DE3214367C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Überwachung des Stromausfalls in wenigstens einer Phase eines Drehstromverbrauchers entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine gattungsgemäße Schaltung ist in der US-PS 34 07 338 beschrieben. Bei dieser Schaltung ist jeder zu überwachenden Phase ein Trenntransformator zugeordnet, mit dem die Phasenspannung galvanisch getrennt auf einen in der nachfolgenden Schaltung verarbeitbaren Wert heruntertransformiert wird. An die Sekundärwicklung des Transformators ist jeweils ein Mittelpunktgleichrichter angeschlossen, durch den die heruntertransformierte Wechselspannung vollwellengleichgerichtet wird. Das so erhaltene noch stark wellige Gleichspannungssignal wird einem nachgeschalteten LC-Tiefpaß zum Zwecke des Glättens zugeführt. Dieser LC-Tiefpaß ist ein Glättungsintegrator, der in bekannter Weise mit einer Ladedrossel und einem Siebkondensator arbeitet. Er ist so dimensioniert, daß mit seiner Hilfe eine Gleichspannung erzeugt wird, die frei von jeglicher Restwelligkeit ist und deren Amplitude der Amplitude der überwachten Phasenspannung proportional ist.

An die Glättungsintegratoren sind über Dioden entkoppelt Schwellwertschalter angeschlossen, die ansprechen, wenn die von dem jeweiligen Glättungsintegrator abgegebene Gleichspannung einen vorgegebenen Grenzwert über- oder unterschreitet. Das Unterschreiten soll hierbei das Kriterium für den Ausfall einer Phase sein.

Wegen der starken Siebung hat das in einer Phase auftretende Oberwellenspektrum praktisch keinen Einfluß auf die Amplitude der am Ausgang des Glättungsintegrators erhaltenen Gleichspannung.

Mit der bekannten Schaltung ist keine Phasenüberwachung möglich, wenn der angeschlossene Drehstromverbraucher nennenswerte EMK in die ausgefallene Phase zurückspeist. Auch in diesem Falle wird an dem entsprechenden Phaseneingang der bekannten Schaltung eine Spannung erzeugt, die möglicherweise nur geringfügig unter der normalen Phasenspannung liegt, womit der Schwellwertschalter nicht ansprechen kann, um den Motor vom Netz abzuschalten.

Bei der bekannten Überwachungseinrichtung für Phasenspannungsänderungen in Mehrphasennetzen nach der DE-AS 11 67 426 sind wiederum ebenfalls drei Trenntransformatoren vorgesehen, deren Primärwicklungen im Stern an die Phasen des Drehstromnetzes angeschlossen sind. Der Sternpunkt des Transformators bleibt dagegen vom Netz getrennt. Die Sekundärwicklungen dieser drei Transformatoren sind hintereinandergeschaltet und liegen als Serienschaltung zu einem Kondensator parallel, der zusammen mit den Sekundärwicklungen einen Parallelresonanzkreis bildet, der auf die dreifache Netzfrequenz abgestimmt ist. Die an dem Parallelresonanzkreis erhaltene Resosnanzspannung steuert über einen Gleichrichter ein Relais, mit dem ein zu überwachender Verbraucher gegebenenfalls abgeschaltet wird.

Solange alle drei Phasen Spannung führen, tritt bei einem 50-Hz-Netz eine ausgeprägte 150-Hz-Frequenz auf, wobei die Ausgangsspannung des Parallelschwingkreises gegen Spannungsschwankungen am Eingang weitgehend unempfindlich sein soll. Bei Ausfall einer Phase verschwindet die 150-Hz-Frequenz und der Parallelresonanzkreis kann keine Spannung mehr abgeben, die ausreicht, um das Relais angezogen zu halten.

Die bekannte Schaltung ist ebenfalls nicht in der Lage, eine zuverlässige Phasenüberwachung zu ermöglichen, wenn der angeschlossene Verbraucher in nennenswerter Weise in die ausgefallene Phase zurückspeist und damit die als Abschaltkriterium herangezogene 150-Hz-Frequenz aufrechterhält.

Schließlich ist es aus der DE-PS 8 81 824 bekannt, als Abschaltkriterium bei Überlastzuständen und Kurzschlüssen die Oberwellen der einzelnen Phasenspannungen als Schaltkriterium zu verwenden. Diese Schaltung setzt die Kenntnis der auftretenden Oberwellen der Phasenspannungen voraus und arbeitet auch nur dann zufriedenstellend, wenn sich das Oberwellenspektrum über den Betriebszeitraum nicht verändert.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, die gattungsgemäße Vorrichtung zur Überwachung des Stromausfalls in wenigstens einer Phase eines Drehstromverbrauchers so weiterzubilden, daß sie unabhängig von der Art des Drehstromverbrauchers auch dann zuverlässig den Stromausfall erkennen kann, wenn der Drehstromverbraucher in der stromlosen Phase eine EMK erzeugt, die in der Größenordnung der Nennspannung liegt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches gelöst.

Dadurch, daß die Signalerzeugerschaltung eine Filtereinrichtung enthält und die Frequenzspektren der Phasenspannungen überwacht werden, können gleichermaßen rein ohmsche Verbraucher, Drehstromtransformatoren und Drehstromasynchronmotoren überwacht werden, weil in jedem Fall mit dem Stromausfall in wenigstens einer Phase eine Änderung des zugehörigen Frequenzspektrums einhergeht. Da in der Vergleichsschaltung jeweils die Differenz aus den den Frequenzspektren entsprechenden Meßsignalen erzeugt wird, kommt es für den Einsatz der Vorrichtung nicht darauf an, das genaue Frequenzspektrum des zu überwachenden Drehstromverbrauchers zu kennen, da das Abschaltkriterium nicht die absolute Größe des Meßsignals ist, sondern die Differenz der aus den Phasen abgeleiteten Meßsignale.

Eine relativ einfache Vorrichtung zur Überwachung des Stromausfalls in wenigstens einer Phase eines Drehstromverbrauchers wird erhalten, wenn die Signalerzeugerschaltung für jede Phase einen Meßzweig enthält, in dem ein der jeweiligen Phase zugeordnetes Meßsignal erzeugt wird. Um hierbei Unsymmetrien in den Meßzweigen auszuschließen, kann die Signalerzeugerschaltung einen Multiplexer enthalten, durch den die Filtereinrichtung zeitlich nacheinander in die den Phasen zugeordneten Meßzweige eingeschaltet wird. Der Multiplexer enthält dabei vorteilhafterweise einen Taktgeber sowie eine erste und eine zweite, von dem Taktgeber gesteuerte Schaltergruppe, von denen die erste Schaltergruppe dem Eingang der Filtereinrichtung vorgeschaltet und die zweite Schaltergruppe dem Ausgang der Filtereinrichtung nachgeschaltet ist.

Um zu vermeiden, daß die durch das Umschalten des Multiplexers erforderlichen Einschwingvorgänge der Filtereinrichtung die Meßsignale in unzulässiger Weise verfälschen, kann der Taktgeber Verzögerungseinrichtungen aufweisen, durch die die zweite Schaltergruppe derart gesteuert wird, daß der Ausgang der Filtereinrichtung mit dem jeweiligen Meßzweig erst nach dem entsprechenden Einschwingen der Filtereinrichtung verbunden wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Einschwingzeit der Filtereinrichtung ausgeblendet wird.

Falls eine kontinuierliche Überwachung erforderlich ist, um die Reaktionsgeschwindigkeit der Schaltung entsprechend zu erhöhen, kann jeder Meßzweig eine eigene Filtereinrichtung erhalten.

