DE2528135A1

DE2528135A1 - Schaltungsanordnung zur spannungsueberwachung bei mehrphasenwechselstromschaltungen

Info

Publication number: DE2528135A1
Application number: DE19752528135
Authority: DE
Inventors: Joseph J Matsko
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1974-06-24
Filing date: 1975-06-24
Publication date: 1976-01-15
Also published as: US3940664A; AU8224375A; GB1516674A; ES438840A1; ZA753695B; CA1024610A; FR2276717A1

Description

^DAtbNTANWMTE

DIPL.-ING. LEO FLEUCHAUS DR.-ING. HANS LEYH

Dipl.-Ing. Ernst Rathmann

8 München 7i, den 22. Juni 1975

Melchlordrtßa 42

Mem Ze.chen : WS24P- 1 303

Westinghouse Electric Corporation Westinghouse Building Gateway Center Pittsburgh, Pennsylvania 15222 V.St.A.

Schaltungsanordnung zur Spannungsüberwachung bei Mehrphasenwechselstromschaltungen.

Die Erfindung betrifft eine spannungsempfindliche Schaltungsanordnung für eine Überwachung von Betriebszuständen mehrphasiger Wechselstromschaltungen, insbesondere zur Feststellung von Unterspannungszuständen Jeder Phase mehrphasiger Wechselstromschaltungen .

Viele Arten von Wirtschafts- und Industriezweigen sind von elektrischen Vorrichtungen abhängig, die mit mehrphasigen Wechselstromschaltungen betrieben werden. Diese Vorrichtungen werden normalerweise für die Verwendung vorgeschriebener Spannungen ausgelegt und unterliegen außergewöhnlichen Schäden, wenn sie gespeist werden mit einer Spannung, welche geringer ist als die vorgesehene, vorgeschriebene Spannung. Um diese Art von Schaden zu vermeiden, ist es notwendig, derartige Unterspannungszustände im Speisekreis festzustellen und auch Maßnahmen zu treffen, die diese Schwierigkeit beheben. Hierzu

509883/0359 kann

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kann es wünschenswert sein, einen Alarm einzuschalten, um anzuzeigen, daß ein solcher Unterspannungszustand besteht oder von der normalen Energieversorgung auf ein Hilfs-

aggregat umzuschalten.

"Dami/t «lie "Vorricn-tu.ng voll gegen solche aufgrund, von Unterspannungszuständen auftretenden Schäden geschützt werden kann, ist es notwendig, alle Phasen einer Mehrphasenschaltung zu überwachen. Dies wurde bisher dadurch erreicht, daß Jede Phase für sich mit einer eigenen Anordnung überwacht wurde. Beispiele derartiger Einphasenüberwachungsschaltungen sind in den U.S.-Patenten 2.959.717 und 3-718.839 erläutert. Die Verwendung von individuellen Überwachungsanordnungen für jede Phase getrennt sind kostspielig. Es wäre daher dann auch wünschenswert, eine einzige Anordnung für die Überwachung der Spannungszustände aller Phasen einer Mehrphasenschaltung verwendbar zu machen.

Überwachungsanordnungen sind normalerweise geplant, um etwas zu "betätigen", oder "abzuschalten", wenn die Spannung einer überwachten Schaltung unterhalb eines bestimmten Wertes absinkt. Wenn dabei die überwachte Spannung innerhalb eines kleinen Bereiches, d. h., um die Abschaltespannung, schwankt, wird die überwachungsanordnung abwechselnd "betätigt" und "abgeschaltet" werden. Dies ist ein Verhalten, das bekannt ist als "Prellen". Dieses Verhalten ist nicht erwünscht, weil dadurch mehrere Alarmsignale und/oder ein wiederholtes Umschalten zwischen normaler Stromversorgung und Hilfsaggregat verursacht werden. Deshalb ist es auch wünschenswert, eine Unterscheidung zwischen Ansprech- und Abschaltespannung der Überwachungsanordnung zu treffen.

