DE1164550B

DE1164550B - Sicherungsanordnung

Info

Publication number: DE1164550B
Application number: DEJ23313A
Authority: DE
Inventors: Renaat Frans Bogaerts; Joseph Marie Gerl Vanderheyden
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1962-03-21
Filing date: 1963-03-08
Publication date: 1964-03-05
Also published as: US3262018A; NL276219A; ES286019A1; BE629872A; CH411099A; GB998012A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H02d

Deutsche Kl.: 21 c - 68/50

Nummer: 1164 550

Aktenzeichen: J 23313 VIII b / 21 c

Anmeldetag: 8. März 1963

Auslegetag: 5. März 1964

Die Erfindung betrifft eine Sicherungsanordnung für Stromversorgungsanlagen mit einer Stromquelle zur Speisung eines oder mehrerer Verbraucher über eine oder mehrere Sicherungen.

In Stromversorgungsanlagen werden gewöhnlich eine ganze Reihe Sicherungen solcher Art verwendet, daß nach ihrem Durchschmelzen ein jeder Sicherung individuell zugeordneter Alarmstromkreis geschlossen und damit der Fehler eingegrenzt wird. Sogenannte »Auslösesicherungen« sind seit langem bekannt und weit verbreitet in Fernsprechvermittlungs- und ähnlichen Anlagen. Diese Auslösesicherungen sind so ausgebildet, daß durch das Sicherungselement eine Blattfeder vorgespannt wird, die beim Schmelzen des Sicherungsdrahtes ausgelöst wird und den Alarm-Stromkreis schließt. Solche Sicherungen erfordern jedoch einen beträchtlichen Strom zum Auslösen. Entsprechende Sicherungen für Ströme, die niedriger als die normalerweise in Fernsprechvermittlungsanlagen auftretenden sind, gibt es nicht. Doch werden in manchen Fällen neuerdings elektronische Sicherungsanordnungen in Fernmeldeanlagen, Rechenanlagen usw. verwendet. Diese Sicherungsanordnungen arbeiten mit einer zusätzlichen Stromquelle, deren Spannung von derjenigen der in Fernsprechanlagen verwendeten Hauptbatterie von z. B. 48 V abweicht und die nicht den Hauptbedarf an Energie liefern soll. Diese Hilfsstromquelle kann eine höhere Spannung besitzen, z. B. 100 V oder mehr für den Betrieb von Röhren, oder auch eine viel niedrigere Spannung aufweisen, z. B. 12V für den Betrieb von Transistorgeräten.

Im allgemeinen richtet sich die Kapazität einer Stromquelle allein nach dem Stromverbrauch bei Regelbelastung, und bei Betrieb mit den genannten Hilfs-Stromquellen werden diese deshalb für einen solchen Ausgangsstrom ausgelegt sein, der nicht mit den gebräuchlichen Auslösesicherungen abgesichert werden kann. Für die Absicherung von Stromquellen, die nur geringe Ströme liefern, werden gewöhnliche Schmelzsicherungen benutzt. Mit jeder solchen Schmelzsicherung kann eine hochohmige Anzeigeeinrichtung verbunden sein, die beim Durchbrennen der Sicherung wirksam wird. Diese Anzeigeeinrichtung kann z. B. bewirken, daß ein Relais bei Sicherungsausfall abfällt und sich im Normalfall so lange hält, wie eine Spannung am Eingang der Anzeigeeinrichtung ansteht. Solche Anzeigeeinrichtungen mit Relais sind sehr kompliziert, schwer und groß im Vergleich zu den Auslösesicherungen. Da kleine Stromquellen zudem notwendigerweise auch einen hohen Innenwiderstand haben, dürfen nicht zu viele solcher Anzeige-Sicherungsanordnung

Anmelder:

International Standard Electric Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt,

Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42

Als Erfinder benannt:

Renaat Frans Bogaerts,

Joseph Marie Gerlachus Vanderheyden,

Antwerpen (Belgien)

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 21. März 1962 (Nr. 276 219)

einrichtungen in der Stromversorgungsanlage verwendet werden.

Im allgemeinen wird nur eine solche Anzeigeeinrichtung erforderlich sein, um beim Ausfall einer einzelnen, zugeordneten Hauptsicherung oder vor allem beim Absinken der Lastspannung unter den Normalwert Hauptalarm zu geben. Der Fehler muß dann gesucht werden. Werden Trenn- oder Kurzschlußstekker verwendet, so läßt sich der fehlerhafte Stromkreis von der übrigen Anlage abtrennen, damit die Spannung der Stromquelle auf ihren ursprünglichen Wert wieder zurückkehrt.

