DE2545325B2 - Circuit arrangement for measuring the insulation resistance of floating power circuits - Google Patents
Circuit arrangement for measuring the insulation resistance of floating power circuitsInfo
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- DE2545325B2 DE2545325B2 DE19752545325 DE2545325A DE2545325B2 DE 2545325 B2 DE2545325 B2 DE 2545325B2 DE 19752545325 DE19752545325 DE 19752545325 DE 2545325 A DE2545325 A DE 2545325A DE 2545325 B2 DE2545325 B2 DE 2545325B2
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Messung des Isolationswiderstandes erdfreier Starkstromschaltungen, insbesondere des Isolationswiderstandes zwischen Läuferwicklung und Läufereisen von elektrischen Maschinen, mit einem zwischen dem Meßobjekt und Erde über ein Ankopplungsglied geschalteten Rechteckoszillator, wobei die Meßspannung einer gesteuerten Abtasteinrichtung zugeführt ist, die den Wert der Meßspannung jeweils zu einem Zeitpunkt am Ende jeder Halbperiode der Rechteckspannung des Rechteckoszillatorb erfaßt, speichert und die Differenz der gespeicherten Spannungswerte als Maß für den Isolationswiderstand des Meßobjektes bildet. Eine derartige Schaltungsanordnung ist nach der DE-OS 2357081 bekannt. Mit einer derartigen Anordnung kann aber nicht sicher unterschieden werden zwischen einer sprunghaft aufgetretenen Störgleichspannung und einer sprunghaften Veränderung des Isolationswiderstandes. The present invention relates to a circuit arrangement for measuring the insulation resistance Floating heavy current circuits, especially the insulation resistance between the rotor winding and electric machine rotor bars, with one between the device under test and earth Square-wave oscillator connected via a coupling element, the measuring voltage being a controlled Scanning device is supplied, which the value of the measuring voltage each at a point in time at the end every half cycle of the square wave voltage of the square wave oscillator detected, stores and the difference of stored voltage values as a measure of the insulation resistance of the object to be measured. Such a circuit arrangement is known from DE-OS 2357081. With such an arrangement however, it is not possible to reliably differentiate between a sudden interference DC voltage and a sudden change in the insulation resistance.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine sichere Unterscheidung zwischen einer sprunghaft aufgetretenen Störgleichspannung und einer sprunghaften Veränderung des Isolationswiderstandes zu ermöglichen. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß dadurch, daß die Ausgangsspannung eines von den Meßspannungen beaufschlagten Differenzbildners einer Prüfschaltung zugeführt ist, die eine getaktete Steuerlogik, einen Komparator und zwei weitere analoge Speicherglieder enthält, wobei der Komparator jeweils die momentane Aasgangsspannung des Differenzbildners mit dem vorausgegangenen, im analogen Speicher gespeicherten Wert ver-The invention is based on the object of reliably differentiating between a sudden occurrence Interference DC voltage and a sudden change in the insulation resistance enable. This object is achieved according to the invention in that the output voltage one acted upon by the measuring voltages difference former is fed to a test circuit which has a contains clocked control logic, a comparator and two other analog storage elements, the Comparator the current output voltage of the difference generator with the previous one, value stored in the analog memory
gleicht, und bei Übereinstimmung die momentane Ausgangsspannung des Differenzbildners in das weitere analoge Speicherglied eingibt.equals, and if they match the instantaneous output voltage of the difference calculator into the other inputs analog memory element.
Bei der erfindungsgemäßen Meßschaltung ist die treibende Spannung eine Rechteckspannung, deren Frequenz so niedrig gewählt ist, daß der Einfluß der räumlich verteilten Erdkapazität bei Verwendung einer Abtasteinrichtung vernachlässigbar ist. Ein geeigneter Frequenzbereich liegt zwischen 0,1 Hz und 1 Hz. Die Abtasteinrichtung erfaßt den Wert des von der Rechteckspannung getriebenen Stroms zu Zeitpunkten, zu denen der eingeschwungene Zustand näherungsweise erreicht ist. Die Differenz dieser ausgeblendeten Meßwerte an jeweils aufeinanderfolgenden Halbwellen der Rechteckspannung ist ein Maß für dieIn the measuring circuit according to the invention, the driving voltage is a square wave voltage Frequency is chosen so low that the influence of the spatially distributed earth capacitance when using a Scanning device is negligible. A suitable frequency range is between 0.1 Hz and 1 Hz. The scanning device detects the value of the current driven by the square-wave voltage at times at which the steady state is approximately reached. The difference of these hidden Measured values on successive half waves of the square wave voltage is a measure for the
es Größe des Isolationswiderstandes.it size of the insulation resistance.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Abtasteinrichtung zwei analoge Speicherglieder enthält, die alternierend über gesteuerteAn advantageous embodiment of the invention provides before that the scanning device contains two analog memory elements, which are controlled alternately via
Schalter jeweils zu einem Zeitpunkt am Ende jeder Halbperiode der Rechteckspannung des Rechteckoszillators mit dem Meßwiderstand verbunden sind. Eine derartige Abtasteinrichtung kann insbesondere zwei sogenannte sample & hold-Glieder enthalten.Switch at a point in time at the end of each half cycle of the square wave voltage of the square wave oscillator are connected to the measuring resistor. Such a scanning device can in particular contain two so-called sample & hold elements.
