CS9101183A2

CS9101183A2 - Measuring connection for current determination

Info

Publication number: CS9101183A2
Application number: CS911183A
Authority: CS
Inventors: Robert Kindermann; Herbert Ziegler
Original assignee: Abb Patent Gmbh
Priority date: 1990-04-27
Filing date: 1991-04-25
Publication date: 1991-11-12
Also published as: EP0454013B1; EP0454013A2; CZ280023B6; DE4013488A1; ATE118620T1; DE59104568D1; EP0454013A3

Abstract

2.1 When checking devices of protection class II, the stray current must be measured between contactable conductive parts and earth. If there is a low-resistance connection to the mains, a current limiting element (R1, S1) protecting the measuring instrument will respond and there is then no display signalling the fault case. 2.2 In order to obtain an overcurrent indication in spite of the current reduced in the measuring circuit (R1, R2, V3, V4, R5), a shunt branch (V1, V2, R3, R4) is formed which bypasses the current limiting element (R1, S1) and, when a limit value is exceeded, supplies the input (C, D) of a measuring device (M) with a signal which produces an overflow indication. 2.3 The measuring circuit is basically suitable for all current measurements in which a hazardous voltage must be expected as is the case, for example, in stray current measurements. <IMAGE>

Description

Měřicí zapojení k určování MP-101-91-ČeMeasuring connection for determining MP-101-91-Ce

Oblast technikyTechnical field

'i s, ř r'i s, rr

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.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The invention relates to a measurement circuit for determining current, in particular leakage current, when testing metal parts with the possibility of contact in electrical devices, with a measurement input transient to protect against dangerous fault voltage threshold elements, in particular two antiparallel diodes in communication with at least one current limiting element connected in series, which in the event of an error limits the input current, and a shunt connected in series with the current limiting element on which a voltage drop corresponding to the input current is applied as a measuring signal to the input of the measuring device.

Dosavadní stav technikyBackground Art

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.In accordance with the accident prevention code, labeled "Elektrische Anlagen und Betriebsmittel" (VBG 4), for all instruments and operating equipment of protective class II ', check-ups and, after repair, repair tests must be carried out at certain intervals. In this case, the leakage current flowing between the contact-able components in the tested object and the ground or protective conductor is measured. According to the detailed regulations (DIN VDE 0701 T 240), the leakage current between the conductive parts with contact and the protective contact of the socket must not exceed a predetermined value, eg 0.25 mA. The measurement resistance of the measuring current and the current measurement must be at most 2 kilos.

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.When such a measurement is carried out with a conventional ammeter, the measuring instrument may break when a low-ohmic connection exists between the test item to be touched and the phase conductor of the AC network. If the measuring instrument is protected from damage by a fuse, this fuse responds to the circuit breaker and the circuit. Such an interruption of the circuit carries a safety that the operator judges that the leakage current is not indicated for its absence. However, the following, seemingly completely safe, touch with a piece of connected voltage may have severe consequences. It is therefore an object of the present invention to provide a circuit which provides an unacceptably high current detected by the measuring circuit, providing a noticeably high current indication without damaging the meter.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

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.This requirement is met by a measuring circuit according to the invention, characterized in that the current limiting element is bridged by a current bypass branch, which is brought into the conductive hole by at least one threshold element, when the current limiting element reacts in the event of a fault and produces a voltage corresponding to the threshold value of the threshold element. and the current flowing through the bypass branch causes a voltage drop on the second shunt supplied to the measuring device input, and the input signal is initially greater than the measurement signal normally generated on the first shunt and the corresponding measuring range end value.

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.The fuse is a current limiting element which, in the event of an error, interrupts the current circuit and thus reduces the current to zero. By means of a secondary current circuit which bridges the current limiting circuit, it is possible according to the invention to supply current to the measuring device even at that time. when the measuring circuit is interrupted. In order to prevent the current from flowing through the branch current normally distorting the measurement result, this branch must only be connected in the event of an error. This is done by a threshold element that only comes in 3 when its threshold voltage is exceeded, which is again limited to the case of error. The signal thus generated ensures that the indication of the measuring device goes into overfilling, thus signaling too high a current.

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.The current supplied to the measuring circuit must be led through a crossbar to generate a signal to be processed by the measuring device. Therefore, in the measuring circuit, the first shunt is engaged and the second shunt in the flowing line. A particularly preferred embodiment of the invention is that the first shunt with the second shunt forms a serial circuit connected to the input of the measuring device. Normally, the second shunt is non-current and is now connected to the input, essentially high-ohm resistance of the measuring device, so that it does not affect the measurement, as the voltage drop resulting from the flow of the measuring current through the first shunt is measured. On the other hand, in the event of an error, the current flow of the secondary branch on the serial connection of the first and second shunts produces a signal which is fed to the input of the measuring device and is so large that overfilling occurs.

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.A number of solutions can be envisioned to connect the bypass branch with threshold elements. A particularly simple solution according to the invention consists in the use of two oppositely polarized Zener diodes, which together form a series ballast resistor and a second shunt resistor branch.

