DE3320013A1

DE3320013A1 - Einrichtung zur phasenausfallueberwachung fuer ein drehstromsystem ohne mittelpunktsleiter

Info

Publication number: DE3320013A1
Application number: DE19833320013
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing. 1000 Berlin Fuhrmann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1983-06-01
Filing date: 1983-06-01
Publication date: 1984-12-06

Description

Einrichtung zur Phasenausfallüberwachung für ein
Drehstromsystem ohne Mittelpunktsleiter Die Erfindunc bezieht sich auf eine Einrichtung zur Phasenausfallüberwachung für ein Drehstromsystem.
Zweck der Erfindung ist es, einen Schutz von elektrischen Einrichtungen bei Ausfall einer Phase zu erreichen; dies gilt insbesondere für den Schutz eines Drehstrommotors.
Dabei entsteht zusätzlich das Problem, daß eine Abschaltung der Eingichtung nicht schon dann erfolgt, wenn die Last unsymmetrisch ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine zuverlässige Abschaltung der elektrischen Einrichtung nur bei totalem Ausfall einer Phase und nicht bereits bei Unsymmetrie der Last zu erreichen.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
Die Einrichtung gemäß der Erfindung hat den Vorteil, daß Unsymmetrien der Systemeingangsspannung von weniger als 300 nicht zu einer Störmeldung und damit Abschaltung einer zu schützenden Einrichtung führen.
Die Einrichtung gemäß der Erfindung wird im nachstehend heschriebenen Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt die Fig. 1 eine Einrichtung gemäß der Erfindung, die Fig. 2 eine besondere Auswertung des Ergebnisses der Einrichtung gemäß der Erfindung.
In der Fig. 1 sind mit R, S, T die drei Leiter eines Dreileiter-Drehstromsystems ohne Mittelpunktsleiter bezeichnet. Zwischen je zwei Phasen dieses Systems liegt die Reihenschaltung eines strombegrenzenden Widerstandes W1 respektive W2 oder W3 einer Diode D1 respektive D2 oder D3 und eines Optokopplers 01 respektive 02 oder 03.
Jeder Optokoppler liefert während einer positiven Halbwelle der Wechselspannung am Eingang rJi respektive U2 oder U3 ein L-Signal und während einer negativen Halbwelle ein 0-Signal. Die Ausgangssignale der drei Optokoppler sind im ungestörten System je um 120° phasenverschoben. Diese Ausgangssignale sind negiert in der Figur 2 durch die Signalzüge a, b, c dargestellt; darüber ist in der Fig. 2 der Verlauf der Spannungen U1, U2, U3 aufgezeichnet.
Das negierte Ausgangssignal eines Optokopplers 01 respektive 02 oder 03 wird einerseits direkt auf den ersten 'Eingang eines EXCLUSIV-ODER-Gliedes El respektive E2 oder E3 geführt. Andererseits wird das negierte Ausgangssignal über ein Summierglied, bestehend aus je einer RC-Kombination von Widerständen und Kondensatoren R1, C1 bzw. R2, C2 oder R3, C3 auf den zweiten Eingang des EX-CLUSIV-ODER-Gliedes El respektive E2 oder E3 geführt.
Diese Maßnahme führt zu einer Verzögerung des Anstiegs und Abfalls des von den Optokopplern gelieferten Signals.
In jedem EXCLUXIV-ODER-Glied wird aus jeder positiven und jeder negativen Flanke des Ausgangssignals des vorgeschalteten Optokopplers ein positiver Impuls gebildet. Diese Impulse sind in der Figur 2 durch die Impulszüge d, e, f dargestellt, wobei d das Ausgangssignal von Ei, e das Ausgangssignal von E2 und f das Ausgangssignal von E3 darstellt.
Die Ausgänge der drei EXCLUSIV-ODER-Glieder E1, E2, E3 werden auf die Eingänge eines ODER-Gliedes 1 geführt.
Der am Ausgang es ODER-Gliedes 1 auftretende negierte Signalzug ist in der Fig. 2 unter g dargestellt. Sie stellen einen Impulszug von Impulsen im Abstand von 600 dar.
Der Ausgang des ODER-Gliedes 1 wird auf den Eingang des nachtriggerbaren Zeitgliedes 2 mit einer eingestellten Zeit von ca. 90° Wechselstromperiode geschaltet. Dieses Zeitglied wird durch einen einlaufenden Impuls angestoßen und bleibt auf 0-Signal, so lange innerhalb der eingestellten Zeit von ca. 900 Wechselstromperiode, bis ein weiterer Eingangs impuls eingelaufen ist. Bei einer Frequenz von 50 Hz ist die eingestellte Zeit ca. 5 ms. Läuft innerhalb von 90° Wechselstromperiode ein Impuls ein, so wird das Zeitglied wieder in die Nullstellung gebracht.
Das bedeutet, daß bei normalem Betrieb das Ausgangssignal des Zeitgliedes 2 stets 0-Signal ist. Dieses Signal wird negiert einer Klemme 3 zugeführt; das dann dort auftretende L-Signal, das in der Fig. 2 unter h dargestellt ist, ist unmittelbar ein Anzeige-Signal dafür, daß kein Phasenausfall vorliegt.
Bei Ausfall einer Phase liegen die Eingangsschaltungen der benachbarten Stromzweige in Reihe. Sie liefern das gleiche Ausgangssignal. Der dritte Eingangsstromkreis liefert ein Signal, das genau um 1800 verschoben ist.
Diese Situation ist für den Ausfall des Leiters S in der Fig. 3 oben dargestellt: der Strom fließt von dem Leiter R über den Optokoppler 01 zum Leiter S und von dort über den Optokoppler 02 zum Leiter T zurück. Der Strom vom Leiter T fließt über den Optokoppler 03 mit 180° Phasenverschiebung zum Leiter R zurück. Diese Verhältnisse an den negierten Ausgängen der Optokoppler 01, 02, 03 sind in der-Figur 3 durch die Signalzüge a, b, c dargestellt. Man erkennt, daß die von den Eingangsspannungen U1 und U2 hergeleiteten Impuls züge identisch sind, während der Impulszug, der von U3 hergeleitet ist (Impulszug c), um 1800 versetzt ist.
Die nunmehr am Ausgang der EXCLUSIV-ODER-Glieder El, E2, E3 auftretenden Impulse sind in Fig. 3 durch die Impulsreihen gemäß d, e, f dargestellt. Am negierten Ausgang des ODER-Gliedes 1 erscheint dann eine Impulsfolge im Abstand von 1800, dargestellt durch die Impulsreihe g in Fig. 3.
Das nachtriggerbare Zeitglied 2 kann jetzt bis zum Ende seiner Einstellzeit von ca. 900 ablaufen. Bis dahin liefert es 0-Signal, um sodann bis zum Ende der halben Periode L-Signal auszugeben. Dann kehrt es beim nächsten Eingangsimpuls in seinen Anfangszustand zurück und liefert wieder 0-Signal. Das negierte Ausgangssignal des Zeitgliedes 2, das an der Klemme 3 erscheint, ist in der Fig. 3 durch den Impulszug h dargestellt. Sein Erscheinen bedeutet den Ausfall einer Phase.
Die Auswertung der Signale an der Klemme 3 kann durch eine Auswertung ersetzt werden, die je nach vorliegendem nicht-gestörten Zustand und gestörtem Zustand entweder ein positives oder negatives Ausgangssignal liefert: Dazu wird der Ausgangsklemme 3 zunächst ein Inverter 4 nachgeschaltet. Das Ausgangssignal dieses Inverters entspricht dem Ausgangssignal des Zeitgliedes 2, so daß bei alleiniger Auswertung durch die nachgeschalteten Bauelemente allein die Zuführung des Ausgangssignals des Zeitgliedes an diese Bauelemente notwendig ist.
Diese Bauglieder bestehen aus einem Summierglied, aufgebaut aus der RC-Kombination aus Widerstand R4 und Kondensator C4 mit nachgeschaltetem Inverter 5. Die Diode D4 dient zur Verhinderung eines Rückflusses vom Kondensator C4. An der dem Inverter nachgeschalteten Klemme 6 erscheint dann ein positives Dauersignal, wie es in Fig. 2, Signalzug i dargestellt ist; im Störungsfall erscheint ein negatives Dauersignal, wie es in Fig. 3, Signalzug i dargestellt ist.
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Claims