Eiae Weiterbildung dieser Ausführungsform der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Steuerschaltung für die gesteuerten Schalter, die einen von der Rechteckspannung des Rechteckoszillators beaufschlagten Integrator, eine Gleichrichterschaltung, ein Schwellwertglied mit vorgegebenem Ansprechschwellwert und eine Impulsstufe enthält, wobei das Ausgangssignal der Impulsstufe mit dem Vorzeichen der Rechteckspannung verknüpft und auf die Steuerstrecken der gesteuerten Schalter geschaltet ist. Hierdurch wird die Abtasteinrichtung mit dem Rechteckoszillator synchronisiert.A further development of this embodiment of the invention is characterized by a control circuit for the controlled switches that acted upon one of the square wave voltage of the square wave oscillator Integrator, a rectifier circuit, a threshold value element with a predetermined response threshold value and a pulse stage, the output of the pulse stage having the sign linked to the square-wave voltage and connected to the control path of the controlled switch. Through this the scanning device is synchronized with the square-wave oscillator.
Zur Abtrennung von eingekoppelten Wechselspannungen kann der gesteuerten Abtasteinrichtung ein Tiefpaßfilter vorgeschaltet sein, das insbesondere als aktives Filter höherer Ordnung ausgebildet sein kann, insbesondere als aktives Filter dritter Ordnung.The controlled scanning device a low-pass filter may be connected upstream, which may in particular be designed as an active higher-order filter can, especially as an active third-order filter.
Die Erfindung wird anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail with reference to the embodiment shown in the drawings. It shows
Fig 1 ein Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zur Messung des Isolationswiderstandes erdfreier Starkstromschaltungen,1 shows a basic circuit diagram of a circuit arrangement according to the invention for measuring the insulation resistance floating power circuits,
Fig. 2 wesentliche Signalverläufe in der Schaltungsanordnung nach Fig. 1,FIG. 2 essential signal curves in the circuit arrangement according to FIG. 1,
Fig. 3 ein Prinzipschaltbild einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, 3 shows a basic circuit diagram of a further embodiment of a circuit arrangement according to the invention,
Fig. 4 die Anwendung einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zur Messung des Isolationswiderstandes zwischen Läuferwicklung und Läufereisen einer elektrischen Maschine.4 shows the use of a circuit arrangement according to the invention for measuring the insulation resistance between rotor winding and rotor iron of an electrical machine.
In der Darstellung der Fig. 1 speist ein Rechteckoszillator 1 mit einer Rechteckspannung einen Meßkreis, der einen Meßwiderstand 2, einen Vorwiderstand 3 als Ankopplungsglied und ein schematisch dargestelltes Meßobjekt 6 umfaßt. Das Meßobjekt 6 enthält eine Störspannungsquelle 4, einen Isolationswiderstand S und eine Erdkapazität 13. Die Störspannungsquelle 4 kann Wechselspannungen oder Gleichspannungen als Störspannungen erzeugen.In the illustration of FIG. 1, a square-wave oscillator feeds 1 with a square wave voltage, a measuring circuit, a measuring resistor 2, a series resistor 3 as a coupling member and a schematically illustrated object 6 to be measured. The test object 6 contains an interference voltage source 4, an insulation resistance S and a ground capacitance 13. The interference voltage source 4 can generate alternating voltages or direct voltages as interference voltages.
Die am Meßwiderstand 2 abgegriffene Meßspannung wird über ein Tiefpaßfilter 7 einer Abtasteinrichtung 8 zugeführt, die von einer Steuerschaltung 9 gesteuert ist. Die Ausgangsspannung der Abtasteinrichtung 8 ist ein Maß für die Größe des Isolationswiderstandes 5.The measuring voltage tapped at the measuring resistor 2 is passed through a low-pass filter 7 of a scanning device 8, which is controlled by a control circuit 9. The output voltage of the scanner 8 is a measure of the size of the insulation resistance 5.
