DE2446334B2 - Schaltungsanordnung zur stromversorgung eines verbrauchers - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Stromversorgung eines Verbrauchers über vorgeschaltete Sicherungen, der über ein Filter, einen steuerbaren Steller und einen Transformator an ein speisendes Netz angeschlossen ist.

Eine derartige, aus der FR-PS 14 39 045 bekannte Schaltungsanordnung dient zur Speisung von Verbrauchern, die gegen Spannungsschwankungen empfindlich sind. Der Transformator erhöht die Amplitude der Netzspannung. Der nachgeordnete Steller, dessen Steuereinheit einen Spannungsregler und einen Steuersatz enthält, verringert durch e:n Pulssteuerverfahren den Effektivwert der Ausgangsspannung des Transformators. Das Filter siebt die Ausgangsspannung des Stellers und versorgt den Verbraucher mit einer weitgehend oberwellenfreien Spannung. Mit Hilfe einer derartigen Schaltungsanordnung können Schwankungen der Netzspannung ausgeglichen werden.

Bei der bekannten Schaltungsanordnung ist nachteilig, daß bei einem Verbraucher niit vorgeschalteten Sicherungen bei einem Defekt im Verbraucher der Kurzschlußstrom über das Filter so weit gedämpft wird, daß die dem Verbraucher vorgeschalteten Sicherungen nicht oder zumindest nicht schnell g;enug ansprechen. Im defekten Verbraucher können dadurch schwere Folgeschäden auftreten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß ein ordnungsgemäßes Ansprechen der dem Verbraucher vorgeschalteten Sicherungen bei einem Defekt im Verbraucher gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß wira diese Aufgabe durch folgende Merkmale gelöst:

a) Zwischen dem Ausgang des Filters und dem Verbraucher sind steuerbare Schaltmittel angeordnet;

b) der Verbraucher ist über weitere steuerbare Schaltmittel unmittelbar an das speisende Net?, angeschlossen;

c) eine Steuereinrichtung zur Überwachung der Netzspannung und der Verbraucherspannung steuert bei ordnungsgemäßer Netzspannung und bei einer unzulässigen Abweichung der Verbraucherspannung die Schaltmittel in Sperrung und die weiteren Schaltmittel stromdurchlässig.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird ein Defekt im Verbraucher von der Steuereinrichtung durch einen Einbruch der Verbraucherspannung bei unverändert anstehender ordnungsgemäßer Netzspannung erkannt Die Steuereinrichtung schaltet den Verbraucher sofort auf eine unmittelbare Netzversorgung um. Jetzt kann sich ein Kurzschlußstrom mit sehr steilem Stromanstieg ausbilden, der die dem gestörten Verbraucher vorgeschaltete Sicherung zum Ansprechen bringt und ihn damit abschaltet. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn mehrere Verbraucher über vorgeschaltete Sicherungen an einer sicheren Stromschiene angeschlossen sind, die über ein Filter, einen Steller und einen Transformator mit dem speisenden Netz verbunden ist. Eine Störung in einem der Verbraucher würde einen länger andauernden Einbruch der Schienenspannung der sicheren Stromschiene zur Folge haben, wenn die dem gestörten Verbraucher vorgeschaltete Sicherung nicht schnell genug anspricht. Ein derartiger, länger andauernder Einbruch der Schienenspannung kann bereits Schaden in den übrigen Verbrauchern hervorrufen, insbesondere Störungen im Programmablauf von Datenverarbeitungsanlagen.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist den weiteren Vorteil auf, daß bei einem Defekt im Transformator, im Steller oder im Filter keine Unterbrechung der Verbraucherspannung auftritt. Bei ordnungsgemäß anstehender Netzspannung und einer unzulässigen Abweichung der Verbraucherspannung wird der Verbraucher vom Ausgang des Filters getrennt und unmittelbar auf das speisende Netz geschaltet. Damit kann eine unterbrechungsfreie Stromversorgung des Verbrauchers erfolgen, sofern bis zur Beseitigung des Defektes keine Neztstörung auftritt, die eine unzulässige Abweichung der Verbraucherspannung bedeutet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,

F i g. 2 eine schematische Darstellung der Steuereinrichtung von F i g. 1.

