DE69914008T2

DE69914008T2 - Sicherheitsvorrichtung für Beleuchtungssysteme, die von mehreren in Reihe geschalteten Lampen gebildet werden

Info

Publication number: DE69914008T2
Application number: DE69914008T
Authority: DE
Inventors: Basile Gianluigi
Original assignee: OCEM SpA
Current assignee: OCEM SpA
Priority date: 1998-03-13
Filing date: 1999-03-11
Publication date: 2004-11-11
Anticipated expiration: 2019-03-12
Also published as: ITBO980156A1; EP0944295A2; EP0944295A3; DK0944295T3; EP0944295B1; ES2213304T3; DE69914008D1; ATE257639T1; PT944295E; IT1299901B1; ITBO980156A0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Sicherheitsvorrichtungen, die Stromversorgungsvorrichtungen für mehrere in Reihe geschaltete Lampen zugeordnet sind, insbesondere für Entladungslampen, die in industriellen und/oder öffentlichen Beleuchtungssystemen verwendet werden.
Beleuchtungssysteme mittlerer/hoher Leistung, die es bisher gab, verwenden häufig Entladungslampen, die vorzugsweise in Reihe geschaltet sind.
Dies erlaubt es bekannten Stromversorgungsquellen, die gewünschte Stromstärke in Relation zu der Anzahl der eingebauten Lampen zu liefern.
Für einen Ausfall sind die herkömmlichen Systeme mit einem Transformator in Reihe mit dem Lastkreis versehen, im allgemeinen mit der Sekundärwicklung des Leistungsversorgungs-Transformators, der mittels einer geeigneten Steuereinheit Übergangs- und Schutzvorrichtungen betätigt, welche im Versorgungskreis vorgesehen sind, d. h. in der Primärwicklung des Leistungsversorgungs-Transformators (1).
Während der kurzen Zeit, die zwischen dem Systemschaden, z. B. einem Lampenausfall, und dem anschließenden Eingriff der Übergangs- und Schutzvorrichtung am Primärkreis verstreicht, liegt die gesamte Spannung der sekundären Versorgungswicklung V2 an den Anschlüssen der ausgefallenen Lampe an (1a).
Nachdem die beschädigte Lampe durch eine spezialisierte Bedienungsperson ersetzt oder repariert wurde, ist es möglich, die Lastkreisversorgung mittels der Steuereinheit wieder herzustellen.
Wenn der Schaden nicht einwandfrei identifiziert wird und daher das System weiterhin fehlerhaft arbeitet, liegt die volle Spannung der sekundären Versorgungswicklung V2 weiterhin an den Anschlusspunkten des beschädigten Systemteils an, was für Personen in der Nähe des beschädigten Beleuchtungssystems gefährlich ist.
Diese unerwünschte Situation kann mit spezieller Häufigkeit in allen Beleuchtungssystemen auftreten, die nur während einer vorgegebenen Zeitdauer, d. h. in unterbrochenen Zyklen, betätigt werden.
Im Fall, dass der Schaden eintritt, während das Beleuchtungssystem nicht in Betrieb ist, sollte es, wenn das System eingeschaltet wird, zu einem anfänglichen Übergangszustand kommen, währenddessen die Übergangs- und Schutzvorrichtungen nicht in der Lage wären, wegen der technisch-operativen Eigenschaften der Entladungslampen innerhalb der richtigen Zeit zu arbeiten.
Aufgrund dieses Problems liegt die gesamte Versorgungsspannung V2 während der Zeit zwischen dem Einschaltmoment und der Intervention der Übergangs- und Schutzvorrichtung im Primärkreis immer noch an dem Abschnitt an, in dem der Fehler aufgetreten ist. Dies bildet eine ernsthafte Gefahr für in der Nähe befindliche Leute.
Das Dokument WO-A-87107730 offenbart eine Vorrichtung zum Prüfen der Kontinuität eines Kabels mit Drähten, die zwischen Anschlüssen in zwei Endverbindern laufen. Das Kabel ist so ausgelegt, dass ein einzelner Pfad durch jeden Draht und seine zugehörigen Anschlüsse gebildet wird. Die Verbinder sind in passende Aufnahmen an der Vorrichtung eingesteckt, welche außerdem eine Anordnung zugehöriger lichtemittierender Dioden und einer Anordnung aus Stiften umfasst. Der Benutzer drückt die Nadel eines manuell bewegbaren Tasters gegen jeden Stift. Die zugehörige lichtemittierende Vorrichtung wird nur dann erregt, wenn es eine einwandfreie Kontinuität für einen gegebenen Pfad im Kabel gibt.
