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Titel der Erfindung Vorrichtung zum Anzeigen des Zustandes einer Sicherung
Anwendungegebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anzeigen
des Betriebszustandes einer Sicherung, insbesondere einer Schmelzsicherung, die
für den intakten Zustand oder nach dem Abschalten der Sicherung eine eindeutige
Aussage liefert. Das Anwendungsgebiet der Erfindung erstreckt sich mithin auf alle
Stromkreise, in denen die Anzeige des Betriebszustandes einer Sicherung zum Nachweis
des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins einer Spannung notwendig ist. Vorzugsweise
soll die Erfindung in einem D-Sicherungssystem angewendet werden.
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Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Anzeigevorrichtungen
sind in vielfältiger mechanischer und elektrischer Art bekannt. Allgemein be-kannte
und bereits relativ lange Zeit genutzte mechanische Vorrichtungen zur Zustandsanzeige
von Schmelzeinsätzen verwenden einen in die Sicherung integrierten sogenannten Kennmelder.
Die Ausfallanzeige erfolgt mit dem Herausspringen eines unter Federspannung stehenden
Anzeigeelementes, z.B. eines Kennmelderplättchens, nachdem mit dem Abschmelzen des
Schmelzleiters gleichzeitig der paralielgeschaltete schwächere
Kennmelderdraht
durchbrennt. Diese Anzeige ist aber trotz ihrer breiten Anwendung nicht immer zuverlässig,
da das Kennmelderplättchen aufgrund verschiedener Ursachen in vielen Fällen nicht
abspringt. Gemessen am Gesamtaufwand für eine Schmelzsicherung ist der Aufwand für
den ennmelder relativ hoch. Hinzu kommt, daß für jede Schmelzsicherung eine Anzeige-Vorrichtung
erforderlich ist, die zusammen mit der Sicherung unbrauchbar wird.
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Durch die DD-PS 10310 ist eine Anzeigevorrichtung elektrischer Art
bekannt geworden, bei der in einer Sicherungspatrone parallel zu einem oder mehreren
Schmelzleitern eine Glimmröhre einschließlich Vorschaltwiderstand eingebaut ist,
die durch den bzw. einen Schmelzleiter kurgeschlossen wird und beim Durchbrennen
dieses Schmelzleiters zum Aufleuchten kommt. Diese Lösung wird insbesondere für
Sicherungen mit mehreren, wahlweise bzw. ersatzweise zum Einsatz kommenden Schmelzleitern
beschrieben. Solche Schmelzsicherungen haben sich aber in der Praxis nicht durchgesetzt.
Für die Nachteile dieser Lösung gilt prinzipiell die oben zur mechanischen Anzeigevorrichtung
getroffene Feststellung bezüglich Aufwandsanteil und Wiederverwendbarkeit. Es sind
auch bereits Vorschläge gemacht worden, elektrische Anzeigevorrichtungen, wie Glühlampen
oder Glimmlampen in der Schraubkappe der Sicherungen mit unterzubringen.
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Mit der DE-PS 820 041 und der DE-OS 2 807 454 werden z.B.
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Anzeigevorrichtungen in elektrischer Art vorgeschlagen, die in die
Schraubkappe in Form eines Phasenprüfers integriert sind. Der jeweilige Zustand
der zugehörigen Schmelzsicherung durch eine Glimmlampe, die mit seinem Widerstand
und dem Schmelzleiter in Reihe geschaltet ist, wird angezeigt. Nach dem Phasenprüferprinzip
leuchtet die Glimmlampe über Körperstrom beim Berühren eines leontaktknopfes
auf,
wenn der Schmelzleiter in Ordnung ist.
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Diese Lösung hat zweifellos den Vorteil, daß der Aufwand für die Bereitstellung
einer Anzeigevorrichtung nicht mehr für jede Sicherung betrieben werden muß und
die Sicherung kennmelderlos ausgeführt werden kann.
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Insgesamt ist aber der Aufwand ebenfalls verhältnismäßig hoch. Das
gilt im Prinzip auch für die Lösung gemäß DE-PS 935 562, nach der beim Durchbrennen
einer Sicherung durch deren Lichtbogen erzeugte Hochfrequenzspannung einem der Sicherung
parallel geschalteten Schwingkreis zugeführt wird, der über einen Hochfrequenztransformator
mit einem Hilfskreis gekoppelt ist, der eine Gasentladungsrohre als Indikatorröhre
enthält.