Gut weiterverarbeitbare Meßsignale werden erhalten, wenn die Filtereinrichtung ein Filter enthält, dessen obere Grenzfrequenz zwischen der Nennfrequenz der Versorgungsspannung für den Drehstromverbraucher und etwa der doppelten Nennfrequenz liegt. Dieses Filter kann als Tiefpaß, vorzugsweise aber als Bandpaß ausgebildet sein, wobei der Bandpaß von zwei in Serie geschalteten aktiven Notchfiltern gebildet wird, um hierdurch eine ausreichende Bandbreite zu erhalten. Das so erhaltene Signal kann einer in der Filtereinrichtung vorgesehenen Verknüpfungseinrichtung mit zwei Eingängen und einem den Ausgang der Filtereinrichtung bildenden Ausgang zugeführt werden, wobei das aus dem vorgenannten Filter erhaltene Signal in einen Eingang der Verknüpfungseinrichtung eingespeist wird und dem Eingang ein weiteres, aus der jeweiligen Phasenspannung abgeleitetes Signal zugeführt wird.

Das dem zweiten Eingang der Verknüpfungseinrichtung zugeführte Signal kann entweder der Phasenspannung unmittelbar proportional sein, beispielsweise mit Hilfe eines einfachen Spannungsteilers, dessen Ausgangsspannung entsprechend eingestellt ist, oder das in den zweiten Eingang der Verknüpfungseinrichtung eingespeiste Signal kann lediglich Oberwellen der jeweiligen Phasenspannung enthalten. Im letzteren Falle ergibt sich der Vorteil, daß das Ausgangssignal der Verknüpfungseinrichtung sich bei dem Stromausfall in der Phase eines Drehstromverbrauchers in der gleichen Weise ändert, und zwar unabhängig davon, ob der Drehstromverbraucher eine rein ohmsche Last ist oder Induktivitäten mit Eisenkernen enthält.

Zum Aussieben der Oberwellen der jeweiligen Phasenspannung enthält die Filtereinrichtung vorzugsweise ein zweites, an den zweiten Eingang der Verknüpfungseinrichtung angeschlossenes Filter, dessen untere Grenzfrequenz oberhalb der Nennfrequenz der Phasenspannung liegt. Das Filter kann hierbei als Hochpaß, vorzugsweise aber als Bandpaß ausgebildet sein. Ein einfacher Bandpaß mit hinreichender Bandbreite ergibt sich, wenn das zweite Filter von zwei in Serie geschalteten aktiven Notchfiltern gebildet ist, die den Vorteil aufweisen, daß sie bei großer Flankensteilheit ohne die Verwendung von Induktivitäten auskommen.

Um die Differenz der Filtersignale zu erzeugen, enthält die Verknüpfungseinrichtung vorzugsweise in ihrem ersten und ihrem zweiten Eingang je einen Gleichrichter, wobei an wenigstens einen Gleichrichter ein Integrator angeschlossen sein kann.

Wenn hingegen sichergestellt ist, daß die Versorgungsspannung weitgehend sinusförmig ist, genügt es, wenn in der Vergleichsschaltung das größte und das kleinste Meßsignal mit einer Referenzspannung verglichen wird und beim Über- oder Unterschreiten der Referenzspannung durch eines der Meßsignale die Vergleichsschaltung ein die Schaltstufe abschaltendes Signal abgibt.

Insbesondere bei der Verwendung von Multiplexern in der Signalerzeugerschaltung ist es zweckmäßig, wenn die Vergleichsschaltung für jedes der zugeführten Meßsignale eine Speichereinrichtung aufweist. Es ist jedoch auch möglich, in der Vergleichsschaltung lediglich zwei Speichereinrichtungen vorzusehen, von denen die eine dazu dient, das jeweils kleinste und die andere dazu dient, das jeweils größte Meßsignal zu speichern.

Ein sehr einfacher Aufbau zur Ermittlung der Differenz aus dem jeweils größten und dem jeweils kleinsten Meßsignal in der Vergleichsschaltung sieht einen Differenzverstärker vor, an dessen ersten Eingang eine Maximalspannungsschaltung angeschlossen ist, die das jeweils größte Meßsignal zu dem Differenzverstärker durchschaltet und an dessen zweiten Eingang eine Minimalspannungsschaltung angeschlossen ist, die das jeweils kleinste Meßsignal an den Differenzverstärker weiterleitet.

Eine einfache Maximalspannungsschaltung ist nach der Art eines Dioden-UND-Gatters geschaltet und weist für jedes der Meßsignale eine Diode auf, in deren Anoden die Meßsignale eingespeist werden, während die Dioden kathodenseitig miteinander verbunden, an einen an einer festen positiven Spannung liegenden Widerstand angeschlossen sind, wobei zusätzlich die Durchlaßspannungen der Dioden durch eine weitere Diode kompensiert sind. Die Minimalspannungsschaltung für die Meßsignale ist hingegen nach Art eines ODER-Gatters geschaltet, in der Weise, daß wiederum für jedes der Meßsignale eine Diode vorgesehen ist, in deren Kathoden die Meßsignale eingespeist werden und die anodenseitig miteinander verbunden an einen an einer festen negativen Spannung liegenden Widerstand angeschlossen sind, wobei außerdem die Durchlaßspannungen der Dioden durch eine weitere Diode kompensiert sind.

Um die auf diese Weise ermittelte Differenz zwischen den Meßsignalen mit einer Referenzspannungsquelle zu vergleichen, ist zweckmäßigerweise an den Ausgang des Differenzverstärkers ein Komparator angeschlossen, an dessen anderem Eingang eine Referenzspannungsquelle liegt, wobei der Ausgang des zweiten Komparators an den Eingang der gesteuerten Schaltstufe angeschlossen ist.

Um zu verhindern, daß beim Einschalten der Überwachungsvorrichtung wegen des unterschiedlichen Erscheinens der Versorgungsspannungen Fehlschaltungen auftreten, ist es zweckmäßig, zwischen den Ausgang des Differenzverstärkers und den zugehörigen Eingang des Komparators eine Verzögerungsschaltung zu legen, die für eine vorbestimmte Zeit nach dem Einschalten der Vorrichtung die Spannung an dem zugehörigen Eingang des Komparators auf einem Wert hält, derart, daß die Versorgungsspannung für den Drehstromverbraucher eingeschaltet ist.

Um dafür zu sorgen, daß eventuelle kurze Stromausfälle in einer der Phasen nicht zum Abschalten des Drehstromverbrauchers führen, liegt vorzugsweise an dem Eingang des Komparators ein Integrationsglied.

Wie ausgeführt, lassen sich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowohl Drehstromasynchronmotoren als auch Drehstromtransformatoren als auch rein ohmsche Lasten überwachen.

Falls das überwachte Gerät ein frequenzgeregelter Drehstromverbraucher ist, ist zweckmäßigerweise wenigstens die obere Grenzfrequenz des ersten Filters entsprechend der Nennfrequenz der Versorgungsspannung nachregelbar.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 die Vorrichtung zum Überwachen des Stromausfalls in wenigstens einer Phase eines Drehstromverbrauchers gemäß der Erfindung in einem Blockschaltbild,

Fig. 2 das Schaltbild der Eingangsstufe, der ersten Schaltergruppe des Multiplexers und den Taktgeber des Multiplexers für die Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 das Schaltbild der Filtereinrichtung mit zwei Bandpaßfiltern sowie die daran angeschlossene Verknüpfungseinrichtung und die zweite, an die Filtereinrichtung angeschlossene Schaltergruppe des Multiplexers,

Fig. 4 ein Teilschaltbild der Vergleichsschaltung mit den Speichergliedern, der Maximal- sowie der Minimalspannungsschaltung, des daran angeschlossenen ersten Integrators sowie des an den ersten Integrator angeschlossenen Verknüpfungsgliedes für die Vorrichtung nach Fig. 1.

