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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umschalten zwischen zwei mit je einem Sicherungselement abgesicherten Stromeinspeisungen mittels einer Umschalteinrichtung bei Auftreten eines Kurzschlussstromes hinter der Umschalteinrichtung und bei Erkennung eines Spannungsausfalls auf der bevorzugten Stromeinspeisung.
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Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Umschalten zwischen zwei mit je einem Sicherungselement abgesicherten Stromeinspeisungen bei Auftreten eines Kurzschlussstromes hinter der Umschalteinrichtung mit einer Einrichtung zur Erkennung eines Spannungsausfalls auf der bevorzugten Stromeinspeisung.
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In medizinisch genutzten Bereichen werden hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit der Stromversorgung gestellt. Bereits eine kurzzeitige Unterbrechung der Stromversorgung eines Krankenhauses kann den Erfolg einer Behandlungsmaßnahme in Frage stellen und eine Gefahr für den Patienten und das medizinische Personal bis hin zu lebensbedrohenden Situationen bedeuten. Aus diesem Grund fordern die Normen DIN VDE 0100-710 und IEC 60364-7-710 für medizinische genutzte Räume die Versorgung über zwei unabhängige Einspeisungen und die Anwendung einer ungeerdeten Stromversorgung (IT-System) mit Isolationsüberwachung. Um Ausfälle der Stromversorgung zu vermeiden, ist das Stromversorgungssystem redundant ausgelegt, wobei eine Umschalteinrichtung die Systemüberwachung sowie die Umschaltung zwischen der allgemeinen Stromversorgung (AV), einer Sicherheitsstromversorgung (SV) und/oder einer zusätzlichen Stromversorgung (ZSV) übernimmt. Ferner sehen die genannten Normen vor, dass diese Umschalteinrichtung und die dahinter angeschlossenen Verbraucher mit einem Sicherungselement in den jeweiligen Stromeinspeisungen, typischerweise mit einer als Schmelzsicherung ausgeführten Kurzschluss-Sicherung, abgesichert sein müssen. Bei Ausfall einer Stromeinspeisung muss innerhalb einer Zeitdauer von 500 ms auf die redundante Leitung umgeschaltet werden können. Dies bedeutet, dass für die Erkennung des Ausfalls einer bevorzugten Leitung meist nicht mehr als 200 ms verbleiben. Innerhalb dieser Zeitspanne sollte auch das Sicherungselement ausgelöst haben, damit die Umschaltung und die Trennung der Kontakte stromlos erfolgen kann.
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Die Auslösecharakteristik des verbauten Sicherungselements kann durch eine Zeit-Strom-Kennlinie beschrieben werden, die die Abschaltzeit in Abhängigkeit der Stromstärke darstellt. Aus der Zeit-Strom-Kennlinie geht hervor, dass das Sicherungselement umso eher auslöst, je größer der durch diese Sicherung hindurchfließende Strom ist. Von einem sicheren Auslösen kann im Fall einer Schmelzsicherung als Sicherungselement ausgegangen werden, wenn der Kurzschlussstrom das 1.6-fache des Nennstroms der Schmelzsicherung beträgt.
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Bekannte Umschalteinrichtungen sind derart konzipiert, dass sie die Spannung auf der bevorzugten Leitung laufend überwachen und bei Sinken des Spannungswertes unter einen Grenzwert auf einem oder mehreren Außenleitern eine automatische Umschaltung auf die redundante Stromeinspeisung erfolgt. Ein durch einen Kurzschluss vor der Umschalteinrichtung verursachter Spannungsausfall auf der bevorzugten Leitung führt daher infolge des Spannungseinbruchs zu der gewünschten Umschaltung auf die redundante Stromversorgung.
