DE2658185B1

DE2658185B1 - Circuit arrangement for generating a test current for the purpose of testing circuit breakers

Info

Publication number: DE2658185B1
Application number: DE19762658185
Authority: DE
Inventors: Manfred Ing Leischner; Gerhard Wagener
Original assignee: Gossen GmbH
Current assignee: Gossen GmbH
Priority date: 1976-12-22
Filing date: 1976-12-22
Publication date: 1978-06-22
Also published as: DE2658185C2

Description

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zu schaffen, die einen automatisch ansteigen- den Prüfstrom für die Prüfung von Fehlerstrom- und Fehlerspannungsschutzschaltern erzeugt unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Schaltungen bzw. The invention is based on the object of creating a circuit the ones rise automatically- the test current for testing Residual current and residual voltage circuit breakers generated while avoiding the disadvantages the known circuits or

Vorrichtungen.Devices.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß eine aus einem Frequenzteiler und mehreren Binärzählern bestehende Kette durch Netzwechselspannung gesteuert wird, wobei jeder der Binärzähler einen ihm zugeordneten Thyristor steuert, der seinerseits in gezündetem Zustand jeweils über einen zugeordneten Belastungswiderstand einen definierten Einzelstrom fließen läßt und wobei sich die Einzelströme zum gesamten Prüfstrom summieren, sodaß sich ein stufenweise gleichmäßig ansteigender Prüfstrom ergibt. This object is achieved according to the invention in that a A chain consisting of a frequency divider and several binary counters using AC mains voltage is controlled, with each of the binary counters controlling a thyristor assigned to it, which in turn has an assigned load resistor in the ignited state a defined individual stream can flow and the individual streams to the total Add up the test current, so that a test current that rises evenly in steps results.

Ferner ist die erfindungsgemäße Schaltung so ausgelegt, daß beim Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes der Berührungsspannung während des automatischen Anstiegs des Prüfstroms ein als Schmitt-Trigger wirkender Operationsverstärker einen optoelektronischen Koppler durchschaltet, der über ein NAND-Gatter die Reseteingänge der Binärzähler auf »High« setzt, wodurch der Zählvorgang gelöscht und somit der Prüfstromfluß über die Thyristoren unterbrochen wird. Dieses Ansprechen der Schutzschaltung gegen Spannungsverschleppung wird sichtbar angezeigt durch eine Leuchtdiode, und zwar derart, daß beim Durchschalten des optoelektronischen Kopplers ein Feldeffekttransistor leitend wird und die Leuchtdiode aufleuchten läßt, wobei ein Speicherkondensator diesen Zustand längere Zeit aufrechterhält. Furthermore, the circuit according to the invention is designed so that when Exceeding a predetermined limit value of the contact voltage during the automatic rise of the test current an operational amplifier acting as a Schmitt trigger an optoelectronic coupler switches through, which via a NAND gate the reset inputs the binary counter is set to "high", which clears the counting process and thus the Test current flow is interrupted via the thyristors. This response of the protection circuit against voltage carryover is visibly indicated by a light-emitting diode, and in such a way that when the optoelectronic coupler is switched through, a field effect transistor becomes conductive and lights up the light emitting diode, with a storage capacitor maintains this state for a long time.

Schließlich wird der zu prüfende Schutzschalter in der elektrischen Anlage mit einem Prüfstromstoß definierter zeitlicher Dauer beaufschlagt, indem vom Frequenzteiler ein Signal von vorgegebener Dauer abgezweigt wird, das über ein NAND-Gatter und einen Transistor die zwei letzten Thyristoren zündet und mit dieser Dauer durchgeschaltet läßt. Finally, the circuit breaker under test is in the electrical A test current surge of a defined duration is applied to the system by from the frequency divider a signal of a predetermined duration is branched off via a NAND gate and a transistor which ignites the last two thyristors and with this one Can be switched through for a long time.

