DE3211815C2 - Schaltungsanordnung zur Überwachung der Phasenfolge eines Drehstromnetzes - Google Patents

Abstract

Sollen Geräte und Anlagen an Drehstromnetze angeschlossen werden, so ist meistens eine bestimmte Phasenfolge erforderlich. Besonders wichtig ist dies bei Blindleistungsre gel anlagen, welche im Falle eines fehlerhaften Anschlusses den Blindstrom nicht kompensieren und dann erhebliche Stromkosten zur Folge haben. Die Erfindung zeigt eine Drehstromkontrollschaltung, welche so einfach und damit auch kostengünstig ist, daß sie in Geräte der genannten Art als Servicehilfe serienmäßig eingebaut werden kann. Erfindungsgemäß werden vom Netz zwei Signale abgeleitet, welche mittels logischer Verknüpfungen im Fehlerfalle ein Signal bereitstellen.

Description

Stromnetzes ohne die Nachteile der bekannten Anordnungen zu schaffen und welche in bezug auf den schaltungstechnischen Aufwand einfachst und im Bauvolumen sehr kiein ist und damit insbesondere in jeden Blindleistungsregler als Servicehilfe serienmäßig eingebaut werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Schaltung bedingt nur gat / geringe Mehrkosten der Geräte, in welche die Schaltung eingesetzt wird. Dagegen ist ein falscher Anschluß einer Anlage mit dieser Kontrolle kaum mehr möglich. Folgekosten aus einem Fehlanschluß können so von vornherein vermieden werden.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnungen F i g. 1 bis F i g. 6 an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

F'. g. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Drehstromkontrollschaltung. An die Anschlüsse 1, 2, 3 wird das Netz mit den Phasen R, S, Γ angeschlossen. Diese Folge entspricht einem rechtsdrehendem Feld. Der Transformator 4 ist in dem zu prüfenden Gerät für die Stromversorgung schon vorhanden. Falls dies nicht der Fall ist. kann ebenso wie bei der Verkettung der Netzspannungen 1 (R)- 2 (S) eine Schaltung mit Diode und Optokoppler eingesetzt werden. An der Sekundärwicklung des Transformators 4 sind die Widerstände 5, 6 und die Diode 7 derart angeschlossen, daß die Diode in Reihe zwischen den Widerständen liegt. An den Anschlüssen A und B kann zum Beispiel die Spannungsversorgung + Usp und — t/spder Schaltung oder andere Funktionen abgeleitet werden. Dies hat für die Erfindung jedoch keine Bedeutung und wird deshalb auch nicht weiter beschrieben. Die Diodenspannung wird über einen Schutzwiderstand 8 und eine Schutzdiode 9 dem Komparator 10 zugeführt. Der Komparator 10 hat vorzugsweise sehr hochohmige Eingänge, womit eine Belastung der Quelle, hier der Diodenspannung 7, vermieden wird. Der Komparator wird von der Speisespannung + (/.,·/■ und — Usp versorgt. Die negative Haibvvelle der verketteten Spannung (/«,τbedingt am Ausgang des Komparalors einen pos. Rechleckimpuls LJ2—3. Dieses Signal wird der monostabilen Kippstufe 11 zugeführt, welche zum Zeitpunkt des Flankenabfalles ihrer Eingangsspannung einen Abfrageimpuls ABFR von ca. 1 msec Impulsdauererzeugt.

Zwischen den Netzanschlüssen 1 (R) und 2 (S) ist die Reihenschaltung der Diode 12, des Widerstandes 13 und des Optokopplers 14 angeschlossen. Parallel zum Optokopplereingang liegt die Schutzdiode 15. Weiter wird an den Optokoppler 14 der Kollektorwiderstand 16 und der Ableitwiderstand 17 angeschlossen. Die negative Halbwelle der verketteten Spannung /71— 1 bedingt am Ausgang des Optokopplers 14 ein positives Signal (71 — 2. Dieses Signal (71—2 wird ebenso wie das Abfragesignal ABFR dem UND-Gatter 18 zugeführt. Fällt das Abfragesignal ABFR in den positiven Bereich des Signals (71—2, so entspricht dies einem falschen Drehstromanschluß, was einen Impuls FEHL am Ausgang des UND-Gatters 18 zur Folge hat. Dieses Signal wird dem bistabilen Flip-Flop 19 zugeführt. Am Ausgang Q stellt jetzt ein positives Signal, welches über den Verstärker 20 und den Vorwiderstand 21 die Leuchtdiode 22 zum Leuchten bringt. Wenn die Ausgänge der bistabilen Kippstufe 19 entsprechend ausgelegt sind, kann auf den Verstärker 20 verzichtet werden. Wegen der fehlenden Negation muß die Leuchtdiode dann aber dem Ausgang ζ) zugeordnet werden.

