DE4128961C1 - Detecting short circuit to earth in pulse inverter - using square wave HF voltage source in evaluation circuit to operate protection circuit when toroidal transformer saturates - Google Patents
Detecting short circuit to earth in pulse inverter - using square wave HF voltage source in evaluation circuit to operate protection circuit when toroidal transformer saturatesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erfassen eines Erdschlusses entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf eine Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens. Ein solches Verfahren ist - mit Ausnahme seiner Anwendung auf Pulswechselrichter - aus der DE-OS 15 91 941 bekannt.The invention relates to a method for detecting an earth fault according to the preamble of claim 1 and to one Circuit arrangement for performing this method. Such a process is - except for its application on pulse inverters - out DE-OS 15 91 941 known.
In einem Wechselrichter genügt es in der Regel, die Ströme zum Zwecke des Schutzes der Regelung entweder durch eine Strommessung in einer Gleichstromschiene am Wechselrichtereingang oder durch eine Strommessung mit zwei Stromwandlern am Wechselrichterausgang zu erfassen. Bei einem Erdschluß können Ströme auftreten, die in beiden Meßanordnungen nicht erkannt werden. Um diesen Fall ebenfalls abzudecken, wird in der Gleichstromzuführung zum Wechselrichter (bzw. innerhalb eines Zwischenkreis- Umrichters, zu dem der Wechselrichter gehört, im Zwischenkreis) ein Erdschlußwandler verwendet. Die Leitungen werden dabei als Durchsteckwicklungen (mit einer oder mehreren Windungen) in dem Sinne durch den Ringkern geführt, daß die Durchflutung beim Normalbetrieb Null ist.In an inverter, it is usually enough to use the currents for the purpose protection of the regulation either by measuring the current in a DC rail at the inverter input or by a current measurement with two current transformers at the inverter output. At A ground fault can cause currents in both measuring arrangements cannot be recognized. To also cover this case, the DC supply to the inverter (or within an intermediate circuit Converter to which the inverter belongs, in the DC link) an earth fault converter is used. The cables are used as push-through windings (with one or more turns) in the sense guided the toroidal core that the flow during normal operation is zero.
Der Wandler soll den Fall, daß die Gleichströme in Hin- und Rückleitung einander gleich sind, also den Normalbetrieb, von dem Fall unterscheiden, daß in einer der Gleichstromleitungen ein höherer Strom fließt, was den Erdschlußfall bedeutet.The converter should be the case that the direct currents in the forward and return lines are equal to each other, i.e. normal operation, differentiate from the case that a higher current flows in one of the DC lines, which the Earth fault means.
Bei dem Erdschlußwandler, der beim Verfahren nach der eingangs genannten DE-OS 15 91 941 eingesetzt wird, handelt es sich um einen Kern aus weichmagnetischem Material, der neben zwei Durchsteckwicklungen mit zwei Sekundärwicklungen versehen ist. Von denen ist die eine Sekundärwicklung in Reihe mit einem ersten in seiner Kapazität veränderbaren Kondensator an die Wechselspannungsquelle angeschlossen und die andere Sekundärwicklung parallel mit einem weiteren Kondensator an eine Schutzschaltung (Anzeigeschaltung) gelegt. Beide Sekundärwicklungen bilden mit dem ihnen zugeordneten Kondensator einen Resonanzkreis. Der erste Kondensator ist dabei derart abgestimmt, daß der magnetische Fluß im Erdschlußwandler im fehlerfreien Fall kompensiert wird, d. h. daß die Resonanzkreise abgeglichen sind.In the earth fault converter, which is used in the process according to the above DE-OS 15 91 941 is used, it is a core soft magnetic material with two push-through windings is provided with two secondary windings. One of which is a secondary winding in line with a first one with changeable capacity Capacitor connected to the AC voltage source and the other Secondary winding in parallel with another capacitor to one Protection circuit (display circuit) placed. Both secondary windings form a resonance circuit with the capacitor assigned to them. The first capacitor is tuned so that the magnetic Flux in the earth fault converter is compensated in the faultless case, d. H. that the resonant circuits are balanced.
