DE3739811A1 - Schaltungsanordnung zum sichern der stromversorgung von anlagen oder geraeten - Google Patents

Description

Datenverarbeitungsanlagen im weitesten Sinne müssen besonders gegen selbst kurzzeitige Stromunterbrechungen geschützt wer­ den, da hierdurch gelegentlich im Arbeitsspeicher aber auch im Zugriffspeicher einzelne Daten verloren gehen oder, was noch störender ist, verfälscht werden können.

Es ist deshalb üblich, die Stromversorgung für derartige Anlagen bzw. einzelne Geräte dieser Anlagen so auszulegen, daß kurzzeitige Netzunterbrechungen aber auch längerfristiger Netzausfall in der öffentlichen Stromversorgung keine Rück­ wirkung auf die Stromversorgung der Anlagen und Geräte selbst mit sich bringt. Zu diesem Zweck wurden eigene unterbre­ chungsfreie Stromversorgungsanlagen entwickelt, die im wesentlichen aus einer Gleichrichterschaltung, einer oder mehrerer Batterien sowie einer Wechselrichterschaltung beste­ hen. Dabei wird mit Hilfe der Gleichrichterschaltung die von einem Netz angebotene Wechselspannung in eine Gleichspannung umgewandelt und zur Speisung von Batterien, die in diesem Fall als Pufferbatterien arbeiten, verwendet. Die an den Klemmen der Batterie angliegende bzw. vorhandene Spannung wird über einen Wechselrichter in eine Wechselspannung umge­ formt und entsprechend auf die üblichen Spannungswerte einer Netzspannung transformiert.

Durch die Verwendung derartiger unterbrechungsfreien Strom­ versorgungsanlagen wird der Einsatz von Datenverarbeitungsan­ lagen im weitesten Sinne in allen Bereichen der Industrie, Wirtschaft, Banken und anderen kommerziellen Bereichen wesentlich erleichtert, da die von anderen Verbrauchern des öffentlichen Netzes aus­ gelösten Kurzschlüsse u. ä. Stromunterbrechungen, sofern sie nur eine durch die Kapazität der Batterien bestimmte vorgege­ bene Maximaldauer nicht überschreiten, total eliminiert wer­ den.

Der vorliegenden Erfindung geht die Erkenntnis voraus, daß derartige Stromversorgungsanlagen beim Ein- bzw. Zuschalten einzelner Geräte mit hoher induktiver Last, also beispiels­ weise von Motoren von Plattenlaufwerken oder aber auch von Datensichtgeräten unverhältnismäßig stark mit einem Spitzen­ strom belastet werden, auf dessen Größe die Stromversorgungs­ anlage ausgelegt werden muß. Dies führt dazu, daß diese Stromversorgungsanlagen, da Einschaltspitzen kurzzeitig auf­ treten, für die übrige Zeit überdimensioniert sind, was sowohl erhöhte Herstellkosten als auch höhere Stromverluste zur Folge hat. Da, wie erwähnt, ein Wechselstrom zur Strom­ versorgung von Datenverarbeitungsanlagen und deren Geräte benötigt wird, können derartige Spitzen auch nicht mit Glät­ tungsmitteln, wie Kondensatoren usw. abgefangen werden. Viel­ mehr werden bis heute praktisch alle Stromversorgungsanlagen auf diese Stromspitzen ausgelegt und deshalb erheblich überdimensioniert.

Aufgabe der Erfindung ist es eine Schaltungsanordnung anzuge­ ben, bei der die Stromversorgungsanlagen entsprechend der Nennleistungsaufnahme der in Betrieb befindlichen Anlage bzw. deren Geräte auslegbar ist und eine Überlastung beim Ein­ schalten einzelner Geräte, insbesondere von Geräten mit hoher induktiver Last, vermieden wird.

Diese Aufgabe wird mit einer Schaltungsanordnung mit den Merkmalen nach Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausge­ staltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen.