Im Überwachten Versorgungssystem auftretende Fehler können resultieren im schnellen und oftmaligen Wiederholen von Stromkreisunterbrechungen, die dann abwechselnd normale bzw. abnormale Zustände für den überwachten Stromkreis verursachen. Diese Fehler können aber auch sowohl zu mehrfach

- 2 - auftretenden

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auftretenden Alarmen und zu einem schnellen Hin- und Herschalten zwischen normaler Stromversorgung und Hilfsaggregat führen. Für eine zu überwachende Anordnung ist es daher erforderlich die Möglichkeit zu schaffen, kurzzeitige, schnell vorübergehende Zustandsveränderungen zu ignorieren um damit der Rückkehr von einem abnormalen Zustand in einen normalen Zustand nur dann zu ermöglichen bzw. zu kennzeichnen, wenn eine bestimmte Zeitverzögerung eingehalten worden ist. Ausserdem ist es für einen Überwachungskreis erforderlich, die Möglichkeit vorzusehen, die Ausschaltespannung mittels einer feinen Regelung zu ändern.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demnach nicht nur mittels einer einzigen Anordnung alle Phasen einer Mehrphasenspannung zu überwachen, sondern auch ein sogenanntes "Prellen" zu vermeiden.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß zwei Betriebszustände aufweisende Schaltmittel, welche durch die Betätigung bzw. durch das in die Ausgangslage bringen von Steuerschaltmitteln von dem einen Betriebszustand in einen anderen Betriebszustand gebracht werden, sowie einen Eingang und einen Ausgang aufweisende, gleichrichtende Schaltmittel, deren Eingang mit Jeder Phase des Mehrphasenwechselstromes verbindbar ist, vorhanden sind und weiterhin mit dem Ausgang der gleichrichtenden Schaltmittel verbundene Abtastschal tmittel die Steuerschaltmittel betätigen, wenn die gleichgerichtete Spannung der Phase mit der höchsten momentanen Spannung einen ersten Pegel überschreitet, welcher einen ersten vorbestimmten Prozentsatz einer einphasigen, Normalspannung entspricht und daß die Abtastschaltmittel die Steuerschaltmittel dann in die Ausgangslage bringen, wenn die gleichgerichtete Spannung der Phase mit der höchsten momentanen Spannung einen zweiten Pegel überschritten hat, welcher einen zweiten vorbestimmten Prozentsatz einer einphasigen Normalspannung entspricht.

- 3 - Gemäß

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Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung enthalten die gleichrichtenden Schaltmittel eine Vielzahl von jeweils einen Eingang und einen Ausgang aufweisende Halbleiterdioden, wobei jeder Eingang jeder Halbleiterdiode mit einer Phase des Mehrphasenwechselstromes verbunden ist und die Ausgänge aller Halbleiterdioden vielfach geschaltet sind.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung enthalten die Abtastschaltmittel mit dem Ausgang der gleichrichtenden Schaltmittel verbundene Spannungsteilerelemente und eine Vorspannung erzeugende Schaltmittel, welche letztgenannten Schaltmittel bewirken, daß die Halbleiterelemente von dem einen Betriebszustand in einen anderen Betriebszustand überführt werden, wenn die gleichgerichtete Spannung der Phase mit dem höchsten momentanen Spannungswert unterhalb des ersten Pegels, der einen ersten vorbestimmten Prozentsatz der Einphasennormalspannung entspricht, absinkt und wobei die eine Vorspannung erzeugenden Schaltmittel auch bewirken, daß die Halbleiterelemente von dem einen Betriebszustand in einen anderen Betriebszustand gelangen, wenn die gleichgerichtete Spannung der Phase, mit dem höchsten momentanen Spannungswert aller Phasen über den zweiten Pegel ansteigt, der mit einem zweiten vorbestimmten Prozentsatz der Einphasennormalspannung übereinstimmt.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung enthalten die eine Vorspannung erzeugenden Schaltmittel Halbleiterstromversorgungsmittel, die einen Gleichstrom erzeugen, wenn die gleichgerichtete Spannung der Phase mit dem höchsten momentanen Spannungswert aller Phasen einen Wert erreicht, der geringer ist als den ersten Pegel, welchen mit dem ersten vorbestimmten Prozentsatz einer einphasigen Normalspannung übereinstimmt, und enthalten die die Vorspannung erzeugenden Schaltmittel kapazitive Schaltmittel, welche durch den Gleichstrom aufgeladen werden, um so eine Vorspannung zu erzeugen, welche die Halbleiterelemente in einen, nichtleitenden

- 4 - Zustand

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Zustand bringen.

