CS9101183A2 - Measuring connection for current determination - Google Patents

Description

Měřicí zapojení k určování MP-101-91-Če

Oblast techniky

'i s, ř r

Vynález se týká měřicího zapojení k určování proudu, ze-jména svodového proudu při zkoušení kovových dílů s možnostídoteku v elektrických přístrojích, s měřicím vstupem přemo-stěným k ochraně proti nebezpečným chybovým napětím prahový-mi elementy, zejména dvěma antiparalelními diodami ve spoje-ní s nejméně jedním do série zapojeným proudovým omezovacímelementem, který v případě chyby omezuje vstupní proud, as bočníkem zapojeným do série s proudovým omezovacím elemen-tem, na němž vzniká úbytek napětí odpovídající vstupnímuproudu, přiváděný ' ’ jako měřicí signál na vstup měřicího za-řízení.

Dosavadní stav techniky

Podle předpisu k ochraně proti nehodám, označenému jako"Elektrische Anlagen und Betriebsmittel" (VBG 4) se musí pro-vádět u všech přístrojů a provozních prostředků ochrannétřídy II 'v jistých časových odstupech přezkoušení a po opra-vě opravárenské vyzkoušení. Přitom se měří svodový proud,který teče mezi součástmi s možností doteku v přezkušovanémobjektu a zemí případně ochranným vodičem. Podle podrobnýchprováděcích předpisů (DIN VDE 0701 T 240) nesmí svodový proud,protékající mezi vodivými díly s možností doteku a např .ochranným kontaktem zásuvky překročit předem stanovenou hod-notu, např. 0,25 mA. Vnitřní odpor měřicího z/apojení, kte-rým se provádí měření proudu, musí mít nanejvýše hodnotu2 kil.

Když se provádí takové měření běžným ampérmetrem, může dojít k porušení měřicího přístroje, když existuje nízko- 2 ohmové spojení mezi zkoušeným dílem, jehož se lze dotknout,a fázovým vodičém střídavé sítě. Pokud je měřicí přístrojchráněn před poškozením tavnou pojistkou, reaguje tato po- -..........., jistka-a -přeruš í- proudový obvod. Takové přerušeni obvodu sebou nese ne/bezpečí, že obsluhující osoba usoudí z toho,že svodový proud není indikován, na jeho neexistenci . Násle-dující, zdánlivě zcela bezpečný dotek s dílem připojeným ksítovému napětí však může mít těžké následky. Účelem vynálezu je proto vytvořit zapojení, které přií nepřípustně vysokém proudu, zjištěném měřicím zapojením, zajistí indikaci znatelně vysokého proudu, aniž by se přitompoškodil měřicí přístroj.

Podstata vynálezu

Tento požadavek splňuje měřicí zapojení podle vynálezu,jehož podstata spočívá v tom, že proudový omezovači elementje přemostěn proudovou vedlejší větví, uváděnou do vodivéhostavu nejméně jedním prahovým elementem, jakmile proudovýomezovači element v případě chyby reaguje a vznikne na něm 'napětí odpovídající mezní hodnotě prahového elementu, a proud protékající proudovou vedlejší větví vyvolá úbytek na-pětí na druhém bočníku, přiváděný na vstup měřicího zařízení,a signál na vstupu je zpočátku větší než měřicí signál, vzni-kající v normálním případě na prvním bočníku a odpovídajícíkoncové hodnotě měřicího rozsahu.

Tavná pojistka je proudový omezovači element, který v" . případě chyby přeruší proudový obvod a sníží tedy proud na nulu. Pomocí vedlejší proudové větve, která přemostuje prou-*" dový omezovači obvod, je možné podle vynálezu přivádět na vstup měřicího zařízení proud i tehdy, když je vlastní měři- cí obvod přerušen. Aby v normálním případě nepřetékal vedlej- ší proudovou větví proud, zkreslující výsledek měření, musí být tato větev připojena teprve v případě chyby. K tomu do- chází prostřednictvím prahového elementu, který přichází v 3 činnost teprve tehdy, když se překročí jeho prahové napětí,což je opět omezeno na případ chyby. Signál, který tím vzni-ká, za jistí, aby indikace měřicího zařízení přešla do pře-plnění, čímž se zřetelně signalizuje příliš vysoký proud.

