Elektrische Schaltung mit einem Mittel zur Signalisierung

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltung, aufweisend Mittel zur Signalisierung wenigstens eines Funktionszustandes einer Schutzvorrichtung zum Schutz elektrischer Systeme vor Störereignissen gemäß der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Elektrische Systeme, beispielsweise elektrische Anlagen oder elektrische Leitungen, werden, zur Gewährleistung eines störungsfreien Betriebs, vor Störereignissen durch Schutzvorrichtungen gegen Beeinträchtigung ihrer Funktion und/oder vor Zerstörung geschützt.

Die in Rede stehenden elektrischen Schaltungen mit einem Mittel zur Signalisierung signalisieren wenigstens einen Funktionszustand, beispielsweise funktionsfähig oder defekt, einer Schutzvorrichtung. Auf diese Weise wird die überprüfung und/oder Wartung von Schutzvorrichtungen erleichtert, da eine mit der überwachung betraute Fachkraft keine Messungen an einer Schutzvorrichtung vornehmen muss um eine Aussage über deren Funktionszustand zu erhalten. Der Funktionszustand einer zu überwa- chenden Schutzvorrichtung ist über eine Signalisierung, beispielsweise über eine optische Signalisierung, unmittelbar wahrnehmbar.

Im Kontext der vorliegenden Offenbarung wird unter einem Störereignis ein Ereignis verstanden, durch dessen Auftreten ein elektrisches System mit elektrischer Energie beaufschlagt wird, und zwar derart, dass das elektrische System in seiner ordnungsgemäßen Funktion beeinträchtigt oder zerstört wird. Beispiele für Störereignisse sind Blitzeinschläge oder statische Entladungen in deren Folge überspannungsimpulse und/oder überstromimpulse, beispielweise galvanisch, induktiv oder kapazitiv, in das elektrische System eingekoppelt werden und dieses in seiner Funktion beeinträchtigen oder zerstören. Schutzvorrichtungen gegen überspannungsimpulse weisen Schutzelemente, u. A. beispielsweise Funkenstrecken, Varistoren, Dioden, Suppressordioden, auf und sind dem Fachmann bekannt. Derartige Schutzvorrichtungen werden auch als OVP (over voltage protection) bezeichnet.

Weiterhin wird unter einem Störereignis im Kontext der vorliegenden Erfindung ein überstrom verstanden, mit dem ein elektrisches System, beispielsweise eine elektrische Leitung, beispielsweise durch einen Kurz- oder Erdschluss überlastet und/oder zerstört werden kann. Schutzvorrichtungen zum Schutz gegen überströme werden umgangssprachlich als Sicherungen bezeichnet und sind dem Fachmann in vielfältigen Ausführungen, beispielsweise in Form von Schmelzsicherungen oder Leitungsschutzschaltern, bekannt.

Es sind Schaltungen mit Mitteln zur Signalisierung wenigsten eines Funktionszustan- des bekannt. Zur Erläuterung einer bekannten derartigen Schaltung wird bereits jetzt Bezug auf die Fig. 3a und 3b genommen. Gezeigt ist eine zwei elektrische Schaltpunkte verbindende Sicherung. Zur Signalisierung eines Funktionszustands der Sicherung ist dieser eine Reihenschaltung aus einem Vorwiderstand und einer gegenläufigen Parallelschaltung von zwei Leuchtdioden parallel geschaltet. Ist die Sicherung funktions- fähig, so ist die zwischen den beiden Schaltungspunkten herrschende Spannung zu klein um die Leuchtdioden mit einer für ein Aufleuchten ausreichenden Spannung zu versorgen. Wird die Sicherung, beispielsweise durch einen zu hohen Strom zerstört und unterbricht daher den Stromfluss, so steigt die Spannung zwischen den beiden Schaltungspunkten an und die Leuchtdioden werden ausreichend mit Spannung ver- sorgt um durch ein Aufleuchten einen Funktionszustand, hier einen Defekt der Sicherung zu Signalisieren. Hierbei ist klar, dass abhängig von der Spannungsart, Gleichoder Wechselspannung jeweils nur eine oder beide Leuchtdioden leuchten.