Die erfindungsgemäße Schaltung ist in der Figur dargestellt, anhand welcher sie beschrieben werden soll. The circuit according to the invention is shown in the figure, based on which it should be described.

Von der Schaltung führt der Anschluß 1 zur Phase des Wechselstromnetzes bzw. zu einer der drei Phasen (R, S oder T) des Drehstromnetzes. Terminal 1 leads from the circuit to the phase of the alternating current network or to one of the three phases (R, S or T) of the three-phase network.

Anschluß 2 ist mit dem Schutzleiter der elektrischen Anlage verbunden zu denken, und Anschluß 3 ist an den Mittelpunktleiter (Sternpunkt) anzuschließen. Terminal 2 is connected to the protective conductor of the electrical system to think, and connection 3 is to be connected to the neutral conductor (star point).

Von einer Sekundärwicklung 4 des Transformators (dessen Primärwicklung nicht dargestellt ist) wird über Widerstände und Zenerdiode ein Transistor 5 angesteuert, der netzsynchrone 50-Hz-Rechteckimpulse erzeugt, die einem NAND-Gatter 6 zugeführt werden und zu einem Frequenzteiler 7 gelangen, der am Ausgang a die Frequenz auf 1/4 herabsetzt. Die Ausgangssignale werden an die sieben Binärzähler 8 bis 14 geliefert, deren Ausgänge die sieben Thyristoren 15 bis 21 ansteuern, die über die verschieden großen Belastungswiderstände 22 bis 28 einen in 128 Schritten feinstufig ansteigenden Prüfstrom erzeugen, der über die Zuleitung 2 auf den Schutzleiter der elektrischen Anlage eingespeist wird. From a secondary winding 4 of the transformer (its primary winding not shown) a transistor 5 is controlled via resistors and Zener diode, which generates 50 Hz square-wave pulses synchronized with the mains, which are fed to a NAND gate 6 and arrive at a frequency divider 7, which has the frequency at output a 1/4 decreases. The output signals are supplied to the seven binary counters 8 to 14, whose outputs control the seven thyristors 15 to 21, which have different large load resistances 22 to 28 increasing in 128 steps Generate test current, which is transmitted via lead 2 to the protective conductor of the electrical Plant is fed.

Die Schaltung funktioniert folgendermaßen. The circuit works as follows.

Über das NAND-Gatter 29 liegen die Reseteingänge des Frequenzteilers 7 und der Binärzähler 8... 14 zunächst auf »High«. Dadurch ist der Zählvorgang blockiert. The reset inputs of the frequency divider are via the NAND gate 29 7 and the binary counter 8 ... 14 initially set to "High". This blocks the counting process.

Besteht zwischen dem über Zuleitung 2 angeschlossenen Schutzleiter der Anlage und dem über Zuleitung 3 angeschlossenen Mittelleiter der Anlage keine Spannung, so ist der Schmitt-Trigger 30 durchgeschaltet, so daß die Leuchtdiode im optoelektronischen Koppler kein Leuchtsignal ergibt. Demzufolge sperrt der Fototransistor des optoelektronischen Kopplers 31, und es erscheint über die aus Kondensator 32 und Feldeffekttransistor 33 bestehende Speicherstufe am Eingang a des Gatters 29 das Signal »High«. Wird nun die Starttaste 34 gedrückt, die damit mechanisch einrastet, so erscheint das zweite »High« am Eingang b des Gatters 29, wodurch dessen Ausgang auf »Low« schaltet und über die Reseteingänge den Zählvorgang der Binärzähler 8... 14 freigibt. Die an den Binärzählern anstehenden 80-ms-Signale steuern den Zählvorgang. Exists between the protective conductor connected via supply line 2 of the system and the center conductor of the system connected via supply line 3 none Voltage, the Schmitt trigger 30 is switched through, so that the light-emitting diode there is no light signal in the optoelectronic coupler. As a result, the phototransistor blocks of the optoelectronic coupler 31, and it appears via the capacitor 32 and field effect transistor 33 existing memory stage at the input a of the gate 29 the signal "high". If the start button 34 is now pressed, which engages mechanically with it, so the second "high" appears at input b of gate 29, whereby its output switches to »Low« and the counting process of the binary counters 8 ... 14 releases. The 80 ms signals pending on the binary counters control the counting process.

