DE3926990C2

DE3926990C2 - Network switching facility

Info

Publication number: DE3926990C2
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: 1994-09-08
Anticipated expiration: 2009-08-17
Also published as: DE3926990A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Netzumschalteinrichtung für einen Verbraucherkreis gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Einrichtung ist in der Praxis bekannt.The invention relates to a Network switching device for a consumer group according to the preamble of claim 1. A such a device is known in practice.

Bei einer solchen Netzumschalteinrichtung ist in den vom Hauptnetz einerseits und vom Notnetz andererseits zum Verbraucherkreis führenden Zuleitungen jeweils ein mechanisch trennendes 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.With such a network switching device is in the from the main network on the one hand and from the emergency network on the other supply lines leading to the consumer circuit are mechanical each isolating contactor, namely a main and an emergency contactor, arranged that electrically against each other are locked that during the activation of the Main contactor the emergency contactor cannot be switched on and vice versa. In the event of a fault on the main contactor or in the associated control voltage circuit is thus at Failure of the mains voltage a switchover to the Emergency network not possible. Disruptions can, for example consist of the contacts on the shooters stick, defects on the contactor coil or on the Switching mechanics occur or the fuse in one Control circuit fails. Also at the moment known network switching device a state occur with no voltage at the consumer circuit pending, although one of the two is available standing networks is in order.

Aus der Zeitschrift "Der Elektroniker" Nr. 9 1978, Seiten EL 38 u. 39 ist eine unterbrechungsfreie Stromversorgungsanlage mit Wechselrichtern bekannt, bei der im Haupt- und Hilfsstromkreis je 1 mechanischer Kontakt angeordnet ist, die mechanisch gegeneinander verriegelt sind.From the magazine "The Electronics Technician" No. 9 1978, pages EL 38 u. 39 is one uninterruptible power supply system known with inverters, in the in the main and auxiliary circuit 1 mechanical contact each is arranged mechanically are locked against each other.

In der Druckschrift ist angegeben, daß die mechanischen Kontakte je durch ein gegenparallel geschaltetes Thyristorpaar ersetzt werden können.The publication states that the mechanical contacts ever through a pair of thyristors connected in parallel can be replaced.

Aus der DE 25 32 593 A1 ist eine Schalteinrichtung für eine unterbrechungsfreie Stromversorgungsanlage bekannt, bei der im Hauptstromkreis einerseits und im Ersatzstromkreis andererseits je ein mechanischer Trennschalter und ein Halbleiterschalter in Reihe geschaltet sind. Im Normalbetrieb ist ein Verbraucher über die geschlossenen Schaltkontaktte und den durchlässig gesteuerten Halbleiterschalter an das Netz angeschlossen. Bei einem Umschaltbefehl wird der Schaltkontakt im Netzstromkreis geöffnet und der Halbleiterschalter im Ersatzstromkreis geschlossen. In jeder der beiden Reihenschaltungen wirken die Komponenten wie ein einziger Schalter. Im Falle einer Störung an mechanischen Trennschalter ist eine Umschaltung auf das Ersatznetz nicht möglich. Diese Schalteinrichtung hat somit die gleichen Nachteile wie die eingangs erwähnte Netzumschalteinrichtung.DE 25 32 593 A1 describes a switching device for an uninterruptible power supply system known in the main circuit on the one hand and in Spare circuit, on the other hand, one mechanical each Disconnect switch and a semiconductor switch in series are switched. A consumer is in normal operation via the closed switching contacts and the permeable controlled semiconductor switch to the network connected. With a toggle command the Switch contact in the mains circuit opened and the Semiconductor switch in the equivalent circuit closed. In each of the two series connections act Components like a single switch. In case of a Malfunction of mechanical disconnector is one Switching to the backup network is not possible. This Switching device thus has the same disadvantages as the network switching device mentioned at the beginning.