Bei der Schaltungsanordnung nach der Erfindung werden also die einzelnen Geräte einer Datenverarbeitungsanlage oder einer ähnlichen komplexen, gegen auch nur vorübergehenden Stromausfall zu sichernden Anlage über einen sog. Nullpunkt­ schalter betätigt. Durch die Verwendung eines Nullpunktschal­ ters wird bei jedem einzelnen Einschaltvorgang erreicht, daß unabhängig von einer manuellen Betätigung der Stromanstieg im Nullpunkt einer Halbwelle beginnt, wodurch Stromüber­ höhungen und damit auch eine überhöhte Leistungsaufnahme sicher vermieden wird.

Nullpunktschalter arbeiten elektronisch und verwenden gemäß der heute geläufigen Stand der Technik Thyristoren oder auch Triacs, also Halbleiterelemente, die so gesteuert werden, daß der Stromdurchgang in der einen oder anderen Richtung steuer­ bar ist, wobei für die Zwecke der Erfindung die Steuerung so vorgesehen ist, daß eine Einschaltung jeweils bei einem Null­ durchgang der Versorgungsspannung ausgelöst wird, und zwar unabhängig davon, wann die Einschaltung selbst von Hand aus­ gelöst wird.

Bei Verwendung von herkömmlichen Anlageteilen und Geräten, die mit einem Schalter ein- und ausschaltbar sind, empfiehlt es sich gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens den geräteeigenen Schalter zu überbrücken, also ständig auf "EIN" zu stellen und in der Zuführungsleitung vor dem Gerät und damit dem Schalter einen Nullpunktschalter vorzusehen. Bei Neukonzipierung von Geräten wird dann anstelle eines ein­ fachen Kipp- oder Druckschalters ein Nullpunktschalter in das Gerät integriert.

Weitere Einzelheiten zum Aufbau und Wirkungsweise einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung werden im folgenden in Verbindung mit einem in der Zeichnung wiedergegebenen Block­ schaltbild erläutert.

In dem Blockschaltbild ist mit 1 pauschal eine übliche Strom­ versorgungsanlage in ihrer Gesamtheit bezeichnet. Diese Stromversorgungsanlage besteht in an sich bekannter Weise aus einem Gleichrichter 2, der die vom öffentlichen Netz 5 kommende Wechsel­ spannung in eine Gleichspannung entsprechender Größe umwan­ delt, einer Batterie 3 entsprechender Kapazität und Spannung sowie einem Wechselrichter 4, der die an den Klemmen der Batterie anliegende Gleichspannung in eine Wechselspannung umformt. Dabei hat die Wechselspannug in etwa die gleich Frequenz wie die Netzspannung sowie im allgemeinen auch gleiche Spannung.

Diese von der Stromversorgungsanlage 1 abgegebene Spannung wird über einen entsprechend eingeschalteten Umschalter 6 auf ein Versorgungsnetz 7 für die Geräte einer Datenverar­ beitungsanlage gegeben. Von diesen Geräten einer Datenverar­ beitungsanlage ist nur beispielhaft eine Zentraleinheit 9 mit beispielsweise einem Plattenspeicher sowie ein Monitor bzw. Bedienplatz 11 wiedergegeben. Diese beiden Geräte sind daten­ technisch über einen Bus 12 miteinander verbunden.

Sowohl die Zentraleinheit 9 bzw. möglicherweise der mit der Zentraleinheit verbundene Plattenspeicher bzw. das Laufwerk für den Plattenspeicher sowie der Monitor 11 können getrennt je nach Bedarf über Schalter 8 bzw. 10 ein- und ausgeschaltet werden. Erfindungsgemäß werden als Schalter Nullpunktschalter vorgesehen, die bei Betätigen des Schalters die Versorgungs­ spannung erst beim nächsten Nulldurchgang an das Gerät wei­ tergeben, so daß Einschaltstromspitzen weitgehend vermieden werden.

