DE102006009360B3

DE102006009360B3 - Schaltungsanordnung zur elektronischen Bestimmung der Phasenfolge in Drehstromnetzen

Info

Publication number: DE102006009360B3
Application number: DE200610009360
Authority: DE
Original assignee: WUPPER HORST
Current assignee: WUPPER HORST
Priority date: 2006-03-01
Filing date: 2006-03-01
Publication date: 2007-07-12
Anticipated expiration: 2026-03-02

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur elektronischen Bestimmung der Phasenfolge in Drehstromnetzen, in der eine Zusammenschaltung von drei Impedanzen Z¶1¶, Z¶2¶ und Z¶N¶ derart erfolgt, dass bei Verbindung je eines Anschlusses der Impedanzen Z¶1¶ und Z¶2¶ mit jeweils einem von zweien der drei Außenleiter eines Drehstromnetzes und bei Herstellung einer elektrisch wirksamen Verbindung eines Anschlusses der Impedanz Z¶N¶ mit dem Neutralleiter bzw. mit Erdpotenzial der Phasenwinkel oder der Betrag des Stromes durch die Impedanz Z¶N¶ als Kriterium für die Bestimmung der Phasenfolge der Außenleiter herangezogen wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur elektronischen Bestimmung der Phasenfolge in Drehstromnetzen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Schaltungsanordnung erlaubt insbesondere den Aufbau tragbarer und gut ablesbarer Prüfgeräte zur Feststellung der Drehfeldrichtung, die in verschiedenen Ausbildungen auch weitgehend frequenzunabhängig arbeiten, mit zwei metallischen Prüfspitzen und einer Verbindung zum Neutrallleiter bzw. Erdpotenzial, vorzugsweise über den Körper der messenden Person. In verschiedenen Ausbildungen kann die Drehfeldrichtungs-Anzeige in andere Mess- oder Prüfgeräte, z. B. in einen Spannungsprüfer, integriert werden, ohne dadurch den maximal aufgenommenen Strom dieser Geräte wesentlich zu erhöhen.

In den üblichen symmetrischen Dreiphasen-Drehstromnetzen sind drei sogenannte Außenleiter L₁, L₂, L₃ und der Neutralleiter N, der auf Erdpotenzial liegt, vorhanden. Die Beträge aller Außenleiterspannungen gegenüber dem Neutralleiter sind gleich, jedoch sind die Außenleiterspannungen gegeneinander phasenverschoben. Legt man einen Außenleiter als L₁ fest, so weist der Außenleiter L₂ gegenüber L₁ die Phasenverschiebung –120° auf, während L₃ gegenüber L₁ um +120° phasenverschoben ist.

Für zahlreiche Drehstromanwendungen ist nicht nur der Betrag der Spannungen zwischen den Außenleitern (L₁, L₂, L₃) und dem Neutralleiter (N) eines Drehstromnetzes von Bedeutung, sondern auch die Einhaltung der richtigen Phasenbeziehungen (Phasenfolge) zwischen den Außenleiterspannungen. Dies trifft insbesondere bei der Installation von Drehstrommotoren zu, für deren korrekte Funktion die Anschlüsse in der richtigen Reihenfolge vorgenommen werden müssen, da sonst eine Zerstörung möglich ist oder Sicherheitsprobleme entstehen können, wie etwa bei Aufzügen, aber auch schon bei der Installation von Drehstromsteckdosen muss die richtige Phasenfolge eingehalten werden, so dass der Einsatz entsprechender Mess- oder Prüfgeräte unerlässlich ist.

Bei nicht ortsfesten Prüfgeräten, wie sie zum Beispiel bei der Montage benutzt werden, können die Geräte zum Zwecke einer bequemen Handhabung nur zwei metallische Messspitzen für die Herstellung direkter elektrischer Kontakte aufweisen, während die für die Messung erforderliche Verbindung zu einem dritten Anschlusspunkt des Drehstromnetzes hochohmig über den Körper der messenden Person zum Neutralleiter (N) bzw. zum Erdpotenzial erfolgen kann.

