CZ280023B6

CZ280023B6 - Měřicí zapojení k určování proudu

Info

Publication number: CZ280023B6
Application number: CS911183A
Authority: CZ
Inventors: Robert Kindermann; Herbert Ziegler
Original assignee: Abb Patent Gmbh
Priority date: 1990-04-27
Filing date: 1991-04-25
Publication date: 1995-09-13
Also published as: ATE118620T1; DE4013488A1; DE59104568D1; EP0454013B1; EP0454013A3; EP0454013A2; CS9101183A2

Abstract

Při zkoušení přístrojů ochranné třídy II se musí měřit svodový proud mezi vodivými díly, kterých se lze dotknout, a zemí. Když existuje nízkoohmové spojení se sítí, reaguje proudový omezovací element s odporem (R1) a pojistkou (S1) chránící měřicí přístroj, neexistuje však indikace signalizující chybu. K dosažení indikace zvýšeného proudu i přes to, že je proud redukován v měřicím proudovém obvodu s odpory (R1, R2), diodami (V3, V4) a bočníkem (R5), je proudová vedlejší větev se Zenerovými diodami (V1, V2) s bočníky (R3, R4) přemostěna proudovým omezovacím elementem s odporem (R1) a pojistkou (S1) a při překročení mezní hodnoty přivádí na vstup (C, D) měřicího zařízení (M) signál, jenž vyvolá indikaci přeplnění.ŕ

Description

Měřicí zapojení k určování proudu

Oblast techniky

Vynález se týká měřicího zapojení k určování proudu, zejména svodového proudu při zkoušení kovových dílů s možností doteku v elektrických přístrojích, s měřicím vstupem přemostěným k ochraně proti nebezpečným chybovým napětím prahovými elementy, zejména dvěma antiparalelními diodami ve spojení s nejméně jedním do série zapojeným proudovým omezovacím elementem, který v případě chyby omezuje vstupní proud, a s bočníkem zapojeným do série s proudovým omezovacím elementem, na němž vzniká úbytek napětí odpovídající vstupnímu proudu, přiváděný jako měřici signál na vstup měřicího zařízení.

Dosavadní stav techniky

Podle předpisu k ochraně proti nehodám, označenému jako Elektrische Anlagen und Betriebsmittel (VBG 4) se musí provádět u všech přístrojů a provozních prostředků ochranné třídy II v jistých časových odstupech přezkoušení a po opravě opravárenské vyzkoušení. Přitom se měří svodový proud, který teče mezi součástmi s možností doteku v přezkušovaném objektu a zemí popřípadě ochranným vodičem. Podle podrobných předpisů (DIN VDE 0701 T 240) nesmí svodový proud, protékající mezi vodivými díly s možností doteku a například ochranným kontaktem zásuvky překročit předem stanovenou hodnotu, například 0,25 mA. Vnitřní odpor měřicího zapojení, kterým se provádí měření proudu, musí mít nanejvýše hodnotu 2 kD.

Když se provádí takové měření běžným ampérmetrem, může dojit k porušení měřicího přístroje, když existuje nízkoohmové spojení mezi zkoušeným dílem, jehož se lze dotknout, a fázovým vodičem střídavé sítě. Pokud je měřicí přístroj chráněn před poškozením tavnou pojistkou, reaguje tato pojistka a přeruší proudový obvod. Takové přerušení obvodu sebou nese nebezpečí, že obsluhující osoba usoudí z toho, že svodový proud není indikován na jeho existenci. Následující, zdánlivě zcela bezpečný dotek s dílem, připojeným k síťovému napětí, však muže mít těžké následky.

Účelem vynálezu je proto vytvořit měřicí zapojeni, které při nepřípustně vysokém proudu, zjištěném měřicím zapojením, zajistí indikaci znatelné vysokého proudu, aniž by se přitom poškodil měřicí přístroj.

Podstata vynálezu

Tento úkol řeší měřicí zapojení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že proudová vedlejší větev, přemosťující proudový omezovači element, je tvořena prahovými prvky, předřadným odporem a prvním bočníkem.

