DE3439875A1 - Schaltungsanordnung zur fernspeisung elektrischer verbraucher mittels wechselspannungs-parallelspeisung - Google Patents
Schaltungsanordnung zur fernspeisung elektrischer verbraucher mittels wechselspannungs-parallelspeisungInfo
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Description
Schaltungsanordnung zur Fernspeisung elektrischer Verbraucher mittels Wechselspannungs-Parallelspeisung
Die Erfindung bezieht sich auf eine wie im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebene Schaltungsanordnung.
Eine derartige Schaltungsanordnung ist bereits aus E. Ganzer und W. Hering: "Die Fernspeise-Einrichtungen
des 12-MHz-Trägerfrequenzsystems V270" bekannt. Bei der
bekannten Einrichtung ist ein magnetischer Spannungskonstanthalter vorgesehen. Tritt ein unzulässiger überstrom
im Stromversorgungsgerät auf, dann spricht ein Schaltauto· mat an und eine Fernüberwachung meldet den Fehlerort.
Ferner ist bereits aus der DE-OS 31 22 835 eine Schaltungsanordnung
zur Einschaltstrombegrenzung bekannt, bei der eine Ladekondensatorschaltung mit einem Verbraucher
über einen Vorwiderstand, der durch einen elektronischen Schalter nach dem Einschaltzeitpunkt zeitverzögert kurzschließbar ist, an ein Wechselstromnetz angeschlossen
wird.
Man kann bei einer Schaltungsanordnung zur Wechselspannungs-Parallelspeisung
durch Verwendung von Spezialtransformatoren, die narve der magnetischen Sättigung betrieben
werden, erreichen, daß der Kurzschlußstrom auf einen Wert begrenzt wird, der etwa dem doppelten Betriebsstrom entspricht.
Von Vorteil ist dabei, daß unmittelbar nach Beseitigung des Kurzschlusses der normale Speisebetrieb
selbsttätig wieder aufgenommen wird. Dabei ist es allerdings erforderlich, in der Schaltungsanordnung erhebliche
35 Leistungsreserven vorzusehen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung Wd 1 EM /30.10.1984
zur Fernspeisung elektrischer Verbraucher mittels Wechselspannungs-Parallelspeisung
derart auszubilden, daß im Hinblick auf Fehler, die bei der Fernspeiseleitung bzw. im
Fernspeisenetz auftreten können, in der Schaltungsanordnung eine möglichst geringe Leistungsreserve vorgesehen
zu werden braucht und daß dabei eine selbsttätige Wiederaufnahme des normalen Fernspeisebetriebes unmittelbar nach
Beseitigung des Fehlers gewährleistet ist.
Gemäß der Erfindung wird die Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zur Lösung der gestellten Aufgabe in
der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Weise ausgebildet. Dabei kann der steuerbare
Schalter als elektromechanischer oder als gesteuerter Halbleiter-Schalter ausgebildet sein. Die Widerstandsanordnung
kann aus wenigstens einem ohmschen Widerstand und/oder wenigstens einem Halbleiter bestehen, der als
gesteuerter Widerstand verwendet wird. Insbesondere können die Widerstandsanordnung und der steuerbare Schalter
durch einen bipolaren Transistor oder Feldeffekttransistor gebildet sein, der zwischen dem gewünschten Wert der
Widerstandsanordnung und einem möglichst kleinen Sättigungswert umsteuerbar ist.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ergibt sich der
Vorteil, daß für den Kurzschlußfall keine Leistungsreserven erforderlich sind, so daß sich besonders günstige
Voraussetzungen für einen raumsparenden Aufbau, einfache Kühlungsmaßnahmen und/oder eine geringe thermische Belastung
der verwendeten Schaltmittel ergeben. Ferner kann eine Schaltungsanordnung, die für einen bestimmten maximalen
Betriebsstrom bestimmt und für einen demgegenüber wesentlich größeren Dauerkurzschlußstrom ausgelegt ist,
durch eine einfach realisierbare Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahmen so verbessert werden, daß sie für einen
wesentlich größeren Betriebsstrom geeignet ist. Da auf
VPA 84 P 1 8 9 5 OE
diese Weise eine besonders große Zahl von Verbrauchern gespeist werden kann, ergibt sich eine besonders große
Reichweite der Fernspeisung.
Ist der Ausgang der Schaltungsanordnung nicht durch einen Kurzschluß, sondern z.B. zusätzlich zum Verbraucher oder
zu den Verbrauchern z.B. durch einen Leckwiderstand belastet oder liegt an einer anderen Stelle der Speiseleitung
oder des Speisenetzes ein Kurzschluß vor, so ergibt sich ein entsprechend geringerer Wert des begrenzten Ausgangsstromes.
