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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Modul zur Überwachung eines Fernspeiseschutzschalters.
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Die Erfindung betrifft gleichermaßen ein Verfahren zur Überwachung eines Fernspeiseschutzschalters.
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Fernspeiseschutzschalter finden Anwendung in der Fernspeisung von beispielsweise Telekommunikations- oder Kabelfernsehnetzen, um Geräte und Personal vor den hier auftretenden hohen Spannungen zu schützen. Sie überwachen die Energieflussrichtung im Fernspeisenetz, um bei Abschaltung oder Störung des Anschlussnetzes eine Spannungsverschleppung in das abgeschaltete Netz zu verhindern. Problematisch ist der Ausfall von in Fernspeiseschutzschaltern verbauten Gleichrichterdioden. Werden diese aufgrund eines Defektes niederohmig, tritt ein Kurzschluss an der Diode auf und es kommt zu hohen thermischen Belastungen und damit zu Brandgefahr.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Modul und ein Verfahren zur Überwachung eines Fernspeiseschutzschalters anzugeben, um die Gefahr von Bränden infolge defekter Gleichrichterdioden zu verhindern.
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Die Vorrichtungsaufgabe wird bei einem erfindungsgemäßen Modul zur Überwachung eines Fernspeiseschutzschalters, welches im Betriebszustand in einem Stromkreis zwischen einem Fernspeisenetz und dem Fernspeiseschutzschalter schaltbar ist und welches zwischen einem den Fernspeiseschutzschalter leitend verbindenden Leitzustand in einen den Fernspeiseschutzschalter sperrenden Sperrzustand verbringbar ist, dadurch gelöst, dass das Modul eine schleifenartige Schaltung aufweist, wobei die Schaltung Mittel zum Messen einer Netzspannung Umess in einem Netzüberwachungszweig aufweist, wobei ein Auslösezweig vorgesehen ist, um in Abhängigkeit von der Netzspannung Umess einen Wechsel zwischen Leitzustand und Sperrzustand auszulösen.
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Bei Vorliegen eines Kurzschlusses durch eine defekte Diode des Fernspeiseschutzschalters ist das Modul den Fernspeiseschutzschalter sperrend. An den Dioden wird zwar eine gewisse Wärmemenge umgesetzt, diese ist aber aufgrund des nun geöffneten Stromkreises nicht ausreichend, eine Überhitzung des Gerätes zu verursachen. Die Schleife in der Schaltung ermöglicht ein sich wiederholendes Sperren und Entsperren des Fernspeiseschutzschalters, wodurch Signalstörungen nicht zwangsläufig zu einer dauerhaften Abschaltung führen.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass das Modul eine Leiterplatte aufweist. Dadurch sind die Komponenten des Moduls einfach elektrisch miteinander verbindbar und mechanisch befestigt und das Modul ist auf einfache Weise mit Fernspeisenetz und Fernspeiseschutzschalter verbindbar.
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In einer Ausführungsform der Erfindung sind Stecker zum elektrischen Anschließen vorgesehen, wobei mindestens ein weiblicher Stecker zum Anschließen an den Fernspeiseschutzschalter und mindestens ein männlicher Stecker zum Anschließen an das Fernspeisenetz vorgesehen ist, wobei der weibliche und der männliche Stecker an einander gegenüberliegenden Seiten des Moduls angeordnet sind. Dies ermöglicht einen einfachen und standardisierten Anschluss an Fernspeiseschutzschalter und Fernspeisenetz.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Auslösezweig Schalter, insbesondere Relais auf, um den Fernspeiseschutzschalter im Leitzustand leitend mit dem Fernspeisenetz zu verbinden und im Sperrzustand die Verbindung zu sperren. Die Verwendung von Schaltern ermöglicht eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung. Der Einbau von Relais ist ebenfalls kostengünstig. Zudem ermöglichen sie einen stabilen Betrieb auch bei Strom- und Spannungsspitzen. Die Verfahrensaufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zur Überwachung eines Fernspeiseschutzschalters der eingangs genannen Art dadurch gelöst, dass folgende Schritte in einer Dauerschleife durchlaufen werden:
- a) Herstellen eines leitenden Zustandes zwischen dem Fernspeiseschutzschalter (8) und einem Fernspeisenetz
- b) Wiederholtes Messen einer Netzspannung Umess, und Feststellen, ob die Netzspannung Umess kleiner als einevorgegebene Abschaltspannung Uab ist, solange bis die Netzspannung Umess kleiner als die Abschaltspannung Uab ist
- c) Trennen der elektrischen Verbindung zwischen Fernspeiseschutzschalter und Fernspeisenetz
- d) falls Wert des Ausfallzähler kleiner als ein Abbruchwert, Erhöhen des Ausfallzählers um einen Summanden, sonst Einhalten einer Wartezeit und Setzen des Ausfahlzählers auf den Ausgangswert.
