DE4407117A1 - Anordnung zur eigensicheren Stromversorgung von elektrischen Verbrauchern, insbesondere mit langen Einspeiseleitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur eigensicheren Stromver­ sorgung von elektrischen Verbrauchern, die von einem eigensicheren Netzgerät mit elektrischer Energie versorgt werden.

Eigensicher sind Stromkreise, wenn ihre Energie so gering ist, daß durch sie die Zündung eines explosiven Gemischs in seiner zündwilligsten Form weder durch Funken bei Stromschluß oder -unterbrechung noch durch an­ dere Wärmewirkung eintritt. Die Bestimmungen von VDE 0165 und 0171 für die Zündschutzart Eigensicherheit berücksichtigen von verschiedenen Gasgemischen die Zündwilligkeit, indem für die Verhältnisse in chemischen und bergbaulichen Anlagen unterschiedliche Bereiche der Eigensicherheit festgelegt sind. Für eigensichere Stromkreise in schlagwettergefährdeter Umgebung werden die Sicherheitsanforderungen auf Methan bezogen.

Wenn in Anlagen oder Stromkreisen nur ein Teil eigensicher ist, der für die Verwendung in explosionsgefährdeten Betriebsstätten bestimmt ist, müssen die in nicht-eigensicheren Teil außerhalb des explosionsgefährdeten Be­ reichs angeordnet werden. Läßt sich eine Unterbringung der nicht-eigensi­ cheren Teile innerhalb des gefährdeten Bereichs nicht vermeiden, müssen die nicht-eigensicheren Teile in einer der üblichen anderen Zündschutzar­ ten ausgeführt sein.

Für elektrische Verbraucher, wie Schaltgeräte, Magnetventile und dgl., die in explosionsgefährdeten Bereichen angeordnet sind, werden vielfach eigensichere Stromversorgungsgeräte eingesetzt. Für den Ausgangsstrom­ kreis solcher eigensicheren Stromversorgungsgeräte sind bestimmte elektri­ sche Kenngrößen, nämlich Spannung, Strom, maximal anschließbare Kapazität und/oder Induktivität festgelegt. Die an ein eigensicheres Stromversor­ gungsgerät anschließbaren Verbraucher, wie Magnetventile usw., enthalten Induktivitäten. Die Leitungen und Kabel zwischen dem Stromversorgungsge­ rät und den Verbrauchern weisen im allgemeinen Kapazitäten auf. Die Zahl der an ein Stromversorgungsgerät anschließbaren Verbraucher richtet sich daher danach, daß die Kapazitäten und Induktivitäten der Verbraucher und Leitungen nicht die zulässige Kapazität und Induktivität, die dem Stromver­ sorgungsgerät zugeordnet sind, überschreiten.

Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, eine Anord­ nung zur eigensicheren Stromversorgung von Verbrauchern aus einem Stromversorgungsgerät zu entwickeln, wobei die Anzahl und/oder die Längen der Versorgungsleitungen zu den Verbrauchern gesteigert werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an den Ausgang des eigensicheren Stromversorgungsgeräts wenigstens zwei zu Verbrauchern führende Stromkreise angeschlossen sind, von denen wenigstens einer über eine eigensichere Strombegrenzungsschaltung und/oder Spannungsan­ passungsschaltung mit dem Ausgang des Netzgeräts verbunden ist und daß der maximale Strom der Strombegrenzerschaltung kleiner als der maximale Strom des Netzgeräts ist und/oder die Ausgangsspannung der Spannungs­ anpassungsschaltung kleiner als die Nennausgangsspannung des Netzgeräts ist. Durch die Strombegrenzung und/oder die Spannungsanpassung ergeben sich andere Kapazitäten und/oder Induktivitäten des von der den Strom und/oder die Spannung anpassenden Schaltung gespeisten Stromkreises. Die Kapazitäten und/oder Induktivitäten können daher höher sein als in einem Abzweig ohne eine derartige Anpassungsschaltung. Deshalb ist es möglich, mehr induktivitäts- und/oder kapazitätsbehaftete Verbraucher an eine Anpassungsschaltung anzuschließen, als dies bei direktem Anschluß dieser Verbraucher an den Ausgang des Stromversorgungs- bzw. Netzgerätes möglich wäre. Unter kapazitätsbehafteten Verbrauchern ist dabei auch ein über eine längere Leitung versorgter Verbraucher zu verstehen, bei dem die kapazitive Belastung durch die Leitungskapazität verursacht wird. Es können deshalb Verbraucher über lange Leitungen mit der Anpassungsschaltung verbunden werden.