Bei einem Erdschlußstrom wird der Kern des Erdschlußwandlers zusätzlich durchflutet und das Eisen aufmagnetisiert. Die Stromänderung führt zu einer Flußänderung und damit zu einer Spannung an den Sekundärklemmen des Wandlers, die von der Auswerteschaltung erkannt wird. Die Auswerteschaltung spricht dabei nur auf den ohmschen Anteil der im Fehlerfall nicht kompensierten Ströme an.In the event of an earth fault current, the core of the earth fault transformer becomes additional flooded and the iron magnetized. The current change leads to a change in flow and thus to a voltage at the secondary terminals of the converter, which is recognized by the evaluation circuit. The Evaluation circuit speaks only to the ohmic portion of the im Failures not compensated currents.
Um bei einem schleichenden Erdschluß mit sehr kleinen Stromänderungen ein auswertbares Signal zu erhalten, müssen die Sekundärwicklungen des Erdschlußwandlers eine hohe Windungszahl aufweisen (etwa 1000 Windungen). Weiter muß der Kern relativ groß sein, damit das Eisen nicht in die Sättigung geht. Diese Forderung führt insbesondere bei einem Einplatinen- Wechselrichter zu einem Kostenproblem. Abgesehen von der Notwendigkeit, daß der Erdschlußwandler entsprechend der DE-OS 15 91 941 eine zweite Sekundärwicklung benötigt, ist er ohnehin nur in den Fällen einsetzbar, in denen eine Wechselspannung den Gleichstromleitungen überlagert ist.In the event of a creeping earth fault with very small changes in current To receive an evaluable signal, the secondary windings of the Earth fault converter have a high number of turns (about 1000 turns). Furthermore, the core must be relatively large so that the iron does not get in the saturation goes. This requirement leads in particular to a single board Inverters to a cost problem. Aside from the need that the earth fault transformer according to DE-OS 15 91 941 a second secondary winding is only needed in those cases anyway can be used in which an AC voltage is the DC lines is superimposed.
Ein ständiges Problem besteht zusätzlich darin, daß beim Betrieb eines Pulswechselrichters mit einer kapazitiven Last (lange Leitung, Motorfilter) auch im normalen Betriebszustand mit der Pulsfrequenz Spannungspulse am Wandler induziert werden, die weggefiltert werden müssen. Die Filterzeitkonstante kann nicht beliebig hoch sein, da sonst das Nutzsignal verschwindet. Damit aber ist das Verhältnis von Nutzsignal zum Störsignal sehr ungünstig.A constant problem is that when operating a Pulse inverter with a capacitive load (long line, motor filter) even in normal operating condition with the pulse frequency voltage pulses on Converters are induced, which must be filtered away. The filter time constant cannot be arbitrarily high, otherwise the useful signal will disappear. However, the ratio of the useful signal to the interference signal is very unfavorable.
Durch die EP 00 69 655 A1 ist für ein Wechselspannungsnetz ein Erdschlußschutz bekannt, bei dem durch einen Ringkern eine Phasenleitung und der Mittelpunktsleiter gesteckt sind und eine um den Ringkern gelegte Sekundärwicklung mit einer hochfrequenten Spannung beaufschlagt ist. Die an der Sekundärwicklung liegende Spannung wird mit einer Referenzspannung verglichen. Im Falle eines Erdschlusses ändern sich die magnetischen Verhältnisse beim Ringkern, ohne daß dieser in die Sättigung geht. Die an der Sekundärwicklung anliegende Spannung ändert sich dadurch ebenfalls und löst eine Trennung der Phasenleitung und des Mittelpunktleiters von der speisenden Quelle aus. Auch bei diesem Erdschlußschutz ist ein verhältnismäßig großer Ringkern erforderlich, damit das Eisen nicht in die Sättigung geht.EP 00 69 655 A1 is an earth fault protection for an AC voltage network known in which a phase line through a toroid and the center conductor are inserted and one around the toroid A high frequency voltage is applied to the secondary winding is. The voltage across the secondary winding is measured with a reference voltage compared. In the event of an earth fault, the magnetic changes Ratios of the toroid without saturation goes. This changes the voltage across the secondary winding also and solves a separation of the phase line and the center conductor from the feeding source. Even with this earth fault protection a relatively large toroid is required for that Iron does not go into saturation.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren und die Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß ein möglichst kleiner Ringkernwandler, insbesondere ein Ferrit-Ringkernwandler als Erdschlußwandler zum potentialgetrennten Erdschlußschutz bei einem Pulswechselrichter eingesetzt werden kann.The invention has for its object the method and the circuit arrangement of the type mentioned in such a way that the smallest possible toroid, in particular a ferrite toroid as an earth fault transformer for electrically isolated earth fault protection can be used with a pulse inverter.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung für das Verfahren durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale und für die Schaltungsanordnung durch die im Anspruch 2 gekennzeichneten Merkmale gelöst.This object is achieved according to the invention for the method by the Claim 1 characterized features and for the circuit arrangement solved by the features characterized in claim 2.
