DE652926C - Einschaltvorrichtung an einem elektrischen Stromverbraucher mit einer Beruehrungsschutzleitung - Google Patents

Description

Wenn bei elektrischen Anlagen mit geerdetem oder genulltem Schutzleiter die mit den metallenen Geräten 'und Maschinengehäusen verbundene Schutzleitung beschädigt wird, so können unter Umständen die Gehäuse über die Schutzleitung unter Spannung geraten. In diesem Fall sind Anlagen mit Schutzleitung gefährlicher als solche, bei denen auf eine Erdung oder Nullung der berührbaren Gehäuse verzichtet wird, und zwar um so mehr, als der fehlerhafte Zustand der Erdung oder Nullung im Gegensatz zu anderen Beschädigungen der Anlage nicht an einem Aussetzen der angeschlossenen Stromverbraucher und auch nicht auf andere Weise erkennbar ist.

Diese Gefahr besteht vor allem bei Geräten, die durch eine Steckkupplung und eine bewegliche Leitung an eine Schutzkontaktsteckdose angeschlossen werden, weil in diesem Fall die Leitung starken Beanspruchungen ausgesetzt ist und auch die Kontaktgabe zwischen dem Schutzkontaktorgan der Steckdose und dem des Steckers fehlerhaft sein kann.

Es sind bereits Vorrichtungen vorgeschlagen worden, bei denen vor dem Einschalten eines Schaltgerätes zunächst eine Prüfung der Erdleitung erfolgt. Ist die Erdleitung beschädigt oder der Erdungswiderstand zu groß, so ist es nicht möglich, den Apparat einzuschalten. Bei solchen Vorrichtungen erfolgt die Prüfung der Erdungsleitung nur vorübergehend, und zwar innerhalb sehr kurzer Zeit. Ist der Apparat jedoch eingeschaltet, so erfolgt keine weitere Überwachung der Erdungsleitung. Tritt während des Gebrauches des angeschlossenen Stromverbrauchers ein Fehler in der Erdleitung auf, so bleibt der Stromverbraucher trotzdem eingeschaltet.

Weiter ist schon vorgeschlagen worden, eine Steckdose für Anlagen, bei dienen ein Arbeitsstrom über einen Nulleiter geführt ist, mit einer Schalteinrichtung zu versehen, die den Stromkreis 'unterbricht, wenn der Nullleiter beschädigt wird. Diese bekannte Einrichtung enthält aber keine 'Verriegelung, die das Wiedereinschalten verhindert. Es ist vielmehr möglich, den abgeschalteten Stromverbraucher an Spannung zu legen, so daß die Berührungsgefahr nicht beseitigt wird.

Gemäß der Erfindung ist eine Einschaltvorrichtung an einem elektrischen Stromverbraucher mit einer Berührungsschutzleitung,

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben wordeii:

Theodor Sprick in Berlin.

wobei mittels einer gemeinsamen Steckkupplung der Stromverbraucher an das Netz ange schlossen und die Berührungsschutzleitung genullt oder geerdet wird, folgendermaßen ausgebildet: Das mit einer Ausschaltfeder verbundene Einschaltglied' des Stromverbrauchers steht unter dem Einfluß zweier elektromagnetisch betätigter Sperrvorrichtungen, deren eine mit ihrer Spule so in die Schutzleitung 'und ίο an die Verbraucherleitung geschaltet ist, daß sie das Einschalten des Einschaltgliedes bei unterbrochener Schutzleitung verhindert, während das Einschartglied in der Einschaltstellung durch die zweite mit einer vom Verbraucherstrom beeinflußten Spule versehenen Sperrvorrichtung selbsttätig verriegelt ist und von dieser freigegeben wird, wenn durch Trennen der Steckkupplung oder auf eine andere Weise eine der zum Stromverbraucher führenden Leitungen unterbrochen wird.