Sobald ein Binärzähler durchschaltet, wird auch der zugehörige Thyristor durchgeschaltet, so daß der Prüfstrom in 128 Schritten gleichmäßig ansteigt. Die Laufzeit der acht Binärzähler über die 128 Schritte beträgt rund 10 s (128. 80 ms = 10 240 ms). Der Ausgang des achten Binärzählers 35 sperrt nach dem 128sten Schritt über den Inverter 36 das Gatter 6. Erst nach Lösen der Starttaste 34 durch nochmaliges Drücken werden die Ausgänge der Binärzähler auf »Low« gesetzt und damit das Gatter 6 entriegelt. Die Schaltung ist dann wieder startbereit Sollte nun während des zeitlichen Anstiegs des Prüfstroms die Berührungsspannung zwischen Schutzleiter und Mittelleiter bzw. Erde über eine getrennte, nicht dargestellte Erdsonde den zulässigen Grenzwert (24 V oder 65 V) überschreiten, so wird der Schmitt-Trigger 30 gesperrt, die Leuchtdiode des optoelektronischen Kopplers 31 leuchtet auf, der Fototransistor schaltet durch. Damit schaltet die Speicherstufe 32 + 33 auf »Low« und setzt damit die Reseteingänge der Binärzähler über das Gatter 29 auf »High«. Somit wird der Zählvorgang gelöscht und der Prüfstrom über die Thyristoren sofort unterbrochen. Die Speicherstufe 32 + 33 hält die Reseteingänge der Binärzähler auf »High«. Erst nach Lösen der Taste 34 wird die Speicherstufe 32 + 33 gelöscht und die Schaltung ist wieder betriebsbereit. As soon as a binary counter switches through, the associated thyristor is also activated switched through so that the test current increases evenly in 128 steps. the The running time of the eight binary counters over the 128 steps is around 10 s (128. 80 ms = 10 240 ms). The output of the eighth binary counter 35 blocks after the 128th step via the inverter 36 the gate 6. Only after releasing the start button 34 by again Pressing the button sets the outputs of the binary counters to »Low« and thus the gate 6 unlocked. The circuit is then ready to start again. Should now be during the time If the test current increases, the contact voltage between the protective conductor and the center conductor or earth via a separate, not shown geothermal probe, the permissible limit value (24 V or 65 V) exceed the Schmitt trigger 30, the light emitting diode of the optoelectronic coupler 31 lights up, the phototransistor switches through. This switches the memory level 32 + 33 to "Low" and sets the reset inputs the binary counter via gate 29 to "high". This clears the counting process and the test current is interrupted immediately via the thyristors. The memory stage 32 + 33 holds the reset inputs of the binary counter at "High". Only after releasing the button 34, the memory stage 32 + 33 is deleted and the circuit is ready for operation again.

Über den Feldeffekttransistor 33 der Speicherstufe und über die Leuchtdiode 37 wird der Transistor 38 angesteuert. Die Leuchtdiode 37 läßt den Zustand der Schutzschaltung gegen Spannungsverschleppung erkennen, indem sie aufleuchtet, wenn diese Schutzschaltung anspricht Zur Prüfung des Schutzschalters auf seine Ansprechzeit, wird ein Stromstoß definierter Zeitdauer (z.B. Via the field effect transistor 33 of the storage stage and via the light-emitting diode 37 the transistor 38 is activated. The light-emitting diode 37 lets the state of the protective circuit Detect against voltage carryover by lighting up when this protective circuit responds To check the response time of the circuit breaker, a current surge defined period of time (e.g.

