DE2600700A1 - DEVICE AND METHOD FOR DETECTING EARTH FAULT - Google Patents
DEVICE AND METHOD FOR DETECTING EARTH FAULTInfo
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Description
GLAWE1 DELFS, MOLL & PARTNERGLAWE 1 DELFS, MOLL & PARTNER
PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS
DR.-ING. RICHARD GLAWE, MÖNCHEN DIPL-ING. KLAUS DELFS, HAMBURG DIPL.-PHYS. DR. WALTER MOLL, MÖNCHEN DIPL.-CHEM. DR. ULRICH MENGDEHL, HAMBURGDR.-ING. RICHARD GLAWE, MONKS DIPL-ING. KLAUS DELFS, HAMBURG DIPL.-PHYS. DR. WALTER MOLL, MÖNCHEN DIPL.-CHEM. DR. ULRICH MENGDEHL, HAMBURG
8 MÖNCHEN 26 POSTFACH 37 LIEBHERRSTR. 20 TEL. (089) 22 65 48 TELEX 52 25 058 MÖNCHEN 26 POST BOX 37 LIEBHERRSTR. 20th TEL. (089) 22 65 48 TELEX 52 25 05
MÜNCHENMUNICH
2 HAMBURG13 POSTFACH 2570 ROTHENBAUM-CHAUSSEE 58 TEL. (040)410 20 08 TELEX 21 29 212 HAMBURG13 POST BOX 2570 ROTHENBAUM-CHAUSSEE 58 TEL. (040) 410 20 08 TELEX 21 29 21
LANSING BAGNALL LIMITED
Basingstoke, Hampshire, EnglandLANSING BAGNALL LIMITED
Basingstoke, Hampshire, England
Vorrichtung und Verfahren zum Nachweisen eines ErdschlussesDevice and method for detecting an earth fault
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Nachweis des Auftretens eines Kriechstromes zwischen einem normalerweise isolierten elektrischen System und einer mit dem elektrischen System verbundenen Metallkonstruktion. The invention relates to a method and a device for detecting the occurrence of a leakage current between a normally isolated electrical system and a metal structure connected to the electrical system.
Ein derartiger Isolationsfehler oder Ableitverlust wird im nachfolgenden als "Erdschluß" bezeichnet.Such an insulation fault or leakage is referred to below as a "ground fault".
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In einigen Metallkonstruktionen, wie etwa einem Fahrgestell eines batteriebetriebenen Fahrzeugs, ist es wichtig, daß das elektrische System isoliert ist von dem Fahrgestell, das im nachfolgenden als "elektrische Erde" betrachtet wird. Im Falle der batteriebetriebenen Fahrzeuge, wie etwa einem Gabelstapler, wird die Antriebsleistung durch einen relativ komplexen elektrischen Schaltkreis gesteuert,und der sichere und wirksame Betrieb des Fahrzeugs kann durch die Gegenwart von Erdschlüssen zwischen dem Schaltkreis und dem Fahrgestell beeinträchtigt werden.In some metal structures, such as the chassis of a battery-powered vehicle, it is important to that the electrical system is isolated from the chassis, hereinafter referred to as "electrical earth". In the case of the battery-powered vehicles such as a forklift truck, the driving power is relative by a complex electrical circuit controlled, and the safe and effective operation of the vehicle can by the present be affected by earth faults between the circuit and the chassis.
Derartige Erdschlüsse treten üblicherweise an der einen oder anderen Klemme der Gleichstrombatterie des Fahrzeugs auf, wenn diese über einen einen gewissen elektrischen Widerstand darstellenden Strompfad mit dem Fahrzeuggestell verbunden wird.Such earth faults usually occur at one or the other terminal of the vehicle's DC battery, if this is connected to the vehicle frame via a current path that represents a certain electrical resistance.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung verwenden diese Eigenschaft des Erdschlusses, um seinen Nachweis zu ermöglichen und wahlweise das Vorhandensein eines Isolationsfehlers in Abhängigkeit von der Größe des Fehlerwiderstandes zwischen der zu prüfenden Konstruktion und der Batterieklemme anzuzeigen·Use the method and apparatus of the invention this property of the earth fault to enable its detection and, optionally, the presence of an insulation fault depending on the size of the fault resistance between the construction to be tested and the battery terminal
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Nachweisen eines Erdschlusses in einer Metallkonstruktion, auf der eine Gleichstromquelle mit positiver und negativer Klemme befestigt ist,The device according to the invention for detecting a ground fault in a metal construction on which a direct current source with positive and negative terminals is attached,
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weist auf Mittel zum Verbinden der einen und dann der anderen Stromversorgungsklemme mit der Konstruktion jeweils über einen ersten und zweiten widerstandsbehafteten Strompfad, ein Mittel zum Abnehmen einer Prüfspannung gemäß der an den Widerstandselementen des ersten und zweiten widerstandsbehafteten Strompfades auftretenden Spannungen, ein Mittel zur Bestimmung der Bezugsspannung von der Gleichstromversorgung und ein Mittel zum Anzeigen des Auftretens eines Erdschlusses, wenn die Prüfspannung die Bezugsspannung überschreitet.comprises means for connecting one and then the other power supply terminal to the structure, one at a time first and second resistive current paths, a means for taking a test voltage according to that on the resistance elements of the first and second resistive current path occurring voltages, a means for determining the Reference voltage from the DC power supply and a means to indicate the occurrence of a ground fault when the test voltage exceeds the reference voltage.