Aus dem vorstehenden geht hervor, daß erfindungsgemäß auch kapazitive Schaltmittel vorgesehen sind, welche in einem Ladekreis geschaltet werden, wenn die Überwachungsanordnung in einen Ausfallzustand gelangt. Die kapazitiven Schaltmittel halten die Überwachungsanordnung in einem Abschaltezustand auch nachdem der Überwachungsstromkreis zu dem Normalspannungszustand zurückgekehrt ist. Widerstände ermöglichen eine Einstellung des Entladungskreises, um so mittels der kapazitiven Schaltmittel die Möglichkeit schaffen zu können, die Überwachungsanordnung für eine einstellbare Zeitspanne in den abgeschalteten Zustand zu halten, bevor die überwachungsschaltung in den normalen Zustand zurückkehrt .

Die erfindungsgemäße Anordnung überwacht die Spannung aller Phasen eines mehrphasigen Wechselstromes viel wirtschaftlicher als bei individuell je Phase vorgesehenen Abtastrelais. Eine Unterscheidung der Einschalte- und Abschaltespannung wird in einfacher Weise verwirklicht, so daß ein "Prellen" vermieden wird. Wenn die Überwachungsanordnung im Absehaltezustand ist und die Spannung auf alle Phasen der überwachten Schaltungsanordnung in den normalen Zustand zurückkehrt, ist eine Verzögerungszeit für diese Rückkehr der Schaltungsanordnung in den normalen Einsehaltezustand vorgesehen, um damit ein unerwünschtes schnelles Hin- und Herwechseln von Normal- in Abnormal-Zuständen zu vermeiden. Außerdem führt die aufeinanderfolgende Steuerung von Einschalte- und Ausschaltepegel in Abhängigkeit der Prozentsätze einphasiger Normalspannung zu einem guten Ergebnis.

Die nachfolgende Erläuterung des Ausführungsbeispieles der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen erleichtert das Verständnis der Erfindung. Es zeigen:

- 5 - Fig. 1

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Fig. 1 ein Übersichtsschaltbild der Schaltungsanordnung

Fig. 2 das Spannungsdiagramm an einem ersten Punkt unter normalen Bedingungen;

Fig. 3 das Spannungsdiagramm an einem zweiten Punkt unter normalen Bedingungen;

Fig. 4 das Spannungsdiagramm an einem zweiten Punkt unter abnormalen Bedingungen vor Auftreten der Abschaltung;

Fig. 5 den Stromverlauf durch den Widerstand R9 unter abnormalen Bedingungen;

Fig. 6 die Spannung am zweiten Punkt unter abnormalen Bedingungen nach Auftreten der Abschaltung;

Fig. 7 die Spannung am zweiten Punkt unter normalen Bedingungen vor Auftreten der Einschaltung.

Bei den Zeichnungen sind gleiche Bezugszeichen für gleiche Kennzeichnungen gewählt.

Die drei Phasen A, B und C der Schaltungsanordnung 5, die überwacht wird, sind mit den Eingängen der Dioden D1, D2 und D3 verbunden. Die Ausgänge der Dioden D1, D2 und D3 sind über den Vielfachpunkt 10 mit dem Widerstand R1 verbunden. Ein Spannungsteiler, bestehend aus einem Potentiometer R2 und aus den Widerständen R3, R4 und R5 ist zwischen einem Schaltpunkt 12 des Widerstandes R1 und einer Nulleitung G geschaltet. Mit dem Schaltpunkt 12 des Widerstandes R1 ist auch eine Stromversorgung verbunden, bestehend aus einem Widerstand R6, einer Zenerdiode D4 und einem Siebkondensator C1 geschaltet, welche 24 Volt Gleichspannung für den Rest der an der Leitung 16 liegenden Schaltung bereitstellt. Die Basis 1b eines PNP-Transistors Q1 ist mit dem

