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Dies erfolgt dadurch, dass mit fallender Flanke eines der beiden Signale das dritte Flip-Flop gesetzt ist, falls zu diesen Zeitpunkt das andere der beiden Signale ansteht bzw. gelöscht ist, falls das andere Signal nicht ansteht, wodurch vom Schaltzustand des dritten Flip-Flops ausgesagt wird ob die eine Spannung gegenüber der andern Spannung vor-bzw. nacheilt.
Die Feststellung, dass die Frequenz-Differenz grösser als ein durch einen ersten und zweiten Multivibrator festgelegten Wert ist, wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass der Ausgang des zweiten monostabilen Multivibrators mit dem Vorbereitungseingang eines vierten Flip-Flops verbunden ist, dessen Takteingang mit dem invertierenden Ausgang des ersten Flip-Flops verbunden ist, und der nicht invertierende Ausgang des zweiten Flip-Flops mit einem Rücksetzeingang des vierten Flip-Flops verbunden ist und dessen weiterer Rücksetzeingang mit dem Ausgang eines dritten monostabilen Multivibrators verbunden ist, dessen Eingang mit dem nicht invertierenden Ausgang des vierten Flip-Flops verbunden ist.
Damit wird ein viertes Flip-Flop gesetzt, falls das erste Flip-Flop, bevor die Zeit des zweiten Multivibrators abgelaufen ist, rückgesetzt ist, wodurch angezeigt wird, dass die Frequenzdifferenz der Wechselspannungen grösser als der durch den ersten und zweiten Multivibrator bestimmten Wert ist. Das vierte Flip-Flop ist rückgesetzt, wenn das zweite Flip-Flop gesetzt ist oder der dritte Multivibrator abgelaufen ist, der läuft, solange das vierte Flip-Flop gesetzt ist, jedoch rückgesetzt wird mit dem ersten Flip-Flop und mit dessen Setzen der dritte Multivibrator wieder neu gestartet wird.
Vorteilhafterweise sind die Freigabekontakte durch ein Relais betätigt, mit einem Widerstand in Reihe zur Spule mit einer konstanten Gleichspannungsquelle verbunden ist, wobei die Relaisspule über ein potentialtrennendes aktives Koppelglied kurzgeschlossen ist, dessen steuernder Teil über einen Treiberverstärker mit dem nicht invertierenden Ausgang des zweiten Flip-Flops verbunden ist. Das heisst, dass die Relaisspule über das Koppelglied kurzgeschlossen ist, solange das zweite Flip-Flop rückgesetzt ist. Zweckmässigerweise wird dabei auch die Spannungs-Differenz der beiden Wechselspannungen so festgestellt, dass diese über Dioden an den Eingängen eines Komparators liegen, dessen Ausgang mit einem Sperreingang des Treiberverstärkers verbunden ist.
Jede der beiden zu vergleichenden Spannungen ist in eine proportionale Gleichspannung umgeformt und deren Grösse wird miteinander verglichen und, falls die Differenz einen einstellbaren Grenzwert überschritten hat, das Koppelglied angesteuert ist, wodurch die Spule des Relais kurzgeschlossen ist.
Jede der beiden Spannungen wird mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen und falls zumindest eine der beiden Spannungen diesen Grenzwert unterschreitet, die Spannungsversorgung des Koppelgliedes unterbunden, wodurch die Überbrückung der Spule des Relais aufgehoben wird.
Aus Sicherheitsgründen wird die Gleichspannung für das Koppelglied abgeschaltet, falls ein Spannungswandler-Automat einer der beiden Wechselspannungen ausgeschaltet ist. Dies wird dadurch erreicht, dass das Relais mit einem Widerstand in Reihe zur Spule über in Reihe geschaltete Arbeitskontakte zweier Hilfsrelais mit einer konstanten Gleichspannung verbunden ist.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Fig. 1 und der Fig. 2 beispielhaft näher erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Schaltbild der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung. In Fig. 2 sind Signale Si dargestellt, wobei der jeweilige Index i den Ausgang des Bauelements mit der Nummer i kennzeichnet, an dem das Signal ansteht.
In Fig. 1 sind die zu vergleichenden Wechselspannungen 1, 2 einerseits die Sammelschienenspannung 1 und anderseits die Abzweigspannung 2. Diese sind über Zwischenwandler-44, 45- an die Schmitt-Trigger --3, 4-- angepasst, deren Ausgänge --16, 17-- ein H-Signal für die Dauer der positiven und ein L-Signal für Dauer der negativen Halbwelle der Wechselspannungen 1, 2 liefern. Die Kurvenform S3 am Ausgang --16-- entspricht der Spannung 1 und jene von S4 am Ausgang --17-- entspricht der Spannung 2.