Die Mittel zum Abnehmen der Prüfspannung weisen Schaltelemente und einen damit über das Widerstandselement oder die Widerstandselemente eines jeden widerstandsbehafteten Strompfades verbundenen Kondensator und einen Reihenwiderstand auf, wobei die Schaltelemente dadurch mit den Kondensatoren in Reihe geschaltet werden können, um eine Spannung zu erzeugen, die gleich der an den Kondensatoren auftretenden Summenspannung ist.The means for removing the test voltage have switching elements and thus via the resistance element or the Resistance elements of each resistive current path connected capacitor and a series resistor, whereby the switching elements can be connected in series with the capacitors in order to generate a voltage, which is equal to the total voltage occurring at the capacitors.
Bei einer anderen Ausführungsform werden Mittel zum Bestimmen von drei aufeinanderfolgenden, sich gegenseitig ausschließenden Zeitperioden vorgesehen, wobei die Mittel zum Verbinden der entsprechenden Stromversorgungsklemmen mit der Konstruktion während der ersten beiden Zeitdauern und die Mittel zum Abnehmen einer Prüfspannung während der dritten Zeitdauer betriebsbereit sind.In another embodiment, means are provided for determining three consecutive, mutually exclusive Periods of time are provided, the means for connecting the respective power supply terminals to the Construction during the first two periods and the means for taking a test voltage during the third Are ready for operation for a period of time.
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Das Mittel zur Bestimmung der Bezugsspannung kann außerdem ein mit den Klemmen der Gleichstromversorgung verbindbares Spannungsteilernetzwerk aufweisen, wobei die Bezugsspannung z.B. gleich der Hälfte der Stromversorgungsspannung sein kann.The means for determining the reference voltage can also one that can be connected to the terminals of the DC power supply Have voltage divider network, the reference voltage e.g. equal to half the power supply voltage.
Darüber hinaus kann das Mittel zum Anzeigen so beschaffen sein, daß es die Kondensatoren entlädt, wenn die Prüfspannung die Bezugsspannung überschreitet, daß dabei ein Stromimpuls erzeugt und entweder ein visuelles oder hörbares Warnanzeigegerät, oder beides, betätigt wird.In addition, the means for indicating can be such that it discharges the capacitors when the test voltage the reference voltage exceeds that thereby a current pulse and either a visual or audible warning indicator, or both, is actuated.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Widerstandselemente stufenweise veränderbare Widerstände auf, durch die der Bereich des Erdschlusses vorgegeben wird, der eine Betätigung des Anzeigemittels bewirkt.In a preferred embodiment, the resistance elements gradually variable resistances, through which the area of the earth fault is specified, the one Actuation of the display means causes.
Die Erfindung sieht auch ein Verfahren zum Nachweisen eines Erdschlusses in einer Metallkonstruktion vor, auf der eine Gleichstromquelle mit positiver und negativer Klemme befestigt ist, und das die folgenden Verfahrensschritte aufweist, nämlich das Verbinden der ersten und dann der anderen Stromversοrgungsklemme mit der Konstruktion jeweils über einen ersten und zweiten widerstandsbehafteten Strompfad, das Abnehmen einer Prüfspannung gemäß der an den Widerstandselementen des ersten und zweiten widerstandsbehafteten Strompfades auftretenden Spannungen, das Bestimmen einer BezugsspannungThe invention also provides a method for detecting an earth fault in a metal structure on which a direct current source with positive and negative terminal is attached, and which has the following process steps, namely the connection of the first and then the other Stromversοrgungsklemme with the construction in each case via one first and second resistive current path, the removal of a test voltage according to that on the resistance elements voltages occurring in the first and second resistive current path, determining a reference voltage
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von der Gleichstromversorgung und das Anzeigen des Auftretens eines Isolationsfehlers, wenn die Prüfspannung die Bezugsspannung überschreitet.from the DC power supply and indicating the occurrence of an insulation fault when the test voltage is the reference voltage exceeds.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher beschrieben«, Es zeigt:An embodiment of the invention is described in more detail with reference to the drawings, "It shows:
Fig. T ein Schaltungsdiagramm mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Nachweisen eines Erdschlusses, Fig. T is a circuit diagram with the inventive Device for detecting an earth fault,
Fig. 2 ein schematisches Blockdiagramm, das einen Steuerschaltkreis zum Betrieb verschiedener Schaltelemente der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung zeigt,2 is a schematic block diagram showing control circuitry for operating various Shows switching elements of the device shown in Fig. 1,
Fig. 3 die Folge des Öffnens und Schließens der Kontakte dieser Schaltelemente undFig. 3 shows the sequence of opening and closing the contacts of these switching elements and
Fig. 4 ein Schaltungsdiagramm einer den Isolationsfehler anzeigenden Vorrichtung, die mit der Schaltung nach Fig. 1 verbunden werden kann.Fig. 4 is a circuit diagram of an insulation fault indicating device which is associated with the Circuit according to Fig. 1 can be connected.
