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Schaltungsanordnung zur ausfallsicheren Stromversorgung
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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur ausfallsicheren
Stromversorgung für eine Mehrzahl von an eine gemeinsame Versorgungsleitung angeschlossenen
elektrischen Baueinheiten, die während des Betriebs zuschaltbar und abtrennbar sind,
mit zwei alternativ wirksamen, jedoch dauernd betriebsbereiten Versorgungsgeräten,
an deren Ausgang jeweils eine Uberwachungseinrichtung angeschlossen ist.
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Bei den erwähnten Baueinheiten kann es sich beispielsweise um die
peripheren Einrichtungen einer Vermittlungsstelle handeln.
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In diesem wie in anderen Fällen muß u.U. gewährleistet sein, daß der
Ausfall einer Stromversorgungseinrichtung bzw. ein Defekt der Versorgungsleitung
zu einer Unterbrechung des Betriebs der elektrischen Baueinheiten führt. Darüber
hinaus muß gewährleistet sein, daß ein Defekt bei einer oder mehreren der Baueinheiten
nicht zu einer Beeinträchtigung des Betriebs der intakten Baueinheiten führt.
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Bei einer bekannten Schaltungsanordnung (DT-PS 1 919 344) sind zwar
für die Versorgung wenigstens einer Last ein Betriebsverstärker sowie ein Ersatzverstärker
vorgesehen, die jeweils von einer gesonderten Uberwachungseinheit überwacht werden,wobei
die Uberwachungseinheit des Betriebsverstärkers dessen Ausfall signalisiert und
die Umschaltung auf den Ersatzverstärker bewirkt, und die Überwachungseinheit des
Ersatzverstärkers dessen Be-
triebsbereitschaft signalisiert, im
Umschaltfall also damit gerechnet werden kann, daß ein intakter Ersatzverstärker
vorliegt.
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Eine Überwachung der Versorgungsleitung sowie der elektrischen Verbraucher
ist bei dieser Schaltungsanordnung nicht vorgesehen.
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Bei einer anderen bekannten Schaltungsanordnung (DT-AS 1 762 390),
die ebenfalls zwei alternativ wirksame Versorgungsgeräte aufweist, die jeweils durch
individuelle Uberwachungseinrichtungen überwacht werden, erstreckt sich die Uberwachung
auch auf eine gemeinsame Versorgungsleitung. Zu diesem Zweck müssen die Uberwachungseinrichtungen
jedoch, zumindest was ihren Eingangsteil anbetrifft, jeweils gedoppelt sein, wobei
der erste Eingangsteil an das zu überwachende Versorgungsgerät und der andere Eingangsteil
an die gemeinsame Versorgungsleitung angeschlossen ist. Eine Unterbrechung oder
ein Kurzschluß der gemeinsamen Versorgungsleitung wird zwar angezeigt, führt aber
auch hier zu einem Ausfall der Stromversorgung der Verbraucher.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Stromversorgung
anzugeben, die nicht nur bezüglich der Funktion der eigentlichen Versorgungsgeräte
ausfallsicher ist, sondern dabei auch einen relativ geringen Aufwand bei den benötigten
Uberwachungseinheiten erfordert, und die darüber hinaus auch einen störungsarmen
Betrieb der zu versorgenden Baueinheiten gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten
Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Versorgungsleitung gedoppelt ist, wobei
ihre beiden Leitungsteile jeweils über eine gesonderte Schaltstrecke an jeweils
ein anderes der Versorgungsgeräte anschaltbar sind,und daß die Schaltstrecken jeweils
durch einen hochohmigen Widerstand überbrückt sind, der zusammen mit einem Widerstand
gleichen Widerstandswertes, über den der betreffende Leitungsteil an Bezugspotential
liegt, einen Spannungsteiler bildet, an dessen Teilerpunkt die betreffende Uberwachungseinrichtung
angeschlossen ist.
