DE3918809A1 - Dimmgeraet bestehend aus wenigstens zwei parallel geschalteten dimmern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Dimmgerät bestehend aus wenigstens zwei parallel geschalteten Dimmern, die in Serie mit einem Verbraucher jeweils einen gesteuerten Schalter für eine Phasen­ anschnittsteuerung aufweisen, dessen Schalter mit einem geeigneten Signalgenerator verbunden ist.

Nach dem Prinzip der Phasenanschnittsteuerung arbeitende Dimmer sind hinreichend bekannt. Das in Serie mit dem Verbraucher liegende Schaltelement ist regelmäßig ein Triac, der für beide Halbwellen des Wechselstroms durchlässig ist, wenn an seinem Steuereingang ein geeignetes Steuersignal anliegt. Durch eine geeignete Beeinflussung des Steuersignals mit einem Steuer­ generator kann der Triac während eines Teils jeder Halbwelle eingeschaltet werden, so daß die über den Triac in den Verbrau­ cher fließende Energie vermindert wird. Durch den Zeitpunkt der Einschaltung des Triacs während jeder Halbwelle läßt sich somit die in den Verbraucher fließende Energie steuern. Der gesteuerte Schalter und eine üblicherweise im Dimmer enthaltene Drossel­ induktivität sind für eine vorgegebene maximale Leistung ausgelegt. Wird am Verbraucher eine höhere Leistung benötigt, muß ein anderer, für die höhere Leistung ausgelegter Dimmer verwendet werden.

Für die verschiedenen Leistungsstufen müssen einerseits zahlreiche Dimmertypen vorgesehen werden, andererseits werden für höhere Leistungsstufen unverhältnismäßig teure Bauelemente benötigt.

Es ist deshalb bereits vorgesehen worden, zwei Dimmer mit einer niedrigeren Leistungsstufe parallel zu schalten, um einen Verbraucher mit einer höheren Leistung betreiben zu können. Ein Nachteil einer derartigen Anordnung besteht darin, daß die beiden Dimmer mit ihren Steuerungen niemals vollständig synchron arbeiten, so daß eine gleichmäßige Verteilung der Leistung auf die beiden parallel geschalteten Dimmer nicht gewährleistet ist. Darüber hinaus birgt die parallele Anordnung der Dimmer die Gefahr, daß beim Fehlen eines Dimmers die gesamte Leistung über den zweiten Dimmer geleitet wird, so daß dieser innerhalb kürzester Zeit zerstört wird.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Dimmgerät der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß eine gute Synchronisation der parallel geschalteten Dimmer gewähr­ leistet und eine Überlastung durch einen noch nicht ange­ schlossenen zweiten oder weiteren Dimmer vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuereingänge der gesteuerten Schalter in Serie geschaltet mit demselben Steuersignalgenerator verbunden sind.

Durch die Verbindung der Steuereingänge mit demselben Steuer­ generator wird eine völlige Synchronität der parallel geschal­ teten Dimmer erreicht. Da die Steuereingänge in Serie geschaltet sind, ist ein Betrieb eines der parallel geschalteten Dimmer nicht möglich, wenn einer der parallel geschalteten Dimmer fehlt oder seine Ansteuerung unterbrochen ist.

Die erfindungsgemäße Ausbildung des Dimmgeräts erfolgt vorzugs­ weise an Dimmern, deren Steuereingänge in an sich bekannter Weise durch Leuchtdioden gebildet sind, die photoempfindliche Schalt­ elemente steuern, die mit einer Steuerelektrode der gesteuerten Schalter verbunden sind. In diesem Fall sind die Leuchtdioden in Flußrichtung hintereinander geschaltet.

In einer besonders bevorzugten Anordnung sind die Dimmer als Einschübe in einen vorverdrahteten Schaltschrank einschiebbar, wobei ein Master-Dimmer an den Verbraucher angeschlossen ist, während wenigstens ein Slave-Dimmer parallel zu dem Master-Dimmer geschaltet ist. Diese Anordnung bietet den großen Vorteil, daß in einen vorhandenen Schaltschrank zusätzliche Einschübe eingeschoben werden können, wenn von einer Leistungsstufe auf eine höhere Leistungsstufe übergegangen werden soll. Ist beispielsweise ein Dimmer für einen 2,5 kW Verbraucher vorhanden, kann die Erhöhung auf 5 kW einfach dadurch erfolgen, daß ein Slave-Dimmer zusätzlich eingeschoben wird.

Die dabei erforderliche Änderung der Verdrahtung kann vermieden werden, wenn im Schaltschrank eine lastseitige Verdrahtung mit jeweils einem mit dem Verbraucher verbindbaren ersten Anschluß und einem nicht mit dem Verbraucher verbindbaren zweiten Anschluß vorhanden ist, wobei kreuzweise die ungleichartigen Anschlüsse der benachbarten Einsteckplätze miteinander verbunden sind und ein Slave-Dimmer mit dem zweiten Anschluß und ein Master-Dimmer mit dem ersten Anschluß des zugehörigen Einsteckplatzes kontaktiert. Durch das Einschieben eines zusätzlichen Slave- Dimmers ist somit im Lastkreis überhaupt keine Verdrahtungs­ änderung erforderlich.