Zur Erläuterung des Meßprinzips werden zunächst die Einflüsse der Erdkapazität 13 und der Störspannungsquelle 4 vernachlässigt. Unter dieser Voraussetzung erzeugt der Rechteckoszillator 1 eine Rechteckspannung, die einen Strom durch die Widerstände 2, 3 und 5 treibt. Dieser Strom ist ein Maß für die Größe des Isolationswiderstandes 5. Am Meßwiderstand 2 fällt eine diesem Strom proportionale Meßspannung i/2 ab.To explain the measuring principle, the influences of the earth capacitance 13 and the interference voltage source are first discussed 4 neglected. Under this condition, the square-wave oscillator 1 generates a square-wave voltage, which drives a current through resistors 2, 3 and 5. This current is a measure for the size of the insulation resistance 5. A current proportional to this falls across the measuring resistor 2 Measuring voltage i / 2.
Bei Berücksichtigung der Erdkapazität 13 enthält der Strom im Meßkreis einen kapazitiven Anteil. Weiterhin kann der Strom im Meßkreis eine Wechselspannungskomponente oder eine Gleichspannungskomponente von der Störspannungsquelle 4 enthalten. Die Einflüsse der Erdkapazität 13 und der Störspannungsquelle 4 sollen bei der Messung des Isolationswiderslandes eliminiert werden.If the earth capacitance 13 is taken into account, the current in the measuring circuit contains a capacitive component. Furthermore, the current in the measuring circuit can contain an alternating voltage component or a direct voltage component from the interference voltage source 4. The influences of the earth capacitance 13 and the interference voltage source 4 should be used when measuring the Isolation conflict be eliminated.
Die Erdkapazität 13 bewirkt, daß der Strom im Meßkreis mit Beginn jeder Halbperiode der Rechteckspannung des Rechteckoszillators 1 sprunghaft ansteigt und nach einer Exponentialfunktion abklingt. Der Strom nähert sich bei genügend langer Periodendauer der Rechteckspannung einem Endwert. Die erfindungsgemäße Meßschaltung ist so ausgelegt, daß dieser Endwert des Stromes bzw. die ihn abbildendeThe earth capacitance 13 causes the current in the measuring circuit at the beginning of each half cycle of the square wave voltage of the square wave oscillator 1 rises by leaps and bounds and decays according to an exponential function. If the period of the square-wave voltage is long enough, the current approaches a final value. The inventive The measuring circuit is designed in such a way that this final value of the current or the one representing it
ίο Spannung, mit einer Abtasteinrichtung erfaßt und ausgewertet wird. Die Periodendauer der Rechteckspannung des Rechteckoszillators 1 ist so gewählt, daß der Strom im Meßkreis diesen Endwert mit der gewünschten Genauigkeit erreicht.ίο voltage, detected with a scanning device and is evaluated. The period of the square wave voltage of the square wave oscillator 1 is chosen so that the current in the measuring circuit reaches this final value with the required accuracy.
Den Verlauf der Meßspannung i/2 unter Berücksichtigung des Einflusses der Erdkapazität 13 zeigt Fig. 2b.The course of the measuring voltage i / 2 taking into account the influence of the earth capacitance 13 is shown in FIG. 2b.
Ein Tiefpaßfilter 7 dient zur Abtrennung von Wechselspannungskomponenten, die von der Stör-Spannungsquelle 4 in den Meßkreis eingekoppelt werden können. Das Tiefpaßfilter 7 bedämpft diese Wechselspannungskomponenten einerseits hinreichend und weist andererseits ein ausreichend schnelles Einschwingverhalten auf, so daß die Meßspannung nicht verfälscht wird. Als Tiefpaßfilter kann insbesondere ein aktives Filter vorgesehen sein. Die Ausgangsspannung Ul des Tiefpaßfilters 7 ist in Fig. 2c dargestellt. A low-pass filter 7 serves to separate alternating voltage components which can be coupled into the measuring circuit from the interference voltage source 4. The low-pass filter 7 on the one hand sufficiently attenuates these alternating voltage components and on the other hand has a sufficiently fast transient response so that the measurement voltage is not falsified. In particular, an active filter can be provided as the low-pass filter. The output voltage Ul of the low-pass filter 7 is shown in Fig. 2c.
