DE3124636C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanord­ nung zur Überwachung der Phasenfolge in einem Drehstrom­ netz mit einer Operationsverstärkerschaltung zur Aufsum­ mierung der Phasen (R, S, T) und mit einem Fensterkom­ parator (L1) zur Überwachung des Nullzustandes der Operationsverstärkerschaltung, wobei der Ausgang des Fensterkomparators mit einem Überwachungsglied verbunden ist.

Die richtige Phasenfolge in einem Drehstromnetz ist insbesondere bei Aufzügen wichtig. Nur dann ist eine einwandfreie Funktion gewährleistet. Treten die Phasen nicht in der richtigen Reihenfolge auf, können Gefahr­ situationen entstehen, u. a. in der Form, daß automati­ sche Türen in der falschen Richtung laufen. Bei Aufzügen mit thyristorbetriebenen statischen Umformeranlagen bewirkt eine falsche Phasenfolge das Ansprechen der Sicherungen. Das offensichtliche Erfordernis zur Über­ wachung von Phasenfolgen hat dazu geführt, daß in einigen Ländern bei Aufzugsanlagen Vorschriften dafür erlassen sind.

Verschiedene Schaltungsanordnungen zur Überwachung der Phasenfolge sind bekannt. Darunter sind solche, die digital arbeiten und sich sog. Verzögerungs-Mikro­ kreise bedienen. Ihr Nachteil sind der komplizierte Schaltungsaufbau und die hohe Zahl von Komponenten, die zu einer größeren Störanfälligkeit führt.

Aus der DE 28 08 085 A1 ist eine Schaltung bekannt, die mittels einer Operationsverstärkerschaltung die Summe der Phasen eines Drehfeldes ermittelt. Die Er­ haltung dieser Schaltung im Nullzustand wird überwacht. Mit dem Ausgangssignal wird ein Optokoppler gesteuert. Mit Hilfe einer Reihe von Dioden und weiterer Kompo­ nenten werden einzelne Halbwellen der Drehstromphasen vor der Summation ausgewählt. Die Halbwellen werden teilweise invertiert; eine der Halbwellen wird mittels eines RC-Gliedes um ca. 30° verzögert. Durch eine geeignete Aufsummation und Prüfung gegenüber einer Referenzspannung wird die richtige Phasenfolge über­ wacht.

Aufgabe der Erfindung gegenüber diesem Stand der Technik ist es, eine Schaltungsanordnung zur Überwachung der Phasenfolge vorzuschlagen, die noch kostengünstiger, aber dennoch zuverlässig ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Verzögerungs­ kreis parallel zum Summationswiderstand in eine der Phasen eingeschaltet ist, durch den ein zusätzlicher um 60° gegenüber dieser Phase zurückgesetzter Span­ nungszusatzvektor erzeugt wird, und daß derjenige Summationswiderstand, der in die gegenüber dieser verzögerten Phase um 120° voreilenden Phase einge­ schaltet ist, einen geringeren Wert als die Summa­ tionswiderstände der übrigen Phasen besitzt derart, daß die gegenüber der verzögerten Phase um 120° vorei­ lende Phase um einen Spannungszusatzvektor vergrößert, der dem Spannungszusatzvektor genau entgegengesetzt ist.

Eine derartige Schaltung kommt völlig ohne Dioden aus. Statt dessen werden Widerstände eingesetzt, die darüber hinaus den Strom begrenzen und die Schaltung schützen. Die Erfindung zeigt eine Schaltungsanordnung, die gegenüber dem Stand der Technik noch einfacher und kostengünstiger ist. Aufgrund der äußerst geringen Anzahl an Komponenten ist sie auch kaum störanfällig und liefert darüber hinaus eindeutige und leicht nach­ prüfbare und zur Steuerung verwendbare Ergebnisse. Dies ist insbesondere in Aufzugsbetrieben von großer Bedeutung.

Das Dimensionieren der Schaltungsanordnung ist einfachst zu bewerkstelligen und kann bereits bei den Aufbauarbei­ ten oder während der Reparatur einer Aufzuganlage jederzeit eingesetzt werden, um schon während der Montage die richtige Phasenfolge überprüfen und ggfs. die Anschlüsse korigieren zu können.

Mit der Erfindung werden zwischen den üblichen beim Drehstrom die Phasen anzeigenden Spannungsfaktoren Zusatzvektoren eingefügt, die zueinander Gegenvektoren sind. Die Zusatzvektoren und Spannungsvektoren werden miteinander addiert und anhand der so erhaltenen Summe die erforderlichen Maßnahmen ergriffen. Die Zusatz­ vektoren erhält man, indem aus dem Vektor einer Phase eine um 60° verzögerte Komponente erzeugt wird. Diese Komponente wird kompensiert, indem man den Vektor der dieser Phase um 120° voreilenden Phase in passendem Maß verlängert bzw. die Spannung vergrößert.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Er­ findung ergibt sich, wenn der Verzögerungskreis aus mindestens zwei in Reihe geschalteten Widerständen sowie einem Kondensator zusammengesetzt ist, dessen einer Pol an Erde geschaltet und dessen anderer Pol zwischen den beiden Widerständen angeschlossen ist.

Besonders bevorzugt wird die erfindungsgemäße Schal­ tungsanordnung mit der Steuerung eines Aufzuges verbunden.

Im folgenden wird die Erfindung genauer mit Hilfe eines Beispiels mit Hinweis auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, worin

Fig. 1 ein Drehstromsystem in Vektordarstellung wiedergibt und

Fig. 2 die Schaltung einer das Verfahren ausführenden Apparatur zeigt.

