18 der als Emitterfolger
geschalteten Transistorstufe 16, 17 ein Ruhestromkreis
zur Überwachung der gesamten Anordnung auf Funktionsf3higkeit.
Die Diode 12 in der Diagonale des Diodenquartetts 6-9 sorgt dafür, da8 an den Punkten A, B, C die wellige Gleichspannung
gleiche Phasenlage (gleichzeitige NulldurchgSnge) -hat.
Sobald die Kontaktstifte 1, 2 des Stecker 60 in eine Netzsteckdose
eingeführt sind, fließt ein geringer Ruhestrom von z.B. IQ ,uA aus der Abschirmung 22 Ober den BastswIderstand 18 in
die Basis des Transistors 16 und schaltet diesen ein. Der dadurch In dem Kreis 15 - 16 - 17 zwischen den Punkten A und C
auftretende Strom von z.B. 200 .uA hSlt die Spannung an der
Steuerelektrode des Thyristors 14 unterhalb de/ Zündspannung (z.B. 0,6 VJ.
2. Wird der RühestrorakreIs lh mindestens einer Halbwelle der Netzspannung
unterbrochen durch einen Bruch mindestens einer Ader 21, 23 der MetzanschiuSleftung 50, eine Unterbrechung ihrer
Abschirmung 22 oder einen AnschluBfehler an den Klemmen 24 - 26,
31 - 33, so sperrt der Transistor 16, die Spannung an der Zündelektrode
des Thyristors 14 steigt Ober die Zündspannung (z.B.
auf 1 V-) an,.der Thyristor schaltet die Diagonale A-C durch
und der tn dieser liegende Schutzschalter 5 wird durch den auftretenden
Strom schlagartig ausgelöst und Öffnet seine Schaltkontakte
3· 4: Öle gesamte Anordnung ist stromlos geschaltet.
Zweckmäßig ist der Schutzschalter so ausgebildet, daß seine Aus-Stellung
irreversibel ist, so daß zunächst der Fehler beseitigt werden muß. Ein solcher Schalter ist z.B. In der Eateotacfcriffc
EP-83390 beschrieben.
3. FSlIt die Impedanz der Sonde 40, h\ durch einen Wassereinbruch
in das GerJt 3ö stark ab, so steigt der Ruhestrom Qb«r eine vorgegebene
obere Schwelle hinaus stark an und-somit
steigt der Strom in dem Kreis 16 - 17 so stark an, z.B, auf 700 .uA, daß durch den Spannungsabfall am
Widerstand 17 die Spannung an der Steuerelektrode des Thyristors
14 wieder in den ZQndberelch ansteigt und der Thyristor durchschaltet.
20
Der Thyristor zöndet also und lust den Schutzschalter 5 aus,
sobald der Strom in der Ruhestromschleife unter eine vorgegebene
untere Schwelle absinkt oder Ober eine obere Schwelle ansteigt.
Der Sohleifonstrom fSllt unter di« Schwell« des Ruheströme»
bis auf Null.
(Isolatfonsfehlef)
Erdschlufl der Abschirmung (schadhafte Ummantelung)
Erdschlufl der Abschirmung (schadhafte Ummantelung)
Flüssigkeitskontakt (durch Waskerelnbruch In das Gerlt
oder Eintauchen der schadhaften Ansch)uB!«!tung)
Der Schleifenstrom steigt Ober ein· ober·
Schwell« an.
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Die Vorteile der erfindungsgemSBen Schutzeinrichtung bestehen
In ihren geringen Herste1!kosten, ihrer hohen Eigensicherheit
und in dem umfassenden Schutz der Benutzer von Ober eine beweglieh«
NetzanschluBleitung gespeisten Elektrogeräten In Haushalt und Werkstatt, insbesondere solchen, die in Naßzellen in Wohnbereich,
in Badeanstalten, Krankenhäusern (z.B1. Hydrotherapie)
u.dgl. benutzt werden, und in ihrer Eignung för elektrisch auslSsbare
Schutzschalter beliebiger Bauart.' Dabei sind in den
abzusichernden GerSt nur die Sonde und deren Zuleitungen vorzusehen.