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Aufgrund der doppelt ausgeführten Versorgungsleitung, die an sich
in
anderem Zusammenhang bekannt ist, (siehe DT-OS 24 60 259), führt die Unterbrechung
eines Leitungsteils der Versorgungsleitung noch nicht zwangsläufig zur Unterbrechung
der Versorgung der elektrischen Baueinheiten, da auf die Versorgung über den jeweils
anderen Versorgungsleitungsteil durch das jeweils andere Versorgungsgerät umgeschaltet
werden kann. Die erfindungsgemäße Art der Anschaltung der Überwachungseinrichtungen
an die betreffenden Versorgungsgeräte bzw. an die Versorgungsleitung ermöglicht
einen relativ einfachen Aufbau der Uberwachungseinrichtungen, insbesondere vermeidet
sie die Notwendigkeit, für die Uberwachung der Versorgungsgeräte und der Versorgungsleitung
gesonderte bzw, gedoppelte Bestandteile der Uberwachungseinrichtungen vorsehen zu
müssen.
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Da durch die erfindungsgemäße Anschaltung der Uberwachungseinrichtungen
außerdem auch die zu versorgenden elektrischen Baueinheiten überwacht werden können,
ist ein störungsarmer Betrieb der Gesamtanordnung möglich, indem die Störung von
Baueinheiten erkannt werden kann, diese gegebenenfalls außer Betrieb genommen werden
können und dann Betrieb der intakten Baueinheiten nicht mehr störend beeinflussen.
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Bei einer Schaltungsanordnung der Art, von der hier ausgegangen wird,
und die während des Betriebs zuschaltbare und abtrennbare Baueinheiten aufweist,
gehört es zu einem störungsarmen Betrieb auch, daß das Zuschalten und Abtrennen
sowohl die jeweils unmittelbar betroffenen als auch die übrigen Baueinheiten möglichst
wenig in störender Weise beeinflußt.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
erfolgt daher der Anschluß der Baueinheiten an die Leitungsteile der Versorgungsleitung
in besonderer Weise, nämlich jeweils über Paare von einseitig miteinander verbundenen
Entkopplungsdioden, sowie über ein LC-Glied, das den Baueinheiten vorgeschaltet
ist, und dessen Spule im Längszweig zwischen dem Verbindungspunkt der betreffenden
Dioden und dem Baueinheiteneingang liegt, und dessen Kondensator den Querzeig bildet
und an
dem dem Verbindungspunkt der Dioden abgewendeten Ende der
Spule angeschlossen ist. Auf die Wirkung dieser Schaltmaßnahmen im einzelnen wird
weiter unten noch näher eingegangen.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in einer Figur dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Die in der Figur dargestellte Schaltungsanordnung weist zwei Versorgungsgeräte
in Form von Spannungsreglern SpR1 und SpR2 auf. Uber jeweils eine Schaltstrecke,
die im vorliegenden Ausführungsbeispiel zu einem Schütz Sch1 bzw. Sch2 gehören,
sind diese Spannungsregler jeweils an den Leitungsteil LTl bzw. LT2 einer Versorgungsleitung
angeschlossen.
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Die beiden Leitungsteile LT1 und LT2 liegen über jeweils einen hochohmigen
Widerstand Rb an Bezugspotential. Diese Widerstände bilden zusammen mit gleichgroßen
Widerständen Ra, die jeweils die Schaltstrecken der Schütze Schl und Sch2 überbrücken,
einen Spannungsteiler. Am Verbindungspunkt dieses Spannungsteilers ist jeweils eine
Uberwachungseinrichtung Ul und U2 angeschlossen. Die zu versorgenden elektrischen
Baueinheiten Be sind jeweils über Paare von einseitig miteinander verbundenen Entkopplungsdioden
D1 und D2 an die Leitungsteile LT1 und LT2 der Versorgungsleitung angeschlossen.
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Zwischen dem Verbindungspunkt der Dioden eines Paares und dem eigentlichen
Eingang der betreffenden Baueinheit Be liegt jeweils ein LC-Glied, wobei dessen
Spule L im Längszweig liegt und zwischen dem erwähnten Verbindungspunkt und dem
Eingang der Baueinheit Be angeschlossen ist, und dessen Kondensator C im Querzweig
gegen Bezugspotential liegt und mit seiner einen Belegung an das dem Verbindungspunkt
der Dioden abgewendete Ende der Spule L angeschlossen ist.
