Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Ausgangsspannung nach Schaltnetzteil gegen Erde überwachen


von AnddnA (Gast)


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Hallo zusammen,

ich benötige Rat im folgenden Fall:

Ich möchte ein Labornetzteil aus zwei 24V SNTs und anschließenden 
Schaltreglern "bauen". Die SNTs sind sekundärseitig nicht geerdet und 
das funktioniert so auch problemlos. Obwohl die Übertrager der SNTs 
doppelt isoliert sind, möchte ich trotzdem die Ausgangsspannung der 
Netzteile gegenüber der Erde überwachen bzw. im Fehlerfall begrenzen, 
damit an den Ausgangsklemmen keine gefährliche Spannung anliegt. Ein 
einfaches Erden kommt nicht in Frage, da die Ausgänge im normalen 
Betrieb potentialfrei bleiben sollen.

In der Industrie gibt es meines Wissens nach genau für solche Fälle 
Geräte, die genau das machen, was ich brauche. Aber brauche ich genau so 
ein Gerät (wie genau heißen die?) oder gibt es andere Möglichkeiten?

Ein paar Lösungsvorschläge sind mir eingefallen und ich würde gerne ein 
paar Meinungen dazu hören:
-Beide Ausgangspole über antiserielle Zenerdioden oder MOVs mit der Erde 
verbinden. Sollte nun Netzspannung auf die Sekundärseite gelangen, würde 
ein Fehlerstrom über die Zenerdioden/MOVs den FI zum Auslösen bringen. 
Im Normalbetrieb sollten die Zenerdioden/MOVs kaum leiten weshalb die 
Ausgänge annähernd potentialfrei bleiben. Ich denke Leistungszenerdioden 
werden nicht nötig sein, da die Diode im Fehlerfall einfach 
durchlegieren sollte und einfach einen dauerhaften Kurzschluss 
darstellt. Oder sollte ich doch eher zu einem MOV greifen, der viel 
höhere Spitzenleistungen aushalten kann?

mfG Andi

von Sascha (Gast)


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Man kann sich aus ner Zenerdiode und einem Leistungs-BJT ne 
Leistungszenerdiode bauen, die nur den einen Zweck hat mit möglichst 
hohem Strom eine Sicherung auszulösen.

Alternativ kann man den Strom auch dazu benutzen ein primärseitiges 
Wechsler-Relais anzusteuern was dann den Strom zu den SNTs trennt. 
Vorteil: Kein Spannungsabfall an der sekundärseitigen Sicherung.

von Sascha (Gast)


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Nachtrag: Eine Schaltung sollte nicht die Anwesenheit eines FI 
vorraussetzen. Wenn das so ist, sollte der FI eingebaut sein.

Sonst schließt du das Ding irgendwann mal wo an wo kein FI ist und hast 
vergessen dass ja jetzt ein Sicherheitsfeature deaktiviert ist.

von Nemesis (Gast)


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Ich würde einfachen einen FI-Schutzschalter in die Versorgung
schalten, dann ist man geschützt.

Etwas sekundär zu basteln könnte zwar auch gehen, aber das
scheint doch was völlig neues zu sein. Mit Durchlegieren
baut man aber keinen Schutz, weil das nicht berechenbar ist.

Das was die Industrie da benutzt, sind, sofern ich da nicht
daneben liege, Messmittel nach DIN 702/703 um Geräte nach
BG AV3 (alte Bezeichnung) zu prüfen.

Irrtum vorbehalten.

von Kioskman (Gast)


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Hallo Andi,
ich glaube Du suchst nach einer sog. Isolationsüberwachung. Diese wird 
in der Industrie zur Überwachung von potentialfreien Netzen verwendet.

Aber eines interessiert mich, warum traust Du der doppelten Isolierung 
des Übertragers im SNT nicht?

Gruß
Kioskman

von AnddnA (Gast)


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Danke für die Antworten.

Mittlerweile habe ich mich etwas weiter durch das Netz gewurschtelt. Ein 
FI-Schutzschalter wird bei einem einfachen Fehler (230V liegen an den 
Ausgangsklemmen meines Netzteils an) nicht auslösen, da die Klemmen ja 
potentialfrei bleiben sollen, es fließt also auch kein Strom über Erde 
ab. Erst wenn ich als geerdeter Mensch die Schaltung berühre kriege ich 
einen gewischt. Deshalb möchte ich ja auch Zenerdiode/MOVs verwenden, 
die in diesem Fall für den Fehlerstrom sorgen.
Eine Zenerdiode in Kombination mit einem Thyristor (ist die Crowbar 
Schaltung gemeint?) kann nur eine Sicherung zum Durchbrennen bilden. 
Damit wäre zwar der sekundärseitige Stromfluss von - nach + 
unterbrochen, aber ein Pol hätte immer noch Netzspannung anliegen: siehe 
Skizze


Ein extra FI wird und soll nicht eingebaut werden, da das NT immer 
hinter einem FI betrieben wird.

