DE3002483A1

DE3002483A1 - Einrichtung zur ueberwachung eines phasenausfalls und des drehsinns von symmetrischen drehstromnetzen ohne mittelpunktsleiter

Info

Publication number: DE3002483A1
Application number: DE19803002483
Authority: DE
Inventors: Wofgang Lasse; Jochen 1000 Berlin Trtow
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1980-01-22
Filing date: 1980-01-22
Publication date: 1981-08-06

Description

Einrichtung zur Überwachung eines Phasenausfalls
und des Drehsinns von symmetrischen Drehstromnetzen ohne Mittelpunktsleiter Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Überwachung eines Phasenausfalls und des Drehsinn von symmetrischen Drehstromnetzen ohne Mittelpunktsleiter, Bei der Versorgung von Verbrauchern mit Drehstrom besteht die Möglichkeit von Störungen durch den Ausfall einer Phase des Drehstroms oder die Änderung der Drehrichtung. Diese Störungen können insbesondere in industriellen Steuerungsanlagen unmittelbare Gefahren hervorrufen, z.B.
bei elektromotorischen Antrieben.
Bei Drehstromnetzen ohne Mittelpunktsleiter kann man nisht einfach die-Phasenspannungen gegen diesen Mittelpunkt übewachen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine digitale Einrichtung zur genannten Überwachung anzugeben, die bei Auftreten eines Fehlers eine sofortige Fehlermeldung mit möglichen Eolgemaßnahmen, z.B. Stillsetzen von Anlageteilen, ergibt.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im Kenn zeichen des Hauptanspruchs aufgeführten Merkmale gelöst.
Besondere Vorteile bestehen in der digitalen Überwachung eines Phasenausfalls und einer Drehrichtungsänderung. Ein besonderer Vorteil besteht auch in der wahlweise variablen, von der Phasenspannung abhängigen Schaltschwelle mittels eines Widerstandes oder einer festen Schaltschwelle durch eine Zener-Diode. Die Einrichtung gemaß der Erfindung wird im nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt die Figur 1 eine Einrichtung gemäß der Erfindung, und es zeigen die Figuren 2 und 3 Signalverläufe an bestimmten Punkten dieser Einrichtung.
In der Fig. 1 werden an die Klemmen 7, 8, 9 die drei Phasen R, S, T eines Drehstromnetzes angelegt. Die Phase R wird über eine Diode la auf einen Optokoppler 1 geführt, die Phase S über eine Diode 2a auf einen Optokoppler 2 und die Phase T über eine Diode 3a auf einen Optokoppler 3, wo sie jeweils über Leuchtdioden ausgangsseitig zusammengeführt werden und mit einem Elektrolytkondensator 10 verbunden sind.
Ferner führt die Phase R über eine Diode 4a auf einen Optokoppler 4, die Phase S über eine Diode 5a auf einen Optokoppler 5 und die Phase T über eine Diode 6a auf einen Optokoppler 6, wo sie ebenfalls über Leuchtdioden ausgangsseitig zusammengeführt und an den anderen Pol des Elektrolytkondensators geführt sind. Die beiden Dioden la und 4a sind bezüglich des Verbindungspunktes 7a entgegengesetzt geschaltet, ebenso die Dioden 2a und 5a bezüglich des Verbindungspunkt es 7b und die Dioden 3a und Ga bezüglich des Verbindungspunktes 7c.
Parallel zu dem Elektrolytkondensator 10 liegen eine Zener-Diode 11 und ein Widerstand 12 in Reihen Die Optokoppler.1s 2, 3 sind mit den Kollektoren der Fototransistoren an eine Versorgungsspannung 14 gelegt. Der emitterseitige Ausgang des Fototransistors des Optokopplers 1 führt auf den KolLektor des Fototransistors des Fotokopplers 5 und dessen Emitterausgang auf eine Klemme 15b Der Emitterausgang des Fototransistors des Optokopplers 2 führt auf den Kollektor des Fototransistors des Optokopplers 6 und dessen Ausgang auf die Klemme 15c.
Der Xnitteraussang des Fototransistors des Optokopplers 3 Führt auf den Kollektor des Fototransistors des Optokopplers 4 und dessen Ausgang auf die Klemme 15a. Mit 15 ist ein Schaltwerk zur wahlweisen Drehrichtungsfestlegung bezeichnet.
