DE3926990A1

DE3926990A1 - Mains supply with battery back-up - switched in by relay stages to maintain continuity esp. in hospital

Info

Publication number: DE3926990A1
Application number: DE19893926990
Authority: DE
Inventors: Norbert Lievenbrueck
Original assignee: Individual
Current assignee: LIEVENBRUECK, NORBERT, 45478 MUELHEIM, DE
Priority date: 1989-08-16
Filing date: 1989-08-16
Publication date: 1991-02-21
Anticipated expiration: 2009-08-17
Also published as: DE3926990C2

Abstract

An electrical power supply system has a mains supply (1) and an emergency supply (2) in the form of a battery (3) powered a.c. inverter (4). Load circuits (5) are connected to the mains via relays (H1, H2) and a transformer (T) that provides isolation as required in hospital systems. The back-up supply is connected via a pair of relays (N1, N2) with output lines commoned onto the mains supply lines. As the back-up supply is switched in, the mains is switched out by the action of links (12, 13). ADVANTAGE - High level of functional security, even if fault arises on switching elements, good chance of switch-over remains.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Netzumschalteinrichtung für einen Verbraucherkreis, der im Normalfall mit dem Hauptnetz verbunden ist und bei Netzausfall mit Hilfe von Schützen selbsttätig mit einem Notnetz verbindbar ist, insbesondere für Krankenhäuser.The invention relates to a network switching device for a group of consumers who normally use the Main network is connected and in the event of a power failure using Protect can be automatically connected to an emergency network, especially for hospitals.

Bei bekannten Netzumschalteinrichtungen dieser Art ist in den vom Hauptnetz einerseits und vom Notnetz andererseits zum Verbraucherkreis führenden Zuleitungen jeweils ein Schütz, nämlich ein Haupt- und ein Notschütz, angeordnet, die elektrisch derart gegeneinander verriegelt sind, daß während der Einschaltung des Hauptschützes das Notschütz nicht einschaltbar ist und umgekehrt. Im Falle einer Störung am Hauptschütz oder im zugehörigen Steuerspannungskreis ist somit bei Ausfall der Netzspannung eine Umschaltung auf das Notnetz nicht möglich. Störungen können beispielsweise darin bestehen, daß die Kontakte an den Schützen kleben, Defekte an der Schützspule oder an der Schaltmechanik auftreten oder die Sicherung im einzigen Steuerstromkreis ausfällt. Auch kann bei der derzeit bekannten Netzumschalteinrichtung ein Zustand eintreten, bei dem am Verbraucherkreis keine Spannung ansteht, obwohl eines der beiden zur Verfügung stehenden Netze in Ordnung ist.In known network switching devices of this type is in from the main network on the one hand and from the emergency network on the other supply lines leading to the consumer group Contactor, namely a main and an emergency contactor, arranged, which are electrically locked against each other in such a way that the emergency contactor when the main contactor is switched on cannot be switched on and vice versa. In the event of a malfunction on the main contactor or in the associated control voltage circuit a switchover to the Emergency network not possible. Disruptions can occur, for example exist that the contacts stick to the shooters, defects occur on the contactor coil or on the switching mechanism or the fuse in the single control circuit fails. Also can with the currently known network switching device Condition that there is no voltage at the consumer circuit pending, although one of the two available Networks is fine.

In der Praxis aufgetretene Störfälle haben gezeigt, daß bei Netzumschalteinrichtungen der vorstehend beschriebenen Art eine sichere Stromversorgung trotz Vorhandenseins eines Notnetzes nicht erzielbar ist. Es braucht nicht besonders betont zu werden, daß beispielsweise in Krankenhäusern selbst ein nur kurzzeitiger Spannungsausfall im Verbraucherkreis schwerwiegende Folgen haben kann. Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen.Incidents that have occurred in practice have shown that at Network switching devices of the type described above a secure power supply despite the existence of a Emergency network is not achievable. It doesn't need much to be emphasized, for example, in hospitals even a brief power failure in the Consumer group can have serious consequences. Here wants remedy the invention.

