DE102008005663A1

DE102008005663A1 - Device for measuring electrical alternating voltage, has input voltage divisors that are connected with associated voltage measuring device by given connecting impendence

Info

Publication number: DE102008005663A1
Application number: DE200810005663
Authority: DE
Inventors: Dirk Jaletzky; Sebastian Kroiß
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2008-01-17
Filing date: 2008-01-17
Publication date: 2009-07-30

Abstract

The device has input voltage divisors (R5 to R10) that are connected with an associated voltage measuring device (1,2,3) by a given connecting impendence (R1,R2,R3). Protection impedance (R4) and the connecting impedance are dimensioned. A virtual zero point is formed as point of reference of the voltage measuring device at a neutral conductive input. The impedance of the input voltage divisors and protection impedance is formed from multiple impedances switches provided in rows.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung einer elektrischen Wechselspannung, die mehrere Spannungsphasen sowie eine Neutralphase aufweisen kann, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a device for measuring an electrical AC voltage, the several voltage phases and a neutral phase may comprise, according to the preamble of claim 1

Einrichtungen zur Messung von Drehspannungen, welche drei Spannungsphasen und eine Neutralphase aufweisen, sind bekannt. Die Spannungsphasen werden über die zugehörigen Phasenleiter und die Neutralphase über den Neutralleiter an die Eingänge der Einrichtung gelegt. Die Eingänge sind mit Spannungsmesseinrichtungen verbunden, meist über Spannungsteiler zur Pegelanpassung. Alle Spannungsteiler sind mit dem Neutralleitereingang verbunden. Zum Schutz einer Bedienperson vor spannungsführenden Teilen ist hinter den Spannungsteilern zur Begrenzung des durch den Neutralleiter fließenden Stroms eine Schutzimpedanz vorgesehen.facilities for measuring torsional stresses, which three voltage phases and have a neutral phase are known. The voltage phases are over the associated Phase conductor and the neutral phase via the neutral conductor to the inputs the device. The inputs are connected to voltage measuring devices, usually via voltage divider for level adjustment. All Voltage dividers are connected to the neutral input. To the Protecting an operator from live parts is behind the scenes Voltage dividers for limiting the current flowing through the neutral conductor provided a protective impedance.

Nachteilig ist dabei, dass derartige Einrichtungen bei einer nicht vorhandenen Neutralphase einen erheblichen Messfehler aufweisen können. Weiter ist es bei den bekannten Einrichtungen nicht möglich, mit einfachen technischen Maßnahmen eine hohe Schutzklasse zu erzielen, welche den Anforderungen an Luft- und Kriechstrecken entspricht, und das insbesondere auch bei Ausfall eines Spannungsteilerwiderstands.adversely is that such facilities in a non-existent Neutral phase can have a significant measurement error. Further It is not possible with the known devices, with simple technical activities to achieve a high level of protection, which meets the requirements Clearances and creepage distances corresponds, and in particular at Failure of a voltage divider resistor.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Messung einer elektrischen Wechselspannung, insbesondere einer Drehspannung, zu erzielen, welche mit geringem technischem Aufwand eine hohe Schutzklasse und Messgenauigkeit aufweist.The The object of the invention is a device for measuring a electrical AC voltage, in particular a rotary voltage to achieve which with low technical effort a high protection class and measuring accuracy.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst; die Unteransprüche entsprechen vorteilhaften Ausgestaltungen.The The object is solved by the features of claim 1; the under claims correspond to advantageous embodiments.

Die Lösung sieht vor, dass die Eingangsspannungsteiler jeweils über eine vorgegebene Vorschaltimpedanz mit der zugehörigen Spannungsmesseinrichtung verbunden sind, dass die Schutzimpedanz und die Vorschaltimpedanzen so dimensioniert sind, dass – wenn mehrere Spannungsphasen aber keine Neutralphase anliegt – sich jeweils selbsttätig ein virtueller Nullpunkt als Referenzpunkt der Messeinrichtungen am Neutralleitereingang ausbildet, und dass die Impedanzen der Eingangsspannungsteiler und die Schutzimpedanz aus mehreren in Reihe geschalteten Impedanzen gebildet werden. Auf diese Weise ist es möglich, Wechselspannungen mit mehreren Spannungsphasen genau zu messen, auch wenn keine Neutralphase vorhanden ist. Die Verwendung von mit der Schutzimpedanz abgestimmten Vorschaltimpedanzen macht es möglich, diese aus mehreren in Reihe geschalteten Impedanzen zu bilden, wodurch sich entsprechende Luft- und Kriechstrecken realisieren lassen.The solution provides that the input voltage divider each have a predetermined ballast impedance with the associated voltage measuring device connected are that the protective impedance and the ballast impedances are dimensioned so that - if several voltage phases but no neutral phase is applied - each automatic a virtual zero point as the reference point of the measuring equipment at the neutral conductor input, and that the impedances of the input voltage divider and the protective impedance of a plurality of series-connected impedances be formed. In this way it is possible with AC voltages accurately measure several voltage phases, even if no neutral phase is available. The use of matched with the protective impedance Ballast impedances make this possible consisting of several series-connected impedances, whereby appropriate air and creepage distances can be realized.

