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Isolationsüberwachungs einrichtung Es ist bekannt, die Überwachung
des Isolationszustandes nicht geerdetes Wechselstrom- oder Drehstromantagen, insbesondere
in Bergwerksbetrieben unter Tage, mit Hilfe einer kleinen Gleichspannung durchzuführen.
Diese Gleichspannung kann als eingeprägte Spannung mit Hilfe eines über Widerstände
zwischen dem Netz und der Erde angeordneten Gleichrichters oder als aufgedrückte
Spannung, die über einen Transformator und Gleichrichter erzeugt wird, dem zu überwachenden
Netz selbst entnommen werden. In der Erdleitung dieser Überwachungseinrichtung werden
Anzeigeinstrumente oder Relais angebracht, die Signalgeräte betätigen oder auf die
Auslösespule des Netzschalters einwirken können.
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An derartigen tiberwachungseinrichtungen werden nun bezüglich der
Genauigkeit hohe Anforderungen gestellt. Verlangt man beispielsweise ein Ansprechen
bei Absinken des Isolationswiderstandes auf wo kr mit einer Genauigkeit von +2kr,
also +2O0/o, bezogen auf den Fehlerwiderstand, und bemißt man den Innenwiderstand
des Meßkreises mit Rücksicht auf die Eigensicherheit des Meßkreises mit lOOkQ, so
bedeutet das für die gesamte Meßeinheit eine Widerstandsänderung zwischen 108 und
112 kr, also eine Meßgenauigkeit von weniger als +2/o. In dieser Toleranz müssen
nicht nur die Streuung der Werte der Bauelemente, sondern auch alle Änderungen durch
wechselnde Temperaturen, Netzspannungsschwankun gen und Alterung enthalten sein.
Es ist daher erforderlich, den Einfluß von Netzspannungsschwankungen auf das Meßergebnis
von Isolationsüberwachungseinrichtungen der vorbeschriebenen Art weitgehend auszuschalten.
Es sind deshalb bereits Vorschläge bekanntgeworden, die dem Netz entnommene Meßspannung
durch Anordnung von Stabilisatoren, wie Glimmlampen, Eisenwasserstoffwiderständen
od. dgl., konstant zu halten. Derartige Stabilisatoren eignen sich jedoch nicht
für die Verwendung in rauhen Betrieben, wie sie Bergbaubetriebe unter Tage darstellen.
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Durch die Erfindung wird nun die Aufgabe, den Einfluß von Netzspannungsschwankungen
auf das Meß ergebnis bei Isolationsüberwachungseinrichtungen für nicht geerdete
Wechselstrom oder Drehstromnetze, insbesondere in Bergwerksbetrieben unter Tage,
unter Verwendung einer dem Netz gegen Erde oder einen Schutzleiter aufgedrückten
oder eingeprägten Meßgleichspannung und eines im Überwachungskreis liegenden Meßwiderstandes
auszuschalten, gelöst, ohne von Stabilisatoren Gebrauch machen zu' müssen.
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Durch die Erfindung wird darüber hinaus den bekannten Isolationsüberwachungseinrichtungen
gegenüber der weitere Vorteil erreicht, daß sich auf diese Weise eine in ihrer Aufgabe
besonders einfache Anlage mit hoher Empfindlichkeit mit trägheitsfreiem
Ansprechen
und Abfallen und dabei praktisch unbegrenzter wartungsfreier Lebensdauer ergibt,
wobei hohe Betriebsspannungen des Überwachungskreises vermieden sind.
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Die Erfindung besteht darin, daß neben dem Meßwiderstand ein Vergleichswiderstand
vorgesehen ist, dessen durch einen auf die gleiche Spannungsquelle zurückgehenden
Vergleichsstrom erzeugter Spannungsabfall mit dem Spannungsabfall am Meßwiderstand
zur Erzeugung einer auszuwertenden Differenzspannung in Vergleich gesetzt ist.
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Die Erfindung soll nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels
einer Einrichtung gemäß der Erfindung näher erläutert werden.
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An das zu überwachende Netz 1 ist in bekannter Weise über einen Widerstand
2 eine Gleichspannung angelegt, die über den Transformator 3 und die Gleichrichteranordnungen
4 dem zu überwachenden Netz 1 entnommen wird. Der zweite Pol der Gleichspannungsquelle
ist geerdet bzw. mit dem geerdeten Schutzleiter 5 der Anlage verbunden. Bei Anlagen,
deren Phasen untereinander ständig galvanisch verbunden sind, genügt es unter Umständen,
die Gleichspannungsquelle an eine Phase des Netzes anzuschlieBen. Im anderen Fall
ist es bekannt und üblich, mit Hilfe von an die einzelnen Phasen angeschlossenen
Widerständen einen künstlichen Sternpunkt zu bilden, an dem die Gleichspannungsquelle
angeschlossen wird.