Die gewünschte serielle Verbindung der Steueranschlüsse benachbarter Dimmereinschübe erfolgt vorzugsweise über von der Frontplatte der Einschübe bedienbare Schalter, die in einer anderen Stellung mit einer Klemme des Steuergenerators verbindbar sind. Die entweder mit dem benachbarten Steuereingang oder mit einer Klemme des Steuergenerators, beispielsweise Masse, verbindbaren Schalter erlauben eine schnelle Herstellung einer seriellen Ansteuerung aller parallel geschalteter Dimmer, wobei der Schalter des letzten Dimmers an Masse liegt, um den Steuerstromkreis zu schließen. Selbstverständlich erlauben die Schalter auch ein schnelles Umschalten, wenn in dem Schaltschrank zwei Master-Dimmer unabhängig voneinander laufen sollen.

Jegliche Änderung im Lastkreis innerhalb des Schaltschranks kann vermieden werden, wenn die Dimmer jeweils mit einem Siche­ rungsautomaten abgesichert sind und wenn die Sicherungsautomaten der Dimmer mechanisch miteinander koppelbar sind. Für den gemeinsam gesteuerten, erfindungsgemäßen Parallelbetrieb eines Master- und eines Slave-Dimmers werden die Sicherungsautomaten mechanisch gekoppelt, so daß beim Auslösen eines Automaten der andere mit auslöst und daher beide Dimmer stillgelegt werden.

Die Erfindung soll im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines zu einem Master-Dimmer parallel geschalteten Slave-Dimmers

Fig. 2 eine parallele Anordnung von zwei unabhängigen Master-Dimmern.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung eines Master-Dimmers 11 und eines Slave-Dimmers 12, deren Aufbau im wesentlichen identisch ist. Sie weisen beide einen Triac 13 auf, dessen Steuerelektrode mit einem photoelektrischen Schaltelement 14 eines Optokopplers 15 verbunden wird. Das Gegenstück des Optokopplers wird durch eine Leuchtdiode 16 gebildet, deren Anode ein positives Steuersignal zugeleitet wird. Lastseitig von dem Triac 13 ist eine Drossel­ induktivität 17 angeordnet. Auf der anderen Anschlußseite des Triacs 13 ist ein Meßwiderstand 18 einer Schutzschaltung 19 angeordnet, die unten näher erläutert wird. Master-Dimmer 11 und Slave-Dimmer 12 sind jeweils als Einschub ausgebildet, dessen elektrische Verbindungen an Anschlußklemmen A bzw. A_x mit den freien Enden der Drosselinduktivität 17 bzw. an den Anschlüssen B mit dem freien Ende des Meßwiderstandes 18 hergestellt werden. Der Master-Dimmer 11 kontaktiert dabei mit der Anschlußklemme A, während der Slave-Dimmer 12 mit der Anschlußklemme A_x verbunden ist. Die weitere Verbindung zum Verbraucher V, hier dargestellt in Form einer Glühlampe, und zu den elektrischen Anschlußleitungen L, N erfolgt durch eine Verdrahtung des die Einschübe 11, 12 aufnehmenden Schaltschranks. Fest vorgesehen ist eine Verdrahtung kreuzweise zwischen den Klemmen A und A_x benachbarter Einsteckplätze. Mit der Klemme A ist jeweils eine Ausgangsklemme 1 bzw. 2 verbunden, an die ein Verbraucher V anschließbar ist. Fig. 1 zeigt, daß ein Verbraucher V nur an die Anschlußklemme 1 des den Master-Dimmer 11 aufnehmenden Einsteckplatzes angeschlossen ist und daß der Slave-Dimmer über die Verbindung A_x-A parallel zum Master-Dimmer 11 liegt, so daß die über den Verbraucher V fließende Leistung von beispielsweise 5 kW gleichmäßig auf Master-Dimmer 11 und Slave-Dimmer 12 aufgeteilt wird.

Die Leuchtdioden 16 der beiden Optokoppler 15 von Master-Dimmer 11 und Slave-Dimmer 12 sind seriell miteinander verbunden. Die Katode der Leuchtdioden 16 ist über einen von der Frontseite des Einschubs bedienbaren Schalter 20 mit dem Leitungsstück X-Y des Schaltschranks verbindbar, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist oder alternativ an einen Masseanschluß 21 anschließbar. Mit dem Leitungsstück X-Y ist durch den Einschub die Leuchtdiode 16 des Optokopplers 15 des Slave-Dimmers 12 verbindbar, dessen Katode über einen weiteren Schalter 20′ mit dem entsprechenden Masseanschluß 21 verbunden ist, so daß der Steuerstromkreis über die beiden in Serie geschalteten Leuchtdioden 16 geschlossen ist.

An die Klemmen B des Master-Dimmers 11 bzw. Slave-Dimmers 12 ist eine Zuleitungsanordnung mit jeweils einem Sicherungsautomaten 22 angeschlossen, mit denen eine Speisespannungsleitung L verbindbar ist.