Tavná pojistka je proudový omezovači element, který v případě chyby přeruší proudový obvod a sníží tady proud na nulu. Pomocí vedlejší proudové větve, která přemosťuje proudový omezovači obvod, je možné podle vynálezu přivádět na vstup měřicího zařízení proud i tehdy, když je vlastní měřicí obvod přerušen. Aby

-1CZ 280023 B6 v normálním případě neprotékal vedlejší proudovou větvi proud, zkreslující výsledek měření, musí být tato větev připojena teprve v případě chyby. K tomu dochází prostřednictvím prahového elementu, který přichází v činnost teprve tehdy, když se překročí jeho prahové napětí, což je opět omezeno na případ chyby. Signál, který tím vzniká, zajisti, aby indikace měřicího zařízení přešla do přeplnění, čímž se zřetelně signalizuje příliš vysoký proud.

Proud přiváděný do měřicího zapojení se musí vést přes bočník, aby vznikl signál zpracovatelný měřicím zařízením. V měřicím obvodu je proto zapojen bočník a v proudové vedlejší větvi další bočník. Obzvláště výhodné provedení vynálezu spočívá v tom, že první bočník s druhým bočníkem tvoří sériový obvod, připojený ke vstupu měřicího zařízení. V normálním případě je první bočník v proudové vedlejší větvi bez proudu a je tedy při měření úbytku napětí, vznikajícího průtokem měřicího proudu druhým bočníkem v měřicím obvodu připojen do série ke vstupnímu, v podstatě vysokoohmovému odporu měřicího zařízení, takže nemá vliv na měřeni. Naproti tomu v případě chyby vytváří proud proudové vedlejší větve na sériovém zapojení prvního a druhého bočníku signál, který je zaváděn na vstup měřicího zařízeni a je tak velký, že dojde k přeplnění.

Pro připojení proudové vedlejší větve pomocí prahových elementů si lze představit řadu řešeni. Obzvláště jednoduché řešeni podle vynálezu spočívá v použití dvou opačně polarizovaných Zenerových diod, které tvoří společně se sériovým předřadným odporem a prvním bočníkem proudovou vedlejší větev.

Podle zvláště výhodného provedení vynálezu se použije jako proudového omezovaciho elementu odporu s kladným teplotním koeficientem. Při vhodném dimenzování omezuje takový odpor v případě chyby vstupní proud měřicího obvodu na hodnotu ležící pod 1 mA. Tím vznikající úbytek napětí by simuloval přípustný měřící proud, takže regulace s přeplněním indikovaného údaje, vyvolaná proudovou vedlejší větví, má zvýšený význam. Podstatnou výhodou odporu s kladným teplotním koeficientem oproti tavné pojistce je ta okolnost, že si zachovává svůj ochranný účinek a po odstranění chyby nabývá znovu počáteční hodnotu. Odpadá tedy výměna poškozeného obvodového prvku (pojistky) a nutnost udržování zásoby takových prvků, což by bylo jinak nezbytné k zajištění provozní schopnosti měřicího přístroje.

Aby se snížil vliv tolerancí odporu s kladným teplotním koeficientem na výsledek měření, je účelné k němu připojit do série příslušný větší doplňovací odpor.

Při vhodném dimenzování prvního bočníku, který je výhodné desetinásobně až dvacetinásobně větší než druhý bočník, lze i při úměrně nízkém proudu v proudovém měřicím obvodu řídit měřicí přístroj do oblasti přeplnění indikace.

Přehled obrázků na výkrese

Přiklad provedení vynálezu je znázorněn na připojeném výkrese a bude v dalším blíže popsán.

-2CZ 280023 B6

Příklad provedení vynálezu

V příkladu měřicího zapojení podle vynálezu, znázorněném na výkrese, je ke vstupu C, D měřicího zařízení M připojen sériový obvod, sestávající z prvního bočniku R4 a druhého bočníku RSÍ Druhý bočník R5 je integrován v měřicím proudovém obvodu, připojeném na měřicí vstup A, B měřicího zapojení. První bočník R4 je integrován v proudové vedlejší větvi.

V dalším se vychází z toho, že proudový omezovači element Rl, SI je vytvořen jako odpor s kladným teplotním koeficientem a pojistka a prahové prvky VI a V2 jsou tvořeny Zenerovými diodami .

Měřicí proudový obvod sestává ze sériového zapojení odporu s kladným teplotním koeficientem, doplňovacího odporu R2 a druhého bočníku R5, který je přemostěn dvěma antiparalelné zapojenými diodami V3 , V4. Odpor s kladným teplotním koeficientem může být přitom nahrazen tavnou pojistkou nebo jiným druhem pojistky, která přerušuje proudový obvod.