Damit ist es vorteilhafterweise möglich, durch Dimensionierung des Ringkernwandlers eine quantitativ einstellbare, absolute Stromgrenze vorzusehen, ab der der Erdschlußschutz anspricht. Es ergibt sich eine baukleine, kostengünstige Lösung für den Ferrit-Ringkern mit wenig Windungen, weil anstelle der induzierten Spannung die Induktivitätsänderung des Wandlers ausgewertet wird. It is thus advantageously possible by dimensioning the toroidal core converter to provide a quantitatively adjustable, absolute current limit, from which the earth fault protection responds. The result is a small, inexpensive Solution for the ferrite toroid with few turns because instead the induced voltage, the change in inductance of the converter is evaluated becomes.
Für Differenzstromschutzschalter ist es allerdings durch einen Hinweis in der DE 36 43 981 A1 auf die DE-A 34 24 959 bereits bekannt, die Induktivititätsänderung eines Wandlers durch die Sättigung im Fehlerfall auszunutzen. Bei einem derartigen Differenzstromschutzschalter wird die Sekundärwicklung einer Transduktorschaltung bzw. eines Summenstromwandlers durch eine angelegte hochfrequente Wechselspannung bis nahe an die Sättigungsgrenze wechselmagnetisiert. Wenn durch die Primärwicklung ein Differenzstrom fließt, wird im Summenstromwandler ein Magnetfeld überlagert, das bei gleicher Richtung mit dem angelegten Feld die Sättigungsgrenze des Wandlers überschreitet, so daß der induktive Widerstand der Sekundärwicklung kleiner wird. In einem Meßwiderstand, der in Serienschaltung zur Sekundärwicklung angeordnet ist, steht dann vom Rechteckgenerator ein höheres Potential gegen Bezugspotential an. Dabei wird auch die Spannungsamplitude am Meßwiderstand größer, so daß in einer Auswerteschaltung diese mit einer eingestellten Schwellspannung verglichen werden kann und bei Überschreitung der Schwellspannung eine Auslöseeinrichtung zu aktivieren ist und die zu überwachenden Leitungen unterbrochen werden. Ein derartiger Differenzstromschutzschalter kann auf alle Arten von Fehlerströmen ansprechen, also außer auf Wechselströme auch auf Fehlerströme mit Gleichstromkomponenten und auf glatten Gleichstromfehlerstrom. Ein derartiger Differenzstromschutzschalter ist also für Allstrom empfindlich.For residual current circuit breakers, however, it is by a note already known in DE 36 43 981 A1 to DE-A 34 24 959, which Inductance change of a converter due to saturation in the event of a fault to take advantage of. With such a residual current circuit breaker Secondary winding of a transducer circuit or a total current transformer through an applied high-frequency AC voltage up to close alternately magnetized to the saturation limit. If through the primary winding a residual current flows, a magnetic field becomes in the total current transformer superimposed in the same direction with the created field exceeds the saturation limit of the converter, so that the inductive Resistance of the secondary winding becomes smaller. In a measuring resistor, which is arranged in series with the secondary winding is then from the square wave generator a higher potential against reference potential. The voltage amplitude at the measuring resistor also increases, so that in an evaluation circuit this with a set threshold voltage can be compared and if the threshold voltage is exceeded a triggering device is to be activated and the lines to be monitored to be interrupted. Such a residual current circuit breaker can respond to all types of fault currents, except for alternating currents also on fault currents with DC components and on smooth dc fault current. Such a residual current circuit breaker is therefore sensitive to all-current.
