DE3716310C1

DE3716310C1 - Arrangement for operating low-voltage loads

Info

Publication number: DE3716310C1
Application number: DE19873716310
Authority: DE
Inventors: Peter Schaetz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-03-06
Filing date: 1987-05-15
Publication date: 1988-04-14

Abstract

The invention relates to a circuit arrangement for operating low-voltage loads, especially low-voltage lamps. The disadvantages which normally occur in the case of a low-voltage network for the loads mentioned above, namely that higher line losses occur in comparison with a network at a higher voltage and thus a smaller amount of power can be transmitted in a predetermined line cross-section or overloads frequently occur in the event of a predetermined power to be transmitted are considerably reduced in the case of the circuit arrangement according to the invention. In this way, line cross-sections of commercially available cable types or of other supply devices such as busbars which are designed for networks at higher voltages can also be used optimally during low-voltage operation.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Betreiben von Niederspannungsverbrauchern nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an arrangement for operating Low voltage consumers according to the generic term of Claim 1.

Aus verschiedenen Gründen ist es vorteilhaft, Geräte oder Lampen in Niederspannungsnetzen zu betreiben.For various reasons, it is advantageous to use equipment or lamps operate in low voltage networks.

So ermöglichen beispielsweise Niedervoltlampen eine kürzere Wendel und nähern sich damit einer punktförmigen Lichtquelle besser an.For example, low-voltage lamps allow a shorter one And thus approach a point light source better at.

Häufig werden die Niederspannungsnetze durch Transformatoren aus einem Dreh- oder Wechselstromnetz gespeist.The low-voltage networks are often made up of transformers a three-phase or alternating current network.

Ein bekannter Nachteil bei Niederspannungsnetzen besteht jedoch darin, daß im Vergleich zu Netzen mit höherer Spannung bei gleichem Leitungsquerschnitt eine geringere Leistung übertragen werden kann. Denn durch die niedrigere Spannung fließen bei gleicher zu übertragender Leistung in den Leitungen von Niederspannungsnetzen höhere Ströme, wodurch höhere Leitungs verluste entstehen. Im allgemeinen besitzen jedoch die Leiter der gängigen Kabelsorten oder anderer Speisevorrichtungen wie beispielsweise Stromschienen nur Leitungsquerschnitte, die für Netze mit höherer Spannung ausgelegt sind. Werden diese Speisevorrichtungen in Niederspannungsnetzen verwendet, kommt es daher häufig - hervorgerufen durch die hohen Leitungsverluste - zur Überlastung der Leiter.However, there is a known disadvantage with low-voltage networks in that compared to networks with higher voltage at transmit a lower power with the same cable cross-section can be. Because of the lower voltage same power to be transmitted in the lines of Low voltage networks have higher currents, resulting in higher conduction losses arise. In general, however, have the ladder the common cable types or other feeding devices such as for example, busbars only cross sections that are for Networks with a higher voltage are designed. Will this Feeding devices used in low voltage networks, it happens therefore often - caused by the high line losses - to overload the ladder.

In der Röhrentechnik ist es bekannt, die Heizung von gruppen weise zusammengefaßten Röhren, entweder über einen gemeinsamen Rückleiter zu betreiben (Funkschau 1960, H. 12, S. 239, 241) oder, alle Verbraucher in Reihe zu schalten und über eine Zweidrahtleitung zu speisen (Funkschau 1960, H. 12, S. 317). Während bei der ersten Anordnung ein die Summe aller Ströme aufnehmender Rückleiter notwendig ist, erfordert die zweite Anordnung lauter Verbraucher mit gleicher Stromaufnahme.In tube technology it is known to heat groups tubes grouped wisely, either over a common one To operate return conductors (Funkschau 1960, H. 12, S. 239, 241) or to connect all consumers in series and via one To feed two-wire line (Funkschau 1960, H. 12, p. 317). While in the first arrangement the sum of all currents receiving return conductor is necessary, requires the second Arrangement of loud consumers with the same current consumption.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die gattungs gemäße Anordnung derart zu verbessern, daß die Leistungsverluste in den Leitungen möglichst gering gehalten werden und somit ein gegebener Leitungsquerschnitt optimal ausgenutzt werden kann.The invention is therefore based on the task, the genus to improve the arrangement in such a way that the power losses in the lines are kept as low as possible and thus a given line cross-section can be optimally used.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patent anspruchs 1 gelöst.This object is achieved through the characteristic features of the patent claim 1 solved.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekenn zeichnet.Advantageous further developments are known in the subclaims draws.