Aus der DE 40 02 603 C2 ist ein tragbarer Spannungsprüfer bekannt, in den eine Einrichtung zur Bestimmung der Phasenfolge in Drehstromnetzen integriert ist. Aus der Beschreibung dieses Gerätes ergibt sich, dass für die optische Anzeige der Phasenfolge (Drehrichtung des Drehfeldes) nur der äußerst geringe Strom, der aus Sicherheitsgründen durch den Körper der mit diesem Gerät messenden Person fließen darf, zur Verfügung steht, weshalb in dem beschriebenen Gerät eine LCD-Anzeige zum Einsatz kommt, die sich jedoch nicht immer korrekt ablesen lässt, insbesondere bei schlechten Lichtverhältnissen. Auch müssen die für die Anzeige der Phasenfolge eingebauten elektrischen Komponenten für eine bestimmte feste Netzfrequenz dimensioniert sein, so dass der Einsatz des Gerätes für Drehstromnetze unterschiedlicher Frequenz nicht ohne Weiteres möglich ist. Ferner dürfen diese Komponenten nur geringe Toleranzen aufweisen, da sonst die Zuverlässigkeit des Anzeigeergebnisses zu stark beeinträchtigt wird.

Des weiteren ist aus der DE 196 53 323 A1 eine Anordnung bekannt, in der zwei Widerstände mit zwei Außenleitern eines Drehstromnetzes verbunden sind und ein dritter Widerstand eine elektrische Verbindung mit dem Neutralleiter aufweist. Die jeweils anderen Anschlüsse der drei Widerstände sind, teilweise über weitere Widerstände, mit einer Auswertungseinheit zusammengeschaltet, deren Ausgang die Anzeige steuert. Die Bestimmung der Phasenfolge beruht auf der Ermittlung von Parametern des Signals des einen Anschlusspunktes zu Zeitpunkten, bei denen das Signal des anderen Anschlusspunktes vorher festgelegte Werte annimmt. Nachteilig in dieser Anordnung ist, dass die in der Auswertungseinheit enthaltenen Komparatoren ein vorbestimmtes Referenzpotenzial, zweckmäßigerweise Erdpotenzial, für die korrekte Funktion der Anordnung benötigen. Erdpotenzial muss in der Anordnung jedoch durch eine zusätzliche leitende Verbindung verfügbar gemacht werden, was insbesondere bei einem Einsatz der Anordnung in mobilen Messgeräten deren Handhabung unpraktisch macht. Die erforderlichen Versorgungsspannungen und -ströme für die Auswertungseinheit und die Anzeige werden nicht direkt dem zu untersuchenden Netz entnommen, so dass eine entsprechende Stromversorgung zusätzlich bereitgestellt werden muss.

Aus der DE 24 07 978 A1 ist eine Anordnung bekannt, in der zwei Widerstände mit zwei Außenleitern eines Drehstromnetzes verbunden sind und deren jeweils andere Anschlüsse über Halbleiterbauelemente elektrisch wirksame Verbindungen zum Neutrallleiter des Netzes bzw. zum dritten Außenleiter aufweisen. Die Ermittlung der Phasenfolge beruht darauf, dass je nach relativer Phasenlage der Spannungen an den zwei Außenleitern, mit denen die beiden Widerstände leitend verbunden sind, unterschiedlich lange Stromflusszeiten durch den in der Anordnung enthaltenen Thyristor bzw. Triac auftreten, was durch unterschiedliche Helligkeit einer parallel zu einem der Widerstände angeordneten Glimmlampe sichtbar gemacht wird. Nachteilig an dieser Anordnung ist, dass kein eindeutiges Kriterium „Stromfluss – kein Stromfluss", sondern nur ein relativer Unterschied in den Stromflusszeiten für die Steuerung der Anzeige zur Verfügung steht, wodurch keine eindeutige Anzeige möglich ist. Für mobile Messgeräte ist außerdem die Notwendigkeit einer dreipoligen Verbindung zum Drehstromnetz von Nachteil.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Gerät zur Bestimmung der Phasenfolge in Drehstromnetzen zu schaffen, in dem zur Speisung der Anzeigeelemente Ströme im Milliampere-Bereich (≤ 3.5 mA zur Einhaltung der internationalen Spannungsprüfer-Norm IEC/EN 61243-3) ohne Verwendung einer zusätzlichen Stromquelle (Batterie, Akkumulator) zur Verfügung stehen und bei dem außerdem die Verbindung zum Neutralleiter des Drehstromnetzes bzw. zum Erdpotenzial hochohmig über die messende Person hergestellt werden kann, bei dem ferner durch geeignete Dimensionierung erreicht werden kann, dass nur geringe Genauigkeitsanforderungen an die elektrischen Komponenten gestellt werden müssen und dass ein Einsatz des Gerätes für unterschiedliche Netzfrequenzen ohne Umschaltung möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 1 gelöst.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante kann die erfindungsgemäße Schaltung drei Impedanzen und eine Anzeigeeinheit aufweisen, wobei der Kern der Erfindung darin besteht, eine Zusammenschaltung der drei Impedanzen und der Anzeigeeinheit derart zu gestalten, dass bei unmittelbarer bzw. mittelbarer Verbindung der Anschlüsse einer ersten und einer zweiten Impedanz mit jeweils einem Außenleiter eines Drehstromnetzes und bei Herstellung einer elektrisch wirksamen Verbindung des Anschlusses der dritten Impedanz mit dem Neutralleiter (N) bzw. mit Erdpotenzial die Phase (Phasenwinkel) bzw. der Betrag des Stromes I_N durch die dritte Impedanz als Kriterium für die Bestimmung der Phasenfolge in den Außenleitern herangezogen werden kann und dass der für die Anzeige benötigte Strom ebenfalls über die mit der ersten und mit der zweiten Impedanz verbundenen Außenleiter dem Netz entnommen werden kann. Die Anzeigeeinheit kann ein oder mehrere Anzeigeelemente, vorzugsweise Leuchtdioden (LED), und elektronische Schalter zur Ein- bzw. Ausschaltung des Stromes durch die Anzeigeelemente sowie weitere elektronische Bauelemente zur Verwirklichung der erforderlichen elektrischen Funktionen enthalten, wobei die Bauelemente innerhalb der Anzeigeeinheit auch elektrisch leitende Verbindungen zwischen den Anschlussklemmen der Anzeigeeinheit herstellen und der Strom I_N durch die dritte Impedanz als Parameter für das Schließen oder Öffnen der elektronischen Schalter verwendet wird, die wiederum ein oder mehrere Anzeigeelemente steuern können.