Einrichtung zur Phasenausfallüberwachung für ein Drehstromsystem ohne Mittelpunktsleiter Patentansprüche 1. Einrichtung zur Phasenausfallüberwachung für ein Drehstromsystem ohne Mittelpunktsleiter, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen je zwei Phasen des Drehstromsystems ein Widerstand (W1, W2, W3), eine Diode (D1, D2, D3) und ein Optokoppler (01,02,03) in Reihe geschaltet ist, jeder Optokoppler während einer positiven Halbwelle der Wechselspannung ein L-Signal und während einer negativen Halbwelle ein 0-Signal liefert, das negierte Ausgangssignal jedes Optokopplers einerseits direkt dem ersten Eingang, andererseits nach Verzögerung des Anstiegs und Abfalls dem zweiten Eingang eines EXCLUSIV-ODER-Gliedes (E1, E2, E3) zugeführt wird und die Ausgänge der EXCLUSIV-ODER-Glieder (El, E2, E3) auf die Eingänge eines ODER-Gliedes (1) geführt sind, dem ein nachtriggerbares Zeitglied (2) mit einer eingestellten Zeit von ca. 900 der Wechselstromperiode nachgeschaltet ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Zeitgliedes (2) aufsummiert und nach Invertierung durch den Inverter (5) zur Anzeige gebracht wird.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Anzeige eine Schaltvorrichtung betätigt wird, die die Stromversorgung zuverlässig abschaltet.