DE3320013A1

DE3320013A1 - Device for monitoring a three-phase system without neutral conductor for failure of a phase

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

Abstract

In this device, the object is to achieve a reliable disconnection of the electrical device only when a phase fails totally and not when there is imbalance in the load. This is done by a resistor (W1, W2, W3), a diode (D1, D2, D3) and an optocoupler (O1, O2, O3) being connected in series between in each case two phases of the three-phase system, each optocoupler supplying an L signal during a positive halfwave of the alternating voltage and an O signal during a negative halfwave, the negated output signal of each optocoupler being supplied, on the one hand, directly to the first input and, on the other hand, after delay of the rise and fall to the second input of an EXCLUSIVE OR gate (E1, E2, E3), and the outputs of the EXCLUSIVE OR gates (E1, E2, E3) being connected to the inputs of an OR gate (1), which is followed by a retriggerable timing section (2) with a time set to approximately 90 DEG of the alternating current period. <IMAGE>

Description

Einrichtung zur Phasenausfallüberwachung für einDevice for phase failure monitoring for a

Drehstromsystem ohne Mittelpunktsleiter Die Erfindunc bezieht sich auf eine Einrichtung zur Phasenausfallüberwachung für ein Drehstromsystem.Three-phase system without central conductor The invention relates to a device for phase failure monitoring for a three-phase system.

Zweck der Erfindung ist es, einen Schutz von elektrischen Einrichtungen bei Ausfall einer Phase zu erreichen; dies gilt insbesondere für den Schutz eines Drehstrommotors.The purpose of the invention is to protect electrical equipment to be reached in the event of a phase failure; this applies in particular to the protection of a Three-phase motor.

Dabei entsteht zusätzlich das Problem, daß eine Abschaltung der Eingichtung nicht schon dann erfolgt, wenn die Last unsymmetrisch ist.This also creates the problem that a shutdown of the facility not already done when the load is unbalanced.

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.The invention is therefore based on the object of providing a reliable The electrical equipment is only switched off in the event of a total failure of one phase and cannot be reached even if the load is asymmetrical.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.According to the invention, this object is achieved by the in the characterizing part of the Patent claim 1 listed features solved.

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.The device according to the invention has the advantage that asymmetries the system input voltage of less than 300 does not result in a fault message and thus Shutdown a facility to be protected.

Die Einrichtung gemäß der Erfindung wird im nachstehend heschriebenen Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert.The device according to the invention is hereinafter described Embodiment explained in more detail with reference to the drawing.

Es zeigt die Fig. 1 eine Einrichtung gemäß der Erfindung, die Fig. 2 eine besondere Auswertung des Ergebnisses der Einrichtung gemäß der Erfindung.1 shows a device according to the invention, FIG. 2 shows a special evaluation of the result of the device according to the invention.

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.In Fig. 1, R, S, T are the three conductors of a three-wire three-phase system designated without a central conductor. Between every two phases of this system lies the series connection of a current-limiting resistor W1 or W2 or W3 a diode D1 or D2 or D3 and an optocoupler 01 or 02 or 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.Each optocoupler delivers during a positive half cycle of the alternating voltage an L signal at input rJi or U2 or U3 and during a negative half-wave a 0 signal. The output signals of the three optocouplers are in the undisturbed system phase shifted by 120 ° each. These output signals are negated in FIG the signal trains a, b, c shown; above this is the profile of the voltages in FIG. 2 U1, U2, U3 recorded.

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.The negated output signal of an optocoupler 01 or 02 or 03 is on the one hand directly to the first 'input of an EXCLUSIVE-OR element El respectively E2 or E3. On the other hand, the negated output signal is over a summing element, each consisting of an RC combination of resistors and capacitors R1, C1 or R2, C2 or R3, C3 to the second input of the EX-CLUSIV-OR element El or E2 or E3 out.

Diese Maßnahme führt zu einer Verzögerung des Anstiegs und Abfalls des von den Optokopplern gelieferten Signals.This measure delays the rise and Decrease in the signal supplied by the optocouplers.

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.In each EXCLUXIVE-OR element, each becomes positive and each negative Edge of the output signal of the upstream optocoupler a positive pulse educated. These pulses are shown in Figure 2 by the pulse trains d, e, f, where d is the output of Ei, e is the output of E2 and f is the output from E3 represents.