Die Vorrichtung wird als in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug installiert beschrieben, dessen Fahrgestell dadurch fortwährend gesteuert wird«,The device is described as being installed in an electrically powered vehicle, whose chassis thereby is continuously controlled «,
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In Fig. 1 ist die positive und negative Klemme der in dem Fahrzeug verwendeten Gleichstrombatterie entsprechend mit 1 und 2 gekennzeichnet. Die Spannung der Batterie liegt üblicherweise zwischen 24 und 80 Ve Ein Spannungswandler 3, wie etwa ein Zenerdioden-stabilisierter Schaltkreis liefert eine niedrigere Spannung, in diesem Beispiel 15 V, für den Steuerkreis nach Fig. 2 und die Vorrichtung nach Fig. 4, die später beschrieben werden.In Fig. 1, the positive and negative terminals of the DC battery used in the vehicle are labeled 1 and 2, respectively. The voltage of the battery is usually between 24 and 80 V e A voltage converter 3, such as a Zener diode-stabilized circuit, supplies a lower voltage, in this example 15 V, for the control circuit according to FIG. 2 and the device according to FIG will be described later.
Das normalerweise geerdete Fahrgestell 4 kann über zwei Kontaktsätze dia, die eines ersten Relais d1 (Fig. 2) mit der negativen Klemme 2 der Batterie über zwei in Reihe geschaltete Widerstände R1 und R2 verbunden werden. Eine aus einem Ladewiderstand R3 und einem Kondensator K1 bestehende Reihenschaltung kann über die in Reihenschaltung miteinander verbundenen Widerstände R1, R2 durch einen weiteren Kontaktsatz d1b des Relais d1 verbunden werden, und ein Kontaktsatz Sia eines Schalters S1 liegt parallel zum Widerstand R2 und schließt diesen bei Schließen des Schalters kurz.The normally earthed chassis 4 can dia via two sets of contacts that a first relay d1 (Fig. 2) with the negative terminal 2 of the battery via two series-connected resistors R1 and R2. One from a charging resistor R3 and a capacitor K1 existing series circuit can be connected to one another via the series circuit Resistors R1, R2 are connected by a further contact set d1b of the relay d1, and a contact set Sia one Switch S1 is parallel to resistor R2 and short-circuits it when the switch is closed.
Eine ähnliche Anordnung der Schaltelemente verbindet das Fahrgestell mit der positiven Klemme der Batterie. Dabei können zwei Kontaktsätze d2a und d2c eines Relais d2 geschlossen werden, um die in Reihenschaltung miteinander verbundenen Widerstände R4 und R6 mit dem Fahrgestell und der positiven Klemme der Batterie zu verbinden-, Ein weiterer Kontaktsatz d2bA similar arrangement of the switching elements connects the chassis to the positive terminal of the battery. Here you can two sets of contacts d2a and d2c of a relay d2 are closed to the resistors connected in series R4 and R6 to connect to the chassis and the positive terminal of the battery - another set of contacts d2b
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des Relais d2 verbindet bei Schließen des Kontaktes einen Ladewiderstand R5 in Reihe mit einem Kondensator K2 und parallel zu R4, R6. Ein weiterer Kontaktsatz S1b eines Schalters S1 liegt parallel zum Widerstand R4 und schließt diesen bei Schließen des Schalters kurz.of relay d2 connects a charging resistor when the contact closes R5 in series with a capacitor K2 and in parallel with R4, R6. Another contact set S1b of a switch S1 is parallel to resistor R4 and short-circuits it when the switch is closed.
