AT400498B - Überwachungseinrichtung für wechselstrom - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft eine Überwachungseinrichtung für eine oder mehrere Leitungen, die ein-oder mehrphasigen Wechselstrom führen, mit mindestens einer Strommesseinrichtung in einer der Leitungen zum Erkennen einer Überlast, wobei das Ausgangssignal der Strommesseinrichtung einer Vergleichseinrichtung zugeführt wird, die den Schaltzustand von in den Leitungen angeordneten Schalteinheiten steuert. 



   Zur Überwachung von Wechselstromnetzen, die ein-oder mehrphasig (Drehstromnetz) sein können, sind Schmelzsicherungen bestens bekannt. Diese dienen jedoch hauptsächlich als Kurzschlussschutz und erlauben keine präzise Stromüberwachung. 



   In der DE-OS 23 34 135 und der US-PS 5, 170, 311 werden daher Strommesseinrichtungen in den einzelnen Leitungen vorgeschlagen, mittels derer ein Überschreiten eines maximalen Stromwertes präzise überwacht werden kann. Die Ausgangssignale der Strommesseinrichtungen werden dazu einer Vergleichseinrichtung zugeführt, die den Schaltzustand von in den Leitungen angeordneten Schalteinheiten steuert. 



   Aufgabe der Erfindung ist es, die Anwendungsbereiche der bekannten Überwachungseinrichtungen für ein-oder mehrphasigen Wechselstrom zu erweitern und neben dem Maximalstrom auch noch weitere Parameter überwachen zu können. 



   Erfindungsgemäss wird dies bei einer Überwachungseinrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch erreicht, dass an mindestens einer Leitung eine Spannungsüberwachungseinrichtung angeschlossen ist, welche in Abhängigkeit von der gemessenen Spannung ein Ausgangssignal abgibt, wobei dieses Ausgangssignal und das Ausgangssignal der Vergleichseinrichtung an die Eingänge einer Verarbeitungsschaltung zur gemeinsamen Verarbeitung dieser Signale geführt sind. 



   Bei verschiedenen Verbrauchern, wie zum Beispiel Drehstrommotoren ist nicht nur das Überschreiten einer maximalen Stromstärke kritisch, sondern auch der Ausfall der Spannung in einer der Leitungen, beispielsweise durch den Ausfall einer in der Leitung angeordneten Schmelzsicherung. Bei Drehstrommotoren kommt es dadurch zu einem unrunden, verschleissenden Lauf. Ein solcher Ausfall einer der Phasen kann durch eine Überwachung des Maximalstromes klarerweise nicht festgestellt werden. Es müsste dann auch ein unterer Schwellenwert des Stromes überwacht werden, wobei aber der Zustand, dass bei ausgeschaltenem Verbraucher der Strom in allen Leitungen auf Null abfällt, nicht zum Ansprechen der Überwachungseinrichtung führen darf. Einfacher und sicherer ist demgegenüber die erfindungsgemässe Lösung. 



   Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass in nur einer der Leitungen ein Stromwandler angeordnet ist, dass an zwei oder mehreren Leitungen jeweils eine   Spannungsüberwachungs-   einrichtung angeschlossen ist und dass die Verarbeitungsschaltung in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der einzelnen Spannungsüberwachungseinrichtungen und dem Ausgangssignal der Vergleichseinrich- 
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 Verbrauchern nicht unabhängig voneinander sind. Auf diese Weise wird daher eine kostengünstige und zuverlässige Überwachungseinrichtung realisiert. Die Überwachung weiterer Parameter wird dadurch ermöglicht, dass die Verarbeitungsschaltung neben den Eingängen für die Ausgangssignale noch zumindest einen weiteren Eingang für ein externes Signal aufweist.

   Beispielsweise kann am bzw. im Verbraucher, vorzugsweise Motor, ein thermischer Schutzschalter angeordnet sein, der mit dem weiteren Eingang in Verbindung steht. 



   Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. 



   Die Fig. 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Überwachungseinrichtung für ein dreiphasiges Wechselstromnetz (Drehstromnetz). Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vergleichseinrichtung. 