Um bei Unsymmetrien eine Beeinflussung der unbelegten Eingänge und damit der Messung zu verhindern, wird vorgeschlagen, dass die Eingänge der Messeinrichtungen hochohmig ausgebildet sind.Around with asymmetries, an influence on the unoccupied inputs and In order to prevent the measurement, it is proposed that the inputs of the Measuring devices are designed high impedance.

Zur Erzielung einer hohen Messgenauigkeit ist für jede Spannungsphase eine eigene Messeinrichtung vorgesehen.to Achieving high measurement accuracy is one for each voltage phase own measuring device provided.

Zweckmäßigerweise sind die Messeinrichtungen als Differenzverstärker ausgebildet.Conveniently, the measuring devices are designed as differential amplifiers.

Ein virtueller Nullpunkt als Referenzpunkt der Messeinrichtungen ergibt sich auf einfache Art und Weise, wenn die Schutzimpedanz gleich der Impedanz ist, die der Parallelschaltung aller Vorschaltimpedanzen entspricht.One virtual zero point as a reference point of the measuring devices results in a simple way, when the protective impedance is the same the impedance is that of the parallel connection of all ballast impedances equivalent.

Besonders einfach ist es, wenn die Vorschaltimpedanzen jeweils gleich sind.Especially it is easy if the ballast impedances are the same.

Der Schutz der Bedienperson wird verbessert, wenn die Impedanzen des Spannungsteils jeweils aus zwei parallel geschalteten Impedanzen gebildet sind.Of the Protection of the operator is improved when the impedances of the Voltage parts in each case of two parallel-connected impedances are formed.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher beschrieben, dessen einzige Figur die Schaltung einer Einrichtung zur Messung einer elektrischen Drehspannung zeigt. Die Einrichtung weist vier Eingänge E1, E2, E3, EN auf, drei Eingänge E1, E2, E3 für die drei Spannungsphasen L1, L2, L3 und einen Eingang EN für die Neutralphase N. Die Spannungsphasen L1, L2, L3 und die Neutralphase N werden über entsprechende Phasenleiter sowie einen Neutralleiter für die Neutralphase an die Einrichtung angeschlossen. Die Spannungsphasen L1, L2, L3 sind über einen Spannungsteiler R5 und R6, R7 und R8, R9 und R10, die der Pegelanpassung dienen, an die nachgeschalteten Spannungsmesseinrichtungen 1, 2, 3 angeschlossen, die hier als mittels Operationsverstärker realisierte Differenzverstärker ausgebildet sind. Wie die Figur zeigt, sind alle drei Spannungsteiler mit dem Eingang EN des Neutralleiters verbunden. Dabei liegen zwischen den Spannungsteilern R5 und R6, R7 und R8, R9 und R10 und den Spannungsmesseinrichtungen 1, 2, 3 Vorschaltimpedanzen R1, R2, R3. Insbesondere die Impedanzen R5, R7 und R9 sowie R6, R8 und R10 der Spannungsteiler sind jeweils gleich; jeweils gleich sind auch die Vorschaltimpedanzen R1, R2, R3.The invention will be described in more detail with reference to a drawing, the single figure shows the circuit of a device for measuring a rotary electrical voltage. The device has four inputs E1, E2, E3, EN, three inputs E1, E2, E3 for the three voltage phases L1, L2, L3 and one input EN for the neutral phase N. The voltage phases L1, L2, L3 and the neutral phase N are connected via appropriate phase conductors and a neutral neutral phase to the device. The voltage phases L1, L2, L3 are connected to the downstream voltage measuring devices via a voltage divider R5 and R6, R7 and R8, R9 and R10, which serve for level matching 1 . 2 . 3 connected, which are designed here as realized by means of operational amplifier differential amplifier. As the figure shows, all three voltage dividers are connected to the input EN of the neutral conductor. In this case, lie between the voltage dividers R5 and R6, R7 and R8, R9 and R10 and the voltage measuring devices 1 . 2 . 3 Ballast impedances R1, R2, R3. In particular, the impedances R5, R7 and R9 as well as R6, R8 and R10 of the voltage dividers are the same in each case; the same are also the ballast impedances R1, R2, R3.