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Auf einer besonderen Präparierung des Sicherungsgehäuses beruht wiederum
die DE-OS 2 708 547. Hiernach sollen die physikalischen Eigenschaften des sich an
der kalten Wand des Sicherungsgehäuses beim Ansprechen der Schmelzsicherung niederschlagenden
leitenden Belages zur Zustandsanzeige herangezogen werden. Zur Detektierung des
Ansprechens der Sicherung dienen dabei z.B. die Veränderung einer elektrischen Größe,
wie Widerstandsänderung oder Kapazitätsänderung, zwischen zwei Elektroden am Sicherungskörper.
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Andere bekannte Anzeigevorrichtungen sind so ausgelegt, daß sie neben
einer Anzeige gleichzeitig Schaltvorgänge auslösen. Diesbezüglich beruht z.B. die
Lösung der DE-OS 2 015 031 auf dem Grundprinzip, daß der bei Oberlastung der Sicherung
auftretende Lichteffekt mittel- oder unmittelbar zur Beaufschlagung einer Photozelle
benutzt wird, wobei der dann erzeugte photoelektrische Strom zur Betätigung von
Mikroschalter, Relais oder dergleichen dient, die von sich aus Schaltkreise, Kontrollampen,
akustische Signalgeber oder dergleichen an- oder abschalten.
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Dazu sind am Schmelzleiterkanal im Sicherungskörper oder
an
einem zum Schmelzleiter parallel geschalteten Glühwiderstand nach Lichtaustrittsöffnungen,
die mit lichtdurchlässigen Mitteln verschlossen sind, Lichtsignale aufnehmende oder
weiterleitende Elemente, wie Photozellen oder Lichtleiter, zugeordnet. Abgesehen
davon, daß die Anordnung der Lichtaustrittsöffnung unter den enormen Drucbelastungsbedinguggen
beim schnellen Abschmelzen problematisch ist, muß wieder jede Sicherung mit Lichtsignal
aufnehmenden Mitteln ausgerüstet werden.
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Mit der DD-OS 2 110 706 wird vorgeschlagen, daß den je einer Gruppe
der Sicherungen zugehörigen, parallel geschalteten Glimmlampen ein gemeinsames Photoelement
mit nachgeschalteter Auswerteeinrichtung zugeordnet ist. Diese Lösung ist nur durch
schaltungstechnischen Aufwand, z.B.
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innerhalb einer Verteilung, zu realisieren. Letzteres gilt auch für
die Lösung gemäß DE-OS 2 230 753, nach der der elektrischen Sicherung eine Hilfssicherung
in Reihe mit einem Schwellwert-Stromventil, z.8. einer Glimmröhre, parallel geschaltet
und die Zündspannung dieses Stromventils als Auslöseimpuls an den Steuereingang
eines Schaltkreises für ein Anzeigegerät gelegt ist. Zum Betreiben dieser Oberwachungsanordnung
ist eine zusätzliche Stromversorgung erforderlich, so daß bei einem Ausfall dieser
StromvErsorgung die Oberwachung außer Betrieb gesetzt wird, ohne daß dieses erkennbar
ist.
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Durch die DD-PS 128 881 ist es ferner bekannt, einen an sich bekannten
zweistufigen, mit einem Steuer- und einem Schalttransistor bestückten Verstärker
mit der Basis des Steuertransistors über Begrenzungselemente an den Verbraucheranschluß
und mit dem Signaleingang des Schalttransistors über ein Signalelement und Begeenzungselement
sn die Netzseite der zu überwachenden Sicherung anzuschließen. Diese Lösung wird
jedoch speziell für die Steuerungstechnik mit Spannungen bis zu 60 V vorgeschlagen
und ist ebenfalls
nur schaltungstechnisch und mit einigem Bauelementeaufwand
realisierbar.
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Schließlich wurden mit der DE-AS 2 551 447 und den DE-OS 2 741 779
und 2 831 139 Schaltungsanordnungen zur Anzeige einer zerstörten Sicherung mittels
einer Leuchtdiode vorgeschlagen. Laut DE-AS 2 551 447 ist z.B. vorgesehen, daß die
Leuchtdiode mit einem Transistor und gegebenenfalls mit einem Widerstand in Reihe
zwischen die beiden Anschlüsse der Stromversorgung geschaltet ist und ein ohmscher
Spannungsteiler, dessen Teilungspunkt mit der Basis des Transistors verbunden ist,
hinter der Sicherung parallel zum Verbraucher liegt. Räumlich soll die Anzeige so
gestaltet sein, daß die Leuchtdiode z.B. auf einem sichtbaren Teil des Sicherungshalters
oder noch günstiger auf der Schraubkappe angebracht ist, wobei empfohlen wird, daß
der Transistor und die Widerstände zur Steuerung der Leuchtdiode als diskrete Bauteile
oder als integriertes Bauteil in oder am Sicherungshalter angeordnet sind. Auch
diese Lösungen sind mit schaltungstechniscbem und erhöhtem elektrischen Bauelemente-Aufwand
verbunden und für Schraubkappen, z.B, von D-Sicherungssystemen nicht geeignet.
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Ziel der Erfindung Ziel der Erfindung ist die weitere Reduzierung
des 8auelemente-Aufwandes und der Kosten für die Bereitstellung einer Vorrichtung
zum Anzeigen des Betriebszustandes einer Sicherung, insbesondere einer Schmelzsicherung
und vorzugsweise in einem D-Sicherungssystem. Es soll erreicht werden, daß vor allem
die Schmelzeinsatz-Kosten durch den Wegfall einer in jede Sibherung bisher integrierten
Anzeigevorrich tung gesenkt werden können.
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Darlegung des Wesens der Erfindung Die technische Aufgabe Ausgehend
vom Ziel der Erfindung besteht die technische Aufgabe darin, eine Vorrichtung zum
Anzeigen des Zustandes einer Sicherung, insbesondere einer Schmelzsicherung, so
zu gestalten, daß der Zustand der zu überwachenden Sicherung durch einen direkt
an die Sicherung geschalteten Potentialindikator signalisierbar ist.
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Die Lösung soll dabei auch ohne schaltungstechnischen Aufwand direkt
am Sicherungselement, insbesondere der Schraubkappe verwendbar sein und in vorhandenen
Anlegen einfach nachrüstbar.
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Merkmale der Erfindung Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem
direkt an die zu überwachende Sicherung geschalteten Potentialindikator dadurch
gelöst, daß als Anzeigeelement ein Flüssigkristalldisplay mit in Reihe geschaltetem
Kondensator dient.
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Nach einem weiteren Merkmal ist der Nulleiter der elektrischen Anlage
bzw. das Erdpotential kapazitiv mit dem Flüssigkristalldisplay gekoppelt. Eine vorteilhafte
Lösungsvariante besteht darin, daß der Kondensator als verteilte Kapazität zwischen
einer mit einem Display-Anschlußkontakt verbundenen elektrisch leitenden Fläche
und der'nächstgelegenen Erdpotential führenden Fläche ausgebildet ist.
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Als Dielektrikum wirken dabei die zwischen diesen Flächen liegenden
isolierenden Medien einschließlich der Luft.
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Weiter besteht eine besondere Ausgestaltungsvariante der Erfindung
darin, daß das Flüssigkristalldisplay in der Vorderseite einer die zu überwachende
Sicherung aufnehmende Kappe angeordnet ist, wobei es mit einem Anschlußkontakt über
eine Hülse in der Kappe mit dem Kontakt der Schmelzsicherung, der netzseitig einem
Verbraucher zugewandt ist, elektrisch verbunden ist, während sein zweiter Anschluß-
kontakt
mit einer metallischen Fläche, z.B. an der Innenwand der Kappe in Berührung steht
und zwischen dieser metallischen Fläche und dem Erdpotential eine kapazitive Kopplung
vorhanden ist Schließlich ist eine andere Ausgestaltungsvariante der erfindungsgemäßen
Anzeigevorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkristalldisplay in der
Vorderseite einer die zu überwachende Sicherung aufnehmenden Kappe angeordnet ist,
wobei es mit einem Anschlußkontakt mit einer metallischen Fläche eines Isolierstückes
in Berührung. steht, das zwischen dem Flüssigkristalldisplay und dem Kontakt für
den netzseitig einem Verbraucher zugewandten Kontakt der Schmelzsicherung angeordnet
ist, während die zweite Kontaktierung des Flüssigkris talldisplay über eine Kontaktbahn
zum anderen Kontakt der Schmelzsicherung besteht.
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Ausführungsbeispiel Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen
näher erläutert werden.