200 ms) auf den Schutzleiter der Anlage gegeben, und es wird beobachtet, ob der Schutzschalter der Anlage anspricht Dabei hat der Stromstoß eine definierte Stromstärke, die auf jeden Fall zum Ansprechen des Schutzschalters führt Die definierte Zeitdauer wird gewonnen aus dem Frequenzteiler 7, der mehrere Ausgänge mit verschiedenen Untersetzungen hat Der definierte Strom wird nach Umschaltung des Schalters 18 durch die beiden Widerstände 27, 28 gewonnen, wenn die zwei Thyristoren 20, 21 durchgeschaltet sind.200 ms) to the protective conductor of the system, and it is observed Whether the circuit breaker of the system responds. The current surge has a defined Amperage that will definitely trigger the circuit breaker The defined Duration is obtained from the frequency divider 7, which has several outputs with different The defined current is through after switching over the switch 18 the two resistors 27, 28 gained when the two thyristors 20, 21 are turned on are.

Während dieser Prüfung ist auch die Schutzschaltung gegen Spannungsverschleppung wirksam.The protective circuit against voltage carryover is also active during this test effective.

Die Zeitprüfung läuft im einzelnen folgendermaßen ab: Nach Umschaltung des Schalters 39 wird das am Gatter 40 liegende »High«-signal auf das Gatter 6 gegeben, so daß dieses die 50-Hz-Impulse auf den Frequenzteiler 7 gelangen läßt. The time check runs as follows: After switching of switch 39, the "high" signal at gate 40 is sent to gate 6, so that this allows the 50 Hz pulses to reach the frequency divider 7.

Wird die mechanisch einrastende Starttaste 34 gedrückt, so legt das Gatter 29 den Reset-Eingang des Frequenzteilers 7 auf »Low« und gibt den Frequenzteilerfrei. If the mechanically locking start button 34 is pressed, this sets the Gate 29 the reset input of the Frequency divider 7 to "Low" and releases the frequency divider.

Gleichzeitig wird über die Taste 34 der Transistor 41 durch das »High«-Signal durchgeschaltet, der damit die letzten zwei Thyristoren 20, 21 durchsteuert, so daß der Prüfstrom in den Schutzleiter der Anlage über Zuleitung 2 einfließt. Die beiden Ausgänge b, cdes Frequenzteilers 7 liefern Rechteckimpulse mit zwei unterschiedlichen Frequenzen, und zwar derart, daß erst das gleichzeitige Eintreffen zweier Impulse (»High«) am Gatter 40 die Prüfzeit (von 200 ms) definiert. Dadurch wird der Ausgang des Gatters 40 »Low«, was über Gatter 6 zum Sperren des Frequenzteilers 7 führt. Außerdem werden dadurch über den Transistor 41 die Thyristoren 20 und 21 gesperrt. Die Binärzähler 8 bis 14 sind während dieser Prüfung blockiert. Nach Lösen der Taste 34 ist der geschilderte Vorgang wiederholbar. At the same time, the transistor 41 is activated by the "high" signal via the button 34 switched through, which thus controls the last two thyristors 20, 21, so that the test current flows into the protective conductor of the system via feed line 2. the both outputs b, c of the frequency divider 7 supply square-wave pulses with two different ones Frequencies in such a way that only the simultaneous Arrival of two impulses (“High”) defines the test time (of 200 ms) at gate 40. This will be the exit of gate 40 “Low”, which leads to the frequency divider 7 being blocked via gate 6. In addition, the thyristors 20 and 21 are blocked via the transistor 41. The binary counters 8 to 14 are blocked during this test. After releasing the button 34 the process described can be repeated.

Claims

Claims: 1. Circuit arrangement for generating a zero of automatically increasing test current, which is used to test an in an electrical Residual current or residual voltage circuit breaker located in the system to the protective conductor the electrical system is fed, characterized in that a chain consisting of frequency divider (7) and binary counters (8 ... 14), controlled by AC mains voltage with each of the binary counters (8 ... 14) having a thyristor (15 ...

