DE2051836C2 - Insulation resistance monitoring circuit for DC power network - uses measured value transformer with variable response earth excitation winding - Google Patents
Insulation resistance monitoring circuit for DC power network - uses measured value transformer with variable response earth excitation windingInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Isolationsüberwachung nicht geerdeter Gleichstromnetze, insbesondere auch für höhere Betriebsspannungen, mit einer im Betriebszustand wechselweise zwischen die Netzpole und Erde einschaltbaren Wicklung als Primärteil, ferner mit einem galvanisch getrennten und von der Wicklung elektromagnetisch beeinflußten Sekundärteil in einem Auswertekreis und mit einer zum Kompensieren von Schwankungen der Ansprechempfindlichkeit infolge von Netzspannungsänderungen dienenden, netzspannungsabhängig gesteuerten, elektromagnetischen Kompensationseinrichtung mit einer zwischen die Netzpole geschalteten weiteren Wicklung.The invention relates to a device for monitoring the insulation of ungrounded direct current networks, especially for higher operating voltages, alternating with one in the operating state A winding that can be switched between the mains poles and earth as a primary part, furthermore with a galvanic separate secondary part, which is electromagnetically influenced by the winding, in an evaluation circuit and with one to compensate for fluctuations in response sensitivity due to line voltage changes Serving, mains voltage-controlled, electromagnetic compensation device with a further winding connected between the network poles.
Eine derartige Einrichtung ist aus der DE-AS 10 160 bekannt und relativ kompliziert aufgebaut. Es sind zwei separate Steuerdrosseln erforderlich, die jeweils drei Wicklungen aufweisen und an insgesamt vier Stellen an den Auswertekreis anzuschließen sind. Während die eine Steuerdrossel sekundär für eine erdschlußabhängige Veränderung des Wechselstromwiderstandes im Auswertekreis sorgt, bildet die andere Steuerdrossel sekundär einen dem Auswertekreis parallelgeschalteten, netzspannungsabhängig gesteuerten Wechselstromwiderstand, wobei die primären Wicklungen erdschlußabhängig bzw. netzspannungsabhängig eine mehr oder weniger starke magnetische Sättigung der Steuerdrosseln hervorrufen. Es ist ferner ein Transformator für ein Einkoppeln einer Meßwechselspannung in den Auswertekreis vorhanden.Such a device is known from DE-AS 10 160 and has a relatively complex structure. It two separate control chokes are required, each with three windings and a total of four places are to be connected to the evaluation circuit. While one control throttle is secondary to one earth-fault-dependent change of the alternating current resistance in the evaluation circuit, forms the other Secondary control throttle one connected in parallel to the evaluation circuit and controlled depending on the mains voltage AC resistance, the primary windings depending on the earth fault or mains voltage cause a more or less strong magnetic saturation of the control chokes. It is further a transformer for coupling a measuring alternating voltage into the evaluation circuit is available.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der im Oberbegriff genannten Art bezüglich des elektromagnetischen Teils zu vereinfachen und mit weniger Bauelementen auszukommen. The present invention is based on the object of providing a device of the type mentioned in the preamble Kind to simplify with respect to the electromagnetic part and get along with fewer components.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich eine Einrichtung der im Oberbegriff genannten Art erfindungsgemäß dadurch aus, daß der Sekundärteil als Feldsonde oder Hallgenerator ausgebildet ist, daß die primärseitige Wicklung, der Sekundärteil sowie die weitere Wicklung zu einem Meßwertumformer elektromagnetisch zusammengefaßt sind und daß die weitere Wicklung in dem Meßwertumformer eine Gegenerregungswicklung bildet.A device of the type mentioned in the preamble is characterized according to the invention in order to achieve the object set characterized in that the secondary part is designed as a field probe or Hall generator that the primary-side winding, the secondary part and the further winding to a transducer electromagnetic are combined and that the further winding in the transducer is a counter-excitation winding forms.
Bei dieser Einrichtung handelt es sich somit um einen elektromagnetisch integrierten, einfachen Meßwertumformer mit nur zwei Wicklungen sowie einer Feldsonde oder einem Hallgenerator. Der Meßwertumformer ist sekundär mit der Feldsonde oder dem Hallgenerator nur an zwei Punkten an den Auswertekreis anzuschließen. Da die weitere Wicklung lediglich zum Erzeugen einer netzspannungsabhängigen Gegenerregung dient, bleibt die galvanische Trennung der Einrichtung erhalten.This device is therefore an electromagnetically integrated, simple transducer with only two windings and a field probe or a Hall generator. The transducer is secondary with the field probe or the Hall generator only to be connected to the evaluation circuit at two points. Since the further winding is only used to generate a mains voltage-dependent counter-excitation, the galvanic isolation of the device is retained.
