DE10155796B4 - System zur Verhinderung eines dauerhaften Lichtbogens in einer Leitung mit geringer Stromführung - Google Patents

Abstract

System zur Begrenzung des in einem von einer Gleichspannungsquelle (2) zu einem Verbraucher (7) führenden elektrischen Leiter fließenden Stroms, wobei in dem Leiter eine Strombegrenzungseinrichtung (6) angeordnet ist, wobei die Strombegrenzungseinrichtung (6) einen durch den elektrischen Leiter (5) fließenden Strom auf einen Wert begrenzt, bei dem das Auftreten eines Lichtbogens an einer den elektrischen Leiter enthaltenden Leitung (5) nicht möglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbraucher (7) über mehrere elektrische Leitungen (5) eine Gleichspannung erhält, deren Leiter jeweils eine eigene Strombegrenzungseinrichtung (6) enthalten.

Description

• Die Erfindung betrifft ein System zur Verhinderung eines dauerhaften Lichtbogens in einer Leitung mit geringer Stromführung, insbesondere ein System zur Absicherung gegen Lichtbögen in Kfz-Bordnetzen in Leitungen mit geringer Stromführung.
• Die DE 44 07 117 A1 offenbart die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
• Die CH 0 10 83 68 A beschreibt eine Schutzvorrichtung zur Strombegrenzung und selbsttätigen Abschaltung von elektrischen Verbrauchern, wobei ein zur Strombegrenzung dienender, in einer Zuleitung zu einem Verbraucher enthaltener Widerstand sich bei einem Fehlerstrom aufheizt und dadurch eine Abschaltung der jeweiligen Leitung bewirkt.
• Die DE 22 63 541 A beschreibt eine Schaltungsanordnung zur Spannungsbegrenzung in eigensicheren Stromkreisen mit Hilfe von Zehnerdioden.
• Die DE 26 30 597 C2 beschreibt eine Schutzanordnung für eine in entflammbarer oder explosiver Atmosphäre befindlichen elektrischen Leitung, die einen normalerweise nicht leitenden Kurzschlusstransistor enthält, der bei einem Fehler die Abkoppelspannung einer Gleichstromquelle innerhalb kurzer Zeit zusammenbrechen lässt.
• Die EP 0 474 186 B1 beschreibt ein Verfahren zum Schutz eines elektrischen Verteilersystems mit einer Vielzahl von Leistungsversorgungs-Teilsystemen, die jeweils eine Trennschalteinrichtung aufweisen.
• Die DE 691 29 137 T2 betrifft ein Verfahren zum Schutz eines elektrischen Verteilersystems, bei dem bei einem Ausfall (Fehler) in einem Teil der elektrischen Leitung eines elektrischen Versorgungsnetzes eine geeignete Maßnahme ergriffen wird, um einen sicheren Betrieb anderer intakter Leitungen zu gewährleisten. Zur Vermeidung von Spannungsabfällen infolge von Kurzschlüssen innerhalb eines Teilsystems erfolgt nach einer Detektion eines Überstroms eine Begrenzung des Stroms für gewisse Zeit.
• Die DE 26 30 597 C2 betrifft einen Schutzschalter für eine elektrische Leitung, die von den Abgabeklemmen einer Gleichstromquelle gespeist wird. Bei Auftreten eines Schalt-Lichtbogens erfolgt eine Abschaltung der Gleichstromquelle. Die Detektion einer plötzlichen Stromänderung erfolgt über Spannungspulse infolge der Leitungsinduktivität. Die kurzzeitige Absenkung der Versorgungsspannung erfolgt durch einen Kurzschlusstransistor. Dieses Absenken der Versorgungsspannung muss dabei im Millisekundenbereich geschehen. Die Absenkung der Spannungsversorgung nach einer Detektion einer plötzlichen Stromänderung ist jedoch sehr aufwendig.
• Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Systems, bei dem Verbraucher mit höheren Leistungen bzw. Strömen versorgt werden können, ohne dass die Lichtbogensicherheit ihrer Stromversorgung gefährdet ist.
• Die Lösung der gestellten Aufgabe ist dem Patentanspruch 1 zu entnehmen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
• Gemäß der Erfindung ist es in einem elektrischen Netz, das mit einer Gleichstromspannung betrieben wird, bei der ein dauerhafter Lichtbogen auftreten kann, nicht mehr notwendig, das Auftreten eines Lichtbogens zu detektieren. Ferner ist es nicht zwingend notwendig eine Abschaltvorrichtung vorzusehen, die bei Auftreten eines Lichtbogens das elektrische Netz von der Versorgungsspannung abtrennt, da der Strom, der in dem Netz fließt, auf einen Wert begrenzt ist, bei dem kein dauerhafter Lichtbogen auftreten kann.
• Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
• 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Systems zur Verhinderung eines dauerhaften Lichtbogens in einem elektrischen Netz.