Fig. 5 das Schaltbild des Komparators und der Schaltstufe der Vorrichtung nach Fig. 1.

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 1 zur Überwachung des Stromausfalls in wenigstens einer der Phasen R, S, T eines an ein Drehstromnetz 2 angeschlossenen Drehstromverbrauchers 3, beispielsweise eines Drehstromasynchronmotors, veranschaulicht. Die Überwachungsvorrichtung 1 enthält eine aus den Spannungen der Phasen R, S, T Meßsignale ableitende Signalerzeugerschaltung 4, an die eine die Meßsignale mit einer Referenzspannung vergleichende Vergleichsschaltung 5 angeschlossen ist, mit der wiederum eine von der Vergleichsschaltung 5 gesteuerte Schaltstufe 6 verbunden ist.

Die Signalerzeugerschaltung 4 enthält für jede der Phasen R, S, T einen Meßzweig 7, 8, 9, der mit einer an die jeweilige Phase R, S, T angeschlossenen Eingangsstufe 10 bzw. 11 bzw. 12 beginnt. Die Ausgänge der Eingangsstufen 10, 11 und 12 sind mit einer ersten Schaltergruppe 13 eines Multiplexers 14 verbunden. Mit Hilfe der ersten Schaltergruppe 13 des Multiplexers 14 wird zeitlich nacheinander eine Filtereinrichtung 15 mit den einzelnen Eingangsstufen 10, 11, 12 und damit mit den Phasen R, S, T verbunden. Der Ausgang der Filtereinrichtung 15 liegt an einer zweiten Schaltergruppe 16 des Multiplexers 14. Zur Steuerung der ersten und der zweiten Schaltergruppe 13, 16 weist der Multiplexer 14 einen Taktgeber 17 auf, durch den zeitlich nacheinander die einzelnen Schalter der ersten und der zweiten Schaltergruppe 13, 16 geschlossen werden, so daß die Filtereinrichtung 15 zeitlich nacheinander jedem der Meßzweige 7, 8 und 9 zugeschaltet wird, während die anderen Meßzweige unterbrochen sind.

Um die Einschwingzeit der Filtereinrichtung 15 auszublenden, enthält der Taktgeber 17 eine Verzögerungseinrichtung 18 für die der zweiten Schaltergruppe 16 zugeführten Taktsignale derart, daß der dem jeweiligen Meßzweig 7, 8 oder 9 zugeordnete Schalter der zweiten Schaltergruppe 16 erst geschlossen wird, nachdem die Filtereinrichtung 15 hinreichend eingeschwungen ist.

Die Verwendung einer Filtereinrichtung 15 für alle Meßzweige 7, 8 und 9 hat den Vorteil, daß bei der Meßsignalerzeugung mit Hilfe der Filtereinrichtung 15 keine Unsymmetrien zwischen den einzelnen Meßzweigen 7, 8 und 9 auftreten können, weil ein und dieselbe Filtereinrichtung 15 zeitlich nacheinander allen Meßzweigen 7, 8 und 9 zugeschaltet wird. Andererseits ist es auch möglich, um die Einschwingvorgänge der Filtereinrichtung 15 zu eliminieren und um den Multiplexer 14 einzusparen, jedem der Meßzweige 7, 8 und 9 eine eigene an die jeweilige Eingangsstufe 10, 11 und 12 angeschlossene Filtereinrichtung zuzuordnen.

Jeder Ausgang eines der Meßzweige 7, 8 und 9 bildet einen der Ausgänge der Signalerzeugerschaltung 4, nämlich die Ausgänge 20, 21 und 22, an denen die von der Signalerzeugerschaltung 4 erzeugten und aus den Spannungen der Phasen R, S, T abgeleiteten Meßsignale anstehen, die den Frequenzspektren der Spannungen in den Phasen R, S, T entsprechen.

Die drei Ausgänge 20, 21, 22 der Signalerzeugerschaltung 4 sind an entsprechende Eingänge 23, 24 und 25 der Vergleichsschaltung 5 angeschlossen, die an ihren Eingängen 23, 24, 25 für jedes der Meßsignale eine eigene Speichereinrichtung 26, 27 bzw. 28 enthält. An jede der Speichereinrichtungen 26, 27 und 28 ist ein Eingang der zu der Vergleichsschaltung 5 gehörenden Maximalspannungsschaltung 29 und einer der Eingänge der ebenfalls zu der Vergleichsschaltung 5 gehörenden Minimalspannungsschaltung 30 angeschlossen.

An den Ausgängen 31 und 32 der Maximal- bzw. der Minimalspannungsschaltung 29 bzw. 30 steht jeweils die größte bzw. die kleinste in den Speichereinrichtungen 26, 27 und 28 gespeicherte Meßspannung an, wobei der Ausgang 32 der Minimalspannungsschaltung 30 mit dem invertierenden Eingang und der Ausgang 31 der Maximalspannungsschaltung 29 mit dem nicht invertierenden Eingang eines nachgeschalteten Differenzverstärkers 33 verbunden ist. Der Ausgang des Differenzverstärkers 33 liegt an einer Verzögerungsschaltung 34, die das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 33 nach dem Einschalten der Versorgungsspannung der Überwachungsvorrichtung 1 mit einer vorbestimmten Verzögerung an ein nachgeschaltetes Integrationsglied 35 weiterleitet, um so Fehlschaltungen der Überwachungsvorrichtung 1 beim Einschalten der Versorgungsspannung zu vermeiden.

Der Ausgang des Integrationsgliedes 35 liegt an dem nicht invertierenden Eingang eines Komparators 36, dessen Ausgang den Ausgang der Vergleichsschaltung 5 bildet; dem invertierenden Eingang des Komparators 36 wird eine Referenzspannung 37 zugeführt.

Wie Fig. 1 zeigt, ist an den Ausgang 38 der Vergleichsschaltung 5 die Schaltstufe 6 angeschlossen, die im wesentlichen einen von dem an dem Ausgang 38 anstehenden Signal gesteuerten NPN-Transistor und ein durch den Transistor 39 geschaltetes Relais 40 enthält, welches seinerseits die Stromversorgung für den Drehstromverbraucher 3 ein- bzw. ausschaltet.

Wenn bei der Überwachungsvorrichtung 1 für jeden der Meßzweige 7, 8 und 9 jeweils eine eigene Filtereinrichtung 15 vorgesehen ist, kann auf die Speichereinrichtungen 26, 27 und 28 in der Vergleichsschaltung 1 verzichtet werden, oder es ist möglich, die Speichereinrichtungen an den Ausgängen 31 und 32 der Maximal- bzw. der Minimalspannungsschaltung 29 oder 30 anzuschließen.