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Problematischer stellt sich der Fall eines Kurzschlusses hinter der Umschalteinrichtung dar. Ist der Kurzschlussstrom gemäß der Zeit-Strom-Kennlinie so hoch, dass das Sicherungselement innerhalb von 200 ms auslöst, so ist auch dieser Fall unproblematisch, da die Umschalteinrichtung den Spannungsausfall auf der bevorzugten Leitung erkennt und auf die redundante Leitung umschaltet; das Trennen der Kontakte erfolgt dabei stromlos. Auch auf der geschalteten redundanten Leitung wird der Spannungsausfall erkannt und der Kurzschlussstrom wird die Sicherung auslösen. Die Umschaltvorgänge sind damit beendet.
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Ist der Kurzschlussstrom aber gemäß der Zeit-Strom-Kennlinie so klein, dass das Sicherungselement nicht innerhalb von 200 ms auslöst, so schaltet zwar die Umschalteinrichtung sofort bei erkennen des Spannungsausfalls um, die Sicherung aber hat zu diesem Zeitpunkt noch nicht ausgelöst. Damit schaltet die Umschalteinrichtung schneller um, als die Sicherung auslösen konnte. Der Kurzschluss hinter der Umschalteinrichtung wird auf die redundante Leitung geschaltet. Die zuvor bevorzugte Leitung ist jetzt stromlos, aber wegen der nicht ausgelösten Sicherung noch betriebsbereit, d. h. spannungsführend, wohingegen jetzt auf der geschalteten redundanten Leitung der Spannungseinbruch erkannt wird und eine Rückumschaltung auf die zuvor bevorzugte Leitung erfolgt. Bevor also die Sicherung auf der redundanten Leitung auslösen konnte, wird wieder auf die bevorzugte Leitung zurück geschaltet und der Umschaltzyklus beginnt von neuem. Eine permanente Umschaltung zwischen den beiden Stromversorgungsleitungen wäre die Folge. Bei jeder Umschaltung würde der Kurzschlussstrom von den Schaltkontakten getrennt werden müssen. Dabei entstehen Schaltlichtbögen, die zu erhöhtem Verschleiß und vorzeitigem Ausfall der elektrischen Schaltkontakte führen können.
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Bekannt sind Umschalteinrichtungen, die zwischen zwei Stromeinspeisungen umschalten, um eine weitgehend unterbrechungsfreie Stromversorgung zu gewährleisten.
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Beispielsweise beschreibt die Patentschriftschrift
US 7,589,438 B2 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Umschaltung zwischen zwei Stromversorgungsquellen in einem Wechselspannungsnetz, wobei die Umschaltung phasenkompensiert erfolgt. Damit wird sichergestellt, dass die der Umschalteinheit nachgeschalteten Transformatoren nicht in die magnetische Sättigung gefahren werden und dabei einen unzulässig hohen Laststrom aus den Stromversorgungsquellen ziehen würden. Für die phasenkompensierte Umschaltung werden kontinuierlich die Phasen der zwei Stromversorgungsquellen erfasst und unmittelbar aus der Phasendifferenz eine Umschaltverzögerung berechnet.
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Die
EP 1 353 430 A2 zeigt eine Schaltungsanordnung, bei der zur Umschaltung zwischen zwei Stromversorgungsnetzen als Besonderheit die Stromunterbrechungseinrichtungen (elektrische Sicherungen, Sicherungselemente) zwischen der Umschalteinrichtung und dem jeweiligen Spannungsnetz – anstatt in einer gemeinsamen Verbindung des elektrischen Verbrauchers zu den Stromversorgungsnetzen – verschaltet sind.
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Die Druckschrift
DE 20 39 779 A beschreibt ein Verfahren zum unterbrechungsfreien Umschalten eines Verbrauchers von einem Stromversorgungsaggregat auf ein starres Wechselstrom-Bereitschaftsnetz. Dabei kann sowohl das Auftreten eines Kurzschlussstromes (Auslösen des Umschaltvorgangs), als auch dessen nachfolgende Unterschreitung eines wählbaren Wertes (Zurückschalten) von einem Stromwächter erkannt werden. Das Öffnen der Schaltelemente zu dem Stromversorgungsaggregat erfolgt dabei verzögert, um bei einem nur vorübergehend auftretenden Überstrom unnötige Schaltvorgänge zu vermeiden.