Die Kondensatoren K1 und K2 und der Widerstand R5 können durch die drei Kontaktsätze d3a, d3b und d3c eines Relais d3 verbunden werden und schließen damit eine von der negativen Klemme der Batterie ausgehende Schleife, die auch einen programmierbaren Unijunction-Transistor (PUT) Q1 und einen Widerstand R1O einschließto Der PUT Q1 kann als eine eine Steuerelektrode aufweisende Diode angesehen werden, die einen Strompfad zwischen der mit einem Kontakt des Kontaktsatzes d3c verbundenen Anode und der mit dem Widerstand R1O verbundenen Kathode und außerdem eine Steuerelektrode aufweist, die mit dem Mittelpunkt eines aus den Widerständen R7 und R8 bestehenden Spannungsteilers verbunden ist. Der PUT Q1 leitet in Vorwärtsrichtung, wenn das Potential an der Anode (am Punkt Um in Fig. 1) höher ist als das Potential an der Steuerelektrode (am oben erwähnten Mittelpunkt).The capacitors K1 and K2 and the resistor R5 can be connected by the three sets of contacts d3a, d3b and d3c of a relay d3 and thus close a loop starting from the negative terminal of the battery, which also includes a programmable unijunction transistor (PUT) Q1 and a Resistor R1O includes o PUT Q1 can be viewed as a control electrode having a current path between the anode connected to one contact of contact set d3c and the cathode connected to resistor R1O and also a control electrode connected to the center of an the resistors R7 and R8 existing voltage divider is connected. The PUT Q1 conducts in the forward direction when the potential at the anode (at point Um in FIG. 1) is higher than the potential at the control electrode (at the midpoint mentioned above).
Die Steuerelektrode eines Thyristors Q2 ist mit dem Verbindungspunkt des Widerstandes R10 und dem PUT Q1 verbundene Wenn der Thyristor gezündet wird, fließt der Strom von der positiven Klemme des 15-V-Ausganges des Wandlers 3 über einenThe control electrode of a thyristor Q2 is connected to the connection point of resistor R10 and PUT Q1 connected. When the thyristor is fired, the current flows from the positive terminal of the 15 V output of converter 3 via a
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Widerstand R9 und eine Lichtemissionsdiode n1.Resistor R9 and a light emitting diode n1.
Ein Steuerschaltkreis zum aufeinanderfolgenden Betrieb der Relais d1, d2 und d3, durch die die in Fig. 3 dargestellten Stromimpulse erzeugt werden, ist in Fig. 2 schematisch dargestellt. A control circuit for sequentially operating relays d1, d2 and d3 through which those shown in FIG Current pulses are generated, is shown in Fig. 2 schematically.
Der Ausgang eines astabilen Multivibrators 5, der eine Folge von rechtwinkligen Impulsen erzeugt, ist mit dem Schalteingang eines ersten bistabilen Multivibrators 6 und dem ersten Eingang von drei UND-Gattern 7, 8 und 9 verbunden«. Die Ausgänge der UND-Gatter sind jeweils mit den Relais d1, d2 und d3 verbunden.The output of an astable multivibrator 5, which generates a sequence of right-angled pulses, is connected to the switching input a first bistable multivibrator 6 and the first input of three AND gates 7, 8 and 9 connected «. the Outputs of the AND gates are connected to relays d1, d2 and d3, respectively.
Der bistabile Multivibrator 6 weist die zwei Ausgänge Q und Q auf, wobei Q logisch invers zu Q ist. Der Q-Ausgang ist mit einem zweiten Eingang der UND-Gatter 7 und 9 verbunden, während der Q-Ausgang mit einem zweiten Eingang des UND-Gatters 8 und mit dem Schalteingang eines zweiten bistabilen Multivibrators 10 verbunden isto Dieser weist auch die Ausgänge Q und Q auf, wobei Q logisch invers zu Q ist. Der Q-Ausgang ist mit einem dritten Eingang der UND-Gatter 7 und 8 und der Q-Ausgang mit dem dritten Eingang des UND-Gatters 9 verbundene Diese Steuerschaltung wird in der nachfolgend beschriebenen Art und Weise betrieben, so daß an den Ausgängen der UND-Gatter 7 bis 9 zum aufeinanderfolgenden Betrieb der RelaisThe bistable multivibrator 6 has the two outputs Q and Q, where Q is logically inverse to Q. The Q output is connected to a second input of the AND gates 7 and 9, while the Q output is connected to a second input of the AND gate 8 and to the switching input of a second bistable multivibrator 10 is connected o This also has the outputs Q and Q, where Q is logically inverse to Q. The Q output is connected to a third input of the AND gates 7 and 8 and the Q output is connected to the third input of the AND gate 9. This control circuit is operated in the manner described below, so that at the outputs of the AND -Gates 7 to 9 for successive operation of the relays
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d1 bis d3 Impulse erzeugt werden·d1 to d3 pulses are generated
Die Anode des Thyristors Q2 ist mit der in Fig. 4 dargestellten Schaltung verbunden, die einen Oszillator 11'(bestehend aus den Widerständen R11 bis R17> dem Kondensator K4, dem Unijunction-Transistor Q3» dem Transistor Q4 der Diode n3 und der Zenerdiode n4), der bei Zündung des Thyristors Q2 in Betrieb ist und der eine elektroakustisch^ Vorrichtung, wie etwa einen Lautsprecher 12, antreibt.The anode of the thyristor Q2 is the same as that shown in FIG Circuit connected which consists of an oscillator 11 '( from the resistors R11 to R17> the capacitor K4, the Unijunction transistor Q3 »the transistor Q4 of the diode n3 and the Zener diode n4), which is in operation when the thyristor Q2 is triggered and which drives an electroacoustic device such as a loudspeaker 12.