Es muß selbstverständlich ein dringender Alarm gegeben werden, da die Stromquelle in der Zeit, die für die Feststellung des fehlerhaften Stromkreises verlorengeht, einen Kurzschlußstromkreis und mit verminderter Energie die übrige Anlage speist. Eine solche Anordnung ist daher sehr fehleranfällig, weil jeder einzelne Fehler sofort auf den restlichen Teil der Anlage zurückwirkt und nur von Hand behoben werden kann.

Stromquellen mit geringer Leistung können nun so ausgebildet sein, daß ihnen solche Fehler nichts ausmachen; aber dann werden sie natürlich auch teuer sein.

Um die genannten Nachteile zu vermeiden, ist es durch die holländische Patentschrift 38 220 bekannt, ein Netzwerk durch eine Spannungsquelle zu versorgen, die bei einem Kurzschluß im Netzwerk

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nicht genügend Strom zum Durchschmelzen der Sicherung abgeben kann, und eine Hilfsstromquelle im Kurzschlußfall mit dem Netzwerk zusammenzuschalten, durch die der nötige Durchschmelzstrom aufgebracht wird. Die Zusammenschaltung erfolgt durch ein Relais. Nachteilig ist, daß die Hilfsstromquelle nicht sofort und automatisch an- und abgeschaltet wird. Zudem besitzt die Hilfsstromquelle eine höhere Spannung und kann daher unter Umständen unerwünschte Rückwirkungen haben.

Andererseits ist durch die deutsche Patentschrift 1120515 eine Anordnung bekannt, bei der ein Gleichrichter zum Verbinden einer Hilfsbatterie mit einer im Normalfall durch eine Amtsbatterie gespeiste Last verwendet wird. Die Hilfsbatterie wird dabei von einer Amtsbatterie so lange geladen, bis die Hilfsbatterie die gleiche Spannung wie die Amtsbatterie aufweist. Eine Rückspeisung von der Hilfsbatterie zur Amtsbatterie ist möglich und kann zu Störungen führen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die genannten Nachteile zu vermeiden und eine Sicherungsanordnung zu schaffen, die die Verwendung von Sicherungen zuläßt, welche bei einem wesentlich höhe-

tere Ausbildung der Erfindung vor, zur Ladung der Hilfsstromquelle diese über eine zusätzliche stromrichtungsabhängige Impedanz mit dem Abgriff eines an wenigstens eine der Stromquellen angeschlossenen 5 Spannungsteilers zu verbinden.

Die Erfindung wird nun an Hand zweier Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Sicherungsanordnung gemäß der Erfindung, bei der als Hilfsstromquelle eine hohe Ströme ίο liefernde Batterie verwendet wird, deren Spannung niedriger als die der zu schützenden Batterien ist,

F i g. 2 eine Abwandlung der Sicherungsanordnung gemäß F i g. 1, bei der als Hilfsstromquelle eine großer Kondensator verwendet wird. 15 In Fig. 1 ist die negative Klemme einer Gleichstromquelle 1 geerdet, während ihre positive Klemme mit einer Last verbunden ist, die aus einer Vielzahl von Stromkreisen gebildet ist. In Fig. 1 ist nur ein solcher Stromkreis mit dem Verbraucher 2 gezeigt. 20 Die Verbindung der Stromquelle 1 mit dem Verbraucher 2 verläuft über mehrere in Reihe liegende Sicherungen 3, 4, 5 von Art der Auslösesicherungen. Jede dieser Sicherungen ist in der Lage, einen Kontakt nach dem Durchbrennen des Sicherungselementes zwecks ren als der abzusichernde Strom ansprechen. Die Er- 25 Alarmgabe zu schließen. Wie durch die Vielfachfindung bezieht sich dabei auf eine Sicherungsanord- pfeile angedeutet, stellen die Sicherungen 3, 4, 5 eine nung für Stromversorgungsanlagen mit einer Strom- Pyramide dar, von der die verschiedenen Laststromquelle zur Speisung eines oder mehrerer Verbraucher kreise (wie 2) abzweigen. Die Nennstromstärken solüber eine oder mehrere Sicherungen, bei der die len dabei um so höher werden, je näher die Sicherung Stromquelle nicht genügend Energie zum Durch- 30 zur Stromquelle 1 hin liegt. Die unmittelbar mit dem schmelzen der Sicherung aufbringen kann und für Verbraucher 2 verbundene Sicherung 5 sei z. B. für diesen Zweck eine Hilfsstromquelle vorgesehen ist, eine Nennstromstärke von 1 Ampere, die für ein gandie beim Auftreten eines Fehlers mit dem betreffen- zes Gestell mit solchen Laststromkreisen wie 2 vorgeden Verbraucher gekoppelt wird. Die Erfindung ist sehene Sicherung 4 für eine Nennstromstärke von dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere _3S 2 Ampere und die einer ganzen Reihe solcher Gestelle Stromquellen über jeweils eine stromrichtungsabhän- zugeordnete Sicherung 3 sei für eine Nennstromstärke gige Impedanz mit der Hilfsstromquelle verbunden von 4 Ampere ausgelegt. Es können auch noch zusind und daß die Hilfsstromquelle eine niedrigere sätzliche Sicherungsstufen, z. B. für jeweils einen Spannung als die anderen Stromquellen aufweist. So- Raum einer Fernsprechvermittlungsanlage, hinzulange normale Lastverhältnisse bestehen, sind die 40 treten.