Die Ausgänge der drei EXCLUSIV-ODER-Glieder E1, E2, E3 werden auf die Eingänge eines ODER-Gliedes 1 geführt.The outputs of the three EXCLUSIVE-OR gates E1, E2, E3 are on the inputs of an OR gate 1 are performed.

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.The negated signal train appearing at the output of the OR gate 1 is shown in Fig. 2 under g. They represent a pulse train of pulses spaced apart out of 600.

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.The output of the OR element 1 is connected to the input of the retriggerable Timing element 2 switched with a set time of approx. 90 ° alternating current period. This timer is triggered by an incoming pulse and stays open 0 signal, as long as within the set time of approx. 900 alternating current period, until another input pulse has arrived. At a frequency of 50 Hz it is the set time approx. 5 ms. Runs in within 90 ° AC period If the pulse is on, the timer is returned to the zero position.

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.This means that during normal operation the output signal of the timer 2 is always a 0 signal. This signal is negated and fed to a terminal 3; that then The L signal occurring there, which is shown in FIG. 2 under h, is immediate an indication signal that there is no phase failure.

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.If one phase fails, the input circuits of the neighboring ones are inactive Branches in series. They deliver the same output signal. The third input circuit supplies a signal that is shifted by exactly 1800.

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.This situation is for the failure of the conductor S in Fig. 3 above shown: the current flows from the conductor R via the optocoupler 01 to the conductor S and from there back to conductor T via optocoupler 02. The current from the conductor T flows back to the conductor R via the optocoupler 03 with a 180 ° phase shift. These relationships at the negated outputs of the optocouplers 01, 02, 03 are in FIG. 3 represented by the signal trains a, b, c. You can see that the Input voltages U1 and U2 derived pulse trains are identical during the Pulse train derived from U3 (pulse train c) is offset by 1800.

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.The now occurring at the output of the EXCLUSIVE-OR elements El, E2, E3 Pulses are represented in FIG. 3 by the pulse series according to d, e, f. On the negated Output of the OR gate 1 then appears a pulse train at a distance of 1800, represented by the pulse series 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.The retriggerable timer 2 can now until the end of its setting time from approx. 900 expire. Until then it delivers a 0-signal, to then until the end of the output half period L-signal. Then it returns to at the next input impulse returns to its initial state and returns a 0 signal. The negated output signal of the timing element 2, which appears at terminal 3, is shown in FIG. 3 by the pulse train h shown. Its appearance means the failure of a 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.The signals at terminal 3 can be evaluated using an evaluation be replaced, depending on the non-disturbed condition and the disturbed condition supplies either a positive or a negative output signal: The output terminal 3 first an inverter 4 downstream. The output of this Inverter corresponds to the output signal of the timing element 2, so that with sole Evaluation by the downstream components only the supply of the output signal of the timing element to these components is necessary.

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.These components consist of a summing element made up of the RC combination of resistor R4 and capacitor C4 with a downstream inverter 5. The diode D4 is used to prevent backflow from the capacitor C4. At terminal 6, which is connected downstream of the inverter, then shows a positive continuous signal, as shown in Fig. 2, signal train i; in the event of a fault, a negative appears Continuous signal, as shown in Fig. 3, signal train i.

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Claims

Device for phase failure monitoring for a three-phase system without center conductor Patent claims 1. Device for phase failure monitoring for a three-phase system without a neutral conductor, characterized in that between two phases of the three-phase system, one resistor (W1, W2, W3), one diode (D1, D2, D3) and an optocoupler (01,02,03) are connected in series, each optocoupler an L signal during a positive half cycle of the AC voltage and an L signal during a negative half-wave delivers a 0-signal, the negated output signal of each optocoupler on the one hand directly to the first input, on the other hand after a delay in the rise and waste fed to the second input of an EXCLUSIVE-OR gate (E1, E2, E3) and the outputs of the EXCLUSIVE-OR gates (El, E2, E3) to the inputs of a OR gate (1) are performed, which a retriggerable timing element (2) with a the set time of approx. 900 is connected downstream of the alternating current period.

2. Device according to claim 1, characterized in that the output signal of Time element (2) summed up and after inversion by the Inverter (5) is brought to the display.

3. Device according to claim 2, characterized in that instead the display a switching device is operated, which the power supply is reliable turns off.