Die insoweit beschriebene Überwachungsvorrichtung 1 nach Fig. 1 arbeitet folgendermaßen: Aus dem Netz 2 wird der Drehstromverbraucher 3 mit mehr oder weniger sinusförmigen Spannungen beaufschlagt, die in den einzelnen Wicklungen des Drehstromverbrauchers 3 entsprechende Ströme erzeugen. Die in den Phasen R, S, T auftretenden Spannungen gelangen in die den jeweiligen Meßzweigen 7, 8 und 9 zugehörigen Eingangsstufen 10, 11 und 12, in denen die in den Phasen R, S, T auftretenden Spannungen heruntergeteilt werden und wo eine eventuell notwendige Impedanztransformation durchgeführt wird. Das aus den Eingangsstufen 10, 11 und 12 herauskommende Signal ist den Spannungen in den Phasen R, S und T zu jedem Zeitpunkt proportional und wird der ersten Schaltergruppe 13 des Multiplexers 14 zugeführt. Es sei angenommen, daß der Taktgeber 17 die erste Schaltergruppe 13 so steuert, daß der Meßzweig 7 mit der Filtereinrichtung 15 verbunden ist, die an ihrem Ausgang ein dem in der Phase R auftretenden Frequenzspektrum entsprechendes Meßsignal erzeugt. Nach dem Einschwingen der Filtereinrichtung 15 wird von dem Taktgeber 17 über die Verzögerungseinrichtung 18 der dem Meßzweig 7 zugeordnete Schalter der zweiten Schaltergruppe 16 des Multiplexers 14 geschlossen, so daß das von der Filtereinrichtung 15 erzeugte Meßsignal zu dem Ausgang 20 weitergeleitet wird, von wo aus es zu dem Eingang 23 der Vergleichsschaltung 5 gelangt; dort wird es in der Speichereinrichtung 26 gespeichert. Nach einer vorbestimmten Zeit wird der dem Meßzweig 7 zugeordnete Schalter der ersten Schaltergruppe 13 geöffnet und der dem Meßzweig 8 entsprechende Schalter der ersten Schaltergruppe 13 geschlossen, so daß die Filtereinrichtung 15 nunmehr mit der Phase S verbunden ist und ein dem Frequenzspektrum in der Phase S entsprechende Meßsignal erzeugt, das wiederum nach dem Einschwingen der Filtereinrichtung 15 über den dem Meßzweig 8 zugeordneten Schalter der zweiten Schaltergruppe 16 an den Ausgang 21 der Signalerzeugerschaltung 4 geleitet wird. Von hier aus gelangt das Meßsignal über den Eingang 24 der Vergleichsschaltung 5 in die Speichereinrichtung 27. Nach einer weiteren vorbestimmten Zeit wird die Filtereinrichtung 15 dem Meßzweig 9 zugeschaltet, in dem nun wiederum derselbe Vorgang abläuft wie vorher bei den Meßzweigen 7 und 8, wobei das erzeugte Meßsignal in die Speichereinrichtung 28 gelangt. Nach derselben vorbestimmten Zeit beginnt der Multiplexer 14 wieder die Filtereinrichtung 15 nacheinander den Meßzweigen 7, 8 und 9 zuzuschalten.

Wenn in allen Phasen R, S und T des Drehstromverbrauchers 3 Ströme fließen, so sind die entstehenden Frequenzspektren in den einzelnen Phasen R, S, T untereinander gleich, was auch dazu führt, daß die in den Speichereinrichtungen 26, 27 und 28 gespeicherten Meßsignale untereinander gleich sind, womit die Maximal- und die Minimalspannungsschaltung 29 bzw. 30 das gleiche Ausgangssignal abgeben, so daß die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Signalen null ist, was dazu führt, daß das Ausgangssignal an dem Differenzverstärker 33 ebenfalls null ist. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 33 gelangt über die Verzögerungseinrichtung 34 und das Integrationsglied 35 an den nicht invertierenden Eingang des Komparators 36, der daraufhin, weil das dem nicht invertierenden Eingang zugeführte Signal kleiner ist als die Referenzspannung 37, den Transistor 39 der Schaltstufe 6 durchsteuert.

Sobald in einer der Phasen R, S oder T der Strom ausfällt, weicht in der zugehörigen Phase das Frequenzspektrum von den Frequenzspektren der übrigen Phasen ab. Wenn beispielsweise der Drehstromverbraucher 3 ein Drehstromasynchronmotor ist, wird in der an die ausgefallene Phase angeschlossenen Wicklung eine EMK erzeugt, die eine ausgeprägte fünfte Oberwelle enthält, während die fünfte Oberwelle in den übrigen Phasen praktisch nicht auftritt. Damit weicht das erzeugte Meßsignal von den Meßsignalen der übrigen beiden Phasen ab, so daß in der dieser Phase zugeordneten Speichereinrichtung eine andere Spannung gespeichert ist als in den übrigen Speichereinrichtungen. Als Folge hiervon werden der invertierende und der nicht invertierende Eingang des Komparators 33 mit unterschiedlichen Spannungen beaufschlagt, so daß dieser an seinem Ausgang eine von null verschiedene Spannung abgibt, die in den nicht invertierenden Eingang des Komparators 36 eingespeist wird. Da diese in den nicht invertierenden Eingang des Komparators 36 eingespeiste Spannung größer als die Referenzspannung 37 ist, schaltet der Komparator 36 den Transistor 39 ab und damit auch das Relais 40, womit insgesamt die Stromversorgung für den Drehstromverbraucher 3 abgeschaltet wird.

In ähnlicher Weise arbeitet die Schaltung, wenn der Strom in zwei Phasen ausfällt, weil auch dann in den Eingängen des Differenzverstärkers 33 unterschiedliche Spannungen infolge der unterschiedlichen Frequenzspektren auftreten.

Je nach Auslegung der Filtereinrichtung 15 ist es auch möglich, induktive Drehstromverbraucher 3 zu überwachen, da bei diesen beim Stromausfall in einer Phase die Oberwelle K₃ auftritt und zu einer Veränderung des Frequenzspektrums führt. Sogar eine rein ohmsche Last als Drehstromverbraucher 3 führt zu einer Änderung in dem Frequenzspektrum, insofern nämlich, als in der ausgefallenen Phase überhaupt keine Spannung mehr ansteht, so daß das Frequenzspektrum auch nicht mehr die Grundfrequenz der Versorgungsspannung aufweist, womit es wiederum von den Frequenzspektren der übrigen beiden Phasen abweicht.

Die in Fig. 1 in einem Blockschaltbild veranschaulichte Überwachungsvorrichtung 1 kann, wie in den Schaltbildern der Fig. 2 bis 5 dargestellt ist, im einzelnen ausgeführt werden. Die in Fig. 1 veranschaulichten Funktionsblöcke sind in den Schaltbildern der Fig. 2 bis 5 gestrichelt dargestellt und mit denselben Bezugszeichen versehen; die Versorgungsspannung für die einzelnen verwendeten integrierten Schaltkreise ist aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt.

Wie bereits ausgeführt, enthält jeder der Meßzweige 7, 8 und 9 eine Eingangsstufe 10, 11 und 12, die jeweils aus Symmetriegründen untereinander gleich sind, weshalb lediglich die Schaltstufe 10 des Meßzweiges 7 ausführlich dargestellt ist.

Die Schaltstufe 10 enthält einen an die Phase R angeschlossenen, aus Widerständen 50 und 51 gebildeten Spannungsteiler, dessen Fußpunkt mit Masse verbunden ist. Durch die in Serie geschalteten Widerstände 50 und 51 wird die in der Phase R auftretende Nennspannung auf einen in der Überwachungsvorrichtung 1 weiter verarbeitbaren Wert heruntergeteilt und die an dem Widerstand 51 anstehende Spannung wird dem nicht invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 52 zugeführt, der von seinem Ausgang 53 unmittelbar zu dem invertierenden Eingang gegengekoppelt ist, so daß seine Verstärkung näherungsweise eins beträgt; der Operationsverstärker 52 arbeitet damit im wesentlichen als Elektrometerverstärker mit hohem Eingangswiderstand. Um den nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 52 gegen gefährliche Überspannungen zu schützen, liegen zu dem Widerstand 51 parallel zwei in Serie geschaltete Z-Dioden 54 und 55, die derart miteinander verbunden sind, daß eine positive Spannungsspitze durch die Z-Diode 54 und eine negative Überspannungsspitze durch die Z-Diode 55 begrenzt wird.

