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Die Erfindung betrifft eine Überwachungseinrichtung für eine oder mehrere Leitungen, die ein-oder mehrphasigen Wechselstrom führen, mit mindestens einer Strommesseinrichtung in einer der Leitungen zum Erkennen einer Überlast, wobei das Ausgangssignal der Strommesseinrichtung einer Vergleichseinrichtung zugeführt wird, die den Schaltzustand von in den Leitungen angeordneten Schalteinheiten steuert.
Zur Überwachung von Wechselstromnetzen, die ein-oder mehrphasig (Drehstromnetz) sein können, sind Schmelzsicherungen bestens bekannt. Diese dienen jedoch hauptsächlich als Kurzschlussschutz und erlauben keine präzise Stromüberwachung.
In der DE-OS 23 34 135 und der US-PS 5, 170, 311 werden daher Strommesseinrichtungen in den einzelnen Leitungen vorgeschlagen, mittels derer ein Überschreiten eines maximalen Stromwertes präzise überwacht werden kann. Die Ausgangssignale der Strommesseinrichtungen werden dazu einer Vergleichseinrichtung zugeführt, die den Schaltzustand von in den Leitungen angeordneten Schalteinheiten steuert.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Anwendungsbereiche der bekannten Überwachungseinrichtungen für ein-oder mehrphasigen Wechselstrom zu erweitern und neben dem Maximalstrom auch noch weitere Parameter überwachen zu können.
Erfindungsgemäss wird dies bei einer Überwachungseinrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch erreicht, dass an mindestens einer Leitung eine Spannungsüberwachungseinrichtung angeschlossen ist, welche in Abhängigkeit von der gemessenen Spannung ein Ausgangssignal abgibt, wobei dieses Ausgangssignal und das Ausgangssignal der Vergleichseinrichtung an die Eingänge einer Verarbeitungsschaltung zur gemeinsamen Verarbeitung dieser Signale geführt sind.
Bei verschiedenen Verbrauchern, wie zum Beispiel Drehstrommotoren ist nicht nur das Überschreiten einer maximalen Stromstärke kritisch, sondern auch der Ausfall der Spannung in einer der Leitungen, beispielsweise durch den Ausfall einer in der Leitung angeordneten Schmelzsicherung. Bei Drehstrommotoren kommt es dadurch zu einem unrunden, verschleissenden Lauf. Ein solcher Ausfall einer der Phasen kann durch eine Überwachung des Maximalstromes klarerweise nicht festgestellt werden. Es müsste dann auch ein unterer Schwellenwert des Stromes überwacht werden, wobei aber der Zustand, dass bei ausgeschaltenem Verbraucher der Strom in allen Leitungen auf Null abfällt, nicht zum Ansprechen der Überwachungseinrichtung führen darf. Einfacher und sicherer ist demgegenüber die erfindungsgemässe Lösung.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass in nur einer der Leitungen ein Stromwandler angeordnet ist, dass an zwei oder mehreren Leitungen jeweils eine Spannungsüberwachungs- einrichtung angeschlossen ist und dass die Verarbeitungsschaltung in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der einzelnen Spannungsüberwachungseinrichtungen und dem Ausgangssignal der Vergleichseinrich-
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Verbrauchern nicht unabhängig voneinander sind. Auf diese Weise wird daher eine kostengünstige und zuverlässige Überwachungseinrichtung realisiert. Die Überwachung weiterer Parameter wird dadurch ermöglicht, dass die Verarbeitungsschaltung neben den Eingängen für die Ausgangssignale noch zumindest einen weiteren Eingang für ein externes Signal aufweist.
Beispielsweise kann am bzw. im Verbraucher, vorzugsweise Motor, ein thermischer Schutzschalter angeordnet sein, der mit dem weiteren Eingang in Verbindung steht.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Die Fig. 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Überwachungseinrichtung für ein dreiphasiges Wechselstromnetz (Drehstromnetz). Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vergleichseinrichtung.
In der Figur links kommen die Leitungen vom. Drehstromnetz herein. Jede Leitung Li, L2, L3 führt beispielsweise eine 220 Volt-Wechselspannung, wobei die Spannungen um jeweils 120 gegeneinander verschoben sind (übliches Drehstromnetz). Der 0-Leiter ist mit N bezeichnet. In jeder der Leitungen ist als Kurzschlussschutz eine Sicherung 1 angeordnet, die beispielsweise eine Schmelzsicherung sein kann.
Lediglich in der Leitung L3 ist erfindungsgemäss ein Stromwandler 2 angeordnet, der an seinem Messausgang 2a in Abhängigkeit von der zu messenden Stromstärke in der Leitung L3 ein Spannungssignal abgibt. Eine Vergleichseinrichtung 3 vergleicht dieses Spannungssignal mit einem Sollwert, der aus der Sollwertvorgabe 4 stammt und beispielsweise über einen Sollwerteingang 4a einstellbar ist.