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.In a particularly preferred embodiment of the invention, a PTC resistor is used as the current limiting element. With suitable sizing, such a resistance limits the input current of the measuring circuit to a value below 1 mA in the event of a fault. The resulting voltage drop would simulate a permissible measuring current, so that the control of the indicated overflow, called by the bypass branch, is of increased importance. A substantial advantage of the PTC resistance over the fuse is that it retains its protective effect and regains its initial values after the error has been eliminated. Thus, the replacement of a damaged circuit element (fuse) and the need to maintain a stock of such elements is no longer necessary, which would otherwise be necessary to ensure the operational capability of the meter.

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 .·In order to reduce the influence of PTC resistance tolerances on the measurement result, it is expedient to connect an appropriately larger in-fill resistor in series. With a suitable sizing of the second shunt, which is preferably ten to twenty times greater than the first shunt, even with a proportionally low current in the flow path, the meter can be controlled to the overflow area of the indication. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT In the example of the measuring circuit according to the invention shown in the drawing, a serial circuit consisting of two resistors R4, R5 is connected to the input of the measuring device M.

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 .One of them forms the first shunt R5 in the measuring current circuit R1 (S1), R2, V3, V4, R5, connected to the measuring input A, B, of the measuring circuit. The second of the two resistors forms a second R4 in the bypass branch VI, V2, R3, R4. The measuring current circuit consists of a serial connection of a PTC resistor R1, a resistor R2 and a first shunt R5 which is bridged by two antiparallel diodes V3, V4. Here, the PTC resistor R1 can be replaced by a fuse or another type of fuse that interrupts the current circuit.

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.The downstream branch is formed by serial connection of two oppositely polarized Zener diodes VI, V2, prefix R3 and a second shunt R4. This branch bridges the PTC-resistor R1 and the resistor R2 connected thereto. When measuring the permissible leakage current I, which lies in the measurement field, this current flows through a relatively low ohmic PTC resistor R1 and a refill resistor R2 to the first shunt R5, on which it causes a voltage drop that the second transverse shunt R4 brings to the inputs 6, Measuring device M for the purpose of evaluation. The first shunt R5 is dimensioned so that the voltage drop that occurs therefrom is less than the threshold voltage of the two antiparallel diodes V3, V4 " Once the measuring range is exceeded and thus the threshold voltage & The five both antiparallel diodes V3, V4, these diodes begin to guide and protect the first R5, which is connected in parallel with them. With increased overload, the PTC resistor R1 goes into its high ohmic state and ensures that only the reduced measuring circuit current I1 flows from the total leakage current. This measuring circuit current I, lower than 1 mA, is within the normal measuring range and would therefore simulate the permissible leakage current. This is counteracted by the current secondary branch by means of the two Zener diodes VI, V2, which open and lead the sub-circuit current 1 2 through the series resistor R3 and the two double cells R4, R5 as a result of the increased voltage drop across the PTC resistor R1. The resistor R3 has a high resistance value and is designed for maximum overload. The overall resistance of the serial circuit formed by the two shunts R4, R5 is selected so that the voltage drop that is generated thereon is noticeably exceeded by the end of the measuring range and thus indicates 1 error. Suitably, the resistance value of the second shunt R4 is ten to twenty times greater than the value of the first shunt R5.

Claims

PATENT N "ARO" ΚΎ ~ Current measurement circuitry, especially leakage current, for testing metal parts with the ability to touch electrical devices, with a measurement input bridged to protect against dangerous fault voltage threshold elements, in particular two antiparallel diodes in communication with at least one in series by a current limiting element connected, which in the event of an error limits the input current and a shunt connected in series with the current limiting element on which the voltage drop corresponding to the input current is applied as a measuring signal to the input of the measuring device; the limiting element (R1, S1) is interconnected by a current side branch (VI, V2, R3, R4) being brought into the conductive state by at least one threshold element (VI, V2) as soon as the current limiting element (R1, S1) in the case of the error responds to it and the corresponding response is generated the threshold value of the threshold element, and the current (flowing through the bypass branch (VI, V2, R3, R4) causes a voltage drop on the second shunt (R4) supplied to the input (C, D) of the measuring device (M), and a signal at the inputs (C, D) it is greater than the measuring signal, which is normally generated on the first shunt (R5) and corresponding to the measuring range end value.

Measuring circuit according to Claim 1, characterized in that the second shunt (R4) forms with the first side (R5) a serial circuit connected to the input of the measuring device (M).

Measuring circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the threshold element consists of two oppositely polarized Zener diodes (VI, V2), which form a secondary flow resistor (R3) and a secondary side (R4). branch. 7

Measuring circuit according to one of Claims 1 to 3, characterized in that a refill resistor (R2) is connected between the current limiting element (R1, S1) and the first shunt (R5) in the current measuring circuit.

Measuring circuit according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the fuse (S1) is a current limiting element.

Measuring circuit according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the current limiter is formed by a PTC resistor (R1).

Measuring circuit according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the value of the resistive shunt (R4) is substantially higher than the resistivity of the first shunt (R5), preferably ten to twenty times.