Die Idee mit der Trennung der AC Seite klingt nicht schlecht. Nur bleibt 
die Frage, wie ich überwachen kann, ob auf der Sekundärseite eine 
unzulässig hohe Spannung gegenüber der Erde anliegt. Ein schnelles und 
dauerhaftes Trennen der Primärseite von der Netzspannung ist wohl auch 
nicht so einfach?

von Nemesis (Gast)


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AnddnA schrieb:
> Erst wenn ich als geerdeter Mensch die Schaltung berühre kriege ich
> einen gewischt.

Wenn es richtig mit einem FI gemacht wird, bekommst du eben keine
gewischt. Nur der FI löst aus. Mehr merkst du nicht.
Mit deinem Halbwissen solltest du dir lieber ein anderes Hobby
suchen, wenn du nicht auf Leute hören willst, die es besser wissen.

von npn (Gast)


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Nemesis schrieb:
> AnddnA schrieb:
>> Erst wenn ich als geerdeter Mensch die Schaltung berühre kriege ich
>> einen gewischt.
>
> Wenn es richtig mit einem FI gemacht wird, bekommst du eben keine
> gewischt. Nur der FI löst aus. Mehr merkst du nicht.
> Mit deinem Halbwissen solltest du dir lieber ein anderes Hobby
> suchen, wenn du nicht auf Leute hören willst, die es besser wissen.

Eine galvanisch getrennte Spannung mit einem FI überwachen zu wollen, 
das zeugt von echtem Halbwissen. Einen FI setzt man ein, wenn man ohne 
galvanische Trennung eine Überwachung der Spannung auf Berührung gegen 
PE überwachen will. Dann, und nur dann fließt ein Fehlerstrom und der FI 
löst aus. Wo soll der Fehlerstrom bei einer galvanisch getrennten 
Spannung herkommen?

Bei einer galvanisch getrennten Spannung setzt man eine Isowächter ein.

von Michael P. (mpl)


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https://de.m.wikipedia.org/wiki/Isolationswächter


Wie willst du sicher stellen das die netzteile "Immer" hinter einem fi 
betrieben werden wenn du keinen davor verbaust... ?

Warum vertraust du einem doppelt isolierten übertrager nicht?

Wären da Batterien nicht die bessere wahl für dich? Oder 2-3 trenntrafos 
vor dem Netzteil?

Was ist wenn der isowächter versagt?

von AnddnA (Gast)


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@Nemesis

Interessant, wie gut du mich doch kennst. Du solltest dringend mal zum 
Arzt gehen, wenn du ernsthaft behauptest "nicht mehr zu merken", bevor 
der FI auslöst. Auch wenn es nur wenige Millisekunden sind, so ist das 
ein ordentlicher Schlag. Und wo genau habe ich geschrieben keinen FI auf 
der Primärseite einzusetzen? Das Netzteil wird später hinter einem FI 
(der FI vom Hausnetz) hängen. Oder sollen zwei FIs mich jetzt irgendwie 
besser schützen?
Ich möchte das Netzteil im Zusammenspiel mit einem bereits vorhandenen 
FI so auslegen, dass ich auch im Fehlerfall bei potentialfreien 
Ausgangsklemmen keinen gewischt bekomme. Meine Idee war deshalb über 
MOVs für den Fehlerstrom über Erde zu sorgen, damit der FI auslöst.
Die Idee diesen Fehlerfall zu erkennen und die Primärseite von der 
Netzspannung zu trennen finde ich eleganter, da dafür nicht der FI 
auslösen muss und das halbe Haus lahmlegt. Allerdings weiß ich noch 
nicht so recht, wie ich ein Anliegen von Netzspannung an den 
Ausgangsklemmen sicher erkennen und die Netzspannung sicher und 
dauerhaft unterbrechen kann.
Ein Wechsler-Relais am Eingang müsste schließlich dauerhaft angesteuert 
bleiben, wofür ich dann ein weiteres Netzteil brauchen würde.

Evtl. mache ich mir da zu viele Sorgen, aber wieso werden in der 
Industrie dann auch Isolationsüberwachungen eingesetzt, wenn ein FI im 
Fehlerfall abschalten kann?

von Sebastian S. (amateur)


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Schau mal unter dem Stichwort: "Isolationswächter" nach.

von AnddnA (Gast)


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Danke für die Anregungen. Ich habe mir das Funktionsprinzip der 
Isolationswächters angeschaut und glaube, dass es bei meiner Schaltung 
nicht umsetzbar ist? Ich habe eine beispielhafte Schaltung (typische 
Schaltung mit -24V, 0V und +24) der beiden Netzteile skizziert.

