DE4128668C2

DE4128668C2 - Test device for electronic overcurrent release

Info

Publication number: DE4128668C2
Application number: DE19914128668
Authority: DE
Inventors: Hans-Josef Bolte; Christian Hardick
Original assignee: Ruhrkohle AG
Current assignee: RAG AG
Priority date: 1991-08-29
Filing date: 1991-08-29
Publication date: 1994-03-24
Anticipated expiration: 2011-08-30
Also published as: DE4128668A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Funktions sicherheitsprüfung (Sekundärprüfung) von Überstromauslö sern, mit externen Spannungserzeugern für die verschie denen Phasen, die mit dem Überstromauslöser in regel mäßigen Zeitabständen zu verbinden sind.The invention relates to a device for function safety test (secondary test) of overcurrent tripping with external voltage generators for the various the phases that are usually with the overcurrent release moderate intervals are to be connected.

Derartige Prüfvorrichtungen können für verschiedene Zwecke eingesetzt werden. So ist aus der DE 38 20 688 A1 eine Testeinheit für einen Überstromauslöser mit einer Spannungsversorgungsschaltung bekannt. Während des Test zustandes führt diese Spannungsversorgungsschaltung dem Überstromauslöser Spannung zu. Hierdurch wird ein Überstromzustand simuliert, der eine Prüfung des Schal teransprechverhaltens ohne Abschaltung des Schalters oder Störung der Schutzfunktion des Schalters ermöglicht. In der DE-OS 20 35 581 ist ein elektronischer Mehrphasen- Tieffrequenz-Sinusgenerator, also ein Drehstromgenerator beschrieben. Aus "EXAR-Data-Book", 1987, Seiten 6-11, ist zu entnehmen, daß eine sinusförmige Spannung mittels eines integrierten Schaltkreises erzeugt werden kann, welcher einen Multiplizierer und ein Sinusnetzwerk enthält.Such test devices can be used for different Purposes. So is from DE 38 20 688 A1 a test unit for an overcurrent release with a Power supply circuit known. During the test state leads this voltage supply circuit to the Overcurrent release voltage too. This will be a Overcurrent condition simulates a test of the scarf response without switching off the switch or Disrupted the protective function of the switch. In DE-OS 20 35 581 is an electronic multi-phase Low-frequency sine generator, i.e. a three-phase generator described. From "EXAR-Data-Book", 1987, pages 6-11 that a sinusoidal voltage by means of an integrated circuit can be generated which is a multiplier and a sine network contains.

Auch in Energieversorgungsnetzen werden elektronische Überstromauslöser eingesetzt, um das Netz vor Überlastung zu schützen. Dazu werden in die Versorgungsleitungen Stromwandler eingeschleift, die eine dem Strom proportionale Spannung liefern. Diese Spannung wird vom Überstromauslöser ausgewertet, der daraufhin das Netz bei Überlastung abschaltet. Die Auslösung ist abhängig von der jeweiligen Überlast, so daß bei geringfügiger Überlast die Auslösezeit einige Minuten und im Kurzschlußfall einige Millisekunden betragen kann. Einige Überstromauslöser reagieren auch auf den Ausfall einer oder mehrerer Phasen. Überstromauslöser müssen regelmäßig überprüft werden, da es sich hier um Sicherheitselemente handelt. Um nicht in einer Hochstromeinrichtung die zum Auslösen erforderlichen Ströme aufbringen zu müssen, wird das Verfahren der Sekundärprüfung angewandt. Die von den externen Stromwandlern gelieferten Spannungen werden elektronisch erzeugt und dem Prüfling zugeführt. Aus dem Strom-Spannungsübertragungsverhältnis der für den jewei ligen Überstromauslösertyp gehörenden Stromwandler kann aus den gemessenen Spannungen dann auf die im Betrieb entsprechenden Ströme geschlossen werden. Da viele Auslöser auch auf einen Phasenausfall reagieren, muß die Prüfung entsprechend dreiphasig erfolgen. Der erforderliche Spannungsbereich hängt stark vom zu prüfenden Überstromauslöser ab und kann sich bis zu 150V_eff erstrecken. Die maximale Stromaufnahme beträgt dabei 150 mA_eff.Electronic overcurrent releases are also used in energy supply networks to protect the network from overload. For this purpose, current transformers are looped into the supply lines, which supply a voltage proportional to the current. This voltage is evaluated by the overcurrent release, which then switches off the network in the event of an overload. Tripping is dependent on the respective overload, so that the tripping time can be a few minutes in the event of a slight overload and a few milliseconds in the event of a short circuit. Some overcurrent releases also respond to the failure of one or more phases. Overcurrent releases must be checked regularly as these are safety elements. In order not to have to apply the currents required for tripping in a high-current device, the secondary test method is used. The voltages supplied by the external current transformers are generated electronically and fed to the device under test. From the current-voltage transmission ratio of the current transformers belonging to the respective type of overcurrent release, the voltages measured can then be used to infer the corresponding currents during operation. Since many triggers also react to a phase failure, the test must be carried out in three phases. The required voltage range depends strongly on the overcurrent release to be tested and can extend up to 150V _eff . The maximum current consumption is 150 mA _eff .

