DE3928801A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zur sicherung eines stromkreises mit niedervolt-halogenlampen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Sicherung eines Stromkreises mit Niedervolt-Halogenlampen ge­ mäß den zugehörigen Gattungsbegriffen.

Moderne, mit Niedervolt-Halogenlampen bestückte Leuchten oder Leuchtenanlagen sind oftmals so konstruiert, daß Teile der be­ rührbaren Konstruktion als Teile der stromführenden Verbindungen zwischen der Transformator-Niederspannungswicklung und der Lampe benutzt werden. Bei den zur Anwendung kommenden Betriebsspannun­ gen bis maximal 24 Volt ist eine Gefährdung des Menschen durch unzulässig hohe Berührungsspannungen aber nicht möglich.

Gefahren können jedoch entstehen, wenn durch eine ungewollte zu­ fällige leitende Verbindung zwischen den stromführenden Konstruk­ tionsteilen ein Kurzschluß auftritt, der, da meistens in der Art eines Wackelkontaktes zustandekommend, zu gefährlicher punktuel­ ler Überhitzung der Kontaktstellen und der Konstruktionsteile führen kann. Bei einem Transformator, der zum Beispiel betriebs­ mäßig nur teilweise ausgelastet ist, steht eine relativ große Leistungsreserve zur Verfügung, bevor nach längerer Stromflußzeit über den Kurzschluß die Überlastsicherung des Transformators eventuell anspricht. In dieser Zeit kann eine so große Wärmeener­ gie entstehen, daß in der Nähe der Fehlerstelle befindliche ent­ zündliche Materialien in Brand geraten können.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens aufzu­ zeigen, mit deren Hilfe eine permanente Sicherung eines Strom­ kreises mit Halogenlampen gegen gefährliche Änderungen der Größe des Betriebsstromes ermöglicht wird.

Die Erfindung löst diese Aufgabe verfahrensmäßig mit den im kenn­ zeichnenden Teil des Anspruchs 1 und schaltungstechnisch mit den im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 2 und 3 angegebenen Mit­ teln.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das Verfahren sowohl für die Abschaltung bei Überstrom als auch für die Abschaltung bei Über- und Unterlast geeignet ist.

Hierbei kann die Schaltungsanordnung je nach Auslegung der Meß­ daten der Betriebsstrommeßeinheit in Energierichtung gesehen vor (Anspruch 2) oder hinter (Anspruch 3) dem Netztransformator ein­ gesetzt werden.

Bei der ersten Inbetriebnahme eines Halogenlampenstromkreises wie auch jederzeit bei gewollter Umstellung der angeschlossenen Lam­ penleistung ist es lediglich erforderlich, daß die die erste Ein­ schaltung durchführende Person für die Dauer der durch die Zeit­ schaltstufe vorgegebenen Zeitspanne die Starttaste gedrückt hal­ ten muß. Dadurch wird eine visuelle Überwachung der Halogenlam­ penanlage während der ersten Einschaltphase erzwungen.

Die Einstellung auf dem zu überwachenden Stromwert des Betriebs­ stromes bei einwandfreier Anlage erfolgt innerhalb der vorgege­ benen Zeitspanne voll automatisch.

Eine erste Weiterbildung der Erfindung ergibt sich mit den Mit­ teln des Anspruchs 4. In dem mit einer Wahlstellung "Maximum" gekennzeichneten Umschalter werden Fehler durch Kurzschluß von stromführenden Konstruktionsteilen der Lampenanlage sofort bei Auftreten abgeschaltet und damit die Entstehung von Bränden ver­ hindert. In einer zweiten Wahlstellung des Umschalters, die mit "Fenster" gekennzeichnet ist, werden alle Abweichungen vorgege­ bener Größe vom gespeicherten Normalwert des Betriebsstromes er­ faßt, und zwar positiver Art bei Kurzschluß und negativer Art bei Lampenausfall (Fadenbruch oder Wackelkontakt am Lampensockel).

Nach einer zweiten Weiterbildung der Erfindung ist es von Vor­ teil, daß alle elektronischen und mechanischen Bauelemente in einem Schutzschaltgerät zusammengefaßt werden können (Anspruch 5). Auf diese Weise können Halogenlampenkreise durch ein einzi­ ges und leicht handhabbares Gerät geschützt werden.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, daß bei nachfolgenden Aus- und Einschaltungen des Schutzschaltgeräts die Starttaste nicht betätigt werden muß, solange sich die Lampenleistung nicht verändert. Denn der einmal als normal erkannte Betriebsstromwert bleibt gespeichert.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in Zeichnungen dar­ gestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung für ein Schutzschaltgerät mit teilweise mechanischen Bauelementen

Fig. 2 eine Schaltungsanordnung für ein Schutzschaltgerät mit teilweise elektronischen Bauelementen.