Die Abtasteinrichtung 8 enthält zwei sample & hold-Schaltungen 11 und 12. Diese bestehen jeweils aus einem Relais lla bzw. 12a als Schalter und einem nachgeschalteten RC-Glied 11/?, lic bzw. 12b, 12c als Analogspeicher. Die Schaltkontakte der Relais lla bzw. 12a werden abwechselnd für kurze Zeitintervalle durchlässig gesteuert, so daß einmal der positive und einmal der negative Wert der Meßspannung im gewünschten Zeitpunkt abgetastet werden und diese Spannungswerte in den Kondensatoren lic bzw. 12 c bis zum nächsten Abtastzeitpunkt gespeichert bleiben. Die gespeicherten Spannungen werden einem Differenzbildner 10 zugeführt. Die gebildete Spannungsdifferenz kann mit einem nachgeordneten Verstärker auf einen gewünschten Pegel verstärkt werden. Anstelle von Relais können insbesondere auch elektronische Schalter verwendet werden, beispielsweise FET-Transistoren.The sampling device 8 contains two sample & hold circuits 11 and 12. These each consist of a relay 11a or 12a as a switch and a downstream RC element 11 / ?, lic or 12b, 12c as an analog memory. The switching contacts of the relays 11a and 12a are alternately controlled permeable for short time intervals, so that once the positive and once the negative value of the measurement voltage are sampled at the desired time and these voltage values remain stored in the capacitors lic and 12c until the next sampling time . The stored voltages are fed to a difference generator 10. The voltage difference formed can be amplified to a desired level with a downstream amplifier. Instead of relays, electronic switches, for example FET transistors, can also be used.
Zur Steuerung der beiden Relais lla und 12a wird der Steuerschaltung 9 die Rechteckspannung des Rechteckoszillators 1 zugeführt. In einer Symmetriestufe 14 wird diese Rechteckspannung in eine zur Null-Linie symmetrische Rechteckspannung umgesetzt. Der nachgeschaltete Integrator 15 bildet hieraus die in Fig. 2d dargestellte symmetrische Dreieckspannung UlS. Die symmetrische Dreieckspannung UlS wird in einer Gleichrichterschaltung 16 gleichgerichtet und in einem Schwellwertglied 17 mit einem vorgegebenen Ansprechschwellwert verglichen.To control the two relays 11a and 12a, the control circuit 9 is supplied with the square-wave voltage of the square-wave oscillator 1. In a symmetry stage 14, this square-wave voltage is converted into a square-wave voltage that is symmetrical with respect to the zero line. The downstream integrator 15 forms from this the symmetrical triangular voltage UlS shown in FIG. 2d. The symmetrical triangular voltage UlS is rectified in a rectifier circuit 16 and compared in a threshold element 17 with a predetermined response threshold value.
Fig. 2e zeigt den Verlauf der gleichgerichteten Dreieckspannung f/16 am Ausgang der Gleichrichterschaltung 16 und strichlieren den Verlauf des Ansprechschwellwertes Uv. Solange die gleichgerichtete Dreieckspannung i/17 den Ansprechschwellwert Uv überschreitet, nimmt das Ausgangssignal t/17 des Schwellwertgliedes 17 den Zustand H an. Dabei sorgt eine kleine Hysterese für ein eindeutiges Ansprechen. Aus diesen, in Fig. 2f dargestellten Rechteckimpulsen, leitet eine Impulsstufe 18, vorzugsweise eine monostabile Kippstufe, kurze Schaltimpulse ab. Die Im-Fig. 2e shows the course of the rectified triangular voltage f / 16 at the output of the rectifier circuit 16 and dashed lines the course of the response threshold value U v . As long as the rectified triangular voltage i / 17 exceeds the response threshold value U v , the output signal t / 17 of the threshold value element 17 assumes the state H. A small hysteresis ensures a clear response. From these square-wave pulses shown in FIG. 2f, a pulse stage 18, preferably a monostable multivibrator, derives short switching pulses. The im-
pulsdauer der in Fig. 2g dargestellten Schaltimpulse L/18 ist so gewählt, daß die Spannung der Speicherkondensatoren lic bzw. 12c ihren Endwert sicher erreicht. pulse duration of the switching pulses shown in Fig. 2g L / 18 is selected so that the voltage of the storage capacitors lic or 12c reliably reaches its final value.