Die Betriebsweise der Vorrichtung ist wie folgt: Die Vorrichtung summiert im wesentlichen die Ströme auf, die fließen, wenn das Fahrgestell oder die Prüfkonstruktion zuerst mit der negativen Klemme und dann mit der positiven Klemme der Batterie verbunden wird. Die Größe dieses Gesamtstromes gibt eine Anzeige des Widerstandes zwischen dem Fahrgestell und der Erdschlußverbindung mit der Batterie. Dieser Strom ist selbst schwierig zu messen, und deshalb wird der zu messende Widerstand mit den bekannten Lastwiderständen R1/R2 und dann R4/R6 verbunden, um ein Spannungsteilernetzwerk zu bilden, wobei die an den Lastwiderständen anliegenden Spannungen eine Anzeige für die Größe des Fehlerwiderstandes ergeben.The operation of the device is as follows: the device essentially sums up the currents that flow, if the chassis or the test structure first with the negative terminal and then with the positive terminal of the battery is connected. The size of this total current gives an indication of the resistance between the chassis and the earth fault connection with the battery. This current is difficult to measure by itself, and therefore the resistance to be measured becomes connected to the known load resistors R1 / R2 and then R4 / R6 to form a voltage divider network, the The voltages present at the load resistors provide an indication of the size of the fault resistance.
Bei Beginn einer Prüffolge sind alle Kontakte der Relais d1, d2, d3 und des Schalters S1 offen. Die Kontakte dia und die werden dann geschlossen« Wenn dabei kein Isolationsfehler auf-At the start of a test sequence, all contacts of relays d1, d2, d3 and switch S1 are open. The contacts dia and the are then closed «If there is no insulation fault
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tritt, der das Fahrgestell mit der positiven Klemme der Batterie verbindet, fließt kein Strom über die Widerstände R1 und R2 und die negative Klemme nimmt nur Erdpotential an. Dann werden die Kontakte d1b geschlossen. Da kein Strom über die Widerstände R1 und R2 fließt, fließt kein Ladestrom in dem den Widerstand R3 und den Kondensator K1 enthaltenden Zweig. Die Kontakte d1b werden dann geöffnet und im Anschluß daran die Kontakte dia und d1c0 occurs, which connects the chassis with the positive terminal of the battery, no current flows through the resistors R1 and R2 and the negative terminal only accepts earth potential. Then the contacts d1b are closed. Since no current flows through the resistors R1 and R2, no charging current flows in the branch containing the resistor R3 and the capacitor K1. The contacts d1b are then opened and then the contacts dia and d1c 0
Das Relais d2 wird dann betätigt, um die Kontakte d2a und d2c und dann die Kontakte d2b zu schließen. Wenn dabei kein das Fahrgestell und die negative Klemme der Batterie miteinander verbindender Isolationsfehler auftritt, nimmt die positive Klemme der Batterie wiederum Erdpotential ano Es fließt dann kein Strom in den Widerständen R4 und R6 und kein Ladestrom, der den Kondensator K2 auflädt. Die Kontakte d2b werden geöffnet, danach die Kontakte d2a und d2c,und das Relais d3 wird betätigt, um die Kontakte d3a» d3b und d3c gleichzeitig zu schließen. Das Potential am Punkt Um nimmt dann einen höheren Wert an als das an der negativen Klemme der Batterie, und zwar um einen Betrag, der gleich der Summe der an den Kondensatoren K1 und K2 anliegenden Spannungen ist und der, wenn kein Erdschluß auftritt, Null Volt beträgt. Da das Potential am Punkt Um niedriger ist als das Potential am Mittelpunkt des Spannungsteilernetzwerkes R7 und R8, bleibt der PUT Q1 gesperrt, und weder die Lichtemissionsdiode n1 noch der Lautsprecher 12 werden betätigt.Relay d2 is then operated to close contacts d2a and d2c and then contacts d2b. If there is no insulation fault connecting the chassis and the negative terminal of the battery, the positive terminal of the battery again assumes ground potential o No current then flows in the resistors R4 and R6 and no charging current that charges the capacitor K2. Contacts d2b are opened, then contacts d2a and d2c, and relay d3 is actuated to close contacts d3a »d3b and d3c at the same time. The potential at the point Um then assumes a higher value than that at the negative terminal of the battery, namely by an amount which is equal to the sum of the voltages applied to the capacitors K1 and K2 and which, if no earth fault occurs, zero volts amounts to. Since the potential at the point Um is lower than the potential at the midpoint of the voltage divider network R7 and R8, the PUT Q1 remains blocked and neither the light-emitting diode n1 nor the loudspeaker 12 are actuated.