Das Ausgangssignal des Komparau.rs 10 und des Optokopplers 14 werden dem UND-Gatter 23 zugeführt, das bei Koinzidenz ein Sign.ti RVCK zur Verfügung stellt. Mil diesem Signal wird die bistabile Kippstufe 19 ■■> zurückgestellt. Diese Maßnahme ist besonders dann von Vorteil, wenn die bistabile Kippstufe 19 einmal durch eine Störung gesetzt wird. Gerade in Starkstromanlagcn treten solche Störungen oft auf. Es wird kein Fehler durch die Leuchtdiode signalisiert, da fortlaufend innerhalb von 20 msec (bei Netzfrequenz 50 Hz) die Kippstufe rückgesetzt wird. Die visuelle Wahrnehmungsgrenze liegt bei ca. 16 Hz, so daß ein fehlerhaftes Setzen der Kippstufe 19 nicht wahrgenommen wird. Je nach Art führen die Phasenanschlußfchler zu unterschiedlicher Einschaltdauer der Leuchtdiode 22. Dargestellt wird dies bei den Signalabläufen durch den Signalverlauf LADR am Ausgang des Verstärkers 20. Die Einschaltdauer der Leuchtdiode 22 schwankt zwischen 50% und 100%. Bei Leuchtdioden wirkt sich die unterschiedliche Einschaltdauer in bezug auf den Betrachter kaum aus, vorausgesetzt die Einschaltdauer liegt nicht unter 50%.

Fig. 2 zeigt die wichtigsten Signalverläufe in der Schaltung bei richtigem Drehstromanschluß, R, S. Tsind die Signalverläufe der Netzspannung an den Anschlußstellen 1, 2, 3. Mit 2—3 und 1—2 sind die verketteten Spannungsverläufe abgebildet. Ll 2—3 und (71 — 2 zeigen die beiden Signale, welche von den Eingängen 2—3 und 1—2 abgeleitet werden.

Das Signal ABFR zeigt den Abfrageimpuls. Das Sijo gnal FEHL weist Low-Pegel auf, d. h. es ist richtig angeschlossen. Mittels des Signals RÜCK wird die bistabile Kippstufe 19 nach Fig. 1 mit der Netzfrequenz zurückgesetzt. Das Signal LADR steht konstant auf H-Pegel, d. h. die Leuchtdiode leuchtet nicht.

J5 F i g. 3 zeigt einen Fehler, wobei hier S und R netzseilig getauscht sind. LADR weist eine Einschaltdauer ED von ungefähr 80% auf.

F i g. 4 zeigt einen Fehler, wobei hier S — Tgetauscht sind. Die Einschaltdauer der Leuchtdiode ist ebenfalls ca. 80%.

Fig. 5 zeigt einen Fehler, bei welchem die Phase R gariiiehl angeschlossen ist. An den Anschluß 1 (R) ist hier die Phase T herangeführt. Dieser Fehler bedingt eine F.inschaliciauer von 100% für die Leuchtdiode.
4^r> F i g. b zeigt einen Fehler, bei welchem die Phase R ebenfalls garnicht angeschlossen ist. An den Anschluß 1 (R) ist hier die Phase S herangeführt. Dieser Fehler hat eine Einschaltdauer von 50% für die Leuchtdiode zur Folge.

Es sei abschließend nochmals darauf hingewiesen, daß die erfindungsgemäße Schaltung aufgrund der einfachen Ausführung nicht nur als separates Gerät Verwendung finden kann, sondern sich als Servicehilfe für den Einbau in Geräte und Anlagenteile eignet, welche an Drehstromnetzen in der richtigen Reihenfolge angeschlossen werden müssen. Selbstverständlich kann die Schaltung gemäß der Erfindung auch für linksdrehende Felder ausgelegt werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Überwachung der Phasenfolge eines Drehstromnetzes mit oder ohne Mittelpunktsleiter unter Verwendung von mittels Impulsformern aus Spannungen des Drehstromnetzes abgeleiteten Rechteckpulsspannungen, die mit Hilfe digitaler logischer Schaltungselemente im Sinne der Erzeugung eines Signales zur Signalisierung to einer fehlerhaften Phasenanschlußfolge ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet, daß aus der negativen Halbwelle einer verketteten Spannung (U\-i) des Drehstromnetzes eine erste Rechteckpulsspannung (U 1—2) abgeleitet und den ersten Eingängen zweier UND-Gatter (18, 23) zugeführt ist, daß aus der bei richtigem Drehsinn um 120°el nacheilendtn verketteten Spannung (Ui~\) des Drehstromnetzes eine zweite und eine dritte Rechteckpulsspannung (U 2—3 bzw. A BFR) abgeleitet ist, von denen die eine (U2—3) mit der negativen Halbwelle der Wechselspannung synchrone Impulse aufweist und dem zweiten Eingang eines der beiden UND-Gatter (23) zugeführt ist, dessen Ausgang den Rücksetz-Eingang einer bistabilen Kippstufe (19) speist, und von denen die andere (ABFR) Impulse einer Impulsbreite gleich oder kleiner '/_b der Netzperiodendauer aufweist, deren ansteigende Flanke auf den Nulldurchgang.der Wechselspannung von negativen zu positiven Werten synchronisiert ist und dem zweiten Eingang des anderen der beiden UND-Gatter (18) zugeführt ist, dessen Ausgang den Setz-Eingang der bistabilen Kippstufe (19) speist, und daß an einen Ausgang der bistabilen Kippstufe (19) ein bei gesetzter Kippstufe stromführendes Signalele- j5 ment (22) zur Fehlersignalisierung angeschlossen ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Rcchteckpulsspannung (ABFR) für den zweiten Eingang des den Sctz-Eingang der bistabilen Kippstufe (19) speisenden UND-Gatters (18) mittels einer monoslabilen Kippstufe (11) aus der den zweiten Eingang des anderen UND-Gatters (23) speisenden Rcchteckpulsspannung (U 2—3) hergeleitet ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signalelcrnent (22) eine Leuchtdiode ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die umzuformenden Wechselspannungen (U\ -2 und Lh- 1) aus dem Dreh-Stromnetz galvanisch getrennt abgeleitet werden.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der umzuformenden Wechselspannungcn (U\ -2) über einen Optokoppler (14) abgeleitet ist, welcher zugleich als Impulsformer für die Erzeugung einer Rechteckpulsspannung (U 1—2) dient.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine der umzuformenden Wechselspannungen (Ui-. 1) an einem Transfor- wi mator in einem Blindleistungsregler abgegriffen wird und daß die Leuchtdiode für die Fehleranzeige (22) in der FrontplaUe dieses Blindleistungsregler ungeordnet ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Überwachung der Phasenfolge eines Drehstromnetzes mit oder ohne Mittelpunktsleiter unter Verwendung von mittels Impuisforniern aus Spannungen des Drehstromnetzes abgeleiteten Rechteckpulsspanr.ungen, die mit Hilfe digitaler, logischer Schaltungselemente im Sinne der Erzeugung eines S'gnals zur Signalisierung einer fehlerhaften Phasenanschlußfolge ausgewertet werden.

