DE1004703B

DE1004703B - Device for automatic switching of electricity consumers from one network to another

Info

Publication number: DE1004703B
Application number: DES42952A
Authority: DE
Inventors: Thomas Zueckler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1955-03-07
Filing date: 1955-03-07
Publication date: 1957-03-21
Also published as: JPS382923B1

Description

Einrichtung zum selbsttätigen Umschalten von Stromverbrauchern von einem Netz auf ein anderes Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zum selbsttätigen Umschalten von Stromverbrauchern auf einen aus einer Ersatzstromquelle gespeisten Wechselrichter bei Ausbleiben oder Änderung der normalen Versorgungsspannung.Device for automatic switching of power consumers from a network to another object of the invention is a device for automatic Switching from power consumers to one fed from a backup power source Inverter if the normal supply voltage fails or changes.

Fernmeldeanlagen, deren Stromversorgung aus dem örtlichen Netz erfolgt, werden bei Ausfall des Netzes über Wechselrichter aus Batterien mit den notwendigen Spannungen versorgt. Hierbei wird die Umschaltung vom örtlichen Netz auf den Wechselrichter durch ein Netzüberwachungsrelais gesteuert. Diese Einrichtungen haben jedoch den Nachteil, daß beim Ausfall des Netzes das Anlassen des Wechselrichters jeweils um die Abfallzeit des Netzüberwachungsrelais verzögert wird.Telecommunication systems whose power supply comes from the local network, are supplied with the necessary batteries in the event of a grid failure via inverters Voltages supplied. This involves switching from the local grid to the inverter controlled by a network monitoring relay. However, these facilities have the Disadvantage that when the network fails, starting the inverter in each case the release time of the grid monitoring relay is delayed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine selbsttätige Umschalteeinrichtung für Stromverbraucher von einem Netz auf ein anderes zu schaffen, bei der die Zeit, die bis zur Übernahme der Stromversorgung durch den Wechselrichter vergeht, möglichst kurz ist.The invention is based on the object of an automatic switching device for electricity consumers to move from one network to another, in which the time which elapses until the inverter takes over the power supply, if possible is short.

Die Erfindung besteht darin, daß durch eine von bewegten Schaltmitteln freie, gleichstrommäßige Kopplung der Antriebsspule des Wechselrichters mit dem Stromkreis der normalen Versorgungsspannung ein Ansprechen des Wechselrichters während des Vorhandenseins der normalen Versorgungsspannung verhindert ist.The invention consists in that by one of moving switching means free, direct current coupling of the drive coil of the inverter with the Circuit of the normal supply voltage a response of the inverter during the presence of the normal supply voltage is prevented.

Gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß ein mit der Antriebsspule des Wechselrichters in Reihe liegender Widerstand vorgesehen ist, über den während des Vorhandenseins der normalen Versorgungsspannung ein von dieser erzeugter Dauergleichstrom fließt, der durch Erzeugung einer Gegenspannung das Ansprechen des Wechselrichters verhindert. Der durch den Dauergleichstrom entstehende Spannungsabfall an dem mit der Antriebsspule des Wechselrichters in Reihe liegenden Widerstand ist angenähert gleich groß, aber entgegengesetzt gerichtet zu der Spannung der Ersatzstromquelle. Die Spannungen heben sich daher auf, und über die Antriebsspule des Wechselrichters fließt kein Strom. Der über den Widerstand fließende Strom wird zweckmäßig über einen Gleichrichter mit parallel liegendem Glättungskondensator dem Netz entnommen. Bei Ausfallen der Netzspannung verschwindet der sperrende Gleichstrom und damit die Gegenspannung. Der Vibrator läuft sofort an.According to a particularly advantageous embodiment of the invention this is achieved by having one in series with the drive coil of the inverter horizontal resistance is provided above that during the presence of normal Supply voltage a continuous direct current generated by this flows through Generating a counter voltage prevents the inverter from responding. Of the The voltage drop caused by the continuous direct current at the one with the drive coil of the inverter in series resistance is approximately the same, but in the opposite direction to the voltage of the backup power source. The tension therefore cancel each other out and nothing flows through the drive coil of the inverter Current. The current flowing through the resistor is expediently via a rectifier Taken from the network with a parallel smoothing capacitor. If the Mains voltage, the blocking direct current disappears and with it the counter voltage. The vibrator starts immediately.