- 6 - Schaltpunkt

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Schaltpunkt 14 der Widerstände R4 und R5 verbunden. Der Emitter 1e des Transistors Q1 liegt an die Gleichspannungsversorgungsleitung 16 und der Kollektor 1c ist über den Widerstand R7 mit der Nulleitung G verbunden. Wenn die Spannungen der Phasen A, B und C normal sind, ist der Transistor Q1 vorgespannt in einem Abschalte- bzw. Nichtleitenden- Zustand .

Wegen der gleichrichtenden Wirkung der Dioden D1, D2 und D3 ist die Spannung am Schaltpunkt 10 gleich der Spannung der Phase, welche den höchsten momentanen positiven Spannungswert hat. In Fig. 2 ist die Wellenform dieser Spannung unter normalen Bedingungen, das heißt, mit den Phasen A, B und C der Schaltung 5 in Normalzustand gezeigt. Am Schaltpunkt 14 ist die Wellenform der Spannung bei den gleichen Bedingungen gleichartig mit der Wellenform der Spannung am Schaltpunkt 10, obwohl hier mit einer geringeren Höhe als in Fig. 3 angegeben. Das Potentiometer R2 und die Widerstandswerte R2, R3» R4 und R5 sind so gewählt, daß unter diesen normalen Bedingungen die Spannung am Schaltpunkt 14 stets oberhalb der minimalen Spannung liegt, welche notwendig ist, um den Transistor Q1 in einen nichtleitenden Zustand bzw. nichtschaltenden Zustand zu halten. Dieser Spannungspegel wird durch die gestrichelte Linie 15 in den Figuren 3, 4, 5 und 6 angegeben.

Ein Transistor Q2 ist mit dem Ausgang das des Transistors Q1 und ein Transistor Q3 mit dem Ausgang des Transistors Q2 verbunden. Wenn der Transistor Q1 gesperrt ist, ist der Transistor Q2 gesättigt und der Transistor Q3 abgeschaltet. Der Kollektor 3c des Transistors Q3 liegt an niedrigem Potential, so daß eine Diode D8, welche mit dem Kollektor 3c verbunden bzw. der Ausgang des Transistors Q3 vorgespannt ist und damit auch der Kondensator C3 auf annähernd 24 Volt geladen wird. Die Basis 4b des Transistors Q4 ist ebenfalls mit der Diode D8 verbunden. Die Basis 5b des Transistors Q5 ist mit dem Emitter 4e des Transistors Q4 verbunden. Der

- 7 - Strom

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Strom durch die in Vorwärtsrichtung vorgespannte Diode D8 hält die Transistoren Q4 und Q5 im gesättigten bzw. leitenden Zustand. Eine Relaisspule CR1 ist auf diese Weise wirksam, so daß die Relaiskontakte CR1Ä und CR1B geschlossen bleiben.

Wenn eine der Phasen A, B oder C der Schaltung 5 unterhalb dem Normalwert sinken würde, wird die Wellenform am Schaltpunkt 14 wie in Fig. 4 dargestellt aussehen. Hierbei ist zu bemerken, daß einige der "Täler", welche mit dem Bezugszeichen 17b bezeichnet sind, jetzt einen geringeren Wert haben als die "Täler" 17a der Wellenform der Spannung bei Normalbetrieb gemäß Fig. 3. Diese abnormal niedrigen Spannungswerte am Schaltpunkt 14 sind ausreichend, um zu dem Zeitpunkt die Emitter-Basisverbindung des Transistors Q1 in Vorwärtsrichtung vorzuspannen, wodurch der Transistor Q1 leitend gemacht wird. Dieser Vorgang bringt den Transistor Q2 vorübergehend in den Sperrzustand, so daß der Transistor Q3 leitend wird. Hierdurch werden Strompulse im Widerstand R9 erzeugt, was mittels dem Bezugszeichen 19 in Fig. 4a gezeigt ist. Wenn der Transistor Q3 leitend ist, wird der Kollektor 3c des Transistors Q3 auf hohem Potential gebracht, so daß die Vorspannung der Diode D8 umgekehrt wird. Der Kondensator C2 wird schnell geladen und der Kondensator C3 entladen, wodurch ein festes hohes Potential am Kollektor 3c des Transistors Q3 aufrechterhalten wird und wodurch die umgekehrte Vorspannung an der Diode D8 die Transistoren Q4 und Q5 in einem nichtleitenden Zustand bringt. Die Relaiswicklung CR1 wird auf diese Weise abgeschaltet, so daß die Relaiskontakte CR1A und CR1B geöffnet werden.