Die Ausgänge --16, 17-- der Schmitt-Trigger --3, 4-- sind einerseits mit den Eingängen eines konjunktiven Verknüpfungsgliedes --5-- verbunden, wodurch am Ausgang desselben ein Signal S5 ansteht, das die Gleichzeitigkeit der Wechselspannungen 1, 2 wiedergibt und anderseits mit den Eingängen eines disjunktiven Verknüpfungsgliedes --6--
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verbunden, wodurch am Ausgang desselben ein Signal S6 ansteht, das anzeigt, das mindestens eine der Wechselspannungen 1, 2 anliegt.
Dieses letztgenannte Signal S6 ist über einen ersten monostabilen Multivibrator --7-- an den Takteingang eines ersten Flip-Flops --8-- geführt,
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dessen invertierenden Ausgang --10-- verbundene einstellbare zweite Multivibrator --11-- wird durch das Signal S8 des Ausgangs --10-- vom ersten Flip-Flop --8-- gestartet. Ist nach Ablauf der Impulsdauer des zweiten Multivibrators --11-- der Winkel zwischen den Spannungen 1, 2 noch immer kleiner als der Grenzwinkel, so bewirkt die fallende Flanke des Impulses S11 des Ausgangs --20-- des zweiten Multivibrators --11--, welcher mit dem Takteingang --12-- des
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verbundenStrombegrenzungswiderstand --35-- das Koppelglied --34-- gesperrt ist und dadurch die Relaisspule --32-- stromdurchflossen ist.
Voraussetzung dafür ist, dass die Differenz der Wechselspannungen 1, 2 kleiner als ein einstellbarer Wert ist, was durch den Komparator --39-- erreicht wird, indem dessen Eingänge über Dioden --37, 38-- und Zwischenwandler --44, 45-- an den Wechselspannungen 1, 2 liegen. Wenn die Spannungsdifferenz an den Eingängen den eingestellten Werten überschritten hat, zeigt der Ausgang des Komparators --39-- H-Signal und dieses sperrt über den Treiberverstärker --36-- das Koppelglied --34--.
Zur Anzeige des Stromflusses durch die Relaisspule --32-- dient eine zu dieser in Serie liegende Leuchtdiode --56--. Zum Schutz des Empfangsteiles --57-- des Koppelgliedes --34-vor Überspannung ist diesem eine Zenerdiode --58-- parallel geschaltet.
Zwecks Stromversorgung der Einrichtung wird aus den Wechselspannungen 1, 2 über Zwischenwandler 44,45, Gleichrichterdioden --50, 51,52, 53-- ein Gleichspannungsregler --54-- angespeist, der an seinem Ausgang --55-- die Versorgungsgleichspannung für die Einrichtung liefert.
Zur Anzeige, ob die Wechselspannungen 1, 2 über einstellbaren Schwellwerten liegen, werden die über die Zwischenwandler --44, 45-- angepassten Wechselspannungen 1, 2 über die Dioden - -37, 38-- gleichgerichtet und mit den Eingängen der einstellbaren Schwellwertschalter --46, 47-- verbunden, deren Ausgänge H-Signal zeigen, wenn die eingestellten Schwellwerte überschritten sind.
Ist an mindestens einem der Ausgänge der Schwellwertschalter --46, 47-- ein L-Signal, so ist der Spannungsregler --54-- über die Diode --48-- und/oder die Diode --49-- gesperrt, so dass das Koppelglied --34-- keinen Kurzschluss über die Relaisspule --32-- macht und das Relais angezogen ist, sofern die Kontakte --40, 41-- der Hilfsrelais --42, 43-- geschlossen sind, welche ihrerseits durch Hilfskontakte des Spannungsautomaten --60, 61-- an eine konstante Stationsgleichspannung 33 geschaltet sind.
Die Feststellung, dass die Frequenz-Differenz der beiden Wechselspannungen 1, 2 grösser ist als der durch den ersten Multivibrator --7-- und den zweiten Multivibrator --11-- festgelegten Wert, erfolgt dadurch, dass ein viertes Flip-Flopp --22-- gesetzt ist, dessen Takteingang --23-mit dem invertierenden Ausgang --10-- des ersten Flip-Flop --8-- verbunden ist.
