DE2814849A1

DE2814849A1 - Schaltungsanordnung zur ueberwachung des isolationszustandes von wechselspannungsnetzen

Info

Publication number: DE2814849A1
Application number: DE19782814849
Authority: DE
Inventors: Heino Weutscheck
Original assignee: Hartmann and Braun AG
Current assignee: ABB Training Center GmbH and Co KG
Priority date: 1978-04-06
Filing date: 1978-04-06
Publication date: 1979-10-11

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur ber-
wachung des Isolationszustandes von Wechselspannungsnetzen mit Hilfe einer überlagerten Gleichstromgröße.
Derartige Schaltungsanordnungen sind bekannt. Beispielsweise sind auf den Seiten 4/2 - 4/4 des AEG-Rataloges GR - HGS 1.1/10.76 einige derartige Isolationsüberwachungsgeräte beschrieben. Gemäß einer in Bild B wiedergegebenen Prinzipschaltung besteht der Meßkreis eines Gerätetypes im wesentlichen aus der Reihenschaltung einer Drosselspule, eines Spannungsteilers und eines Anzeigeinstrumentes. Der Meßkreis liegt zwischen einem Netz leiter und Erdpotential und ist an einer Meßgleichspannung angeschlossen. In Abhängigkeit von der Größe des Isolationswiderstandes fließt ein Gleichstrom über den Spannungsteiler und das Anzeigeinstrument.
Das Meßprinzip dieser bekannten Schaltungsanordnung bedingt eine unlineare Anzeige des Isolationswiderstandes, so daß entweder Anzeigegeräte mit entsprechend geeichten Skalen einzusetzen sind oder bei der Verwendung von Anzeigegeräten mit einer linearen Skaleneinteilung Maßnahmen zur Linearisierung ergriffen werden müssen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art mit linearer Skalencharakteristik zu schaffen, die sich durch eine hohe Meßgenauigkeit auszeichnet.
ErfindungsgemäB ist diese Aufgabe dadurch gelöst, d5 zwischen Masse und einem Netz leiter eine Korstantstrc.^..-quelle angeschlossen ist, die am Isolationswiderstard eine widerstandsproportionale Spannung erzeugt, un aa diese Spannung über ein Tiefpaßfilter und einen Impedar.zwandler einem Meßwerk zugeführt ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend an einem in der Zeichnung dargestellten Schaltbild beschrieben.
Es sind mit R1 bis R6 Widerstände, mit V V2 Differenzverstärker und mit C1, C2 Sondensatoren bezeichnet. Die Schaltungsanordnung enthält ferner eine Konstantstromquelle Q, ein Meßwerk M, ein Hilfsrelais H mit einem Umschaltkontakt h und eine Hilfsspannungsquelle UN. L und E bezeichnen einen Netzleiter bzw. Erdpotential.
Die genannten Bauteile sind wie folgt zusammengeschaltet: Zwischen einem Leiter L des zu überwachenden Wechselspannungsnetzes und Erdpotential E liegt die Reihenschaltung des Widerstandes R1 und der Konstantstromquelle Q, der ihrerseits der Kondensator cl parallelgeschaltet ist. Parallel zu dieser Anordnung liegt ein aus dem Widerstand R2 und dem Kondensator C2 bestehendes Tiefpaßfilter, an.dem der nichtinvertierende Eingang des Differenzverstärkers V1 geschlossen ist; der invertierende Eingang des Differenzverstärkers V1 ist über den Widerstand R3 an Erdpotential E angeschlossen.
Ferner ist der Ausgang des Differenzverstärkers V1 durch seinen invertierenden Eingang rückgekoppelt. Der Verstärkerausgang steht einerseits mit dem an Erdpotential E angeschlossenen Meßwerk M in Verbindung und ist gleichzeitig mit dem invertierenden Eingang des zweiten Differenzverstärkers V2 verbunden.
Zwischen der Hilf sspannungsquelleUHund Erdpotential E befindet sich die Reihenschaltung der einstellbaren Widerstände R5, R6. Der nichtinvertierende Eingang des zweiten Differenzverstärkers V2 ist am Abgriff des einstellbaren Widerstandes R6 angeschlossen. Der Ausgang des zweiten Differenzverstärkers V2 ist an dem Hilfsrelais H angeschlossen.