Der Abfallwert wird zweckmäßigerweise so weit unter den Wert des begrenzten Kurzschlußstromes gelegt,
daß die Strombegrenzung auch bei solchen Fehlern möglichst nicht wieder aufgehoben wird.
Man kann den Ausgangsstrom der KonstantspannungsquelIe
durch einen Stromfiihler erfassen, der eingangsseitig in einen oder in beide Speisestrompfade eingeschleift
und mit seinem Ausgang an die Steuervorrichtung geführt ist. Die Steuerschaltung enthält zweckmäßigerweise
Schwellwertschalter oder Komparatoren zur Gewinnung der Ein- und Ausschaltsignale zur Steuerung des parallel zur
Widerstandsanordnung liegenden Schalters. Gegebenenfalls
kann zur Gewinnung der Einschaltsignale und der Ausschaltsignale jeweils ein eigener Stromdiskriminator mit
Schwellwertschalter oder Komparator vorgesehen sein. Vorteilhaft ist ferner die Verwendung eines hysteresebehafteten
Komparators, der im angesprochenen Zustand ein den Schalter öffnendes und im abgefallenen Zustand ein den
Schalter schließendes Steuersignal abgibt. Dabei ist zweckmäßigerweise der Ansprechwert des Komparators um
einen vorgegebenen ersten Betrag größer als der maximal zulässige Betriebsstrom und der Abfallwert um einen vorgegebenen
zweiten Betrag kleiner als der begrenzte Kurzschlußstrom bei kurzgeschlossenem Ausgang der Schaltungsanordnung
ist.
VPA 84 P 1 8 9 5 DE
Zweckmäßigerweise ist der begrenzte Kurzschlußstrom, der sich aus der Ausgangsspannung der KonstantspannungsquelIe
und dem Gesamtwiderstand der Widerstandsanordnung bei kurzgeschlossenem Ausgang der Schaltungsanordnung ergibt,
um einen vorgegebenen Betrag kleiner als der maximal zulässige Betriebsstrom, so daß sich im Kurzschluß- oder
Überlastfall ein besonders geringer Leistungsverbrauch ergibt.
Bildet man in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Schaltungsanordnung entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs
3 aus, so wird der begrenzte Kurzschlußstrom oder der begrenzte überstrom periodisch hochgetastet. Auf
diese Weise läßt sich erreichen, daß ein vergleichsweise geringer Dauerkurzschlußstrom nur für die Zeit einer geneuen
Messung erhöht wird.
Man kann einen Stromfühler vorsehen und die Schaltungsanordnung dabei entsprechend Patentanspruch 4 ausbilden.
Sieht man andererseits zwei Stromfühler vor, so sind die Maßnahmen nach Anspruch 5 besonders vorteilhaft.
Werden zwei Stromfühler und eine Widerstandsanordnung mit
wenigstens zwei in Serie zueinander angeordneten Widerständen vorgesehen, so führen die Maßnahmen nach Anspruch
6 zu einem besonders geringen Aufwand.
Zweckmäßige Maßnahmen zur Funktionsüberwachung der Schaltungsanordnung
gehen aus Patentanspruch 7 hervor. Eine bevorzugte Verwendung der Schaltungsanordnung ist in Patentanspruch
8 angegeben.
Die Erfindung wird anhand der in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert. 35
Es zeigen
g 3A39875
. χ_ vpA & P 1 3 S 5 OE
Fig. 1 eine Wechselstrom-Fernspeiseeinrichtung mit Strombegrenzung,
Fig. 2 und Fig. 3 Betriebszustandsdiagramme für die Wechsel strom-Fernspeiseeinrichtung
nach Fig. 1 und
Fig. 4 eine Wechselstrom-Fernspeiseeinrichtung mit geringem Dauerkurzschlußstrom, der nur für die Zeit
einer genauen Messung erhöht wird.
Die in Fig. 1 gezeigte Schaltungsanordnung enthält die Wechselstromquelle 1 und eine Strombegrenzungseinrichtung.
Die Wechselstromquelle 1 besteht z.B. aus einem Transformator, der eine Netzspannung von 220 V auf eine
Wechselspannung von 50 V heruntertransformiert. Der Ausgang der Wechselstromquelle 1 ist einpolig an Bezugspotential
gelegt. Der spannungsführende Anschluß des Ausgangs ist über den Vorwiderstand 4. und die dazu in Serie
liegende Primärwicklung des Stromwandlers 5 an den Ausgang der Fernspeiseeinrichtung geführt, der ebenfalls
einpolig an Bezugspotential liegt.