Nachteilig an den bekannten Schaltungen ist, dass die zur Signalisierung eingesetzten Mittel, beispielsweise eine Leuchtdiode, zur Aufrechterhaltung der Signalisierung e- lektrische Energie benötigen und eine Rückwirkung auf die zu funktionsüberwachende Schutzvorrichtung und/oder eine elektrische Energie bereitstellende Einrichtung verursachen.

Demgemäss ist es eine Aufgabe der Erfindung eine elektrische Schaltung mit Mittel zur Signalisierung zu schaffen, welche die genannten Nachteile behebt.

Die Erfindung löst die Aufgabe mit einer elektrischen Schaltung mit Mittel zur Signalisierung mit den Merkmalen des Anspruches 1.

Erfindungsgemäß wird ein Signalisierungsmittel vorgeschlagen, welches impulsakti- vierbar und bistabil ausgeführt ist, nach einer Impulsaktivierung keine Schaltungsrückwirkung aufweist und zur dauerhaften, leistungslosen Signalisierung ausgestaltet ist.

Somit ist in vorteilhafter Weise für eine dauerhafte Signalisierung eines Funktionszustandes keine elektrische Energie erforderlich und eine Rückwirkung des Signalisie- rungsmittels wird vermieden.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der gegenständlichen Beschreibung, den Zeichnungen und den Merkmalen der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen und der gegenständlichen Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. Ia, Ib: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Signalisie- rungsmittels,

Fig. 2a, 2b: eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Signalisierungsmittels,

Fig. 3a, 3b: eine Schaltung mit einem Signalisierungsmittel nach dem Stand der Technik,

Fig. 4a, 4b: eine erfindungsgemäße Schaltung mit einem Signalisierungsmittel, und

Fig. 5a, 5b: eine weitere erfindungsgemäße Schaltung mit einem Signalisierungsmittel.

Zunächst wird anhand von Fig. Ia und Ib und Fig. 2a und 2b ein erfindungsgemäßes Signalisierungsmittel 1 erläutert. Das Zusammenwirken des Signalisierungsmittels 1 mit einer elektrischen Schaltung wird weiter unten anhand der restlichen Figuren verdeutlicht.

Fig. Ia zeigt ein Signalisierungsmittel 1 mit einem, beispielsweise in einer Gehäusewandung 2 gehaltenen Gehäuse 3. Das Gehäuse 3 ist länglich ausgeformt und weist an seinem oberen Ende 4 einen ggf. transparent gestalteten Abschluss 4a auf. Innerhalb des Gehäuses 3 ist ein Signalisierungselement 5 verschiebbar angeordnet. Das Signali- sierungselement 5 ist zwischen einer - einen ersten Funktionszustand signalisierenden - ersten Position (wie in Fig. Ia und 2a dargestellt) und einer - einen zweiten Funktionszustand signalisierenden - zweiten Position (wie in Fig. Ib und 2a dargestellt) durch ein Kraftelement, beispielsweise durch eine Feder 7 verschiebbar.

Im weiteren Verlauf der Beschreibung der Erfindung wird davon ausgegangen, dass sich ein in der ersten Position befindliches Signalisierungselement 5 ein Funktionieren einer zu überwachenden Schutzvorrichtung signalisiert (Funktionszustand = funktionsfähig) und dass sich ein in der zweiten Position befindliches Signalisierungselement 5 ein Nichtfunktionieren einer zu überwachenden Schutzvorrichtung signalisiert (Funk- tionszustand = nicht funktionsfähig, bzw. defekt).

Das Signalisierungsmittel 1 weist weiterhin ein Arretierungsmittel 8 mit einer Rastnase 8a auf, welches das Signalisierungselement 5 zunächst in der ersten Position (Fig. Ia und 2a) arretiert. Hierbei greift die Rastnase 8a in eine mit dieser korrespondieren- den innenliegenden öffnung 8b des Signalisierungselements 5 ein. Wird ein, beispielsweise als Elektromagnet 9 ausgeführtes, Zugelement impulsaktviert so wird die Rastnase 8a bei eine Impulsaktivierung des Elektromagnets 9 außer Eingriff mit der auf der Innenseite des Signalisierungselements 5 angeordneten öffnung 8b gebracht. Durch die Kraftwirkung der Feder 7 wird das Signalisierungselement 5 von der ersten in die zweiter Position bewegt. Die Impulsaktivierung des Elektromagnets 9 erfolgt durch Beaufschlagung mit einem elektrischen Impuls, über elektrische Anschlussmittel, beispielsweise über die Leiter 9a, 9b und die Kontaktstifte 9c, 9d.