In der Darstellung der Fig. 1 sind eine Anzahl Verbraucher 5a bis 5d über Sicherungen an eine Stromschiene 8 angeschlossen. Im Normalbetrieb erfolgt die Einspeisung auf die Stromschiene 8 aus dem Netz 1 über einen Transformator 2, einen Steller mit einem Stellglied 3a und einer Steuereinrichtung 3b, ein Filter 4 und einen durchlässig gesteuerten Schalter 6. Die Steuereinrichtung 3b des Stellers enthält in bekannter Weise einen Spannungsregler, dem die Schienenspannung von einem Meßfühler 9 zugeführt ist sowie einen Steuersatz. Mit Hilfe des Stellers wird die vom Transformator 2 erhöhte Netzspannung durch eine Anschnittsteuerung in ihrem Effektivwert auf den Sollwert der Schienenspannung geregelt. Der Steller ist je nach der Art des speisenden Netzes als Drehstromsteller oder als Wechselstromsteller ausgebildet. Er kann mit bekannten Mitteln realisiert sein, beispielsweise mit steuerbaren Ventilen, steuerbaren Impedanzen oder steuerbaren Drosseln oder Kombinationen hier

Die Spannungsanhebung durch den Stelltransformator bewirkt eine optimale Anpassung des Stellers an das

speisende Netz. Neben einer Anpassung der Spannungsamplitude kann auch eine Anpassung der Phase oder Impedanz des Netzes vorgesehen sein. Als Transformatoren können Spartransformatoren zur Anpassung der Spannungsamplitude, Schwenktransformatoren zur Anpassung der Phasenlage der Netzspannung oder Streutransformatoren zur Anpassung der Netzimpedanz bzw. als Ersatz für die Kommutierungsinduktivität des Stellers vorgesehen sein.

Das Filter 4 kann als Bandfilter ausgebildet sein. Ein Bandfilter bewirkt keine Phasendrehung. Bei einer mehrphasigen Stromversorgung können daher keine Asymmetrien in den einzelnen Phasen auftreten.

Damit auch bei einer Störung im Transformator 2, im Steiler 3a, 3b, im Filter 4 oder in einem der Verbraucher 5a bis 5d keine Unterbrechung in der Stromversorgung der Verbraucher eintritt, ist das Filter 4 über den steuerbaren Schalter 6 mit der Stromschiene 8 verbunden. Zusätzlich ist die Stromschi-ne 8 über einen weiteren steuerbaren Schaker 7 unmittelbar mit dem speisenden Netz 1 verbunden. Im Normalbetrieb ist der Schaltei 6 durchlässig und der Schalter 7 gesperrt.

Der Schalter 6 ist zweckmäßigerweise als schnell öffnender Schalter ausgeführt. Es können mechanische Schnellschalter oder Schütze verwendet sein, gegebenenfalls mit besonderen Auslösemechanismen, oder auch schnelltrennende Schalter mit Sprengladungen. Möglich sind auch Halbleiterschalter mit natürlicher Kommutierung oder mit Zwangskommutierung, die mit Thyristoren, Turn-off-Thyristoren, Triacs, !^nitrons oder sonstigen Entladungsventilen bestückt sein können. Kombinationen von verschiedenen Schalteinrichtungen in Reihen- oder Parallelschaltung sind ebenfalls geeignet.

Der Schalter 7 ist vorteilhaft als schnell schließender Schalter ausgebildet, beispielsweise als mechanischer Schnellschalter oder Schütz oder als Halbleiterschalter mit Thyristoren, Triacs oder Ignitrons. Es sind auch Kombinationen von verschiedenen Schalteinrichtungen in Reihen- oder Parallelschaltung möglich.

Die Steuerung der Schalter 6 und 7 erfolgt durch eine Steuereinrichtung 11. Dieser ist eingangsseitig die Netzspannung von einem Meßfühler 10 und die Schienenspannung von dem Meßfühler 9 zugeführt. Bei ordnungsgemäß anstehender Netzspannung und einer für die Verbraucher unzulässigen Abweichung der Schienenspannung steuert die Steuereinrichtung U den Schalter 6 auf Sperrung und den Schalter 7 auf Durchgang. Damit ist die Stromschiene 8 unmittelbar auf das speisende Netz 1 geschaltet. Die beschriebene Umschaltung wird somit bei einem Einbruch der Schienenspannung vorgenommen, der durch einen Defekt im Transformator 2, im Stellglied 3a, im Filter 4 oder in einem der Verbraucher 5a bis 5d hervorgerufen sein kann. Falls ein Defekt in einem der Verbraucher vorliegt, kann die Versorgung wiedei in Netzspeisung übergeführt werden, wenn der gestörte Verbraucher vom Netz getrennt ist. Liegt dagegen eine Störung im Transformator 2. im Stellglied 3a oder im Filter 4 vor, so darf die Rückschaltung erst dann vorgenommen werden, wenn der Defekt beseitigt ist. Hierzu wird der Steuereinrichtung 11 zusätzlich die Spannung am Ausgang des Filters von einem Meßfühler 12 zugeführt. Die Steuereinrichtung 11 veranlaßt nur dann eine Rückschaltung, wenn die Spannung am Ausgang des Filters 4 mit der Netzspannung übereinstimmt

Vor der Rückschaltung kann durch eine geeignete Ansteuerung des Stellgliedes 3a das Filter 4 aufgeladen werden bevor der Schalter 7 auf Sperrung gesteuert vird. Dadurch wird ein Spannungseinbruch an der Stromschiene vermieden, der durch einen Einschaltstromstoß auf das Filter verursacht werden könnte.