Sofern dabei herkömmliche Geräte mit eigenen einfachen Kipp­ oder Knopfschaltern im Rahmen der Erfindung mit eingesetzt werden sollen, empfiehlt es sich diese Schalter auf "EIN" festzustellen, d. h. zu überbrücken und die Geräte aus­ schließlich über die Nullpunktschalter 8 bzw. 10 zu betäti­ gen.

Bei neu konzipierten Geräten werden die Schalter in das Gerät ein bzw. an das Gerät angebaut.

Als Nullpunktschalter können bekannte elektronische Schalter verwendet werden, die eine Freigabe des Stromes in einer oder beiden Richtungen gesteuert freigeben, also beispielsweise Thyristoren, Triacs, usw.

In jedem Fall wird erreicht, daß beim Einschalten auch von induktiven Verbrauchern, wie beispielsweise beim Plattenlauf­ werk oder beim Datensichtgerät die Einschaltspitzen, die ohne eine derartige Schaltung bis zum 20fachen des Nennstromes betragen, nicht mehr auftreten, so daß auch die Stromversor­ gungsanlage nicht mehr auf derart hohe Versorgungsströme, sondern auf die entsprechend niedrigeren Durchschnitts-Nenn­ ströme ausgelegt werden kann, was im Endeffekt eine erhebli­ che Reduzierung an Kosten, aber auch an gerätetechnischem Aufwand bedeutet, ohne daß eine höhere Wartezeit zwischen Einschalten und Betriebsbereitschaft in Kauf genommen werden müßte. In Sonderfällen kann es sich empfehlen, dem Nullpunkt­ schalter ein Strombegrenzungsglied zuzuordnen, beispielsweise vor- oder auch nachzuschalten.

Bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel wird eine Stromver­ sorgung in Verbindung mit der Umschalteinrichtung ermöglicht, und zwar durch unmittelbare Umschaltung auf Netzbetrieb, sofern die Stromversorgungsanlage selbst gestört sein sollte oder aber, beispielsweise um Batterien auszuwechseln, gewar­ tet, also abgeschaltet werden muß.

Bezugszeichenliste:

 1 Stromversorgungsanlagen
 2 Gleichrichter
 3 Batterie
 4 Wechselrichter
 5 öffentliches Netz
 6 Umschalter
 7 Versorgungsnetz
 8 Nullpunktschalter
 9 Zentraleinheit
10 Nullpunktschalter
11 Monitor
12 Bus

Claims (7)

1. Schaltungsanordnung zum Sichern von aus dem Versorgungs­ netz gespeisten Anlagen oder Geräten gegen vorübergehenden Netzausfall, von denen einzelne Anlagenteile von Hand ein­ und ausschaltbar sind, mit Hilfe von aus dem Versorgungsnetz über eine Gleichrichteranordnung aufladbaren Pufferbatterien, von denen aus über einen Wechselrichter die Anlage gespeist werden, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einzelne Geräte (9, 11), vorzugsweise solchen mit hoher induktiver Last, ein Nullpunktschalter (8, 10) zum Ein- und Ausschalten zugeordnet ist.

2. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Nullpunktschalter (8, 10) eine an sich bekannte Thyristorschaltung vorgesehen ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Nullpunktschalter ein (8, 10) Triac vorgesehen ist.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 in Verbindung mit herkömmlichen Geräten (9, 11) und Anlagen, dadurch gekennzeichnet, daß der Nullpunktschalter (8, 10) in Serie mit dem - gegebenenfalls kurzgeschlossenen - serien­ mäßig vorgesehenen geräteeigenen Schalter angeordnet ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Nullpunktschalter in das an- und abzuschaltende Gerät integriert ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umschalteinrichtung (6) zum unmittelbaren Anschließen der Geräte an das Versorgungsnetz vorgesehen ist.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Anspüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Nullpunktschalter ein Strom­ begrenzungsglied nachgeschaltet ist.