Der Meß- und Zeitaufwand der auf diese Art und Weise vorzunehmenden Prüfung ist beträchtlich. Da solche Über prüfungen in regelmäßigen Abständen vorzunehmen sind, stellt dementsprechend diese Überprüfung für den Betrieb eine erhebliche Belastung dar.The measurement and time required in this way testing to be undertaken is considerable. Because such over tests must be carried out at regular intervals, accordingly provides this check for operation represents a significant burden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Meß- und Zeitaufwand bei der Überprüfung von Überstromaus lösern wesentlich zu verringern.The invention is therefore based on the object of and time spent checking overcurrent out to significantly reduce solvers.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Spannungserzeuger ein elektronischer, von Hand und/oder Rechner gesteuerter Drehstromgenerator dient, dem ein In tegrator, ein Sinus-Netzwerk, eine Multipliziererstufe und eine Gegentakt-Kollektorschaltung nachgeschaltet sind.The object is achieved in that as Voltage generator an electronic, by hand and / or Computer controlled three-phase generator is used by an In tegrator, a sine network, a multiplier stage and a push-pull collector circuit downstream are.

Ein derartiges Gerät bzw. eine solche Vorrichtung zeich net sich durch einen klaren und einfachen Aufbau aus. Die Elektronik, drei Transformatoren zum Herauftransformieren der Ausgangsspannung, ein Netztransformator sowie Siche rungen und Bedienungselemente stellen schon das Gerät als solches dar. Der Elektronik können zweckmäßig Normkarten zugeordnet werden, so daß sie leicht handhabbar und vor allem leicht zur montieren ist. Vorteilhaft ist außerdem, daß eine derartige Simulation rechnergesteuert durchge führt werden kann, so daß ein erheblicher Zeitgewinn zu verzeichnen ist. Darüber hinaus kann eine solche Überprü fung nun auch in Ruhezeiten stattfinden, so daß der Be trieb praktisch unbelastet bleibt. Vorteilhaft ist außer dem, daß mit einem relativ einfachen Transformator gear beitet werden kann, so daß auch der Herstellungsaufwand für eine entsprechende Vorrichtung niedrig ist, wobei be sonders vorteilhaft ist, daß die erfindungsgemäße Vor richtung aufgrund der zum Einsatz kommenden Generatoren universell zur Rechnerunterstützung aller elektronischen Überstromauslöser geeignet ist. Bei den bekannten Über prüfungsvorrichtungen dagegen war eine auf den jeweiligen Überstromauslösertyp zugeschnittene Ausführung unbedingt erforderlich.Such a device or such a device is characterized by a clear and simple structure. The Electronics, three transformers to step up the output voltage, a mains transformer and safety The device is already set up as controls and operating elements The electronics can expediently use standard cards are assigned so that they are easy to handle and in front everything is easy to assemble. It is also advantageous that such a simulation is computer-controlled can be performed, so that a considerable amount of time is saved is recorded. In addition, such a review now also take place at rest, so that the loading drove remains practically unencumbered. It is also advantageous that with a relatively simple transformer gear can be processed, so that the manufacturing cost is low for a corresponding device, where be it is particularly advantageous that the invention direction due to the generators used universal for computer support of all electronic Overcurrent release is suitable. With the well-known About testing devices, however, was one on each Overcurrent release type tailored version absolutely required.

Bei einer zweckmäßigen Ausbildung ist vorgesehen, daß ausgangsseitig drei Dreheisen-Meßgeräte und zusätzlich ein Digitalinstrument vorgesehen sind. Über die Dreh eisen-Meßgeräte können die Ausgangsspannungen gut über prüfbar angezeigt werden, während das zusätzliche Digi talinstrument die Spannung am Meßausgang anzeigt.With appropriate training it is provided that three moving iron measuring devices on the output side and additional a digital instrument is provided. About the shoot Iron gauges can handle the output voltages well are displayed verifiable, while the additional Digi talinstrument shows the voltage at the measuring output.

Durch den Einsatz der Multipliziererstufe mit einer vor gegebenen Stellgleichspannung ist es vorteilhaft möglich, die Amplitude der Ausgangsspannung jeweils einzustellen. Dabei wird dies dadurch möglich, daß die Multi pliziererstufe mit einem eine Stellgleichspannung liefernden D/A-Wandler bzw. Potentiometer oder Regler verbunden ist. Anschließend kann, wenn erforderlich, das Ausgangssignal abhängig vom Spannungsbereich verstärkt werden.By using the multiplier level with a before given control voltage, it is advantageously possible adjust the amplitude of the output voltage. This is possible because the Multi Plicer stage with a DC voltage delivering D / A converter or potentiometer or controller connected is. Then, if necessary, the Output signal amplified depending on the voltage range become.