   In der Figur links kommen die Leitungen vom. Drehstromnetz herein. Jede Leitung Li, L2,   L3   führt beispielsweise eine 220 Volt-Wechselspannung, wobei die Spannungen um jeweils   120    gegeneinander verschoben sind (übliches Drehstromnetz). Der 0-Leiter ist mit N bezeichnet. In jeder der Leitungen ist als Kurzschlussschutz eine Sicherung 1 angeordnet, die beispielsweise eine Schmelzsicherung sein kann. 



  Lediglich in der Leitung L3 ist erfindungsgemäss ein Stromwandler 2 angeordnet, der an seinem Messausgang 2a in Abhängigkeit von der zu messenden Stromstärke in der Leitung L3 ein Spannungssignal abgibt. Eine Vergleichseinrichtung 3 vergleicht dieses Spannungssignal mit einem Sollwert, der aus der Sollwertvorgabe 4 stammt und beispielsweise über einen Sollwerteingang 4a einstellbar ist. 



   Befindet sich das dem Stromwert in der Leitung 3 entsprechende Spannungssignal unter dem Sollwertsignal (und oberhalb eines Drittels des Sollwertsignals, vgl. Fig. 2 und deren Beschreibung), so ist der Ausgang 3a der Vergleichseinrichtung 3 auf logisch "1" über ein Halteglied 5, das über einen Reseteingang 6 zurückgesetzt werden kann, mit dem Eingang 7a der Verarbeitungsschaltung 7 verbunden. 



   Um lediglich mit einer Strommesseinrichtung auszukommen und dennoch eine Überwachung aller drei
Phasen zu ermöglichen ist vorgesehen, dass an jeder Leitung Li, L2, L3 eine Spannungsüberwachungsein- 

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 richtung angeordnet ist. die in Abhängigkeit von der gemessenen Spannung bezogen auf den 0-Leiter N ein Ausgangssignal abgeben. Dieses Ausgangssignal ist bei normaler Betriebsspannung auf den Leitungen Li,   Lz,   L3 auf logisch "0" womit über das NICHT-Gatter 10 am Eingang 7b der Verarbeitungsschaltung 7   logisch "1" ansteht.    



   Die Einrichtung funktioniert nun wie   folgt : Fällt   eine der Sicherungen 1 aus, so wird dies von der entsprechenden Spannungsüberwachungseinrichtung erkannt. Der Ausgang geht auf logisch "1" und damit der Eingang 7b der vorzugsweise ein logisches UND-Gatter enthaltenden Verarbeitungsschaltung auf   logisch "0".   Damit ändert sich der Ausgang der   Verarbeitungsschaltung   derart, dass über die Schalteinheiten 8 alle drei Leitungen Li, L2. L3 abgeschaltet werden. 



   Die Stromüberwachung in nur einer Phase eignet sich vor allem bei Verbrauchern, die im allgemeinen alle drei Phasen gleich belasten, insbesondere für Drehstrommotoren. Überschreitet der Stromwert einen in der Sollwertvorgabe 4 einstellbaren Wert, geht der Ausgang der Vergleichseinrichtung 3a auf logisch "0" und über die Verarbeitungsschaltung 7 werden alle drei Schalteinrichtungen 8 abgeschaltet. Über ein Halteglied 5 kann dieser Zustand gehalten werden, bis er von einer Bedienungsperson mittels eines Signals auf den Reseteingang 6 wieder zurückgesetzt (quittiert) wird. 



   Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vergleichseinrichtung 3, die neben einer Überschreitung eines Stromwertes auch eine Unterschreitung erkennt. Die Vergleichseinrichtung 3 arbeitet als Fensterkomparator. welcher den vom Ausgang 2a zugeführten Istwert mit einer oberen Schranke, den Sollwert aus der Sollwertvorgabe 4, und gleichzeitig mit einer unteren Schranke (hier ein Drittel des Sollwertes) vergleicht. 