Weiteres ist der Vorbereitungseingang --21-- des vierten Flip-Flops-22-mit dem Ausgang --20-- des zweiten monostabilen Multivibrators --11-- und der nicht invertierende Ausgang --24-- des zweiten Flip-Flops-13-- mit dem Rücksetzeingang --25-- des vierten Flip-Flops --22-- sowie dessen Rücksetzeingang --26-- mit dem Ausgang --27-- des dritten monostabilen Multivibrators-28-, und dessen Eingang --29-- mit dem nicht invertierenden Ausgang --30-- des vierten Flip-Flops - verbunden. Der Nachtrigger-Eingang --66-- des dritten monostabilen Multivibrators --28--
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wird vom invertiertenden Ausgang --10-- des ersten Flip-Flops --8-- angesteuert.
Der Nachtrigger-Eingang --67-- des zweiten monostabilen Multivibrators --11-- ist mit dem Ausgang eines disjunktiven Verknüpfungsgliedes --68-- kontaktiert, dessen erster Eingang mit dem nicht invertierenden Ausgang --15-- des ersten Flip-Flops --8-- und dessen zweiter Eingang mit dem nicht invertierenden Ausgang --30-- des vierten Flip-Flops --22-- verbunden ist. Dadurch wird erreicht, dass das vierte Flip-Flop --22-- gesetzt ist, falls das erste Flip-Flop --8--, bevor die Zeit des zweiten Multivibrators --11-- abgelaufen ist, rückgesetzt ist, wodurch angezeigt wird, dass die Frequenzdifferenz der Wechselspannungen 1, 2 grösser als der durch den ersten und zweiten Multivibrator --7, 11-- bestimmten Wert ist.
Das vierte Flip-Flop --22-- ist rückgesetzt, wenn das zweite Flip-Flop --13-- gesetzt ist oder der dritte Multivibrator --28-- abgelaufen ist, der läuft, solange das vierte Flip-Flop --22-- gesetzt ist, jedoch rückgesetzt wird mit dem ersten Flip-Flop-8-- und mit dessen Setzen wird der dritte Multivibrator --28-- wieder neu gestartet ist.
Ist der Winkel zwischen den beiden Wechselspannungen 1, 2 kleiner als ein wählbarer Freigabewinkel, ist das erste Flip-Flop rückgesetzt und der zweite Multivibrator --11-- gestartet.
Hat der Winkel den Freigabebereich verlassen, bevor die Zeit des zweiten Multivibrators --11-- abgelaufen ist so ist das vierte Flip-Flop --22-- gesetzt und durch dessen nicht invertierenden Ausgang --30-- über einen Treiberverstärker --69-- wird eine Schlupf-Relaisspule --70-- ange- steuert. Gleichzeitig wird mit dem Verlassen des Freigabewinkelbereiches im zweiten Flip-Flop - ein Rücksetzsignal zugeführt und damit ein eventuell anstehendes Freigabesignal rückgesetzt. Bei gesetztem vierten Flip-Flop --22-- ist der dritte Multivibrator --28-- gestartet, der jedoch nicht wirkt solange die Wechselspannungen 1, 2 asynchron sind, da er jedesmal beim Eintreten des Winkels in den Freigabebereich rückgesetzt wird.
Erst wenn der vorgegebene Winkel zwischen den Wechselspannungen 1, 2 länger als eine einstellbare Zeit des dritten Multivibrators --28-- im Sperrbereich bleibt, wird das vierte Flip-Flop --22-- rückgesetzt, wodurch kein Strom durch die Synchron-Relaisspule --70-- fliesst. Dies ist ebenfalls ohne Strom bei rückgesetztem vierten Flip-Flop --22-- das durch Setzen des zweiten Flip-Flops --13-- erreicht wird. Dies ist gleichbedeutend, dass ein Freigabesignal gegeben wird.
Durch eine Leuchtdiode --59-- die in Serie mit der Schlupf-Relaisspule --70-- liegt wird der Stromfluss durch diese angezeigt. Zum Schutz des Treiberverstärkers --69-- vor Überspannungen welche durch die Schlupf-Relaisspule --70-- hervorgerufen werden, liegt dieser eine Frei- laufdiode-62-parallel.
Die Feststellung, dass eine der Wechselspannungen --2-- der andern Wechselspannung 1 vor-bzw. nacheilt erfolgt mit nachstehenden Schaltungsteilen. Der Ausgang --16-- des einen Schmitt-Triggers-3-ist mit dem Takteingang --71-- des dritten Flip-Flops-18-- und dessen Setzeingang --19-- mit dem Ausgang --17-- des andern Schmitt-Triggers --4-- verbunden. Der Ausgang des disjunktiven Verknüpfungsgliedes --6-- ist über einen einstellbaren vierten monostabilen Multivibrator --72-- mit dem Takteingang --73-- eines fünften Flip-Flops --74-- und dessen Vorbereitungseingang --75-- mit dem Ausgang des konjunktiven Verknüpfungsgliedes --5-- verbunden.