Eine mangelnde Erregung der zugehörigen Vorrichtung oder Erregung irgendeiner anderen Vorrichtung zeigt eine Unterbrechung der Kontinuität und deren Quelle an.
Das Dokument WO-A-74/18811 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Speisen mehrerer in Reihe geschalteter fluoreszierender Lampen, die beim Start mit einer veränderlichen Spannung einer Frequenz gespeist werden, welche während einer ausgewählten Zeitdauer zwischen einem minimalen Wert und einem maximalen Wert schwankt. Dies sorgt dafür, dass der Betriebsbeginn der Lampen mit einem geeigneten Spannungswert erfolgt. Anschließend werden die Lampen mit einem konstanten Strom der Nennfrequenz gespeist.
Das Dokument EP 768 810 offenbart ein geerdetes Fehlerdetektorsystem für Landebahn-Beleuchtungssysteme mit einer elektronischen Schaltung, die so ausgebildet ist, dass sie einen Erdungsfehler des Beleuchtungssystems detektiert. Der von der Lecksensorschaltung erfasste Strom wird aufgezeichnet, und der gemessene Wert des Stromflusses wird dann zu dem Ausmaß des Erdungsfehlerzustandes in Beziehung gesetzt. Die Funktion der Vorrichtung ist die Langzeitüberwachung des Isolierwiderstandes der Hochspannungs-Reihenschaltung.
Diese Erfindung wurde daher mit dem allgemeinen Ziel entwickelt, eine Sicherheitsvorrichtung für Beleuchtungssystems aus mehreren Lasten, vorzugsweise in Reihe geschalteten Lampen, zu schaffen, welche die metallische Kontinuität des Systems, in der sie angeordnet ist, verifizieren kann, ehe Leistung angelegt wird.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Sicherheitsvorrichtung vorzuschlagen, die Sicherheit für Personen in der Nähe des Systems in dem von diesem System eingenommenen gesamten Bereich gewährleistet.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Sicherheitsvorrichtung vorzuschlagen, welche sich durch eine einfache technische Lösung ergibt, die extrem funktional, betriebssicher und kostengünstig ist und die auch in bereits vorhandenen und/oder obsoleten Systemen verwendet werden kann.
Die oben genannten Ziele werden entsprechend den Gegenständen der Ansprüche erzielt.
Die charakteristischen Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen vollständiger aus der folgenden detaillierten Beschreibung eines bevorzugten, jedoch nicht des einzigen Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen hervor, in denen:
1 eine schematische Ansicht eines herkömmlichen Schaltungsschemas ist, das für Beleuchtungssystem verwendet wird;
1a eine schematische Ansicht eines speziellen Teils dieses Schaltungsschemas in einem speziellen Betriebszustand ist;
2, 3 Ansichten des grundsätzlichen Schaltungsschemas der vorgeschlagenen Sicherheitsvorrichtung in zwei besonders charakteristischen Betriebszuständen sind.
Unter Bezugnahme auf die oben beschriebenen Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 3 allgemein mehrere Lasten, z. B. Entladungslampen, die in Reihe geschaltet sind und durch die Auslassanschlüsse eines ersten Generators GAC gespeist werden.
Der erste Generator GAC ist vorzugsweise ein Wechselstrom-Generator, der in der Lage ist, eine innerhalb akzeptabler Werte veränderliche Spannung V2 zu liefern.
Die Eingangsanschlüsse des ersten Generators GAC werden über ein erstes Schaltmittel 4 gespeist, das mit einer Steuereinheit C verbunden ist. Ein Transformator 5, dessen Primärwicklung mit der Gruppe Lampen 3 in Reihe geschaltet ist (siehe 1), gibt sein Ausgangssignal an die Steuereinheit C ab.
Die vorgeschlagene Sicherheitsvorrichtung 1 ist mit den Lampen 3 in Reihe geschaltet, welche einen Lastkreis 3a definieren, der von den Ausgangsanschlüssen des ersten Generators GAC gespeist wird.
Ein normalerweise geschlossener Schalter 11 und ein Detektorkreis 3b sind mit den Ausgangsanschlüssen der Sicherheitsvorrichtung 1 verbunden.