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Auf den Einfluss der Auslösecharakteristik von Sicherungselementen auf den Umschaltvorgang, insbesondere auf die Gefahr eines die Kontakte schädigenden mehrfachen Schaltens eines Kurzschlussstromes, gehen genannte Veröffentlichungen nicht ein.
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Aus diesem Nachteil ergibt sich die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art derart weiter zu entwickeln, dass ein fortlaufendes Umschalten unterbunden wird und der Verschleiß der elektrischen Kontakte gemindert wird.
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Bezogen auf ein Verfahren wird diese Aufgabe in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Umschaltung auf die redundante Stromeinspeisung in Abhängigkeit des zeitlichen Verlaufs eines Laststroms hinter der Umschalteinrichtung mit folgenden Verfahrensschritten verzögert erfolgt: Erfassen des zeitlichen Verlaufs des Laststromes, Erkennen des Laststroms als Kurzschlussstrom und Umschalten auf die redundante Stromeinspeisung bei Absinken des Kurzschlussstroms unterhalb des Schwellwertes für das sichere Auslösen des Sicherungselements. In vorteilhafter Weise erlaubt die Berücksichtigung des zeitlichen Verlaufs des Laststromes eine Feststellung des Auslösezeitpunkts der Schmelzsicherung und somit die Bestimmung des Zeitpunktes, ab dem die Kontakte stromlos sind. Die nachfolgende Umschaltung auf die redundante Leitung erfolgt somit unter Vermeidung von zusätzlichem Verschleiß der elektrischen Kontakte. Zudem wird die zuvor bevorzugte Leitung als nicht mehr betriebsbereit erkannt und eine Rückschaltung von der geschalteten redundanten Leitung wird vermieden.
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Dabei wird der Laststrom zunächst messtechnisch erfasst und ausgewertet. Wird der Laststrom als Kurzschlussstrom erkannt, so erfolgt die Umschaltung auf die redundante Stromeinspeisung erst bei einem Wiederabsinken des Kurzschlussstroms. Die messtechnische Erfassung und Auswertung des Laststroms ermöglicht eine zuverlässige Feststellung, ob ein Kurzschlussstrom vorliegt und setzt den Umschaltzeitpunkt in eine definierte Beziehung zu dem Stromwert des Laststromes.
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Die Umschaltung auf die redundante Stromeinspeisung erfolgt, sobald der als Kurzschlussstrom erkannte Laststrom auf einen Wert unterhalb des Schwellwertes für das sichere Auslösen des Sicherungselements abgesunken ist. Bei einem Wiederabsinken des Kurzschlussstromes kann davon ausgegangen werden, dass das Sicherungselement ausgelöst hat und somit die Leitung stromlos ist. Jetzt kann ein für die elektrischen Kontakte schonendes Umschalten auf die redundante Leitung erfolgen.
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Der Laststrom wird als Kurzschlussstrom erkannt, falls der erfasste Wert des Laststroms größer als ein Schwellwert für das sichere Auslösen des Sicherungselements ist. Um einen Kurzschlussstrom als solchen zu erkennen, ist es ausreichend, zu prüfen, ob der messtechnisch erfasste Wert des Laststromes den Schwellwert überschreitet, der zu einem sicheren Auslösen des Sicherungselements führt. Mit Vorteil ist eine exakte Bestimmung des Stromwertes nicht erforderlich und daher ist auch die Nichtlinearität eines den Laststrom erfassenden Stromwandlers außerhalb seines Messbereiches nicht von Bedeutung.