Der Ausgang 53 des Operationsverstärkers 52 ist an einen zugehörigen Eingang 54 der ersten Schaltergruppe 13 des Multiplexers 14 angeschlossen, während die Ausgänge der Eingangsstufen 11 und 12 an die übrigen Eingänge 55 und 56 der Schaltergruppe 13 angeschlossen sind, die beispielsweise durch eine integrierte Schaltung vom Typ CD 4066 gebildet ist, das mehrere Analogsignal-übertragende-MOS-Schalter enthält. Die Steuereingänge 57, 58 und 59 der ersten Schaltergruppe 13 werden von drei zeitlich gegeneinander versetzten Schaltwellen aus dem Taktgeber 17 beaufschlagt.

Der Taktgeber 17 enthält einen mit Hilfe eines Operationsverstärkers 60 aufgebauten Oszillator 61, an den ein 1-aus-3-Zähler angeschlossen ist. Damit der Operationsverstärker 60 an seinem Ausgang Schwingungen erzeugt, ist er von seinem Ausgang her über den Widerstand 63 zu seinem invertierenden Eingang und über den Widerstand 64 zu dem nicht invertierenden Eingang zurückgekoppelt, wobei zur Verringerung der an den nicht invertierenden Eingang zurückgeführten Spannung an den nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 60 ein weiterer mit der Schaltungsmasse verbundener Fußpunktwiderstand 65 angeschlossen ist. Von dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 60 führt ein die Schwingfrequenz im wesentlichen bestimmender Kondensator 66 zur Schaltungsmasse.

Die Funktionsweise eines solchen Oszillators 61 ist bekannt und wird deshalb nicht näher beschrieben. Das von dem Oszillator 61 erzeugte Signal gelangt in den Demultiplexer 62, der für die Eingänge 57, 58 und 59 der Schaltergruppe 13 drei Schaltwellen erzeugt, derart, daß zu jedem Zeitpunkt lediglich einer der zu der Schaltergruppe 13 gehörenden Schalter 13 a, 13 b und 13 c eingeschaltet ist, während die anderen ausgeschaltet sind. Die Schaltwellen für die zweite Schaltergruppe 16 werden über die Verzögerungseinrichtung 18 zeitlich verzögert, so daß die oben beschriebene Arbeitsweise zustandekommt. Zur Verzögerung der Schaltwellen enthält die Verzögerungseinrichtung 18 für jede der drei Schaltwellen für die zweite Schaltergruppe 16 ein als Tiefpaß geschaltetes RC -Glied, jeweils bestehend aus einem an den jeweiligen Ausgang des 1-aus-3-Zählers 62 angeschlossenen Widerstand 70 und einem von dem Widerstand 70 zu der negativen Versorgungsspannung führenden Kondensator 71 , wobei an der Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand 70 und dem Kondensator 71 die Schaltwelle für den zugehörigen Schalter der zweiten Schaltergruppe 16 abgegriffen wird. Damit aber die Schaltwelle lediglich das Einschalten, jedoch nicht das Ausschalten des entsprechenden Schalters der zweiten Schaltergruppe 16 verzögert, ist jeder der Widerstände 70 durch eine entsprechend gepolte Diode 72 überbrückt.

Die durch die Verzögerungseinrichtung 18 lediglich in ihrer Impulsvorderflanke verzögerten Schaltwellen gelangen über Leitungen 73, 74 und 75 zu den entsprechenden Steuereingängen 77, 78 und 79 der zweiten Schaltergruppe 16.

Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel beträgt die Frequenz des Oszillators 61 ca. 7,4 Hz, während die Frequenz der Schaltwellen entsprechend der Teilung durch drei bei ca. 2,46 Hz und die Schaltverzögerung der Vorderflanke durch die Verzögerungseinrichtung 18 bei ca. 100 ms liegt.

Über eine Verbindungsleitung 81 ist die erste Schaltergruppe 13 mit dem Eingang 82 der Filtereinrichtung 15 verbunden, die zwei als Bandpässe geschaltete Filter 85 und 86 enthält, an deren Ausgänge 87 und 88 eine Verknüpfungseinrichtung 89 angeschlossen ist. Beide Bandpässe 85 und 86 werden jeweils von zwei hintereinandergeschalteten aktiven Notchfiltern 90, 91 bzw. 92, 93 gebildet, die jeweils gleich geschaltet, jedoch unterschiedlich dimensioniert sind. Der grundsätzliche Aufbau der Notchfilter ist im folgenden anhand des Notchfilters 90 des Filters 85 beschrieben:

Das Notchfilter 90 enthält einen Operationsverstärker 100, der von seinem Ausgang über einen Widerstand 101 zu dem invertierenden Eingang gegengekoppelt ist. Der nicht invertierende Eingang liegt über einen Widerstand 102 zum Unterdrücken von Drifterscheinungen an der Schaltungsmasse. Der Widerstand 101 ist durch die Serienschaltung, bestehend aus zwei Kondensatoren 103 und 104 überbrückt, wobei die Verbindungsstelle zwischen den Kondensatoren 102 und 104 über einen Widerstand 105 mit der Schaltungsmasse verbunden ist; die Verbindungsstelle aus den beiden Kondensatoren 103 und 104 bildet den Eingang 106 des Notchfilters 90, in den die durch die zugehörige Eingangsstufe 10, 11 oder 12 heruntergeteilte Phasenspannung eingespeist wird. Die Dimensionierung solcher Notchfilter ist bekannt und beispielsweise in "Halbleiterschaltungstechnik" von U. Tietze und Ch. Schenk, 3. Auflage, Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg-New York, auf Seite 341 beschrieben.

Im einzelnen sind die Notchfilter 90, 91, 92 und 93 so dimensioniert, daß das Filter 86 lediglich die Grundfrequenz der Nennspannung für den Drehstromverbraucher durchläßt, während das Filter 85 nur die Oberwellen einschließlich K₃ zu seinem Ausgang 87 passieren läßt. Damit die Überwachungsvorrichtung 1 sowohl bei 50 als auch bei 60 Hz Nennfrequenz betrieben werden kann, ist das Notchfilter 92 auf 50 Hz und das Notchfilter 93 auf 60 Hz abgestimmt, womit sich insgesamt eine Mittenfrequenz des Filters 86 von 55 Hz ergibt, während die untere Grenzfrequenz des als Bandpaß geschalteten Filters 85 bei 150 Hz und die obere Grenzfrequenz bei ca. 500 Hz liegen.

Ein weiteres, nicht dargestelltes Ausführungsbeispiel der Filtereinrichtung 15 sieht vor, daß das Filter 85 als Hochpaß und das Filter 86 als Tiefpaß ausgeführt sind, wobei das Tiefpaßfilter lediglich die Grundfrequenz und das Hochpaßfilter nur die Oberwellen durchläßt.

Schließlich kann bei einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel für die Filtereinrichtung 15 das Filter 85 durch einen einfachen Spannungsteiler oder Verstärker ersetzt werden, der das gesamte Frequenzspektrum zu dem Ausgang 87 passieren läßt.