Das in Fig. Ia und Ib gezeigte Signalisierungsmittel 1 ist lediglich zur optischen Sig- nalisierung eines Funktionszustands ausgestaltet. Hierbei ist das Signalisierungselement 5 einfarbig oder mehrfarbig ausgestaltet und durch den optisch transparent ausgeführten Abschluss 4a des Gehäuses 3 sichtbar, wenn es sich in der zweiten Position befindet (Fig. Ib).

Zusätzlich zu einer optischen Signalisierung weist das in Fig. 2a und 2b dargestellte Signalisierungselement 5 Mittel zur elektrischen Signalisierung, beispielsweise die Kontaktstifte 10a und 10b sowie den Kontaktverbinder 10c auf. Auf diese Weise ist ein öffner realisiert, wobei der öffner öffnet wenn das Signalisierungselement 5 von der ersten Position (Fig. 2a) in eine zweite Position (Fig. 2b) bewegt wird. Aus Gründen der übersichtlichkeit sind die auch in den Fig. 2a und 2b dargestellten Mittel zur Impulsaktivierung nicht mit Bezugszeichen versehen.

Fig. 3a und 3b zeigen eine aus dem Stand der Technik bekannte überwachung einer Sicherung 11 mittels antiparallel geschalteter Leuchtdioden 12. Die Funktionsweise dieser Schaltung wurde bereits in der Beschreibungseinleitung erläutert.

Wie in Fig. 4a und 4b dargestellt, ist hier die aus dem Stand der Technik bekannte Leuchtdiodenanordnung 12 durch das erfindungsgemäße Signalisierungsmittel 5 er- setzt. Bei der dargestellten Schaltung ist der über die Kontaktstifte 9c, 9d (siehe Fig. Ia und Ib) impulsaktivierbare Elektromagnet 9 (siehe Fig. Ia und Ib) in Reihe mit dem durch die Mittel 10a, 10b und 10c gebildeten öffner ( siehe Fig. 2a und 2b) geschaltet. Auf diese Weise ergibt sich folgenden Funktion: Wird die Sicherung 11 durch ein Störereignis zerstört so erzeugt dies einen Spannungsimpuls zwischen den Schal- tungspunkten. Dies führt zur Impulsaktivierung des über den Vorwiderstand R _v an den Schaltungspunkten 13 und 14 angeschlossenen Elektromagnet 9 (siehe Fig. Ia und Ib) des Signalisierungsmittels 5. In der Folge öffnet der öffnungskontakt des Signalisie- rungsmittels 5 wie oben stehend beschrieben. Der Stromfluss durch den Elektromagnet wird dadurch unterbrochen, der Elektromagnet 9 wird stromlos und nimmt damit keine elektrische Leistung auf. Das Signalisierungselement 5 verbleibt in der zweiten Position, wie in Fig. 4b dargestellt (vergleiche auch Fig. Ib und 2b) und signalisiert dauerhaft den Funktionszustand der Schutzvorrichtung. Durch das öffnen des öffners (vgl. Fig 2a und 2b, 10a, 10b und 10c) wird die galvanische Verbindung zwischen den Schaltungspunkten 13 und 14 unterbrochen, so dass durch das Signalisierungselement 5 keine Rückwirkung auf die Schaltung und die zu überwachende Schutzvorrichtung, hier die Sicherung 11, besteht.

Das Signalisierungsmittel 5 kann weiterhin eine nicht dargestellte manuell oder elektrisch betätigbare Rückstelleinrichtung aufweisen mit der das Signalisierungselement 5

von der zweiten wieder in die erste Position rückstellbar ist, beispielsweise nach einer erfolgten Reparatur einer zu überwachenden Schutzvorrichtung.