- e) Wiederholtes Messen der Netzspannung Umess, und Feststellen, ob die Netzspannung Umess größer als eine vorgegebene Einschaltspannung Uein ist, solange bis die Netzspannung Umess größer als die Einschaltspannung Uein ist
- f) weiter mit a).
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Im Rahmen der Erfindung ist es in diesem Zusammenhang zweckmäßig, zunächst eine Initialisierung durchzuführen und einen Ausfallzähler auf einen Ausgangswert zu setzen. Das Herstellen eines leitenden Zustandes zwischen Fernspeiseschutzschalter und Fernspeisenetz kann im Rahmen der Erfindung insbesondere durch Schließen eines Schalters erfolgen.
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Entsprechend kann das Trennen der elektrischen Verbindung zwischen Fernspeiseschutzschalter und Fernspeisenetz erfindungsgemäß durch Öffnen eines Schalters erfolgen.
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Durch das erfindungsgemäße Trennen der Verbindung von Fernspeisenetz und Fernspeiseschutzschalter bei Unterschreiten der Netzspannung Umess einer gewissen Abschaltspannung Uab wird der Stromkreis geöffnet, womit mit Vorteil eine Überhitzung des Fernspeiseschutzschalters in Folge der andauernden, hohen Wärmeentwicklung an den Dioden des Fernspeiseschutzschalters verhindert wird. Durch das wiederholte Trennen und Wiederherstellen der elektrischen Verbindung zum Fernspeiseschutzschalter ist nach der Erfindung einerseits sichergestellt, dass ein kurzfristiges Störsignal bzw. eine Fehlauslösung nicht zur dauerhaften Abschaltung des Stromkreises und damit zu einem unnötigen Technikereinsatz führt. Andererseits führt das Wiederhohlen der Trenn- und Verbindungsvorgänge zu ständigen Erwärmungen und Abkühlungen der Dioden des Fernspeiseschutzschalters aufgrund der dort jeweils umgesetzten Wärmeenergie. Dieser thermische Stress führt zur mechanischen Zerstörung der Dioden, wodurch sie hochohmig werden. Der Fernspeiseschutzschalter wird dadurch erfindungsgemäß funktionslos, wodurch der Kurzschluss dauerhaft behoben wird und damit die Brandgefahr mit Vorteil verhindert wird. Das Fernspeisenetz fällt dabei mit Vorteil nicht ab. Entsprechend ist ein Weiterbetrieb der angeschlossenen Geräte ist trotz des defekten Fernspeiseschutzschalters mit Vorteil möglich. Der nunmehr funktionslose Fernspeiseschutzschalter kann nach der Erfindung bei einer regelmäßig stattfinden Wartung lediglich ausgetauscht werden.
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In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass für den Summanden der Wert 1 gewählt wird und dass als eine Differenz zwischen Abbruch- und Ausgangswert mindestens der Wert 2, insbesondere der Wert 3, gewählt wird. Bei viermaligem Durchlaufen der Schleife bei ausgefallener Diode erwärmt sich diese und wird in Verbindung mit einer in der Wartezeit stattfindenden Abkühlphase einem ausreichend hohen thermischen Stress ausgesetzt, ohne dass weitere Komponenten durch einen zu hohen Wärmeeintrag unnötig belastet werden.