21) controls, which in turn, in the ignited state, each via a assigned load resistance (22 ... 28) flow a defined individual current can and where the individual currents add up to the total test current, so that results in a step-wise, steadily increasing test current.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that when a specified limit value of the contact voltage is exceeded during the automatic rise of the test current is an operational amplifier acting as a Schmitt trigger (30) an optoelectronic coupler (31) switches through, which via a NAND gate (29) the reset inputs of the binary counters (8 ...

14) is set to "High", which deletes the counting process and thus the test current flow through the thyristors (15 ... 21) is interrupted.

3. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the circuit breaker to be tested in the electrical system with a test current surge defined time duration is applied by the frequency divider (7) Signal of a predetermined duration is branched off via a gate (40) and a Transistor (41) ignites the last two thyristors (20 and 21) and for this duration can be switched through.

4. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that when switching through the optoelectronic coupler (31) the field effect transistor (33) becomes conductive and the light-emitting diode (37) lights up, the storage capacitor (32) maintains this state for a long time.

The invention relates to a circuit arrangement for generating a from zero to automatically increasing test current, the purpose of testing one in a residual current or residual voltage circuit breaker in the electrical system is fed into the protective conductor of the electrical system. Testing of circuit breakers VDE regulations 0100 must be used as a basis.

During the automatic increase in the test current, either the Contact voltage (voltage between protective conductor and earth) measured or the test current itself. What is important here is the instantaneous value at the point in time when the circuit breaker responds and thus disconnects the electrical system from the mains or the circuit arrangements required for this are not the subject matter of the present invention.

For a better understanding it is also mentioned that the fault current or fault voltage circuit breaker is clearly OK if the circuit breaker the electrical system before a contact voltage specified in VDE regulations is reached (24 V or 65 V) switches off all poles.

The circuit arrangement according to the invention is designed so that during the automatic rise of the test current causes a voltage carryover into the electrical System is completely prevented so that z. B.

People in the system to be tested cannot be endangered. In addition, the circuit arrangement according to the invention allows the response time to be checked of the circuit breaker.

Devices for testing residual current and residual voltage protective circuits are well known per se. So z. B. in DE-PS 11 37 115 a device described, in which a rotary potentiometer is turned by hand to set the test current to increase.

It can be seen that the current at the beginning of the potentiometer rotation can not be zero and that turning the potentiometer from one to the other Attack usually cannot take place in one go, and the current also rises here not evenly. Such a manual adjustment has a number of Weaknesses.

In DE-PS 10 92 125 a circuit is described in which the test current increases automatically by placing an NTC thermistor in series with the power source is switched, which heats itself up and thus constantly decreases in resistance. Such a device is always after a few times of practical use Waiting time ready for operation because the thermistor has to cool down. Besides, with this one Arrangement to achieve a well reproducible current flow.

The generation and injection of a test current described above in the electrical system, which takes place during practical operation however, there is a risk that contact voltage will be lost if the protective conductor is defective becomes too big, so that people in the system could be endangered. Around To avoid this, the circuit arrangement according to the invention includes a control the contact voltage. Should this exceed the set limit value (24 V or 65 V) are exceeded, the test current is fed into the system automatically interrupted.

Protection circuits against voltage carryover are well known, z. B. from German Patent 11 37 115, in which a voltage monitor Serving relay is provided that the test circuit of the system to be tested switches off when the contact voltage becomes too high. This has a disadvantageous effect here Relay that does not have a very precisely defined switching point. By the invention electronic circuit, this disadvantage is avoided with certainty.

The circuit arrangement according to the invention can also be used to test whether the circuit breaker built into the system when the nominal residual current is reached or the nominal fault voltage switches off quickly enough. According to the state of the art such a time check is carried out in a laboratory, e.g. B. with an oscilloscope, quickly running recorders or suitable time switches. Such devices are too cumbersome and expensive for a practical device.