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Wenn jedoch ein Erdschluß auftritt, der durch den das Fahrgestell mit der z.B. positiven Batterieklemme verbindenden Widerstand Rf, wie es in Fig. 1 in gestrichelten Linien dargestellt ist, dargestellt wird, und wenn die Kontakte dia und die schließen, wird durch die Widerstände R1, R2 und Rf ein Spannungsteiler gebildet, und die an den Lastwiderständen R1 und R2 anliegende Spannung ist gleichIf, however, an earth fault occurs, that is caused by the connection between the chassis and the e.g. positive battery terminal Resistance Rf as shown in dashed lines in Fig. 1, and when the contacts dia and which close is a through resistors R1, R2 and Rf Voltage divider is formed, and the voltage across the load resistors R1 and R2 is the same
R1 + R2 + Rf Λ R1 + R2 + Rf Λ
wobei VB die Batteriespannung darstellte Wenn die Kontakte d1b schließen, lädt sich der Kondensator K1 durch den Ladewiderstand R3 auf diese Spannung auf. Beim nächsten Schritt der Prüffolge, wenn die Kontakte d2a, d2c und d2b schließen, fließt kein Strom und K2 lädt sich nicht auf« Wenn das Relais d3 betrieben wird, ist das Potential am Punkt Um höher als das anwhere VB was the battery voltage When contacts d1b close, the capacitor K1 charges through the charging resistor R3 to this voltage. The next step is the Test sequence, if the contacts d2a, d2c and d2b close, no current flows and K2 does not charge «If the relay d3 is operated becomes, the potential at the point To is higher than that at
R1 + R? der negativen Klemme der Batterie, und zwar um ^: 57;—;—^s xR1 + R? the negative terminal of the battery, namely by ^: 57; -; - ^ s x
ist VB Volt. Wenn dieses Potential höher'als VB/2, dem Potential am Mittelpunkt von R7 und R8, leitet der PUT Q1,und der Kondensator K1 entlädt sich«, An der Zündelektrode des Thyristors Q2 tritt ein Spannungsimpuls auf, so daß dieser auch leitet. Der Strom fließt nun durch die Lichtemissionsdiode n1, die ein Warnanzeigeinstrument beleuchtet, und das Potential an der Anode des Thyristors fällt ab, wodurch der Oszillator 11 zur Oszillation gebracht wird und der Lautsprecher 12 einis VB volts. If this potential is higher than VB / 2, the potential at the midpoint of R7 and R8, the PUT Q1 conducts, and the capacitor K1 discharges «, at the ignition electrode of the thyristor A voltage pulse occurs in Q2, so that it also conducts. The current now flows through the light emitting diode n1, the a warning indicator is illuminated, and the potential at the anode of the thyristor drops, causing the oscillator 11 is made to oscillate and the loudspeaker 12 a
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Λ*.Λ *.
hörbares Warnsignal erzeugt. Die sichtbaren und hörbaren Warnsignale dauern so lange an, bis die Schaltung berührungsfrei gemacht wird, indem die Verbindung der Batterie mit der Vorrichtung zeitweise unterbrochen wird und dadurch der Thyristor Q2 nicht-leitend gemacht wird.audible warning signal generated. The visible and audible warning signals last until the circuit is non-contact is made by temporarily interrupting the connection of the battery to the device and thereby the thyristor Q2 is made non-conductive.
Die Bedingung für die Stromleitung durch den PUT Q1 ist (Rl + R2)> Rf. Damit kann das akzeptierbare Minimumsniveau für Rf direkt dadurch eingestellt werden, daß der Gesamtwiderstand R1 + R2 gleich diesem Minimum gemacht wird.The condition for power conduction through the PUT Q1 is (Rl + R2)> Rf. This allows the minimum acceptable level for Rf to be set directly by taking the total resistance R1 + R2 is made equal to this minimum.
Es ist leicht zu verstehen, daß, wenn der Fehlerwiderstand Rf zwischen dem Fahrgestell und der negativen Klemme der Batterie auftritt, der Kondensator K2 sich auf x v Volt auflädt, während der Kondensator K1 ungeladen bleibt.It is easy to understand that when the fault resistance Rf occurs between the chassis and the negative terminal of the battery, capacitor K2 charges to xv volts while capacitor K1 remains uncharged.