Durch den komplexen, überwiegend kapazitiven Meßwiderstand kann in Abstimmung auf die Frequenz des Rechteckgenerators mit wenigen Primärwicklungen ausgekommen werden, so daß der Wärmeanfall beim Summenstromwandler in Grenzen gehalten wird. Allerdings ist der Wandler auch im normalen Betriebsfall ständig kurz vor der Sättigungsgrenze zu betreiben, was zum einen bei dem Erdschlußschutzwandler für einen Pulswechselrichter betriebsmäßig schwierig ist und zum anderen doch einen zusätzlichen Platz benötigenden Aufwand zur Wärmeabfuhr erfordert.Due to the complex, predominantly capacitive measuring resistor can be coordinated to the frequency of the square wave generator with few primary windings get along so that the heat accumulation in the summation current transformer is kept within limits. However, the converter is too to operate continuously just before the saturation limit in normal operation, on the one hand with the earth fault protection converter for a pulse inverter is operationally difficult and yet an additional one Requires space for heat dissipation.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen gekennzeichnet. Insbesondere ist die Erdschlußerfassung somit unempfindlich gegen kapazitive Verschiebungsströme beim Betrieb eines Pulswechselrichters innerhalb eines Umrichters mit langen Leitungen am Ausgang und mit einem Motorfilter (Ansprüche 3 und 4).Advantageous embodiments of the invention are in the remaining claims featured. In particular, earth fault detection is insensitive against capacitive displacement currents when operating a pulse-controlled inverter within a converter with long cables at the output and with a motor filter (claims 3 and 4).
Die Erfindung soll im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden. Es zeigtThe invention will now be described with reference to one in the drawing Embodiment will be explained. It shows
Fig. 1 eine Prinzipschaltung für eine Anordnung nach der Erfindung, Fig. 1 shows a basic circuit for an arrangement according to the invention,
Fig. 2 eine Ausbildung des bei der Anordnung nach Fig. 1 vorgesehenen Ringkernwandlers, Fig. 2 shows a configuration of the provided in the arrangement of Fig. 1 toroid,
Fig. 3 die Anordnung der Schaltungsanordnung nach der Erfindung innerhalb eines Umrichters und Fig. 3 shows the arrangement of the circuit arrangement according to the invention within a converter and
Fig. 4 eine spezielle Ausbildung der Schaltungsanordnung nach der Erfindung. Fig. 4 shows a special design of the circuit arrangement according to the invention.
Gemäß Fig. 1 sind zwei Gleichstromleitungen gezeigt, die der Zuleitung eines Gleichstromes Id1 zu einem (in Fig. 3 näher gezeigten) Pulswechselrichter und der Rückführung eines Gleichstromes Id2 von diesem Pulswechselrichter dienen. Die Ströme Id1 und Id2 fließen durch Wicklungen I und II eines in Fig. 2 näher dargestellten Ringkernwandlers RK mit einem Ferrit-Ringkern F. Im Normalbetrieb heben sich die von den dann gleichgroßen Strömen Id1 und Id2 hervorgerufenen Durchflutungen im Ringkernwandler RK auf.According to FIG. 1, two direct current lines are shown which are used to supply a direct current Id 1 to a pulse inverter (shown in more detail in FIG. 3) and to return a direct current Id 2 from this pulse inverter. The currents Id 1 and Id 2 flow through windings I and II of a toroidal core converter RK shown in more detail in FIG. 2 with a ferrite toroid F. In normal operation, the flooding in the toroidal core converter RK caused by the currents Id 1 and Id 2 of the same size cancel each other out .
Tritt ein Erdschluß auf, sind die Ströme Id1 und Id2 unterschiedlich, so daß eine zusätzliche Durchflutung im Ringkernwandler RK auftritt. Der Wandler ist derart dimensioniert, daß er ab einem bestimmten Unterschied der Ströme Id1 und Id2 in die Sättigung geht. Seine Induktivität wird also praktisch Null. If an earth fault occurs, the currents Id 1 and Id 2 are different, so that additional flooding occurs in the toroidal converter RK. The converter is dimensioned such that it goes into saturation from a certain difference in the currents Id 1 and Id 2 . Its inductance is practically zero.
Eine hochfrequente Spannungsquelle U wird entsprechend Fig. 1 durch diese Induktivitätsänderung über einen Widerstand R3 kurzgeschlossen. Der dabei auftretende (Kurzschluß-) Strom I1 bewirkt am Widerstand R3 einen Spannungsabfall U3, der als Signal für das Vorliegen eines Erdschlusses ausgewertet wird.A high-frequency voltage source U is short-circuited according to FIG. 1 by this change in inductance via a resistor R 3 . The thereby occurring (short-circuit) current I 1 causes the resistor R 3 a voltage drop U 3, which is evaluated as a signal for the existence of a ground fault.