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Außerdem ist es in Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft, wenn die Wartezeit mehr als 1 min, insbesondere 2 min, beträgt. Dies ermöglicht im Rahmen der Erfindung ein effektives Abkühlen der Dioden bei gleichzeitig möglichst gering gehaltener Unterbrechung der Fernspeisung.
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Weiterhin ist in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Einschaltspannung Uein größer gewählt wird als die Abschaltspannung Uab. Dadurch ist sichergestellt, dass zumindest bei Wiederherstellung der Verbindung zum Netz vor einem erneuten Schleifendurchlauf kein Kurzschluss im Stromkreis vorliegt.
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Außerdem kann in weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung zur Überwachung des Fernspeiseschutzschalters eine erfindungsgemäße Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 verwendet werden. Dies ermöglicht bei einfacher Konstruktion der notwendigen Komponenten eine effektive Überwachung des Fernspeiseschutzschalters.
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Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beispielhaft beschrieben.
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Die Figuren der Zeichnung zeigen im Einzelnen:
- 1: einen Schaltplan einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Moduls im Betriebszustand;
- 2: ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt einen Schaltplan einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Moduls zur Überwachung eines Fernspeiseschutzschalters 8. Das gezeigte Modul befindet sich im Betriebszustand in einem Stromkreis zwischen einem Fernspeisenetz 1 und einem Fernspeiseschutzschalter 8. Die einzelnen Komponenten des Moduls sind auf einer Leiterplatte 9 befestigt. Das Modul weist an seinen gegenüberliegenden Seiten 14 Stecker 5, 6, 7 auf. Dabei ist der elektrische Anschluss an den Fernspeiseschutzschalter 8 über weibliche Stecker 7 realisiert und der Abschluss an das Fernspeisenetz 1 über männliche Stecker 6. In einem Netzüberwachungszweig 2 wird eine Netzspannung Umess gemessen. Der Netzüberwachungszweig 2 weist weiterhin Mittel zum Vergleichen der gemessenen Spannung Umess mit einer vorgegebenen Abschalt- bzw. Einschaltspannung Uab, Uein auf. Ein Auslösezweig 3 ist mit dem Netzüberwachungszweig 2 leitend verbunden und eine Weiterleitung von Öffnungs- bzw. Schließungssignale erfolgt vom Netzüberwachungszweig 2 an den Auslösezweig 3. Dieser leitet die Signale an die Schalter 11 zum Öffnen oder Schließen weiter. In der Ausführungsform gemäß 1 sind die Schalter 11 als Relais 12 ausgebildet. Über das Schließen eines Schalters 11 wird ein Leitzustand des Moduls hergestellt, in welchem Fernspeiseschutzschalter 8 und das Fernspeisenetz 1 leitend verbunden sind.
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Das Öffnen des zuvor geschlossenen Schalters 11 verursacht einen Sperrzustand, in welchem der Fernspeiseschutzschalter 8 und das Fernspeisenetz 1 nicht leitend miteinander verbunden sind. Im Leitzustand ist jeweils lediglich ein Schalter 11 geschlossen.,Die übrigen Schalter 11 sind geöffnet. Bei mehrmaligem Durchlaufen der Schaltungsschleife werden die Schalter 11 nacheinander angesteuert, sodass bei jedem Durchlauf ein anderer Schalter 11 geöffnet und geschlossen wird. In der Ausführungsform gemäß 1 erfolgt daher bei defekter Diode am Fernspeiseschutzschalter 8 ein viermaliger Schleifendurchlauf.