In den Fig. 5a und 5b ist eine Schutzvorrichtung 15 zum Schutz elektrische Systeme gegen überspannungen und das erfindungsgemäße Signalisierungsmittel 5 dargestellt.

Im Eingangsbereich der Schutzvorrichtung 15 liegt jeweils eine Funkenstrecke zwischen zwei Zweigen El-Al und E3-A3 sowie zwischen zwei Zweigen E2-A2 und E3- A3, beide Funkenstrecken sind in der vorliegenden Ausführungsform in einem mit FS bezeichneten Bauteil untergebracht. Dieser Teil der Schutzvorrichtung wird als Grobschutz bezeichnet und "vernichtet" den größten Teil der durch ein Störereignis in die Schutzvorrichtung 15 eingekoppelten Energie.

Der restliche Teil der Schutzvorrichtung 15 wird als Feinschutz bezeichnet und dient vorrangig dazu, die auftretenden Spannungen auf ein für das zu schützende elektrische System ungefährliches Maß zu begrenzen. Eine Eingangsklemme El ist über einen Widerstand Rl mit einer Ausgangsklemme Al verbunden. Parallel zur Ausgangsklemme Al und zu einer auf PE-Potential liegenden Ausgangsklemme A3 liegt eine Reihenschaltung aus einer Suppressordiode SDl und antiparallel geschalteten Dioden Dl und D2. Entsprechend ist eine Eingangsklemme E2 über einen Widerstand R2 mit einer Ausgangsklemme A2 verbunden, parallel zur Ausgangsklemme A2 und zur auf PE-Potential liegenden Ausgangsklemme A3 liegt eine Reihenschaltung aus einer Suppressordiode SD2 und den antiparallel geschalteten Dioden Dl und D2.

Ein nicht dargestelltes, gegen Störereignisse zu schützendes elektrisches System, beispielsweise ein Mes s Verstärker oder ein Industrie-PC, ist über die Ausgangsklemmen Al bis A3 an die Schutzvorrichtung 15 angeschlossen. Die Eingangsklemmen El - E3 sind je nach Anwendung ihrerseits mit Signalquellen und / oder mit elektrische Energie liefernden Einrichtungen, beispielsweise ein elektrische Versorgungsnetz, verbun- den.

In jedem Fall erfolgt die Installation und die Verschaltung von Schutzvorrichtung 15 und zu schützendem elektrischen System derart, dass im Falle eines Störereignisses

eingekoppelte elektrische Energie auf der Eingangsseite der Schutzvorrichtung 15 eingekoppelt wird. Dies ist dem Fachmann bekannt.

Die dargestellte Schaltung in den Fig. 5a und 5b weist weiterhin eine Zustandserken- nungseinrichtung 16 auf, die die Schutzvorrichtung 15 überwacht und im Falle eins Defekts der Schutzvorrichtung 15 das angeschlossenen Signalisierungsmittel 5 mit einem elektrischen Signal, beispielsweise in Form eines elektrischen Impulses, beaufschlagt. Durch einen derartigen Impuls wird das Signalisierungsmittel 5 aktiviert, so dass, wie bereits ausgeführt, eine dauerhafte und leistungslose Signalisierung des Funktionszustandes der Schutzvorrichtung 15 erfolgt. Weiterhin kann auch hier eine Rückwirkungsfreiheit durch das an hand der Fig. 4a und 4b erläuterte Verschalten mit dem durch die Mittel 10a, 10b und 10c realisierten öffners erreicht werden (vgl. Fig 2a und 2b, 10a, 10b und 10c). Das Signalisierungsmittel 5 kann zusätzlich zu dem bereits beschriebenen Kontakt einen weiteren Kontakt 17, beispielsweise zur Weitermel- düng eines Funktionszustands and ein nicht dargestelltes übergeordnetes elektrisches System, aufweisen.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, die auf vielfache Weise abgewandelt werden können. Insbesondere ist es möglich die ge- nannten Merkmale in anderen als den genannten Kombinationen auszuführen.