Nach Fig. 1 sind an eine der Ausgangsklemmen eines Netztransfor­ mators 2a eine oder mehrere Halogenlampen 1 und an die andere Ausgangsklemme ein mechanisches Kontaktteil 3a zum mechanischen Ein- und Ausschalten und bei einem Gefahrenzustand automatischen Auschalten des Lampenkreises angeschlossen. Mit den Halogenlampen 1 und dem mechanischen Kontaktteil 3a verbunden ist eine Be­ triebsstrommeßeinheit 4, die den durch den Lampenstromkreis flie­ ßenden Strom des Niederspannungskreises erfaßt. An die Betriebs­ strommeßeinheit 4 schließt sich eine Stromwertbildungseinheit 5 an. Diese gibt z.B. nach Gleichrichtung und Bearbeitung des Meß­ wertes aus der Betriebsstrommeßeinheit 4 einen Spannungswert, der dem Betriebsstrom des Lampenstromkreises entspricht. Kurze Strom­ spitzen, die z.B. durch impulsförmige Überspannung hervorgerufen werden, sowie die kurze Einschaltstromspitze bei kalter Lampe werden in dieser Stufe bereits abgeschnitten und führen nicht zur Abschaltung. Der Stromwertbildungseinheit 5 ist eine Zeitschalt­ stufe 6 nachgeschaltet, die mit Hilfe einer Starttaste 7 beim er­ sten Einschalten des mechanischen Kontaktteils 3a gleichzeitig betätigt werden muß. Die Betätigung der Starttaste 7 bewirkt, daß für eine vorgegebene Zeitdauer von z.B. 10 Sekunden der Span­ nungswert aus der Stromwertbildungseinheit 5 in einen nichtflüch­ tigen Speicher 8 eingeschrieben wird. Bei Loslassen der Startta­ ste 7 vor Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne erfolgt eine Aus­ schaltung durch den Kontaktteil 3a. Den erforderlichen Ausschalt­ impuls erzeugt die Zeitschaltstufe 6 in Verbindung mit der unkor­ rekten Stellung der Starttaste 7. Nach Ablauf der durch die Zeit­ schaltstufe 6 vorgegebenen Zeitspanne werden der Stromwert des Speichers 8 und der momentan anstehende, jetzt gleich große Stromwert des Betriebsstromes einem Vergleicher 9 zugeführt. Von diesem Augenblick an wird der Stromwert des Betriebsstromes und damit der Betriebsstrom selbst auf unzulässige Änderungen über­ wacht. Eine Stufe 10, die bei positiven und/oder negativen Ab­ weichungen gegebener Größe vom gespeicherten Wert des Betriebs­ stromes einen Abschaltbefehl an einen elektromagnetischen Aus­ löser 14a gibt, schließt sich an. Das Abweichen des Betriebs­ stromes wird zusätzlich durch eine optische Anzeige 11 und/oder durch eine akustische Anzeige 12 signalisiert. Die Wahl der ge­ wünschten Betriebsart - "Maximum" oder "Fenster" - gestattet ein Umschalter 13. Damit ist die Schaltungsanordnung entweder zur Abschaltung nur bei Überstrom oder zur Abschaltung bei Über- und Unterlast geeignet. Die Bestandteile 3a bis 14a der Schaltungs­ anordnung sind in einem Schutzschaltgerät 15 zusammengefaßt. Mit 16 ist ein möglicher Kurzschluß im Stromkreis der Halogenlampen 1 angedeutet.

Nach Fig. 2 ist die Eingangsseite eines Netztransformators 2b mit einem Stromkreis mit Halogenlampen 1 verbunden. Die Ausgangsseite des Netztransformators 2b ist einerseits mit einem elektronischen Kontaktteil 3b und andererseits mit der Betriebsstrommeßeinheit 4 verbunden. Der elektronische Kontaktteil 3b ist direkt an das Netz angeschlossen. Als Auslöser für den elektronischen Kontakt­ teil 3b ist ein elektronischer Auslöser 14b vorgesehen.

Claims (10)

1. Verfahren zur Sicherung eines Stromkreises mit Niedervolt- Ha­ logenlampen gegen gefährliche Änderungen der Größe des Betriebs­ stromes, dadurch gekennzeichnet, daß der Normalwert bei der er­ sten Betriebnahme des Stromkreises für Halogenlampen für die Dauer einer bestimmten Einschaltkontrollzeit festgestellt und anschließend gespeichert wird, daß der während dieser Einschalt­ kontrollzeit festgestellte Normalwert nach Ablauf der Einschalt­ kontrollzeit und bei anschließendem Betrieb des Stromkreises ständig mit dem dann festgestellten Augenblickswert des Betriebs­ stromes verglichen wird, und daß bei vorgegebener Größe einer Ab­ weichung des Betriebsstromes die Abschaltung des Stromkreises er­ folgt.