In Fig. 3 ist ein dreiphasiges Netz gezeigt, das die Phasenspannungen UR, US, UT aufweist und einen Netzgleichrichter G innerhalb eines Zwischenkreis-Umrichters speist, der neben dem Netzgleichrichter G aus einem Zwischenkreiskondensator C und einem ausgangsseitigen Pulswechselrichter PWR besteht. Mit L ist im Zwischenkreis eine Glättungsdrossel bezeichnet. An den Pulswechselrichter PWR ist ein dreiphasiger Motor M angeschlossen. Tritt bei diesem ein Erdschluß auf, fließt neben den Gleichströmen Id1, Id2 durch den Zwischenkreis ein Erdschlußstrom IERD. Dessen Weg vom geerdeten dreiphasigen Netz über den Netzgleichrichter G, den Zwischenkreis, den Pulswechselrichter und den Motor M ist stark ausgezogen eingezeichnet.In Fig. 3 is a three-phase system is shown, comprising the phase voltages U R, U S, U T and a mains rectifier G within an intermediate circuit converter fed, in addition to the power rectifier G from an intermediate circuit capacitor C and an output-side pulse converter PWR is. L is a smoothing choke in the DC link. A three-phase motor M is connected to the pulse-controlled inverter PWR. If an earth fault occurs during this, an earth fault current I ERD flows through the intermediate circuit in addition to the direct currents Id 1 , Id 2 . Its path from the grounded three-phase network via the line rectifier G, the intermediate circuit, the pulse-controlled inverter and the motor M is shown in a solid line.
In den Zwischenkreis ist zur Erfassung dieses Erdschlußstromes IERD der Ringkernwandler RK mit seinen beiden (Durchsteck-) Wicklungen I, II gelegt. Die Sekundärwicklung III des Ringkernwandlers RK ist mit einer Auswerteschaltung A verbunden, die nach dem zu Fig. 1 erläuterten Prinzip arbeitet und im Erdschlußfall ein Signal an eine Schutzschaltung S abgibt, die den Pulswechselrichter PWR schützt, also z. B. eine Pulssperre bei ihm bewirkt.To detect this earth fault current I ERD, the toroidal core converter RK with its two (push-through) windings I, II is placed in the intermediate circuit . The secondary winding III of the toroidal core converter RK is connected to an evaluation circuit A, which works according to the principle explained for FIG. 1 and emits a signal in the event of an earth fault to a protective circuit S which protects the pulse-controlled inverter PWR, that is to say, for. B. causes a pulse lock on him.
In Fig. 4 ist die Auswerteschaltung A im einzelnen dargestellt:In FIG. 4, the evaluation circuit A is shown in detail:
Sinn dieser Schaltung ist die Bildung eines Signals ERD_OK. Solange der Pegel dieses Signals hoch ist (ERD_OK=H), liegt kein Erdschluß vor. Wird der Pegel niedrig (ERD_OK=L) ist ein Erschluß vorhanden. Mit diesem Signal kann z. B. in der Schutzschaltung S (Fig. 3) ein Flip-Flop getriggert werden, das eine Pulssperre auslöst.The purpose of this circuit is to form an ERD_OK signal. As long as the level of this signal is high (ERD_OK = H), there is no earth fault. If the level is low (ERD_OK = L), there is an index. With this signal z. B. in the protection circuit S ( Fig. 3) a flip-flop can be triggered, which triggers a pulse block.
Eine Transistor-H-Brücke aus zwei NPN-Transistoren V1 und V2 und zwei PNP-Transistoren V3, V4 wird mit einem Gegentakt-Signal hoher Frequenz (z. B. 1 MHz) angesteuert. Das erfolgt durch zwei CMOS-Gatter HF1, HF2 über zwei Basiswiderstände R1, R2.A transistor H bridge consisting of two NPN transistors V 1 and V 2 and two PNP transistors V 3 , V 4 is driven with a push-pull signal of high frequency (e.g. 1 MHz). This is done by two CMOS gates HF 1 , HF 2 via two base resistors R 1 , R 2 .