Fig. 1 zeigt in gestrichelten Linien eine mechanische Kopplung der beiden Sicherungsautomaten 22. Damit sind die Änderungen angedeutet, um von der Anordnung eines Master-Dimmers 11 mit einem parallelen Slave-Dimmer 12 zu einer in Fig. 2 dargestellten Anordnung zu gelangen, in der bei identischer Schaltschrankverdrahtung zwei Master-Dimmer 11 unabhängig voneinander parallel geschaltet sind. In diesem Fall sind die beiden Schalter 20, 20′ mit dem Masseanschluß 21 verbunden und beide Leuchtdioden 16 der Optokoppler 15 erhalten separate Steuersignale. Beide Master-Dimmer 11 sind mit ihrer zugehörigen Klemme A verbunden, so daß die beiden Verbraucher V, V′ von den zugehörigen Master-Dimmern 11 mit Strom versorgt werden.

Die erfindungsgemäße Anordnung erlaubt daher eine besonders einfache Erweiterung der Leistungsstufe eines Master-Dimmers 11 durch einen parallel geschalteten Slave-Dimmer 12, wie dies Fig. 1 zeigt, und darüber hinaus mit einfachen Handgriffen den separaten Betrieb zweier Master-Dimmer 11, wie er in Fig. 2 dargestellt ist.

Die Schutzschaltung 19 dient zur Schnellabschaltung des Dimmers 11, 12 im lastseitigen Kurzschlußfall. Die über den niederohmigen Meßwiderstand 18 abfallende Spannung wird über eine Verarbei­ tungsschaltung 23 dem Gate eines Thyristors 24 zugeführt. Steigt im Kurzschlußfall die über dem Meßwiderstand 18 abfallende Spannung unzulässig hoch an, zündet der Thyristor 24 und legt dem positiven Pol einer Hilfsspannung auf den Emitter des opto­ elektronischen Schalters 14 des Optokopplers 15, so daß die Ansteuerung des Triacs 13 blockiert ist. Mit dem Zünden des Thyristors 24 wird daher sofort der Dimmer 11, 12 abgeschaltet, weil der Triac 13 wegen der abgeblockten Ansteuerung keine Durchlaßphase mehr hat. Es wird somit wirksam verhindert, daß im Kurzschlußfall noch einige Halbwellen über den Triac 13 über­ tragen werden, wie dies bei bisherigen Sicherungskonzepten regelmäßig der Fall war.

Es kann zweckmäßig sein, die Schutzschaltungen 23 von Master- Dimmer 11 und seinem Slave-Dimmer 12 so zu verknüpfen, daß bei Ansprechen bereits einer Schutzschaltung 23 sowohl Master-Dimmer 11 als auch Slave-Dimmer 12 abgeschaltet werden.

Claims (7)

1. Dimmgerät bestehend aus wenigstens zwei parallel geschalteten Dimmern (11, 12), die in Serie mit einem Verbraucher (V) jeweils einen gesteuerten Schalter (13) für eine Phasenanschnittsteuerung aufweisen, dessen Steuer­ eingang (16) mit einem geeigneten Steuersignalgenerator verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer­ eingänge (16) der gesteuerten Schalter (13) in Serie geschaltet mit demselben Steuersignalgenerator verbunden sind.

2. Dimmgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereingänge durch Leuchtdioden (16) gebildet sind, die photoempfindliche Schaltelemente (14) steuern, die mit einer Steuerelektrode des gesteuerten Schalters (13) verbunden sind und daß die Leuchtdioden (16) in Flußrichtung hinter­ einander geschaltet sind.

3. Dimmgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dimmer (11, 12) als Einschübe in einen vorver­ drahteten Schaltschrank einschiebbar sind und daß ein Master-Dimmer (11) an den Verbraucher (V) angeschlossen ist, während wenigstens ein Slave-Dimmer (12) parallel zu dem Master-Dimmer (11) geschaltet ist.

4. Dimmgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Schaltschrank eine lastseitige Verdrahtung mit jeweils einem mit dem Verbraucher verbindbaren, ersten Anschluß (A) und einem nicht mit dem Verbraucher (V) verbindbaren zweiten Anschluß (A_x) aufweist, wobei kreuzweise die ungleicharti­ gen Anschlüsse (A, A_x) der benachbarten Einsteckplätze miteinander verbunden sind und ein Slave-Dimmer (12) mit dem zweiten Anschluß (A_x) und ein Master-Dimmer (11) mit dem ersten Anschluß (A) des zugehörigen Einsteckplatzes kontaktiert.

5. Dimmgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die serielle Verbindung der Steueranschlüsse (16) benachbarter Dimmer-Einschübe über Schalter (19, 19′) erfolgt, die in einer anderen Stellung mit einer Klemme (20) des Steuersignalgenerators verbindbar sind.

6. Dimmgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Dimmer (11, 12) jeweils mit einem Siche­ rungsautomaten abgesichert sind und daß die Sicherungsauto­ maten (21) der Dimmer (11, 12) mechanisch miteinander koppelbar sind.

7. Dimmgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeder Dimmer (11, 12) eine Schutzschaltung (19) zur Schnellabschaltung bei lastseitigem Kurzschluß aufweist.