Zum Schutz von Bedienpersonen gegen unbeabsichtigtes Berühren von spannungsführenden Teilen ist die Einrichtung über eine Schutzimpedanz R4 mit dem Nulleitereingang EN verbunden. Die Schutzimpedanz R4 ist hier so dimensioniert, dass sie gleich der Parallelschaltung der drei Vorschaltimpedanzen R1, R2, R3 ist. Auf diese Weise wird erreicht, dass bei einer Drehspannung ohne angeschlossener oder nicht verfügbarer Neutralphase sich jeweils ein virtueller Nullpunkt als Referenzpunkt der Messeinrichtungen am Neutralleitereingang EN einstellt. Dadurch wird die Drehspannung auch in diesem Fall mit entsprechend hoher Genauigkeit gemessen. (Selbstverständlich ist die Schaltung auch zur Messung von einphasigen Wechselspannungen geeignet, wobei allerdings der Nulleiter angeschlossen sein muss.)To protect operators against accidental contact with live personnel Divide the device is connected via a protective impedance R4 to the neutral input EN. The protective impedance R4 is here dimensioned such that it is equal to the parallel connection of the three ballast impedances R1, R2, R3. In this way it is achieved that, in the case of a three-phase voltage without a connected or unavailable neutral phase, a virtual zero point in each case sets as the reference point of the measuring devices at the neutral input EN. As a result, the rotational tension is measured in this case with a correspondingly high accuracy. (Of course, the circuit is also suitable for measuring single-phase AC voltages, although the neutral conductor must be connected.)

Die oben beschriebene Einrichtung ermöglicht es mit geringem Aufwand, die Impedanzen aus mehreren in Reihe geschalteten Impedanzen zu bilden, um so eine hohe Schutzklasse der Schaltung sicherzustellen, da eine solche „Kette" bzw. Reihe von Impedanzen für eine Vergrößerung der Luft- und Kriechstrecken sorgt. wird Vor allem die Impedanzen R5–R10 sowie R1–R3 setzen sich jeweils aus mehreren Impedanzen zusammen, d. h. sind jeweils aus einer „Kette" gebildet.The The device described above makes it possible with little effort the impedances of several impedances connected in series too so as to ensure a high degree of protection of the circuit, because such a "chain" or series of impedances for one Magnification of the Air and creepage distances provides. First of all, the impedances R5-R10 as well R1-R3 are each composed of several impedances, d. H. are each formed from a "chain".

Die Messgenauigkeit erhöht sich, wenn die Eingänge der Messeinrichtungen 1, 2, 3 hochohmig sind. Um die Schutzklasse auch bei Ausfall eines der Impedanzen R5–R10 sicherzustellen, sind diese außerdem jeweils aus zwei parallel geschalteten Impedanzen gebildet.The measuring accuracy increases when the inputs of the measuring equipment 1 . 2 . 3 are high impedance. In order to ensure the protection class even if one of the impedances R5-R10 fails, these are also each formed from two parallel-connected impedances.

Alle Impedanzen sind hier in diesem Beispiel rein ohmsche Widerstände.All Impedances are pure ohmic resistors in this example.

Claims

Device for measuring an alternating electrical voltage, which may comprise a plurality of voltage phases (L1, L2, L3) and a neutral phase (N), wherein each phase of voltage (L1, L2, L3) is associated with a phase conductor and the neutral phase (N) with a neutral conductor which each at an input (E1, E2, E3, EN) of the device can be connected, with voltage measuring devices ( 1 . 2 . 3 ) connected to a respective one of the inputs (E1, E2, E3) with the interposition of a voltage divider (R5, R6; R7, R8; R9, R10), the voltage dividers (R5, R6; R7, R8; R9, R10 ) are connected to the input (EN) of the neutral conductor, and having a protective impedance (R4) connected downstream of the voltage dividers (R5, R6; R7, R8; R9, R10) and the neutral conductor for protecting an operator from contact with live parts, characterized in that the input voltage dividers (R5, R6; R7, R8; R9, R10) in each case have a predetermined ballast impedance (R1, R2, R3) with the associated voltage measuring device ( 1 . 2 . 3 ) are connected so that the protective impedance (R4) and the ballast impedances (R1, R2, R3) are dimensioned so that - if several voltage phases (L1, L2, L3) but no neutral phase (N) is applied - each automatically a virtual zero point as reference point of the voltage measuring devices ( 1 . 2 . 3 ) is formed at the neutral conductor input, and that the impedances of the input voltage dividers (R5-R10) and the protective impedance (R4) are formed of a plurality of series-connected impedances.

Device according to claim 1, characterized in that the inputs of the voltage measuring devices ( 1 . 2 . 3 ) are formed high impedance.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that for each voltage phase (L1, L2, L3) a voltage measuring device ( 1 . 2 . 3 ) is provided.

Device according to one of claims 1-3, characterized in that the voltage measuring devices ( 1 . 2 . 3 ) are designed as differential amplifiers.

Device according to one of claims 1-4, characterized the protection impedance (R4) is equal to the impedance, that of the parallel connection of all ballast impedances (R1, R2, R3).

Device according to one of claims 1-5, characterized the ballast impedances (R1, R2, R3) are the same in each case.

Device according to one of claims 1-6, characterized that the impedances of the input voltage divider (R5-R10) respectively are formed of two parallel-connected impedances.