Wenn darüber hinaus die G-leichstromquelle zwei in Reihenschaltung miteinander verbundene Batterien aufweist, und der Fehlerwiderstand zwischen dem Fahrgestell und der Verbindungsstelle zwischen den beiden Batterien auftritt, werden beide Kondensatoren auf eine gleiche Spannung (vorausgesetzt, daß R4 + R6 gleich R1 + R2 ist) aufgeladen, und es findet die gleiche Bedingung für die Betätigung der Warnvorrichtungen Anwendung.In addition, if the DC power source is two in series having interconnected batteries, and the fault resistance between the chassis and the junction occurs between the two batteries, both capacitors are set to the same voltage (provided that R4 + R6 equals R1 + R2) and it finds the same condition for the actuation of the warning devices Use.
Tatsächlich arbeitet der Schaltkreis in ähnlicher V/eise,In fact, the circuit works in a similar manner,
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unabhängig davon, welches Potential zwischen der positiven und negativen Klemme der Batterie liegt, mit der der Fehlerwiderstand verbunden ist.regardless of the potential between the positive and negative terminal of the battery, with which the fault resistance connected is.
Die Widerstandswerte der Widerstände R1, R2, R4 und R6 können so eingestellt sein, daß eine genauere Anzeige der Erdschlußgefahr erhalten werden kann, wenn der Schalter S1 niedergedrückt wird. Wenn z.B. R1 und R6 gleich 100XL und R2 und R4 jeweils gleich 900-Ol sind und die Kontakte S1a und S1b offen sind, wird eine Warnung gegeben, wenn der Widerstand Rf unterhalb 1000-A-abfällt. Wenn diese Kontakte jedoch geschlossen sind, wird eine Warnung abgegeben, wenn Rf niedriger als 100/1 ist« Das Widerstandsnetzwerk R1, R2 und R4, R6 kann alternativ ersetzt werden durch stufenweise veränderbare Widerstände, so daß der kritische Widerstandswert leicht eingestellt und der tatsächliche Wert eines Erdschlusses bestimmt werden kann«.The resistance values of resistors R1, R2, R4 and R6 can be set so that a more accurate indication of the risk of earth faults can be obtained when switch S1 is depressed will. For example, when R1 and R6 equal 100XL and R2 and R4 each are equal to 900-Ol and contacts S1a and S1b are open, a warning is given if the resistance Rf drops below 1000-A-. However, if these contacts are closed, a warning will be given if Rf is less than 100/1 «The resistor network R1, R2 and R4, R6 can alternatively be replaced by stepwise variable resistors, so that the critical Resistance value can be easily set and the actual value of a ground fault can be determined «.
Das Erdschluß-Nachweisgerät kann entweder dauernd mit der zu prüfenden Konstruktion verbunden sein oder aber als eine Prüfvorrichtung konstruiert sein, die nach der Herstellung zur Endinspektion oder während der Wartungsarbeiten benutzt wird.The earth fault detection device can either be permanently connected to the construction to be tested or as one Test device designed to be used for final inspection after manufacture or during maintenance work.
Die in Fig. 2 dargestellte Steuerschaltung arbeitet wie folgt: Bei Beginn einer Periode befinden sich die Q-Ausgänge der bistabilen MuItivibratoren 6 und 10 auf logisch "1"e Damit befinden sich während der ersten Impulsperiode des Ausgangs des astabilen. The control circuit shown in Figure 2 operates as follows: At the beginning of a period are the Q outputs of the bistable MuItivibratoren 6 and 10 to logical "1" s are Thus during the first pulse period of the output of the astable
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Multivibrators 5 alle Eingänge des UND-Gatters 7 auf logisch "1", und das Relais d1 arbeitet, wie es in der ersten und zweiten Kurvenform von Fig. 3 dargestellt ist. Die Rückflanke des ersten Impulses vom astabilen Multivibrator 5 schaltet den bistabilen Multivibrator 6, so daß sein Q-Ausgang "O" und sein Q-Ausgang "1" wird. Damit befinden sich, während der zweiten Impulsperiode des astabilen Multivibrators 5» im Anschluß an die Zwischenperiode, während der kein UND-Gatter öffnet, alle drei Eingänge des UND-Gatters 8 auf "1", und das Relais d2 arbeitet, wie es in der dritten und vierten Kurvenform von Fig. 3 dargestellt ist. Die Rückflanke des zweiten Impulses des astabilen Multivibrators 5 setzt den Q-Ausgang des bistabilen Multivibrators 6 auf "1" zurück und der Q-Ausgang wird "0". Als Folge der Veränderung des Q-Ausganges des bistabilen Multivibrators 6 schaltet der bistabile Multivibrator 10, so daß dessen Q-Ausgang "0" und dessen Q-Ausgang "1" wird. Damit sind, während der danach folgenden Impulsperiode des astabilen Multivibrators 5, alle Eingänge des UND-Gatters 9 auf "1" und das Relais d3 arbeitet, wie es in der fünften Kurvenform von Fig. 3 dargestellt ist.Multivibrators 5 all inputs of the AND gate 7 to logic "1", and the relay d1 works as it does in the first and second waveform of Fig. 3 is shown. The trailing edge of the first pulse from the astable multivibrator 5 switches the bistable multivibrator 6 so that its Q output becomes "O" and its Q output becomes "1". So are located during the second Pulse period of the astable multivibrator 5 »following the intermediate period during which no AND gate opens, all three inputs of AND gate 8 to "1", and relay d2 operates as in the third and fourth waveforms of FIG Fig. 3 is shown. The trailing edge of the second pulse of the astable multivibrator 5 sets the Q output of the bistable Multivibrators 6 back to "1" and the Q output becomes "0". As a result of the change in the Q output of the bistable Multivibrator 6 switches the bistable multivibrator 10 so that its Q output becomes "0" and its Q output becomes "1". In order to are, during the subsequent pulse period of the astable multivibrator 5, all inputs of the AND gate 9 to "1" and relay d3 operates as shown in the fifth waveform of FIG.