Im allgemeinen werden mehr als eine Strombegrenzungs- und/oder Span­ nungsanpassungsschaltung an das eigensichere Stromversorgungs- bzw. Netz gerät angeschlossen, wodurch sich eine beträchtliche Steigerung der von dem Netzgerät gespeisten Verbraucher bzw. der Länge der Verbindungsleitungen zu den Verbrauchern ergibt.

Ein Stromkreis kann neben dem die Anpassungsschaltungen enthaltenden Stromkreis auch noch direkt mit dem eigensicheren Netz gerät verbunden sein.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind Strombegrenzungs- und/oder Spannungsanpassungsschaltungen in wenigstens einem Gehäuse aus Kunst­ stoff oder Metall für die Hutschienenmontage angeordnet. Die Gehäuse las­ sen sich einfach und schnell auf handelsüblichen Hut- bzw. C-Schienen befestigen und mit dem Netz gerät sowie den Verbrauchern über Leitungen verbinden.

Es ist auch günstig, die Strombegrenzungs- und/oder Spannungsanpassungsschaltungen in Einbaugehäuse der Zündschutzart Ei­ gensicherheit mit Schraubbefestigung anzuordnen. In einem Gehäuse kann nur eine Strombegrenzungs- und/oder Spannungsanpassungsschaltung an­ geordnet sein. Es ist aber auch möglich, mehrere solcher Schaltungen in einem Gehäuse unterzubringen. Die Anzahl der Anpassungsschaltungen in einem Gehäuse hängt vom verfügbaren Raum ab, der u. a. auch von der Anzahl der Eingangs- und Ausgangsanschlüsse bzw. deren Zugänglichkeit für eine leichte und einfache Drahtanschlußmöglichkeit bestimmt wird.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben, aus dem sich weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben.

Es zeigen:

Fig. 1 in Blockschaltbild einer Anordnung zur eigensicheren Stromversorgung von elektrischen Verbrauchern,

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht eines Gehäuses einer Schaltung zur eigensicheren Speisung von Verbrauchern mit elektrischer Energie,

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht einer anderen Ausführungsform eines Gehäuses mit einer Schaltung zur eigensicheren Speisung von Verbrauchern mit elektrischer Energie.

Eine Anordnung zur eigensicheren Stromversorgung von elektrischen Ver­ brauchern enthält ein Stromversorgungs- oder Netzgerät 1 in der Zünd­ schutzart Eigensicherheit, z. B. EEx i_bI. Das Netzgerät 1 ist eingangsseitig mit dem Energieversorgungsnetz, einem Wechselspannungsnetz von z. B. 220 V, über einen Stecker 2 angeschlossen und wandelt die Eingangswechselspannung in eine Gleichspannung um. Die Zündart Eigensi­ cherheit legt die elektrischen Kenngrößen des an den Ausgang 3 des Stromversorgungsgeräts angeschlossenen Stromkreises in bezug auf Span­ nung, Strom, maximal anschließbare Kapazität und Induktivität fest.

In Fig. 1 sind die für eine bestimmte Spannung U₁ und einen maximalen Strom I₁ zulässige Kapazität und C_max und die maximal zulässige Indukti­ vität mit L_max bezeichnet.

An den Ausgang 3 sind mehrere Stromkreise 4, 5, 6 und 7 angeschlossen, in denen sich z. B. Verbraucher 8, 9, 10, 11 befinden. Die Fig. 1 zeigt zwar nur je einen Verbraucher, wie Magnetventil, je Stromkreis. Es können aber auch mehr Verbraucher vorgesehen und in einem Stromkreis vorhanden sein.

