DE2513006A1 - Schaltung zur kurzschlussanzeige in stromkreisen - Google Patents

Schaltung zur kurzschlussanzeige in stromkreisen

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DE2513006A1
DE2513006A1 DE19752513006 DE2513006A DE2513006A1 DE 2513006 A1 DE2513006 A1 DE 2513006A1 DE 19752513006 DE19752513006 DE 19752513006 DE 2513006 A DE2513006 A DE 2513006A DE 2513006 A1 DE2513006 A1 DE 2513006A1
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/145Indicating the presence of current or voltage
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/04Arrangements for preventing response to transient abnormal conditions, e.g. to lightning or to short duration over voltage or oscillations; Damping the influence of dc component by short circuits in ac networks
    • H02H1/043Arrangements for preventing response to transient abnormal conditions, e.g. to lightning or to short duration over voltage or oscillations; Damping the influence of dc component by short circuits in ac networks to inrush currents

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Description

  • Schaltung zur Kurzsclußenzeige in Stromkreisen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kurzschlußanzeige für Stromkreise mit schwankenden Stromstärken. Das ursprünglich für die Überwachung von Kurzschlüssen in Stromkrcisen angewendete Prinzip, die durch den Kurzschluß verursachte Änderung des Magnetfeldes um den Leiter unmittelbar, z.B. durch einen Klappankere auszunutzen, erweist sich für die Verwendung flinker Sicherungen oder elktronischer Schnellschalter als zu träte und kann deshalb in vielen Fällen nicht mehr zur Lokalisierung von Kurzschlüssen oder zu deren Anzeige herangezogen werden.
  • So ist schon in der DT-OS 2 316 792 ein Gerät angegeben wird den, bei dem ein in seiner elektrischen Leitfähigkeit marrnetfeldabhängiges Bauelement, z.B. eine Feldplatte, räumlich im Magnetfeld des Stromkreises liest und elektrisch Teil eines Spanungsteilers ist, dessen damit magnetfeldabhänfrise änderung der Potentialverteilung einen Schmitt-Trigger zum Kippen bringt, der eine Anzeigevorrichtung oder ein Alarmsignal auslöst. Durch die Dimensionierung des Spannungsteilers und dle einstellbaren Daten des Schmitt-Triggers kann die Empfindlichkeit einer solchen Anzeigevorrichtung schon sehr weitgehend eingestellt und die Ansprechzeit sehr kurz gehalten werden. Dies bringt jedoch die Schwierigkeit mit sich, daß in Stromkreisen, in denen durch das betriebsmäßige Einschalten von Bauelementen, wie z.B. Siotoren oder Transformatoren, kurzzeitig hohe Einschaltströme auftreten, ein Kurzschluß angezeigt wird, obgleich ein solcher nicht vorliegt. Darüber hinaus gibt es Stromkreise, in denen ein solscher kurzzeitiger Stromanstieg mit einem ebenso kurzzeitigen Spannungsabfall zusammentrifft.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zur Kurzschlußanzeige anzugeben, die auf derartige Kurzzeitige Stromspitzen nicht anspricht, andererseits aber kurzzeitige, kurzschlußbedingte Stromspitzen als solche regi -striert und zur Anzei-e bringt.
  • Die Erfindung hat somit eine Schaltung zur Kurzschlußanzeige in Stromkreisen mit schwankenden Stromstärken zum Gegenstand, in der ein in seiner elektrischen .eitfähigkeil ma£netfeldabhängigem Bauelement, z.B. eine Feldplattes räumlich im Magnetfeld des Stromkreises liegt und elektrisch Teil eines Spannungsteilers ist, dessen damit magnetfeldabhängige Änderung der Potentialverteilung einen Schmitt-Trigger zum Kippen bringt. Die Erfindung besteht darin, daß der Schmitt-Trigger einen ersten monostabilen Multivibrator ansteuert, der aufgrund seiner Laufzeit das Anlegen eines Poles einer Hilfsspanntingsqueile über einen zweiten monostabilen Nultivibrator an die eine Wicklung eines bistabilen gepolten Relais mit zwei Wicklungen verzögert, während ein Pol der Hilfsspannung dauernd an der anderen Wicklung des Relais liegt, daß ein alvanisch entkoppelndes Spannungsprüfgerät für die Betriebsspannung vorhanden ist, das den Gegenpol der Hilfsspannung bei anstehender Betriebsspannung an die andere Wicklung und bei Ausbleiben der Betriebsspannung an die eine Wicklung des Relais legt und daß das Relais bei Erregen der einen Wicklung ein Signal auslöst.
  • Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltung ist darin zu sehen, daß durch den Schmitt-Trigger zwar das Vorliegen einer Stronspitze registriert wird, die Auslösung des Signals aber verzogert wird. Da nun das Anstehen der Betriebsspannung ständig überwacht wird, ergeben sich zwei Möglichkeiten. Entweder liegt ein echter Kurzschluß vor, dann wird nach Ablauf des ersten Multivibrators der eine Pol der llilfsspannungsquelle an die eine Wicklung des Relais gelegt, und das Spannungsprüfgerät legt wewen des Aiisbleibens der Spannung auch an den anderen Pol der Hilfsspannung an die eine Wickltlntr, und das Sinal wird ausgelöst, oder aber die Spannung ist z.B. infolge der Stromspitze kurzzeitig zusammengebrochen oder hat sich vermindert und kehrt während der Laufzeit des ersten Multivibrator wieder, dann wird zwar üler den zweiten Multivibrator auch der Gegenpol der Hilfsspannungsquelle an die eine Wicklung gelet, das Anlegen des anderen Pol es unterbleibt aber, weil das Spannunvssprüfgerät das Anstehen der Betriebsspannung feststellt und damit den anderen Pol der Hilfsspannungsquelle wieder an die andere Wicklung legt. Damit unterbleiFt für solche Fälle das Auslösen des Sinales, denn wegen der Ausbildung des Helais als bistabiles i3auteil bleibt in diesem Fall der Schaltzustand des Relais erhalten.
  • Die besondere Ausführungsform der Schaltung bewirkt zudem, daß die Signalgabe auch im Kurzschlußfalle dann automatisch außer Betrieb gesetzt wird, wenn die Betriebsspannung wiederkehrt, z.
  • B., eil der Kurzschluß unterbrochen oder behoben worden ist.
  • Es ist nach den Ausführungen des vorstehenden Absatzes deshalb zweckmäßig, die Laufzeit des ersten Multivibrators länder zu wählen, als ein betriebsmäßig durch den Stromanstieg zu erwartentfer Zusammenbruch oder Abfall der Betriebsspannun dauern kann.
  • In Weiterbildung der Erfindllng wird die Laufzeit es zweiten ;ultivibrators derart bemessen, daß die Hilfsspannung genügend lange zum sicheren Erregen der einen Wicklung an diese gelen wird.
  • Damit wird der weitere Vorteil erzielt, daß nach Auslösen des Signals die eine Wicklung nach Ablauf des zweiten Multivibrators stromlos wird, und die Wiederkehr der Betriebsspannuns ein sicheres Erregen der anderen Wicklung ohne Gegenwirkung aus der einen Wicklung ermöglicht.
  • Fiir die Spannungsprüfung hat es sich bewährt, einen aus dem erdseitigen Teil der Betriebsspannung inipulsmäßig gespeisten Fotokoppler zu verwenden der iiber eine bistabile Kippstufe in Abhän: kei t vom Zustand der Betriebsspannung die eine oder die andere der beiden Relaisgwickungen an einen Pol der Hilfsspannungsquelle legt. Durch den impulsmäßigen Betrieb das Fotolopplers wird ein minimaler Energieverbrauch für die Spannungsprüfung aus der Betriebsspannung entnon:men und der Fotokoppler bewirkt zugleich eine galvanische Trennung der Kippstufe von der Betriebsspannung.
  • Ebenfalls aus Gründen der Energiersparnis und der damit verbundenen Raum- und Gewichtsersparnis des Stabilisierungsteiles ist es von Vorteil, wenn das durch das Relais ausgelöste Signal von einem astabilen Multivibrator mit nachgeschalteter Leuchtdiode abgegeben wird.
  • Dei Figuren zeigen in zum Teil schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer Schaltung nach der Lehre der Erfindung, wobei in Figur 1 ein Blockschaltbild dargestellt ist und Figur 2 eine Prinzipschaltung des Spannungsprüfgerätes dargestellt identische GEgenstände in den Figuren sind mit gleichen Bezugsziffern versehen.