Insgesamt werden also vier Impulse durch den astabilen Multivibrator 5 erzeugt, bevor eine volle Periode des Schaltkreises beendet ist, und die Q-Ausgänge der bistabilen MuItivibratoren 6 und 10 gleichzeitig auf "1" zurückgesetzt; aber nur während der ersten drei Impulsdauern werden die Relais betriebene BeiSo a total of four pulses are generated by the astable multivibrator 5 generates before a full cycle of the circuit is completed, and the Q outputs of the bistable multivibrators 6 and 10 reset to "1" at the same time; but the relays are only operated during the first three pulse durations
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einer besonderen Ausführungsform der Erfindung haben die
recht&ck igen Impulse des astabilen Multivibrators eine
Dauer von 50 Millisekunden und werden durch 250 Millisekunden Zwischenraum getrennt. Damit beträgt eine volle Periode
4 χ 300 ms = 1,2 s.a particular embodiment of the invention have the
square pulses of the astable multivibrator
Duration of 50 milliseconds and are separated by 250 milliseconds space. A full period is thus 4 χ 300 ms = 1.2 s.
Das Relais d1 ist so angeordnet, daß es auf den Impuls vom Gatter 7 anspricht, und die drei Kontaktsätze dia, d1b und
die in korrekter Prüffolge betätigt wie es oben beschrieben
wurde. In gleicher Weise ist das Relais d2 angeordnet, um
auf den Impuls vom Gatter 8 anzusprechen und die drei Kontaktsätze d2a, d2b und d2c in einer ähnlichen Prüffolge zu betätigen.
Relais d3 spricht auf den Impuls vom Gatter 9 an, schließt und öffnet, nach einer vorgegebenen Zeit, die drei Kontaktsätze
d3a, d3b und d3c gleichzeitig. Fig. 3 zeigt annähernd den Anteil der Periode, während dem die Kontakte der Relais d1 f
d2 und d3 geschlossen werden.The relay d1 is arranged to respond to the pulse from the gate 7 and the three sets of contacts dia, d1b and
operated in the correct test sequence as described above. In the same way, the relay d2 is arranged to
to respond to the pulse from gate 8 and to operate the three sets of contacts d2a, d2b and d2c in a similar test sequence. Relay d3 responds to the impulse from gate 9, closes and opens, after a predetermined time, the three sets of contacts d3a, d3b and d3c at the same time. Fig. 3 shows approximately the proportion of the period during which the contacts of the relays are d1 f d2 and d3 closed.
Wenn die Vorrichtung dauernd in einem Fahrzeug oder einer anderen Konstruktion installiert wird, kann sie fortwährend betrieben werden, so daß sie eine konstante Überwachung von Erdschlüssen liefert, wobei jede Prüfperiode im obigen Beispiel 1,2 s dauert.If the device is permanently in a vehicle or a installed in another construction, it can continue operated so that it provides constant monitoring of earth faults, with each test period in the above example Takes 1.2 s.
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Claims (12)
nung Schaltelemente und'damit über das Widerstandselement oder die Widerstandselemente eines jeden widerstandsbehafteten Strompfades verbundenen Kondensator und einen Reihenladewiderstand aufweist, wobei die Schaltelemente dadurch mit den Kondensatoren in Reihe geschaltet werden können, um eine Spannung zu erzeugen, die gleich der an den Kondensatoren auftretenden Summenspannung ist.e ine η
tion has switching elements and'that via the resistance element or the resistance elements of each resistive current path capacitor and a series charging resistor, whereby the switching elements can be connected in series with the capacitors in order to generate a voltage that is equal to the total voltage occurring across the capacitors .
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Family Applications (1)
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