In weiterer Ausgestaltung ist es bevorzugt, daß die Feldsonde ein feldstärkeabhängiger Widerstand istIn a further embodiment, it is preferred that the field probe is a field strength-dependent resistor
Ferner ist es bevorzugt, daß der Meßwertumformer zusätzlich eine Grunderregungswicklung aufweist, die vorzugsweise von einem konstanten Gleichstrom durchflossen ist. In weiterer Ausgestaltung ist die Grunderregung zur Veränderung der Ansprechempfindlichkeit einstellbar. Auf diese Weise kann die Grundmagnetisierung des Meßwertumformers bzw. die Ansprechempfindlichkeit eingestellt werden, wobei die Gegenerregung für eine Unabhängigkeit der Ansprechempfindlichkeit von Netzspannungsänderungen sorgt.Furthermore, it is preferred that the transducer additionally has a basic excitation winding which is preferably traversed by a constant direct current. In a further embodiment, the Basic excitation adjustable to change the response sensitivity. In this way, the Basic magnetization of the transducer or the response sensitivity can be set, with the Counter-excitation ensures that the response sensitivity is independent of changes in the mains voltage.
Die beschriebene Einrichtung ist besonders vorteilhaft für die Isolationsüberwachung von Gleichstromnetzen mit veränderlicher Betriebsspannung, wie beispielsweise bei Leonard-Antrieben sowie bei Formier- und Elektrolyseanlagen.The device described is particularly advantageous for monitoring the insulation of direct current networks with variable operating voltage, such as with Leonard drives as well as with forming and Electrolysis systems.
Die Erfindung wird nachfolgend an einem zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment shown in the drawing.
Zum Überwachen der Isolationswiderstände Ren und Rep des Gleichstromnetzes mit seinen Netzpolen P, N und seinem geerdeten Schutzleiter SL werden die Netzpole P, N durch einen vorzugsweise periodisch betätigten Schalter 1 wechselweise vorübergehend mit einem Meßkreis 2 verbunden. In diesem fließt ein vom Isolationswiderstand des jeweils durch den Schalter 1 nicht eingeschalteten Netzpoles abhängiger Meßkreisstrom. Beim Einschalten des Netzpoles P fließt ein Meßkreisstrom Ϊεν über den Isolationswiderstand Ren, während bei Einschaltung des Netzpoles N ein Meßkreisstrom i'ep über den Isolationswiderstand Rep fließt. Als treibende Spannung im Meßkreis 2 wirkt die Netzspannung U. Dabei ist der im Meßkreis fließende Strom abhängig vom inneren Widerstand des Meßkreises und des hiermit in Reihe liegenden Isolationswiderstandes Ren bzw. Rep. Sobald der Meßkreisstrom i'en oder ΪΕΡ eine vorgegebene Schwelle übersteigt, wird mittels eines Auswertekreises eine Anzeige ausgelöst oder eine Abschaltung des Netzes vorbereitet bzw. herbeigeführt.To monitor the insulation resistances Ren and Rep of the direct current network with its network poles P, N and its grounded protective conductor SL , the network poles P, N are alternately temporarily connected to a measuring circuit 2 by a switch 1, which is preferably operated periodically. A measuring circuit current, which is dependent on the insulation resistance of the respective mains pole not switched on by switch 1, flows in this. When the network pole P is switched on , a measuring circuit current Ϊεν flows through the insulation resistance Ren, while when the network pole N is switched on, a measuring circuit current i'ep flows through the insulation resistance Rep . As the driving voltage in the measuring circuit 2, the supply voltage acts U. In this case, the current flowing in the measuring circuit current depending on the internal resistance of the measuring circuit and hereby in series lying insulation resistance Ren or Rep. Once the Meßkreisstrom i'en ΪΕΡ or exceeds a predetermined threshold, a display is triggered by means of an evaluation circuit or a shutdown of the network is prepared or brought about.
Bei der dargestellten Ausführungsform weist ein elektromagnetischer Meßwertumformer 8 als Primärteil eine primärseitige Wicklung 8.1 auf, die im vorliegenden Fall an die GleichspannungsanschlüsseIn the embodiment shown, an electromagnetic transducer 8 is the primary part a primary-side winding 8.1, which in the present case is connected to the DC voltage connections
eines im Meßkreis 2 befindlichen Dioden-Brückengleichrichters angeschlossen ist. Ein mit dem Primärteil 8.1 elektromagnetisch gekoppeltes und von der Netzspannung U galvanisch getrenntes Sekundärteil 8.2 des Meßwertumformers 8 ist als Feldsonde in Form eines feldstärkeabhängig veränderlichen Widerstandes ausgebildet Statt dessen kann als Sekunderteil 8.2 auch ein Hallgenerator benutzt werden.a diode bridge rectifier located in the measuring circuit 2 is connected. A secondary part 8.2 of the transducer 8, which is electromagnetically coupled to the primary part 8.1 and galvanically separated from the mains voltage U, is designed as a field probe in the form of a field strength-dependent variable resistor. Instead, a Hall generator can also be used as the secondary part 8.2.