Durch geeignete Einstellung des Ansprechschwellwertes {/„ des Schwellwertgliedes 17 wird der Beginn der Schaltimpulse vorgegeben. Das alternierende Schalten der beiden Relais 11 a bzw. 12a wird dadurch erreicht, daß die Schaltimpulse der Impulsstufe 18 in zwei UND-Gattern 19 und 20 mit der Rechteckspannung des Rechteckoszillators in der dargestellten Weise verknüpft sind. Die Ausgänge der beiden UND-Gatter 19 bzw. 20 sind mit den Relais 11a bzw. 12a verbunden.A suitable setting of the response threshold value {/ "of the threshold value element 17 marks the beginning the switching impulses specified. The alternating switching of the two relays 11 a and 12 a is thereby achieved that the switching pulses of the pulse stage 18 in two AND gates 19 and 20 with the square-wave voltage of the square wave oscillator are linked in the manner shown. The outputs of the two AND gates 19 and 20 are connected to relays 11a and 12a, respectively.
Der Einfluß von eingekoppelten Gleichspannungskomponenten von der Sjörspannungsquelle 4 wird durcii die Differenzbildung in der Abtasteinrichtung 8 eliminiert, da sich überlagerte Störgleichspannungen bei dieser Differenzbildung gegenseitig aufheben. Dabei ist zu beachten, daß bei einer sprunghaft auftretenden Störgleichspannung zunächst ein falscher Meßwert vorliegt. Es dauert im ungünstigsten Fall drei Halbperioden der Rechteckspannung des Rechteckoszillators 1, bis der richtige Meßwert des Isolationswiderstandes vorliegt. Dies kann in einer nachgeordneten Überwachungseinrichtung mit Hilfe einer entsprechend eingestellten Verzögerungsschaltung berücksichtigt werden.The influence of coupled DC voltage components from the Sjör voltage source 4 is durcii eliminates the formation of the difference in the scanning device 8, since superimposed interference DC voltages cancel each other out in this difference formation. It should be noted that in the event of a sudden occurrence Interference DC voltage is initially an incorrect measured value. In the worst case, it takes three Half periods of the square wave voltage of the square wave oscillator 1 until the correct measured value of the insulation resistance is present. This can be done in a downstream monitoring device with the help of a corresponding set delay circuit must be taken into account.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sieht eine von einer taktgesteuerten Logik gesteuerte Abtasteinrichtung mit folgenden Merkmalen vor:A particularly advantageous embodiment of a circuit arrangement according to the invention provides a by a clock-controlled logic controlled scanning device with the following features:
a) Ein erstes analoges Speicherglied speichert den Wert der Meßspannung jeweils für eine vorgegebene Zeitdauer,a) A first analog storage element stores the value of the measurement voltage for a given one Duration,
b) ein Komparator vergleicht den momentanen Wert der Meßspannung mit dem vorausgegangenen, im ersten analogen Speicherglied gespeicherten Wert und gibt bei Übereinstimmung während der genannten vorgegebenen Zeitdauer ein Schaltsignal an die Logik, die einen Taktbefehl an den Rechteckoszillator und alternierend Speicherbefehle an jeweils eines von zwei weiteren analogen Speichergliedern zur Speicherung des momentanen positiven bzw. negativen Wertes der Meßspannung erzeugt,b) a comparator compares the current value of the measuring voltage with the previous one, value stored in the first analog memory element and returns if they match a switching signal to the logic, which a clock command to the square-wave oscillator and alternating memory commands to one of two others analog memory elements for storing the current positive or negative value generated by the measuring voltage,
c) ein Differenzbildner ist eingangsseitig mit den beiden weiteren analogen Speichergliedern verbunden und seine Ausgangsspannung stellt ein Maß für den Isolationswiderstand des Meßobjekts dar.c) a differentiator is connected on the input side to the two further analog storage elements and its output voltage is a measure of the insulation resistance of the device under test represent.
Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist die Frequenz des Rechteckoszillators nicht fest vorgegeben. Vielmehr wird ständig durch Vergleich von aufeinanderfolgenden Werten der Meßspannung in einem zeitlichen Taktraster geprüft, ob im Meßkreis der eingeschwungene Zustand erreicht ist. Sobald im Taktraster aufeinanderfolgende Werte der Meßspannung übereinstimmen, wird der eingeschwungene Zustand als erreicht angesehen und der Rechteckoszillator umgeschaltet. Der Rechteckoszillator erzeugt jetzt die nächste Halbschwingung seiner Rechteckspannung mit entgegengesetzter Polarität. Die aufeinanderfolgenden Werte der Meßspannung am Ende von derartigen Halbperioden der Rechteckspannung werden gespeichert und miteinander verglichen. Ihre Differenz ist ein Maß für den Isolationswiderstand des Meßobjekts. Bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist eine besonders rasche Ausgabe von Meßwerten möglich, wenn der Erdwiderstand niederohmig ist.In this embodiment of the invention, the frequency of the square-wave oscillator is not fixed. Rather, by comparing successive values of the measuring voltage in one Time pattern checked whether the steady state has been reached in the measuring circuit. As soon as im If the timing pattern of successive values of the measuring voltage match, the steady state is established viewed as achieved and the square-wave oscillator switched. The square oscillator is now generating the next half cycle of its square wave voltage with opposite polarity. The successive Values of the measuring voltage at the end of such half-periods of the square-wave voltage become saved and compared with each other. Their difference is a measure of the insulation resistance of the Measurement object. In this embodiment of the circuit arrangement according to the invention, one is special Rapid output of measured values is possible if the earth resistance is low.