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In der zugehörigen Zeichnung zeigen 6ig. 1: die stilisierte Schnitt-Darstellung
einer Schraubkappe für ein D-Sicherungssystem mit Anzeigevorrichtung und Fig. 2:
die stilisierte Schnitt-Darstellung einer Haltekappe für ein G-Sicherungssystem.
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In den Fig. 1 und 2 sind die beiden an sich bekannten Möglichkeiten
der Schaltungsanordnung eines Potentialindikators in Verbindung mit der zu überwachenden
Sichepung eingesetzt werden.
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Die bei einer-D-Schraubkappe 1 einfacher auszuführende Variante zeigt
Fig. 1. Hier wird das erfindungsgemäß eingesetzte Flüssigkristalldisplay 2 in den
durch die
Sicherung 3 abzusichernden Stromkreis nach der Sicherung
gegen den Nulleiter bzw. Erdpotential geschaltet, d.h. es zeigt derzufolge die intakte
Sicherung an. In Drehstro.netzen Mit Verbrauchern zwischen den Phasen kann es dabei
allerdings zur Vortäuschung einar intakten Sicherung Ober Rückströme kommen. In
diesen Stromnetzen müßten fOr eins zweifelsfreie Anteige die Verbraucher abgeschaltet
werden.
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Prinzipiell besteht die Vorrichtung zu. Anzeigen des Betriebezustandes
der Sicherung 3 in folgender Anordnurg. Das Flüssigkristalldisplay 2 ist in der
Vorderseite der Schraubkappe 1 angeordnet. Mit einem Anschlußkontakt 4 steht das
Flüssigkristalldisplay 2 Ober die Feder 9 und Hülse 5 mit dem Kontakt 6 der Sicherung
3.
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der netzseitig einem Verbraucher zugewandt ist, in elektrischer Verbindung.
Der andere, zweite Anschlußkontakt 7 des Flfisigkrlstalldisplay 2 berührt eine metallische
Fläche 8, die im Ausführungsbeispiel nach Fig. i hülsenartig an der Innenwand der
Schraubkappe 1 in vorderen Bereich angeordnet ist. Die Feder 9 dient außerdem den
Toleranzausgleich, während das Isolierstück 10 zur Abstützung der metallischen Fläche
8 und zur Wärmeableitung vorgesehen ist. Die kapazitive Kopplung des Flfissigkristalldisplay
2 findet Ober die verteilte Kapazitöt zwischen der etailischerl Fläche 8 und einer
nicht dargestellten, nächstgelegenen Null- bzw. Erdpotential führenden Fläche der
elektrischen Anlage statt.
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Damit mischt die Erfindung von den Eigenschaften eines Flüssigkristalldisplay
2 dahingehend Gebrauch, indem es für den nahezu leistungslösen Nachweis von Netzspannungen
durch die Reihenschaltung it einer Kapazität mit dem erforderlichen minimalen Betriebsstrom
versorgt wird.
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Es wurde gefunden, daß die erfindungsgemäße Ankopplung bei üblichen
Netzen von 220 V WS ausreicht, das Flüssigkristalldisplay 2 mit der notwendigen
Schwellspannung für das Einsetzen der optischen Veränderungen des Kristalls zu.
versorgen.
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In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer Sicherungskappe mit einer
Vorrichtung zum Anzeigen des Betriebszustandes einer Sicherung dargestellt, bei
dem das Anzeigeelement, bestehend aus einer Reihenschaltung eines l<ondensators
und eines Flüssigkristalldisplays parallel zur Sicherung geschaltet ist. Damit wird
der Fehlerfall angezeigt.
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Das Flüssigkristalldisplay 2 ist wieder in der Vorderseite eines die
Sicherung 12 aufnehmenden Sicherungshalters 11 angeordnet. Mit dem einen Anschlußkontakt
steht es in Berührung mit einer metallischen Fläche 13 eines Isolierkörpers 14,
das zwischen dem Flüssigkristalldisplay 2 und dem Kontakt 15 für den netzseitig
einem Verbraucher zugewandten Kontakt 16 der Schmelzsicherung 12 angeordnet ist.
Die zweite Kontaktierung des Flüssigkristalldisplay 2 besteht über die Kontaktbahn
18 zum anderen Kontakt 19 der Schmelzsicherung 12. Mithin wird die erfindungsgemäße
Vorschaltkapazität durch das Isolierstück 14 und die angrenzenden metallischen Kontaktflächen
13;15 gebildet,
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