F i g. 2 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer derartigen Steuereinrichtung 11. Eingangsseitig sind der Meßfühler

ίο 10 für die Netzspannung, der Meßfühler 9 für die Schienenspannung und der Meßfühler 12 für die Spannung am Filterausgang angeschlossen. Die Signale der Meßfühler beaufschlagen Überwachungsstufen 13, 14, 15, die als Grenzwertmelder dargestellt sind und logische Signale erzeugen. Die Überwachungsstufen 13 — 15 erzeugen jeweils ein logisches L-Signal, wenn die überwachten Spannungen innerhalb ihrer Toleranzen liegen, dagegen ein logisches O-Signal, wenn die überwachten Spannungen unzulässige Abweichungen zeigen.

Bei ordnungsgemäß anstehender Netzspannung und ordnungsgemäß anstehender Schienenspannung erzeugen somit die Überwachungsstufen 13 und 14 logische L-Signale. Das L-Signal der Überwachungsstufe 14 wird im Umkehrglied 16 invertiert. An den Eingängen eines UND-Gliedes 17 stehen daher ein logisches L-Signal von der Überwachungsstufe 10 und ein logisches O-Signal vom Umkehrglied 16 an. Das UND-Glied 17 ist gesperrt. Dei Schalter 6 ist von seinem Ansteuerglied 21 durchlässig und der Schalter 7 von seinem Ansteuerglied 22 auf Sperrung gesteuert.

Bei einer für die Verbraucher unzulässigen Abweichung der Schienenspannung und ordnungsgemäß anstehender Netzspannung stehen an den beiden Eingängen des UND-Gliedes 17 logische L-Signale an. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 38 wechselt auf L-Signal und setzt ein Flip-Flop 19. Der Wechsel von O-Signal auf L-Signal am Ausgang des Flip-Flops 19 erzeugt in einer nachgeschalteten monostabilen Kippstufe 20 einen Steuerimpuls für die Ansteuerglieder 21 und 22. Das Ansteuerglied 21 steuert den Schalter 6 auf Sperrung und das Ansteuerglied 22 den Schalter 7 durchlässig. Die Stromschiene 8 ist jetzt unter Umgehung der Netzkonditionierung unmitielbar auf das speisende Netz geschaltet.

Eine Rückschaltung auf die Stromversorgung über die Netzkonditionierung darf nur dann erfolgen, wenn im Transformator 2, im Steller 3a, 36 und im Filter 4 kein Defekt vorliegt und wenn die Schienenspannung wieder ordnungsgemäß ansteht. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn in einem der Verbraucher eine Störung vorgelegen hatte und der gestörte Verbraucher durch Ansprechen der vorgeschalteten Sicherung mittlerweile von der Stromschiene abgetrennt wurde. Dann erzeugen die Überwachungsstufen 14 und 15 logische L-Signale. Ein weiteres UND-Glied 18 wird durchgesteuert und setzt ein Flip-Flop 23. Eine nachgeschaltete monostabile Kippstufe 24 erzeugt einen Ansteuerimpuls für die Ansteuerglieder 21 und 22. Das Ansteuerglied 21 steuert den Schalter 6 durchlässig. Das Ansteuerglied 22 steuert den Schalter 7 auf Sperrung. Das Ausgangssignal des Flip-Flops 23 gelangt weiterhin auf ein Zeitglied 25 mit Ansprechverzögerung, dessen verzögerter Ausgangsimpuls die beiden Flip-Flops 19 und 23 wieder in ihre Ausgangslage zurücksetzt.

Ilici/u 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schaltungsanordnung zur Stromversorgung eines Verbrauchers über vorgeschaltete Sicherungen, der über ein Filter, einen steuerbaren Steller und einen Transformator an ein speisendes Netz angeschlossen ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

   a) Zwischen dem Ausgang des Filters (4) und dem Verbraucher (5) sind steuerbare Schaltmittel (6) angeordnet,

   b) der Verbraucher (5a bis 5d) ist über weitere steuerbare Schaltmittel (7) unmittelbar an das speisende Netz (II) angeschlossen,

   c) eine Steuereinrichtung (11) zur Überwachung der Netzspannung und dar Verbraucherspannung steuert bei ordnungsgemäßer Netzspannung und bei einer unzulässigen Abweichung der Verbraucherspannung die Schaltmittel (6) in Sperrung und die weiteren Schaltmittel (7) stromdurchlässig.