Zur Grundmagnetisierung des Meßwertumformers 8 dient eine Grunderregungswicklung 8.0, die über einen Widerstand Po mit einem Netzteil 9 verbunden ist und von einem vorzugsweise konstanten Gleichstrom durchflossen wird. Diese Grunderreguiig kann zur Veränderung der Ansprechempfindlichkeit auch einstellbar sein.A basic excitation winding 8.0, which is connected to a power supply unit 9 via a resistor Po and through which a preferably constant direct current flows, is used for the basic magnetization of the transducer 8. This basic excitation can also be adjustable to change the response sensitivity.
Um die Ansprechempfindlichkeit von Änderungen der Netzspannung U unabhängig zu machen, weist der Meßwertumformer 8 eine weitere Wicklung 8.3 auf, die als Gegenerregungswicklung arbeilet und über Zenerdioden Z sowie einen vorzugsweise einstellbaren Widerstand R an die Netzpoie P, N anzuschließen ist. Demnach wird die Gegenerregungswicklung von einem von der Netzspannung U abhängigen Erregerstrom durchflossen.In order to make the response sensitivity independent of changes in the mains voltage U , the transducer 8 has a further winding 8.3, which works as a counter-excitation winding and is to be connected to the mains circuit P, N via Zener diodes Z and a preferably adjustable resistor R. Accordingly, an excitation current that is dependent on the mains voltage U flows through the counter-excitation winding.
Der Meßwertumformer 8 ist nach Art eines Elektromagneten ausgebildet, wobei die primärseitige
Wicklung 8.1, das Sekundärtei! 8.2, die weitere Wicklung 83 und im vorliegenden Fall die zusätzliche Grunderregungswicklung
8.0 elektromagnetisch gekoppelt sind.
Der Schalter 1 wird über einen an das Netzteil 9 angeschlossenen Impulserzeuger 10 periodisch, beispielsweise
in einem 4 Sekundentakt, zwischen den Netzpolen P und N hin- und hergeschaltet. Der
Impulserzeuger 10 enthält einen 2Stabiler. MultivibratorThe transducer 8 is designed in the manner of an electromagnet, the primary-side winding 8.1, the secondary part! 8.2, the further winding 83 and, in the present case, the additional basic excitation winding 8.0 are electromagnetically coupled.
The switch 1 is periodically switched back and forth between the network poles P and N via a pulse generator 10 connected to the power pack 9, for example every 4 seconds. The pulse generator 10 contains a 2 stable. Multivibrator
ίο 10.1, eine Leistungsstufe 10.2 und ein Relais 10.3.ίο 10.1, a power level 10.2 and a relay 10.3.
Das hier als Feldsonde ausgebildete Sekundärteil 8.2 des Meßwertumformers 8 ist an einen Auswertekreis in Form eines Ansprechgliedes 3 angeschlossen, das beispielsweise aus einem Schmitt-Trigger 3.1, einer Leistungsstufe 3.2 und einem Melderelais 3.3 besteht.The secondary part 8.2, which is designed here as a field probe the transducer 8 is connected to an evaluation circuit in the form of a response element 3, the For example, there is a Schmitt trigger 3.1, a power stage 3.2 and a signal relay 3.3.
Das letztere kann einen Alarm auslösen oder eine Abschaltung des Netzes herbeiführen, sobald der Strom im Meßkreis 2 eine bestimmte Schwelle übersteigt.The latter can trigger an alarm or shutdown the network as soon as the power is on exceeds a certain threshold in measuring circuit 2.
Die vorliegende Einrichtung mit galvanischer Trennung zwischen dem Sekundärteil und der primärseitigen Wicklung ist insbesondere auch bei Iso/ationsüberwachungseinrichtungen vorteilhaft, die für Gleichstromnetze mit besonders hohen konstanten und veränderlichen Spannungen verwendet werden.The present device with galvanic isolation between the secondary part and the primary-side winding is used for direct current networks with a particularly high constant and variable voltages advantageous / ationsüberwachungseinrichtungen particular also at Iso.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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1970
- 1970-10-22 DE DE19702051836 patent/DE2051836C2/en not_active Expired
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