Wenn der Relaiskontakt CR1A öffnet, wird der Widerstand R4 in einem Spannungsteiler geschaltet, so daß das Potential am Schaltpunkt 14 weiter herabgesetzt wird, was anhand der Fig. 5 dargestellt ist. Auf diese Weise wird, auch wenn die Spannung der abnormalen Phase langsam steigen würde, der Transistor Q1 leitend bleiben und somit auch die Relais-

- 8 - wicklung

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wicklung CR1 weiterhin unwirksam sein.

Wenn in der Dreiphasenschaltung 5 wieder normale Bedingungen hergestellt werden, wird wieder die in Fig. 6 dargestellte normale Wellenform für die Spannung erreicht. Obwohl die Spannungspegel in Fig. 6 nicht so hoch sind, als in Fig. 3 (aufgrund der Anwesenheit des Widerstandes R4 im Spannungsteiler) hat die Spannung doch Jederzeit einen Wert, der oberhalb des Abschaltevorspannungspegels des Transistors Q1 liegt, was mit der gestrichelten Linie 15 angegeben ist. Die umgekehrte Vorspannung ist auf diese Weise an die Emitterbas is verbindung des Transistors Q1 gelegt, wodurch der Transistor Q1 für die Zeit des Wechselstromzyklus nichtleitend wird. Die Transistoren Q2 und Q3 werden auf diese Weise leitend bzw. nichtleitend. Die Spannung am Kollektor 3c des Transistors Q3 fällt nicht sofort auf einen niedrigen Pegel herab, sondern fällt um Werte, welche durch die Bemessung der Kondensatoren C2 und C3 und des Widerstandes R9, sowie durch die Einstellung des Potentiometers R13 festgelegt sind. Wenn diese Spannung unterhalb der Spannung an der Basis 4b des Transistors Q4 fällt, wird die Diode D8 in Vorwärtsrichtung vorgespannt, so daß dann die Transistoren Q4 und A5 leitend werden. Hierdurch wird die Relaiswicklung CR1 wiederum erregt und werden die Relaiskontakte CR1A und CR1B und somit die Leuchtdiode D10 wirksam. Die Leuchtdiode ist in Reihe geschaltet mit dem Emitter-Kollektorstromkreis des Transistors Q5 und parallel zu der Wicklung des Relais CR1 geschaltet. Der Relaiskontakt CR1A schaltet den Widerstand R4 kurz, wodurch das Potential am Schaltpunkt 14 steigt und der Transistor Q1 weiterhin gesperrt bleibt. Die Wellenform der Spannung am Schaltpunkt 14 ist für diesen Zeitpunkt anhand der Fig. 3 gezeigt. Auf diese Weise wird für alle Phasen zwischen der Rückkehr der normalen Spannung und der Wiedererregung der Relaiswicklung CR1 eine Verzögerungszeit geschaffen. Wenn während dieser Zeit die Spannung an einer der Phasen der Schaltung 5 erneut unter halb des normalen Wertes sinken würde, könnte keine Neuer-

- 9 - regung

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- Ao '

regung der Relaiswicklung CR1 erfolgen.

Um die Relaiswicklung CR1 zu erregen, muß die Spannung auf alle Phasen der Schaltung 5 einen ausreichenden Wert haben, denn nur so kann die Spannung am Schaltpunkt 14 während der Zeit des Wechselstromzyklus oberhalb des Abschaltepegels für den Transistor Q1 gehalten werden. Dieser Wert der Phasenspannung, die Einschaltespannung, wird festgelegt durch die Einstellung des Potentiometers R2 und kann bezeichnet werden als Prozentsatz einer Einphasigen Normalspannung. Die Phasenspannung, welche erzeugt werden muß um die Relaiswicklung CR1 abzuschalten, ist die Abschaltespannung genannt, und ist ebenfalls ein Prozentsatz der Einphasennormalspannung. Wenn Einschalte- und Ausschaltespannungen gleich wären, würde die Wicklung CR1 sehr schnell erregt und abgeschaltet werden, wenn die Spannung irgendeiner Phase auf die Einschalte- Abschaltespannung kommen würde. Diese "Prell-"Bedingung ist unerwünscht und könnte resultieren in einer Vielzahl von Alarmzeichen, in einem schnellen Hin- und Herschalten zwischen Normal- und HilfsStromversorgung oder könnte auch andere nicht erwünschte Funktionen verursachen, welche abhängig wären von den Schaltzuständen hergestellt durch die Kontakte CR1A bzw. CR1B. "Prellen" wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch die Funktion des Relaiskontaktes CR1A und des Widerstandes R4 verhindert, in dem eine Differenz zwischen der Einschaltespannung und der Ausschaltespannung geschaffen wird. Beispielsweise wird, durch richtige Dimmensionierung des Widerstandes R4 und richtige Einstellung des Potentiometers R2 die Relaiswicklung CR1 abgeschaltet wenn die Spannung irgendeiner Phase der Schaltung 5 unterhalb 80 Prozent der Normalspannung abfällt. Die Relaiswicklung CR1 wird solange abgeschaltet bleiben, bis die Spannung der gestörten Phase wieder auf 90 Prozent der Normalspannung steigt, was eine 10 %ige Differenz zwischen der Einschalte- und Ausschaltespannung bedeutet.

Der Relaiskontakt CR1B kann verwendet werden, um einen Alarm

- 10 - zu

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zu betätigen, das die niedere Spannung an wenigstens einer Phase anzeigt. Dieser Kontakt kann aber auch dazu verwendet werden, einen Umschalteschalter zu betätigen, der den elektrischen Stromkreis von der üblichen Stromversorgung abschaltet und diesen an einem Notstromaggregat schaltet. Ein Aussetzen der normalen Stromversorgung, verursacht durch Unterbrechungen aufgrund einer Störung, wird oft gefolgt durch eine Vielzahl von erneuten Schließungen der Unterbrecher bevor der Fehler behoben ist. Dies würde in einer vielfachen Betätigung eines Umschalteschalters, der mit dem Kontakt CR1B verbunden ist, wenn die Zeitverzögerung für den Übergang vom Notzustand in Normalzustand nicht vorgesehen wäre und somit in einer mehrmaligen Umschaltung vom Normalzustand in den Notbetriebszustand resultieren. Bei bereits bekannten Anordnungen sind getrennte Verzögerungsrelais für diese Funktion verwendet. Diese Möglichkeit wird mittels der vorliegenden Erfindung mit viel weniger Kostenaufwand mit der Funktion des Kondensators C3 und des Widerstandes R13 erreicht. Durch genaue Abstimmung des Widerstandes R13 kann die Spannung am Kollektor 3c des Transistors Q3 oberhalb des verlangten Pegels gehalten werden, um die Transistoren Q4 und Q5 wieder leitend zu machen. Die Relaiswicklung CR1 wird dadurch in einem nicht erregten Zustand gehalten und zwar für eine angemessene Zeitdauer nach dem Ansteigen aller Phasen der Schaltung 5 über den Einschaltepegel, wodurch sichergestellt wird, daß die Schaltung 5 noch einmal in einem normalen stabilen Zustand kommt, bevor eine "Einschaltung¹¹ auftritt.

Die Dioden D6 und D9 dienen zur Schützung der Transistoren Q1 und Q5 gegen Spannungsstoße auf die 24 Volt Leitung Der Widerstand R12 begrenzt den Strom durch die Leuchtdiode D10 auf einen sicheren Wert.