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, eine Netzumschalteinrichtung bereitzustellen, die eine hohe Funktionssicherheit hat und auch bei eventuellen Störungen an den verwendeten Schaltelementen eine Netzumschaltung ermöglicht, um so eine weitgehend sichere Stromversorgung für den Verbraucherkreis zu gewährleisten.The object of the invention is therefore a Switchover device to provide a high Has functional reliability and also in the event of any malfunctions a network switchover on the switching elements used enables a largely secure power supply to ensure for the consumer group.

Ausgehend von einer Netzumschalteinrichtung der eingangs erwähnten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwei Gruppen von Schützen vorgesehen sind, von denen jede Gruppe ein Haupt- und ein Notschütz umfaßt, wobei die Hauptschütze zwischen Hauptnetz und Verbraucherkreis in Reihe und die Notschütze zwischen Notnetz und Verbraucherkreis parallel geschaltet sind, daß die Schütze jeder Gruppe elektrisch und mechanisch derart gegeneinander verriegelt sind, daß in jeder Gruppe nur jeweils eines der beiden Schütze die Einschaltstellung einnehmen kann und daß für jede Gruppe von Schützen ein selbständiger Steuerstromkreis vorgesehen ist.Starting from a network switching device at the beginning mentioned type, this object is achieved according to the invention solved that two groups of shooters are provided by where each group includes a main and an emergency contactor, whereby the main contactors between the main network and the consumer circuit in Row and the emergency contactors between the emergency network and Consumer circuit are connected in parallel that the contactors each group electrically and mechanically against each other are locked that in each group only one of the both contactors can take the switch-on position and that an independent one for each group of shooters Control circuit is provided.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann die gegenseitige mechanische Verriegelung als eine Art Schubklinkenverriegelung ausgebildet sein, die eine gleichzeitige Offenstellung der beiden Schütze einer Gruppe zuläßt, aber bei Einschaltung eines Schützes durch eine Klinkensperre das jeweils andere Schütz in der Ausschaltstellung verriegelt.According to an advantageous development, the mutual mechanical locking as a kind Thrust pawl lock be formed, the one simultaneous open position of the two shooters in a group permits, but when a contactor is switched on by a Pawl lock the other contactor in the Switch-off position locked.

Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit ist vorgesehen, daß die Steuerstromkreise an eine vom Hauptnetz unabhängige Energiequelle mit Niederspannung angeschlossen sind. Dies kann beispielsweise eine für Signalanlagen in der Regel vorhandene Stromquelle, z.B. eine Batterie, mit einer Spannung von 24 V sein.To further increase security, it is provided that the Control circuits to an independent of the main network Low voltage power sources are connected. This can typically be one for signaling systems, as a rule existing power source, e.g. a battery, with a Voltage of 24 V.

