DE1588450A1 - Steuerschaltung fuer die Zu- oder Abschaltung mehrerer Leistungserzeuger und mehrerer Leistungsverbraucher eines Bordnetzes auf Schiffen - Google Patents

Description

• r'Steuerschaltung für die Zu- oder Abschaltung mehrerer Leistungserzeuger und mehrerer Leistungsverbraucher eines Bordnetzes auf Schiffen " Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für die Zu- oder Abschaltung mehrerer Leistungserzeuger und mehrerer Leistungsverbraucher eines Bordnetzes auf Schiffen.
• Bisher ist es auf Schiffen üblich, die Überwachung des Bordnetzes, insbesondere die Überwachung der optimalen Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Erzeugerleistung iind einer even- tuellen Überlastung durch Bedienungspersonal durchführen zu lassen. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuerschaltung vorzuschlagen, mit der die Zu- oder Abschaltung mehrerer Leistungsverbraucher automatisch erfolgen kann, ohne dass eine Überbelastung der Bordnetzes eintritt. Die erf'indungegemässe Steuerschaltung ist gekennzeichnet durch a) einen ersten Bchaltungeblock mit einem $chsltungesweig für jeden vorhandenen lieistungserzeuger, in dem eineder Nennleistung dieses Leistungserzeugers proportionale elektrische Grösse gebildet-wird, und mit einem gemeinsamen Ausgang für diese Sobaltungszweige, an dem ein der Summe der Nennleistungen der eingeschalteten Leistungserzeuger proportionales.Signal ansteht, b) einen zweiten Schaltungsblock mit einem Schaltungszweig für jeden auf des Bordnetz schaltbaren Leistungsverbraucher, in dem eine der Nennleistung dieses Leistungaverbrauabera pro- portionale elektrische Grösse gebildet wird, und mit einem genfeinsamen Ausgang für diese Schaltungszweige, an dem ein der Summe der Nennleistungen der neu einzuschaltenden Leistungsverbraucher proportionales Signal ansteht, a) einen dritten Schaltungsblock, an dessen Ausgang ein der Summe der augenblicklich eingeschalteten Verbraucherleistungen proportionales Signal ansteht und d) eine Vergleichsschaltung, die aus dem Ausgengeeignal des ersten Schaltungsblocks einerseits und dar Bumme-der Aus- gangssignale des zweiten und dritten Schaltungeblocke anderer- seits ein Differenasignel bildet, wobei in Abhängigkeit von dem Vorzeichen dieses Difterenzsignala die Zuschaltung von Verbrauchern entweder freigegeben oder solange gesperrt wird, bis ein weiterer Leistungserzeuger zugeschaltet ist.
• Anhand eines Schaltungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Bin erster Schaltungebiock 1o enthält vier parallele Schaltungszweige mit den Widerständen 11 - 14 und den Schaltern 15 - 18. Die vier Widerstände 11 - 14 sollen dabei vier, hier nicht dargestellte Bordnetzgeneratoren eines Schiffsbordnetzes entsprechen. Ein zweiter Schaltungsblock 19 enthält.ebenfalle vier parallele Schaltungszweige mit Widerständen 2o - 23 und Schaltern 24 - 279 wobei die Widerstände 2o - 23 wichtigen Leistungsverbrauchern entsprechen, die vom Scbiffsbordnetz gespeist werden. Ein dritter Schaltungsblock 28 enthält schliesslich eine nur schematisch dargestellte Schalteinrichtung 29, die einen der augenblicklichen Verbraucherleistung im Bordnetz proportionalen Strom erzeugt, und einen Widerstand 3o, durch den dieser Strom fliesst. Die Ausgänge der drei Schaltungsblöcke 1o, 19 und 28 sind in einem Fnotenpunkt zusammengeschaltet, der mit dem Eingang einen Verstärkers t 31 verbunden ist. Der Ausgang des Verstärkers 31 führt über zwei gegensinnig geschaltete Dioden 32@und 33 auf zwei Relais 34 und 35.
• An dem Schaltungsblock 1o liegt eine Gleichspannung von z.B. 15 Volt. Eine gleich grosse negative Gleichspannung liegt an dem zweiten Schaltungsblock 19.
• Die Widerstände 11 - 14 im Schaltungsblock 1o sind so dimen- sioniert, dass bei geschlossenen Schaltern 14 - 18 in den einzelnen Schaltungszweigen ein Strom flieset, der den jewei- ligen Nennleistungen der Bordnetzgeneratoren proportional ist. Das gleiche gilt .für den Schaltungsblock 19, in dem bei ge- schlossenen Schaltern 24 - 27 ein den Nennleistungen der Lei- stungsverbraueher proportionaler Strom fliesst.
• Die erfindungsgemässe Steuerscbaltung arbeitet nun in folgender eise: Im Schaltungsblock 1o sind die Schalter in den Schaltungszweigen geschlossen, deren entsprechender Bordnetzgenerator augenblicklich in das Bordnetz einspeist. Im gemeinsamen Aus-gang der Schaltungszweige fliesst somit ein Strom, der der Summe der Nennleistungen der eingeschalteten Generatoren proportional ist. Dieser Strom bildet dann mit der Summe aus dem Strom, der der augenblicklich eingeschalteten Verbraucher-leistung proportional ist und der über die Schalteinrichtung 29 gewonnen wird und mit dem Strom, der proportional ist der Leistung des einzuschaltenden Verbrauchers und der am Ausgang des zweiten Schaltungsblocks 19 ansteht, einen Differenzstrom. Dazu nuse im Schaltungsblock 19 der Schalter desjenigen Leistungszweiges geschlossen sein, der dem einzuschaltenden Ver- braucher entspricht. Die Schalter in den übrigen Schaltungszweigen bleiben geöffnet. Der Strom, der der Leistung des zuzuschaltenden Verbrauchers entspricht und der Strom, der der augenblicklich eingeschalteten Verbraucherleistung entspricht, haben die gleiche icichtung und sind entgegengesetzt-gerichtet dem Strom, der den Nennleistungen der augenblicklich eingeschalteten Generatoren entspricht.
• Der Differenzstrom hat entweder ein positives oder ein negaivee Voreeiohen, d.h. entweder reicht die vorhandene Kapazität der eingeachelteten.Generatoren aus, auch den neuen, vorgewählten Verbraucher zu versorgen .. in dem Fall kann der neue Verbraucher für die Zuschaltung freigegeben werden - oder die Kapazität der eingeschalteten Generatoren reicht nicht aus. In dem letzteren Fall wird die Zuschaltung des neuen Verbrauchern solange gesperrt, bis ein weiterer Bordnetzgenerator eingeschaltet ist.
• Je nach Vorzeichen des Differenzstromes steht also am Verstärker 31 ein positives oder negatives Signal an. Die Vorzeichen sind hier so gewählt, dass bei einem negativen Ausgangsstrom des Verstärkers 31 über die Diode 32 und das Relais 34 die Zuschaltung eines neuen vorgewählten Verbrauchers freigegeben wird. Hei. einem positiven Ausgangsstrom bleibt die Zuschaltung des neuen Verbrauchers solange gesperrt, bis über die Diode 32 und das Relais 35 die Einschaltung eines neuen Generators erfolgt.
• Es gibt auch andere Sohsltung®mäglichkeiten, die Verbrauchsr-und die Generatoren zu simulieren, z.B. durch Reibensehaltung der Widerstände, so dass Spannungen miteinander verglichen werden. Auch lassen sich die Widerstände durch andere passive oder auch aktive Zweipole ersetzen.
• Es ist zweekmäeeig, die erfindungsgemässe Steuerschaltung nur für wichtige Verbraucher anzuwenden, die ausserdem eine