Aufgrund des Vorstehenden kann festgestellt werden, daß die Abtastmittel aus einem Spannungsteiler, bestehend aus

- 11 - den

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den Widerständen R2 bis R5 und die Vorspannungsschaltmittel aus den Halbleiterstromversorgungsmitteln Q1 bis Q3, bestehen und zur Feststellung einer Unterspannung dienen, welche von einem Signal der überwachten Schaltung über die gleichrichtenden, mit dieser Schaltung verbundenen Halbleiterdioden D1 bis D3 geliefert wird.

über den Ausgang der Abtastmittel werden Steuerschaltmittel betätigt, welche aus den Halbleiterschaltelementen Q4 bis Q5 und der Relaiswicklung CR1 bestehen. Die Erregung der Relaiswicklung CR1 betätigt Schalter bestehend aus Relaiskontakten CR1B.

Die beschriebene Schaltungsanordnung überwacht eine Dreiphasenwechselspannungsschaltung; die Erfindung kann aber auch für die Überwachung einer Schaltung mit einer größeren Anzahl von Phasen vorgesehen sein, indem jeweils eine weitere Diode entsprechend den Dioden D1, D2 und D3 zwischen jede zusätzliche Phase und dem Schaltpunkt 10 gelegt wird. Die erfindungsgemäße Anordnung überwacht die Spannung am Schaltpunkt 10, was der gleichgerichteten Spannung der Phase entspricht, die die momentan höchste Spannung hat. Es wird die Relaiswicklung CR1 abgeschaltet, wenn diese Spannung unterhalb eines Pegels fällt, der übereinstimmt mit der Abschaltespannung. Dieser Wert entspricht einem Prozentsatz einer Einphasennormalspannung.

Falls erforderlich, kann der Unterschied zwischen Einschalte- und Ausschaltespannung dadurch variiert werden, daß der Widerstand R4 durch einen veränderlichen Widerstand ersetzt wird. Weiterhin können zusätzliche Halbleiterschaltmittel oder andere Schaltmittel und Schalter die Kontakte CR1A und CR1B und die Relaiswicklung CR1 ersetzen. Der Spannungsteiler bestehend aus den Widerständen R2 bis R5 kann durch andere Arten von Abtastmitteln, wie beispielsweise durch einen Differentialverstärker ersetzt werden. Verschiedene andere Systeme können ebenfalls in Verbindung mit der Erfindung verwendet werden. ,

5 09&8ii/-0 3i5 9 Patentansprüche

Claims

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Patentansprüche

Eine spannungsempfindliche Schaltungsanordnung für eine überwachung von Betriebszustanden mehrphasiger Wechselstromschaltungen, insbesondere zur Feststellung von Unterspannungs· zuständen jeder Phase mehrphasiger Wechselstromschaltungen, dadurch gekennzeichnet , daß zwei Betriebszustände aufweisende Schaltmittel (Kontakte CR1A, CR1B), welche durch die Betätigung bzw. durch das in die Ausgangslage bringen von Steuerschaltmitteln (Q4, Q5, CR1) von dem einen Betriebszustand in einen anderen Betriebszustand gebracht werden, sowie einen Eingang und einen Ausgang aufweisende gleichrichtende Schaltmittel (D1, D2, D3) deren Eingang mit jeder Phase (A, B, C) des Mehrphasenwechselstromes verbindbar ist, vorhanden sind und weiterhin mit dem Ausgang (10) der gleichrichtenden Schaltmittel (D1, D2, D3) verbundene Abtastschaltmittel (R2 bis R5) die Steuerschaltmittel (Q4, Q5, CR1) betätigen, wenn die gleichgerichtete Spannung der Phase mit der höchsten, momentanen Spannung einen ersten Pegel überschreitet, welcher einen ersten vorbestimmten Prozentsatz einer einphasigen Normalspannung entspricht und daß die Abtastschaltmittel (R2 bis R5) die Steuerschaltmittel (Q4, Q5, CR1) dann in die Ausgangslage bringen, wenn die gleichgerichtete Spannung der Phase mit der höchsten, momentanen Spannung einen zweiten Pegel überschreitet, welcher einen zweiten vorbestimmten Prozentsatz einer einphasigen Normalspannung entspricht.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die zwei Betriebszustände aufweisende Schaltmittel zumindest ein paar Relaiskontakte (CR1A, CR1B) und die Steuerschaltmittel (Q4, Q5, CR1) eine Relaiswicklung (CR1) aufweisen.