Ein besonderer Vorteil der erfinderischen Schaltungsanordnung besteht darin, eine deutlich erkennbare und schnelle Identifikation der Phasenfolge vornehmen zu können, ohne dass dazu eine Hilfsstromquelle, etwa in Form einer Batterie, notwendig ist, da der für die eindeutige Anzeige erforderliche Strom dem Drehstromnetz entnommen wird. Die Anzeige kann vorzugsweise in optischer oder akustischer Form erfolgen oder in einer Kombination beider Formen. Die optische Anzeige kann besonders kostengünstig mit Hilfe von Leuchtdioden (LED) realisiert werden. Als akustische Anzeige kann die Hervorbringung eines Signaltons dienen, aber auch eine Sprachausgabe ist möglich. In einer besonders vorteilhaften Ausführung sind zwei Anzeigeelemente, beispielsweise zwei verschiedenfarbige Leuchtdioden, vorhanden, von denen eines dem Außenleiter L₂ und das andere dem Außenleiter L₃ zugeordnet ist. Werden infolge einer Fehlbedienung die mit der ersten bzw. mit der zweiten Impedanz verbundenen Messspitzen nicht mit zwei Außenleitern sondern mit einem Außenleiter und dem Neutralleiter verbunden, so leuchten bei dieser vorteilhaften Ausführung beide Leuchtdioden gleichzeitig und zeigen dadurch sofort die Fehlbedienung an.

Für zwei bevorzugte Ausbildungen der ersten und der zweiten Impedanz weist die erfinderische Schaltungsanordnung die Vorteile auf, dass nur geringe Genauigkeitsforderungen an die Bauelemente gestellt werden müssen, dass die Prüfung der Phasenfolge innerhalb eines großen Frequenzbereichs erfolgen kann, dass Temperaturänderungen und Störungen, wie etwa Unsymmetrien oder Verzerrungen der Sinusform der Außenleiterspannungen, das Anzeigeergebnis nur geringfügig beeinflussen, so dass insgesamt eine hohe Zuverlässigkeit bei der Bestimmung der Phasenfolge erreicht wird.

Ein weiterer Vorteil der erfinderischen Schaltungsanordnung ist ihre Integrierbarkeit in ein anderes Meß- oder Prüfgerät, insbesondere in einen Spannungsprüfer, mit dem Merkmal, dabei die Anzeigeelemente für die Phasenfolge in denselben Stromkreis zu legen wie die Anzeigeelemente für die Spannungsprüfung.

Der Schaltungsaufwand zum Aufbau eines Prüfgerätes auf der Grundlage der erfinderischen Schaltungsanordnung ist trotz der zahlreichen vorteilhaften Eigenschaften gering, woraus geringer Platzbedarf und niedrige Herstellungskosten resultieren.

Weitere schaltungstechnische Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen und den 1 bis 14 dargestellt.