Proudová vedlejší větev je tvořena sériovým zapojením dvou opačně polovaných Zenerových diod, předřadného odporu R3 a prvního bočníku R4. Tato větev přemosťuje odpor s kladným teplotním koeficientem a za ním zapojený doplňovací odpor R2.

Při měření přípustného svodového proudu I, který leží v měřicím oboru, protéká tento proud přes poměrně nizkoohmový odpor s kladným teplotním koeficientem a doplňovací odpor R2 k druhému bočníku R5, na kterém vyvolá úbytek napětí, který se přes první bočník R4 přivádí na vstup C, D měřicího zařízení M za účelem vyhodnocení. Druhý bočník R5 je dimenzován tak, aby na něm vznikající úbytek napětí byl nižší než prahové napětí obou antiparalelních diod V3 , V4.

Jakmile se překročí měřicí rozsah a tedy i prahové napětí obou antiparalelních diod V3 , V4 , začnou tyto diody V3, V4 vést a chrání druhý bočník R5, který je s nimi zapojen paralelně. Při zvýšeném přetížení přejde odpor s kladným teplotním koeficientem do svého vysokoohmového stavu a zajistí, že z celkového svodového proudu protéká pouze snížený proud Iq_ měřicího obvodu, snížený na hodnotu pod 1 mA, leží uvnitř normálního měřicího rozsahu a simuloval by proto přípustný svodový proud. Proti tomu působí proudová vedlejší větev pomocí obou Zenerových diod, které se v důsledku zvýšeného úbytku napětí na odporu s kladným teplotním koeficientem otevřou a vedou proud I₂ vedlejšího obvodu přes předřadný odpor R3 a oba bočníky R4, R5. Předřadný odpor R3 má vysokou hodnotu odporu a je dimenzován pro maximální přetíženi. Celkový odpor sériového obvodu, tvořeného oběma bočníky R4, R5, je zvolen tak, aby úbytek napětí, který na něm vzniká, znatelně překračoval koncovou hodnotu měřicího rozsahu a tedy signalizoval chybu. Je účelné, aby hodnota odporu prvního bočníku R4 byla desetkrát až dvacetkrát větší než hodnota druhého bočníku R5.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

Měřicí při zkoušení přístrojích, bezpečným chybovým napětím prahovými elementy, antiparalelními diodami ve spojení série zapojeným zapojeným do série s proudovým značující se tím, přemosťující proudový omezovači prahovými prvky (VI, V2) zapojenými v sérii s předřadným odporem (R3) a prvním bočníkem (R4).

zapojení k určování proudu, zejména svodového proudu kovových dílů s možností doteku v elektrických s měřicím vstupem přemostěným k ochraně proti nezej ména dvěma s nejméně jedním dalším do proudovým omezovacím elementem a s bočníkem, omezovacím elementem, v y že proudová vedlejší větev, element (Rl, Sl) je tvořena
2. Měřicí zapojení podle nároku 1, vyznačující se tím, že první bočník (R4) tvoří s druhým bočníkem (R5) sériový obvod, připojený ke vstupu měřicího zařízení (M).
3. Měřicí zapojení podle nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že prahové elementy (VI, V2) sestávají ze dvou opačně polarizovaných Zenerových diod, které tvoří se sériovým předřadným odporem (R3) a prvním bočníkem (R4) proudovou vedlejší větev.
4. Měřicí zapojení podle některého z předcházejících nároků 1 až

3, vyznačující se tím, že v proudovém měřicím obvodu je mezi proudovým omezovacím elementem (Rl, Sl) a druhým bočníkem (R5) zapojen doplňovací odpor (R2).
5. Měřici zapojení podle některého z předcházejících nároků 1 až

4, vyznačující se tím, že proudovým omezovacím elementem (Sl) je tavná pojistka.
6. Měřicí zapojení podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že proudový omezovači element (Rl) je tvořen odporem s kladným tepelným koeficientem.
7. Měřicí zapojeni podle některého z předcházejících nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že hodnota odporu prvního bočníku (R4), je vyšší než hodnota odporu druhého bočníku (R5) například desetinásobně až dvacetinásobně.