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3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuerschaltmittel (Q4, Q5, CR1) Halbleiterschaltelemente (Q4, A5) enthalten, welche einen Betriebszustand zur Betätigung der Relaiswicklung (CR1) und einen anderen Betriebszustand zum in die Ruhelage führen der Relaiswicklung (CR1) aufweisen.
4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß gleichrichtenden Schaltmittel (D1, D2, D3) eine Vielzahl von jeweils einen Ein- und einen Ausgang aufweisende Halbleiterdioden (D1, D2_f D3) enthalten, wobei jeder Eingang jeder Halbleiterdiode mit einer Phase (A, B, C) des Mehrphasenwechselstromes verbunden ist und die Ausgänge aller Halbleiterdioden (D1, D2, D3) vielfach (10) geschaltet sind.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Abtastschaltmittel (R2 bis R5) mit dem Ausgang der gleichrichtenden Schaltmittel (D1, D2, D3) verbundene Spannungsteilerelementen (R2 bis R5) und eine Vorspannung erzeugende Schaltmittel (R4) enthalten, welche letztgenannten Schaltmittel bewirken, daß die Halbleiterelemente (Q1 bis Q5) von dem einen Betriebszustand in einen anderen Betriebszustand überführt werden, wenn die gleichgerichtete Spannung der Phase mit dem höchsten momentanen Spannungswert unterhalb des ersten Pegels, der einen ersten vorbestimmten Prozentsatz der Einphasennormalspannung entspricht, absinkt und wobei die eine Vorspannung erzeugende Schaltmittel (R4) auch bewirken, daß die Halbleiterelemente von dem einen Betriebszustand in einen anderen Betriebszustand gelangen, wenn die gleichgerichtete Spannung der Phase mit dem höchsten momentanen Spannungswert aller Phasen über den zweiten Pegel ansteigt, der mit einem zweiten vorbestimmten Prozentsatz der Einphasennormalspannung übereinstimmt.

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6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die eine Vorspannung erzeugenden Schaltmittel Halbleiterstromversorgungsmittel (Q1 bis Q3) enthalten, die einen Gleichstrom erzeugen, wenn die gleichgerichtete Spannung der Phase mit dem höchsten momentanen Spannungswert aller Phasen einen Wert erreicht, der geringer als den ersten Pegel ist, welcher mit dem ersten, vorbestimmten Prozentsatz einer Einphasennormalspannung übereinstimmt und wobei die die Vorspannung erzeugenden Schaltmittel kapazitive Schaltmittel (C2, C3) enthalten, welche durch den Gleichstrom aufgeladen werden, um eine Vorspannung zu erzeugen, welche die Halbleiterelemente (Q4, Q5) in einen nichtleitenden Zustand bringen.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß durch die Steuerschaltmittel (Q1 bis Q5, CR1) gesteuerte eine Potentialdifferenz erzeugende Schaltmittel (R2, R4) vorgesehen sind, welche die unterschiedliche Stufung des ersten und zweiten Pegels bewirken.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß der genannte Unterschied der Ein- und Ausschaltepegel jeweils einen Prozentsatz einer einphasigen Normalspannung entspricht.
9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuerschaltmittel (Q1 bis Q5, CR1) eine Relaiswicklung (CR1) und die eine Potentialdifferenz erzeugende Schaltmittel (R2, R4) ein Paar Relaiskontakte (CR1A, CR1B) aufweisen.
10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Abtastschaltmittel (R2 bis R5) Spannungsteilerschaltmittel (R2 bis R5) aufweisen, und die Relaiskontakte (CR1A) parallel zu einem Teil dieser Spannungsteilerschaltmittel (R4) geschaltet sind.

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