Befindet sich das dem Stromwert in der Leitung 3 entsprechende Spannungssignal unter dem Sollwertsignal (und oberhalb eines Drittels des Sollwertsignals, vgl. Fig. 2 und deren Beschreibung), so ist der Ausgang 3a der Vergleichseinrichtung 3 auf logisch "1" über ein Halteglied 5, das über einen Reseteingang 6 zurückgesetzt werden kann, mit dem Eingang 7a der Verarbeitungsschaltung 7 verbunden.
Um lediglich mit einer Strommesseinrichtung auszukommen und dennoch eine Überwachung aller drei
Phasen zu ermöglichen ist vorgesehen, dass an jeder Leitung Li, L2, L3 eine Spannungsüberwachungsein-
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richtung angeordnet ist. die in Abhängigkeit von der gemessenen Spannung bezogen auf den 0-Leiter N ein Ausgangssignal abgeben. Dieses Ausgangssignal ist bei normaler Betriebsspannung auf den Leitungen Li, Lz, L3 auf logisch "0" womit über das NICHT-Gatter 10 am Eingang 7b der Verarbeitungsschaltung 7 logisch "1" ansteht.
Die Einrichtung funktioniert nun wie folgt : Fällt eine der Sicherungen 1 aus, so wird dies von der entsprechenden Spannungsüberwachungseinrichtung erkannt. Der Ausgang geht auf logisch "1" und damit der Eingang 7b der vorzugsweise ein logisches UND-Gatter enthaltenden Verarbeitungsschaltung auf logisch "0". Damit ändert sich der Ausgang der Verarbeitungsschaltung derart, dass über die Schalteinheiten 8 alle drei Leitungen Li, L2. L3 abgeschaltet werden.
Die Stromüberwachung in nur einer Phase eignet sich vor allem bei Verbrauchern, die im allgemeinen alle drei Phasen gleich belasten, insbesondere für Drehstrommotoren. Überschreitet der Stromwert einen in der Sollwertvorgabe 4 einstellbaren Wert, geht der Ausgang der Vergleichseinrichtung 3a auf logisch "0" und über die Verarbeitungsschaltung 7 werden alle drei Schalteinrichtungen 8 abgeschaltet. Über ein Halteglied 5 kann dieser Zustand gehalten werden, bis er von einer Bedienungsperson mittels eines Signals auf den Reseteingang 6 wieder zurückgesetzt (quittiert) wird.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vergleichseinrichtung 3, die neben einer Überschreitung eines Stromwertes auch eine Unterschreitung erkennt. Die Vergleichseinrichtung 3 arbeitet als Fensterkomparator. welcher den vom Ausgang 2a zugeführten Istwert mit einer oberen Schranke, den Sollwert aus der Sollwertvorgabe 4, und gleichzeitig mit einer unteren Schranke (hier ein Drittel des Sollwertes) vergleicht.
Sobald der Istwert ausserhalb dieser beiden Schranken liegt, gibt die Vergleichseinrichtung über ihren Ausgang 3a ein bestimmtes Ausgangssignal ab, das beispielsweise die Abschaltung der Thyristorschalter 8 bewirkt. Im einzelnen umfasst die Vergleichseinrichtung 3 einen ersten Komparator 14, der den Istwert mit dem Sollwert vergleicht und bei Überschreiten desselben ein bestimmtes Ausgangssignal an das UNDGlied 15 abgibt. Ein zweiter Komparator 16 vergleicht den Istwert mit einem Drittel des Sollwertes, wobei das Drittel des Sollwertes in einem Teiler 17 gebildet wird. Damit kann die Vergleichseinrichtung 3 nicht nur ein Überschreiten eines einstellbaren Sollwertes, sondern auch einen zu geringen Strom insbesondere Null bei Leitungsbruch od. dgl. erkennen.
Zusammen mit der Spannungsüberwachungseinrichtung kann auch lokalisiert werden, ob ein solcher Leitungsbruch verbraucherseitig oder netzseitig von der Überwachungseinrichtung aufgetreten ist.
Die Verarbeitungseinrichtung 7 kann zusätzlich noch weitere Parameter überwachen, beispielsweise kann auf dem Verbraucher ein thermischer Schutzschalter angeordnet sein, der bei thermischer Überlastung öffnet. Damit geht der weitere Eingang 7c mit der logischen Verarbeitungseinrichtung 7 auf 0 und es kommt ebenfalls zu einer Abschaltung der Leitungen Li, L2, L3 über die Thyristorschalter 8. Auch dieser Zustand kann über ein Halteglied 12 gehalten werden, bis eine Bedienungsperson von aussen wieder eine Zurücksetzung über den Eingang 13 vornimmt.
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The invention relates to a monitoring device for one or more lines carrying single-phase or multi-phase alternating current, with at least one current measuring device in one of the lines for detecting an overload, the output signal of the current measuring device being fed to a comparison device which arranges the switching state of the lines Control units controls.
Fuses are well known for monitoring AC networks, which can be single or multi-phase (three-phase network). However, these mainly serve as short-circuit protection and do not allow precise current monitoring.
In DE-OS 23 34 135 and US-PS 5, 170, 311, current measuring devices are therefore proposed in the individual lines, by means of which exceeding a maximum current value can be precisely monitored. For this purpose, the output signals of the current measuring devices are fed to a comparison device which controls the switching state of switching units arranged in the lines.