Nachstehend werden beispielhafte bevorzugte Ausführungsformen der erfinderischen Schaltungsanordnung detailliert beschrieben.
Es zeigen:
1: Die grundsätzliche Schaltungsanordnung mit einer ersten Impedanz 7, einer zweiten Impedanz 8, einer dritten Impedanz 9 und einer Anzeigeeinheit 10, die insbesondere elektronische Schalter und Anzeigeelemente enthält.
2: Ausführungsbeispiel mit zwei Anzeigeelementen (LED₁, LED₂), in dem der Phasenwinkel des Stromes durch die Impedanz 9 als Steuerungskriterium verwendet wird, bei dem die Impedanzen 7, 8 durch ohmsche Widerstände gebildet sind und die Impedanz 9 durch einen Kondensator realisiert ist.
3: Alternatives Ausführungsbeispiel mit zwei Anzeigeelementen (LED₁, LED₂), in dem der Phasenwinkel des Stromes durch die Impedanz 9 als Steuerungskriterium verwendet wird, bei dem die Impedanzen 7, 8 durch ohmsche Widerstände gebildet sind und die Impedanz 9 durch einen Kondensator realisiert ist.
4: Ausführungsbeispiel mit zwei Anzeigeelementen (LED₁, LED₂), in dem der Phasenwinkel des Stromes durch die Impedanz 9 als Steuerungskriterium verwendet wird, bei dem die Impedanzen 7, 8 durch Kondensatoren gebildet sind und die Impedanz 9 durch einen ohmschen Widerstand realisiert ist.
5a ... d: Bevorzugte Realisierungen der Impedanzen 7, 8 für die Ausführungsbeispiele in 6, 7 und 11.
6: Ausführungsbeispiel mit einem Anzeigeelement (LED₁), in dem der Betrag des Stromes durch die Impedanz 9 als Steuerungskriterium verwendet wird, bei dem die Impedanz 7 durch einen ohmschen Widerstand, die Impedanz 8 durch die Reihenschaltung eines ohmschen Widerstandes mit einem Kondensator gebildet ist und die Impedanz 9 durch einen Kondensator realisiert ist.
7: Ausführungsbeispiel mit zwei Anzeigeelementen (LED₁, LED₂), in dem der Betrag des Stromes durch die Impedanz 9 als Steuerungskriterium verwendet wird, bei dem die Impedanz 7 durch einen ohmschen Widerstand, die Impedanz 8 durch die Reihenschaltung eines ohmschen Widerstandes mit einem Kondensator gebildet ist und die Impedanz 9 durch einen Kondensator realisiert ist.
8: Erste grundsätzliche Anordnung zur Integration der erfinderischen Schaltungsanordnung in einen Spannungsprüfer.
9: Ausführungsbeispiel für die Integration der erfinderischen Schaltungsanordnung in einen Spannungsprüfer mit einem Anzeigeelement (LED₁), in dem der Phasenwinkel des Stromes durch die Impedanz 9 als Steuerungskriterium verwendet wird, bei dem die Impedanzen 7, 8 durch ohmsche Widerstände gebildet sind und die Impedanz 9 durch einen Kondensator realisiert ist.
10: Ausführungsbeispiel für die Integration der erfinderischen Schaltungsanordnung in einen Spannungsprüfer mit einem Anzeigeelement (LED₁), in dem der Phasenwinkel des Stromes durch die Impedanz 9 als Steuerungskriterium verwendet wird, bei dem die mittelbar über Gleichrichterdioden mit den Außenleitern verbundenen Impedanzen 7, 8 durch ohmsche Widerstände gebildet sind und die Impedanz 9 durch einen Kondensator realisiert ist.
11: Ausführungsbeispiel für die Integration der erfinderischen Schaltungsanordnung in einen Spannungsprüfer mit einem Anzeigeelement (LED₁), in dem der Betrag des Stromes durch die Impedanz 9 als Steuerungskriterium verwendet wird, bei dem die Impedanz 7 durch die Parallelschaltung eines ohmschen Widerstandes mit einem Kondensator, die Impedanz 8 durch einen ohmschen Widerstand gebildet ist und die Impedanz 9 durch einen Kondensator realisiert ist.
12: Zweite grundsätzliche Anordnung zur Integration der erfinderischen Schaltungsanordnung in einen Spannungsprüfer, in der die Dauer des Stromflusses durch die Anzeigeelemente vergrößert ist.
13: Ausführungsbeispiel für die Integration der erfinderischen Schaltungsanordnung in einen Spannungsprüfer, die ein Anzeigeelement (LED₁) mit verlängerter Leuchtdauer enthält, in dem der Phasenwinkel des Stromes durch die Impedanz 9 als Steuerungskriterium verwendet wird, bei dem die Impedanzen 7, 8 durch ohmsche Widerstände gebildet sind und die Impedanz 9 durch einen Kondensator realisiert ist.