Der Detektorkreis 3b, der durch einen zweiten Generator GDC, beispielsweise einen Niederspannungs-Generator, mit Leistung versorgt wird, enthält ein paar zweiter elektrischer Schalter 12, die mechanisch miteinander verbunden und normalerweise geöffnet sind, eine Impedanz Z, vorzugsweise mit einem hohen Leistungsfaktor, und eine Strommessvorrichtung 90.
Ein isolierender elektrischer Schalter 13, der normalerweise geschlossen und geerdet ist, ist mit den Ausgangsanschlüssen des zweiten Generators GDC verbunden, welcher vorzugsweise ein Gleichstromgenerator ist. Entsprechend bekannten Techniken ist der isolierende elektrische Schalter über eine Niedrigimpedanzverbindung geerdet, welcher ein Nullreferenzpotential erzeugt.
Sämtliche elektrischen Schalter, d. h. der erste elektrische Schalter 11, die zweiten elektrischen Schalter 12 und der isolierende elektrische Schalter 13, werden in der geeigneten Phasenbeziehung durch einen einzigen Aktuator 10, z. B. ein elektrischmechanisches Relais betätigt, welches wiederum von der Steuereinheit C betätigt wird.
Die Funktionsweise der vorgeschlagenen Sicherheitsvorrichtung 1 wird im folgenden unter spezieller Bezugnahme auf die am meisten charakteristischen Betriebszustände beschrieben.
Wenn sich der Lastkreis 3a in normalen Betriebszuständen befindet, läuft der Nennlaststrom durch jede Lampe 3 und den Transformator 5.
In diesen sozusagen Nennbetriebszuständen bleiben der erste elektrische Schalter 11 und der isolierende elektrische Schalter 13 der Sicherheitsvorrichtung 1 in ihrer geschlossenen Stellung, während die zweiten elektrischen Schalter 12 geöffnet sind (2).
Wenn der erste elektrische Schalter 11 geschlossen ist, entsteht ein Außerbetriebszustand I, und die Sicherheitsvorrichtung 1 ist inaktiv.
Im Einschaltmoment treten zahlreiche Einstellungsübergangseffekte aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften der Lampen 3 auf. In diesem Augenblick könnte ein möglicher vorheriger Fehler bewirken, dass die gesamte Versorgungsspannung V2 des Lastkreises 3a an die Anschlüsse einer Lampe 3 (1a) angelegt wird.
Dieser Zustand kann häufig in solchen Systemen auftreten, die nicht kontinuierlich arbeiten, typischerweise in einem Beleuchtungssystem, und ist besonders gefährlich für Leute, die sich in der Nähe des Fehlerpunktes aushalten.
Falls es erwünscht ist, vorher die metallische Kontinuität der Schaltung zu prüfen, um solche gefährlichen Situationen zu vermeiden, nach Wartungsarbeiten oder nach Reparaturen oder nach einem Prüfvorgang entsprechend einem Überwachungsprogramm, bevor die Versorgungsspannung angelegt wird, kann die Sicherheitsvorrichtung 1 aktiviert werden.
Die Sicherheitsvorrichtung 1 kann manuell oder durch die Steuereinheit C nur dann betätigt werden, wenn der erste Generator GAC nicht mit Leistung versorgt wird.
Wenn die Sicherheitsvorrichtung 1 aktiv ist, kann der Lastkreis 3a mit dem Detektorkreis 3b durch das Relais 10 in Reihe geschaltet werden, welches den elektrischen Schalter 11 öffnet.
Durch Öffnen des ersten elektrischen Schalters 11 wird ein Betriebszustand O für die Sicherheitsvorrichtung 1 bestimmt.
Zur selben Zeit, wenn der erste elektrische Schalter 11 öffnet, sind die zweiten elektrischen Schalter 12, die mit dem ersten elektrischen Schalter mechanisch verbunden sind, geschlossen, und zwar ebenfalls aufgrund der Wirkung des Relais 10.
In Phasenbeziehung zum Schließen des zweiten elektrischen Schalters 12 und zum Öffnen des ersten elektrischen Schalters 11 sendet der zweite Generator GDC einen vorgegebenen Detektierfortsetzungsstrom, der durch den Lastkreis 3a und den Detektorkreis 3b läuft (3).