• Das elektrische Netz 1 enthält eine Spannungsquelle 2, die vorzugsweise eine Gleichspannung liefert, bei der ein dauerhafter Lichtbogen auftreten kann. Dies kann bei einer Spannung über circa 15 V geschehen. Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel liefert die Spannungsquelle 2 eine Gleichspannung in Höhe von 42 V.
• Die Spannungsquelle 2 ist mit einer Sicherungsvorrichtung 3 verbunden, die vorzugsweise das elektrische Netz 1 gegen Kurzschluss absichert. Die Sicherungsvorrichtung 3 kann allgemein bekannte Sicherungen enthalten, die das gesamte elekt rische Netz 1 oder nur einen Teil des elektrisches Netzes 1 von der Spannungsquelle 2 im Falle eines Kurzschlusses trennen.
• Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Sicherungsvorrichtung 3 mit mehreren Verteilervorrichtungen 4 verbunden. Die Verteilervorrichtungen 4 sind jeweils gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel einem in dem elektrischen Netz 1 enthaltenen Teilnetz vorgeschaltet. Die Verteilervorrichtung 4 ist dabei mit einer Mehrzahl von elektrischen Leitungen 5 des Teilnetzes verbunden. Speziell ist die Verteilervorrichtung 4 über eine Strombegrenzungseinrichtung 6 mit einem Verbraucher 7 verbunden.
• Die Strombegrenzungseinrichtung 6 ist gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine ca. 400 mA Sicherung, so dass ein in der Leitung 5 fließender Strom auf 400 mA begrenzt ist. Aternativ kann die Strombegrenzungseinrichtung 6 auch eine MOSFET-Schaltung enthalten. Eine Strombegrenzung kann zum Beispiel mit Dioden oder mit Transistoren erfolgen, was dem Fachmann allgemein bekannt ist. Ferner ist es auch möglich, dass die Strombegrenzungseinrichtung 6 durch Widerstände über etwa 50 Ω gebildet wird.
• Trotz dieser Strombegrenzung können zum Beispiel auf 42 V-Leitungen etwa 5 W, und auf Leitungen mit niedrigeren Spannungen etwa 1,5 W übertragen werden. Leitungen mit größerer Leistungsübermittlung müssten über eine spezielle Isolierung abgesichert werden. Die Erfindung ist jedoch insbesondere für Leitungen mit niedrigeren Leistungen/Strömen geeignet, da über diese ohnehin nur geringe Leistungen übertragen werden. Hier stellt zum Beispiel die Sicherungsmethode (die Strombegrenzungseinrichtung 6 wird durch eine 400 mA-Sicherung gebildet) die flexibelste Lösung dar, da Widerstände in jeder Verbindung zur Masse vorgesehen werden müssen. Sicherungen könnten beispielsweise in jeden Stecker integriert werden, oder die Steckerkontakte könnten selbst als Sicherungen fungieren.
• Obwohl im vorangegangenen ein System zur Absicherung von Lichtbögen in Kfz-Bordnetzen in Leitungen mit geringer Stromführung beschrieben wurde, kann das erfindungsgemäße System auch für andere Gleichspannungsnetze angewendet werden, die mit einer Gleichspannung von über 15 V, also einer Spannung bei der ein dauerhafter Lichtbogen auftreten kann, betrieben werden. Ferner ist es möglich, einen einzelnen Verbraucher über mehrere Leitungen, die jeweils eine Strombegrenzungseinrichtung enthalten, mit einer Spannung zu versorgen, um auch Verbraucher mit höherer Leistung betreiben zu können.

Claims (5)

1. System zur Begrenzung des in einem von einer Gleichspannungsquelle (2) zu einem Verbraucher (7) führenden elektrischen Leiter fließenden Stroms, wobei in dem Leiter eine Strombegrenzungseinrichtung (6) angeordnet ist, wobei die Strombegrenzungseinrichtung (6) einen durch den elektrischen Leiter (5) fließenden Strom auf einen Wert begrenzt, bei dem das Auftreten eines Lichtbogens an einer den elektrischen Leiter enthaltenden Leitung (5) nicht möglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbraucher (7) über mehrere elektrische Leitungen (5) eine Gleichspannung erhält, deren Leiter jeweils eine eigene Strombegrenzungseinrichtung (6) enthalten.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichspannungsquelle eine 42-Volt-Quelle ist und die Leitung Teil eines Kfz-Bordnetzes ist.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombegrenzungseinrichtung (6) durch einen oder mehrere MOSFETs, eine Sicherung und/oder einen Widerstand gebildet ist.
4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombegrenzungseinrichtung (6) den Strom auf ungefähr 400 mA begrenzt.
5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombegrenzungseinrichtung durch einen Widerstand von etwa 50 Ω gebildet ist.