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In vorzugsweiser Ausgestaltung wird bei Erkennung eines Spannungsausfalls auf der geschalteten ersten Stromeinspeisung ein Timer gestartet, nach dessen Ablauf die Umschaltung auf die redundante Stromeinspeisung unabhängig vom aktuellen Wert des Laststroms mit einer vorgebbaren maximalen Umschaltverzögerungszeit erfolgt. Bei passender Auslegung des Stromversorgungssystems sollte die Umschaltung innerhalb von 5 s geschehen. Aus Sicherheitsgründen jedoch wird bei Erkennung eines Spannungsausfalls ein Timer gestartet, nach dessen Ablauf in jedem Fall eine Umschaltung auf die redundante Leitung erfolgt. Diese Zwangsumschaltung geschieht unabhängig von dem aktuellen Wert des Laststroms, um in weiteren Fehlerfällen, z. B. bei einem Defekt des Strommesssystems, einen dauerhaften Ausfall der Spannungsversorgung zu vermeiden. In diesem Fall der durch den Timer erzwungenen Umschaltung aber ist auch der Kurzschlussstrom nicht so groß, so dass auch die Schaltkontakte trotz des Stromflusses weniger belastet werden. Die mittels Timer einstellbare maximale Umschaltverzögerungszeit beträgt vorzugsweise 5 s und entspricht den Erfahrungswerten einer zuverlässigen Systemauslegung.
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Der Schwellwert für das sichere Auslösen des Sicherungselements beträgt typischerweise das 1.6-fache eines Nennstroms des Sicherungselements. Übersteigt der messtechnisch erfasste Wert diesen Ansprechwert, so kann von einem Kurzschluss ausgegangen werden.
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In einer bevorzugten Ausführung ist das Verfahren als computerimplementiertes Programm realisiert. Die Umsetzung des Verfahrens als Software-Programm bietet weitreichende Möglichkeiten zur Anpassung und Abstimmung der verfahrensbestimmenden Parameter an die jeweilige Einsatzumgebung.
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Bezogen auf eine Vorrichtung wird diese Aufgabe in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 7 gelöst durch eine Stromerfassungseinrichtung zum Erfassen des zeitlichen Verlaufs des Laststromes und eine Steuerungseinrichtung, die zur Steuerung der verzögerten Umschaltung auf die redundante Stromeinspeisung den zeitlichen Verlauf eines Laststroms hinter der Umschalteinrichtung auswertet.
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Erfindungsgemäß weist die Umschalteinrichtung eine Stromerfassungseinrichtung zum Erfassen des zeitlichen Verlaufs des Laststromes auf. Die Erfassung des Laststroms ermöglicht neben der aus dem Stand der Technik bekannten eingangsseitigen Spannungsüberwachung als Weiterentwicklung auch den Stromverlauf am Ausgang der Umschaltvorrichtung als Umschaltkriterium heranzuziehen. Die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung erlaubt unter Berücksichtigung des zeitlichen Verlaufs des Laststromes eine verzögerte Umschaltung durch Feststellung des Auslösezeitpunkts der Schmelzsicherung. Die Umschaltung zu der redundanten Leitung kann damit nach Auslösen der Sicherung stromlos und somit für die elektrischen Kontakte verschleißfreier erfolgen.
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Erfindungsgemäß umfasst die Steuerungseinrichtung eine Auswerteeinheit zum Erkennen des Laststroms als Kurzschlussstrom und zum Erkennen des Absinkens des Kurzschlussstroms. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Steuerungseinrichtung eine Umschaltsteuerung sowie eine Zeitmesseinrichtung zur Vorgabe einer maximalen Umschaltverzögerungszeit. Die Auswertung des von der Stromerfassungseinrichtung erfassten Laststromverlaufs findet in der Auswerteeinheit statt. Dabei stellt die Auswerteeinheit fest, ob der Laststrom die Größe eines Kurzschlussstromes über- oder unterschreitet. Der Laststrom wird dann als Kurzschlussstrom erkannt, falls der erfasste Wert des Laststroms größer als ein Schwellwert für das sichere Auslösen des Sicherungselements ist. Erreicht der Laststrom die Größe des Kurzschlussstroms und sinkt er danach als Indikator für das Auslösen des Sicherungselements wieder unter diesen Wert ab, so veranlasst die Auswerteeinheit in Verbindung mit der nachfolgend angeordneten Umschaltsteuerung die Umschaltung auf die redundante Leitung. Durch eine Zeitmesseinrichtung zur Vorgabe einer maximalen Umschaltverzögerungszeit ist sichergestellt, dass im Falle eines Spannungsausfalls und einer Nichtauslösung der Sicherung eine erzwungene Umschaltung ausgeführt wird.