Proud přiváděný do měřicího zapojení se musí vést přesbočník, aby vznikl signál zpracovatelnýměřicím zařízením. V měřicím obvodu je proto zapojen první bočník a v proudovévedlejší větvi druhý bočník. Obzvláště výhodné provedenívynálezu spočívá v tom, že první bočník s druhým bočníkemtvoří sériový obvod, připojený ke -vstupu měřicího zařízení. V normálním případě je druhý bočník bez proudu a je tedypři měření úbytku napětí, vznikajícímu průtokem měřicíhoproudu prvním bočníkem, připojen do série ke vstupnímu, vpodstatě vysokoohmovému odporu měřicího zařízení, takže ne-má vliv na měření. Naproti tomu v případě chyby vytváříproud proudové vedlejší větve na sériovém zapojení prvního a druhého bočníku signál, který je zaváděn na vstup měřicí-ho zařízení a je tak velký, že dojde k přeplnění.

Pro připojení proudové vedlejší větve pomocí prahovýchelementů si lze představit řadu řešení. Obzvláště jedno-duché řešení podle vynálezu spočívá v použití dvou opačněpolarizovaných Zenerových diod, které tvoří společně sesériovým předřadným odporem a druhým bočníkem proudovou ved-lejší větev.

Ppdfé'.zvláště výhodného provedení vynálezu se použijejako proudového omezovacího elementu odporu PTC. Při vhod-ném dimenzování omezuje takový odpor v případě chyby vstup-ní proud měřicího obvodu na hodnotu ležící pod 1 mA. Tímvznikající úbytek napětí by simuloval přípustný měřicíproud, takže regulace s přeplněním indikovaného údaje, vy-volaná proudovou vedlejší větví, má zvýšený význam. Pod-statnou výhodou odporu PTC oproti tavné pojistce je taokolnost, že si zachovává svůj ochranný účinek a po odstra-nění chyby nabývá znovu počáteční hodnoty. Odpadá tedy vý-měna poškozeného obvodového prvku (pojistky) a nutnost - 4 - udržování zásoby takových prvků, což by bylo jinak nezbytnék zajištění provozní schopnosti měřicího přístroje.

Aby se snížil vliv tolerancí odporu PTC na výsledek mě-řeni , je' účelně k' němu' připojit do série příslušně větší do-plňovací odpor. Při vhodném dimenzování druhého bočníku, který je s vý-hodou desetinásobně až dvacetinásobně větší než první bočník,lze i při úměrně nízkém proudu v proudové měřicí větvi říditměřicí přístroj do oblasti přeplnění indikace. Příklad provedení vynálezu V příkladě měřicího zapojení podle vynálezu, znázorně-ném na výkrese, je ke vstupu £, 13 měřicího zařízení M při-pojen sériový obvod, sestávající ze dvou odporů R4 , R5 .·

Jeden z nich tvoří první bočník R_5 v měřicím proudovém obvo-du R1(S1), R 2, V3, V4, R_5, připojeném na měřicí vstup A^, B_měřicího zapojení. Druhý z obou odporů tvoří v proudové ved-lejší větvi VI, V2 , R3 , R4 druhý bočník R4. Měřicí proudový obvod sestává ze sériového zapojeníPTC-odporu R1, doplňovacího odporu R2 a prvního bočníku R_5,který je přemostěn dvěma antiparalelně zapojenými diodamiV3, V4. PTC-odpor R1 může být přitom nahrazen tavnou pojist-kou nebo jiným druhem pojistky, která přerušuje proudovýobvod .