Wenn die Integrität des Lastkreises 3a durch die Messmittel 90 aufgrund des durch eine geschlossene Schaltung fließenden Detektorstromes bestätigt wird, speichert die Steuereinheit C diese Daten, und sie schließt möglicherweise die ersten Schaltmittel 4, so dass die Lampen 3 mit Leistung versorgt werden.
Anderenfalls wird der Fehler mittels eines vorgegebenen akustischen oder optischen Signals angezeigt.
Das Vorhandensein einer derartigen Sicherheitsvorrichtung 1 in einem Beleuchtungssystem gewährleistet Sicherheit für in der Nähe befindliche Leute bei einem anomalen Betriebszustand des Systems.
Durch Prüfen der Integrität des Beleuchtungssystems, in der die Sicherheitsvorrichtung 1 eingesetzt ist, verhindert sie alle möglichen anomalen und gefährlichen Wirkungen, die von der vollen Versorgungsspannung an den Anschlüssen einer einzelnen Last 3 hervorgerufen werden können, und zwar sowohl wegen des hohen Wertes und wegen der riskanten Art und Weise, in der dieser Zustand auftritt.
Die beanspruchte Lösung verhindert verschiedene mögliche Unfälle für das Wartungsteam und für andere Leute, die versehentlich eine zu nahe Position im Betriebsbereich des Beleuchtungssystems einnehmen.

Claims

Beleuchtungssystem mit mehreren Lampen (3), die in einem Lastkreis (3a) in Reihe geschaltet sind, welcher von einem ersten Generator (GAC) gespeist wird, welcher mit einer Leistungsversorgung über erste Schaltmittel (4) verbunden ist, einer Steuereinheit (C), die mit den Schaltmitteln (4) verbunden ist, um die Leistungszufuhr zu dem ersten Generator (GAC) zu steuern, und einer Sicherheitseinrichtung, welche Sicherheitseinrichtung (1) umfasst: einen Detektorkreis (3b), der einen zweiten Generator (GDC) enthält, und ein Messmittel (90), das mit dem Detektorkreis in Reihe geschaltet ist, um den durch den Detektorkreis (3b) fließenden Strom zu messen und dadurch die Kontinuität des Lastkreises (3a) zu prüfen; welche Sicherheitseinrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass: erste Betriebsmittel (11) mit dem Lastkreis (3a) in Reihe geschaltet sind und von einem Aktuator (10) betätigt werden, der von der Steuereinheit (C) in Phasenbeziehung zu dem Deaktivierungszustand der Schaltmittel (4) betätigt wird, wobei die ersten Betriebsmittel (11) zwischen zwei Stellungen bewegbar sind, und zwar eine Außerbetriebsstellung (I), in der sie den Lastkreis (3a) schließen, und eine Betriebsstellung (O), in der der Lastkreis (3a) offen ist, und zwar wegen Unterbrechung des Lastkreises (3a), da die Anschlüsse der Betriebsmittel (11) voneinander abgetrennt sind; dass der Detektorkreis (3b) von den Anschlüssen der Betriebsmittel (11) abgeleitet ist, wenn sie sich in der Betriebsstellung (O) befinden; dass die Strom-Messmittel (90) mit der Steuereinheit (C) verbunden sind; dass die Strom-Messmittel (90) im Betrieb die Steuereinheit (C) darüber informiert, ob es, wenn sich die ersten Betriebsmittel (11) in der Betriebsstellung (O) befindet, einen Stromfluss gibt; dass die Steuereinheit (C) im Betrieb den Betrieb der ersten Betriebsmittel (11) und der ersten Schaltmittel (4) und somit eine Leistungszufuhr zu dem Lastkreis (3a) erst zulässt, nachdem der Stromfluss durch den Lastkreis (3a) und den Detektorkreis (3b) in der Betriebsstellung (O) der ersten Betriebsmittel (11) detektiert worden ist.
Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektorkreis (3b) umfasst: mindestens eine Impedanz (Z) zum Begrenzen des durch den Detektorkreis (3b) fließenden Stromes und zweite Betriebsmittel (12), die in Phasenbeziehung zu den ersten Betriebsmitteln (11) durch den Aktuator (10) aufgrund eines von der Steuereinheit (C) empfangenen Befehls betätigt werden, um den Detektorkreis (3b) vom Lastkreis (3a) abzutrennen, wenn die ersten Betriebsmittel (11) in die Außerbetriebsstellung (I) eingestellt sind.
Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Betriebsmittel (11, 12) elektrische Schalter umfassen.