Die vorstehend beschriebene Schaltungsanordnung zeichnet sich durch folgende Wirkungsweise aus: Die Konstantstromquelle Q überlagert dem zu überwachenden Wechselspannungsnetz L, E einen konstanten Gleichstrom, der über den Isolationswiderstand R. gegen Erde E abfließt. Der Gleichstrom wird über Riso den hochohmigen Widerstand R1 in das Wechselspannungsnetz L, eingespeist. Der Widerstand R1 bildet mit dem Kondensator cl ein Tiefpaßfilter, der die hohe Netzwechselspannung von der Konstantstromquelle fernhält.
Da der den Isolationswiderstand R. durchfließende Gleich-150 strom konstant ist, entsteht zwischen dem Netz leiter L und Erdpotential E eine widerstandsproportionale Spannung die über den Widerstand R2 zu dem als Impedanzwandler und Verstärker arbeitenden ersten Differenzverstärker V1 gelangt.
Mit Hilfe der Gegenkopplungswiderstände R3 und R4 ist der Ausgangspegel des ersten Differenzverstärkers V1 auf die gewünschte Empfindlichkeit eingestellt. Dabei bildet der Widerstand R2 zusammen mit dem Kondensator C2 ein Tiefpaßfilter, so daß nur der Gleichspannungsanteilder am Netz anliegenden Spannung zum ersten Differenzverstärker V1 gelangt.
Die Größe des Isolationswiderstandes wird durch das am Ausgang des ersten Differenzverstärkers V1 angeschlossene Meßwerk direkt angezeigt.
Der zweite Differenzverstärker V2 arbeitet als Schwellwertschalter und steuert das nachgeschaltete Hilfsrelais H an, sobald die dem Isolationswiderstand RiSo proportionale AuslSo gangsspannung des ersten Differenzverstärkers V1 eine mit Hilfe des Widerstandes R6 eingestellte Referenzspannung unterschreitet. Durch den Widerstand R5 ist ein Abgleich des Einstellbereiches der Referenzspannung zu erreichen.
Die Vorteile der beschriebenen Schaltungsanordnung liegen zum einen in der linearen Abhängigkeit zwischen Isolationswiderstand R. und der Meßspannung. Dadurch ist eine gelso druckte lineare Skala hoher Genauigkeit für den Ansprechwert realisierbar. Ebenso einfach ist die interne und externe Anzeige des Isolationswiderstandes R.
150 Die Konstantstromquelle Q ist so ausgelegt, daß ihr Ausgangsstrom einen Betrag von 50 aA nicht überschreitet, so daß selbst bei einem unendlich großen Isolationswiderstand R.
150 u eine Spannung von 24 V nicht überschritten wird. Bei diesen Voraussetzungen und durch die Dimensionierung der Gegenkopplungswiderstände R3, R4 beträgt die Spannung am Ausgang des Differenzverstärkers V1 0,1 V je k n Isolationswiderstand R.
150 Der Einstellbereich des Widerstandes R6 läßt sich mit Hilfe des Widerstandes R5 auf Isolationswiderstände R. zwischen 150 10 k£L und 100 kR abgleichen.
Leerseite

Claims

Schaltungsanordnung zur Überwachung des Isolationszustandes von Wechselspannungsnetzen Ansprüche: S Schaltungsanordnung zur Überwachung des Isolationszustandes von Wechselspannungsnetzen mit Hilfe einer überlagerten Gleichstrongröße, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Masse und einem Netz leiter eine Konstantstromquelle (Q) angeschlossen ist, die am Isolationswiderstand (Riso) eine widerstandsproportionale Spannung (U) erzeugt, und daß diese Spannung über ein Tiefpaßfilter (R2, C2) und einen Impedanzwandler (V1) einem Meßwerk (M) zugeführt ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßwerk (M) ein Spannungsmesser mit gedruckter, linearer Skala ist, die in Isolationswiderstandswerten geeicht ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch eine solche Dimensionierung der Kostantstromquelle (Q), daß die bei intakter Isolation auftretende Spannung 24 V nicht überschreitet.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Konstantstromquelle (Q) und dem Netz ein hochohmiger Widerstand (R1) eingeschaltet ist und daß parallel zur Konstantstromquelle (Q) ein Kondensator liegt.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Impedanzwandler (V) ein Schwellwertschalter (V2) nachgeschaltet ist.