Fig. 3 zeigt eine Prinzipschaltung dieser Ausführungsform. Eine taktgesteuerte Logik 30 steuert eine Abtasteinrichtung 25 mit einem ersten analogen Speicherglied 26, einem Komparator 27, zwei weiteren analogen Speichergliedern 28 und 29 und einem Differenzbildner 31 sowie den Rechteckoszillator 1. DieFig. 3 shows a basic circuit of this embodiment. A clock-controlled logic 30 controls a scanning device 25 with a first analog memory element 26, a comparator 27, two further analog storage elements 28 and 29 and a difference generator 31 and the square oscillator 1. The
ίο taktgesteuerte Logik 30 enthält beispielsweise einen
Oszillator, dessen Taktfrequenz wesentlich höher ist als die Frequenz des Rechteckoszillators 1, sowie
nachgeschaltete logische Verknüpfungsglieder und Kippstufen. Durch die Frequenz des Oszillators in der
taktgesteuerten Logik 30 wird ein zeitliches Taktraster vorgegeben, aus dem die Befehle für den Rechteckoszillator
1, die analogen Speicherglieder 26, 28, 29 und den Komparator 27 abgeleitet werden.
Es wird zur Erläuterung angenommen, daß der Rechteckoszillator 1 beispielsweise gerade eine positive
Halbschwingung seiner Rechteckspannung erzeugt. Die sich im Meßkreis einstellende Meßspannung
wird in dem von der Logik 30 vorgegebenen Taktraster jeweils für eine vorgegebene Zeitdauer im
ersten analogen Speicherglied 26 abgespeichert. Der Komparator 27 vergleicht den momentanen Wert der
Meßspannung mit dem vorausgegangenen, im ersten analogen Speicherglied 26 abgespeicherten Wert.
Wenn während einer durch das Taktraster vorgegebe-ίο clock-controlled logic 30 contains, for example, an oscillator whose clock frequency is significantly higher than the frequency of the square-wave oscillator 1, as well as downstream logic gates and flip-flops. The frequency of the oscillator in the clock-controlled logic 30 specifies a timing pattern from which the commands for the square-wave oscillator 1, the analog storage elements 26, 28, 29 and the comparator 27 are derived.
It is assumed for the sake of explanation that the square-wave oscillator 1 is just generating a positive half-wave of its square-wave voltage, for example. The measuring voltage established in the measuring circuit is stored in the first analog memory element 26 for a predetermined period of time in the cycle pattern predetermined by the logic 30. The comparator 27 compares the instantaneous value of the measurement voltage with the previous value stored in the first analog memory element 26. If during a given by the clock grid
jo nen Zeitdauer Übereinstimmung zwischen dem momentanen Wert der Meßspannung und dem abgespeicherten, vorangegangenen Wert vorliegt, ist der eingeschwungene Zustand erreicht. Der Komparator 27 gibt nun ein entsprechendes Schaltsignal an die Logik 30 ab. Die Logik 30 erzeugt nun einen Speicherbefehl für das analoge Speicherglied 28, das aufgrund dieses Speicherbefehls den momentanen Wert der Meßspannung für die positive Halbwelle der Rechteckspannung des Rechteckoszillators 1 einspeichert.jo nen period of time correspondence between the current The value of the measuring voltage and the stored, previous value is present steady state reached. The comparator 27 now sends a corresponding switching signal to the logic 30 from. The logic 30 now generates a memory command for the analog memory element 28, which is due to this storage command stores the current value of the measurement voltage for the positive half-wave of the square-wave voltage of the square wave oscillator 1 stores.