Die fflr deren Verbindung mlt Adern und Abschirmung
der NetzanschluBIeitung erforderlichen Schaltelemente können
auch in einer wasserdichten EinfQhrungstQlle der Leitung untergebracht
werden, so daß am GerSt nur vt%>r Anschlußklemmen
(je zwei für die Doppelleitung der Sonde und die Netz leitungen)
IS erforderlich -sind. Die elektronische Zündschaltung, die in
Einzelheiten gegenüber dem Ausführungsbeispiel abgewandelt werden kann, mit dem Trennschalter ISBt sich In einem Volumen
von z.B. 20 &khgr; 20 &khgr; 10 mm unterbringen, so daß (Sie Abmessungen
des Netzsteckers nur wenig größer als QbI Ich ausfallen.
Claims (5)
1. Elektrisch betriebenes, insbesondere tragbares Gerät mit beweg'
icher NetzanschluBleitung und Im Netzstecker (oder einem
Zwischenstecker) angeordneter elektronischer Schutzeinrichtung als Lecksicherung oder zum Schutz des Benutzers, bestehend aus
a) einer Sonde im GerSt in Form eines bei dessen Handhabung
nicht berUhrbaren offenen elektrischen Doppellelters
(40, 41), die bei Anwesenheit von Flüssigkeit ihren elektrischen
Impedanzwert Sndert,
b) einer elektronischen Zündschaltung (6 - 20) im Hetzstecker
(60) nlt einem Halbleiterschalter (14), an deren Eingang
die von der Sonde Ober die HetzenschluBjeitung (£o) geführte
Signal leitung Hegt und die den Halbleiterschalter
zündet, wenn sich der Impedanzwert der Sonde um einen vorgegebenen
Betrag ßndert,
. c) einem In den Netzleitungen (3a, 4a) de» Netzsteckers liegenden
mechanischen Schutzschalter (5), der am Ausgang
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2.
der Zündschaltung liegt und mittels des beim Zünden des
Halbleiterschalter* (14) auftretenden Stromes ausgelöst
wird,
gekennzeichnet durch
d) eine zweiadrige Netzanschlußleitung (50) mit innerhalb ihrer Uanantelung liegender Abschirmung (22), die als
Signalleitung von der Sonde zur Zündschaltung dient,
und dadurch gekennzeichnet, daß
e) aus der Zündschaltung (6 - 20) im Netzstecker (60) Ober
die Adern (21, 23) der Netzanschlußleitung (50) zum (ier3t
(30) und in Pelhe mit dem Doppel leiter (40, 4l) der Sonde und mit der Abschirmung (22) der NetzanschluBieitung
zurück zum Netzstecker eine Ruhestromschleife gelegt ist, Ober die unabhängig vom Betriebszustand des GerStes
ein Gleichstrom fließt, der, solange sein Wert zwischen
einer unteren und einer oberen Schwelle liegt, innerhalb
der Zündschaltung den Halbleiterschalter (14) sperrt.
2. Gerät nach Anspruch 1«,
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ruhestromschleife gerSteseitig Ober einen den Doppe1-leiter
(40, 41) der Sonde überbrückenden hochohmigen Widerstand
(39) und eine Verzweigung aus gegeneinander geschalteten Dioden (10, W) an die gerateinternen Netzleitungen geführt
Ist.
3. Gerät nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ruhestromschleife Ober die öoppelleiter (40, 41) der
Sonde geführt ist.
4. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1,
gtkennzeichnet durch
gtkennzeichnet durch
•in Diodenquartett (6-9), das zwischen die hinter den
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Kontakten (3. 1O des Schutzschalter* (5) liegenden Netzjeltungen
(3a, ka) geschaltet lit und in dessen einer Diagonale
ein dem Schutzschalter zugeordnetes elektrisches Auslöseelement
In Reihe mit der Parat Iel schaltung eines Thyristors
(1*0 und eines Schutzkondensators (19) liegt, wobei dte
Zündelektrode des Thyristors in Reihe mit einer als Emitterfolger
geschalteten Transistorstufe (16 - 18) liegt, an deren Eingang die Abschirmung (22) der Hetzanschlußleitung (50) angeschlossen
Ist.
5. Schutzeinrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
daß In der Diagonalen zwischen dem AuiflSseelement des Schutzschalters
(5) und den Thyristor OO eke Diode (12) liegt.
6, Schutzeinrichtung nach Anspruch 4 und 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß parallel zur Diagonalen ein Widerstand (15) in Reihe mit
einem Kondensator (20) geschaltet ist, daß die Zündelektrode
des Thyristors (14) zwischen Widerstand und Kondensator geschaltet
Ist und daß Ober den Kondensator der Emltter-Kollektor-Krels
des Transistors (16) geschaltet Ist.
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