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Mit Vorteil weist die Stromerfassungseinrichtung eine Stromaufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen des Laststroms und eine Strommesseinrichtung auf. Die Stromaufnahmeeinrichtung ist unmittelbar an der weiterführenden Versorgungsleitung angeordnet und nimmt den augenblicklichen Stromwert des Laststroms ab. Die nachfolgende Strommesseinrichtung stellt den aufgenommenen Stromwert in geeigneter Form für die weitere Signalverarbeitung bereit.
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Als besonders vorteilhaft erweist sich die Ausführung der Steuerungseinrichtung oder von Teilen der Steuerungseinrichtung als Mikrocontroller. In Verbindung mit einer software-technischen Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens bietet die Ausführung von Teilen der Steuerungseinrichtung als Mikrocontroller eine ausreichende Flexibilität, um unterschiedlichsten Systemumgebungen gerecht zu werden.
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Zur Trennung bzw. zur Aufschaltung der Stromeinspeisungen weist die Umschalteinrichtung Schaltkontakte auf, die von einem Antrieb betätigt werden, der über ein Steuersignal mit der Steuerungseinrichtung verbunden ist. In der Steuerungseinrichtung wird das Steuersignal von der Umschaltsteuerung, gestützt auf die in der Auswerteeinheit ermittelten Ergebnisse, erzeugt.
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In zweckmäßiger Ausgestaltung ist die Stromerfassungseinrichtung als Stromwandler ausgeführt. Der Stromwandler erlaubt durch Transformation der in den Stromversorgungsleitungen fließenden hohen Wechselströme in galvanische getrennte niedrige Wechselströme auf einfache Weise die Messung des Laststroms.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung ergibt sich dadurch, dass das Sicherungselement eine Schmelzsicherung ist. Dabei kann vorteilhafterweise auf Standardtypen der betriebsklasse gG mit Nennströmen im Bereich von 63 A bis 160 A zurückgegriffen werden.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung an Hand von Beispielen erläutern. Es zeigen:
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1: eine schematische Anordnung eines Stromversorgungssystems mit Umschaltvorrichtung,
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2: schematisch einen Verfahrensablauf in zeitlicher Darstellung,
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3: ein Blockschaltbild einer Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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In 1 ist eine schematische Anordnung eines Stromversorgungssystems 2 dargestellt, bei dem das Umschalten zwischen einer bevorzugten Stromeinspeisung 4 mit der Spannung U1 und einer redundanten Stromeinspeisung 6 mit der Spannung U2 mittels einer Umschalteinrichtung 8 geschieht, in welcher das erfindungsgemäße Verfahren implementiert ist.
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Die bevorzugte Stromeinspeisung 4 und die redundante Stromeinspeisung 6 weisen jeweils einen aktiven Leiter L und einen Neutralleiter N auf und sind vor der Umschalteinrichtung 8 jeweils mit einem Sicherungselement F1, F2 als Vorsicherung zum Schutz der Schaltkontakte S1, S2 abgesichert. Die Schaltkontakte S1, S2 werden von einen Antrieb 10 betätigt, der von einer Steuerungseinrichtung 12 ein Steuersignal 14 zur Umschaltung empfängt. In der Darstellung ist die bevorzugte Einspeisung 4 auf die weiterführende Versorgungsleitung 16 mit dem aktiven Leiter L und dem Neutralleiter N geschaltet, d. h. die Schaltkontakte S1 sind geschlossen und führen Strom, während die Schaltkontakte S2 geöffnet sind. Dieser Zustand entspricht einem Schalterzustand I in 2, wohingegen der Zustand, dass die Schaltkontakte S1 geöffnet und die Schaltkontakte S2 geschlossen sind, dem Schalterzustand II entspricht. Die Versorgungsleitung 16 ist mit einem Verbraucher Z abgeschlossen und führt den Laststrom I. Betrachtet wird im Folgenden der Fall, bei dem ausgangsseitig, d. h. von den Einspeisepunkten 4, 6 in Richtung Verbraucher Z gesehen hinter der Umschaltvorrichtung 8, ein Kurzschluss 18 auftritt.