Die Stromkreise 5, 6, 7 mit ihren Verbrauchern sind je an Ausgänge von Strombegrenzungs- und/oder Spannungsanpassungsschaltungen 12, 13 und 14 angeschlossen, deren Eingänge gemeinsam mit dem Ausgang 3 verbunden sind. In den Schaltungen 12, 13, 14 können also jeweils Strombegrenzungsanordnungen alleine, Spannungsanpassungsanordnungen alleine oder beide gemeinsam angeordnet sein. Die Schaltungen 12, 13, 14 sind in der Zündschutzart Eigensicherheit, insbesondere in EEx I_a/i_bI aus­ gebildet. Da die elektrischen Kenngrößen der eigensicheren Stromkreise 5, 6, 7 von den Strömen, Spannungen, Kapazitäten und Induktivitäten abhän­ gen, lassen sich durch Vorgabe maximaler Ströme, d. h. von oberen Strom­ grenzwerten und von Versorgungsspannungen, andere Werte von maximal zulässigen Kapazitäten und Induktivitäten erreichen, als ohne eine Strombe­ grenzung und/oder Spannungsanpassung vorgegeben wären. Bereits durch eine Strombegrenzung alleine ergeben sich höhere zulässige Induktivitäten und Kapazitäten. Dies bedeutet, daß im Kreis 7 Verbraucher mit höheren Kapazitäten bzw. Induktivitäten angeordnet sein können. Induktive Ver­ braucher sind z. B. Magnetventile und Schaltgeräte, die hohe Induktivitäten aufweisen, die maßgebend für das Zündverhalten des jeweiligen Stromkrei­ ses sind. Durch die Strombegrenzung und gegebenenfalls Spannungsanpas­ sung können daher mehr induktive Verbraucher über die Schaltungen 12, 13, 14 vom Stromversorgungsgerät gespeist werden. Durch eine auf die Zahl und die elektrischen Eigenschaften der Verbraucher abgestimmte Anzahl von Strombegrenzungsschaltungen mit bzw. ohne Spannungsanpassung ist es möglich, an das Stromversorgungsgerät 1 ein Maximum an Verbrauchern über längere Leitungen bzw. Kabel anzuschließen. Die Schaltungen 12, 13, 14 sind jeweils vorzugsweise in Zündschutzart EEx i_b/i_bI ausgeführt. Bei­ spielsweise wird von der Schaltung 14 eine Strombegrenzung auf den Wert I₂, der kleiner als der Wert I₁ des Stromversorgungsgeräts 1 ist, und eine Spannungsanpassung auf den Wert U₂, der kleiner als der Wert U₁ des Stromversorgungsgeräts 1 ist, durchgeführt. Für die Schaltung 13 gibt z. B. eine Strombegrenzung auf den Wert I₃ < I₁ und eine Spannungsanpas­ sung auf den Wert U₃ < U₁. Der Stromkreis 4 kommt ohne Strombegrenzung und Spannungsanpassung aus.

Die Strombegrenzungs- und/oder Spannungsanpassungsschaltungen 12, 13, 14 sind in Gehäusen 15 aus Metall oder Kunststoff untergebracht. Es kön­ nen mehr als eine Schaltung in einem Gehäuse 15 untergebracht sein. Aus Gründen eines übersichtlichen und flexiblen Schaltungsaufbaus ist es aber günstig, jeweils eine der Schaltungen in einem Gehäuse 15 anzuordnen. Das Gehäuse 15 hat eine übliche Schnappverbindung zum Montieren auf EN- Tragschienen (EN 50022, EN 50035). Die Strombegrenzungs- und/oder Spannungsanpassungsschaltungen 12, 13, 14 können aber auch in Gehäusen 16 aus Metall oder Kunststoff untergebracht sein, die an der Rückseite Winkel 17 zur Schraubbefestigung haben.

Claims (6)

1. Anordnung zur eigensicheren Stromversorgung von elektrischen Ver­ brauchern, die von einem eigensicheren Netzgerät mit elektrischer Energie versorgt werden, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang (3) des eigensicheren Netzgeräts (1) wenigstens zwei zu Verbrauchern (11, 8) führende Stromkreise (4, 7) angeschlos­ sen sind, von denen wenigstens einer (4) über eine eigensichere Strombegrenzungsschaltung (14) und/oder Spannungsanpassungs­ schaltung mit dem Ausgang (2) des Netzgeräts (1) verbunden ist, und daß der maximale Strom der Strombegrenzungsschaltung (14) kleiner als der maximale Strom des Netzgeräts (1) ist und/oder die Ausgangsspannung der Spannungsanpassungsschaltung kleiner als die Nennausgangsspannung des Netzgeräts (1) ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß an den Ausgang (3) des Netzgeräts Strombegrenzungsschaltungen (13, 14) und/oder Spannungsanpassungsschaltungen mit voneinander verschiedenen maximalen Strömen und/oder Ausgangsspannungen angeschlossen sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strombegrenzungsschaltungen (12, 13, 14) und/oder Span­ nungsanpassungsschaltungen in der Zündschutzart EEx I_a/I_bI ausge­ bildet sind.

4. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strombegrenzungsschaltungen (12, 13, 14) und/oder Span­ nungsanpassungsschaltungen in Gehäusen (15, 16) aus Metall oder Kunststoff angeordnet sind.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuse (15) für Schnappbefestigung auf Schienen ausgebil­ det sind.

6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuse (15) mit Winkeln (17) für die Schraubbefestigung versehen sind.