  • Der zu überwechende Strom fließt von der Eingangsklemme 1 über die Stromschiene 2 zur Ausgangsklemme 3. Die Stromschiene 2 ist von einem Eisenkern umschlossen, in dessen Luftsplat sich die Feldplatte 5 befindet. Sie bringt, wie z.B. in der DT-OS 2 316 792 beschrieben, einen Schmitt-Trigger 6 zum Kippen, der seinerseits den monostabilen multivibrator 7 anwirft. Dieser Multivibrator 7 hat z. 13. eine Laufzeit von 3 Sek. und kehrt dann wieder in seine stabile Lage zurück. Beim Rückkippen löst er den monostabilen Multivibrator 8 aus, der z.B. eine Laufzeit von 100 m-sek haben soll und während dieser Laifzeit einen Pol der 1ei 16 stabilisierten Ililfsspannungsquelle 17 an die eine Wiclslung ii des Relais 72 legt. Durch das Anstehen der Betriebsspannung zwischen 3 und 4 wird impulsmäßig ein Fotokoppler 14 gesteuert, der auf eine bistabile Kippstufe 15 einwirkt., die bei Anstehen der Betrierbsspanung einen Pol der Hilfsspannungsquelle 7 an dei andere Wicklung 18 des Relais anlegt und beim Zusammenbruch oder Abfallen der Betriebsspannung einen Pol an die eine Wicklung 11 legt. Wird die eine Wicklung @@ erregt, so schaltet das Relais 12 die Hilfsspannung auf den astabilen Multivibrator 9, dem eine Leuchtdiode 10 nachgeschaltet ist.
  • Wie im einzelnen oben dargelegt, verzögert der monostabile Multivibrator 7 beim Ansprechen des Schmitt-Triggers 6 das Anbegen eines Poles der Hilfsspannung an die eine Wicklung 18 für die Dauer seiner Lufzeit, so daß fiir die Dauer dieser Zeit das Umkippen der Kippstufe 15 in ihren für den Wegfall der Betriebsspannung bestimmten Zustand und das damit eintretende Anlegen des Pol es der Hilfsspannung an den unteren Anschluß der einen Wicklung 11 wirkungslos bleibt. Erst wenn der astabile Multivibrator 7 abgelaufen ist und die Betriebsspannung nicht wiedergekehrt ist, wird durch den astabilen Multivibrator 8 auch der obene Anschluß der einen Wicklung an die Hilfsspannung gelegt und die eine Wicklung für die Laufzeit des Multivibrators 8 erregt. Sie bringt das Relais 2 damit zum Umschalten und zum Auslösen des Signals. Dieser Zustand bleibt so lange erhalten, bis die Betriebsspannung wiederkehrt und durch das Umkippen der Kippstufe 15 die andere Wicklung i8 wieder erregt wird nd durch das erheute Betätigen des Relais die rnerr iezufuhr für das Signal unterbricht Wie in Figur 2 dargestellt, wird am erdseitigen Ende zwischen 3 und ii die Betriebsspannung ab gegriffen und über eine Gleichrichterbrücke 19, die die Schaltung ;iir Cileich- und Wechselstrom brauchbar macht, der Kondensator 20 auf die Spannung der Zenerdiode 21 aufgeladen. Mit dieser Spannung wird über den Widerstand 22 der Kondensator 23 aufgeladen. Wenn die Spannung an dem Kondensator 23 einen Wert erreicht hat, der einige Zehntel Volt iiber der der Zenerdiode 24 liegt, ziindet die Thyristor-Tetiode 25. Dadurch wird der Kondensator 23 stoßartig iiber den Widerstand 20 und die Leuchtdiode 27 des Fotokopplers 14 entladen. Dieser Vorgang wiederholt sich laufend. Die Widerstände 22 und 26 sind so gewählt, daß die in der Leuchtdiode 27 erzeugten Liciitblitze kurz sind im Vergleich zur Zelt zwischen zwei aufeinanderfolgenden Blitzen. Während der Entladung des Kondensators 23 wird über den Fotokoppler 4 der Fototransistor 28 leitend und damit auch der Transistor 29. Dies hat zur Folge, daß der Kondensator 30 aufgeladen wird. Er entlädt sich über den Widerstand 31, Zenerdiode 32 und Emitterbasisstrecke des Transistors 33. Der Transistor 33 ist dadurch leitend.
  • Der Entladevorgang dauert so lange, daß der Trans istor 33 noch leitet, wenn die nnchste Entladung des Kondensators 30 erfolgt.
  • So lange der Transistor 33 lcitet, leitet auch der Transistor 34. Damit liegt der Minuspol der Hilfsspannungquelle 17 an der anderen Wicklung t£ des Relais 12. Vermindert sich die Betrieksspannung erheblich oder bricht sie zusammen, wird der Transistor 33 nicht leitend und dadurch der Transistor 35 leitend, der den Pluspol der Hilfsspannungsquelle 17 dann an die eine Wicklung 11 des Relais 12 legt.