Die Strombegrenzungseinrichtung enthält den zur Strombegrenzung dienenden Widerstand 4., der durch den dazu parallel
angeordneten Schalter 3. überbrückt werden kann.
Der Vorwiderstand 4. ist insbesondere ein ohmscher Widerstand.
Gegebenenfalls kann es sich als zweckmäßig erweisen, den Widerstand 4.
als gesteuerten Halbleiter auszubilden. Der Schalter 3Ί
wird zweckmäßigerweise als elektromechanischer oder als elektronisch gesteuerter Halbleiter-Schalter ausgebildet.
Er wird durch die Auswerte- und Steuerschaltung Z^ gesteuert,
die an die Sekundärwicklung des als Stromfühler, dienenden Stromwandlers 5 angeschlossen ist.
Am Ausgang der Schaltungsanordnung liegt ein Koaxialkabel,
das zugleich zum Verteilen von Fernsehen- und/oder
-Ai- VPA ^P 13S5DE
Rundfunkprogrammen und zur Fernspeisung von Zwischenverstärkern
dient. Der Außenleiter des Koaxialkabels ist an Bezugspotential gelegt. Der Innenleiter ist an die Primärwicklung
des Stromwandlers 5 angeschlossen. 5
Die Messung des Betriebs- bzw. Kurzschlußstromes wird durch transformatorische Auskopplung mit Hilfe des Stromwandlers
5 vorgenommen. Anstelle des Stromwandlers 5 kann ein Meßwiderstand in Verbindung mit einer Messung des
Spannungsabfalles an diesem Meßwiderstand Verwendung finden. Gegebenenfalls kann die Messung des Kurzschlußstromes
separat durch Messung des Spannungsabfalles am Vorwiderstand
41 vorgenommen werden. Die stromproportionale Meßgröße
wird unmittelbar der Auswerte- und Steuerschaltung 21 zugeführt, die den Schalter S1 betätigt.
Die Auswertung der jeweiligen Betriebszustände veranlaßt Reaktionen entsprechend den in den Figuren 2 und 3 gezeigten
Diagrammen.
20
20
Fig. 2 zeigt ein Betriebszustandsdiagramm der in Fig. 1
gezeigten Schaltungsanordnung für den Fall, daß die Steuerschaltung 2~ bei einer langsamen Überschreitung
des maximal zulässigen Betriebsstromes Iomax bzw. bei
einer überlastung um die Größe AIBmax den Schalter 3.
öffnet. Dabei ist der Ausgangsstrom der Fernspeiseeinrichtung über der Zeit aufgetragen. Der Ausgangsstrom
steigt zunächst an, bis er den Wert des maximal zulässigen Betriebsstromes Ißmax erreicn"t· Zum Zeitpunkt t1
beginnt der Ausgangsstrom I vergleichsweise langsam weiter anzusteigen. Zum Zeitpunkt t2 ist er auf einen Wert
angewachsen, der um den Betrag ΔΐβΠ]3χ über dem Wert Ißmax
liegt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Schalter 3.j der Schaltungsanordnung
nach Fig. 1 geöffnet und der Ausgangsstrom ι sinkt - bedingt durch den jetzt wirksamen Vorwiderstand
4.J - auf den Wert Ii/max ab. Solange der Kurzschluß am
-/f - VPA 84 P 1 3 95 OE
Ausgang der Schaltungsanordnung weiter besteht, bleibt auch der begrenzte Kurzschlußstrom Ii/max bestehen. Zum
Zeitpunkt to wird der Fehler behoben, so daß der Ausgangsstrom
I absinkt.
5
5
Der Schalter 3^ wird geschlossen, wenn der Kurzschlußstrom
auf einen Wert Ii/m<n absinkt, aus dem eindeutig
hervorgeht, daß die überlastung beseitigt ist. Zur Vermeidung von Instabilitäten ist eine Wiedereinschaltzeit
At- vorgesehen, während der der Strom kleiner oder hochstens
gleich dem Wert Ii/mjn bleibt.
Zum Zeitpunkt t. erreicht der Ausgangsstrom I den Wert
1KnUn"
15
15
Nach Ablauf der Zeitspanne At^ wird der Schalter 3. nach
Fig. 1 geschlossen und der Ausgangsstrom nimmt den vor Beginn der Störung vorhandenen Wert IBmax an.