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Wenn beispielsweise der Spannungsregler SpR1 für die Stromversorgung
der Baueinheiten Be wirksam ist und dementsprechend die Schaltstrecke des Schützes
Sch2 nicht leitet, dann tritt an dem
Teilerpunkt des Spannungsteilers
Ra/Rb, der dem Spannungsregler SpR2 zugeordnet ist, bei ungestörtem Betrieb der
Schaltungsanordnung die Spannung U/2 auf, die von der Uberwachungseinrichtung U2
überwacht wird. Der Sparmungsregler SpR2 ist nämlich dauernd betriebsbereit und
liefert die Spannung U.
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Wenn nun der Spannungsregler SpR2 eine zu kleine, unterhalb U liegende
Spannung abgibt, oder der Leitungsteil LT2 der gemeinsamen Versorgungsleitung kurzgeschlossen
ist, oder wenn bei einer oder bei mehreren der Baueinheiten Be Kurzschlüsse bzw.
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Feinkurzschlüsse auftreten, dann sinkt die Spannung am erwähnten Teilerpunkt
unter den Wert U/2 ab, woraufhin die Uberwachungseinrichtung Ü2 ein entsprechendes
Signal abgibt.
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Gibt dagegen der Spannungsregler SpR2 fälschlicherweise eine höhere
Spannung als U ab, oder ist der Leitungsteil LT2 unterbrochen, oder liegt bei einer
der Dioden D2 der Baueinheiten, die an den Leitungsteil LT2 angeschlossen sind,
ein Kurzschluß vor, oder aber besteht eine direkte Verbindung zwischen den beiden
Leitungsteilen LT1 und LT2, dann steigt die Spannung am Teilerpunkt über den Wert
U/2 an, woraufhin die Überwachungseinrichtung U2 ebenfalls ein entsprechendes Signal
abgibt. Es können also auch Defekte, die denjenigen Teil der Schaltungsanordnung
betreffen, der im Augenblick nicht wirksam ist, unmittelbar nach ihrem Auftreten
erkannt werden und vor der Notwendigkeit des Einsatzes dieser Teile bei einem Defekt
der jeweils anderen, gerade wirksamen Teile behoben werden.
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Ein derartiger zur Umschaltung führender Defekt wird durch die jeweils
andere Überwachungseinrichtung, hier die Uberwachungseinrichtung Ü1, festgestellt.
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Die Spulen L der LC-Glieder bei den Baueinheiten Be verhindern, daß
beim Anschalten einer Baueinheit während des Betriebs der Schaltungsanordnung, was
gewöhnlich durch Einstecken geschehen wird, zu hohe Einschaltstromstöße entstehen,
die zu einer unzulässig hohen Strombelastung der Steckerstifte führen könnte.
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Durch die Kondensatoren C der LC-Glieder ist verhindert, daß die bei
Einstecken einer Baueinheit Be unvermeidliche Stromüberhöhung zu Spannungseinbrüchen
bei den übrigen Baueinheiten führt.
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Bei einem derartigen Einstecken einer Baueinheit während des Betriebs
erfolgt eine Resonanzumladung zwischen den Kondensatoren C der dauernd im Betrieb
befindlichen Baueinheiten und demjenigen der gerade eingesteckten Baueinheit. Durch
entsprechende Wahl L/C-Verhältnisse der LC-Glieder kann die erwähnte Stromüberhöhung
beim Einstecken in gewünschter Weise beeinflußt werden. Eine Rückwirkung auf benachbart
angeschlossene Baueinheiten aufgrund dieser Umladungsvorgänge ist durch die Wirkung
des zweigliedrigen Tiefpasses, den LC-Glieder jeweils zweier Baueinheiten bilden,
praktisch vermieden.
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1 Figur 2 Patentansprüche
L e e r s e i t e