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2 zeigt schematisch einen Verfahrensablauf mit der zeitlichen Zuordnung der Verfahrensschritte zu den Spannungs- und Stromverläufen und den Schalterzuständen. Die Kurvenverläufe a und b geben die Spannung U1 auf der bevorzugten Einspeisung 4 bzw. die Spannung U2 auf der redundanten Einspeisung 6 wieder. Kurve c gibt Auskunft darüber, ob der erfasste Laststrom I in dem aktiven Leiter L der weiteren Versorgungsleitung 16 größer ist (hoher Pegel in der Darstellung) oder niedriger ist (niedriger Pegel in der Darstellung) als ein Schwellwert für das sichere Auslösen des Sicherungselements F1 bzw. F2. Die Kurve d zeigt den Schalterzustand der Schaltkontakte S1, S2. Ausgehend von der geschalteten bevorzugten Leitung 4 mit einem bestimmten Spannungspegel U1 sind die Schaltkontakt S1 geschlossen und die Schaltkontakte S2 geöffnet (Schalterzustand I). Tritt zum Zeitpunkt T1 auf der weiterführenden Versorgungsleitung 16 ein Kurzschluss 18 zwischen dem aktiven Leiter L und dem Neutralleiter N auf, so macht sich dies durch einen Spannungseinbruch der Spannung U1 bemerkbar. Dieser Spannungsausfall wird von der Umschalteinrichtung 8 erkannt und dient als Auslöser für den Start eines Timers, um aus Sicherheitsgründen bei Nichtauslösen eines Sicherungselementes eine erzwungene Umschaltung durchführen zu können.
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Gleichzeitig wird der angestiegene Laststrom I als Kurzschlussstrom erkannt, da er größer als ein Schwellwert für das sichere Auslösen des Sicherungselements F1 ist. Das Sicherungselement F1 löst aber entsprechend seiner Auslösecharakteristik nicht sofort aus, sondern erst zu dem Zeitpunkt T2, nachdem gemäß der Zeit-Strom-Kennlinie eine bestimmte Auslösezeit D vergangen ist. Mit dem Auslösen des Sicherungselementes F1 sinkt der als Kurzschlussstrom fließende Laststrom I unterhalb des Schwellwertes für das sichere Auslösen des Sicherungselementes F1. Dieses Unterschreiten wird erkannt und leitet die Umschaltung auf die redundante Einspeisung 6 ein. In der vorliegenden Darstellung ist zwischen dem Trennen der bevorzugten Einspeisung 4 unmittelbar nach dem Zeitpunkt T2, also sobald die Schaltkontakte S1 infolge der ausgelösten Sicherung F1 stromlos geworden sind, und dem Aufschalten der redundanten Einspeisung 6 durch Schließen der Schaltkontakte S2 noch der Übergangszustand 0 für eine Schalterstellung zwischen dem Schalterzustand I und dem Schalterzustand II eingeführt. Nach dieser Übergangsphase erfolgt zum Zeitpunkt T3 das Aufschalten der redundanten Einspeisung 6 (Schalterzustand II). Auf Grund des noch bestehenden ausgangsseitigen Kurzschlusses 18 wird ein Spannungseinbruch der Spannung U2 auf der geschalteten redundanten Einspeisung 6 detektiert und analog zu dem Verfahrensablauf bei der Detektion des Spannungsausfalls auf der bevorzugten Einspeisung 4 der Timer erneut gestartet.
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Der Kurzschlussstrom wird also auf die redundante Einspeisung 6 übertragen und als solcher erkannt. Auch das Sicherungselement F2 löst nicht sofort aus, sondern erst nach der Auslösezeit D zum Zeitpunkt T4. Mit dem Auslösen des Sicherungselements F2 ist ein Absinken des zuvor als Kurzschlussstrom fließenden Laststroms I verbunden. Das Unterschreiten des Schwellwertes wird erkannt und die redundante Einspeisung 6 kann unmittelbar nach dem Zeitpunkt T4 stromlos durch die Schaltkontakte S2 getrennt werden. Ein ständiges verschleißförderndes Schalten der Kontakte unter Stromfluss wird somit wirkungsvoll verhindert.