Das Betriebszustandsdiagramm nach Fig. 3 bezieht sich auf den Fall, daß bei der in Fig. 1 gezeigten Schaltungsanordnung
die Steuerschaltung 22 bei einer abrupten Überschreitung
des maximal zulässigen Betriebsstromes IBmax bzw. bei
einem Kurzschluß den Schalter 3. spätestens nach einer
vorgegebenen Ausschaltzeit Δΐο öffnet. Im übrigen stimmt
das Betriebszustandsdiagramm mit dem nach Fig. 2 überein.
Entsprechend den Diagrammen nach Fig. 2 und Fig. 3 wird im Kurzschlußfall, d.h. bei überschreiten des maximal
zulässigen Betriebsstromes IBmax der Schalter 3,| geöffnet
und der Fernspeisestrom durch den Vorwiderstand 4. auf
einen zulässigen Wert, und zwar auf den maximalen Kurzschlußstrom IKmax begrenzt. Der begrenzte maximale Kurzschlußstrom
IKmax ist kleiner als der maximal zulässige
Betriebsstrom Ißmax* Abweicnencl von den Figuren 2 und 3
kann er im Grenzfall gleich dem maximal zulässigen Betriebsstrom sein.
-X- VPA M P 18 35 DE
Der Schalter S1 wird erst dann wieder geschlossen und damit
der Vorwiderstand 4. wieder überbrückt, wenn durch ständige Messung des begrenzten Kurzschlußstromes sicher
festgestellt ist, daß der äußere Kurzschluß bzw. die äußere Überlastung beseitigt ist.
Nach Fig. 1 dient der Stromwandler 5 als Stromfühler sowohl für das Öffnen als auch für das Schließen des Schalters
3.. Abweichend davon kann gegebenenfalls der Vorwiderstand
41 als weiterer Stromfühler dienen, der bei geöffnetem
Schalter 3^ wirksam ist und den begrenzten Strom überwacht. In diesem Fall wird durch ständige Messung
des Spannungsabfalles am Vorwiderstand 4. festgestellt,
ob der äußere Kurzschluß oder die überlastung beseitigt ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der in Fig. 1 gezeigten
Schaltungsanordnung wird im Kurzschlußfall oder im Fall von häufigen Umschaltungen, d.h. instabiler Betriebszustände
ein Fernalarm, z.B. über das Koaxialkabel des BK-Netzes ausgelöst.
Die zugelassene Größe AIBniax bzw. die Überschreitung
des maximal zulässigen Betriebsstromes und die AusschaltzeitAtfi
werden abhängig von den Eigenschaften des zu speisenden Verbrauchers bemessen.
Fig. 4 zeigt eine Schaltungsanordnung, bei der die Widerstandsanordnung
abweichend von Fig. 1 aus mehreren Einzelwiderständen 4^ und 43 zusammengesetzt ist. Mit dieser
Anordnung lassen sich ein vergleichsweise geringer Kurzschlußstrom und damit auch eine besonders geringe Kurzschluß-Verlustleistung
bzw. eine besonders geringe Erwärmung erreichen. Zur genaueren Diagnose, ob die überlastung
des Netzes beseitigt ist, wird ein Teil der Widerstandsanordnung, und zwar der weitere Vorwiderstand
43 zeitweilig überbrückt. Der verbleibende Vorwiderstand
4. stellt sicher, daß der maximale Kurzschlußstrom I,,
kleiner oder höchstens gleich dem maximal zulässigen
Betriebsstrom Ißmax bleibt. Die überbrückung des weiteren Vorwiderstandes 4^ für Meßzwecke wird - vom Taktgeber 7 gesteuert - zyklisch wiederholt. Der Taktgeber 7
wird durch die Auswerte- und Steuerschaltung aktiviert, sobald die Strombegrenzung eingesetzt hat.
kleiner oder höchstens gleich dem maximal zulässigen
Betriebsstrom Ißmax bleibt. Die überbrückung des weiteren Vorwiderstandes 4^ für Meßzwecke wird - vom Taktgeber 7 gesteuert - zyklisch wiederholt. Der Taktgeber 7
wird durch die Auswerte- und Steuerschaltung aktiviert, sobald die Strombegrenzung eingesetzt hat.
Abweichend von Fig. 4 kann der Schalter 3, anstatt zyklisch
durch den Taktgeber 7 oder zusätzlich zu der zyklischen Steuerung durch den Taktgeber 7 von der Auswerte-
und Steuerschaltung 2~ gesteuert werden.