Beim Anschluß von Geräten und Anlageteilen an Drehstromnetze ist es meist notwendig, eine bestimmte Phasenfolge einzuhalten. Besonders bei Blindleistungsregelanlagen ist dies unabdingbar. An die Netzleitungen S und T wird im allgemeinen der Spannungspfad des Reglers angeschlossen, in die Netzleitung R wird der Stromwandler geschaltet. Wird der Anschluß nicht so ausgeführt, so kompensiert die Anlage den induktiven Blindstrom nicht, was entsprechende Stromkosten bedingt.

Aus der DE-OS 30 02 483 ist eine Einrichtung zur Überwachung eines Phasenausfalls und des Drehsinns von symmetrischen Drehstromnetzen ohne Mittelpunkislcitcr bekannt. Die Anordnung benötigt jeweils drei aufwendige Eingangskreise sowie drei gleich gestaltete Auswertekreise. Weiter ist ein Elektrolytkondensator erforderlich, welcher für die Netzspannung ausgelegt sein muß.

Die DE-OS 28 45 538 zeigt eine Schaltung zur Drehfcldrichtungsanzeige für die Identifikation der Phasenfolge eines Drehstroms, wobei eingangsseitig drei Wandler angeschlossen sind. Diese Wandler müssen über ein gemeinsames Potential miteinander verbunden werden. Weiter benötigt die Schaltung ein Verzögerungsglied, welches die positive und die negative Eingangsflankc unterschiedlich stark verzögert.

Die DE-OS 24 07 326 offenbart eine Detektorschaltung zur Überwachung der Phasenfolge und der Leistung in den Leitungen eines Mehrphasenstarkstromnetzcs. Die Eingänge zeigen drei gleich ausgelegte Schaltungsieile, welche auf ein gemeinsames Potential geführt sind. Um die ausgangsseilige Kippschaltung in Grundstellung zu bringen, ist eine Startschaltung vorgesehen. Voraussetzung bei der Startschaltung ist, daß die für die Logik notwendige Speisespannung schon ansteht. Da keine fortlaufende Grundstellung erfolgt, kann eine Störung die Kippschaltung setzen und eine dauerhafte Falschmeldung signalisieren.

Aus GB-OS 20 59 078 ist eine Anordnung zur Anzeige der Phasenfolge in einem Drehstromnetz bekannt. Dabei sind eingangsseilig drei gleiche Schaltkreise erforderlich, welche über ein gemeinsames Potential miteinander verbunden sind. Überwacht wird lediglich die Phasenfolge. Bei Ausfall der Phase Kmeldet das System weiter eine Gutmeldung. Der Phasenausfall ist nur über zusatzliche Signalisierungen erkennbar, welche jeder Phase separat zugeordnet werden müssen.

Weiter zeigen die Schriften DE-OS 24 07 978, DE-OS 23 38 173, DE-OS 19 01 569 und GB-PS 11 37 911 Anordnungen zur Überwachung des Drehsinns in Drehstromnetzen. Dabei werden in jeder dieser Anordnungen Thyristoren eingesetzt, welche für die hohen Netzspannungen ausgelegt sein müssen. Solche Bauelemente sind sehr teuer. Weiter' sind beim Einsät/ von Thyristoren Beschaltungcn erforderlich, die der Störempfindlichkeit dieser Halbleiter entgegenwirken.

Der Erfindung liegt ausgehend von den bekannten Schaltungen die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung /ur Überwachung der Phasenfolge eines Dreh-