DE202005011504U1

DE202005011504U1 - Lichtbogenmelder

Info

Publication number: DE202005011504U1
Application number: DE200520011504
Authority: DE
Original assignee: Liebherr Transportation Systems GmbH and Co KG
Current assignee: Liebherr Transportation Systems GmbH and Co KG
Priority date: 2005-07-21
Filing date: 2005-07-21
Publication date: 2006-11-30
Anticipated expiration: 2015-07-22

Abstract

Vorrichtung zum Detektieren von Lichtbögen in elektrischen Schaltschränken, dadurch gekennzeichnet, daß im Schaltschrank ein oder mehrere Hochfrequenzempfänger angeordnet sind, deren Signale über eine Auswerteschaltung auswertbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Detektieren von Lichtbögen in elektrischen Schaltschränken.
An den Kontakten von elektromechanischen Schaltgeräten entsteht beim Schalten ein Lichtbogen, der normalerweise aufgrund der rasch veränderlichen Distanz der sich gegeneinander bewegenden Kontakte innerhalb weniger Millisekunden erlöscht. Falls aber der Lichtbogen infolge irgendwelcher Defekte nicht erlischt, kommt es zur Zerstörung der Kontakte und unter Umständen zur Brandausbreitung.
Um eine derartige Brandausbreitung zu verhindern, sind bereits Sicherheitseinrichtungen gegen Schaltschrankbrände bekannt, die üblicherweise auf Brand- oder Rauchmeldern basieren. Diese Brand- oder Rauchmelder funktionieren auf optischer, thermischer oder radioaktiver Basis und erkennen den Brand anhand ausgewählter typischer Merkmale. Sie haben alle den Nachteil, dass sie erst dann ein Alarmsignal abgeben, wenn es bereits zum Brand gekommen ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, einen durch andauernde Lichtbögen in Schaltschränken hervorgerufenen Brand von vornherein zu verhindern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Kombination der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Demnach umfasst eine Vorrichtung zum Detektieren von Lichtbögen in elektrischen Schaltschränken im Schaltschrank einen oder mehrere Hochfrequenzempfänger, deren Signale über eine Auswerteschaltung auswertbar sind.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die U/I-Kennlinie eines Lichtbogens einen Bereich mit negativem Anstieg aufweist. Ein solches Element ist grundsätzlich instabil und neigt zu Schwingungen. Aufgrund dieser Eigenschaft wurden Lichtbögen bereits im Anfang der Rundfunktechnik tatsächlich für Sendeanlagen verwendet. Ein Lichtbogen innerhalb eines Schaltkontakts sendet daher hochfrequente elektromagnetische Felder (im Radiowellenbereich) aus; die Eigenschaften dieser hochfrequenten Felder hängen im Detail von der schaltungstechnischen Umgebung ab, in der der Lichtbogen entsteht.
Bislang bekannte Einrichtungen zur Erkennung von störenden Lichtbögen beruhen zumeist auf der Auswertung von ultraviolettem Licht, das im Lichtbogen in starker Intensität entsteht. Die Verfahren, die elektrische Eigenschaften verwenden, beruhen durchwegs auf der Auswertung charakteristischer Merkmale im zeitlichen Verlauf des Stromflusses in jedem Stromkreis, in welchem der Lichtbogen auftritt. Dies erfolgt entweder durch Messung des elektrischen und magnetischen Felds, wie dies beispielsweise in der EP 0 508 638 A2 beschrieben wird oder durch Messung des Magnetfelds allein entsprechend der GB-A-2 177 561 jeweils in der unmittelbaren Umgebung des betroffenen elektrischen Leiters. Allen diesen Einrichtungen ist daher die Eigenschaft gemeinsam, dass sie stets nur gezielt einen einzigen Stromkreis überwachen können.
Demgegenüber macht sich die vorliegende Erfindung die Tatsache zunutze, dass die Lichtbögen elektromagnetische Felder aussenden. Derartige elektromagnetische Felder sind in der Industriegesellschaft jederzeit und überall anzutreffen. Während nun in technisch genutzten Anlagen möglichst schmale Frequenzbänder gesendet werden, unterscheidet sich das Frequenzspektrum eines Lichtbogens dadurch, dass es recht breit ist, also gleichzeitig mehrere Frequenzbänder umfasst. Die Vorrichtung vom Detektieren von Lichtbögen besitzt nun die Fähigkeit, das gleichzeitige Auftreten von elektromagnetischer Feldstärke in verschiedenen Frequenzbändern zu erkennen und zu unterscheiden, und von denjenigen zahlreichen Sendern, die jeweils nur einen schmalen Teil des Frequenzspektrums belegen, zu unterscheiden.
Wenn der Lichtbogen nach seinem Entstehen erkannt wird, kann der Alarm ausgegeben werden, bevor der Lichtbogen Schaden anrichtet oder gar einen Brand auslöst. Mittels des Alarmsignals des erfindungsgemäßen Lichtbogenmelders kann die schadhafte elektrische Einrichtung abgeschaltet werden, noch bevor es zum Brand kommt.
Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den sich an den Hauptanspruch anschließenden Unteransprüchen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, mehrere an sich bekannte Hochfrequenzempfänger parallel zu betreiben und jeden auf eine solche Frequenz einzustellen, auf der möglichst keine oder nur schwache Hintergrundsignale empfangen werden. Die nachgeschaltete Auswertelogik, die aus einem an sich bekannten Mikrorechner bestehen kann, erkennt einen in der Nähe befindlichen Lichtbogen daran, dass mehrere der Empfänger zur selben Zeit ein Ansteigen des Empfangspegels melden. Wenn dieser Zustand länger andauert als eine festgelegte Zeitdauer, aktiviert die Auswertelogik das Alarmsignal.
Eine alternative Ausführungsform besteht darin, dass anstelle mehrerer paralleler Empfänger ein einziger verwendet wird, dessen Empfangsfrequenz durch ein ge eignetes Signal von der Auswerteschaltung rasch verstellt werden kann. Die Auswerteschaltung verstellt in rascher Folge schrittweise die Empfangsfrequenz und bildet sich dadurch in ihrem Speicher ein Abbild des empfangenen Frequenzspektrums, das laufend aktualisiert wird. Auch solche Geräte sind an sich bekannt. Erfindungsgemäß erkennt die Auswertelogik einen sich in der Nähe befindlichen Lichtbogen daran, dass sich das empfangene Frequenzspektrum sprunghaft derart ändert, wie das beim Auftreten eines Lichtbogens in unmittelbarer Nähe der Fall ist.
Beide Ausführungsformen machen sich zunutze, dass der zu detektierende Lichtbogen auf jeden Fall im Nahbereich des Empfängers liegt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird der elektrische Schaltschrank so ausgeführt, dass insbesondere das Eindringen elektromagnetischer Felder gedämpft wird. Moderne elektrische Schaltschränke weisen häufig diese Dämpfungsfunktion bereits auf. Bei dieser Ausführungsvariante ist es von besonderem Vorteil, dass sich der Lichtbogenmelder im Schaltschrank befindet wie die zu überwachenden Schaltgeräte. Die von außen kommenden Störsignale werden nämlich nur geschwächt empfangen, das vom naheliegenden Lichtbogen kommende Signal dagegen recht stark.
Schließlich betrifft die Erfindung eine Sicherheitseinrichtung zur Verhinderung eines Schaltschrankbrandes, bei dem eine Vorrichtung zum Detektieren von Lichtbögen nach einem der vorangehenden Ansprüche verwendet wird. Die Sicherheitseinrichtung bewirkt bei Erkennen eines Lichtbogens, dass die schadhafte elektrische Einrichtung abgeschaltet wird.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel.
In der 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung wiedergegeben.
Die Figur zeigt einen Lichtbogenmelder, der im wesentlichen aus einem oder mehreren parallelen Hochfrequenzempfängern 10 besteht. Dieser Hochfrequenzempfänger 10 weist eine Antenne 14 auf. Die Signale des Hochfrequenzempfängers 10 werden an eine Auswerteschaltung 5 weitergeleitet. Die Auswerteschaltung 12 gibt gegebenenfalls ein Alarmsignal an den Alarmsignalausgang 16. Mittels dieser Vorrichtung wird das Vorhandensein eines Lichtbogens in der näheren Umgebung detektiert und es wird ein Alarmsignal am Alarmsignalausgang 16 ausgegeben, falls der Lichtbogen nicht innerhalb einer gegebenen Zeit wieder verschwindet. Ein derartiges Signal kann verwendet werden, um hier nicht näher dargestellte elektrische Einrichtungen mit Hilfe einer übergeordneten Schalteinrichtung stromlos zu schalten, bevor der Lichtbogen Schaden anrichten kann.

Claims

Vorrichtung zum Detektieren von Lichtbögen in elektrischen Schaltschränken, dadurch gekennzeichnet, daß im Schaltschrank ein oder mehrere Hochfrequenzempfänger angeordnet sind, deren Signale über eine Auswerteschaltung auswertbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Hochfrequenzempfänger parallel im Schaltschrank angeordnet sind, wobei die Empfangsfrequenzbereiche so eingestellt sind, daß keine oder nur schwache Hintergrundsignale empfangbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hochfrequenzempfänger im Schaltschrank angeordnet ist, dessen Eingangsfrequenz von der Auswerteschaltung schnell verstellbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Schaltschrank derart ausgeführt ist, daß das Eindringen elektromagnetischer Felder gedämpft wird.
Sicherheitseinrichtung zur Verhinderung eines Schaltschrankbrandes gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Detektieren von Lichtbögen nach einem der vorangehenden Ansprüche.
Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1–5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Detektion eines Lichtbogens die schadhafte elektrische Einrichtung abschaltbar ist.