Die Transistor-H-Brücke (als konkrete Ausbildungsform der hochfrequenten Spannungsquelle U der Fig. 1) liegt in Reihe mit dem Widerstand R3 zwischen den Polen P und O einer Hilfsspannungsquelle. Im Querzweig der H-Brücke ist die Sekundärwicklung III des Ringkernwandlers RK angeordnet. Sie liegt in Reihe mit einem Schutzkondensator C1. Parallel zu ihr sind Z-Dioden V5, V6 geschaltet.The transistor H bridge (as a specific embodiment of the high-frequency voltage source U of FIG. 1) is in series with the resistor R 3 between the poles P and O of an auxiliary voltage source. The secondary winding III of the toroidal core converter RK is arranged in the shunt arm of the H-bridge. It is in series with a protective capacitor C 1 . Z diodes V 5 , V 6 are connected in parallel with it.
Dem Widerstand R3 ist ein Filter, das aus einem Filterwiderstand R4 und einem Filterkondensator C2 besteht, parallelgeschaltet. Der Widerstand R3 liegt zusammen mit dem Filterwiderstand R4 an der Basis-Emitterstrecke eines NPN-Transistors V7, der über einen weiteren Widerstand R5 an einer positiven Spannung liegt und an dessen Kollektoranschluß das Signal ERD_OK abgenommen wird.A resistor, which consists of a filter resistor R 4 and a filter capacitor C 2, is connected in parallel with the resistor R 3 . The resistor R 3 together with the filter resistor R 4 is connected to the base-emitter path of an NPN transistor V 7 , which is connected to a positive voltage via a further resistor R 5 and the signal ERD_OK is taken from its collector connection.
Im Normalbetrieb hat die Sekundärwicklung III des Ringkernwandlers RK eine hohe Impendanz von z. B. 5,5 kΩ; der Strom I1 ist sehr niedrig und damit ist der Spannungsabfall am Widerstand R3 sehr klein: Der Transistor V7 ist gesperrt, das Signal ERD_OK weisen einen H-Pegel auf.In normal operation, the secondary winding III of the toroid RK has a high impedance of z. B. 5.5 kΩ; the current I 1 is very low and thus the voltage drop across the resistor R 3 is very small: the transistor V 7 is blocked, the signal ERD_OK has an H level.
Mit der Zeitkonstanten t=R4 · C2 können die durch kapazitive Verschiebungsströme entstehenden Spannungsimpulse am Widerstand R3 beliebig ausgefiltert werden.With the time constant t = R 4 · C 2 , the voltage pulses at the resistor R 3 resulting from capacitive displacement currents can be filtered out as desired.
Überschreitet ein Erdschlußstrom den Schwellwert, ab dem eine Sättigung des Ringkernwandlers RK eintritt, wird die Induktivität der Wicklung III praktisch Null und der Strom I1 wird nur noch durch den Widerstand R3 begrenzt. An diesem Widerstand R3 springt damit der Spannungsabfall unabhängig von der Steilheit des Erdschlußstromes von etwa 0 V auf nahezu die Versorgungsspannung P (z. B. 15 V). Der Transistor V7 wird somit durchgeschaltet, das Signal ERD_OK geht entsprechend auf den L-Pegel.If an earth leakage current exceeds the threshold value from which the toroidal core transformer RK becomes saturated, the inductance of the winding III becomes practically zero and the current I 1 is only limited by the resistor R 3 . The voltage drop across this resistor R 3 thus jumps from approximately 0 V to almost the supply voltage P (for example 15 V), regardless of the steepness of the earth leakage current. The transistor V 7 is thus switched through, the signal ERD_OK correspondingly goes to the L level.
Die Z-Dioden V5 und V6 begrenzen den bei einem harten Erdschluß andernfalls auftretenden hohen Spannungspuls. Die Z-Dioden V5 und V6 müssen aus diesem Grund pulsstromfest sein. The Zener diodes V 5 and V 6 limit the high voltage pulse that would otherwise occur in the event of a hard earth fault. For this reason, the Zener diodes V 5 and V 6 must be pulse current resistant.
Der Schutzkondensator C1 begrenzt für diesen Fall den Strom I1 durch die Transistoren V1 bis V4.In this case, the protective capacitor C 1 limits the current I 1 through the transistors V 1 to V 4 .