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Jeder Schalter 11 ist jeweils auf einer Eingangsseite 4 über einem der Stecker 5, 6 mit dem Fernspeisenetz 1 und auf einer Ausgangsseite 13 mit einem anderen Stecker 5, 7 mit dem Fernspeiseschutzschalter 8 verbunden. Auf den beiden gegenüberliegenden Seiten 14 des Moduls ist jeweils ein Stecker 5 mehr angeordnet, als Schalter 11 im Auslösezweig 3 angeordnet sind. Dies führt dazu, dass jeweils ein freier Stecker 15 vorhanden ist, der mit keinem der Schalter 11 verbunden ist. Die beiden freien Stecker 15 sind miteinander verbunden und schließen folglich, bei einem geschlossenen Schalter 11, den jeweiligen Stromkreis. Somit ist sichergestellt, dass ein Öffnen bzw. Schließen eines der Schalter 11 den Stromkreis zwischen Fernspeisenetz 1 und Fernspeiseschutzschalter 8 öffnet bzw. schließt. Die dargestellten Relais 12 sind über die Sicherungen 10 gesichert.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens. Nach dem Start in Schritt 20 des Verfahrens findet eine Initialisierung 21 statt. Hier wird insbesondere der Wert eines Ausfallzählers auf einen Ausgangswert gesetzt, der in der dargestellten Ausführungsform 1 beträgt. Anschließend wird ein Schalter 11 im Ausgangschritt 22 der zu durchlaufenden Verfahrensschleife geschlossen, wodurch ein Stromkreis zwischen dem Fernspeisenetz 1 und dem Fernspeiseschutzschalter 8 geschlossen wird. Anschließend wird die Netzspannung Umess in Schritt 23 gemessen. Daraufhin wird die gemessene Netzspannung Umess in einem Schritt 24 mit einer vorgegebenen Abschaltspannung Uab verglichen. Ist der Wert der Netzspannung Umess kleiner als die Abschaltspannung Uab, wird die Spannungsmessung und damit Schritt 22 wiederholt. Anderenfalls wird der in Schritt 21 geschlossene Schalter 11 in einem Schritt 25 geöffnet.-Der Stromkreis zwischen dem Fernspeiseschutzschalter 8 und dem Fernspeisenetz 1 ist dann unterbrochen. Der Wert des Ausfallzählers wird im nächsten Schritt 26 mit einem Abschaltwert verglichen. In der dargestellten Ausführungsvariante beträgt der Abschaltwert vier. Ist der Wert des Ausfallzählers kleiner als der Abschaltwert, wird der Ausfallzähler in Schritt 27.1 um den Wert 1 erhöht und es findet eine erneute Spannungsmessung in Schritt 28.1 statt. Anderenfalls folgt Schritt 27, eine Wartezeit, die in der gezeigten Ausführung 2min beträgt und der Ausfallzähler auf den Ausgangswert 1 gesetzt. Im Anschließenden Schritt 29 wir der in Schritt 23 bzw. 28.1 gemessene Wert der Netzspannung Umess mit einer vorgegebenen Einschaltspannung Uein verglichen. Ist der gemessene Wert der Netzspannung Umess kleiner als die Einschaltspannung Uein, wird der Schritt 28.1 wiederholt. Anderenfalls beginnt der Schleifendurchlauf neu mit dem Schritt 22. Die Einschaltspannung Uein ist größer gewählt als die Abschaltspannung, um sicherzustellen, dass beim erneuten Schließen des Stromkreises zwischen Fernspeiseschutzschalter 8 und Fernspeisenetz 1 kein Kurzschluss mehr vorliegt.
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Somit sind in einer beispielhaften bevorzugten Ausführungsform ein Modul und ein Verfahren zur Überwachung eines Fernspeiseschutzschalters offenbart, mit welchen die Gefahr von Bränden infolge defekter Schalterdioden mit Vorteil verhindert werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fernspeisenetz
- 2
- Netzüberwachungszweig
- 3
- Auslösezweig
- 4
- Eingangsseite
- 5
- Stecker
- 6
- männlicher Stecker
- 7
- weiblicher Stecker
- 8
- Fernspeiseschutzschalter
- 9
- Leiterplatte
- 10
- Sicherung
- 11
- Schalter
- 12
- Relais
- 13....
- Ausgangsseite
- 14....
- gegenüberliegende Seite
- 15
- freier Stecker
- 20
- Start
- 21
- Initialisierung
- 22
- Schalter schließen
- 23
- Messung Umess
- 24
- Umess < Uab
- 25
- Schalter öffnen
- 26
- Ausfallzähler >= 4
- 27
- 2 min warten
- 27.1
- Ausfallzähler um 1 erhöhen
- 28
- Ausfallzähler auf 1 setzen
- 28.1
- Messung Umess
- 29
- Umess >= Uein
- +
- ja
- -
- nein