Die Ausgangsleitung 16 führt von der Klemme 15a zum Eingang eines U7TD-Gatters 21a. Der in der Leitung 16 fließende Impuisstrom sei mit i1 bezeichnetO Die Leitung 17 führt von der Klemme 15b zum Eingang eines UND-Gatters 22a, die Leitung 18 führt von der Klemme.15c zum Eingang eines UND-Gatters 2Da. In der Leitung 17 fließt ein Impulsstrom i2 und in der Leitung 18 der Impulsstrom i30 Der negierte Ausgang des UND-Gatters 21a führt über ein Verzögerungsglied 21b mit negiertem Ausgang einerseits auf den Eingang des ODER-Gatters 22c und andererseits auf den Eingang eines ODER-Gatters 19. Der Ausgang des ODER°Gatters 22c führt auf einen zweiten Eingang des UND-Gatters 22a.
Der negierte Ausgang des UND-Gatters 22a führt auf ein Ver- zögerungsglied 22b, dessen negierter Ausgang einerseits auf den Eingang eines CDER-Gatters 23c und andererseits auf einen zweiten Eingang des ODER-Gatters 19 führt. Der Ausgang des ODER-Gatters 23c führt auf einen zweiten Ein gang des UND-Gatters 23a.
Der negierte Ausgang dieses UND-Gatters 23 führt auf ein Verzögerungsglied 23b, dessen negierter Ausgang einerseits auf den Eingang eines ODER-Gatters 21c und andererseits auf einen weiteren Eingang des ODER-Gatters 19 führt. Der AU5-gang des ODER-Gatters 21c führt auf einen weiteren Eingang des UND-Gatters 21a.
Die Verzögerungsglieder (21b, 22b, 23b) verlängern die Dauer des Eingangsimpulses um einen Betrag, der etwas größer als ein Drittel der Drehstromperiodendauer ist.
Der negierte Ausgang des UND-Gatters 19 führt auf eine Ausgangsklemme 20. Durch die beschriebene Einrichtungwn,rdnrnit Hilfe von periodischen Aufladungen des zwischen den Phasen R, S, T liegenden Kondensators 10 drei Impulsreihen il, i2, i3 erzeugt, wobei die Impulse jeder Reihe dann entstehen, wenn von zwei ausgewählten zusammengefaßten Phasen die eine Maximal-, die andere Ninimalpotential führt. Zur näheren Erläuterung sei dazu auf die Fig. 2 verwiesen. Im oberen Teil dieser Figur sind über die Zeit t die drei Phasen R, S, 2 des Drehstroms dargestellt. Die durch die beschriebene Schaltung ausgewählten zusammengefaßten Phasen sind jeweils durch stark ausgezogene Teile im Phasenverlauf dargestellt. Im mittleren Teil dieser Fig. 2 sind die zugehörigen Optokopplerströme der Optokoppler 1 bis 6 wiedergegeben. Der untere Teil der Fig. 2a zeigt die ver'nüpften Ausgangsströme i1 i2 und i3. Die entstehenden Impulse haben eine Länge 1 s bei einer Frequenz von 50 Hz, was gleichbedeutend mit 3 1/3 ms isto In der Fig. 3 sind im oberen Teil noch einmal die drei Impulsreihen i1, i2 und i3 dargestellt, diesmaL in einem zur Darstellung gemäß Fig. 2 verkleinerten Maßstab. Die Darstellung ist in drei Bereiche unterteilt, von denen der linke Teil den Normalbetrieb kennzeichnet, in der Figur mit N bezeichnet. Der mittlere Teil, mit A bezeichnet, stellt einen Phasenausfall dar, und der rechte Teil, mit B bezeichnet, kennzeichnet die Situation bei verkehrtem Drehsinn. Die drei Impulsreihen a, b und c stellen den Signalverlauf nach den negierten Ausgängen der UND-Gatter 21a, 22a und 23a dar, der bci einer Impulsverteilung gemäß den dargestellten Strömen i1 i2, i7 entsteht. Die Impulszüge d, e und f stellen die Ausgangssignale an den negierten Ausgängen der Verzögerungsglieder 21b, 22b und 23b daro Schließlich stellt die Impulsfolge g das Ausgangssignal am Ausgang 20 dar. Man erkennt, daß im Normalbetrieb kein Signal am Ausgang 20 erscheint, jedoch im Falle eines Phasenausfalls oder einer Drehsinnänderung eine bestimmte, einen Fehler anzeigende Impulsfolge auftritt. Die Zener-Diode 11, die parallel zum Elektrolytkondensator 10 liegt, kann auch durch einen Widerstand ersetzt werden. Dadurch ist wahlweise eine variable, von der Phasenspannung abhängige Schaltschwelle, einstellbar, während bei Verwendung der Zener-Diode eine feste Schwelle vorgegeben wird.
Die Xleamen 21d, 22d, 23d dienen zur Signalzuführung zum Start der Einrichtung, insbesondere zum Neustart, nach einem Fehlerauftritt. Dazu wird die Information der Klemme 20 ausgenutzt.
Leerseite