Nach einem Grundgedanken der Erfindung wird die erhöhte Sicherheit in der Stromversorgung bei der neuen Netzumschalteinrichtung durch die Anwendung von zwei Gruppen von Schützen erreicht, wobei jede Gruppe ein Haupt- und ein Notschütz enthält. Die Hauptschütze sind dabei in Reihe und die Notschütze parallel geschaltet, und in jeder Gruppe sind die Schütze derart verriegelt, daß nur jeweils ein Schütz einer Gruppe die Einschaltstellung einnehmen kann. Sollte bei einem Ausfall der Spannung im Hauptnetz das für die Abschaltung vorgesehene Hauptschütz aus irgendeinem Grunde nicht ausschaltbar sein, wird das zweite Hauptschütz abgeschaltet und damit wird das Notschütz dieser Gruppe für eine Einschaltung und damit für die Zuschaltung des Notnetzes freigegeben. Anders als bei der bekannten Netzumschalteinrichtung sind Haupt- und Notschütz in jeder Gruppe nicht nur elektrisch, sondern zusätzlich auch mechanisch gegeneinander verriegelt. Die Einleitung einer Umschaltung bei Ausfall der Netzspannung wird in an sich bekannter Weise durch Unterspannungswächter ausgelöst.According to a basic idea of the invention, the increased Security in the power supply in the new Network switching device through the use of two groups reached by shooters, with each group having a main and a Emergency contactor contains. The main shooters are in line and the emergency contactors connected in parallel, and are in each group the contactor locked in such a way that only one contactor at a time a group can assume the switch-on position. Should in the event of a voltage failure in the main network, that for the Shutdown provided main contactor for some reason the second main contactor cannot be switched off is switched off and the emergency contactor of this group for an activation and thus for the connection of the emergency network Approved. Unlike the known one Transfer switching devices are main and emergency contactors in everyone Group not only electrically, but also additionally mechanically locked against each other. The initiation of a Switching in the event of a mains voltage failure is in itself known way triggered by undervoltage monitors.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:An embodiment of the invention is in the drawing shown schematically and is explained in more detail below. It shows:

Fig. 1 einen Schaltplan mit den wesentlichen Schaltelementen einer Netzumschalteinrichtung gemäß der Erfindung und Fig. 1 is a circuit diagram with the essential switching elements of a network switching device according to the invention and

Fig. 2 einen Ausschnitt der Stromversorgung der Steuerstromkreise der beiden Gruppen von Schützen. Fig. 2 shows a section of the power supply to the control circuits of the two groups of contactors.

Für die Erläuterung des Ausführungsbeispiels wird als Hauptnetz ein übliches Wechselspannungs-Netz zugrunde gelegt. Die Netzumschalteinrichtung gemäß der Erfindung kann aber ebensogut für ein Drehstrom-Netz eingesetzt werden.For the explanation of the embodiment, as Main network based on a common AC network. The network switching device according to the invention can can also be used for a three-phase network.

In der Zeichnung dargestellt sind die spannungsführenden Leitungen eines Hauptnetzes (1) und eines Notnetzes (2). Als Stromquelle für das Notnetz dient eine Batterie (3), deren Gleichspannung mit Hilfe eines Wechselrichters (4) in Wechselspannung, beispielsweise 220 V, umgeformt wird.The drawing shows the live lines of a main network ( 1 ) and an emergency network ( 2 ). A battery ( 3 ) serves as the current source for the emergency power supply, the DC voltage of which is converted into AC voltage, for example 220 V, with the aid of an inverter ( 4 ).

In den vom Hauptnetz (1) zum Verbraucherkreis (5) führenden Verbindungsleitungen (6) sind zwei untereinander gleiche Schütze (H1 und H2) in Reihe geschaltet. Hinter den Schützen ist im weiteren Verlauf der Verbindungsleitungen (6) ein Trenntrafo (7) angeordnet, wie dies zur Vermeidung einer direkten Verbindung zwischen Verbraucherkreis (5) und Netz vor allem in Krankenhäuser üblich ist. Weiter ist in der Zeichnung ein Sicherheitsschütz (8) veranschaulicht.In the connecting lines ( 6 ) leading from the main network ( 1 ) to the consumer circuit ( 5 ), two mutually identical contactors (H 1 and H 2 ) are connected in series. A isolating transformer ( 7 ) is arranged behind the shooters in the further course of the connecting lines ( 6 ), as is customary in hospitals in order to avoid a direct connection between the consumer circuit ( 5 ) and the network. A safety contactor ( 8 ) is also illustrated in the drawing.