An die Ausgänge 87 und 88 der Filter 85 und 86 ist die als Differenzbildner ausgebildete Verknüpfungseinrichtung 89 angeschlossen, und zwar in der Weise, daß das Ausgangssignal des Filters 85 über einen Gleichrichter 110 dem invertierenden Eingang und das Ausgangssignal des Filters 86 über einen Gleichrichter 111 dem nicht invertierenden Eingang eines Differenzverstärkers 112 zugeführt wird. Jeder der Gleichrichter 110, 111 wird von einem über einen Widerstand 113 gegengekoppelten Operationsverstärker 114 gebildet, der entweder zusätzlich über eine entsprechende Diode gegengekoppelt oder so an die Versorgungsspannung angeschlossen ist, daß er von der in seinen invertierenden Eingang eingespeisten Wechselspannung lediglich die positiven Halbwellen verstärkt und die negativen Halbwellen unterdrückt; damit die Gegenkopplung über den Widerstand 113 wirksam werden kann, ist der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 114 über einen Entkopplungswiderstand 115 an den jeweils zugehörigen Ausgang 87 bzw. 88 des entsprechenden zugehörigen Filters 85 bzw. 86 angeschlossen.

Das aus dem Gleichrichter 110 halbwellengleichgerichtete Wechselspannungssignal gelangt über die Serienschaltung von Widerständen 116, 117 in den invertierenden Eingang des über einen Widerstand 118 gegengekoppelten Operationsverstärkers 112, während das aus dem Gleichrichter 111 erhaltene halbwellengleichgerichtete Wechselspannungssignal über die Serienschaltung aus Widerständen 119, 120 dem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 112 zugeführt wird, dessen nicht invertierender Eingang über einen Widerstand 121 mit der Schaltungsmasse verbunden ist. Um eine ordnungsgemäße Differenzbildung der gleichgerichteten, aus den Filtern 85 und 86 erhaltenen Signale sicherzustellen, wird entweder lediglich eines der halbwellengleichgerichteten Signale oder beide mit Hilfe von Kondensatoren integriert, wozu an die Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand 116 und dem Widerstand 117 der Kondensator 122 und an die Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand 119 und dem Widerstand 120 der Kondensator 123 angeschlossen ist. An dem Ausgang 124 der Filtereinrichtung 15 steht damit ein Signal an, das im wesentlichen der Differenz der aus den Filtern 85 und 86 erhaltenen Signale entspricht und das weiterzuverarbeitende Meßsignal darstellt.

Im einzelnen arbeitet die Filtereinrichtung 15 in der Weise, daß das Meßsignal einen hohen Wert aufweist, wenn der Drehstromverbraucher 3 an ein Drehstromnetz mit sinusförmigen Spannungen angeschlossen ist und keine Phase ausgefallen ist, da dann praktisch keine Oberwellen auftreten, womit das Ausgangssignal des Filters 85 nahezu null ist. Fällt jedoch bei dem gewählten Beispiel eine Phase aus, so treten in dieser Phase Oberwellen auf, wenn der Drehstromverbraucher ein Drehstromtransformator oder Asynchronmotor ist, so daß sich an dem Ausgang 87 des Filters 85 ein von null nennenswert verschiedenes Signal einstellt, das in den Differenzbildner 89 das aus dem Filter 86 erhaltene Signal verringert. Es wird also im Vergleich zu dem Fall, bei dem in allen Phasen ein Strom fließt, ein kleineres Meßsignal erzeugt.

Ist hingegen der Drehstromverbraucher eine rein ohmsche Last, die keinerlei EMK erzeugt, so sind die Ausgangssignale beider Filter 85 und 86 null und damit auch das aus der Differenz beider Signale erhaltene Meßsignal.

Änderungen des Meßsignals ergeben sich auch, wenn das Filter für die Oberwellen das Filter 85 durch einen einfachen Spannungsteiler ersetzt wird.

Wenn die Filtereinrichtung 15 zur Überwachung von frequenzgeregelten Asynchronmotoren verwendet wird, müssen die Filter 85 und 86 entsprechend der Nennfrequenzänderung für den Drehstrommotor nachgeregelt werden, was beispielsweise durch Parallelschalten von Kapazitätsdioden zu den frequenzbestimmenden Kondensatoren erreicht werden kann.

Das in der beschriebenen Weise mit Hilfe der Filtereinrichtung 15 erhaltene Meßsignal gelangt von deren Ausgang 124 in die zweite Schaltergruppe 16 des Multiplexers 14, von wo es entsprechend der Stellung der Schalter dem zu dem jeweiligen Meßzweig 7, 8 oder 9 gehörigen Ausgang 20, 21 oder 22 der Signalerzeugerschaltung 4 zugeführt wird.

In den Fig. 4 und 5 ist das Schaltbild der Vergleichsschaltung 5 veranschaulicht, an deren Eingänge 23, 24, 25, wie bereits oben ausgeführt, Speicherglieder 26, 27, 28 in Form von an der Schaltungsmasse angeschlossenen Kondensatoren 26, 27, 28 liegen. Zur Verbesserung der Speicherwirkung bzw. zum Erzielen einer Integrationswirkung ist jeder der Kondensatoren 26, 27, 28 über einen zugehörigen Widerstand 130, 131 und 132 mit dem jeweils zugehörigen Eingang 23, 24, 25 der Vergleichsschaltung 5 verbunden. Die in den Kondensatoren 26, 27, 28 gespeicherten Meßsignale werden über Leitungen 133, 134 und 135 der Minimalspannungsschaltung 30 zugeführt, und über Leitungen 136, 137, 138 werden die gespeicherten Meßsignale der Minimalspannungsschaltung 29 zugeführt.

Die Minimalspannungsschaltung 30 ist nach Art eines Dioden-UND-Gatters geschaltet, d. h. sie enthält für jedes Meßsignal, das auf den Leitungen 133, 134, 135 zugeführt wird, jeweils eine Diode 140, 141, 142, wobei das Meßsignal in die Kathode der Dioden 140 bis 142 eingespeist wird. Anodenseitig sind die drei Dioden 140 bis 142 zusammengeschaltet und liegen über einen Widerstand 143 an einer positiven Versorgungsspannung, die größer ist als der zu erwartende Maximalwert irgendeines der Meßsignale. Zur Kompensation der Durchlaßspannung der Dioden 140 bis 142 ist mit deren Anoden eine weitere Diode 144 anodenseitig verbunden, deren Kathode über einen Widerstand 145 an einer negativen Versorgungsspannung liegt. Die Verbindungsstelle zwischen der Kathode der Diode 144 und dem Widerstand 145 bildet den Ausgang 32 der Minimalspannungsschaltung 30.

Die Minimalspannungsschaltung arbeitet in der Weise, daß die Anoden der Dioden 140 bis 142 ein Potential annehmen, das dem kleinsten in einem der Kondensatoren 26, 27, 28 gespeicherten Spannungswert zuzüglich der Durchlaßspannung der Diode entspricht. Liegt an einem der Kondensatoren 26, 27, 28 eine höhere Spannung an, so ist die damit verbundene Diode der Dioden 140 bis 142 in Sperrichtung gepolt, da ihre Anode auf einem kleineren Potential als die Kathode liegt.

Die Spannung an dem Ausgang 32 ist wegen der durch den Widerstand 145 in jedem Falle in Durchlaßrichtung gepolten Diode 144 gleich der an der Anode der Diode 144 liegenden Spannung minus der Durchlaßspannung dieser Diode, d. h. die an dem Ausgang 32 anstehende Spannung ist, wenn die Dioden 140 bis 142 dieselbe Durchlaßspannung aufweisen wie die Diode 144, gleich der kleinsten an einem der drei Kondensatoren 26 bis 28 anliegenden Spannung.