Dabei ist für alle Schaltelemente der beiden Stromkreise eine einzige Steuereinrichtung vorgesehen, die auch die gegenseitige Verriegelung der Schaltelemente bewirkt.It is for all switching elements one of the two circuits Control device provided the also interlocking of the switching elements.

In der Praxis aufgetretene Störfälle haben gezeigt, daß bei Netzschalteinrichtungen der vorstehend beschriebenen Art eine sichere Stromversorgung trotz Vorhandensein 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 in network switching devices of the above described type a safe power supply despite The presence of an emergency network cannot be achieved. It need not be particularly emphasized that for example in hospitals even one only brief voltage failure in the consumer circuit can have serious consequences. Here she wants Invention to remedy the situation.

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, eine verbesserte Netzumschalteinrichtung mit größerer Funktionssicherheit als bisher bereitzustellen, die vor allem so beschaffen ist, daß auch bei eventuellen Störungen an den verwendeten Schaltelementen eine sichere Netzumschaltung ermöglicht ist und somit Stromunterbrechungen im Verbraucherkreis vermieden werden.The object of the invention is therefore a improved switching facility with larger Provide functional reliability than before, the above everything is such that even with possible Faults in the switching elements used secure network switching is enabled and thus Electricity interruptions in the consumer circuit avoided become.

Ausgehend von einer Netzumschalteinrichtung der eingangs erwähnten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Starting from a network switching facility of This task is mentioned at the beginning according to the invention in the characterizing part of Features specified claim 1 solved.

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 allows, 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 with 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 cannot be switched off, the second main contactor 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 is 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 direct voltage of which is converted into alternating 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.Two contactors (H1 and H2), which are identical to one another, are connected in series in the connecting lines ( 6 ) leading from the main network ( 1 ) to the consumer circuit ( 5 ). 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 (N1 or N2) being arranged in each of the two connecting lines. On the output side, both contactors (N1 and N2) 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 (H1 and N1) on the one hand and the contactors (H2 and N2) 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, mutual mechanical locking is also 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 manner previously used. 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 (F1 and F2).

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.The main contactors (H1 and H2) are shown in the switch-on position in the drawing, ie there is the normal case in which the consumer circuit is connected to the main network ( 1 ). From the illustrations of the mechanical interlocks ( 12 , 13 ) it is clear that the emergency contactors (N1 and N2) cannot be switched on in this state. If, on the other hand, one of the main contactors changes to the open position, the mechanical interlock ( 12 or 13 ) releases the associated emergency contactor (N1 or N2) 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 may 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 interference 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 for 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 (H1, H2) and an emergency contactor (N1, N2). Each of these two groups is provided with its own control circuit ( 17 or 18 ). If for some reason the main contactor (H1) cannot be switched off in the event of a power failure in the main network ( 1 ), the main contactor (H2) takes its place, thus clearing the way for the emergency contactor (N2) to be switched on. The same applies to the process of switching back from the emergency network ( 2 ) to the main network ( 1 ).

Claims

1. A network switching device for a consumer circuit which is normally connected to the main network ( 1 ) and can be automatically connected to an emergency network ( 2 ) in the event of a power failure with the aid of mechanically separating contactors, in particular for hospitals, characterized in that

that two groups of shooters are provided, each group comprising a main contactor (H1 or H2) and an emergency contactor (N1 or N2),
- that the main contactors (H1, H2) between the main network ( 1 ) and the consumer circuit ( 5 ) are connected in series and the emergency contactors (N1, N2) between the emergency network ( 2 ) and the consumer circuit ( 5 ) are connected in parallel,
- That the contactors of each group are electrically and mechanically locked against each other in such a way that in each group only one of the two contactors (H1 or N1 or H2 or N2) can assume the switch-on position

and that for each group of shooters (H1, N1 and H2, N2) an independent control circuit is provided.

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 one simultaneous switch-off position of the two contactors (H1, N1 or H2, N2) Group permits, 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 ).