Claims (5)

Patentansprüche
1. Schaltung zur Kurzschlußanzeige in Stromkreisen mit schwankenden Stromstärken, in der ein in seiner elchtrischen Leitfähigkeit magnetfeldabhängigesbauelement, z.B. eine Feldplatte, räumlich im Magnetfeld des Stromkreises liegt und elektrisch Teil eines Spannungsteilers ist, dessen damit magnetfeldabhängige Änderung der Potentialverteilung einen Schmitt-Trigger zum Kippen bringt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmitt-Trigger (0) einen ersten monostabilen Multivibrator (7) austeuert, der aufgrund seiner Laufzeit das Anlegen eines Poles einer Hilfsspannungsquelle (17) über einen zweiten monostabilen Multivibrator (8) an die eine Wicklung (ii) eines Bistabilen (?-epolten Relais ( mit zwei Wicklungen (11, 18) verzögert, während ein @@ der Hilfsspannung (17) dauernd an der anderen Wicklung (18) des Relais (12) liegt, daß ein galvanisch entkoppelndes Spannungsprüfgerät (13) Is, 5) fir die Betriebsspannung vorhanden ist, das den Gegenpol der Hilfsspannung (17) bei Anstehen der Betreibsspannung an die andere Wicklung (18) und bei Ausbleiben der Betriebsspannung an die eine Wicklung (11) des Relais (12) legt und daß das Relais ( 2) 1-ei Erregen der einen Wicklung (11) ein Signal auslöst.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufzeit des ersten Multivibrators (7) länger ist als ein betriebsmäßig durch den Stromanstieg zu erwartender Zusammenbruch oder Abfall der Betriebsspannung.
3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadttrch gekennzeichnet, daß die Laufzeit des zwei ton Multivibrators (ö) ausreicht, um die Hilfsspannug zum ski scheren Erre: cn der einen Wicklung (11) genügend lange anzulegen.
4. Schaltung nach Anspruch oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungsprüfgerät (13, 14, 15) aus einem aus dem erdseitigen Teil der Betriebsspannung impulsmäßig gespeisten Fotokoppler (14) besteht, der über eine bistabile Kippstufe (15) in Abhängigkeit vom Zustand der Betriebsspannung die eine oder dle andere der beiden Relaiswicklungen (1 1 , 18) an einen Pol der Hilfsspannungsquelle (17) legt.
5. Schaltung nach anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch -eliennze chnet, daß das durch das Relais (12) ausgelöste Signal von einem astabilen Multivibrator (9) mit nachseschaltet er Leuclltdiode (10) abgegeben wird.
L e e r s e i t e
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0015558A1 (de) * 1979-03-08 1980-09-17 Karl Pfisterer Elektrotechnische Spezialartikel GmbH & Co. KG Sensor- und Anzeigeeinrichtung an einem isolierten Kabelstecker

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2250716B1 (de) * 1972-10-16 1974-03-28 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Elektronische Sicherung mit monostabiler Kippstufe
DE2316792A1 (de) * 1972-09-27 1974-10-17 Schaltbau Gmbh Geraet zur kurzschlussanzeige an elektrisch beheizten eisenbahnwagen

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