Die Maximalspannungsschaltung 29 ist nach Art eines Dioden-ODER-Gatters aufgebaut und enthält wiederum insgesamt drei Dioden 150, 151 und 152, deren Anoden die Eingänge der Maximalspannungsschaltung 29 bilden. Kathodenseitig sind die Dioden 150 bis 152 miteinander verbunden und liegen an einem mit einer negativen Versorgungsspannung verbundenen Widerstand 153. Die Kathoden der Dioden 150 bis 152 sind mit der Kathode einer weiteren Diode 154 zur Kompensation der Durchlaßspannungen der Dioden 150 bis 152 verbunden. Die Diode 154 liegt mit ihrer Anode über einen Widerstand 155 an einer positiven Versorgungsspannung, die wiederum größer ist als der zu erwartende Maximalwert der in den Kondensatoren 26 bis 28 gespeicherten Meßsignale. Die Anode der Diode 154 bildet den Ausgang 31 der Maximalspannungsschaltung.

Die Funktionsweise der Maximalspannungsschaltung 29 ist ähnlich der oben bereits beschriebenen Funktionsweise der Minimalspannungsschaltung 30 mit dem Unterschied lediglich, daß an den Kathoden der Dioden 150 bis 152 die größte an einem der Kondensatoren 26 bis 28 anliegenden Spannung zuzüglich der Durchlaßspannung ansteht. Die übrigen Dioden sind entsprechend in Sperrichtung gepolt, weil das an ihrer Anode anliegende Potential kleiner ist als das Potential der Kathode. Die Diode 154 dient wiederum der Kompensation der Durchlaßspannungen 150 bis 152, wie oben beschrieben.

An den Ausgang 31 der Maximalspannungsschaltung 29 und an den Ausgang 32 der Minimalspannungsschaltung 30 ist über Serienwiderstände 160, 161 der über einen Widerstand 162 gegengekoppelte Differenzverstärker 33 derart angeschlossen, daß das jeweils kleinste Meßsignal dem invertierenden und das jeweils größte ermittelte Meßsignal dem nicht invertierenden Eingang zugeführt wird, der zusätzlich über einen Ableitwiderstand 163 mit der Schaltungsmasse verbunden ist. An dem Ausgang des Differenzverstärkers 33 steht damit die verstärkte Differenz zwischen dem kleinsten und dem größten ermittelten Meßsignal an, was, wie beschrieben, das Kriterium für den Stromausfall in wenigstens einer Phase des Drehstromverbrauchers 3 darstellt. Sind nämlich alle Phasen stromführend, so sind die Frequenzspektren in allen Phasen gleich, womit auch die Meßsignale in allen Meßzweigen 7, 8 und 9 gleich sind, was dazu führt, daß an den Speicherkondensatoren 26 bis 28 jeweils gleiche Spannungen anliegen, so daß die Ausgangsspannung am Ausgang des Differenzverstärkers 33 null ist. Ändert sich jedoch das Frequenzspektrum in einer Phase gegenüber den Frequenzspektren der anderen Phase, so erzeugt der Differenzverstärker 33 an seinem Ausgang ein von null verschiedenes Signal, das in die Verzögerungsschaltung 34 eingespeist wird.

Die Verzögerungsschaltung 34 enthält einen gesteuerten Schalter 170, mit dem das an dem Ausgang des Differenzverstärkers 33 anstehende Signal zu der Integrationseinrichtung 35 durchgeschaltet werden kann. An den Steuereingang 171 des Schalters 170 sind mit einer negativen Versorgungsspannung verbundener Kondensator 172 sowie ein mit der positiven Versorgungsspannung verbundener Widerstand 173 angeschlossen. Der Widerstand 173 ist durch eine Diode 174 überbrückt, die so geschaltet ist, daß ihre Anode an dem Steuereingang 171 liegt.

Nach dem Einschalten der Versorgungsspannungen liegt über den entladenen Kondensator 172 der Steuereingang 171 auf negativem Potential, was dazu führt, daß der gesteuerte Schalter 170 geöffnet ist und das Ausgangssignal von dem Differenzverstärker 32 nicht weiterleitet. Im Laufe der Zeit wird durch die positive Versorgungsspannung und den Widerstand 173 der Kondensator 172 aufgeladen, so daß der gesteuerte Schalter 170 in den leitenden Zustand überführt wird, wenn das Potential an seinem Steuereingang 171 einen vorbestimmten Wert überschreitet. Sobald dieser Zustand erreicht ist, ist die Überwachungsvorrichtung 1 bereit und das in der Vergleichsschaltung 5 aus den Meßsignalen erzeugte Signal an dem Ausgang des Differenzverstärkers 33 wird an das nachfolgende Integrationsglied 35 weitergeleitet. Die Diode 174 sorgt für ein relativ schnelles Entladen des Kondensators 172, wenn die Versorgungsspannungen abgeschaltet werden, damit die Verzögerungseinrichtung 34 nach dem erneuten Einschalten der Versorgungsspannungen wieder in der oben geschilderten Weise arbeiten kann.

Das der Verzögerungseinrichtung 34 nachgeschaltete Integrationsglied 35 enthält, wie Fig. 5 zeigt, einen mit der negativen Versorgungsspannung verbundenen Intregrationskondensator 180, dem über einen Widerstand 181 das Signal aus dem Differenzverstärker 33 zugeführt wird. An den Kondensator 180 ist die Kathode einer mit der Schaltungsmasse verbundenen Diode 182 angeschlossen, die dafür sorgt, daß der Kondensator 180 bei kleiner werdendem Eingangssignal verhältnismäßig rasch entladen wird, während die Aufladezeit des Kondensators 180 aufgrund des Widerstandes 181 verhältnismäßig lang ist und im Bereich von 1 Sekunde liegt. Das solchermaßen integrierte Ausgangssignal des Differenzverstärkers 33 wird dem nicht invertierenden Eingang des Komparators 36 zugeführt, an dessen invertierenden Eingang die Referenzspannung 37 anliegt. Der Komparator 36 steuert die Schaltstufe 6 durch, wenn das seinem nicht invertierenden Eingang zugeführte Signal kleiner ist als die Referenzspannung. Dieser Betriebszustand entspricht dem ungestörten Fall, in dem alle Phasen Strom führen, weil dann das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 33 sehr klein ist, da alle erzeugten Meßsignale etwa gleich groß sind.

Aus den Erläuterungen ist ohne weiteres ersichtlich, daß anstatt die positiven Halbwellen an den Ausgängen 87 und 88 der Filter 85 und 86 zu verwenden, auch die negativen Halbwellen ausgewertet werden können, wenn entsprechend die Polarität der nachgeschalteten Schaltung verändert wird.

Es ist außerdem zu erkennen, daß es zur Überwachung von im Fehlerfall Oberwellen erzeugenden Drehstromverbrauchern, die an einem rein sinusförmigen Drehstromnetz betrieben werden, genügt, die Filtereinrichtung 15 lediglich mit einem Oberwellenfilter 85 zu versehen und das erhaltene gleichgerichtete Signal ohne Differenzbildung und ohne Maximum-/Minimumsuche unmittelbar mit einer Referenzspannung zu vergleichen. In diesem Falle wäre nämlich, wenn alle Phasen des Drehstromverbrauchers Strom führen, die Ausgangsspannung des Oberwellenfilters 85 null, während dessen Ausgangsspannung von null verschieden ist, sobald in einer Phase der Strom ausfällt. Dies würde als Kriterium zum Abschalten des Drehstromverbrauchers 3 ausreichen.