  nennenswerte Leistung dem Bordnetz entnehmen. Eine Anwendung

  auf jeden einzelnen Verbraucher würde einen unzulässig hohen

  Aufwand bedeuten.

  Sollen mehrere Verbraucher nacheinender oder nahezu gleich-

  zeitig eingeschaltet werden, dann :Lot es ferner sweckmäseig,

  die Einschaltbefehle zu speichern und die Priitung, ob ein

  Verbraucher eingeschaltet werden kann, jeweils für jeden

  Verbraucher einzeln durchzuführen, wobei denn die übrigen

  Verbraucher zunächst für eine Zuechaltung gesperrt sind. Mir

  den Scheltuagebeispiel bedeutet da®, dose die Schalter 24 - 27

  jeweils nur denn geschlossen Bind, wenn eine Überprüfung den

  jeweils zuzuecheltenden Verbrauchers gerade erfolgt. Die

  übrigen 2chaiter von noch zuzuschaltenden Verbrauchern bleiben

  solange geöffnet, bis die Überprüfung des zunächst einsunobel-

  tendeä verbreuchere abgeschlossen ist. Nach Abschluss der Über-

  prüfung wird der Schalter in den dem Verbraucher entsprechenden

  gcheltungezweig wieder geöfnet.Bei nebreren Einschaltbefehlen

  werden die vorgewählten Verbraucher neob einer vorher festge-

  legten Rangfolge durobgeprüft, die sich aus der Wichtigkeit des

  jeweiligen -Yerbrauchero ergibt.

