DE202019106280U1

DE202019106280U1 - Automatischer Transferstecker

Info

Publication number: DE202019106280U1
Application number: DE202019106280.0U
Authority: DE
Original assignee: Joule Case Inc
Current assignee: Joule Case Inc
Priority date: 2019-10-03
Filing date: 2019-11-11
Publication date: 2019-12-12
Anticipated expiration: 2029-11-12
Also published as: US20210104911A1; FR3101734A3; US20220285978A1; AU2019101560A4; CN214045152U; JP3225706U

Abstract

Automatischer Transferschalter - ATP - (140) zum sicheren Übertragen der Stromquelle für eine Schaltung von einer primären Stromversorgung (200) zu einem Stromerzeugungsgerät (130), aufweisend:einen Mikrokontroller (142);einen Stromregler (144);ein Relais (146); undeine Schaltung (148) mit einer Induktionsspule;wobei der ATP konfiguriert ist, um zu verhindern, dass sich Leistung aus der primären Stromversorgung in die sekundäre Stromversorgung zurückverbreitet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf elektrische Energiesysteme, insbesondere auf einen automatischen Transferschalter (Automatic Transfer Switch: ATP) zur sicheren Übertragung der Stromquelle für einen Stromkreis von einer primären Stromversorgung (z.B. einem Hauptnetz) zu einer sekundären Stromversorgung (z.B. einem Notstromgenerator).
HINTERGRUND
Wenn die Stromversorgung unterbrochen wird, kann der Einfluss groß oder klein sein, und die Dauer kann lang oder kurz sein. Die Ursache für solche Stromunterbrechungen kann ähnlich vielfältig und unterschiedlich sein. Unabhängig von der Ursache oder Dauer wirken sich Stromausfälle auf Geschäft, Sicherheit und Gesundheit aus. Lösungen zur Vermeidung von Stromausfällen erfordern oft komplizierte Elektronik oder Systeme, die bauliche Veränderungen erfordern, die wiederum einen Elektriker oder professionelle Dienstleistungen erfordern. In einigen Fällen ist es nicht möglich, diese Änderungen vorzunehmen. So können beispielsweise Wohnungsbewohner oder Personen, die einen Raum für einen vorübergehenden Zeitraum belegen, möglicherweise nicht in der Lage sein, die notwendigen Änderungen vorzunehmen, um Stromausfälle zu beheben.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Offenbarung befasst sich mit dem vorgenannten Problem, indem sie ein einfaches Mittel bereitstellt, um entweder einen nahtlosen Übergang von einem Versorgungsstrom zu einer anderen Stromquelle zu ermöglichen, die keinen Elektrofachmann erfordert, oder eine Änderung an einem Gebäude oder einer Wohnung. Wir beschreiben ein Gerät (das die Form eines Kabels besitzen kann), das Strom von einem Stromerzeugungs-Gerät, einer Vorrichtung oder mehreren Vorrichtungen übertragen kann. Das erfinderische System kann Strom erzeugen und diesen Strom auf einen oder mehrere Stromkreise übertragen, wodurch alle an diesen Stromkreis angeschlossenen Geräte und Vorrichtungen mit Strom versorgt werden. In vielen Fällen können die an den Stromkreis angeschlossenen Geräte ohne die Hilfe eines Elektrikers nicht oder nur sehr schwer mit Strom versorgt werden. Im Folgenden werden weitere Merkmale des erfinderischen Systems beschrieben.
Figurenliste