Durch die Anordnung gemäß der Erfindung wird eine wesentliche Verkürzung der Anlaufzeit des Wechselrichters gegenüber den üblichen mit Netzüberwachungsrelais zum Anlassen des Wechselrichters ausgeführten Notstromversorgungsschaltungen erreicht, da die Abfallzeit des Überwachungsrelais gewonnen wird. Die vorliegende Erfindung bringt aber noch den besonderen Vorteil, daß das Überwachungsrelais, das bei den bekannten Ausführungsformen die Umschaltung vom örtlichen Netz auf den Wechselrichter steuert, eingespart wird.The arrangement according to the invention results in a substantial shortening the start-up time of the inverter compared to the usual grid monitoring relays achieved emergency power supply circuits designed to start the inverter, because the release time of the monitoring relay is obtained. The present invention but still has the special advantage that the monitoring relay that is used in the known embodiments switching from the local grid to the inverter controls, is saved.

Ein besonders günstiger Weg zur Durchführung der Erfindung besteht darin, daß der Widerstand, über den während des Vorhandenseins der normalen Versorgungsspannung ein Dauergleichstrom fließt, als Vorwiderstand im Stromkreis der Ersatzstromquelle in Reihe mit der Antriebsspule vorgesehen ist. Auf diese «reise sind praktisch keine zusätzlichen Schaltmittel zur Verwirklichung der Erfindung erforderlich, da in dieser Schaltung der ohnehin vorhandene Vorwiderstand, der zur Anpassung des Wechselrichtereingangs an die Versorgungsspannung vorgesehen ist, verwendet wird.There is a particularly favorable way of carrying out the invention in that the resistance over which during the presence of the normal supply voltage a continuous direct current flows as a series resistor in the circuit of the backup power source is provided in series with the drive coil. There are practically none on this «trip additional switching means required to implement the invention, as in this Circuit of the already existing series resistor, which is used to adapt the inverter input is provided to the supply voltage is used.

Derselbe Erfolg läßt sich auch erzielen, wenn man statt eines Widerstandes eine Spule zur Erzeugung einer Gegenerregung vorsieht, die das Ansprechen des Wechselrichters während des Vorhandenseins der normalen Versorgungsspannung verhindert.The same success can also be achieved if, instead of resistance a coil for generating a counter-excitation provides that the response of the inverter prevented while the normal supply voltage is present.

Um den Vorteil des sofortigen Anlaufens des Wechselrichters weiter ausnutzen zu können, kann man noch dafür Sorge tragen, daß bei der Umschaltung keine zusätzlichen Umschaltmittel in Tätigkeit treten müssen. Dies kann man bei Stromversorgungsanlagen für Gleichstromverbraucher dadurch erreichen, daß der normale Versorgungsstromkreis und der Wechselrichterausgangsstromkreis durch je eine Gleichrichteranordnung abgeschlossen und die Ausgänge dieser Gleichrichter parallel auf den Verbraucher geschaltet sind.To continue the benefit of the inverter starting up immediately To be able to take advantage of it, you can still ensure that no additional switching means must come into action. This can be done with power supply systems for direct current consumers achieve that the normal supply circuit and the inverter output circuit is terminated by a rectifier arrangement and the outputs of these rectifiers are connected in parallel to the consumer.

Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus den Figuren und der dazugehörigen Beschreibung hervor. Fig. 1 zeigt ein Beispiel für die Schaltung einer Stromv ersorgungsanlage für Wechselstromverbraucher, Fig. 2 ein solches für Gleichstromverbraucher.Further details of the invention can be found in the figures and the associated ones Description. Fig. 1 shows an example of the circuit a Stromv supply system for AC consumers, Fig. 2 such for DC consumers.

In der Fig. 1 sind links oben die Anschlußklemmen eines Wechselstromnetzes dargestellt, an die die Wicklung I eines Transformators T 1 angeschlossen ist. Über die eine Sekundärwicklung II des Transformators T 1 wird ein Verbraucher V versorgt, während über die zweite Sekundärwicklung III ein Widerstand R Spannung erhält. In dem Versorgungskreis für den Widerstand R ist ein Gleichrichter G11 mit einem parallel liegenden G lättungskondensator G und ein Spannungsüberwachungsrelais S angeordnet. Der Widerstand R liegt zugleich in einem noch zu beschreibenden Stromkreis als Vorwiderstand in Reihe mit der Antriebsspule eines Wechselrichters WR.In Fig. 1, the terminals of an alternating current network are shown at the top left, to which the winding I of a transformer T 1 is connected. A consumer V is supplied via one secondary winding II of the transformer T 1, while a resistor R receives voltage via the second secondary winding III. A rectifier G11 with a parallel smoothing capacitor G and a voltage monitoring relay S are arranged in the supply circuit for the resistor R. The resistor R is at the same time in a circuit to be described as a series resistor in series with the drive coil of an inverter WR.