Der Vorteil einer Vorrichtung nach der Erfindung gegenüber dem bekannten Stande der Technik besteht darin, daß die Vorrichtung nicht nur dazu benutzt wird, den Erdungswiderstand vor dem Einschalten zu prüfen und bei fehlerhafter Erdungsleitung das Einschalten zu verhindern, sondern daß auch eine dauernde Überwachung erfolgt. Tritt ein Fehler während des Betriebes auf, so bewirkt der gleiche Schaltapparat, der zum Einschalten des Stromverbrauchers dient, auch eine selbsttätige Unterbrechung des Stromkreises. Will man bei Anlagen mit den bereits bekannten Vorrichtungen einen derartigen Schutz erreichen, so benötigt man noch zusätzliche Schutz- und Schaltapparate. Auf der Zeichnung sind in Abb. 1 bis 4 einige Ausführungsbeispiele dargestellt.

In Abb. ι sind 11 und 21 die über einen Schalter oder Selbstschalter 1 geführten Phasenleitungen. Die an eine Hilfserde gelegte Schutzleitung ist mit '31 bezeichnet. An die drei Leitungen 11, 21, 31 sind die Kontakthülsen 12, 22, 32 einer Steckdose 2 angeschlossen. Das anzuschließende stromverbrauchende Gerät 4 ist über die gemäß der Erfindung ausgeführte Schaltvorrichtung durch die beweglichen stromführenden Adern 14 'und 24 einer beweglichen Leitung mit den Stiften 13 und 23 des Steckers 3 verbunden. Die an den Steckerstift 33 angeschlossene Schutzader 34 der beweglichen Leitung ist an das metallene Gehäuse 41 des Stromverbrauchers angeschlossen. Mit 42 ist irgendeine Arbeitswicklung des Gerätes 4 angedeutet, die an die Phasenadern angeschlossen ist.

Die Vorrichtung zum Einschalten des Gerätes enthält einen Einschaltdnuckknopf 5 und einen Ausschaltknopf 6. Die Knöpfe werden durch je eine Druckfeder 51* und 61 in der dargestellten Ruhelage gehalten. Mit dem Einschaltknopf 5 ist ein Schaltglied 52 ver-■ bunden, das je eine Kontaktbrücke 15 und 25 zum Schließen des über die Phasenadern 14 /und 24 verlaufenden Arbeits Stromkreises ' trägt. Das Schaltglied ist ferner mit einem Mägnetanker 53 versehen, der unter der Wirkung einer in die Phasenleitung 14 geschalteten Selbsthaltespule 54 steht. Die Selbsthaltespule 54 ist einerseits mit dem auf der Verbrauchsseite liegenden Kontaktstück der Kontaktbrücke 15, andererseits über den Kontakt 63 des Ausschaltorgans 62 des Ausschaltdruckknopfes 6 mit der Arbeitswicklung 42 verbunden.

Das Bewegen des Knopfes 5 und des Gliedes 52 wird durch einen Riegel S S gesperrt, der unter dem Einfluß 'einer in die Schutzader 34 geschalteten Entriegelungsspule 35 steht. Zwischen die Phasenader 24 und die Schutzader ist ein hoher Widerstand 56 geschaltet, derart, daß über die Entriegelungsspule 3 5 und die Leitungen 34,31 dauernd ein Ruhestrom zur Hilfserde abfließt, wenn der Stecker 3 in die Steckdose 2 eingeführt ist. Dieser geringe Strom reicht aus, um die Verriegelung S S zu entriegeln. An Stelle der Verbindung der. Schutzader mit einer Phasenader durch einen Widerstand kann man auch dauernd einen mit Hilfe eines Transformators go erzeugten Strom von unterhalb der Berührungsgefährlichkeit liegender Spannung über die Schutzader schicken.