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Bei den bekannten Isolationsüberwachungseinrichtungen dieser Art
wird nun in die Erdleitung ein Anzeigeinstrument oder ein Relais eingeschaltet,
das die in der Erdleitung fließenden Meßstrom überwacht und bei Auftreten von Isolationsfehlern
ein Signalgerät betätigt oder unmittelbar auf den Ausschalter des überwachten Netzes
einwirkt. Im Gegensatz dazu
wird gemäß der Erfindung in die Erdleitung
ein Widerstand eingeschaltet, und der an diesem Widerstand auftretende Spannungsabfall
wird mit dem konstanten Spannungsabfall an einem Vergleichswiderstand verglichen,
der über einen Transformator und Gleichrichter ebenfalls aus dein zu überwachenden
Netz gespeist wird. Die Differenz der beiden Spannungsabfälle dient dann zur Beeinflussung
von Anzeige- oder Schaltgeräten.
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In besonders vorteilhafter Weise kann für den Vergleich der beiden
Werte von Transistoren Gebrauch gemacht werden. Zu diesem Zweck ist bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel aus den Widerständen 6 und 7, die in die Erdleitung der Meßspannungsquelle
4 geschaltet sind, einerseits und den Widerständen 8 und 9, die über den Transformator
10 und Gleichrichter 11 ebenfalls an das Netz 1 angeschaltet sind, andererseits
eine Art Brückenschaltung gebildet, in deren Nullzweig der Transistor 12 gelegt
ist. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die beiden zu vergleichenden Spannungsabfälle
an den Widerständen 7 und 9 in der gleichen Größenordnung von beispielsweise 10
V liegen. Bei einwandfreiem Netz ist der Transistor 12 durch die gewählte Anordnung
gesperrt. Bei Auftreten eines Isolationsfehlers in dem überwachten Netz wird das
Basis potential des Transistors 12 nach der negativen Seite so lange verschoben,
bis er das durch die Vergleichsspannung konstant gehaltene Potential des Emitters
iiberschreitet. In diesem Zeitpunkt öffnet der Transistor 12 und kann - gegebenenfalls
iiber einen zvrischengeschalteten Verstärker - zur Betätigung von Anzeige- oder
Schaltelementen mittels des Relais 13 dienen. Durch Parallelschaltung eines Trockengleichrichters
können in bekannter Weise Spannungsspitzen beim Abschalten vermieden werden.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel dient zur doppelten Verstärkung
eine Transistorschaltung mit den Transistoren 14 und 15. Dabei kann wie bei dem
dargestellten Beispiel zwischen dem Kollektor des Transistors 14 und der Basis des
Transistors 12 ein Widerstand 16 eingeschaltet werden, der eine Art Rückkopplung
darstellt und eine gegenseitige Verschiebung der Werte für das Ansprechen und das
Abfallen der Anordnung bewirkt, wodurch Flattern oder
Pendelungen vermieden werden.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist im Emitterkreis des Transistors 15
ein Trockengleichrichter vorgesehen, um eine vollständige Sperrung zu bewirken.
Weiterhin kann es zweckmäßig sein, durch Parallelschaltung eines Kondensators 17
zu dem Meßkreis die Beeinflussung der Anordnung durch der Gleichspannung überlagerte
Wechselspannungen aus dem zu überwachenden Netz zu vermeiden.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist außerdem mit dem Vergleichswiderstand
9 ein regelbarer Widerstand 9' in Reihe geschaltet. Dieser regelbare Widerstand
gestattet es, die Ansprechwerte der Anordnung den jeweiligen Bedürfnissen anzupassen.
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PTENTANSPROCHE: 1. Einrichtung zur Ausschaltung des Einflusses von
Netzspannungsschwankungen auf das Meßergebnis von Isolationsüberwachungseinrichtungen
für nicht geerdete Wechsel- oder Drehstromnetze, insbesondere in Bergwerksbetrieben
unter Tage, unter Verwendung einer dem Netz gegen Erde oder einen Schutzleiter aufgedrückten
oder eingeprägten Meßglebichspannung und eines Uberwachungskreis liegenden Meßwiderstandes,
dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Meßwiderstand (7) ein Vergleichswiderstand
(9, 9') vorgesehen ist, dessen durch einen auf die gleiche Spannungsquelle zurückgehenden
Vergleichsstrom erzeugter Spannungsabfall mit dem Spannungsabfall am Meßwiderstand
zur Erzeugung einer auszuwertenden Differenzspannung in Vergleich gesetzt ist.
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2. Isolationsüberwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erzeugung des Meßstromes und des Vergleichsstromes an das zu überwachende
Netz angeschlossene - Gleichrichter und Transformatoren dienen.
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3. Isolationsüberwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zum Spannungsvergleich eine Transistorschaltung dient.