Da auf die geschilderte Art und Weise Amplituden bis zu ± 12V erzeugt werden können, ist eine abschließende Hoch transformation der Ausgangsspannung erforderlich, um so auf einen Wert von √ × 150V zu kommen. Eine derartige Anordnung aus Generator und Transformator, die einen Er satz-Innenwiderstand von fast 1kΩ hat, kann eingesetzt werden, weil über den Regler die Führungs-Gleichspannung nachgestellt werden kann. Der Regler erhält seine Meßspannung aus dem Spitzenwert-Detektor, der aus kleinen Netztransformatoren, die die Ausgangsspannung wieder auf Werte bis ± 12V heruntertransformieren, gefolgt von dem Spannungsteiler, versorgt wird. Aus den drei gemessenen Scheitelwerten, die für jeden der drei Ausgangsspannungs bereiche einzeln zwischen 0 und 10 V DC kalibriert sind, wird ein Wert auf einen Meßausgang geschaltet, der von einem in der Schnittstellenkarte zum Rechner unterge brachten D/A-Wandler ausgewertet werden kann und der Kontrolle der Ausgangsspannung dient.Because in the way described amplitudes up to ± 12V can be generated is a final high transformation of the output voltage required so to come to a value of √ × 150V. Such Arrangement of generator and transformer, the one Er internal resistance of almost 1kΩ can be used because the DC control voltage can be adjusted. The controller receives its Measuring voltage from the peak value detector, which from small Mains transformers that put the output voltage back on Step down to ± 12V, followed by Voltage divider, is supplied. From the three measured Peak values for each of the three output voltages ranges are individually calibrated between 0 and 10 V DC, a value is switched to a measuring output, which of one in the interface card to the computer brought D / A converter can be evaluated and the Control of the output voltage is used.

Zur einwandfreien Takterzeugung sieht die Erfindung ein aus drei JK-FlipFlops auf gebautes Schaltwerk vor, das mit 300 Hz getaktet wird, die wiederum aus einem 3Mhz-Os zillator durch Frequenzteilung gewonnen werden. Mit einer derartigen Einheit ist es ohne weiteres möglich, drei Rechtecksignale mit jeweils 50Hz und 120° Phasenverschie bung zu erzeugen. Genau das wird bei der Prüfung von Überstromauslösern benötigt.The invention provides for proper clock generation from three JK flip-flops on the built-in rear derailleur, which with 300 Hz is clocked, which in turn from a 3Mhz-Os zillator can be obtained by frequency division. With a such unit, it is readily possible to three Square signals with 50Hz and 120 ° phase shift each exercise. This is exactly what is checked by Overcurrent releases required.

Aufgabe der Steuerung ist es, die vom Rechner oder bei Handbetrieb vom Schalter kommenden Signale zu dekodieren und die entsprechenden Relais auf den übrigen Karten zu schalten. Dies wird dadurch erreicht, daß zwei, durch einen Schalter ansprechbare Multiplexer vorgesehen sind, von denen der eine Multiplexer die Enable-Signale für die einzelnen Phasen mit den nachgeschalteten Decodern und der zweite Multiplexer die Steuerbits zur Wahl des Aus gangsspannungsbereiches sowie das Signal ein/aus aus wählt. Die Multiplexer sorgen dafür, daß das Gerät sowohl von Hand als auch von einem Rechnerinterface bedient werden kann. Durch einen entsprechenden Schalter wird die Betriebsart festgelegt.The task of the controller is that of the computer or at Manual mode to decode signals coming from the switch and the corresponding relays on the remaining cards too switch. This is achieved in that two, by a switch addressable multiplexer are provided, one of which is a multiplexer, the enable signals for the individual phases with the downstream decoders and the second multiplexer uses the control bits to select the off output voltage range and the signal on / off elects. The multiplexers ensure that the device both operated by hand as well as from a computer interface can be. With an appropriate switch the Operating mode defined.

Ein sehr günstig zu bauendes Gerät bzw. eine ent sprechende Vorrichtung wird gemäß der Erfindung erreicht, da die zugehörige, aus 8 Europakarten bestehende Elektronik in einem 19′′-Gehäuse untergebracht ist.A very cheap to build device or an ent speaking device is achieved according to the invention, because the corresponding, consisting of 8 maps of Europe Electronics is housed in a 19 '' housing.

Damit ist eine sehr kompakt ausgelegte Vorrichtung ge schaffen, die vorteilhaft zur Überprüfung von elektroni schen Überstromauslösern, die in Energieversorgungsnetzen zum Einsatz kommen, Verwendung finden.This is a very compact device create the advantageous for checking electronics overcurrent releases in energy supply networks come into use, find use.

Die vorliegende Erfindung zeichnet sich durch einen er heblichen technischen Fortschritt aus, da es erstmals möglich ist, Überstromauslöser unterschiedlichen Typs mit ein und derselben Vorrichtung zu prüfen. Hierdurch kann in kurzen und in dem jeweiligen Einsatzfall angepaßten Intervallen eine Überprüfung vorgenommen werden, und zwar auch zu solchen Zeiten, wo eine Belastung des Betriebes gar nicht auftreten kann. Als wesentlicher Vorteil ist auch anzusehen, daß der beschriebene, elektronische Dreh stromgenerator universell zur rechnergesteuerten bzw. rechnerunterstützten Prüfung aller elektronischen Über stromauslöser, egal welchen Typs, eingesetzt werden kann. Durch die wahlweise hand- bzw. rechnerunterstützte Führung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann diese be liebig von Hand oder Rechner betrieben werden, je nach dem, was nach Lage bzw. Zustand des Betriebes notwendig oder zweckmäßig ist.The present invention is characterized by a he significant technical progress since it was first time possible to use overcurrent releases of different types to test one and the same device. This can in short and adapted to the respective application Intervals a check is made, namely even at times when there is a burden on the operation cannot occur at all. The main advantage is also consider that the described electronic rotation power generator universal for computer-controlled or Computer-aided check of all electronic over current release, no matter what type, can be used. Through the optionally hand or computer supported Management of the device according to the invention can be be operated by hand or computer, depending on what is necessary according to the location or condition of the company or is appropriate.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von vier Schaltplänen bzw. Übersichtszeichnungen näher erläutert, wobei nur vorsichtshalber darauf hingewiesen wird, daß es sich hier nur um eine auszugs weise Wiedergabe der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung handelt.The invention is as follows based on four circuit diagrams or overview drawings explained in more detail, but only as a precaution it is pointed out that this is only an extract wise reproduction of the test device according to the invention acts.

Weiter vorne ist bereits darauf hingewiesen worden, daß die Prüfvorrichtung 1 aus der Elektronik, drei Transfor matoren zum Herauftransformieren der Ausgangsspannung, einem Netztransformtor sowie Sicherungs- und Be dienungselementen besteht. Die Elektronik besteht aus acht Europakarten, die in einem entsprechenden Baugrup penträger untergebracht sind. Die Ausgangsspannungen werden über drei Dreheisen-Meßgeräte angezeigt. Ein zusätzliches Digitalinstrument zeigt die Spannung des Meßausgangs an. Zur Erzeugung der benötigten drei Span nungen, die in ihrer Amplitude exakt gleich und gegeneinander um jeweils 120° phasenverschoben sein sollen, wird ein Drehstromgenerator eingesetzt, wie er im Schaltplan in Fig. 1 wiedergegeben ist. Dazu werden in einem Bitmustergenerator drei Rechteckspannungen mit Pha senverschiebung um 120° erzeugt. Diese werden dann über einen Komparator 3 Integratoren 4 zugeführt, wo sie in Dreieckspannungen umgewandelt werden. Ein anschließendes Diodenfunktionsnetzwerk bzw. Sinusnetzwerk 5 erzeugt dann aus der Dreieckform eine Sinusform. Um die Amplitude der Ausgangsspannung einstellen zu können, wird diese Sinus spannung dann noch in einer Multipliziererstufe 6 mit einer Stellgleichspannung, die vom Regler 11 bzw. D/A- Wandler 10 kommt, multipliziert. Abhängig vom gewählten Spannungsbereich wird das erhaltene Signal noch verstärkt. Als Ausgangstreiber wirkt eine Gegentakt- Kollektorsschaltung 8. Über den Ein/Ausschalter 9 kann die Stellgleichspannung aufgelegt werden. It has already been pointed out above that the test device 1 consists of the electronics, three transformers for transforming up the output voltage, a mains transformer and fuse and operating elements. The electronics consist of eight Euro cards, which are housed in a corresponding subrack. The output voltages are displayed on three moving iron measuring devices. An additional digital instrument shows the voltage of the measuring output. A three-phase generator, as shown in the circuit diagram in Fig. 1, is used to generate the required three voltages, which are to be exactly the same in amplitude and out of phase with each other by 120 °. For this purpose, three square wave voltages with a phase shift of 120 ° are generated in a bit pattern generator. These are then fed via a comparator 3 integrators 4 , where they are converted into triangular voltages. A subsequent diode function network or sine network 5 then generates a sine shape from the triangular shape. In order to be able to set the amplitude of the output voltage, this sine voltage is then multiplied in a multiplier stage 6 by a DC control voltage that comes from the controller 11 or D / A converter 10 . Depending on the selected voltage range, the signal received is amplified. A push-pull collector circuit 8 acts as the output driver. The DC control voltage can be applied via the on / off switch 9 .

Da auf diese Weise nur Amplituden bis zu ±12V erzeugt werden können, ist eine abschließende Hochtransformation der Ausgangsspannung erforderlich, um auf den gewünschten Wert von × 150 V zu kommen. Als Transformator wird dabei ein quasi invers betriebener Hochtransformator 12 benutzt. Weil eine derartige Anordnung aus Generator 2 und Hochtransformator 12 einen Ersatz-Innenwiderstand von fast 1kΩ hat, ist ein Nachstellen der Führungsgleichspannung durch den Regler 11 erforderlich. So kann sichergestellt werden, daß die Ausgangsspannung dem durch den D/A-Wandler 10 vorgegebenen Wert be lastungsunabhängig entspricht. Der Regler 11 erhält seine Meßspannung aus dem Spitzenwertdetektor 13, der aus kleinen Netztransformatoren, die die Ausgangsspannung wieder auf Werte bis ±12V heruntertransformieren, gefolgt von einem Spannungsteiler, versorgt wird.Since only amplitudes up to ± 12V can be generated in this way, a final step-up transformation of the output voltage is required to reach the desired value of × 150 V. A quasi-inverse step-up transformer 12 is used as the transformer. Because such an arrangement of generator 2 and step-up transformer 12 has an equivalent internal resistance of almost 1 kΩ, it is necessary to readjust the DC direct voltage by the controller 11 . In this way it can be ensured that the output voltage corresponds to the value specified by the D / A converter 10 regardless of the load. The regulator 11 receives its measurement voltage from the peak value detector 13 , which is supplied from small mains transformers, which transform the output voltage back down to values up to ± 12V, followed by a voltage divider.

Aus den drei gemessenen Scheitelwerten, die für jeden der drei Ausgangsspannungsbereiche einzeln zwischen 0 + 10V DC kalibriert sind, wird ein Wert auf einen Meßausgang 14 geschaltet, der von einem in der Schnittstellenkarte zum Rechner untergebrachten D/A-Wandler ausgewertet werden kann und der Kontrolle der Ausgangsspannung dient. Das Meßgerät ist mit 15 bezeichnet.From the three measured peak values, which are individually calibrated between 0 + 10V DC for each of the three output voltage ranges, a value is switched to a measuring output 14 , which can be evaluated by a D / A converter housed in the interface card to the computer and the control serves the output voltage. The measuring device is designated 15 .

Zur Überprüfung der Kurzschlußauslösung läßt sich die Re gelung außer Kraft setzen. Dann wird die Führungsgröße über Relais und einen Spannungsteiler direkt auf die Mul tiplizierer 6 der einzelnen Phasengeneratoren geschaltet. Mit 16 ist der Rücktransformator und mit 17 die umschalt bare Verstärkung im Bereich des Spitzenwertdetektors 13 bezeichnet. To check the short-circuit release, the control can be overridden. Then the command variable via relay and a voltage divider is switched directly to the multiplier 6 of the individual phase generators. With 16 the reverse transformer and with 17 the switchable amplification in the area of the peak detector 13 is designated.

Fig. 2 zeigt eine Einheit zur Takterzeugung. Die Einzel elektronik ist auf der Takterzeugerkarte 20 in Fig. 2 gezeigt. Aufgabe dieser Einheit ist es, drei Rechtecksi gnale mit jeweils 50 Hz und 120° Phasenverschiebung zu erzeugen. Dazu wird die Frequenz eines 3MHz-Oszillators 19, aufgebaut aus dem NAND-Gattern 21, 22, 23, vier mal durch zehn geteilt. Als Frequenzteiler dienen die Dezi malzähler 24, 25, 26, 27. Am Ausgang von dem Dezimalzähler 27 steht damit die für das Schaltwerk 28 benötigte Frequenz von 300 Hz zur Verfügung. Das Schaltwerk 28 besteht aus 3 synchron getakteten JK- Master-Slave-FlipFlops 29, 30, 31. Die Ein- und Ausgänge der FlipFlops sind so verdrahtet, daß sich eine ganz bestimmte Zählreihenfolge ergibt (100, 110, 010, 011, 001). Das NAND-Gatter 32 verhindert Dead-Cycles. Die Aus gänge der einzelnen Phasen werden je über ein NAND-Gatter 33, 34, 35 geführt, so daß sich jede Phase auf diese Weise ein- und ausschalten läßt. Fig. 2 shows a unit for clock generation. The individual electronics are shown on the clock generator card 20 in FIG. 2. The task of this unit is to generate three rectangle signals, each with 50 Hz and 120 ° phase shift. For this purpose, the frequency of a 3 MHz oscillator 19 , constructed from the NAND gates 21 , 22 , 23 , is divided four times by ten. The decimal counters 24 , 25 , 26 , 27 serve as frequency dividers. The frequency of 300 Hz required for the switching mechanism 28 is thus available at the output of the decimal counter 27 . The switching mechanism 28 consists of 3 synchronously clocked JK master-slave flip-flops 29 , 30 , 31 . The inputs and outputs of the flip-flops are wired in such a way that a very specific counting sequence results (100, 110, 010, 011, 001). The NAND gate 32 prevents dead cycles. The outputs from the individual phases are each guided via a NAND gate 33 , 34 , 35 , so that each phase can be switched on and off in this way.