Punkte 1 und 4 liegen auf Erdpotential. Wenn ich nun annehme, dass die 
beiden Isowächter mit jeweils 1V gegen Erde die Isolation prüfen, sodass 
am Punkt 2 eine Spannung von 1V gegen Erde anliegt. Sind die beiden 
Netzteile nun so verschaltet, dass ein Minus- und ein Pluspol verbunden 
sind, müsste an Punkt 3 eine Spannung von 25V gegen Erde anliegen. Da 
die obere Isoüberwachung aber eine Spannung von 1V gegen Erde erwartet, 
müsste diese doch auslösen? Das ganze wäre kein Problem, wenn ich nur 
eine Isoüberwachung verbauen würde, dann dürfte ich die Netzteile aber 
nicht trennen und getrennt betreiben. Verwende ich zwei Isoüberwachungen 
(eine pro Netzteil) darf ich die Netzteile nicht mehr zusammenschalten? 
Habe ich keinen Denkfehler in meiner Rechnung? Oder gibt es noch eine 
andere Möglichkeit bis auf die Überwachung mit Gleichspannung (mit AC 
dürfte der Sachverhalt doch ähnlich sein?).

von ohgott (Gast)


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Dein erster Denkfehler ist, dass deine geplante Schaltung sicherer ist 
als ein SK II Gerät. Oder traust Du deinen NTs nicht, weil es 
Billigstware aus dem Türkenladen ist?

Zweitens hast Du nur rudimentäre Basiskenntnisse von Stromkreisen. Den 
daraus folgenden Ratschlag hat dir schon jemand weiter oben gegeben...

von Possetitjel (Gast)


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npn schrieb:

> Einen FI setzt man ein, wenn man ohne galvanische
> Trennung

Bis hierhin stimmts noch.

> eine Überwachung der Spannung

Das ist falsch. Das Ding heißt nicht FehlerSPANNUNGS-
schutzschalter, sondern FehlerSTROMschutzschalter.

Fehlerspannungsschutzschalter ("FU-Schutzschalter")
gab es auch; die haben sich aber nicht durchgesetzt.

> auf Berührung gegen PE überwachen will.

Das ist falsch. Der FI funktioniert auch völlig ohne PE.

Solche Installationen sind (in Deutschland) allerdings
nicht zulässig; das ist jedoch keine technische, sondern
eine juristische Sache.

> Dann, und nur dann fließt ein Fehlerstrom und der FI
> löst aus.

Das ist falsch.
Der FI löst aus, wenn der hinfließende und der rückfließende
Strom nicht exakt gleich sind. Das ist vom PE völlig
unabhängig.

Ich weiss, dass das nicht zum Thema gehört; mich stört
es nur, wenn Schutzmaßnahmen falsch dargestellt werden.

von Possetitjel (Gast)


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AnddnA schrieb:

> Ich möchte das Netzteil im Zusammenspiel mit einem
> bereits vorhandenen FI so auslegen, dass ich auch
> im Fehlerfall bei potentialfreien Ausgangsklemmen
> keinen gewischt bekomme.

Dann sorgst Du halt dafür, dass Deine Netzteile schon
netzseitig potenzialfrei versorgt werden: Du schaltest
einen Trenntrafo dazwischen. Trenntrafos mit Zwei-Kammer-
Wicklung sind für solche Zwecke gemacht.

> Evtl. mache ich mir da zu viele Sorgen,

Naja... ich würde sagen, Du machst Dir die Sorgen an der
falschen Stelle.
Wenn Du der Potenzialtrennung im Schaltnetzteil nicht über
den Weg traust - was ich z.T. verstehen kann -, dann sorgst
Du halt auf anderem Wege für eine sichere Trennung.

Mit einer selbstgefrickelten Schaltung einen solchen
sicherheitsrelevanten Fehler erkennen zu wollen halte
ich für eine wirklich schlechte Idee.

> aber wieso werden in der Industrie dann auch
> Isolationsüberwachungen eingesetzt, wenn ein FI im
> Fehlerfall abschalten kann?

Stell Dir einfach vor, Du liegst nach einem schweren Unfall
in der Notaufnahme, und die Herz-Lungen-Maschine, die Dich
am Leben hält, bekommt einen Körperschluss. Jetzt gäbe es
zwei Möglichkeiten:

  Die Operation geht normal weiter; nur der Iso-Wächter
  schlägt Alarm,

oder

  Der FI schaltet die Herz-Lungen-Maschine ab.

Was ist Dir lieber?


... Ach so, nur nebenbei:
Im Krankenhaus werden IT-Netze verwendet; ein Körperschluss
in der Herz-Lungen-Maschine ist keine Gefahr für den
Patienten oder die Mediziner.

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