Für die Zuschaltung des Notnetzes (2) bei Ausfall des Hauptnetzes (1) sind zwei parallele Verbindungsleitungen (9 bzw. 10) vorgesehen, wobei in jeder der beiden Verbindungsleitungen ein Schütz (N1 bzw. N2) angeordnet ist. Auf der Ausgangsseite sind beide Schütze (N1 und N2) über Leitungen (11) an die vom Hauptnetz kommenden Leitungen (6) angeschlossen.Two parallel connecting lines ( 9 and 10 ) are provided for connecting the emergency network ( 2 ) in the event of a failure of the main network ( 1 ), a contactor (N 1 or N 2 ) being arranged in each of the two connecting lines. On the output side, both contactors (N 1 and N 2 ) are connected to the lines ( 6 ) coming from the main network via lines ( 11 ).

Die Schütze (H1 und N1) einerseits und die Schütze (H2 und N2) andererseits bilden hinsichtlich ihrer gegenseitigen Verriegelung je eine Gruppe (I bzw. II). Die elektrische Verriegelung, die dazu dient, eine gleichzeitige Einschaltung der beiden einer Gruppe angehörenden Schütze zu verhindern, kann in bekannter Weise ausgebildet sein. Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit ist zusätzlich eine gegenseitige mechanische Verriegelung vorgesehen. Diese kann als Art Schubklinkenverriegelung ausgebildet sein. Sie ist in der Zeichnung durch je eine Schubklinke (12 bzw. 13) und durch Gestängeteile (14 bzw. 15) schematisch angedeutet.The contactors (H 1 and N 1 ) on the one hand and the contactors (H 2 and N 2 ) on the other hand each form a group (I or II) with regard to their mutual locking. The electrical interlock, which serves to prevent simultaneous activation of the two contactors belonging to a group, can be designed in a known manner. To further increase security, a mutual mechanical interlock is additionally provided. This can be designed as a type of pawl lock. It is indicated schematically in the drawing by a pawl ( 12 or 13 ) and by linkage parts ( 14 or 15 ).

Zu jeder der beiden Gruppen von Schützen gehört ein eigener Steuerstromkreis. Die Ausbildung solcher Steuerstromkreise ist bei einer Netzumschalteinrichtung in der bisher gebräuchlichen Art bekannt. Sie sind daher in der Zeichnung nicht dargestellt. Als Energiequelle für die Steuerstromkreise ist ein vom Hauptnetz und vom Notnetz unabhängiges Gleichspannungsnetz (16) vorgesehen. Jeder der beiden Steuerstromkreise (17 bzw. 18) enthält eine eigene Sicherung (F1 bzw. F2). Each of the two groups of contactors has its own control circuit. The design of such control circuits is known in the case of a network switchover device in the previously customary manner. They are therefore not shown in the drawing. A DC voltage network ( 16 ) which is independent of the main network and the emergency network is provided as the energy source for the control circuits. Each of the two control circuits ( 17 and 18 ) contains its own fuse (F 1 and F 2 ).

In der Zeichnung sind die Hauptschütze (H1 und H2) in der Einschaltstellung dargestellt, d.h. es liegt der Normalfall vor, bei dem der Verbraucherkreis mit dem Hauptnetz (1) verbunden ist. Aus den Darstellungen der mechanischen Verriegelungen (12, 13) wird deutlich, daß bei diesem Zustand die Notschütze (N1 und N2) nicht einschaltbar sind. Wechselt dagegen eines der Hauptschütze in die Ausschaltstellung, so gibt die mechanische Verriegelung (12 bzw. 13) das zugehörige Notschütz (N1 bzw. N2) für eine Einschaltung frei.In the drawing, the main contactors (H 1 and H 2 ) are shown in the switch-on position, ie there is the normal case in which the consumer circuit is connected to the main network ( 1 ). From the representations of the mechanical interlocks ( 12 , 13 ) it is clear that the emergency contactors (N 1 and N 2 ) cannot be switched on in this state. If, on the other hand, one of the main contactors changes to the switch-off position, the mechanical interlock ( 12 or 13 ) releases the associated emergency contactor (N 1 or N 2 ) for switching on.