Die Vorrichtung, hat" folgende Wirkungsweise:

Wenn das Gerät an die Steckdose 2 angeschlossen ist und sich die Schutzleitung in ordnungsmäßigem Zustand befindet, so wird der Riegel S S in der Freigabestellung gehalten. Infolgedessen läßt sich der Arbeitsstrom durch das Bedienen des Knopfes 5 einschalten. In der Einschaltstellung fließt der Arbeitsstrom durch die Selbsthaltespule, 54. Diese Spule hält die Schaltvorrichtung in der Einschaltstellung. Die Tatsache, da-ß sich der Druckknopf 5 bedienen läßt, gibt demnach ohne weiteres die Gewähr dafür, daß das Gehäuse 41 geerdet ist. Andernfalls würde der Riegel 55 das Einschalten verhindern.

Zum Ausschalten wird der Knopf 6 gedrückt und dadurch von der Kontaktbrücke 63 die Phasenader 14 unterbrochen. Infolgedessen kommt die Spule 54 außer Tätigkeit, so daß sie den Anker 53 freigibt. Die Ausschaltfeder 51 bringt nunmehr die Einschalt- 1x5 vorrichtung wieder in die Ruhestellung.

Bei der in Abb. 1 dargestellten Ausführungsform wird die Entriegelungsspule 35 dauernd von einem Ruhestrom durchflossen, solange der Steckers sich, in der Steckdose 2 befindet. Falls das 'unerwünscht ist, kann man gemäß Abb. 2 die Schalteinrichtung auch

so ausbilden, daß die Entriegelungsspule nur zeitweilig, und zwar während des verhältnismäßig kurzen Einschaltvorganges, von einem Hilfsstrom durchflossen ist. Abb. 2 zeigt fer-.5 ner eine andere Ausführungsmöglichkeit der Haltevorrichtung, die mit Hilfe eines zweiten Riegels arbeitet. Die Ausschaltvorrichtung 6, 61, 62, 62 ist in dieser Darstellung der Einfachheit halber weggelassen. Die zum Überbrücken der Phasenleitung 24 dienende Kontaktbrücke 25 ist im Gegensatz zu der in Abb. 1 dargestellten Ausführung mit Vorkontaktstücken 26 versehen, die während des Einschaltens zeitweilig überbrückt werden, bevor die Hauptkontaktstücke 27 geschlossen werden. Mit einem dieser Vorkontaktstücke ist der Widerstand 56 verbunden, über den die Entriegelungsspulie35 an die Phasenleitung geschaltet wird. Beim Drücken des Knopfes 5 wird infolgedessen zunächst die Entriegelungsspule 35 an Spannung gelegt und bei ordnungsmäßigem Zustand der Schutzleitung der Riegel 5 S in die Freigabe-Stellung gebracht. Beim Weiterdrücken des Knopfes 5 werden die Phasenleitungen 14 und 24 an die Arbeitswicklung 42 des Gerätes 4 angeschlossen und die Verbindung zwischen dem Widerstand 56 und der Phasenleitung 24 unterbrochen. In eingeschaltetem' Zustand fließt der Arbeitsstrom durch die Haltespule 54. Die Spule bewegt den, als Riegel ausgebildeten oder auf einen Riegel einwirkenden Anker 53 entgegen der Kraft einer Feder 57 in eine Stellung, in der der Riegel in eine Rast des Schaltgliedes 52 eingreift und infolgedessen die Einschaltvorrichtung in der Einschaltstellung festhält.

Bei dieser Anordnung wird gleichsam vor jedem Einschalten kurzzeitig eine Prüfung der Erdung oder Nullung vorgenommen, bevor das Einschalten erfolgt. Bei befriedigendem Ergebnis dieser Prüfung wird die Einschaltvorrichtung selbsttätig freigegeben. Infolge der Anwendung einer selbsttätig auslösenden Haltevorrichtung erfolgt auch bei dieser Ausführungsart ein selbsttätiges Zurückgehen der Kontakteinrichtung in die Ausschaltstellung, wenn der Stecker 2 gezogen oder die Stromzufuhr auf ,andere Weise unterbrochen wird.