Die Logik 30 gibt außerdem einen Taktbefehl an den Rechteckoszillator 1, der daraufhin auf die negative Halbwelle seiner Rechteckspannung kippt. Der Komparator 27 vergleicht wiederum aufeinanderfolgende Werte der Meßspannung und gibt bei Übereinstimmung ein Schaltsignal an die Logik 30. Die Logik 30 erzeugt einen Speicherbefehl für das analoge Speicherglied 29, das daraufhin den negativen Wert dei Meßspannung im eingeschwungenen Zustand abspeichert. Der Rechteckoszillator 1 wird auf die nächst-The logic 30 also gives a clock command to the square-wave oscillator 1, which then reacts to the negative Half-wave of its square-wave voltage flips. The comparator 27 again compares successive ones Values of the measuring voltage and, if they match, sends a switching signal to logic 30. Logic 30 generates a memory command for the analog memory element 29, which then has the negative value dei Measurement voltage is stored in the steady state. The square oscillator 1 is set to the next
so folgende positive Halbschwingung umgeschaltet. Dei Differenzbildner 31 bildet die Differenz der in der analogen Speichergliedern 28 und 29 gespeicherter Werte der Meßspannung. Die Ausgangsspannung de; Differenzbildners 31 ist ein Maß für den Isolationswi derstand des Meßobjekts 6.so the following positive half-oscillation is switched. Dei Difference former 31 forms the difference between those stored in the analog storage elements 28 and 29 Measurement voltage values. The output voltage de; Difference former 31 is a measure of the Isolationswi the state of the test object 6.
Wie bereits bei der Beschreibung der Fig. 1 ausge führt wurde, kann bei einer sprunghaft auftretender Störgleichspannung zunächst ein falscher Meßwer angezeigt werden. Erst wenn drei Halbperioden de:As already explained in the description of FIG leads, in the event of a sudden disturbance DC voltage, an incorrect measured value can initially be obtained are displayed. Only when three half-periods de:
Rechteckspannung des Rechteckoszillators abgelau fen sind, kann mit Sicherheit eine Aussage darübe gewonnen werden, ob eine sprunghaft aufgetre tene Störgleichspannung oder eine sprunghafte Ver änderung des Isolationswidcrstandes aufgetretei ist.Square-wave voltage of the square-wave oscillator expired, can be a statement about it with certainty can be obtained, whether an erratic occurring interference DC voltage or an erratic Ver change in insulation resistance has occurred.
Um eine Unterscheidung zwischen einer sprunghaf aufgetretenen Störgleichspannung und einer sprung haften Veränderung des Isolationswiderstandes zu erTo distinguish between a sudden interfering DC voltage and a jump change in insulation resistance
möglichen, sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, daß die Ausgangsspannung des Differeni'bildners einer Prüfschaltung zugeführt ist, die eine getaktete Steuerlogik, einen Komparator und zwei weitere analoge Speicherglieder enthält, wobei der Komparator jeweils die momenitane Ausgangsspannung de;·; Differcnzbildners mit dem vorausgegangenen, im analogen Spcicherglied gespeicherten Wert vergleicht und bei Übereinstimmung die momentane Ausgangsspannung des Differeii7.bildners in das weitere analoge Speicherglied eingibt.possible, provides a further development of the invention that the output voltage of the Differeni'bildners a test circuit is supplied, which is a clocked Contains control logic, a comparator and two other analog storage elements, the comparator in each case the instantaneous output voltage de; ·; Difference Builder compares with the previous value stored in the analog memory element and at Correspondence between the instantaneous output voltage of the differential generator and the further analog one Enters memory element.
In Fig. 3 ist eine derartige Prüfschaltung 32 vorgesehen, die von einer getakteten Steuerlogik 33 gesteuert ist, die ihrerseits mit der Logik 30 in Verbindung steht und im Zusammenhang mit dem Taktbefehl für den Rechteckoszillator 1 gesteuert ist. Die Prüfschaltung 32 enthält ein analoges Speicheiglied 35, dem die Ausgangsspannung des Differenzbildners 31 zugeführt ist. Ein Komparator 34 vergleicht die momentane Ausgangsspannung des Differenzbildners 31 mit dem im Taktraster vorangegangenen Wert. Erst dann, wenn bei aufeinanderfolgenden Halbschwingungen der Rechteckspannung des Rechteckoszillators 1 gleiche Differenzwerte vom Differenzbildner 31 ausgegeben werden, gibt der Komparator 34 ein Schaltsignal an die Steuerlogik 33, die daraufhin einen Speieherbefchl an das weitere analoge Speicherglied 36 ausgibt, worauf die Ausgangsspannung des Differenzbildncrs 31 im analogen Speicherglied 36 abgespeichert wird. Dem analogen Speicherglied 36 kann eine Auswerteschaltung nachgeordnet sein, die beispielsweise einen Grenzwertmelder enthält.Such a test circuit 32 is provided in FIG. 3 and is controlled by a clocked control logic 33 which in turn is in connection with the logic 30 and in connection with the clock command for the square wave oscillator 1 is controlled. The test circuit 32 includes an analog memory member 35, the the output voltage of the difference generator 31 is supplied. A comparator 34 compares the instantaneous Output voltage of the difference generator 31 with the previous value in the clock pattern. Only, if the square wave voltage of the square wave oscillator 1 the same difference values are output by the difference calculator 31, the comparator 34 outputs a switching signal to the control logic 33, which then sends a memory command to the further analog memory element 36 outputs, whereupon the output voltage of the difference former 31 is stored in the analog memory element 36 will. The analog memory element 36 can be followed by an evaluation circuit, which for example contains a limit monitor.