1 zeigt den erfinderischen ATP in einem Mikronetz, wobei der ATP zwischen einem Stromerzeugungsgerät und einer Steckdose liegt.
2 ist ein Blockdiagramm zu einer veranschaulichenden Ausführungsform des erfinderischen ATP.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER VERANSCHAULICHENDEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden stellen wir ein Gerät vor, das verwendet werden kann, um die Notwendigkeit für einen Elektriker zu reduzieren oder zu eliminieren, neue Geräte in einem Haus zu warten und zu installieren, oder Gebäudeänderungen zu verlangen, um während eines Ausfalls nahtlos eine ununterbrochene oder Not-Stromversorgung bereitzustellen. Das Gerät ist unter allen Umständen für alle Benutzer sicher und schützt die Stromerzeugungsanlage, die zur Not- und unterbrechungsfreien Stromversorgung verwendet wird.
Die erfinderische Vorrichtung kann in Form eines Kabels ausgeführt sein, das Strom von einem Stromerzeugungs-Gerät, einer Vorrichtung oder mehreren Vorrichtungen übertragen kann. Die erfinderische Vorrichtung kann Leistung erzeugen und diese Leistung auf eine Schaltung übertragen, und dadurch alle an diese angeschlossenen Vorrichtungen/Geräte mit Strom versorgen. In vielen Fällen können die an den Stromkreis angeschlossenen Geräte ohne die Hilfe eines Elektrikers ansonsten nicht oder nur sehr schwer mit Strom versorgt werden.
Die offenbarte Vorrichtung und der offenbarte Prozess können so einfach sein wie ein Stromkabel, das an die Steckdose angeschlossen wird, mit von einem netzunabhängigen Gerät bereitsgestellten Strom. Eine Schaltung zum Schutz vor Spannungsrückspeisung ist vorgesehen. Diese Schaltung kann intelligent sein und bei Bedarf die Spannung in die richtige und festgelegte Richtung leiten. Der physische Schutz kann eine Ummantelung beinhalten, welche die elektrischen Verbindungen vor unbeabsichtigtem elektrischen Kontakt schützt. Eine Spannungssensorschaltung kann Kontaktrelais verwenden. Ein Prozess zum Trennen oder „Unterbrechen“ eines bestimmten Stromkreises oder einer Reihe von Stromkreisen kann automatisch erfolgen und durch Spannungserfassungsvorrichtungen gesteuert werden, um einen Leistungsschalter wie denjenigen zu öffnen, der üblicherweise in einem Gebäude oder Haus zu finden wäre. Diese Vorrichtung kann auch in der Lage sein, den Stromkreis zu öffnen und den Stromkreis vom größeren Netz zu trennen. Diese Vorrichtung kann eine Ergänzung zu einem Leistungsschalter sein oder in den Leistungsschalter selbst integriert werden. Dieser Teil des Gesamtsystems kann lediglich eine menschliche Interaktion erfordern, um den Leistungsschalter des gewünschten Stromkreises zu öffnen, der mit der Primärvorrichtung versorgt werden soll.
Wie in 1 dargestellt, beinhaltet das Gesamtsystem ein Mikro-Netz 100 auf Schaltungsebene und ein Versorgungsnetz 200. Das Mikro-Netz beinhaltet eine Reihe von Steckdosen 110a, 110b, 110c, elektrische Geräte 120a, 120b, .... 120e und ein Stromerzeugungsgerät 130. Bei dem Stromerzeugungsgerät kann es sich um ein modulares Netzteil der Art handeln, wie es in der am 17. Juni 2019 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 16/443,266 „Modular Battery Pack System With Multivoltage Bus“ beschrieben ist. Das System beinhaltet weiterhin den erfinderischen ATP 140, der zwischen das Stromerzeugungsgerät 130 und die Steckdose 110b gekoppelt ist. Wie dargestellt, wird ein Kabel oder eine ähnliche Vorrichtung 141 verwendet, um den ATP 140 mit der Steckdose 110b zu verbinden. Die restlichen Teile des Systems von 1 beinhalten einen Schaltschrank 210 und einen Leistungsschalter 220, die direkt mit dem Versorgungsnetz verbunden sind.
Wie in 2 dargestellt, beinhaltet eine veranschaulichende Ausführungsform des ATP 140 einen Mikrokontroller 142, einen Stromregler 144 und ein Relais 146. Darüber hinaus enthält der Block 148 eine Induktionsspule, einen Transformator, eine Kondensatorbank, einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate (Insulated Gate Bipolar Transistor: IGBT), eine Inline-Diode und eine Sicherung. Der Mikrokontroller 142 empfängt Signale vom Nebenschluss-/Strom-Regler 144 und Relais/Schütz 146 und ist (mit Software oder Firmware) konfiguriert, um die Netzspannung und die Oberschwingungsfrequenzen zu erfassen. Die Ausgangssignale des Mikrokontrollers beinhalten ein Sicherheitssignal sowie eine Spannung und Oberschwingungssignale wie dargestellt. Im Allgemeinen ist der ATP konfiguriert, um zu verhindern, dass sich Leistung aus dem Versorgungsnetz 200 wieder in das Stromerzeugungsgerät 130 zurückverbreitet.
Die Vorrichtung (Kabel) 141, die an die Wand angeschlossen wird, kann eine sichere Schnittstelle erfordern, die zuerst an die Wandsteckdose oder die Steckdose 110b angeschlossen wird. Dieses Verfahren bietet dem Benutzer/Bediener ein sicheres Mittel, um den Sicherheitsstecker zunächst in ein physikalisch geschütztes Gerät einzustecken, das auch mechanisch und elektromechanisch signalisieren kann, dass das Gerät ordnungsgemäß mit dem Stromkreis verbunden ist.
Der Leistungsschalter 220 enthält elektrische und mechanische Komponenten, um den Stromkreis aufgrund eines Ereignisses zu „unterbrechen“. Die Vorrichtung kann auch in der Lage sein, die Schaltung wieder anzuschließen, wenn die Stromversorgung wiederhergestellt ist. Dies kann mit oder ohne Benutzer- oder Anwendungseingabe geschehen.
Der ATP 140 verwendet eine Richtungsspannungsschaltung, welche die Rückspeisung aus dem Versorgungs- oder Netzkreis in das Stromerzeugungsgerät einschränkt. Diese Schaltung schützt davor, dass die höhere Spannung aus dem Versorgungsnetz oder Netz das Stromerzeugungsgerät beschädigt.
Die Vorrichtung oder das Kabel 141 schirmt den „männlichen“ Stecker vor unbeabsichtigtem „Kontakt“ mit dem Benutzer, dem Bediener oder anderen Personen ab, um ihn vor einem unbeabsichtigten „Ereignis“ zu schützen. Die Abschirmung löst sich, wenn der Stecker in die Buchse oder Steckdose des Stromkreises eingreift.
Das Stromerzeugungsgerät 130 kann eine Batterie oder einen Gas-, Diesel- oder anderen Verbrennungskraftstoffgenerator beinhalten.
Fazit
Das erfinderische System bietet die folgenden Merkmale und Vorteile:

• Ein Verfahren und eine Konstruktion, die den Benutzer oder Bediener unter Verwendung einer Spannungserfassungsschaltung vor dem Potenzial eines elektrischen Schlages schützen und abschirmen.
• Ein Verfahren und eine Konstruktion für eine Koppelvorrichtung, die mit einer Steckdose und einem separaten elektrischen Kabel oder einer Vorrichtung, die elektrische Rückspeiseverhinderung oder bidirektionale Steuerschaltung kombiniert, und eine Stromerzeugungsvorrichtung gekoppelt werden kann.
• Eine Vorrichtung, die vor Netz-Rückspeisung schützt.
• Eine Vorrichtung, die in der Lage ist, Leistung auf Netz- oder Schaltungsebene zu erfassen.
• Eine Vorrichtung, die basierend auf lokal gespeicherten Parametern mit definiertem Betrieb gesteuert werden kann, der von einer Spannungserfassung abgeleitet ist.
• Eine Vorrichtung, die basierend auf der Kommunikation mit einem entfernten oder vernetzten System gesteuert werden kann, die während eines bestimmten Ereignisses oder per Befehl ausgelöst werden kann.
• Ein Verfahren und eine Konstruktion für eine ummantelte Abdeckung zum Schutz vor unbeabsichtigtem elektrischen Kontakt.
• Ein Verfahren und eine Konstruktion für ein „verriegeltes“ Gehäuse oder ein anderes physikalisches Kontaktsystem, das nur in die vorgesehene Kupplung eingreifen kann.
• Eine Vorrichtung, die einen abnehmbaren Steckverbinder aufnimmt oder entgegennimmt, der an eine Steckdose oder Steckdose angeschlossen werden kann.
• Ein Verfahren und eine Konstruktion für eine Vorrichtung erfasst die Spannung und kommuniziert an das Stromerzeugungsgerät die Phase der Frequenz und ermöglicht es dem Stromerzeugungsgerät, eine phasenverschobene Stromerzeugung anzupassen oder bereitzustellen.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 16443266 [0007]