Da bei der erfindungsgemäßen Anordnung zwei Stromkreise mit je zwei in Reihe liegenden Spannungsquellen und Verbrauchern gebildet werden, sind die Leitungsverluste wegen der höheren Spannung der in Reihe liegenden Spannungsquellen wesentlich geringer. Außerdem muß der am Verzweigungspunkt liegende Leiter lediglich die Differenz der Ströme aus den zwei Stromkreisen übertragen.Since in the arrangement according to the invention two circuits with each two voltage sources and consumers in series line losses are formed because of the higher Voltage of the voltage sources in series is essential less. In addition, the conductor at the branch point must be only the difference in the currents from the two circuits transfer.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigtThe invention is described below with reference to the figures shown embodiments explained in more detail. It shows

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung, die Fig. 1 shows a first embodiment of the arrangement according to the invention, the

Fig. 2 bis 5 Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anordnung, bei denen das Niederspannungsnetz durch einen Transformator gespeist wird. Fig. 2 to 5 embodiments of the arrangement according to the invention, in which the low-voltage network is fed by a transformer.

Gemäß Fig. 1 sind als Spannungsquellen für die erfindungs gemäße Anordnung Batterien bzw. Akkumulatoren 1, 2, 3 verwendet. An Stelle der Batterien 1, 2, 3 könnten jedoch auch Solarzellen angeordnet werden. Von den Batterien 1, 2, 3 im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 liegen zwei Batterien 1, 2 mit ihren Minuspolen und die dritte Batterie 3 mit ihrem Pluspol an einem gemeinsamen Verzweigungspunkt 4. Der Verzweigungspunkt 4 sowie die jeweils nicht an ihm liegenden Pole der Batterien 1, 2, 3 sind mit Anschlußpunkten 5, 6, 7, 8 für ein Niederspannungs netz mit vier Leitern 9, 10, 11, 12 verbunden. Diese Leiter 9, 10, 11, 12 können in einem gängigen Kabel oder in einer gebräuchlichen Stromschiene angeordnet sein. Der von dem mit dem Verzweigungspunkt 4 verbundenen Anschlußpunkt 7 ausgehende Leiter 11 ist jeweils mit einem Anschluß der drei Nieder spannungsverbraucher 13, 14, 15 verbunden. Die jeweils anderen Anschlüsse der Niederspannungsverbraucher 13, 14, 15 liegen an einem der übrigen Leiter 9, 10, 12. Vorzugsweise sind die Niederspannungsverbraucher Halogen-Niedervolt-Lampen. Diese Lampen besitzen kürzere Wendeln als gebräuchliche Glühlampen für 220 V-Wechselstromnetze. Es ist daher eine bessere Annäherung an punktförmige Lichtquellen möglich wie sie für verschiedene Beleuchtungszwecke gefordert werden. Als weitere Vorteile sind geringere Wärmeentwicklung und ansprechendere Farbwiedergabe der beleuchteten Gegenstände zu nennen.Referring to FIG. 1, as power sources for the fiction, modern assembly batteries or accumulators 1, 2, used 3. Instead of batteries 1, 2, 3 , however, solar cells could also be arranged. Of the batteries 1, 2, 3 in the exemplary embodiment according to FIG. 1, two batteries 1, 2 with their negative poles and the third battery 3 with their positive pole lie at a common branching point 4 . The branch point 4 and the poles of the batteries 1, 2, 3 not located on it are connected to connection points 5, 6, 7, 8 for a low-voltage network with four conductors 9, 10, 11, 12 . These conductors 9, 10, 11, 12 can be arranged in a common cable or in a conventional busbar. Emanating from the end connected to the branch point 4 connecting point 7 conductor 11 is respectively connected to one terminal of the three low-voltage loads 13, 14, 15, respectively. The other connections of the low-voltage consumers 13, 14, 15 lie on one of the remaining conductors 9, 10, 12 . The low-voltage consumers are preferably halogen low-voltage lamps. These lamps have shorter filaments than conventional incandescent lamps for 220 V AC networks. A better approximation to point-like light sources is therefore possible, as is required for various lighting purposes. Further advantages include lower heat development and more appealing color rendering of the illuminated objects.