Fig. 3 zeigt die Steuerungskarte 38. Im Rahmen der Steuerung sollen die vom Rechner oder bei Handbetrieb vom Schalter kommenden Signale dekodiert und die entsprechen den Relais auf den übrigen Karten geschaltet werden. Die Multiplexer 39, 40 sorgen dafür, daß das Gerät sowohl von Hand als auch über ein Rechner-Interface bedient werden kann. Der Multiplexer 39 wählt die Enable-Signale für die einzelnen Phasen aus. Der Signalausgang ist mit 41 bezeichnet. Da nur ein Meßausgang zur Verfügung steht, soll sich dieser immer auf eine eingeschaltete Phase be ziehen. Die Auswahl der Phase geschieht im Decoder 42, 43, 44. Dieser schaltet jeweils die low-aktiven Schaltausgänge 45, 46, 47 nach einer bestimmten Wahrheitstabelle. Der zweite Multiplexer 40 wählt die Steuerbits zur Wahl des Ausgangsspannungsbereiches sowie das Signal Regelung ein/aus 48. Die Bits bestimmen den Ausgangsspannungsbereich nach wiederum einer bestimmten Wahrheitstabelle. Ist das Signal Regelung ein/aus 48 gegeben, so schaltet der Transistor die ihm zugeordneten Relais ein und die Regelung ist außer Kraft gesetzt. Fig. 3 shows the control card 38. As part of the control, the signals coming from the computer or in manual operation from the switch are to be decoded and the corresponding relays are to be switched on the other cards. The multiplexers 39 , 40 ensure that the device can be operated both manually and via a computer interface. The multiplexer 39 selects the enable signals for the individual phases. The signal output is designated 41 . Since only one measuring output is available, this should always refer to a switched-on phase. The phase is selected in decoder 42 , 43 , 44 . This switches the low-active switching outputs 45 , 46 , 47 according to a certain truth table. The second multiplexer 40 selects the control bits for the selection of the output voltage range and the signal control on / off 48 . The bits determine the output voltage range according to a certain truth table. If the control on / off signal 48 is given, the transistor switches on the relays assigned to it and the control is deactivated.

Mit 49 ist das Signal Computer/Hand bezeichnet, während die Kontakte Interface mit 50 und die Switches mit 51 be zeichnet sind.With 49 the signal computer / hand is designated, while the contacts interface with 50 and the switches with 51 be designated.

Wie Fig. 4 zu entnehmen ist, dient als Referenz für die Sollwertvorgabe eine Konstantspannungsquelle 54, die im wesentlichen aus dem OP 55, der temperaturkompensierten Zenerdiode 56 und den Widerständen 57, 58 und 59 aufgebaut ist. Die Widerstände 60 und 61 dienen in Ver bindung mit der Diode 63 dazu, daß die Zenerdiode 56 beim Einschalten der Versorgungsspannung in den richtigen Arbeitspunkt gebracht wird. Der Widerstand 59 wird so abgeglichen, daß sich eine Referenzspannung von 10V er gibt. Abhängig von der Betriebsart wird diese Spannung dann durch ein Potentiometer oder durch den D/A-Wandler 62 auf den gewünschten Wert heruntergeteilt. Der D/A- Wandler 62 ist ein multiplizierender 12-Bit D/A-Wandler mit seriellem Eingang. As can be seen in FIG. 4, a constant voltage source 54 is used as a reference for the setpoint specification, which is essentially composed of the OP 55 , the temperature-compensated Zener diode 56 and the resistors 57 , 58 and 59 . The resistors 60 and 61 are used in conjunction with the diode 63 to ensure that the Zener diode 56 is brought into the correct operating point when the supply voltage is switched on. The resistor 59 is adjusted so that it gives a reference voltage of 10V. Depending on the operating mode, this voltage is then divided down to the desired value by a potentiometer or by the D / A converter 62 . The D / A converter 62 is a multiplying 12-bit D / A converter with serial input.

Um die Ausgangsspannung zu regeln, muß diese erst einmal gemessen werden. Dazu werden die drei Phasen durch Trans formatoren auf Werte bis zu einer Amplitude von etwa ±10V heruntertransformiert. Die von den Trafos kommenden Span nungen werden dann über einen einstellbaren Spannungstei ler auf Amplituden von etwa ± 3,3V verringert. In einem Spitzenwertdetektor wird die positive Amplitude des erhal tenen Signals gespeichert. Durch die hohe Zeitkonstante ergibt sich eine ausreichend glatte Gleichspannung. In der nachfolgenden Verstärkerstufe wird diese Gleichspannung abhängig vom gewählten Spannungsbereich verstärkt. Die zu geordneten Spindeltrimmer werden dabei so eingestellt, daß bestimmte Werte für die Meßspannung in Abhängigkeit vom gewählten Spannungsbereich vorgegeben sind.In order to regulate the output voltage, this has to be done first be measured. For this, the three phases are trans formers to values up to an amplitude of approximately ± 10V transformed down. The chip coming from the transformers voltage are then via an adjustable voltage ler reduced to amplitudes of about ± 3.3V. In one Peak value detector will get the positive amplitude of the stored signal. Due to the high time constant there is a sufficiently smooth DC voltage. In the subsequent amplifier stage this DC voltage depending on the selected voltage range. The too ordered spindle trimmers are set so that certain values for the measuring voltage depending on selected voltage range are specified.