Erfindungsgemäß lassen sich Schaltanordnungen der oben beschriebenen Art auch so ausführen, daß nicht nur beim Ziehen des Steckers oder beim Unterbrechen der Stromzufuhr zum Gerät ein selbsttätiges Abschalten erfolgt, sondern daß das Gerät auch dann abgeschaltet wird, wenn während des Betriebes ein Fehler in der Schutzleitung auftritt. Um das zu erreichen, wird die Haltevorrichtung 53,54 zum Festhalten des Einschaltorgans in der Einschaltstellung nicht wie bei den oben beschriebenen Beispielen in Abhängigkeit von einem über eine Phasenleitung verlaufenden Stromkreis gebracht, sondern in Abhängigkeit von einem Stromkreis, der die Schutzleitung enthält. Eine Ausführungsform dieser Art ist in Abb. 3 dargestellt. Die Einschaltvorrichtung 5, 52 ist entsprechend dem in Abb. 2 dargestellten Beispiel mit während des Einschaltens zeitweilig überbrückten Kontakten 26 versehen, welche die Entriegelungsspule 3 5 einschalten, wenn die Schutzleitung beim Einschalten des Verbrauchers in Ordnung ist. Die Haltespule 54 der Halteeinrichtung 53, 54, die der in Abb. 2 dargestellten im übrigen entspricht, ist ebenfalls in die Schutzleitung 34 geschaltet. Nach dem Einschalten der Einschaltvorrichtung fließt ein Hilfsstrom von der Phasenleitung 24 über den Verbindungswiderstand 56 und die Haltespule 54 zur Hilfserde ab. Die Spule hält infolgedessen den Halteriegel 53 entgegen der Kraft einer Feder in der Verriegelungsstellung. Tritt jedoch ein Fehler in der Schutzleitung auf oder erhöht sich der Widerstand der Hilfserdung in unzulässigem Maß, so tritt die Spule 54 außer Tätigkeit, so daß die am Riegel 53 .angreifende Feder den Riegel zurückzieht und die Einschaltvorrichtung freigibt. Die Feder 51 besorgt dann das selbsttätige Ausschalten.

Bei der Anordnung nach Abb. 3 ist es möglich, außer der mit der Verriegelung versehenen Einschalteinrichtung noch einen besonderen Schalter am angeschlossenen Apparat des Arbeitsstromes zu benutzen.

Dieser Schalter ist in Abb. 3 mit 7 bezeichnet. Er dient im Gegensatz zu der Ausschaltvorrichtung nach Abb. 1 nicht zum Ausschalten und Rückführen der Einschaltvorrichtung 5 in die Ruhestellung, sondern lediglich sowohl zum Einschalten als auch zum Ausschalten des die Arbeitswicklung 42 durchfließenden Stromes, ohne die Schalteinrichtung 5 zu beeinflussen. Man'kann die Schalteinrichtung 5 noch mit einem die Haltespule 54 abschaltenden Ausschalter gemäß Abb. 1 versehen, jedoch im allgemeinen eine derartige Ausschaltvorrichtung fortlassen.

Ein von der Einschaltvorrichtung 5 unabhängig wirkender Schalter am angeschlossenen Apparat zum Ein- und Ausschalten des Arbeitsstromes läßt sich nicht nur bei Anordnungen mit in die Schutzleitung geschalteter Haltespule 54 verwenden, sondern auch bei Schaltern mit einer in den Arbeitsstrom- . kreis geschalteten Haltespule, bei denen die Schutzleitung eines dauernd fließenden Ruhestromes nicht bedarf. Eine Anordnung dieser Art zeigt Abb. 4. Im Gegensatz zu Abb. 2 ist die Haltespule 54 mit der Arbeitswicklung 42 nicht in Reihe, sondern parallel geschaltet.

Dadurch wird es möglich, das Gerät 4 mit einem von der Einschaltvorrichtung 5 unabhängig wirkenden Schalter 7, und zwar, wie die Abbildung zeigt, gegebenenfalls mit ,einem doppelpoligen Schalter zu versehen.