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3 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 8. Eingangsseitig ist die Umschaltvorrichtung 8 mit der bevorzugten Stromeinspeisung 4 und der redundanten Stromeinspeisung 6 verbunden. Beide Einspeisungen bestehen jeweils aus einem aktiven Leiter L und einem Neutralleiter N und sind mit den Sicherungselementen F1 und F2 abgesichert. Über Schaltkontakte S1 und S2 kann jeweils eine der Einspeisungen 4, 6 auf die ausgangseitige weiterführende Verbindungsleitung 16, bestehend aus dem aktiven Leiter L und dem Neutralleiter N, geschaltet werden. Die Schaltkontakte S1 und S2 werden von dem Antrieb 10 betätigt, der mit der Steuerungseinrichtung 12 über das Steuersignal 14 verbunden ist. Die Steuerungseinrichtung 12 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als Mikrocontroller ausgeführt, auf dem das erfindungsgemäße Verfahren als Software-Programm implementiert ist.
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Um erfindungsgemäß den Laststromverlauf I als weiteres Umschaltkriterium miteinfließen zu lassen, weist die Umschalteinrichtung 8 eine Stromerfassungsvorrichtung 20 auf, die aus einer Stromaufnahmeeinrichtung 22 und einer Strommesseinrichtung 24 besteht. Die Stromaufnahmeeinrichtung 22 nimmt den Laststrom I in dem aktiven Leiter L der weiterführenden Versorgungsleitung 16 auf und leitet diesen Wert an die Strommesseinrichtung 24 weiter. Die Strommesseinrichtung 24 stellt den gemessenen Stromwert I zur weiteren, vorzugsweise digitalen, Verarbeitung in der Steuerungseinrichtung 12 bereit.
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Als weiteren Funktionsblock besitzt die Umschalteinrichtung 8 eine Spannungsmesseinrichtung 26 zur eingangsseitigen Bereitstellung der Leiterspannungen U1, U2. Die aufbereiteten Spannungssignale U1, U2 werden ebenfalls der Steuerungseinrichtung 12 zugeführt.
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Die von der Strommesseinrichtung 24 zugeführte ausgangsseitige Stromgröße I und die von der Spannungsmesseinrichtung 26 zugeführten eingangsseitigen Spannungsgrößen U1, U2 werden in der Steuerungseinrichtung 12 von der Auswerteeinrichtung 30 weiterverarbeitet. Die in der Auswerteeinrichtung 30 ausgeführten Aufgaben umfassen vornehmlich das Erkennen des Laststroms I als Kurzschlussstrom sowie das Erkennen des Absinkens des Kurzschlussstroms und ebenso das Erkennen eines Spannungsausfalls auf den Einspeisungen 4 und 6. Als Ergebnis dieser Operationen kann die Entscheidung folgen, auf die redundante Stromeinspeisung 6 umzuschalten. Die Ausführung dieser Entscheidung geschieht mit Hilfe der Umschaltsteuerung 32, die ein entsprechendes Steuersignal 14 an den Antrieb 10 zur Betätigung der Schaltkontakte S1, S2 weiterleitet.
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Daneben ist eine Zeitmesseinrichtung 28 zur Vorgabe einer maximalen Umschaltverzögerungszeit in die Steuerungseinrichtung 12 integriert. Die Zeitmesseinrichtung 28 startet den Timer, nach dessen Ablauf unabhängig von dem aktuellen Wert des Laststroms eine erzwungene Umschaltung auf die redundante Leitung erfolgt.
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Die Umschalteinrichtung 8 umfasst des Weiteren ein Netzteil 34, welches redundant die Energie aus beiden Einspeisungen 4, 6 beziehen kann.