Bei den bislang gebräuchlichen Netzumschalteinrichtungen dieser Art mit je einem Haupt- und einem Notschütz ist bei einer Reihe von möglichen Störfällen, eine Umschaltung auf das Notnetz nicht möglich, wenn das in der Einschaltstellung befindliche einzige Hauptschütz nicht in seine Ausschaltstellung umschaltbar ist. Störungen am Schütz selbst können darin bestehen, daß die Schützspule defekt ist oder die Kontakte verschweißt sind oder die Mechanik der Kontakte nicht bewegbar ist. Ebensogut können Störungen im zugehörigen Steuerstromkreis eine Umschaltung des Hauptschützes verhindern. Bei Störungen dieser Art ist also bei Ausfall der Spannung im Hauptnetz eine Umschaltung auf das Notnetz nicht möglich.With the network switching devices that have been used up to now This type with one main and one emergency contactor is included a number of possible accidents, switching to the emergency network is not possible if that in the on position only main contactor located in his Switch-off position is switchable. Contactor faults itself can consist of the contactor coil being defective or the contacts are welded or the mechanics of the Contacts is not movable. Faults in the associated control circuit switching the Prevent main contactor. In the event of this type of malfunction if the voltage in the main network fails, switch over to the emergency network is not possible.

Anders verhält es sich bei der erfindungsgemäßen Netzumschalteinrichtung, die auf der Anwendung von zwei voneinander unabhängigen Gruppen von Schützen mit je einem Haupt- (H1, H2) und je einem Notschütz (N1, N2) basiert. Jede dieser beiden Gruppen ist mit einem eigenen Steuerstromkreis (17 bzw. 18) versehen. Sollte beim Ausfall der Spannung im Hauptnetz (1) das Hauptschütz (H1) aus irgendeinem Grund nicht ausschaltbar sein, so tritt an seine Stelle das Hauptschütz (H2), welches damit den Weg für die Einschaltung des Notschützes (N2) freimacht. Das gleiche gilt für den Vorgang der Zurückschaltung vom Notnetz (2) auf das Hauptnetz (1).The situation is different with the network switching device according to the invention, which is based on the use of two mutually independent groups of contactors, each with a main contactor (H 1 , H 2 ) and an emergency contactor (N 1 , N 2 ). Each of these two groups is provided with its own control circuit ( 17 or 18 ). If the main contactor (H 1 ) cannot be switched off for any reason when the voltage in the main network ( 1 ) fails, the main contactor (H 2 ) takes its place, thus clearing the way for switching on the emergency contactor (N 2 ). The same applies to the process of switching back from the emergency network ( 2 ) to the main network ( 1 ).

Claims

1. Network switching device for a consumer circuit, which is normally connected to the main network and can be automatically connected to an emergency network in the event of a power failure with the help of contactors, in particular for hospitals, characterized in that two groups of contactors are provided, of which each group has a main - (H 1 or H 2 ) and an emergency contactor (N 1 or N 2 ), the main contactors (H 1 , H 2 ) between the main network ( 1 ) and the consumer circuit ( 5 ) in series and the emergency contactors (N 1 , N 2 ) are connected in parallel between the emergency network ( 2 ) and the consumer circuit ( 5 ), that the contactors of each group are electrically and mechanically interlocked in such a way that in each group only one of the two contactors (H 1 or N 1 or H 2 or N 2 ) can assume the switch-on position and that an independent control circuit is provided for each group of contactors (H 1 , N 1 or H 2 , N 2 ).

2. Network switching device according to claim 1, characterized in that the mutual mechanical locking is designed as a type of pawl latch ( 12 , 14 or 13 , 15 ), the simultaneous switch-off position of the two contactors (H 1 , N 1 or H 2 , N 2 ) allows a group, but when a contactor is switched on by a pawl lock ( 12 or 13 ) the other contactor in the group is locked in its off position.

3. Network switching device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the control circuits ( 17 , 18 ) are connected to a low-voltage energy source independent of the main network ( 1 ).