Wie Abb. 1 erkennen läßt, kann man die Schalteinrichtung nach der Erfindung so ausbilden, daß sie sowohl zum Einschalten als auch zum Ausschalten des Arbeitsstromes dient. Die Vorrichtung läßt sich mit dem zu schaltenden Gerät zu einem Ganzen zusammenbauen. Man kann sie jedoch auch als Zusatzgerät ausbilden und an bereits vorhandene Verbrauchsgeräte anschließen. Für diesen Fall eignen sich besonders Vorrichtungen nach Abb. 4, die einen verhältnismäßig einfachen Aufbau haben und die auch bei solchen Geräten verwendet werden können, die, wie es meist der Fall ist, bereits einen Ausschalter 7 haben.

An Stelle der als Ausführungsform beschriebenen mechanisch wirkenden Verriegelungen der zum Einschalten des Arbeitsstromes dienenden Schaltvorrichtung lassen sich Anordnungen gemäß der Erfindung auch so ausführen, daß die vom ordnungsmäßigen Zustand der geerdeten oder genullten Schutz-

' leitung abhängige Verriegelung unmittelbar auf den Arbeitsstromkreis einwirkt. Man kann

z. B. in den Arbeitsstromkreis ein Relais schalten, dessen Wicklung in die Schutzleitung geschaltet ist und das den Arbeitsstromkreis unabhängig von sonstigen von Hand zu bedienenden Einzelvorrichtungen nur dann schließt, wenn die Relaiswicklung von einem über die Schutzleitung zur Erde abfließenden Hilfsstrom durchflossen und infolgedessen die Schutzleirung in Ordnung ist. Anordnungen nach der Erfindung sind besonders bei solchen Geräten und Maschinen wertvoll, deren an die Schutzleirung angeschlossene Gehäuse während der Arbieitstätigkeit berührt werden müssen und bei denen die Stromzufuhr über eine bewegliche Leitung und eine Steckkupplung erfolgt. Das ist z. B. bei elektrischen Bohrmaschinen der Fall, deren Gehäuse bzw. mit dem Gehäuse leitend verbundene Griffe während des Arbeitens mit der Maschine dauernd in den Händen gehalten werden müssen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Einschaltvorrichtung an einem elektrischen Stromverbraucher mit einer Berühruiigsschutzleitung, wobei mittels einer gemeinsamen Steckkupplung der Stromverbraucher an das Netz angeschlossen und die Berührungsschutzleitung genullt oder geerdet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das mit einer Ausschaltfeder verbundene Einschaltglied (5, 52) des Stromverbrauchers (4) unter dem Einfluß zweier elektromagnetisch betätigter Sperrvorrichtungen (35, 55 und S3, 54) steht, deren eine (35, 55) mit ihrer Spule (55) so in die Schutzleirung und an die Verbraucherleitung geschaltet ist, daß sie das Einschalten des Einschaltgliedes (5, 52) bei 'unterbrochener Schutzleitung verhindert, während das Einschaltglied (5, 52) in der Einschaltstellung durch die zweite mit einer vom Verbraucherstrom beeinflußten Spule (54) versehenen Sperrvorrichtung (53, 54) selbsttätig verriegelt ist und von dieser freigegeben wird, wenn durch Trennen der Steckkupplung oder auf eine andere Weise eine der zum Stromverbraucher führenden Leitungen unterbrochen wird.

2. Einschaltvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Einschaltglied (5, 52) während des Einschaltens zeitweilig Vorkontakte (26) überbrückt, welche die in die Schutzleitung geschaltete Entriegelungsspule (35) zeitweilig an eine JPhasenleitung legen.

3. Einschaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzleitung bei eingeschaltetem Stromverbraucher von einem Ruhestrom durchflossen ist, der über einen hohen, zweckmäßig im Innern des Gehäuses befindlichien Widerstand (56) vom Arbeitsstromkreis abzweigt.

4. Einschaltvorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (54) der Vorrichtung zum Halten des Schaltgliedes (5, 52) in der Einschaltstellung ebenfalls in die Schutzleitung geschaltet ist.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen