CH640062A5 - Circuit arrangement for measuring alternating voltages and for simultaneously suppressing switching-off voltage peaks - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Beide Kontakte öffnen und schliessen wechselseitig, gesteuert

Messen von Wechselspannung und zur gleichzeitigen Unter- durch Wechselspannung. Wenn beispielsweise der Kontakt 4

drückung der beim Abschalten entstehenden Abschaltspan- 35 während der positiven Halbwelle geschlossen ist, so ist gleich-

nungsspitzen. zeitig Kontakt 5 geöffnet. Umgekehrt wird in der negativen

Die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung ist bei- Halbwelle Kontakt 5 geschlossen und Kontakt 4 geöffnet,

spielsweise anwendbar bei der Prüfung von Fehlerstrom- oder In diesem Fall lädt sich der Kondensator 3 nur während

Fehlerspannungsschutzschaltern. Derartige Schutzschalter der positiven Halbwelle auf und gibt dann während der fol-

funktionieren ordnungsgemäss, wenn sie beispielsweise bei 40 genden negativen Halbwelle seine Ladung zum Teil auf den

Überschreiten eines bestimmten Grenzwertes der Spannung Messkondensator 8 ab. Nach einigen wenigen Halbwellen ist zwischen Schutzleiter und Erde, der sogenannten Beruh- dann an diesem Kondensator der Spitzenwert der Wechsel-

rungsspannung, ansprechen und die betroffene elektrische Spannung messbar.

Anlage vom Netz abschalten. Bei der Prüfung von Schutz- Eine praktische Realisierung dieser Prinzipschaltung ist

Schaltern wird nun durch eine Art künstlicher Steigerung der 45 aus Fig. 2 ersichtlich. Hierin sind die Schaltkontakte 4 und 5,

Berührungsspannung das Funktionieren der Schutzschalter die Arbeitskontakte von genügend trägheitsfreien elektrome-

untersucht. Insbesondere ist dabei die Spannungsmessung im chanischen Relais, z.B. Reed-Relais. Die Relais-Spulen 9,13

Augenblick des Ansprechens des Schutzschalters, d.h. des sind jeweils mit einer Diode 10 bzw. 14 und einem Vorwider-

Abschaltens der Anlage vom Netz wichtig. Allerdings entste- stand 11 bzw. 15 in Reihe und hegen an Wechselspannung,

hen in diesem gleichen Augenblick Abschaltspannungsspit- 50 Durch entgegengesetzte Anordnung der Durchlassrichtungen zen, wenn nämlich in der Anlage Induktivitäten (z.B. Moto- der beiden Dioden 10,14 wird die anhand der Fig. 1 beschrie-

ren, Transformatoren) vorhanden sind. Es ist einleuchtend, bene wechselnde Kontaktgabe erzielt.

dass diese Spannungsspitzen den momentanen Messwert ver- Statt zweier Relais wäre auch nur ein Relais möglich, z.B. falschen, falls die Abschaltung nicht zufällig im Nulldurch- eines mit einem Umschlatekontakt oder auch ein polarisiertes gang der Wechselspannung auftritt. 55 Relais, wobei der untere Anschluss des Kondensators 3 abAufgabe der Erfindung ist es, die bei Abschaltung entste- wechselnd mit Eingang 4 und Ausgang 6 (Fig. 1) verbunden henden Abschaltspannungsspitzen in einfacher und sicherer würde oder abwechselnd mit der Diode 12 oder Diode 16. Weise zu unterdrücken, damit die gleichzeitig erfolgende Diese beiden Dioden 12,16 dienen als Ventile, indem sie die Spannungsmessung nicht verfälscht wird. Entladung der Kondensatoren 3,8 «rückwärts» verhindern.

60 Zum zeitlichen Verlaufist noch zu erläutern, dass beispiels-

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, weise Relais 9 erst nach dem Nulldurchgang anzieht und den dass ein Kondensator vorhanden ist, dessen einer Anschluss Kontakt 4 schliesst. Auch erfolgt die anschliessende Öffnung direkt und dessen anderer Anschluss über einen ersten Kon- dieses Kontaktes 4 kurz vor dem Nulldurchgang der gleichen takt an die zu messende Wechselspannung angeschlossen ist Halbwelle. Analoges gilt für das andere Relais 13, so dass ins-

und über einen zweiten Kontakt zum Schaltungsausgang 65 gesamt um jeden Nulldurchgang des Wechselspannungsver-

führt, wobei die beiden Kontakte derart durch Wechselspan- laufs ein kurzes Zeitintervall gegeben ist, währenddessen we-

nung gesteuert werden, dass, wenn der eine Kontakt in der der Kontakt 4 noch Kontakt 5 geschlossen ist.

positiven Halbwelle geschlossen ist, der andere Kontakt ge- Eine elektronische Version der Kontaktgabe ist in Fig. 3

dargestellt, in welcher die beiden optoelektronischen Koppler 17,18 sozusagen die Rolle der Relais mit Kontakt übernehmen. Die optoelektronischen Koppler 17,18 bestehen im wesentlichen aus einer Leuchtiode 19 bzw. 20 und einem Fototransistor 4' bzw. 5'. Bei Stromfluss in Durchlassrichtung leuchtet nun die betreffende Leuchtdiode auf und schaltet damit den Fototransistor durch, der den betreffenden geschlossenen Kontakt darstellt. Durch die Antiparallelschaltung der beiden Leuchtioden 19,20 wird erreicht, dass die eine nur in der positiven Halbwelle und die andere nur in der negativen Halbwelle leitend wird und somit aufleuchtet. Damit werden die «Schalter» 4', 5' in gleicher Art abwechselnd geöffnet und geschlossen wie zu Fig. 1 beschrieben.