stromrichtungsabhängigen Impedanzen gesperrt. Die "Der Stromquelle 1 ist ein aus den Widerständen 6

Hilfsstromquelle liefert dann keinen Strom. und 7 bestehender Spannungsteiler parallel geschaltet,

In weiterer Ausbildung der Erfindung kann die der verhältnismäßig hochohmig ist, um den Strom-Hilfsstromquelle eine Batterie oder ein Kondensator verbrauch zu begrenzen. Der Abgriff des Spannungsmit verhältnismäßig hoher Kapazität sein. Bei einem 45 tellers ist mit der Anode eines Gleichrichters 8 ver-Kurzschlußfehler vermag die Batterie oder, wenn der bunden, dessen Kathode an die positive Klemme einer Überstrom schnell genug ansteigt, der Kondensator hohe Ströme liefernden Hilfsstromquelle 9 angeschloseinen Strom durch diejenige stromrichtungsabhängige sen ist. Die negative Klemme der Hilfsstromquelle 9 Impedanz zu treiben, die dem fehlerbehafteten Last- ist geerdet. Ihre positive Klemme ist weiterhin über Stromkreis zugeordnet ist, und damit die Last mit 50 einen Gleichrichter 10 mit der positiven Klemme der einem höheren Strom zu versorgen. Die verschiedenen Stromquelle 1 und außerdem mit der Vielfachleitung Laststromkreise können in verschiedene Gruppen auf- 11 verbunden. Diese Vielfachleitung kann über weigeteilt sein, wobei jede Gruppe eine eigene Sicherung tere individuelle Gleichrichter entsprechend Gleichnach Art der Auslösesicherung hat und die Gruppen- richter 10 mit weiteren Stromquellen entsprechend sicherungen um so größere Nennstromstärken aufwei- 55 Stromquelle 1 gekoppelt sein, wobei jede weitere sen, je größer die Gruppe ist und je näher sie zur Stromquelle eine Vielzahl anderer Laststromkreise Stromquelle hin liegt. Die dem fehlerbehafteten Last- entsprechend Laststromkreis 2 über ein eigenes Sichestromkreis zugeordnete Auslösesicherung wird schnell rungsnetzwerk wie 3, 4, 5 speist. Auf diese Weise ausgelöst, unterbricht den Laststromkreis und gibt kann die Hilfsstromquelle 9 mit einer Vielzahl von einen Einzelalarm, während die Spannung der über- 60 Sicherungsanordnungen verbunden sein, wie sie in lasteten Stromquelle sofort auf den Nennwert zurück- Fig. 1 gezeigt ist, mit Ausnahme der Elemente 6, 7 kehrt. Auf diese Weise ist ein wirksames Schutzsystem und 8. Diese Elemente sind nur zwischen einer Stromgegen Fehler mit einfachen und wirtschaftlichen Mit- quelle wie Stromquelle 1 und der gemeinsamen Hilfstein verwirklicht, wenn die üblichen, mit Stromquel- stromquelle 9 notwendig. Selbstverständlich kann die len hoher Stromstärke arbeitenden Schutzsysteme in 65 Hilfsstromquelle 9 aber auch mit mehr als einer sol-Betracht gezogen werden. Falls die Hilfsstromquelle chen Stromquelle wie Stromquelle 1 über Ladeanordvon Zeit zu Zeit nicht von Hand gegen eine neue nungen verbunden sein, die der die Elemente 6, 7, 8 geladene ausgewechselt werden soll, sieht eine wei- enthaltenden Anordnung ähnlich sind.

