Erkennung und Anzeige der Erdungsklemme

Was Sie verlangen, ähnelt einem Erdschleifenimpedanztester. Diese sind nicht einfach in Ihre Ausrüstung zu integrieren.

Abbildung 1. Robin-Erdschleifen-Impedanztester.

Ich habe vor vielen Jahren eine davon für den industriellen Einsatz gekauft. Der Robin-Vertreter auf dem Messestand verstand das Funktionsprinzip, war aber bei der Offenlegung sehr zurückhaltend. Eines der Verkaufsargumente ist, dass es die Schleifenimpedanz testen kann, ohne den RCD/GFPD auszulösen. Ich vermutete, dass ein Gleichstrom auf der Erdleitung fließen und ihn irgendwie über den erdneutralen Verbindungspunkt des Gebäudes / der Versorgung und die L / N-Verkabelung zum Instrument zurückführen muss. Seine Antwort ließ mich denken, dass ich nahe dran war.

Eine einfache, aber nicht ausfallsichere Möglichkeit wäre, auf die gleiche Weise wie die Netztester auf Erdung zu prüfen. Marcs Seiten enthält ein Beispiel mit Neons.

Abbildung 2. Marcs Netztester. Alle Leuchten zeigen an, dass die Verkabelung korrekt ist.

Wenn Sie jedes Neon mit einem LDR oder Fototransistor koppeln könnten, könnten Sie eine Mikro- oder Kombinationslogik verwenden, um den Erdverbindungsstatus zu bestimmen, wenn Spannung und Neutralleiter in beide Richtungen verbunden sind. Auch dies ist nicht ausfallsicher und gibt kein Maß für die Qualität der Erde, wenn vorhanden. dh eine Erdung von geringer Qualität zieht möglicherweise keinen ausreichenden Fehlerstrom, um den Leistungsschalter auszulösen oder eine Sicherung durchbrennen zu lassen.

Neon-Opto-Isolator

Abbildung 3. Ein Neon-Optokoppler. Der Umriss der Neonlampe ist durch den Schrumpfschlauch sichtbar. Der LDR (lichtabhängiger Widerstand) befindet sich wahrscheinlich dahinter und zeigt zur Seite der Lampe, um eine maximale Lichtaufnahme zu erzielen. Eine ähnliche Anordnung könnte verwendet werden, um ein Neon und einen Fototransistor zu koppeln.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Abbildung 4. Mögliche Konfigurationen.

Sie müssten einige Tests an diesen Schaltungen durchführen. Der LDR könnte insofern einfacher sein, als seine langsame Reaktionszeit das Flackern des Neons aufgrund des Wechselstromsignals ausgleichen könnte. Tauschen Sie die Positionen LDR1 und R2, um die Logik umzukehren usw.

Wenn Sie die Impedanz von Neutral zu Erde verstehen und dass Verteilungsverluste bei Nennstrom für den Betrieb (z. B. 100 A oder 200 A) einen Abfall von <5 % zulassen, dann würden Sie 5 % von 120 V max oder 6 Vrms oder 8,5 Vp Netzfrequenz plus Oberwellen und möglicherweise erwarten mehr bei Motoranlaufstößen und Lastabwürfen je nach Messbandbreite.

Erwarten Sie also einen Abfall von 6 V bei 100 A, dann schätzen Sie, dass der Widerstand des Neutralleiters 60 mOhm + X (f) beträgt, wobei Leitungslänge und L / m für die induktive Reaktanz für Leitung und Erdschleife geschätzt werden können.

Ich würde vermuten, dass der einfachste Weg, den Erdungsdurchgang zu testen und den RCD / GFPD nicht auszulösen, darin besteht, einen Impuls von ausreichend kurzer Dauer zu verwenden, um nicht die Dauer von mA-s zu geben, die zum Auslösen erforderlich ist. Ich weiß nicht, was dieser Schwellenwert ist, aber wie bei jedem Relais kann er aus der Leistung (mW) und der Übergangszeit geschätzt und in mJ umgerechnet werden.

Daher wäre der beste Test für mich eine Leerlaufspannung mit 100 Hz LPF und AC-induziertem Impuls und die Erkennung des Stromflusses. Nehmen wir einen 10-kHz-Burst bei 15 V mit einer Kopplungskappe mit einer Impedanz von 15 Ohm bei 10 kHz unter Verwendung von 1 uF unpolar mit einer masseseitigen Stromerfassung R von 1 Ohm, wir könnten 1 Amp und 1 V erwarten. Wenn Sie mit einer 15-Vpp-Rechteckwelle fahren und eine Einheitsverstärkung von 10 kHz BPF verwenden, würde ich 1,27 * 15 Vpp von der Fourier-Reihe für die Grundwelle erwarten (wobei die ungeraden Harmonischen die scheinbare Vpp-Amplitude für die Rechteckantwort reduzieren). Daher würde ich erwarten, dass Sie dies tun könnten Ein Komparator löst einen Latch aus oder verwendet besser einen Hüllkurvendetektor. Erfordert 2 Impulse von 1 A, um einen vordefinierten Schwellenwert von etwa X zu erreichen, um die neutrale Masseverbindung zu validieren.

Ihr Selbsttest würde also darin bestehen, wenn Voc (@line f) < 10 Vpp, dann mit geschalteten 10 kHz zu testen und Schleifenstrom> xxx mA zu erkennen, was maximal etwa 50 ms dauern sollte.

Sie können beliebige andere Parameter wählen, um die Schleifenimpedanz unter Berücksichtigung der Schleifeninduktivität und des Widerstands beider Drähte zu validieren, ohne EMV-Störungen zu erzeugen.