Aus den drei sich ergebenden Meßspannungen wird eine ausgewählt und invertiert zum Meßausgang gegeben. Der Ver gleich mit dem Sollwert und die Ausregelung wird über einen OP vorgenommen, der als PI-Regler arbeitet. Die Re gelkonstanten wurden experimentell ermittelt und ergaben ein akzeptables Regelverhalten. Abschließend wird das i.a. negative Ausgangssignal des Reglers invertiert. Eine zuge ordnete Diode verhindert, daß negative Spannungen am Refe renzspannungsausgang erscheinen.The three resulting measuring voltages become one selected and given inverted to the measurement output. The Ver equal to the setpoint and the regulation is over performed an OP that works as a PI controller. The Re Gel constants were determined experimentally and yielded an acceptable control behavior. Finally, the i.a. negative output signal of the controller inverted. A drawn ordered diode prevents negative voltages at the ref limit voltage output appear.

Die Erzeugung der Sinusform im Sinusnetzwerk 5 ist für alle drei Phasen identisch. Das TTL-Rechtecksignal wird über einen Komparator mit Ausgangsspannungsbegrenzung sym metriert und auf einen definierten Pegel gebracht. Die Am plitude des Ausgangssignals beträgt dann 6,8V+0,6V=7,4V. Der weitere Komparator arbeitet näherungsweise als Inte grator und formt somit das Rechtecksignal in ein Dreieck signal um. Der zugeordnete Spindeltrimmer kompensiert die auftretenden Offsetspannungen. Insbesondere sind die posi tive und negative Amplitude des Rechtecksignals nicht ex akt gleich, da die Zenerdioden untereinander Toleranzen aufweisen. Eine zu große Abweichung der beiden Amplituden führt jedoch dazu, daß der zweite Integrator in die posi tive oder negative Sättigung läuft. Ein eventuell noch vorhandener Gleichanteil des Dreiecksignals wird gezielt unterdrückt. Die Amplitude des Dreiecksignals wird auf ex akt 5V gebracht. Der zugeordnete Widerstand bildet dann mit dem Diodennetzwerk bzw. Sinusnetzwerk 5 einen span nungsabhängigen nichtlinearen Widerstand, so daß der nichtinvertierende Verstärker am Eingang eine sinusförmige Spannung erhält. Diese Verstärkerstufe ist vor allem wegen ihrer Entkopplungswirkung nötig. Gleichzeitig wird die Am plitude des Sinussignals wieder auf 5V angehoben.The generation of the sine shape in the sine network 5 is identical for all three phases. The TTL square wave signal is symmetrized via a comparator with output voltage limitation and brought to a defined level. The amplitude of the output signal is then 6.8V + 0.6V = 7.4V. The further comparator works approximately as an integrator and thus converts the square wave signal into a triangle signal. The assigned spindle trimmer compensates for the offset voltages that occur. In particular, the positive and negative amplitude of the square-wave signal are not exactly the same, since the Zener diodes have tolerances with one another. Too large a deviation of the two amplitudes, however, leads to the second integrator running in positive or negative saturation. Any direct component of the triangular signal that is still present is specifically suppressed. The amplitude of the triangular signal is brought to 5V ex act. The associated resistor then forms a voltage-dependent non-linear resistor with the diode network or sine network 5 , so that the non-inverting amplifier receives a sinusoidal voltage at the input. This amplifier stage is mainly necessary because of its decoupling effect. At the same time, the amplitude of the sinusoidal signal is raised to 5V.

An die Sinuserzeugung schließt sich die Multiplizierer stufe 6 an. Als Multiplizierer dient der RC4200 von Ray theon, dessen äußere Beschaltung nach bestimmten Formeln dimensioniert wurde. Dabei wurden eine Eingangsspannung von ±5V für das Sinussignal, 0 . . . 10 V für das Stellsignal und ±4V für das Ausgangssignal zugrundegelegt.The multiplier stage 6 follows the sine wave generation. The RC4200 from Ray theon serves as a multiplier, the external wiring of which was dimensioned according to certain formulas. An input voltage of ± 5V for the sine signal, 0. . . 10 V for the control signal and ± 4V for the output signal.

Da drei verschiedene Spannungsbereiche gefordert wurden, folgt dem Multiplizierer 6 eine umschaltbare Verstärker stufe. Die Umschaltung erfolgt durch die beiden Reedre lais, die durch Signale angesteuert werden. Es ergeben sich Verstärkungsfaktoren zwischen 1,625 und 4,875.Since three different voltage ranges were required, the multiplier 6 follows a switchable amplifier stage. Switching takes place through the two reed relays, which are controlled by signals. Gain factors between 1.625 and 4.875 result.

Als Kühlkörper wurde ein mit einem Wärmewiderstand von 8 K/W gewählt. Wegen der geringen Größe dieses Kühlkörpers ist es möglich, die beiden Endstufentransistoren mit auf der Europakarte unterzubringen.A heat sink with a thermal resistance of 8 K / W selected. Because of the small size of this heat sink it is possible to have the two output stage transistors on to accommodate the map of Europe.