14: Ausführungsbeispiel für die Integration der erfinderischen Schaltungsanordnung in einen Spannungsprüfer, die ein Anzeigeelement (LED₁) mit verlängerter Leuchtdauer enthält, in dem der Betrag des Stromes durch die Impedanz 9 als Steuerungskriterium verwendet wird, bei dem die Impedanz 7 durch die Parallelschaltung eines ohmschen Widerstandes mit einem Kondensator, die Impedanz 8 durch einen ohmschen Widerstand gebildet ist und die Impedanz 9 durch einen Kondensator realisiert ist.
Eine erste Ausführungsvariante weist eine erste Impedanz 7 und eine zweite Impedanz 8 auf, die durch zwei ohmsche Widerstände R₁ bzw. R₂ gebildet sind und vorzugsweise denselben Wert R haben, so dass also Z₂ = Z₁ = R gilt. Eine dritte Impedanz 9 ist hier durch einen Kondensator C_N gebildet, dessen Blindwiderstand sehr groß gegenüber R ist, also ist die Bedingung 2πfC_N ≪ 1/R erfüllt. Wird die komplexe Amplitude der Spannung zwischen dem Außenleiter L₁ und dem Neutralleiter N mit U₁, die komplexe Amplitude der Spannung zwischen dem Außenleiter L₂ und dem Neutralleiter N mit U₂ bezeichnet, dann ergibt sich für die (komplexen Amplituden der) Ströme
Die Ströme I₁ und I_N sind demnach für U2 = U1·ej120° in Phase für U2 = U1·e–j120° in Gegenphase.
Die Bedingung R₂ = R₁ muß nicht sehr genau erfüllt sein, so dass Widerstände eingesetzt werden können, die nur sehr moderaten Toleranzforderungen genügen müssen. Da nur die Bedingung f ≪ 1/(2πfC_NR) erfüllt sein muss, ist das Anzeigeergebnis in weiten Grenzen frequenzunabhängig und damit ist diese Variante der Schaltungsanordnung für Drehstromnetze unterschiedlicher Frequenz f ohne Umschalten einsetzbar.
2 zeigt ein erstes vorteilhaftes Ausführungsbeispiel mit folgender Funktion. Ist I_N mit I₁ in Phase, leiten während der positiven Halbwellen des Stromes I₁ alle Transistoren, so dass LED₁ leuchtet, LED jedoch nicht, während der negativen Halbwellen leuchten beide Leuchtdioden nicht. Sind I₁ und I_N in Gegenphase, sperren alle Transistoren, LED leuchtet nie und LED₂ leuchtet während der positiven Halbwellen von I₁. Im Einzelnen gilt für dieses Beispiel:
Ist also der Kontakt 1 mit dem Außenleiter L₁ verbunden und der Kontakt 2 mit L₂, dann leuchtet nur LED₂, falls der Kontakt 2 jedoch mit L₃ verbunden ist, dann leuchtet nur LED₁.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel, zeigt die 3. Ist I_N mit I₁ in Phase, leiten während der positiven Halbwellen von I₁ alle Transistoren, LED übernimmt nahezu den gesamten Strom I₁ und leuchtet, LED₁ bleibt dunkel, während der negativen Halbwellen leuchten beide Leuchtdioden nicht. Ist I_N mit I₁ in Gegenphase, sperren alle Transistoren, LED₂ leuchtet nie und LED₂ leuchtet während der positiven Halbwellen von I₁. Im Einzelnen gilt für dieses Beispiel:
Ist also der Kontakt 1 mit dem Außenleiter L₁ verbunden und der Kontakt 2 mit L₂, dann leuchtet nur LED₂, falls der Kontakt 2 mit L₃ verbunden ist, leuchtet nur LED.
Eine zweite Ausführungsvariante der 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanzen 7, 8 durch zwei Kondensatoren C₁ bzw. C₂ gebildet sind, die denselben Wert C haben, so dass also Z₂ = Z₁ = 1/(j2πfC) gilt. Die Impedanz 9 ist durch einen ohmschen Widerstand R_N gebildet, der sehr groß gegenüber dem Blindwiderstand 1/(2πfC) ist, also ist die Bedingung 2πfC_N ≫ 1/R erfüllt. Wird die komplexe Amplitude der Spannung zwischen dem Außenleiter L₁ und dem Neutralleiter N mit U₁ und die komplexe Amplitude der Spannung zwischen dem Außenleiter L₂ und dem Neutralleiter N mit U₂ bezeichnet, dann ergibt sich für die (komplexen Amplituden der) Ströme
Die Ströme I₁ und I_N sind somit für U2 = U1·e–j120° in Phase für U2 = U1·ej120° in Gegenphase.