Die Basiswiderstände R1 und R2 sind notwendig, damit im Erdschlußfall die CMOS-Gatter HF1 und HF2 nicht durch die Basis-Emitter-Strecken der Transistoren V2 und V3 bzw. V1 und V4 kurzgeschlossen werden.The base resistors R 1 and R 2 are necessary so that in the event of an earth fault, the CMOS gates HF 1 and HF 2 are not short-circuited by the base-emitter paths of the transistors V 2 and V 3 or V 1 and V 4 .
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| DE (1) | DE4128961C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4317110A1 (en) * | 1992-05-21 | 1993-11-25 | Fuji Electric Co Ltd | Three= phase inverter output load current detection and shut-down circuit - uses current sense coils and inverter control circuit. |
| WO1997014205A1 (en) * | 1995-10-06 | 1997-04-17 | Danfoss A/S | Method for measuring fault currents in an inverter and inverter with controlled semiconductor switches |
| EP1933440A2 (en) * | 2006-12-14 | 2008-06-18 | ABB Oy | Earth fault protection of a frequency converter |
| DE102012202424A1 (en) * | 2012-02-16 | 2013-08-22 | Ifm Electronic Gmbh | Passively measuring circuit arrangement for actuator-sensor-interface-module device of actuator-sensor-interface-sensor-actuator-network, has inductive-modulator as current-voltage converter, data generator and data engaging unit |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1591941A1 (en) * | 1967-03-01 | 1970-05-21 | Licentia Gmbh | Earth fault detection device for direct current networks with high earth capacitance |
| EP0069655A1 (en) * | 1981-07-06 | 1983-01-12 | Merlin Gerin | High sensitivity differential protection device for the detection of earthed phase or neutral fault currents |
| DE3643981A1 (en) * | 1986-12-22 | 1988-06-30 | Siemens Ag | DIFFERENTIAL CURRENT SWITCH |
| EP0291156A1 (en) * | 1987-05-13 | 1988-11-17 | Inductotherm Europe Limited | Earth fault check system |
| DE3937447A1 (en) * | 1989-11-10 | 1991-05-16 | Hanning Elektro Werke | PROTECTIVE DEVICE FOR FREQUENCY INVERTER |
-
1991
- 1991-08-29 DE DE19914128961 patent/DE4128961C1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1591941A1 (en) * | 1967-03-01 | 1970-05-21 | Licentia Gmbh | Earth fault detection device for direct current networks with high earth capacitance |
| EP0069655A1 (en) * | 1981-07-06 | 1983-01-12 | Merlin Gerin | High sensitivity differential protection device for the detection of earthed phase or neutral fault currents |
| DE3643981A1 (en) * | 1986-12-22 | 1988-06-30 | Siemens Ag | DIFFERENTIAL CURRENT SWITCH |
| EP0291156A1 (en) * | 1987-05-13 | 1988-11-17 | Inductotherm Europe Limited | Earth fault check system |
| DE3937447A1 (en) * | 1989-11-10 | 1991-05-16 | Hanning Elektro Werke | PROTECTIVE DEVICE FOR FREQUENCY INVERTER |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4317110A1 (en) * | 1992-05-21 | 1993-11-25 | Fuji Electric Co Ltd | Three= phase inverter output load current detection and shut-down circuit - uses current sense coils and inverter control circuit. |
| CN1040472C (en) * | 1992-05-21 | 1998-10-28 | 富士电机株式会社 | Ground detecting method for inverter device |
| WO1997014205A1 (en) * | 1995-10-06 | 1997-04-17 | Danfoss A/S | Method for measuring fault currents in an inverter and inverter with controlled semiconductor switches |
| GB2320625A (en) * | 1995-10-06 | 1998-06-24 | Danfoss As | Controlled semiconductor switches |
| GB2320625B (en) * | 1995-10-06 | 2000-02-02 | Danfoss As | Method for measuring fault currents in an inverter and inverter with controlled semiconductor switches |
| EP1933440A2 (en) * | 2006-12-14 | 2008-06-18 | ABB Oy | Earth fault protection of a frequency converter |
| EP1933440A3 (en) * | 2006-12-14 | 2012-11-21 | ABB Oy | Earth fault protection of a frequency converter |
| DE102012202424A1 (en) * | 2012-02-16 | 2013-08-22 | Ifm Electronic Gmbh | Passively measuring circuit arrangement for actuator-sensor-interface-module device of actuator-sensor-interface-sensor-actuator-network, has inductive-modulator as current-voltage converter, data generator and data engaging unit |
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