2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, gekennzeichnet durch

• - einen mit einer der Ausgangsklemmen eines Netztransformators (2a) verbundenen Stromkreis mit Halogenlampen (1) und mit einem mit der anderen Ausgangsklemme des Netztransformators (2a) ver­ bundenen mechanischen Kontaktteil (3a) für die Ein- und Ausschal­ tung der Halogenlampen (1),
• - eine mit dem Lampenstromkreis und dem Kontaktteil (3a) verbun­ dene Betriebsstrommeßeinheit (4) , die den durch den Lampenstrom­ kreis fließenden Strom des Niederspannungskreises erfaßt,
• - eine Stromwertbildungseinheit (5), die nach Gleichrichtung und Bearbeitung des Meßwertes aus der Betriebsstrommeßeinheit (4) einen Spannungswert bildet, der dem durch den Lampenstromkreis fließenden Betriebsstrom entspricht,
• - eine Zeitschaltstufe (6), die für eine vorgegebene Zeit den Spannungswert aus der Stromwertbildungseinheit (5) in einen nichtflüchtigen Speicher (8) einschreibt,
• - eine Starttaste (7) für die Zeitschaltstufe (6), die direkt mit einem elektromagnetischen Auslöser (14a) verbunden ist,
• - einem Vergleicher (9), der den Stromwert des Speichers (S) und den momentan anstehenden Betriebsstrom auf unzulässige Änderungen überwacht,
• - einer Stufe zur Schwellwerterfassung (10a bzw. b), die bei Ab­ weichungen vorgegebener Größe vom gespeicherten Wert des Be­ triebsstromes einen Abschaltbefehl an den elektromagnetischen Auslöser (14a) erteilt, der mit dem mechanischen Kontaktteil (3a) verbunden ist.

3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, gekennzeichnet durch

• - einen mit dem Netz verbundenen elektrischen Kontaktteil (3b) für die Ein- und Ausschaltung der Halogenlampen (1), die über einen Netztransformator (2b) an den elektrischen Kontaktteil (3b) angeschlossen sind,
• - eine mit einer Ausgangsklemme der Primärwicklung des Netztrans­ formators (2b) und dem elektronischen Kontaktteil (3b) verbundene Betriebsstrommeßeinheit (4), die den durch den Lampenstromkreis fließenden Strom des Niederspannungskreises erfaßt,
• - eine Stromwertbildungseinheit (5), die nach Gleichrichtung und Bearbeitung des Meßwertes aus der Betriebsstrommeßeinheit (4) einen Spannungswert bildet, der dem durch den Lampenstromkreis fließenden Betriebsstrom entspricht,
• - eine Zeitschaltstufe (6), die für eine vorgegebene Zeit den Spannungswert aus der Stromwertbildungseinheit (5) in einen nichtflüchtigen Speicher (8) einschreibt,
• - eine Starttaste (7) für die Zeitschaltstufe (6), die direkt mit einem elektronischen Auslöser (14b) verbunden ist,
• - einen Vergleicher (9), der den Stromwert des Speichers (8) und den momentan anstehenden Betriebsstrom auf unzulässige Änderungen überwacht,
• - eine Stufe zur Schwellwerterfassung (10a bzw. b), die bei Ab­ weichungen vorgegebener Größe einen Abschaltbefehl an den elek­ tronischen Auslöser (14b) erteilt, der mit dem elektronischen Kontaktteil (3b) verbunden ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Stufe zur Schwellwerterfassung (10a bzw. b) ein Umschalter (13) nachgeschaltet ist, der mit seinem festen Kontakt direkt mit dem elektromagnetischen Auslöser (14a) oder mit dem elektronischen Auslöser (14b) verbunden ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle elektronischen und mechanischen Bauele­ mente in einem Schutzschaltgerät (15) zusammengefaßt sind, das je nach Auslegung der Meßdaten vor (2a) oder hinter (2b) dem Netz­ transformator einsetzbar ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung aus Einzelelementen und IC- Bausteinen besteht oder in einem einzigen IC-Baustein integriert ist.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle elektronischen Baustufen in einem ein­ zigen entsprechend programmierten Prozessor zusammengefaßt sind.

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe zur Schwellwerterfassung ein Schal­ ter (10a) ist, der bei positiven oder negativen Abweichungen vor­ gegebener Größe vom gespeicherten Wert des Betriebsstromes einen Abschaltbefehl an den elektromagnetischen Auslöser (14a) erteilt.

9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe zur Schwellwerterfassung ein Fen­ sterdiskriminator (10b) ist, der bei positiven und negativen Ab­ weichungen vorgegebener Größe vom gespeicherten Wert des Be­ triebsstromes einen Abschaltbefehl an den elektronischen Auslöser (14b) erteilt.

10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe zur Schwellwerterfassung (10a, b) mit einer optischen (11) und/oder akustischen (12) Anzeige verse­ hen ist, die bei Ansprechen des Schutzschaltgeräts (15) ein Si­ gnal abgeben.