Die Bedingung C₂ = C₁ muß nicht sehr genau erfüllt sein, so dass Kondensatoren eingesetzt werden können, die nur sehr moderaten Toleranzforderungen genügen müssen. Da nur die Bedingung f ≫ 1/(2πfC_NR) erfüllt sein muss, ist das Anzeigeergebnis in weiten Grenzen frequenzunabhängig und diese Variante der Schaltungsanordnung ist daher für Drehstromnetze unterschiedlicher Frequenz f ohne Umschalten einsetzbar.
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zu dieser zweiten Variante zeigt 4. Ist I_N mit I₁ in Phase, leiten beide Transistoren während der positiven Halbwellen, LED₂ übernimmt nahezu den gesamten Strom I₁ und leuchtet, LED₁ bleibt dunkel, während der negativen Halbwellen leuchten beide Leuchtdioden nicht. Ist I_N mit I₁ in Gegenphase, sperren beide Transistoren, LED₂ leuchtet nie und LED₁ leuchtet während der positiven Halbwellen von I₁. Im Einzelnen gilt für dieses Beispiel:
Ist also der Kontakt 1 mit dem Außenleiter L₁ verbunden und der Kontakt 2 mit L₂, dann leuchtet nur LED, falls der Kontakt 2 mit L₃ verbunden ist, dann leuchtet nur LED₁.
In einer dritten Schaltungsvariante zur 3 sind die Impedanzen 7, 8 derart verwirklicht, dass in Abhängikeit davon, ob der Anschluss 2 mit L₂ oder mit L₃ verbunden ist, der Strom durch die Impedanz 9 Null bzw. sehr klein ist, oder Werte aufweist, die zur Durchschaltung der Transistoren ausreichen. Dabei ist vorausgesetzt, das der Anschluss 1 mit L₁ verbunden ist. 5a, b, c, d zeigen mögliche Realisierungen der Impedanzen 7, 8, damit diese Variante verwirklicht ist.
Ein erstes vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zur dritten Variante wird mit Hilfe von 6 erläutert. Der Strom I_N ist dann Null bzw. sehr klein, wenn die Spannung zwischen den Anschlüssen 3 und 4 Null bzw. sehr klein ist. Dieses Kriterium kommt hier dadurch zur Anwendung, dass die Impedanzen Z₁ und Z₂ gemäß 5a dimensioniert sind. Wegen der in dieser Schaltung für eine direkte Anzeige ungünstigen Phasenlage zwischen I₁ und I_N ist für die Anzeigeelektronik mit Hilfe einer Gleichrichter-Brückenschaltung sowie nachfolgender Spannungsbegrenzung und Glättung eine Gleichspannung bereitgestellt. Wird L₁ an 1 gelegt und L₂ an 2, so liegt zwischen 4 und 3 eine Spannung in Höhe der Außenleiterspannung und die positiven Halbwellen des Stromes durch den Kondensator C_N bringen den Transistor Q₁ über den Emitterstrom von Q₂ in den leitenden Zustand, so daß LED₁ leuchtet. Liegt L₃ an 2, so ist die Spannung zwischen 4 und 3 sehr klein und der Transistor Q₁ wird nicht durchgeschaltet, so dass LED₁ nicht leuchtet.
Eine zweites vorteilhaftes Beispiel dieser Gruppe, das zwei Anzeigeelemente aufweist, zeigt 7. Wird L₁ an 1 gelegt und L₂ an 2, so liegt zwischen 4 und 3 eine Spannung in Höhe der Außenleiterspannung und die positiven Halbwellen des Stromes durch den Kondensator C_N bringen den Transistor Q₂ in den leitenden Zustand, so dass LED₁ leuchtet, LED₂ jedoch nicht. Liegt L₃ an 2, so ist die Spannung zwischen 4 und 3 sehr klein und der Transistor Q₂ wird nicht durchgeschaltet und infolgedessen leuchtet LED₂, LED₁ aber nicht.
Anstelle der Ausbildung der Impedanzen Z₁ und Z₂ gemäß 5a können in 6 und in 7 auch die Ausbildungen nach 5b, 5c oder 5d eingesetzt werden, wobei dann im Einzelfall leichte Modifikationen der Anzeigeschaltung vorzunehmen sind.
Eine Schaltung zur Anzeige der Drehfeldrichtung wird häufig in Geräte zur Spannungsprüfung integriert. Derartige Geräte enthalten in der Regel eine Gleichrichterschaltung, vorzugsweise in Form eines Brückengleichrichters, um die Spannungsanzeige sowohl für Gleich- als auch für Wechselstrom vornehmen zu können. Die zulässige Stromaufnahme solcher Spannungsprüfer ist auf Grund von Normen und Richtlinien sehr niedrig, so dass es sinnvoll ist, die Elemente zur Anzeige der Phasenfolge in denselben Stromkreis zu legen, der die Elemente für die Spannungsanzeige speist, um auf diese Weise die Stromaufnahme eines Spannungsprüfers mit integrierter Drehfeldanzeige nicht zu erhöhen.