Im Normalfall wird die Batterie 9 durch die Stromquelle 1 in geladenem Zustand gehalten, wobei der Gleichrichters leitend und der Gleichrichter 10 gesperrt ist, weil die Spannung der Stromquelle 1 höher als die der Batterie 9 ist. Wenn ein Kurzschluß in solch einem Laststromkreis wie Laststromkreis 2 auftritt, der den Strom ansteigen und das Potential an der Anode des Gleichrichters 10 fallen läßt, wird der Gleichrichter 10 schließlich leitend, sobald das Anodenpotential ebenso groß wie das Potential an der positiven Klemme der Batterie 9 ist. Der zusätzliche Strom, der nun von der Batterie über den leitenden Gleichrichter 10 in den Laststromkreis 2 fließt, veranlaßt das Schmelzen der Sicherung 5 und damit das Abtrennen dieses Laststromkreises von den übrigen Laststromkreisen. Gleichzeitig wird ein Alarm zur Feststellung des fehlerbehafteten Laststromkreises gegeben. Sobald also ein Fehler ein Absinken der Spannung an der Stromquelle 1 auf den Spannungswert der Batterie 9 bewirkt, wird der Laststromkreis auto- zo matisch außer Tätigkeit gesetzt und identifiziert, obwohl die Stromquelle 1 nicht genügend Strom zum Durchschmelzen der Sicherung liefern kann.

Selbstverständlich können die Stromquellen auch umgekehrt gepolt betrieben werden; dann müssen aber auch die Gleichrichter 8, 10 entsprechend gepolt sein.

Die Hilfsstromquelle 9 kann auch ein großer Kondensator sein, wie in F i g. 2 gezeigt ist. Dort sind auch die Stromquellen und Gleichrichter umgekehrt eingesetzt. Die Wirkungsweise ist die gleiche wie in Fig. 1. Eine solche Sicherungsanordnung mit einem Kondensator kann nur dann wirksam arbeiten, wenn der Kurzschluß plötzlich erfolgt. Wenn der Überstrom nämlich nur allmählich ansteigt, herrscht während eines längeren Zeitraumes ein Zustand, in dem der Gleichrichter 10 gerade leitend ist und über diesen Gleichrichter der Kondensator 12 allmählich entladen wird, weil nicht genügend Ladung von der Stromquelle 1 über die Ladeanordnung 6, 7, 8 auf den Kondensator 12 gelangt. Deshalb fließt in dem fehlerbehafteten Laststromkreis 2 ein zu kleiner Strom; die Sicherung 5 kann nicht auslösen. Es kann aber auch so vorgegangen werden, daß alle plötzlich einsetzenden Überströme durch die beschriebene Sicherungsanordnung abgedeckt werden und daß langsam ansteigende Überströme durch eine nicht gezeigte Spannungsüberwachungsanordnung erfaßt werden, die parallel zur zu schützenden Stromquelle angeordnet ist.

In der geschilderten Weise können nur niedrige Ströme liefernde Gleichstromquellen, die oft wesentliche Bedeutung in einer Anlage haben, durch eine einfache und billige Anordnung angemessen geschützt werden. Die Überwachungseinrichtung kann gemeinsam für verschiedene solcher Gleichstromquellen verwendet werden, deren Bemessung sich nur nach ihrer normalen Bemessung zu richten braucht. Darüber hinaus braucht nur ein nicht dringender Alarm, ein Einzelalarm, gegeben werden, wenn ein Kurzschluß nur in einem lokalen Laststromkreis auftritt.

Claims

Patentansprüche:

1. Sicherungsanordnung für Stromversorgungsanlagen mit einer Stromquelle zur Speisung eines oder mehrerer Verbraucher über eine oder mehrere Sicherungen, bei der die Stromquelle nicht genügend Energie zum Durchschmelzen der Sicherung aufbringen kann und für diesen Zweck eine Hilfsstromquelle vorgesehen ist, die beim Auftreten eines Fehlers mit dem betreffenden Verbraucher gekoppelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Stromquellen (1...) über jeweils eine stromrichtungsabhängige Impedanz (10 . ..) mit der Hilfsstromquelle (9 bzw. 12) verbunden sind und daß die Hilfsstromquelle (9 bzw. 12) eine niedrigere Spannung als die anderen Stromquellen (1. . .) aufweist.

2. Sicherungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ladung der Hilfsstromquelle (9 bzw. 12) diese über eine zusätzliche stromrichtungsabhängige Impedanz (8) mit dem Abgriff eines an wenigstens eine der Stromquellen angeschlossenen Spannungsteilers (6, 7) verbunden ist.

3. Sicherungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsstromquelle eine Batterie (9) ist, die verhältnismäßig hohe Ströme liefern kann.

4. Sicherungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsstromquelle ein Kondensator (12) von verhältnismäßig großer Kapazität ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

409 537/507 2. 64

Bundesdruckerei Berlin