Claims

Patentansprüche 1. Einrichtung zur Überwachung eines Phasenausfalls und des Drehsinns von symmetrischen Drehstromnetzen ohne Mittelpunktsleiter, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe von periodischen Aufladungen eines zwischen den Phasen (R, S, T) liegenden Kondensators (10), dem wahlweise zur Festlegung der Schaltwelle eine Zenerdiode (11) und/oder ein Widerstand parallel geschaltet ist, drei Impulsreihen Ci1, i25 i3) erzeugt werden, wobei die Impulse jeder Reihe dann entstehen, wenn von zwei ausgewählten zusammengefaßten Phasen die eine Maximal-, die andere Ninimalpotential führt, daX die erste Impulsfolge (i1) einem ersten UND-Gatter (21a), die zweite Impulsfolge (i2) einem zweiten UND-Gatter (22a) und die dritte Impulsfolge (i3) einem dritten UND-Gatter (23a) zugeführt wird, daß der Ausgang des ersten UND-Gatters (21a) über ein erstes, die Dauer des Eingangssignals verlängerndes Verzögerungsglied (21b) auf den Eingang des zweiten UND-Gatters (22a) geführt wird, der Ausgang des zweiten- UND-Gatters (22a) über ein zweites Verzögerungsglied (22b) auf den Eingang des dritten UND-Gatters (23a) geführt und der Ausgang des dritten UND-Gatters .(23a) über ein drittes Verzögerungsglied (23b) auf den Eingang des ersten UND-Gatters (21a) geführt wird, wobei die Verzögerungszeitdauer des Ausgangssignals der Verzögerungsglieder etwas größer als ein Drittel der Drehstromperiodendauer gewählt wird und daß die Ausgänge der Verzögerungsglieder auf zu auf ein gemeinsames negiertes ODER-Gatter (19) führen.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennseichnet, daß die Impulse der Impulsreiren 1, i2, i3) dadurch erzeugt werden, daß in die Phasen Zuleitungen Optokoppler (1;2;3;4;5;6) eingefügt sind, mit denen die zwei zusammengefaßten Phasen jeweils in ihnen enthaltene Foto-Transistoren steuern, die in Reihe geschaltet, an einer Versorgungaspannung liegen.