Das Überwachen der Phasenfolge baut darauf auf, daß man jedes Drehstrom­ system durch eine bestimmte Vektorfigur vorführen kann, welche die eine jede Phase abbildenden Vektoren R, S und T enthält. Bei diesem Vektor­ verfahren geht man mathematisch so vor, daß zuerst eine Schaltung herge­ stellt wird, die die Summe der besagten Vektoren errechnet, die stets Null ist. Mit einer solchen Schaltung kann man noch keine Phasenfolge überwachen, denn die Vektorsumme ist Null ganz unabhängig von der Reihenfolge der Phasen. Wenn man eine solche Modifikation der Schaltung vornimmt, in der man z. B. vom S-Vektor ausgehend eine um 60 Grad verzögerte Zusatzkom­ ponente S′ erstellt sowie den R-Vektor entsprechend länger macht, so daß die vorherige Änderung kompensiert wird, dann ergibt die Addition der Vektoren nicht immer das Resultat Null. Hier kommen also zu den ursprünglichen Vektoren R, S und T die Zusatzvektoren S′ und R hinzu, und die so erhaltene Schaltung ist phasenkennend. Falls die Phasenfolge verkehrt ist, werden dann die Zusatzvektoren S′ und R′ einander nicht mehr aufheben; die Folge ist vielmehr eine nullverschiedene Vektorsumme. Man könnte sich weiter auf mathematischer Grundlage denken, daß die Kompensation bei­ spielsweise es ausgeführt würde, daß man eine Phase um a Grad zurücksetzt und entsprechendermaßen die nächstfolgende Phase um 120-a Grad, oder auch die vorhergende Phase um a Grad voreilen läßt. Diese Maßnahmen haben die gleiche Wirkung wie die oben beschriebenen Zusatzvektoren S′ und R′. In der Praxis gibt es jedoch Einschränkungen, die die letzteren Möglichkeiten begrenzen. Falls a klein ist, ergibt sich ein großer Ver­ zögerungswinkel 120-a Grad für die nächste Phase, und eine solche Ver­ zögerung ist schwer mittels einfacher Komponenten erzielbar. Ebenso macht das Voreilen des Vektors Schwierigkeiten, indem die so erhaltene Schaltung störanfällig ist.

Die Schaltung selbst wird mit Verwendung von Operationsverstärkern ausgeführt. Der Summationswiderstand in der Phase R ist R1, derjenige in der Phase S ist R2 und der Summationswiderstand in der Phase T ist R3. Der Rückkopplungswiderstand des Operationsverstärkers OP1 ist R4. Das Verzögern oder Zurückstellen des Vektors der Phase S erfolgt, indem man in die S-Phase der Schaltung parallel zum Summationswiderstand R2 einen Verzö­ gerungskreis VP einsetzt. Der Verzögerungskreis besteht aus mindestens zwei in Reihe geschalteten Widerständen R5 und R6, zwischen denen der Kondensator C1 angeschaltet ist, dessen zweiter Pol an Erde liegt. Entsprechendermaßen erfolgt das Verlängern des R-Vektors durch Verringern des Werts des Widerstandes R1 im Vergleich mit den übrigen Summationswiderständen. Wenn in dieser Schaltung die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers OP1 von Null abweicht, dann ist dies ein Zeichen, daß die Phasenfolge verkehrt ist. Hierbei wird dann ein Glied benötigt, das ein Relais oder ein sonstiges desgleichen Überwachungsglied steuert, über welches das Signal weiter zum Sicherheitskreis des Aufzugs geht und den Fehldienst stoppt. Dieses Glied, als Fensterkomparator L1 bezeichnet, kann der zuvor bekannten Technik zufolge ausgeführt werden, weshalb dessen Bauweise hier nicht beschrieben wird.

Es ist dem Fachmann einleuchtend, daß die Erfindung nicht allein auf das obenstehend beschriebene Beispiel eingeschränkt ist, sondern daß ihre verschiedenen Ausführungsformen im Rahmen der nachstehenden Patentansprüche variieren können.

Claims (3)

1. Schaltungsanordnung zur Überwachung der Phasenfolge in einem Drehstromnetz mit einer Operationsverstärker­ schaltung zur Aufsummierung der Phasen (R, S, T) und mit einem Fensterkomparator (L1) zur Überwachung des Nullzustandes der Operationsverstärkerschaltung, wobei der Ausgang des Fensterkomparators mit einem Überwachungsglied verbunden ist, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Verzögerungskreis (VP) parallel zum Summationswiderstand in eine der Phasen (S) einge­ schaltet ist, durch den ein zusätzlicher um 60° gegen­ über dieser Phase (S) zurückgesetzter Spannungszusatz­ vektor (S′) erzeugt wird, und daß derjenige Summa­ tionswiderstand (R1), der in die gegenüber dieser verzögerten Phase (S) um 120° voreilenden Phase (R) eingeschaltet ist, einen geringeren Wert als die Summationswiderstände (R2, R3) der übrigen Phasen (S, T) besitzt derart, daß die gegenüber der verzögerten Phase (S) um 120° voreilende Phase (R) um einen Span­ nungszusatzvektor (R′) vergrößert, der dem Spannungs­ zusatzvektor (S′) genau entgegengesetzt ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Verzögerungskreis (VP) aus minde­ stens zwei in Reihe geschalteten Widerständen (R5, R6) sowie einem Kondensator (C1) zusammengesetzt ist, dessen einer Pol an Erde geschaltet und dessen anderer Pol zwischen den beiden Widerständen (R5, R6) ange­ schlossen ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit der Steuerung eines Aufzuges verbunden ist.