  Mit einer derart eufgebeuten steuereobeltung wird sumitoh4t

  geprUt, ob die augsnbliolclioh vorbendene Kapazität der eiarge-

  eabeltsten heietungoerseuger einen Sohiffsbordnetzeo bei eines

  neu einsuraheltenden torbreueher noch euereioht, us gegrbemen#

  falls automatisch einen weiteren %eistungserzeuger zuzu-

  schalten. Im Grenzfall kann es dazu kommen, denn trotz eines

  neu eingeschalteten Generators das Bordnetz zu loo% belastet

  wird. Eine längere Auslastung von loo% kann jedoch nicht zuge-

  lassen werden, de u.U. noch eine Reihe von anderen Verbrauchern,

  die nicht in der Steuerecbeltung nachgebildet werden, einge-

  schaltet werden kann. Daher schlägt die Erfindung eine

  zusätzliche Schalteinrichtung vor, die kurze Zeit nach den

  Einschalten eines neuen Verbrauchern einen weiteren Leistungs-

  vergleich durchführt. Diese Schalteinrichtung ist gekenn-

  seicbnet durch

  e) einen vierten Schaltungsblock mit wiederum einem Schaltungs-

  zweig tü,r jeden vorhandenen Leistungeerseuger,in dem eine der

  Nennleistung dieser Leistungserzeuger proportionale elektrische

  leae@gebildet wird, und mit einem gemeinsamen Ausgang für

  C..eee Schaltungesweige, an den ein der Summe der Rennleistungen

  der eingasehelteten Leistungserzeuger proportionalen Signal

  ansteht,

  b) eine zweite Verglt chvsohaltung, die aus einen der Summe der

  augenblicklich eingendhalteten Verbraucherleistungen proportio-

  nalen Blgnal und den Ausgangssignal den vie:rn Schaltungeblochs

  ein Dittereassignal bildet, und

  c) ein Zeitrersöaerungoglied, in des des Ditterenseignai.gegeben

  wird und das nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit die Zusahalt»g

  eines weiteren Leistungserzeugern bewirkt, wenn die Swm der

  sugegblickiich eingescbelteten Verbraucherleistungen einen

  oberen ü»nswert der Nennleistung der eingeaobeltetea Leistuage-

  erzeuger überschreitet.
• Es wird also z.B. ein weiterer Generator auf das Bordnetz geschaltet, falls die augenblicklich eingeschaltete Verbraucherleistung über eine Zeit von etwa 1o Sekunden 85% der eingeschalteten Nennleistung der Generatoren erreicht. Um auch eine Überwachungsmöglichkeit für den lall zu haben; dass eine Reihe von Verbrauchern abgeschaltet sind und die Kapazität der eingeschalteten Generatoren die geforderte Verbraucherleistung bei weiten übersteigt, wird achlieselich vorgeschlagen a) eine dritte Vergleichsschaltung, die aus einen der summe der Nennleistungen der eingeschalteten Leistungserzeuger proportionalen Signal und einem der Summe der augenblicklich eingeschalteten Verbraucherleistungen proportionalen Signal ein Differenzsignal bildet und b) ein weites Zeitglied, in das das Differenzsignal gegeben wird und des nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit die Abschaltung einen Leistungeorzeugers bewirkt, wenn die Summe der augenblicklich eingeschalteten Verbraucberleistung einen unteren Ghcenzwert der Nennleistung der Leistungserzeuger unterschreitet.
• Eine derartige Überwachung wird etwa 15 Minnten nach Abschalten einen wichtigen Verbrauchern vorgenommen und u.U.

  ein Generator abgeschaltet, wenn die geforderte Verbraucher-

  leistung in diesem Zeitraum z.H. 35% der eingeschalteten

  Generetorleistung unterschreitet.

  In dem Schaltungsbeispiel ist der vierte Schaltungsblock 36

  ähnlich wie der Schaltungsblock 1o aufgebaut. In den vier

  parallelen Schaltungszweigen befinden eich wiederum den

  Hordrietxgeneratoren entsprechende Widerstände 3? -. 4o und

  Schalter 4'1 bis 44. Ebenso siLfgebeut ist der fünfte Scheltunge-

  block 45 mit den Widerständen 46 - 49 und den Schaltern 50 - 53.