In Fig. 1 bilden die hintereinander geschalteten Batterien 3 und 2 sowie die in Reihe liegenden Niederspannungslampen 14 und 15 einen Stromkreis. Durch die hintereinander geschalteten Batterien 3 und 1 sowie die in Reihe liegenden Niederspannungs lampen 13 und 15 wird ein weiterer Stromkreis gebildet. Der am Verzweigungspunkt 4 liegende Leiter 11 überträgt die Differenz aus den Strömen die in den beiden vorgenannten Stromkreisen fließen. Durch die höhere Spannung der jeweils hintereinander geschalteten Batterien 3 und 1 sowie 3 und 2 sind die Leistungs verluste in den Leitern 9, 10 und 12 herabgesetzt, so daß für jede Lampe annähernd die volle Nennspannung zur Verfügung steht. Dadurch wird eine hohe Wirtschaftlichkeit der erfindungs gemäßen Anordnung gewährleistet. Denn für eine vorgegebene zu übertragende elektrische Leistung kann ein kleinerer und damit kostengünstigerer Leitungsquerschnitt als beim Stand der Technik gewählt werden. Bei einen vorgegebenen Leitungsquerschnitt in einem gängigen Kabel oder einer gebräuchlichen Stromschiene ist es hingegen möglich eine höhere Leistung als beim Stand der Technik zu übertragen. In Fig. 1, the series-connected batteries 3 and 2 and the low-voltage lamps 14 and 15 in series form a circuit. Through the series-connected batteries 3 and 1 and the series low voltage lamps 13 and 15 , another circuit is formed. The conductor 11 lying at the branch point 4 transmits the difference from the currents flowing in the two aforementioned circuits. Due to the higher voltage of the batteries 3 and 1 and 3 and 2 connected in series , the power losses in the conductors 9, 10 and 12 are reduced, so that approximately the full nominal voltage is available for each lamp. This ensures a high level of economy of the arrangement according to the invention. This is because, for a given electrical power to be transmitted, a smaller and therefore less expensive line cross section can be selected than in the prior art. With a given line cross-section in a common cable or a common busbar, on the other hand, it is possible to transmit a higher power than in the prior art.

In den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 2, 3, 4 und 5 wird die erfindungsgemäße Anordnung mit einem Transformator aus einem Dreh- oder Wechselstromnetz betrieben. Das Niederspan nungsnetz wird durch die Ausgangsseite des Transformators gespeist.In the exemplary embodiments according to FIGS. 2, 3, 4 and 5, the arrangement according to the invention is operated with a transformer from a three-phase or alternating current network. The low-voltage grid is fed through the output side of the transformer.

Die Ausgangsseite des Transformators kann gemäß Fig. 2 aus drei eigenständigen, gleichartigen Sekundärwicklungen 16, 17, 18 bestehen, die an Stelle der Batterien 1, 2, 3 in Fig. 1 treten.According to FIG. 2, the output side of the transformer can consist of three independent, identical secondary windings 16, 17, 18 , which replace the batteries 1, 2, 3 in FIG. 1.

Vorteilhafterweise kann man jedoch wie Fig. 3 zeigt auf der Ausgangsseite des Transformators auch mit nur 2 Sekundärwick lungen 19, 20 auskommen. Dabei wird die eine Sekundärwicklung mit doppeltem Drahtquerschnitt gewickelt. Der Verzweigungspunkt 4 liegt dann zwischen den beiden Sekundärwicklungen 19, 20 und die Sekundärwicklung 20 mit dem größeren Drahtquerschnitt erhält am freien Ende zwei Abgriffe 21. Zusammen mit dem freien Ende der Sekundärwicklung 19 mit dem kleineren Drahtquerschnitt ent stehen dann analog zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 vier Anschlußpunkte für die vier Leiter des Niederspannungsnetzes.Advantageously, however, as shown in FIG. 3, on the output side of the transformer, only two secondary windings 19, 20 can get by. One secondary winding is wound with a double wire cross-section. The branch point 4 then lies between the two secondary windings 19, 20 and the secondary winding 20 with the larger wire cross section receives two taps 21 at the free end. Together with the free end of the secondary winding 19 with the smaller wire cross-section are then analogous to the embodiment of FIG. 1, four connection points for the four conductors of the low-voltage network.