8 zeigt eine grundsätzliche Anordnung. Die Drehfeld-Anzeigeeinheit 10 ist einbezogen in den durch die Dioden D₁, D₂, D₃, D₄ gebildeten Brückengleichrichter und liegt in Reihe zu der Teilschaltung zur Spannungs-Prüfung 11. Die elektronischen Schalter der Drehfeld-Anzeigeeinheit 10 werden wieder durch den Strom I_N gesteuert.
Ein erstes vorteilhaftes Anwendungsbeispiel hierzu zeigt die 9. Darin wird die Phasenbeziehung zwischen den Strömen I_N und I_D1 bzw. I_D3 – die Phasen der letzteren sind an die Phase des Stromes I₁ gekoppelt – ausgenutzt, um festzustellen, ob der Kontakt 2 an den Außenleiter L₂ oder den Außenleiter L₃ angeschlossen ist, wenn der Kontakt 1 mit dem Außenleiter L₁ verbunden ist und der Kontakt 3 eine elektrisch wirksame Verbindung mit dem Neutralleiter (N) hat. Es gelten die Beziehungen R₂ = R₁ = R und 2πfC_N ≪ 1/R. Dann sind die positiven Halbwellen von
Also leuchtet LED₁, falls L₃ an 2 angeschlossen ist, LED₁ leuchtet nicht, falls L₂ mit 2 verbunden ist, wobei L₁ an 1 liegt.
Eine Abwandlung dieses Anwendungsbeispiels zeigt die 10. Die Widerstände R₁ und R₂ sind in diesem Fall nicht mehr unmittelbar mit den Außenleitern 1, 2 verbunden, sondern mittelbar über den Brückengleichrichter und Teile der Anzeigeschaltung. Es gelten wiederum die Beziehungen R₂ = R₁ = R und 2πfC_N ≪ 1/R. Dann sind die positiven Halbwellen von
Also leuchtet LED₁, falls L₃ an 2 angeschlossen ist, aber LED₁ leuchtet nicht, falls L₂ mit 2 verbunden ist, wobei L₁ an 1 liegt.
Eine weiteres Anwendungsbeispiel zur Integration einer Drehfeldanzeige in einen Spannungsprüfer zeigt 11. Hier wird der Zustand der elektronischen Schalter dadurch bestimmt, ob der Strom I_N verschwindet bzw. sehr klein ist oder ob diese Bedingung nicht erfüllt ist. Die Impedanzen Z₁ und Z₂ sind gemäß 5c verwirklicht, Z_N ist durch den Kondensator C_N realisiert. Ist L₁ mit 1 verbunden und L₃ mit 2, so liegt zwischen 4 und 3 eine Spannung in Höhe der Außenleiterspannung, so dass LED₁ nicht leuchtet. Ist L₂ mit 2 verbunden, so liegt zwischen 4 und 3 eine im Vergleich zur Außenleiterspannung sehr geringe Spannung, sodass LED₁ leuchtet. Realisierungen der Impdanzen Z₁ und Z₂ gemäß 5a, 5b oder 5d sind ebenfalls möglich.
Wird die Drehfeldanzeige 10 wie in 8 in den Brückengleichrichter einbezogen, leuchten die Anzeigedioden jeweils immer nur während einer Halbwelle der gleichgerichteten Spannung zwischen 1 und 2. Legt man jedoch die Anzeigeelemente zwischen den Ausgang des Gleichrichters und einen Anschluss der Teilschaltung 11 zur Spannungs-Prüfung (12), dann kann wegen der Zweiweggleichrichtung ein Stromfluss durch die Anzeigeelemente während beider Halbwellen erreicht werden.
Ein erstes vorteilhaftes Anwendungsbeispiel hierzu zeigt die 13. Die Impedanzen Z₁ und Z₂ sind als ohmsche Widerstände R₁ bzw. R₂ mit gleichen Werten (R₂ = R₁ = R) verwirklicht, Z_N ist durch den Kondensator C_N realisiert mit 2πfC_N ≪ 1/R. Im Einzelnen ergibt sich:
Ist L₁ mit 1 verbunden, so leuchtet LED₁, falls L₃ an 2 angeschlossen ist, LED₁ leuchtet jedoch nicht, falls L₂ mit 2 verbunden ist.
Ein zweites vorteilhaftes Anwendungsbeispiel zeigt die 14. Die Impedanzen Z₁ und Z₂ sind gemäß 5c verwirklicht, Z_N ist durch den Kondensator C_N realisiert.
Ist L₁ mit 1 verbunden und L₃ mit 2, so liegt zwischen den Anschlüssen 3 und 4 eine Spannung in Höhe der Außenleiterspannung, sodass LED₁ leuchtet. Falls jedoch L₂ mit 2 verbunden ist, so liegt zwischen den Anschlüssen 3 und 4 eine Spannung, die sehr klein gegenüber der Außenleiterspannung ist und LED₁ leuchtet nicht.
Realisierungen der Impdanzen Z₁ und Z₂ gemäß 5a, 5b oder 5d sind in diesem Beispiel ebenfalls möglich.