1 Prüfvorrichtung
2 Drehstromgenerator
3 Komparator
4 Integrator
5 Sinus-Netzwerk
6 Multipliziererstufe
8 Gegentakt-Kollektorschaltung
9 Ein/Ausschalter
10 D/A-Wandler
11 Regler
12 Hochtransformator
13 Spitzenwert-Detektor
14 Meßausgang
15 Meßgerät
16 Rücktransformator
17 umschaltbare Verstärkung
19 Oszillator
20 Takterzeuger-Karte
21 NAND-Gatter 1
22 NAND-Gatter 2
23 NAND-Gatter 3
24 Dezimalzähler 1
25 Dezimalzähler 2
26 Dezimalzähler 3
27 Dezimalzähler 4
28 Schaltwerk
29 FlipFlops 1
30 FlipFlops 2
31 FlipFlops 3
32 NAND-Gatter 24A
33 Ausgangs-NAND Gatter 1
34 Ausgangs-NAND Gatter 2
35 Ausgangs-NAND Gatter 3
38 Steuerungs-Karte
39 Multiplexer 1
40 Multiplexer 2
41 Enable Signalausgang 1-3
42 Decoder 1
43 Decoder 2
44 Decoder 3
45 Schaltausgang Sm 1
46 Schaltausgang Sm 2
47 Schaltausgang Sm 3
48 Signal Ein/Aus
49 Signal Computer/Hand
50 Interface
51 Switches
54 Konstantspannungsquelle
55 OP U4A
56 Zenerdiode D11
57 Widerstand R3
58 = Treiber Widerstand R4
59 Widerstand R2g
60 Widerstand R2
61 Widerstand R5
62 D/A-Wandler U43
63 Diode 10 1 test device
2 three-phase generator
3 comparator
4 integrator
5 sine network
6 multiplier levels
8 push-pull collector circuit
9 On / off switch
10 D / A converter
11 controllers
12 step-up transformer
13 peak detector
14 measurement output
15 measuring device
16 reverse transformer
17 switchable amplification
19 oscillator
20 clock generator card
21 NAND gate 1
22 NAND gate 2
23 NAND gate 3
24 decimal counter 1
25 decimal counter 2
26 decimal counter 3
27 decimal counter 4
28 rear derailleur
29 flip-flops 1
30 flip-flops 2
31 flip-flops 3
32 NAND gates 24A
33 Output NAND gate 1
34 Output NAND gate 2
35 Output NAND gate 3
38 Control card
39 multiplexer 1
40 multiplexer 2
41 Enable signal output 1-3
42 decoder 1
43 decoder 2
44 decoder 3
45 switching output Sm 1
46 switching output Sm 2
47 Switch output Sm 3
48 Signal on / off
49 Computer / hand signal
50 interface
51 switches
54 constant voltage source
55 OP U4A
56 Zener diode D11
57 resistor R3
58 = driver resistor R4
59 resistance R2g
60 resistor R2
61 resistor R5
62 U43 D / A converter
63 diode 10

Claims

1. Device for functional safety test (secondary test) of overcurrent releases, with external voltage generators for the various phases that are to be connected to the overcurrent release at regular intervals, characterized in that an electronic, hand and / or computer controlled voltage generator Three-phase generator ( 2 ), which is followed by an integrator ( 4 ), a sine network ( 5 ), a multiplier stage ( 6 ) and a push-pull collector circuit ( 8 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that three moving iron measuring devices on the output side and additional a digital instrument is provided.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the multiplier stage ( 6 ) is connected to a D / A converter ( 10 ) or controller ( 11 ) supplying a control direct voltage.

4. The device according to claim 1, characterized in that the multiplier stage ( 6 ) is associated with a reverse transformer ( 16 ) via a controller ( 11 ) which receives its measurement voltage from its peak value detector ( 13 ) with voltage divider.

5. Apparatus according to claim 1, characterized in that for clock generation on the three-phase generator ( 2 ) a 3 Mhz oscillator ( 19 ) with 3 NAND gates ( 21 , 22 , 23 ) as a frequency divider ( 4 ) in series decimal counter ( 24 , 25 , 26 , 27 ) are connected, which have a switching mechanism ( 28 ) and NAND gates ( 33 , 33 ) on the output side which have three synchronously clocked JK flip-flops ( 29 , 30 , 31 ) with a NAND gate ( 32 ) which prevents dead cycles. 34 , 35 ) are connected.

6. The device according to claim 1, characterized in that two, by a switch responsive multiplexer ( 39 , 40 ) are provided, of which the multiplexer ( 39 ), the enable signals for the individual phases with the downstream decoders ( 42 , 43 , 44 ) and the second multiplexer ( 40 ) selects the control bits for selecting the output voltage range and the signal on / off ( 48 ).

7. The device according to claim 1, characterized in that that the corresponding, consisting of eight maps of Europe Electronics housed in a 19 '' rack is.