  Sobald der Istwert ausserhalb dieser beiden Schranken liegt, gibt die Vergleichseinrichtung über ihren Ausgang 3a ein bestimmtes Ausgangssignal ab, das beispielsweise die Abschaltung der Thyristorschalter 8 bewirkt. Im einzelnen umfasst die Vergleichseinrichtung 3 einen ersten Komparator 14, der den Istwert mit dem Sollwert vergleicht und bei Überschreiten desselben ein bestimmtes Ausgangssignal an das UNDGlied 15 abgibt. Ein zweiter Komparator 16 vergleicht den Istwert mit einem Drittel des Sollwertes, wobei das Drittel des Sollwertes in einem Teiler 17 gebildet wird. Damit kann die Vergleichseinrichtung 3 nicht nur ein Überschreiten eines einstellbaren Sollwertes, sondern auch einen zu geringen Strom insbesondere Null bei Leitungsbruch od. dgl. erkennen.

   Zusammen mit der Spannungsüberwachungseinrichtung kann auch lokalisiert werden, ob ein solcher Leitungsbruch verbraucherseitig oder netzseitig von der Überwachungseinrichtung aufgetreten ist. 



   Die Verarbeitungseinrichtung 7 kann zusätzlich noch weitere Parameter überwachen, beispielsweise kann auf dem Verbraucher ein thermischer Schutzschalter angeordnet sein, der bei thermischer Überlastung öffnet. Damit geht der weitere Eingang 7c mit der logischen Verarbeitungseinrichtung 7 auf 0 und es kommt ebenfalls zu einer Abschaltung der Leitungen Li, L2, L3 über die Thyristorschalter 8. Auch dieser Zustand kann über ein Halteglied 12 gehalten werden, bis eine Bedienungsperson von aussen wieder eine Zurücksetzung über den Eingang 13 vornimmt. 



  

Claims (7)

1. Patentansprüche 1. Überwachungseinrichtung für eine oder mehrere Leitungen, die ein-oder mehrphasigen Wechselstrom führen, mit mindestens einer Strommesseinrichtung in einer der Leitungen zum Erkennen einer Überlast, wobei das Ausgangssignal der Strommesseinrichtung einer Vergleichseinrichtung zugeführt wird, die den Schaltzustand von in den Leitungen angeordneten Schalteinheiten steuert, dadurch gekennzeich- net, dass an mindestens einer Leitung (Li, L2, Lys) eine Spannungsüberwachungseinrichtung (9) angeschlossen ist, welche in Abhängigkeit von der gemessenen Spannung ein Ausgangssignal abgibt, wobei dieses Ausgangssignal und das Ausgangssignal der Vergleichseinrichtung (3) an die Eingänge (7a. 7b) einer Verarbeitungsschaltung (7) zur gemeinsamen Verarbeitung dieser Signale geführt sind.
2. 2. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsschal- tung (7) zumindest ein logisches Gatter aufweist, vorzugsweise ein UND-Gatter, dessen Eingänge mit den Eingängen (7a, 7b, 7c) der Verarbeitungsschaltung (7) in Verbindung stehen und dessen Ausgang ein Steuersignal abgibt.
3. 3. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in nur einer der Leitungen (Li, L2, L3) ein Stromwandler (2) angeordnet ist, dass an zwei oder mehrere Leitungen (Li, Lz, L3) jeweils eine Spannungsüberwachungseinrichtung (9) angeschlossen ist und dass die Verarbeitungs- schaltung (7) in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der einzelnen Spannungsüberwachungsein- richtungen (9) und dem Ausgangssignal der Vergleichseinrichtung (3) des Stromwandler (2) alle Schalteinheiten (8) gemeinsam ansteuert. <Desc/Clms Page number 3>
4. 4. Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsschaltung (7) neben den Eingängen (7a, 7b) für die Ausgangssignale noch zumindest einen weiteren Eingang (7c) für ein externes Signal aufweist.
5. 5. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Eingang (7c) ein externes Signal von einer Einrichtung (11) zur Erfassung des Zustandes des vom überwachten Stromnetz gespeisten Verbrauchers empfängt.
6. 6. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass am bzw. im Verbraucher, vorzugsweise Motor, ein thermischer Schutzschalter (11) angeordnet ist, der mit dem weiteren Eingang (7c) in Verbindung steht.
7. 7. Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einer, vorzugsweise allen stromführenden Leitungen (Li, L2, L3) zusätzlich eine Sicherung (1), vorzugsweise Schmelzsicherung, eingebaut ist und die Spannungsüberwachungseinrichtung (9) die.

   Spannung auf der dem Verbraucher zugewandten Seite der Sicherung erfasst.