Claims

Elektronische Schaltungsanordnung mit mindestens drei Impedanzen zur Bestimmung der Phasenfolge in Drehstromnetzen, bei der eine erste Impedanz (7) mit einem ersten elektrischen Anschlusspunkt (1) Verbindung hat, der an einen ersten der drei Außenleiter eines Drehstromnetzes gelegt wird, bei der eine zweite Impedanz (8) mit einem zweiten elektrischen Anschlusspunkt (2) Verbindung hat, der an einen zweiten Außenleiter gelegt wird und bei der eine dritte Impedanz (9) mit einem dritten elektrischen Anschlusspunkt (3) verbunden ist, zu dem eine elektrisch wirksame Verbindung zum Neutralleiter des Drehstromnetzes oder zum Erdpotenzial hergestellt ist, wobei die jeweils anderen Anschlüsse der Impedanzen über eine Anzeigeeinheit (10) verbunden sind, die ein oder mehrere Anzeigeelemente und elektronische Schalter aufweist, und wobei der durch die dritte Impedanz (9) fließende Strom den Anzeigezustand des Anzeigeelementes bzw. der Anzeigeelemente in der Anzeigeeinheit (10) steuert, dadurch gekennzeichnet, dass diese Steuerung entweder über die Phasenbeziehung zwischen dem Strom durch die dritte Impedanz (9) und dem Strom durch die erste Impedanz (7) oder über die Höhe des Betrages des Stromes durch die dritte Impedanz (9) erfolgt, wobei der zwischen dem ersten elektrischen Anschlusspunkt (1) und dem zweiten elektrischen Anschlusspunkt (2) fließende Strom das Anzeigeelement oder die Anzeigeelemente in der Anzeigeeinheit (10) speist.
Elektronische Schaltungsanordnung zur Anzeige der Phasenfolge in Drehstromnetzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Impedanz (7) und die zweite Impedanz (8) durch je einen ohmschen Widerstand gebildet sind, während die dritte Impedanz (9) durch einen Kondensator gebildet ist.
Elektronische Schaltungsanordnung zur Anzeige der Phasenfolge in Drehstromnetzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Impedanz (7) und die zweite Impedanz (8) durch je einen Kondensator gebildet sind, während die dritte Impedanz (9) durch einen ohmschen Widerstand gebildet ist.
Elektronische Schaltungsanordnung zur Anzeige der Phasenfolge in Drehstromnetzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Impedanz (7) durch einen ohmschen Widerstand oder durch die Zusammenschaltung von einem ohmschen Widerstand und einem Kondensator gebildet ist, dass die zweite Impedanz (8) durch einen Kondensator oder durch die Zusammenschaltung von einem ohmschen Widerstand und einem Kondensator gebildet ist, während die dritte Impedanz (9) durch einen ohmschen Widerstand, einen Kondensator oder durch die Zusammenschaltung von einem ohmschen Widerstand und einem Kondensator gebildet ist.
Elektronische Schaltungsanordnung zur Anzeige der Phasenfolge in Drehstromnetzen nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung in ein elektrisches Mess- oder Prüfgerät für andere elektrische Größen integriert ist.