8 Patentansprüche
4 Figuren
4 Figuren
- Leerseite -
Claims (8)
- PatentansprücheMJ Schaltungsanordnung zur Fernspeisung elektrischer Verbraucher mittels Wechselspannungs-Parallelspeisung, wobei die Verbraucher an einen Ausgang der mit einer KonstantspannungsquelIe versehenen Schaltungsanordnung anschließbar sind,dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung mit einer Vorrichtung zur Strombegrenzung versehen ist, die eine in Serie zur Konstantspannungsquelle (1) liegende und aus wenigstens einem Widerstand bestehende Widerstandsanordnung enthält, und daß der Widerstand der Widerstandsanordnung derart bemessen ist, daß der begrenzte Kurzschlußstrom, der sich aus der Ausgangsspannung der Konstantspannungsquelle und dem Gesamtwiderstand der Widerstandsanordnung bei kurzgeschlossenem Ausgang der Schaltungsanordnung ergibt, maximal annähernd gleich dem höchst zulässigen Betriebsstrom (Igmax) der Speiseschaltung ist und daß parallel zur Widerstandsanordnung ein steuerbarer Schalter (3^ 32) angeordnet ist, der durch eine Steuervorrichtung (2^, 22) in Abhängigkeit vom Ausgangsstrom (I) der Konstantspannungsquelle derart steuerbar ist, daß er einerseits bei Strömen oberhalb eines über dem höchst zulässigen Be-25triebsstrom liegenden Ansprechwertes und/oder bei Stromänderungen, die ein vorgegebenes Maß übersteigen, geöffnet wird und andererseits bei Strömen unterhalb eines unter dem begrenzten Kurzschlußstrom liegenden Abfallwertes geschlossen wird.
- 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der begrenzte Kurzschlußstrom, der sich aus der Ausgangsspannung der Konstantspannungsquelle und dem Gesamtwiderstand der Widerstandsanordnung bei kurzgeschlossenem Ausgang der Schaltungsanordnung ergibt, um einen vorgege-benen Betrag kleiner als/der maximal zulässige Betriebsstrom ^Bmax) ist·
- 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,daß die Widerstandsanordnung wenigstens zwei in Serie zueinander angeordnete Widerstände enthält und daß einer der Widerstände mittels eines durch einen Taktgeber steuerbaren Schalters periodisch kurzschließbar ist. 10
- 4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fernspeisestrompfade durch ein Koaxialkabel gebildet sind und daß ein zur Erfassung des Ausgangsstromes der Schaltungsanordnung vorgesehener, der Steuervorrichtung vorgeschalteter Stromfühler in der Zuleitung zum Innenleiter des Koaxialkabels angeordnet ist.
- 5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (2., 22) an zwei Stromfühler angeschlossen ist und daß einer der Stromfühler wenigstens durch einen Teil der Widerstandsanordnung gebildet und mit einem Komparator zur Bildung eines den Schalter schließenden Steuersignals verbunden ist.
- 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Steuervorrichtung in Abhängigkeit vom Ausgangsstrom überbrückbare Widerstand der Widerstandsanordnung den einen Stromfühler bildet.
- 7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung mit einer Auswertevorrichtung versehen ist, die im Kurzschlußfall und/oder bei einer- χτ - VPA 81J P 1 S 9 5 OEvorgegebenen Zahl aufeinander folgender Betätigungen des Schalters einen Fehleralarm abgibt.
- 8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 5gekennzeichnet durch eine Verwendung der Schaltungsanordnung als Vorrichtung zur Fernspeisung von Zwischenstellen in Verteilnetzen der elektrischen Nachrichtenübertragungstechnik.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19843439875 DE3439875A1 (de) | 1984-10-31 | 1984-10-31 | Schaltungsanordnung zur fernspeisung elektrischer verbraucher mittels wechselspannungs-parallelspeisung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19843439875 DE3439875A1 (de) | 1984-10-31 | 1984-10-31 | Schaltungsanordnung zur fernspeisung elektrischer verbraucher mittels wechselspannungs-parallelspeisung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3439875A1 true DE3439875A1 (de) | 1986-04-30 |
DE3439875C2 DE3439875C2 (de) | 1988-08-04 |
Family
ID=6249200
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19843439875 Granted DE3439875A1 (de) | 1984-10-31 | 1984-10-31 | Schaltungsanordnung zur fernspeisung elektrischer verbraucher mittels wechselspannungs-parallelspeisung |
Country Status (1)
Country | Link |
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