Proudová vedlejší větev je tvořena sériovým zapojenímdvou opačně polovaných Zenerových diod VI, V2, předřadnéhoodporu R3 a druhého bočníku R4 . Tato větev přemostujePTC-odpor R1 a za ním zapojený doplňovací odpor R2. Při měření přípustného svodového proudu I_, který ležív měřicím oboru, protéká tento proud přes poměrně nízko-ohmový PTC-odpor R1 a doplňovací odpor R2 k prvnímu bočníkuRJ5, na kterém vyvolává úbytek napětí, jenž se přep druhý 5 bočník R4 přivádí na vstupy £, □_ měřicího zařízení M zaúčelem vyhodnocení. První bočník R_5 je dimenzován tak, abyna něm vznikající úbytek napětí byl nižší než prahové napě- » tí obou antiparalelních diod V 3 , V4 ,, ' Jakmile se překročí měřicí rozsah a tedy i prahové na- & ·* I pěti obou antiparalelní ch diod V3, V4, začnou tyto diody i l vést a chrání první bočník R5, který je s nimi zapojen pa- ralelně. Při zvýšeném přetížení přejde PTC-odpor R1 do své- £ ho vysokoohmového stavu a zajistí, že z celkového svodového i’ proudu protéká pouze snížený proud I_^ měřicího obvodu. Tento I/ proud 1^ měřicího obvodu, snížený na hodnotu pod 1 mA, leží í uvnitř normálního měřicího rozsahu a simuloval by proto pří- pustný svodový proud. Proti tomu působí proudová vedlejšíΓ větev pomocí obou Zenerových diod VI, V2 , které se v důsled- ku zvýšeného úbytku napětí na PTC-odporu R1 otevřou a vedouproud 1^2 vedlejšího obvodu přes předřadný odpor R3 a oba dvabočníky R4 , R_5. Předřadný odpor R3 má vysokou hodnotu odporua je dimenzován pro maximální přetížení. Celkový odpor sé-riového obvodu, tvořeného oběma bočníky R4 , R_5, je zvolentak, aby úbytek napětí, který na něm vzniká, znatelně překra- Γ čoval koncovou hodnotu měřicího rozsahu a tedy signalizoval 1 chybu. Je účelné, aby hodnota odporu druhého bočníku R4 byla desetkrát až dvacetkrát větší než hodnota prvního bočníku R5.

Claims (7)

1. PATENTOVÉ N "A R O 'ΚΎ ~ Měřicí zapojení k určování proudu, zejména svodovéhoproudu při zkoušení kovových dílů s možností doteku velektrických přístrojích, s měřicím vstupem přemostěnýmk ochraně proti nebezpečným chybovým napětím prahovýmielementy, zejména dvěma, antiparalelními diodami ve spo-jení s nejméně jedním do série zapojeným proudovým ome-zovacím elementem, který v případě chyby omezuje vstupníproud, as bočníkem zapojeným do série s proudovým omezo-vacím elementem, na němž vzniká úbytek napětí odpovídají-cí vstupnímu proudu, přiváděný jako měřicí signál navstup měřicího zařízení, vyznačující setím, že proudový omezovači element (Rl, Sl) je pře-mostěn proudovou vedlejší větví (VI, V2, R3, R4), uvádě-nou do vodivého stavu nejméně jedním prahovým elementem(VI, V2), jakmile proudový omezovači element (Rl, Sl) vpřípadě chyby reaguje a vznikne na něm napětí odpovída-jící mezní hodnotě prahového elementu, a proud (ipproté-kající proudovou vedlejší větví (VI, V2, R3, R4) vyvoláúbytek napětí na druhém bočníku (R4), přiváděný na vstu-py (C, D) měřicího zařízení (M), a signál na vstupech(C, D) je větší než měřicí signál, vznikající v normálnímpřípadě na prvním bočníku (R5) a odpovídající koncovéhodnotě měřicího rozsahu.
2. 2. Měřicí zapojení podle nároku 1, vyznačujícíse t í m , že druhý bočník (R4) tvoří s prvním boční-kem (R5) sériový obvod, připojený ke vstupu měřicího za-řízení (M) .
3. 3. Měřicí zapojení podle nároku 1 nebo 2, vyznaču-jící se tím, že prahový element sestává zedvou opačně polarizovaných Zenerových diod (VI, V2),.kte-ré tvoří se sériovým předřadným odporem (R3) a druhýmbočníkem (R4) proudovou vedlejší větev. 7
4. 4. Měřicí zapojení podle jednoho z nároků 1 až 3, vy-značující se tím, že v.proudovém měri-cím obvodu je mezi proudovým omezovacím- elementem (R1, Sl) a prvním bočníkem (R5) zapojen doplňovací odpor (R2).
5. 5. Měřicí zapojení podle jednoho z nároků 1 až 4, vy-značující se tím, že proudovým omezo- je vacím elementem tavna pojistka (Sl).
6. 6. Měřicí zapojení podle jednoho z nároků 1 až 5, vy-značující se tím, že proudový omezovačielement je tvořen PTC-odporem (Rl).
7. 7. Měřicí zapojení podle jednoho z nároků 1 až 6, vy-značující se tím,že hodnota odporudruhého bočníku (R4) je podstatně vyšší než hodnota od-poru prvního bočníku (R5), s výhodou desetinásobně aždvacetinásobně.