Claims (31)

1. Vorrichtung zur Überwachung des Stromausfalls in wenigstens einer Phase eines Drehstromverbrauchers, mit einer an die Phasen angeschlossenen und aus den Phasenausgangsspannungen Meßsignale ableitenden Signalerzeugerschaltung, die wenigstens eine Filtereinrichtung enthält und an die eine die Meßsignale mit einer Referenzspannung vergleichende Vergleichsschaltung angeschlossen ist, sowie mit einer von der Vergleichsschaltung gesteuerten Schaltstufe, durch die beim Erkennen eines Stromausfalls in einer Phase die Versorgungsspannung für den Drehstromverbraucher abschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung (15) derart aufgebaut ist, daß sie den Oberwellen der einzelnen Phasenspannungen (R, S, T) entsprechende Meßsignale erzeugt, daß in der Vergleichsschaltung (5) die Differenz aus dem jeweils größten Meßsignal und dem jeweils kleinsten Meßsignal mit einer Referenzspannung (37) verglichen wird, und daß die Vergleichsschaltung (5) bei die Referenzspannung (37) überschreitender Differenz ein die Schalterstufe (6) abschaltendes Signal abgibt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalerzeugerschaltung (4) für jede Phase (R, S, T) einen Meßzweig (7, 8, 9) enthält, in dem ein der jeweiligen Phase (R, S, T) zugeordnetes Meßsignal erzeugt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalerzeugerschaltung (4) einen Multiplexer (14) enthält, durch den die Filtereinrichtung (15) zeitlich nacheinander in die den Phasen (R, S, T) zugeordneten Meßzweige (7, 8, 9) eingeschaltet wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Multiplexer (14) einen Taktgeber (17) sowie eine erste und eine zweite von dem Taktgeber (17) gesteuerte Schaltergruppe (13, 16) aufweist, von denen die erste Schaltergruppe (13) dem Eingang der Filtereinrichtung (15) vorgeschaltet und die zweite Schaltergruppe (16) dem Ausgang der Filtereinrichtung (15) nachgeschaltet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktgeber (17) Verzögerungseinrichtungen (18) aufweist, durch die die zweite Schaltergruppe (16) derart gesteuert wird, daß der Ausgang (124) der Filtereinrichtung (15) mit dem jeweiligen Meßzweig ( 7, 8, 9) erst nach dem jeweiligen Einschwingen der Filtereinrichtung (15) verbunden wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Meßzweig ( 7, 8, 9) eine eigene Filtereinrichtung (15) enthält.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung (15) ein Filter (86) enthält, dessen obere Grenzfrequenz zwischen der Nennfrequenz der Versorgungsspannung für den Drehstromverbraucher (3) und etwa der doppelten Nennfrequenz liegt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (86) ein Bandpaß ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandpaß (86) zwei aktive, in Serie geschaltete Notchfilter (92, 93) sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung (15 ), eine Verknüpfungseinrichtung (89) mit zwei Eingängen und einen den Ausgang der Filtereinrichtung (15) bildenden Ausgang (124) enthält, wobei an einen der Eingänge das Filter (86) angeschlossen ist und in den anderen Eingang ein weiteres aus der jeweiligen Phasenspannung (R, S, T) abgeleitetes Signal eingespeist wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere in den zweiten Eingang der Verknüpfungseinrichtung (89) eingespeiste Signal der Phasenspannung (R, S, T) proportional ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere in den zweiten Eingang der Verknüpfungseinrichtung (89) eingespeiste Signal lediglich Oberwellen der jeweiligen Phasenspannung (R, S, T) enthält.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aussieben der Oberwellen der jeweiligen Phasenspannung (R, S, T) die Filtereinrichtung (15) ein zweites an den zweiten Eingang der Verknüpfungseinrichtung (89) angeschlossenes Filter (85) enthält, dessen untere Grenzfrequenz oberhalb der Nennfrequenz der Phasenspannung liegt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Filter (85) ein Bandpaß ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (85) zwei aktive, in Serie geschaltete Notchfilter (90, 91) sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verknüpfungseinrichtung (89) in ihrem ersten und in ihrem zweiten Eingang je einen Gleichrichter (110, 111) enthält.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß an wenigstens einen der Gleichrichter (110, 111) ein Integrator (116, 122, 119, 123) angeschlossen ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verknüpfungseinrichtung (89) ein Differenzbildner ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vergleichsschaltung (5) das größte oder das kleinste Meßsignal mit einer Referenzspannung verglichen wird und daß die Vergleichsschaltung (5) bei Über- oder Unterschreiten der Referenzspannung durch eines der Meßsignale ein die Schalterstufe (6) abschaltendes Signal abgibt.

20. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsschaltung (5) für jedes der zugeführten Meßsignale eine Speichereinrichtung (26, 27, 28) aufweist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsschaltung (5) zwei Speichereinrichtungen aufweist, wobei in der einen das jeweils kleinste und in der anderen das jeweils größte Meßsignal gespeichert wird.

22. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der Differenz aus dem jeweils größten und dem jeweils kleinsten Meßsignal die Vergleichsschaltung (5) einen Differenzverstärker (33) enthält, an dessen erstem Eingang eine Maximalspannungsschaltung (29) angeschlossen die das jeweils größte Meßsignal zu dem Differenzverstärker (33) durchschaltet, und an dessen zweiten Eingang eine Minimalspannungsschaltung (30) angeschlossen ist, die das jeweils kleinste Meßsignal zu dem Differenzverstärker (33) weiterleitet.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Maximalspannungsschaltung (29) für jedes der Meßsignale eine Diode (150, 151, 152) aufweist, in deren Anoden die Meßsignale eingespeist werden und die kathodenseitig miteinander verbunden an einen an einer festen negativen Spannung liegenden Widerstand (153) angeschlossen sind, und daß die Durchlaßspannungen der Dioden (150, 151, 152) durch eine weitere in Durchlaßrichtung vorgespannte Diode (154) kompensiert sind.

24. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Minimalspannungsschaltung (30) für jedes der Meßsignale eine Diode (140, 141, 142) aufweist, in deren Kathoden die Meßsignale eingespeist werden und die anodenseitig miteinander verbunden an einen an einer festen positiven Spannung liegenden Widerstand (143) angeschlossen sind, und daß die Durchlaßspannungen der Dioden (140, 141, 142) durch eine weitere in Durchlaßrichtung vorgespannte Diode (144) kompensiert sind.

25. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang des Differenzverstärkers (33) ein Komparator (36) angeschlossen ist, an dessen anderem Eingang eine Referenzspannungsquelle (37) liegt, und daß der Ausgang des Komparators (36) an den Eingang der gesteuerten Schaltstufe (6) angeschlossen ist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgang des Differenzverstärkers (33) und den zugehörigen Eingang des Komparators (36) eine Verzögerungsschaltung (34) liegt, die für eine vorbestimmte Zeit nach dem Einschalten der Vorrichtung (1) die Spannung an dem zugehörigen Eingang des Komparators (36) auf einem Wert hält, derart, daß die Versorgungsspannung für den Drehstromverbraucher (3) eingeschaltet ist.

27. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß an den Eingang des Komparators (36) ein Integrationsglied (35) angeschlossen ist.

28. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der überwachte Drehstromverbraucher (3) ein Drehstromasynchronmotor ist.

29. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der überwachte Drehstromverbraucher (3) ein Drehstromtransformator ist.

30. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der überwachte Drehstromverbraucher (3) eine im wesentlichen ohmsche Last ist.

31. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Grenzfrequenz des Filters (86) entsprechend der Nennfrequenz der Versorgungsspannung für einen frequenzgeregelten Drehstromverbraucher (3) nachregelbar ist.