Die in Fig. 3 dargestellte Prüfschaltung 32 kann auch beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 eingesetzt werden. In diesem Fall wird die Steuerlogik 33 unmit-The test circuit 32 shown in FIG. 3 can also be used in the exemplary embodiment in FIG. 1 will. In this case, the control logic 33 is immediately
■') telbar mit dem Takt des Rechteckoszillators 1 getaktet. ■ ') remotely clocked with the clock of the square-wave oscillator 1.
Fig. 4 zeigt die Anwendung einer erfindungsgemäßen Mcßschaltung zur Messung des Isolationswiderstandes einer Erregerschaltung einer elektrischenFig. 4 shows the use of a circuit according to the invention for measuring the insulation resistance an excitation circuit an electrical
κι Maschine.κι machine.
Über einen Stromrichtertransformator 21 wird eine Gleichrichterbrücke 22 gespeist, deren Gleichspannungsschienen mit 23a und 23i> bezeichnet sind. Zwischen diesen Gleichspannungsschiencn 23a, 23b liegtA rectifier bridge 22, the DC voltage rails of which are denoted by 23a and 23i>, is fed via a converter transformer 21. Between these DC voltage rails 23a, 23b lies
ir> die Erregerwicklung 24. Im ungestörten Starkstromkreis wird sich durch die räumlich verteilte Erdkapazität 13' und den ebenfalls räumlich verteilten Isolationswiderstand 5' ein Zustand einstellen, bei dem die Mitte der Erregerwicklung 24 gegen Erde das Potential Null aufweist.i r > the excitation winding 24. In the undisturbed power circuit, the spatially distributed earth capacitance 13 'and the also spatially distributed insulation resistance 5' create a state in which the center of the excitation winding 24 has zero potential to earth.
Das Ankopplungsglied für den Meßkreis besteht aus zwei gleich großen Teilwiderständen 3o und 3b, deren Mittelpunkt mit dem Oszillator 1 verbunden ist. Im ungünstigsten Fall, nämlich beim Auftreten eines Erdschlusses auf der Plusseite oder der Minusseite der Erregerwicklung 24 fällt die gesamte Erregerspannung an einem der beiden Teilwiderstände 3a oder 3/jab. DieTeilwiderständc müssen daher für die volle Erregerspannung ausgelegt sein.The coupling element for the measuring circuit consists of two partial resistances 3o and 3b of equal size, the center of which is connected to the oscillator 1. In the worst case, namely when a ground fault occurs on the plus side or the minus side of the excitation winding 24, the entire excitation voltage drops across one of the two partial resistors 3a or 3 / j. The partial resistors must therefore be designed for the full excitation voltage.
in An den Meßwiderstand 2 ist eine erfindungsgemäß gesteuerte Abtasteinrichtung angekoppelt.A scanning device controlled according to the invention is coupled to the measuring resistor 2.
Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings
Claims (5)
c) a difference generator (31) is connected on the input side to the two further analog storage elements (28, 29) and its output voltage is a measure of the insulation resistance of the device under test (6).
Priority Applications (2)
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| JP51120810A JPS5247777A (en) | 1975-10-09 | 1976-10-07 | Circuit device for measuring insulation resistance in nonngrounded large current circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19752545325 DE2545325C3 (en) | 1975-10-09 | 1975-10-09 | Circuit arrangement for measuring the insulation resistance of floating power circuits |
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Family
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Family Applications (1)
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- 1975-10-09 DE DE19752545325 patent/DE2545325C3/en not_active Expired
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| JPS5635827B2 (en) | 1981-08-20 |
| JPS5247777A (en) | 1977-04-15 |
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