  Die Ausgänge der Schaltungsblöcke 36 und 45, an denen jetzt

  eine gemeinsame Gleichspannung wieder von beispielnweise 15 Volt

  liegt, führen jeweils über den Knotenpunkt, in den auch über

  den Widerstand 54 bzw. 55 ein der Summe der eingeschalteten

  Verbraucherleistung proportionaler Strom fliesst, der ebenfalls

  der Scbalteinrichtung 29 entnommen wird. In dem Knotenpunkt wird

  wiederum ein Differenzstrom gebildet, der auf den Eingang eines

  Verstärkers 56 bzw. 57 geführt wird, Überschreitet in einem

  Fell die eingeschaltete Verbraucherleistung länger als 1o Se-

  kunden etwa 8,9% der Nennleistungen der augenblicklich einge-

  schalteten Generatoren, so wird über ein Relais 58, das über

  eine Diode 59 am .ug;ang des Verstärkers 50 liegt, ein weiterer

  Generator zugeschaltet. Unterschreitet in dem anderen Fall

  über einen Zeitreim von etwa 15 Minuten die eingeschaltete

  VerbraucüarleLatung einen unteren Grenzwert von t)eiiipielaweiee

  35% der .eirigeaoh@alteten Geiieratornennleistung, denn wird über

  das Relais 6o, das über eine Diode am Ausgang des Verstärkers 5? liegt, ein Generator vom Bordnetz abgeschaltet, Mit der ertindungsgemäseen Steuerschaltung ist es also möglich, bei vollautomatischem Betrieb der Bordnetzgeneratoren und der sie antreibenden Maschine, das Bordnetz vor Überlastung zu bewahren und es wirtaJhattlioh zu betreiben; indem Überechüaaige Kapazität abgeschaltet wird,

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜMS #9 Steuereahaltung für die Zu- oder Abschaltung mehrerer Leistung®erzeuger und mehrerer Leistungsverbraucher eines Bordnetzes auf Schiften, gekennzeichnet durch e) einen ersten Schaltungsblock (lo) mit einem Schaltungs- zweig für jeden vorhandenen Leistungserzeuger, in dem eine der Nennleistung diesen Leistungserzeugers proportionale elektrische Grösse gebildet wird und mit einem gemeinsamen Ausgang für diese Schaltungszweige, en dem ein der Summe der Nennleistungen der eingeschalteten Leistungserzeuger proportionalen Signal ansteht, b) einen zweiten Sohaltungeblock ('I9) mit einem Schaltungszweig für jeden auf das Bordnetz schaltbaren Leistungsverbraucher, in dem eine der Nennleistung dieses Leistungsverbrauchern proportionale elektrische Grösse gebildet und mit einem gemeinsamen Ausgang für diese Scheltungazweige, an dem ein der Summe der Nennleistungen der neu einzusabaltenden Leistungsverbraucher proportionales Signal ansteht, c) einen dritten Scbaltungeblock (28), an dessen Ausgang ein der Summe der augenblicklibh eingeschalteten Verbraucherleistungen proportionales Signal ansteht und d) eine fergleicheaehaltung, die aus den Ausgangssignal des ersten Schaltungeblocke (1o) einerseits und der Sume der AusgenWeaigesle den sweiten und dritten Schaltungsblocks (79,28) andererseits ein Ditterenzeignal bildet, wobei in Abhängigkeit von den Vorzeichen dieses Differenzsignale die Zuschaltung von Verbrauchern entweder freigegeben oder solange gesperrt wird, bis ein weiterer Leistungserzeuger zugeschaltet ist. .2. Steuersohaltung noch Anspruch 1, gekennzeichnet durch a) einen vierten Scheltungeblock (36) mit wiederum einem Schaltungszweig für jeden vorhandenen Leistungserzeuger, in dem eine der Nennleistung dieser Leistungserzeuger proportionale elektrische Grösse gebildet wir, und mit einem gemeinsamen Ausgang für diese Seheltungszweige, en dem ein der Summe der Nennleistungen der eingeschalteten Leistungserzeuger proportionales Signal ansteht, b) eine zweite Vergleiabsachaltung, die aus einem der Summe der augenblicklich eingeschalteten Verbraucherleistungen proportionalen Si fall und dem Ausgangssignal des vierten Soh®ltungeblocks ein Difrerenzsignel bildet und c) ein Zeitrerzögerungsglied, in das des Difterenzeignel gegeben wird und das nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit die Zuscheltung eines weiteren Leistungserzeugers bewirkt, wenn die Summe*der augenblicklich eingeschalteten Verbraueherleietungen einen oberen Grenzwert der Nennleistung der Leitungserzeuger überecäreitet. 3. St eue reab a itung na ab Anaprucb 1, gekennzeichnet darob e) eine dritte Vergleiobaacbaltung, die aus einen der &uatme der Nennleistungen der eingeaobalteten Iosiatungaergeuger Pro- portionalen Signal und einen der Are der augenblicklich eingeaabalteten Verbraucherleistungen proportionalen Signal ein Ditterengeignal bildet und b) ein zweites Zeitglied, in das das Ditterenasignel gegeben wird und, des narb Ablaut einer vorgegebenen Zeit die Ab- aobaltung eines Leiatungeerzeugera bewirkt, wenn die ßuaais der augenbliöiclich eingeacbalteten Verbraucherleiotung einen unteren Grenzwort der Nennleistung der Leiotungeerseuger unterschreitet.