Die Ausführungsbeispiele gemäß den Fig. 4 und 5 weisen darüber hinaus den Vorteil auf, daß auf der Ausgangsseite des Transformators nur zwei gleichartige Sekundärwicklungen 22, 23 mit gleichem Drahtquerschnitt benötigt werden. Der Verzweigungspunkt 4 liegt wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 zwischen den beiden Sekundärwicklungen 22 und 23 und die freien Enden dieser Sekundärwickungen bilden zwei weitere Anschlußpunkte für die Leiter des Niederspannungsnetzes. Außerdem koppeln zwei jeweils mit den freien Enden der Sekundärwicklungen 22 und 23 verbundene Dioden 24 jeweils eine Halbwelle der von den Sekundärwicklungen 22 und 23 abgegebenen Wechselspannungen aus. Die freien Enden der Dioden 24 bilden den vierten Anschlußpunkt 25 für das Niederspannungsnetz. Dabei können die Dioden 24 entweder gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 beide in Durchlaßrichtung oder gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 beide in Sperrichtung geschaltet sein.The exemplary embodiments according to FIGS. 4 and 5 also have the advantage that only two similar secondary windings 22, 23 with the same wire cross section are required on the output side of the transformer. As in the exemplary embodiment according to FIG. 3, the branch point 4 lies between the two secondary windings 22 and 23 and the free ends of these secondary windings form two further connection points for the conductors of the low-voltage network. In addition, two diodes 24, each connected to the free ends of the secondary windings 22 and 23 , couple out a half-wave of the AC voltages output by the secondary windings 22 and 23 . The free ends of the diodes 24 form the fourth connection point 25 for the low-voltage network. The diodes 24 can either be switched in the forward direction according to the exemplary embodiment according to FIG. 4 or both in the reverse direction according to the exemplary embodiment according to FIG. 5.

Claims

1. Arrangement for operating a plurality of low-voltage consumers, in particular low-voltage lamps, with a low-voltage network fed by a plurality of voltage sources, to which the low-voltage consumers are connected via at least four lines in three consumer groups possibly formed by individual consumers connected in parallel, characterized by the following features:

a) two of the voltage sources ( 1, 2 ) are connected with their poles of the same name, the third voltage source ( 3 ) with their poles of the same name to a common branching point ( 4 ),
b) the line ( 11 ) leading from the common branch point ( 4 ) to a common connection point of all three low-voltage consumers ( 13, 14, 15 ) is essentially by the approximately equal low-voltage consumers ( 14, 15 and 13, 15 ) only charged with the current of one of the low voltage consumers ( 13 or 14 ).

2. Arrangement according to claim 1, in which the voltage sources are formed by the output side of a transformer, characterized in that the transformer has three independent, similar secondary windings ( 16, 17, 18 ).

3. Arrangement according to claim 1, wherein the voltage sources are formed by the output side of a transformer, characterized in that the transformer has two secondary windings ( 19, 20 ) connected in series with the branching point ( 4 ) in between, that the one of the two Secondary windings ( 20 ) has a wire cross section twice as large as the other, and that the secondary winding ( 20 ) with the larger wire cross section has two taps ( 21 ) at its end facing away from the branching point ( 4 ).

4. Arrangement according to claim 1, wherein the voltage sources are formed by the output side of a transformer, characterized in that the transformer has two series-connected similar secondary windings ( 22, 23 ) with the intermediate branch point ( 4 ) that each of the branching point ( 4 ) facing away from the end of the two secondary windings a diode ( 24 ) is connected in the blocking or forward direction, and that the two diodes ( 24 ) are connected on their output side to a common tap ( 25 ).