Links unten ist eine Batterie B dargestellt, die als Ersatzstromquelle und zugleich zur Speisung derAntriebsspule WR eines Wechselrichters dient. Mit AK ist das schwingende Kontaktglied, mit TK der sogenannte Antriebskontakt des Wechselrichters bezeichnet. Zur Transformierung des durch den Arbeitskontakt AK zerhackten Batteriegleichstromes dient einTransformator T2. Der Ausgang des Transformators T2 ist über Umschalter s1 und s2 des Relais S parallel zu der Sekundärwicklung II des Transformators R1 auf den VerbraucherV geschaltet.At the bottom left, a battery B is shown, which serves as a backup power source and at the same time to feed the drive coil WR of an inverter. AK is the vibrating contact member, TK is the so-called drive contact of the inverter. A transformer T2 is used to transform the battery direct current chopped up by the normally open contact AK. The output of the transformer T2 is connected to the consumer V via changeover switches s1 and s2 of the relay S in parallel with the secondary winding II of the transformer R1.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Beim Vorhandensein der Netzspannung erhält der Verbraucher über die Sekundärwicklung II des Transformators T 1 Spannung. Gleichzeitig wird über die Wicklung III und den Gleichrichter G11 mit parallel liegendem Glättungskondensator derWiderstand R mit ein emDauergleichstrom versorgt. Die durch diesen Dauergleichstrom an dem Widerstand R entstehende Spannung ist ungefähr gleich groß, aber entgegengesetzt gerichtet zu der Spannung der Ersatzstromquelle B. Die Spannungen heben sich daher im wesentlichen auf, und über die Antriebsspule des Wechselrichters WR fließt beim Vorhandensein der Netzspannung praktisch kein Strom. Beim Ausfall der Netzspannung jedoch verschwindet der durch den Widerstand R fließende Gleichstrom, und damit auch die Gegenspannung. Der Vibrator erhält Strom und läuft sofort an, ohne daß das Ansprechen eines Umschaltrelais od. dgl. abgewartet werden müßte. Über die Umschalter s1, s2 des Spannungsüberwachungsrelais S, dessen Ansprechzeit zweckmäßig höchstens gleich der Anlaufzeit des Vibrators ist, wird die Verbindung zwischen dem Verbraucher und der Sekundärwicklung II des Transformators T1 aufgetrennt und der Verbraucher mit dem Transformator T2 zusammengeschaltet. Der durch den Arbeitskontakt AK zerhackte Batteriegleichstrom wird durch den Transformator T2 auf die erforderliche Verbraucherspannung transformiert und über die Umschalter s1, s2 dem Verbraucher zugeführt.The mode of operation of the arrangement is as follows: When the mains voltage is present, the consumer receives voltage via the secondary winding II of the transformer T 1. At the same time, the resistor R is supplied with a continuous direct current via the winding III and the rectifier G11 with a parallel smoothing capacitor. The voltage generated by this continuous direct current across the resistor R is approximately the same, but in the opposite direction to the voltage of the substitute power source B. The voltages therefore essentially cancel each other out, and practically no current flows through the drive coil of the inverter WR when the mains voltage is present. If the mains voltage fails, however, the direct current flowing through the resistor R disappears, and so does the counter voltage. The vibrator receives power and starts up immediately without having to wait for a changeover relay or the like to respond. The connection between the consumer and the secondary winding II of the transformer T1 is separated and the consumer is connected to the transformer T2 via the switch s1, s2 of the voltage monitoring relay S, whose response time is expediently at most equal to the start-up time of the vibrator. The battery direct current chopped up by the normally open contact AK is transformed by the transformer T2 to the required consumer voltage and fed to the consumer via the changeover switches s1, s2.

Wie bereits ausgeführt, bringt diese Einrichtung einen Anlaufzeitgewinn gegenüber den mit hTetzüberwachungsrelais zum Anlassen des Wechselrichters ausgeführten Schaltungen, bei denen der Vibrator erst nach dem Abfall eines Spannungsüberwachungsrelais ansprechen kann, da bei der der Erfindung zugrunde liegenden Schaltung der Vibrator bei Ausfall der Netzspannung sofort anläuft und während der Anlaufzeit des Vibrators die Umschaltung des Verbrauchers auf den Ersatzstromkreis erfolgt.As already stated, this device brings a gain in start-up time compared to those implemented with the mains monitoring relay for starting the inverter Circuits in which the vibrator is only activated after a voltage monitoring relay has dropped out can respond, as in the circuit on which the invention is based, the vibrator starts up immediately in the event of a mains voltage failure and during the start-up time of the vibrator the consumer is switched to the backup circuit.