The object of the invention is to expand the fields of application of the known monitoring devices for single-phase or multi-phase alternating current and to be able to monitor further parameters in addition to the maximum current.
According to the invention, this is achieved in a monitoring device of the type mentioned at the outset by connecting a voltage monitoring device to at least one line, which outputs an output signal as a function of the measured voltage, this output signal and the output signal of the comparison device being sent to the inputs of a processing circuit for common processing of these signals are carried.
With various consumers, such as three-phase motors, it is not only critical to exceed a maximum current, but also to the failure of the voltage in one of the lines, for example due to the failure of a fuse arranged in the line. With three-phase motors, this leads to a non-circular, wear-free run. Such a failure of one of the phases can clearly not be determined by monitoring the maximum current. A lower threshold value of the current would then also have to be monitored, but the state that the current in all lines drops to zero when the consumer is switched off must not lead to the monitoring device responding. In contrast, the solution according to the invention is simpler and safer.
A particularly advantageous embodiment of the invention provides that a current transformer is arranged in only one of the lines, that a voltage monitoring device is connected to two or more lines, and that the processing circuit is dependent on the output signals of the individual voltage monitoring devices and the output signal of the comparison device -
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Consumers are not independent of each other. In this way, an inexpensive and reliable monitoring device is therefore implemented. The monitoring of further parameters is made possible in that the processing circuit has at least one further input for an external signal in addition to the inputs for the output signals.
For example, a thermal circuit breaker can be arranged on or in the consumer, preferably the motor, which is connected to the further input.
Further advantages and details of the invention are explained in more detail using an exemplary embodiment.
1 schematically shows an exemplary embodiment of a monitoring device according to the invention for a three-phase AC network (three-phase network). Fig. 2 shows an embodiment of a comparison device.
In the figure on the left, the lines come from. Three-phase network. Each line Li, L2, L3 carries, for example, a 220 volt AC voltage, the voltages being shifted by 120 in each case (conventional three-phase network). The 0-wire is labeled N. A fuse 1, which can be, for example, a fuse, is arranged in each of the lines as short-circuit protection.
According to the invention, only a current transformer 2 is arranged in line L3, which outputs a voltage signal at its measurement output 2a depending on the current intensity to be measured in line L3. A comparison device 3 compares this voltage signal with a target value, which originates from the target value specification 4 and can be set, for example, via a target value input 4a.
If the voltage signal corresponding to the current value in line 3 is below the setpoint signal (and above a third of the setpoint signal, see FIG. 2 and its description), output 3a of comparison device 3 is at logic "1" via a holding element 5, which can be reset via a reset input 6, connected to the input 7a of the processing circuit 7.
In order to get by with just one current measuring device and still monitor all three
To enable phases, it is provided that a voltage monitoring device is provided on each line Li, L2, L3.
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direction is arranged. which output an output signal in relation to the 0-wire N depending on the measured voltage. This output signal is at a normal operating voltage on the lines Li, Lz, L3 to logic "0", which means that logic "1" is present at the input 7b of the processing circuit 7 via the NOT gate 10.
The device now works as follows: If one of the fuses 1 fails, this is recognized by the corresponding voltage monitoring device. The output goes to logic "1" and thus the input 7b of the processing circuit, which preferably contains a logic AND gate, to logic "0". The output of the processing circuit thus changes such that all three lines Li, L2. L3 can be switched off.
Current monitoring in just one phase is particularly suitable for consumers who generally load all three phases equally, especially for three-phase motors. If the current value exceeds a value that can be set in the setpoint specification 4, the output of the comparison device 3a goes to logic "0" and all three switching devices 8 are switched off via the processing circuit 7. This state can be maintained via a holding element 5 until it is reset (acknowledged) by an operator by means of a signal to the reset input 6.
2 shows an exemplary embodiment of a comparison device 3 which, in addition to exceeding a current value, also detects an undershoot. The comparison device 3 works as a window comparator. which compares the actual value supplied by output 2a with an upper limit, the setpoint from setpoint specification 4, and at the same time with a lower limit (here a third of the setpoint).
As soon as the actual value lies outside these two limits, the comparison device emits a specific output signal via its output 3a, which for example causes the thyristor switch 8 to be switched off. In detail, the comparison device 3 comprises a first comparator 14, which compares the actual value with the target value and, when the same is exceeded, outputs a specific output signal to the AND element 15. A second comparator 16 compares the actual value with a third of the target value, the third of the target value being formed in a divider 17. The comparison device 3 can thus not only detect that an adjustable setpoint has been exceeded, but also a current that is too low, in particular zero in the event of a line break or the like.
Together with the voltage monitoring device, it can also be localized whether such a line break has occurred on the consumer side or on the network side of the monitoring device.
The processing device 7 can additionally monitor further parameters, for example a thermal circuit breaker can be arranged on the consumer, which opens in the event of thermal overload. Thus, the further input 7c with the logic processing device 7 goes to 0 and the lines Li, L2, L3 are also switched off via the thyristor switch 8. This state can also be held via a holding element 12 until an operator from the outside again Reset via input 13.