Claims

Automatischer Transferschalter - ATP - (140) zum sicheren Übertragen der Stromquelle für eine Schaltung von einer primären Stromversorgung (200) zu einem Stromerzeugungsgerät (130), aufweisend: einen Mikrokontroller (142); einen Stromregler (144); ein Relais (146); und eine Schaltung (148) mit einer Induktionsspule; wobei der ATP konfiguriert ist, um zu verhindern, dass sich Leistung aus der primären Stromversorgung in die sekundäre Stromversorgung zurückverbreitet.
ATP nach Anspruch 1, wobei die primäre Stromversorgung ein Hauptnetz aufweist und wobei der ATP mit dem Hauptnetz über einen Trennschalter gekoppelt ist, der konfiguriert ist, um zu öffnen, wenn die Netzspannung aufgeführt ist.
ATP nach Anspruch 1, wobei das Stromerzeugungsgerät eine modulare Stromversorgung umfasst, die eine Batterie oder einen Verbrennungsgenerator beinhaltet.
ATP nach Anspruch 1, wobei die Schaltung (148) ferner einen Transformator, eine Kondensatorbank, einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate - IGBT -, eine Inline-Diode und eine Sicherung aufweist.
ATP nach Anspruch 1, wobei der Mikrokontroller (142) konfiguriert ist, um Signale von dem Nebenschluss-/Strom-Regler (144) und dem Relais/Schütz (146) zu empfangen und die Netzspannung und Oberschwingungsfrequenzen zu erfassen.
ATP nach Anspruch 5, wobei der Mikrokontroller ferner konfiguriert ist, um Ausgangssignale zu erzeugen, die ein Sicherheitssignal und eine Spannung und Oberschwingungssignale beinhalten.
ATP nach Anspruch 1, ferner aufweisend einen Sicherheitsstecker (141), der den ATP mit einer Steckdose (110b) verbindet.
ATP nach Anspruch 7, wobei der ATP (140) ferner eine Richtungsspannungsschaltung aufweist, die dazu ausgebildet ist, eine Rückspeisung von der primären Stromversorgung in das Stromerzeugungsgerät zu begrenzen.
ATP nach Anspruch 8, wobei der Sicherheitsstecker (141) eine Abschirmung beinhaltet, um zu verhindern, dass ein „männlicher“ Stecker unbeabsichtigten Kontakt mit dem Benutzer herstellt, wobei sich die Abschirmung löst, wenn der Stecker in die Steckdose eingreift.
Automatischer Transferschalter - ATP - (140) zum sicheren Übertragen der Stromquelle für eine Schaltung von einer primären Stromversorgung (200) zu einer modularen Stromversorgung (130) mit einer Batterie, aufweisend: einen Mikrokontroller (142); einen Stromregler (144); ein Relais (146); eine Schaltung (148) mit einer Induktionsspule, einem Transformator, einer Kondensatorbank, einem Bipolartransistor mit isoliertem Gate - IGBT -, einer Inline-Diode und einer Sicherung; und eine Richtungsspannungsschaltung zur Begrenzung einer Rückspeisung von der primären Stromversorgung in die modulare Stromversorgung; wobei der ATP konfiguriert ist, um zu verhindern, dass sich Leistung aus der primären Stromversorgung in die modulare Stromversorgung zurückverbreitet; und wobei der Mikrokontroller (142) konfiguriert ist, um Signale von dem Nebenschluss-/StromRegler (144) und dem Relais (146) zu empfangen; um die Netzspannung und die Oberschwingungsfrequenzen zu erfassen; und um Ausgangssignale zu erzeugen, die ein Sicherheitssignal und eine Spannung und Oberschwingungssignale aufweisen.