Bei Wiederkehr der Netzspannung stellt sich wieder der Dauergleichstrom am Widerstand R und somit das GleichgewichtzvischendemdadurchbedingtenSpannungsabfall und der Spannung der Ersatzstromquelle ein. Der Vibrator kommt zum Stillstand, während die Umschalter s 1, s 2 des Relais S in die gezeichnete Lage umlegen. Der Verbraucher V wird nun wieder vom Netz gespeist.When the mains voltage returns, the continuous direct current is restored at resistor R and thus the equilibrium between the voltage drop caused by this and the voltage of the backup power source. The vibrator comes to a standstill while the changeover switches s 1, s 2 of the relay S move into the position shown. The consumer V is now being fed from the grid again.

In der Fig.2 ist eine Schaltungsanordnung einer Stromversorgungsanlage für Gleichstromverbraucher dargestellt, die in bezug auf die Anlaufschaltung des Wechselrichters mit Fig. 1 übereinstimmt. Der normale Versorgungsstromkreis ist hinter der Sekundärwicklung II des Transformators 11 mit einer Gleichrichteranordnung G12 und der Wechselrichterausgangsstromkreis mit einer Gleichrichteranordnung G13 abgeriegelt. Die Ausgänge dieser Gleichrichter sind ohne die in Fig. 1 vorgesehenen Umschalter parallel auf den Verbraucher 1:J geschaltet.FIG. 2 shows a circuit arrangement of a power supply system for direct current consumers which corresponds to FIG. 1 with regard to the start-up circuit of the inverter. The normal supply circuit is sealed off behind the secondary winding II of the transformer 11 with a rectifier arrangement G12 and the inverter output circuit is sealed off with a rectifier arrangement G13. The outputs of these rectifiers are connected in parallel to consumer 1: J without the changeover switch provided in FIG.

Die Wirkungsweise der in Fig. 2 dargestellten Schaltungsanordnung entspricht in bezug auf die Anlaufschaltung des Wechselrichters der bereits an Hand der Fig. 1 beschriebenen Anordnung. Sobald der Wechselrichter angelaufen ist, übernimmt er die Versorgung des Verbrauchers, und zwar vollkommen rückwirkungsfrei, da die Gleichrichteranordnung G12 den normalen Versorgungsstromkreis in Richtung der Sekundärwicklung II des Transformators T1 sperrt. Auf diese Art ist also auch noch eine von bewegten Schaltmitteln freie Umschaltung von dem normalen Versorgungsstromkreis auf den Ersatzstromkreis bei Stromversorgungseinrichtungen für Gleichstromverbraucher erreicht werden.The mode of operation of the circuit arrangement shown in FIG. 2 corresponds with respect to the start-up circuit of the inverter to the arrangement already described with reference to FIG. 1. As soon as the inverter has started, it takes over the supply of the consumer, completely without any reaction, since the rectifier arrangement G12 blocks the normal supply circuit in the direction of the secondary winding II of the transformer T1. In this way, a switchover from the normal supply circuit to the backup circuit, which is free of moving switching means, can also be achieved in the case of power supply devices for direct current consumers.

Bei Wiederkehr der Netzspannung wird der Verbraucher sofort über den normalen Versorgungsstromkreis gespeist, da die Ansprechzeit des Überwachungsrelais zur Betätigung der Umschalter wegfällt. Am Widerstand R stellt sich wieder der Dauergleichstrom ein, und der Vibrator kommt zum Stillstand.When the mains voltage returns, the consumer is immediately switched on via the normal supply circuit, since the response time of the monitoring relay to operate the switch is omitted. The continuous direct current is established at the resistor R. and the vibrator will stop.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for automatic switching of power consumers to an inverter fed from a backup power source in the event of failure or Change in the normal supply voltage, characterized in that by a direct current coupling of the drive coil of the Inverter responds with the circuit of the normal supply voltage of the inverter while the normal supply voltage is present is prevented.

2. Device according to claim 1, characterized in that a a resistor in series with the drive coil of the inverter is provided is over which during the presence of the normal supply voltage one of this generated continuous direct current flows by generating a counter voltage prevents the inverter from responding.

3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that the resistance, over the during the presence the normal supply voltage a continuous direct current flows as a series resistor is provided in the circuit of the backup power source in series with the drive coil.

4. Device according to claim 2 and 3, characterized in that the through the Continuous direct current across the resistor voltage drop is approximately the same is large but opposite to the voltage of the backup power source and thereby the drive coil of the inverter during the presence of normal Supply voltage remains essentially de-energized.

5. Device according to claim 1, characterized in that one coupled to the drive coil of the inverter Counter coil is provided, the field of which is opposite to the field of the drive coil is and thereby the response of the inverter during the presence of the normal Supply voltage prevented.

6. Device according to one of claims 1 to 5, for direct current consumers, characterized in that the normal supply circuit and the inverter output circuit is terminated by a rectifier arrangement and the outputs of these rectifiers are connected in parallel to the consumer.