Die Eingänge eines zweiten konjunktiven Verknüpfungsgliedes --76-- sind jeweils mit dem nicht invertierenden Ausgang --77-- des fünften Flip-Flops-74-, dem invertierenden Ausgang --78-- des vierten Flip-Flops --22-- und dem invertierenden Ausgang "' : -79-- des dritten Flip-Flops --18-- verbunden. Ebenso sind die Eingänge eines dritten konjunktiven Verknüpfungsgliedes --80-- jeweils mit dem invertierenden Ausgang --78-- des vierten Flip-Flops --22--, dem nicht invertierenden Ausgang --77-- des fünften Flip-Flops-74-- und dem nicht invertierenden Ausgang --81-- des dritten Flip-Flops --18-- verbunden.
Der Ausgang des zweiten konjunktiven Verknüpfungsgliedes-76-ist über einen Treiberverstärker-82--, einer Anzeigediode - mit einer Voreilungs-Relaisspule --83-- und der Ausgang des dritten konjunktiven Ver- knüpfungsgliedes-80-ist über einen Treiberverstärker --84--, einer Anzeigediode --64-- mit einer Nacheilungsrelaisspule --85-- verbunden.
Durch die Voreilung der. einen Wechselspannung 2 gegenüber der andern Wechselspannung 1 wird das dritte Flip-Flop-18-rückgesetzt. Eilt hingegen die Wechselspannung 1 der Wechselspannung 2 vor, so ist das dritte Flip-Flop --18-- gesetzt. Sofern die beiden Wechsel-
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spannungen 1, 2 synchron sind, also das vierte Flip-Flop --22-- rückgesetzt und der Winkel der beiden Spannungen 1, 2 grösser als ein durch den vierten Multivibrator --72-- einstellbarer Wert ist und unter Berücksichtigung des Schaltzustandes des fünften Flip-Flops --74-- ist entweder die Voreilungs-Relaisspule --83-- oder die Nacheilungs-Relaisspule --85-- mit der Impulsform S76 des Stromes durchflossen.
Zum Schutz der Treiberverstärker --82, 84-- vor Überspannungen, welche durch die Voreilungs-Relaisspule --83-- bzw. durch die Nacheilungs-Relaisspule --85-- verursacht werden liegen diesen Freilaufdioden --65, 86-- parallel.
Zum Start, d. h., dass ein definierter Anfangszustand festgelegt ist sind der Setzeingang .-87-des ersten Flip-Flops --8-- und die Rucksetzeingänge-88, 89-des vierten und des fünften Flip-Flops --22, 74-- mit dem Ausgang eines einstellbaren fünften monostabilen Multivibrators --90-- und dessen Eingang mit dem Ausgang --55-- des Gleichspannungs-Reglers --54-verbunden.
Die Freigabekontakte --91, 92-- werden von der Relaisspule --32--, der Meldekontakt --93-wird von der Schlupf-Relaisspule --70--, der Meldekontakt --94-- wird von der Voreilungsspule --83-- und der Meldekontakt --95-- wird von der Nacheilungsspule --85-- betätigt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltungsanordnung zur Feststellung der Synchronität von Wechselspannungen, wobei jede der Wechselspannungen einem Schmitt-Trigger zugeführt ist, an dessen Ausgang während der Dauer gleicher Polarität der Halbwellen ein Signal ansteht und den Schmitt-Triggern Grundfunktionsglieder nachgeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgänge (16,17) der Schmitt-Trigger (3,4) sowohl an ein logisches Verknüpfungsglied mit konjunktiver Verknüpfung (5) als auch an ein logisches Verknüpfungsglied mit disjunktiver Verknüpfung (6) angeschlossen sind, dass dem Ausgang des logischen Verknüpfungsgliedes mit disjunktiver Verknüpfung (6) ein monostabiler Multivibrator (7) nachgeschaltet ist, dessen Ausgang mit dem Takteingang eines ersten Flip-Flops (8) verbunden ist, dessen Vorbereitungseingang (9)
mit dem Ausgang des konjunktiven Verknüpfungsgliedes (5) verbunden ist, dass der invertierte Ausgang (10) des ersten Flip-Flops (8) über einen zweiten monostabilen Multivibrator (11) an den Takteingang (12) eines zweiten Flip- - Flops (13) gelegt ist, dessen Vorbereitungseingang (14) mit dem invertierenden Ausgang (10) des ersten Flip-Flops (8) verbunden ist.