Die Unterdrückung der Abschalt-Spannungsspitze bei mit Induktivitäten behaftetem Netz lässt sich nunmehr anhand jeder der drei Figuren erläutern. Es sei Schalter 4 bzw. 4' in der positiven Halbwelle geschlossen. Da Schalter 5 bzw. 5' nur in der negativen Halbwelle geschlossen ist, kommt also

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nur die positive Halbwelle zur Messung auf Kondensator 8. Das heisst, die positive Halbwelle wird zeitlich erst während der nächsten (negativen) Halbwelle messbar. Man braucht in diesem Falle also nur die während der positiven Halbwelle er-5 folgende Netzabschaltung, d.h. die während der positiven Halbwelle entstehende Abschalt-Spannungsspitze zu betrachten. Diese Spannungsspitze gelangt natürlich auf den Zwischenspeicherkondensator 3. Da aber das Netz während der positiven Halbwelle abgeschaltet wurde, folgt also keine ne-îogative Halbwelle nach und damit kann die fehlerhafte Abschaltspannung nicht auf den Messkondensator übertragen werden. Damit wird das Ziel erreicht, nur die Wechselspannung (genauer: deren Spitzenwert) zu messen.

Zur Messung und Speicherung des Messwerts bietet sich i5 die Spannungsmessung am Messkondensator 8 mittels üblicher Feldeffekttransistor-Schaltung an. Unter der Voraussetzung, dass beide Kondensatoren 3,8 hochwertig in bezug auf den Isolierwiderstand des Dielektrikums sind, kann der Messwert sehr lange Zeit gespeichert und angezeigt werden.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

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   PATENTANSPRÜCHE öffnet ist und umgekehrt, und dass ein Messkondensator par-

   1. Schaltungsanordnung zum Messen von Wechselspan- allei zum Ausgang liegt.

   nung und zur gleichzeitigen Unterdrückung der beim Ab- Was nun die Art der Kontakte angeht und deren Steue-schalten entstehenden Abschaltspannungsspitze, gekenn- rung durch Wechselspannung, so kann es sich zum Beispiel zeichnet durch einen Kondensator (3), dessen einer Anschluss 5 um die mechanischen Kontakte von Relais handeln. In die-direkt und dessen anderer Anschluss über einen ersten Kon- sem Fall liegen beide Relais einzeln für sich jeweils in Reihe takt (4) an die zu messende Wechselspannung (1,2) ange- mit einem Vorwiderstand und einer Diode an Wechselspanschlossen ist und über einen zweiten Kontakt (5) zum Schal- nung. Damit die Relaisfunktion die beschriebene Art der tungsausgang (6,7) führt, wobei die beiden Kontakte (4,5) Kontaktgabe erzielt, haben die beiden Relais Arbeits-Kon-derart durch Wechselspannung gesteuert werden, dass, wenn io takte und die beiden Dioden liegen antiparallel.

   der eine Kontakt (4) in der positiven Halbwelle geschlossen, Natürlich können die Kontakte auch durch elektronische der andere Kontakt (5) geöffnet ist und umgekehrt, sowie fer- Bauelemente gebildet werden, so zum Beispiel durch opto-

   ner gekennzeichnet durch einen Messkondensator (8) parallel elektronische Koppelelemente oder Koppler, von denen der zum Ausgang (6,7). Fototransistor bei Beleuchtung durch mit eingebaute Leucht-
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- is diode einen geschlossenen Kontakt ergibt und einen geöffnekennzeichnet, dass die Kontakte (4,5) die von zwei Relais (9, ten Kontakt, wenn die Leuchtdiode dunkel ist.

   13) sind, die mit jeweils einem Vorwiderstand (11 bzw. 15) Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich-

   und einer Diode (10 bzw. 14) in Reihe geschaltet sind, wobei nung dargestellt, anhand welcher sie näher beschrieben wer-

   die beiden Dioden ( 10,14) in unterschiedlicher Durchlass- den soll.

   richtung geschaltet sind. 2<> Figur 1 enthält die Prinzipschaltung,
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- Figur 2 eine Ausführung mit Relais und kennzeichnet, dass die beiden Kontakte von den Fototransi- Figur 3 eine Ausführung mit optoelektronischem Koppstoren (4' bzw. 5') optoelektronischer Koppler (17,18) gebildet 1er.

   werden, deren Leuchtdioden (19 bzw. 20) antiparallel ge- In der Schaltung der Fig. 1 sind die Anschlüsse 1 und 2 der schaltet liegen. 25 Eingang für die zu messende Wechselspannung. Ein als Zwi-
4. 4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden schenspeicher dienender Kondensator 3 liegt an der einen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung am Seite am Eingang 1 und Ausgang 7, mit der anderen Seite Messkondensator (8) mittels Feldeffekttransistor praktisch über einen Schaltkontakt 4 am Eingang 2 und über einen wei-leistungslos gemessen wird. teren Schaltkontakt 5 am Ausgang 6. Parallel zum Schal-

   30 tungsausgang 6,7 ist ein Kondensator 8 geschaltet, der als Messkondensator dient.

   Die Funktion der Schaltkontakte ist nun die folgende: