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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Schutz von Batterien vor Unterspannung in Stromversorgungsanlagen, bei denen ein Unterspannungsschutzrelais als Tiefentladeschutz Verwendung findet.
Batterien haben in Stromversorgungsanlagen die Aufgabe, bei Netzausfall die Ausgangsspan- nung am Verbraucher möglichst lange zu puffern.
Hält ein Netzausfall über eine längere Zeit an, dann werden die angeschlossenen Batterien immer mehr entladen und kommen möglicherweise unter ihre kritische Unterspannung, der soge- nannten Tiefentladung. Bei einer Tiefentladung werden die Batterien irreparabel geschädigt. Sie können anfangen zu gasen, zu brennen oder zu explodieren im Extremfall. Batterien in Stromver- sorgungsanlagen haben einen relativ hohen Geldwert. Daher müssen sie ständig auf mögliche Unterspannung überwacht werden.
Die Überwachung erfolgt dabei in der Regel durch Messung der Batteriespannung durch einen Controller, der wiederum ein Unterspannungsschutzrelais steuert, welches an der Batterie in Reihe angeschlossen ist. Mit diesem Unterspannungsschutzrelais kann dann kein Strom mehr fliessen.
Nachteilig ist hierbei, dass bei Ausfall des Controllers dieses Unterspannungsschutzrelais nicht mehr angesteuert werden kann. Die Batterie kann dann nicht mehr vom Verbraucher getrennt werden und liefert so lange Strom, bis sie aufgebraucht bzw. tiefentladen ist. Sie ist dann beschä- digt und muss unbedingt ausgetauscht werden.
Die Erfindung stellt sich deshalb die Aufgabe, den vorstehend genannten Nachteil zu vermei- den und eine Schaltungsanordnung zur Verfügung zu stellen, welche es ermöglicht, das Unter- spannungsschutzrelais so zu steuern, dass dessen Ansteuerung unabhängig von einem Controller und rein passiv durch die eigene Batteriespannung erfolgt.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Ansteuerung des Unterspan- nungsschutzrelais mittels eines Relais mit zwei Schliesskontakten und zwei Zener-Dioden mit zwei unterschiedlichen Zener-Spannungen aufgrund definierter Schalthysterese mit unterschiedlichen Ein- und Ausgangsspannungen passiv aus der eigenen Batteriespannung erfolgt.
Eine solche erfindungsgemässe Schaltungsanordnung ermöglicht die Ansteuerung des Unter- spannungsschutzrelais unabhängig von einem Controller und gewährleistet so einen Schutz vor Unterspannung und Zerstörung der Batterie.
Erfindungsgemäss ist es möglich, unter Berücksichtigung der Zener-Spannung der vorhande- nen Zener-Dioden, dieselben in Reihe mit dem erfindungsgemäss zum Einsatz kommenden Relais mit zwei Schliesskontakten oder parallel zueinander in Reihe zu diesem Relais jeweils in Verbin- dung mit einem Schliesskontakt, welcher mit dem Unterspannungsschutzrelais in Reihe liegt, zu verwenden.
In den Ausführungsbeispielen ist je eine Schaltungsvariante beispielhaft dargestellt.
Figur 1 zeigt beispielhaft eine erfindungsgemässe Schaltungsanordnung in Form eines Relais, welches mit zwei in Reihe liegenden Zener-Dioden an die Spannungskette L- und L+ einer Batterie angeschlossen ist.
Figur 2 zeigt beispielhaft eine erfindungsgemässe Schaltungsanordnung in Form eines Relais, welches mit zwei parallel liegenden Zener-Dioden an die Spannungskontakte L- und L+ einer Batterie angeschlossen ist.
In Figur 1 ist eine Reihenschaltung aus einem Relais R und zwei Zener-Dioden ZD1 und ZD2 dargestellt. Über der unteren Zener-Diode ZD2 (9V) ist ein Schliesser S1 des Relais R angeordnet.
Ein weiterer Schliesser S2 dieses Relais R befindet sich in Reihe zum Unterspannungsschutzrelais UR, welches die Batterie mit dem Verbraucher verbindet.
Die Schliesskontakte des Unterspannungsschutzrelais UR, die Batterie und der Verbraucher sind hier nicht weiter dargestellt.
Das Relais R schaltet, wenn die Spannung zwischen L+ und L-einen Wert überschreitet, der sich aus der Summe der Relais-Nennspannung, der Spannung der Zener-Diode ZD1 und der Spannung der Zener-Diode ZD2 berechnet. Hat das Relais R eine Nennspannung von 12 V, die Zener-Diode ZD1 eine Spannung von 27 V und die Zener-Diode ZD2 eine Spannung von 9 V, dann zieht das Relais R bei 48 V Batteriespannung an. Während des Anziehvorganges des Relais R wird die Zener-Diode ZD2 durch den Schliesser S1 des eigenen Relais überbrückt. Dadurch erhält das Relais mehr Spannung und kann so sicher anziehen und schalten. Über dem Relais R liegen dann bei 48 V Batteriespannung etwa 21 V. Gleichzeitig wird der Schliesser S2 geschlossen
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und das Unterspannungsschutzrelais UR wird geschaltet. Die Batterie ist nun mit dem Verbraucher verbunden.
Sinkt die Batteriespannung auf etwa 39 V, dann sind über dem Relais R eine Spannung von etwa 12 V und über der Zener-Diode ZD1 etwa 27 V. Fällt nun die Batteriespannung weiter, dann fällt das Relais R ab. Während dieses Abfallvorganges bei kleiner 39 V wird der Schliesser S1 geöffnet und das Relais R hat dann nur 3 V. So kann das Relais sicher abfallen. Gleichzeitig fällt dann der Schliesser S2 ab. Dadurch wird das Unterspannungsschutzrelais UR stromlos und trennt die Batterie vom Verbraucher.
In Figur 2 ist eine Reihensschaltung zum Relais R und zwei parallel geschalteten Zener-Dioden ZD1 und ZD2 dargestellt. In Reihe zur rechten Zener-Diode ZD1 (27 V) ist ein Schliesser S1 des Relais R angeordnet. Ein weiterer Schliesser S2 dieses Relais befindet sich in Reihe zum Unter- spannungsschutzrelais UR, welches die Batterie mit dem Verbraucher verbindet.
Die Schliesskontakte des Unterspannungsschutzrelais UR, die Batterie und der Verbraucher sind hier nicht weiter dargestellt.
Das Relais R schaltet, wenn die Spannung zwischen L+ und L- einen Wert überschreitet, der sich aus der Summe von der Relais-Nennspannung und der Spannung der Zener-Diode ZD2 berechnet. Hat das Relais R eine Nennspannung von 12 V, Zener-Diode ZD1 eine Spannung von 27 V und Zener-Diode ZD2 eine Spannung von 36 V, dann zieht das Relais R bei 48 V Batterie- spannung an. Während des Anziehvorganges des Relais R wird die Zener-Diode ZD1 durch den Schliesser S1 mit der Zener-Diode ZD2 parallel geschaltet. Die Zener-Diode ZD1 Ist nun aktiv.
Dadurch erhält das Relais R mehr Spannung und kann so sicher anziehen und schalten. Über dem Relais R liegen dann bei 48 V Batteriespannung etwa 21 V, Gleichzeitig wird der Schliesser S2 geschlossen und das Unterspannungsschutzrelais UR wird geschaltet. Die Batterie ist nun mit dem Verbraucher verbunden.
Sinkt die Batteriespannung auf etwa 39 V, dann sind über dem Relais R eine Spannung von etwa 12 V und über der Zener-Diode ZD1 eine Spannung von 27 V. Fällt nun die Batteriespannung weiter, dann fällt das Relais R ab. Während dieses Abfallvorganges bei kleiner 39 V wird der Schliesser S1 geöffnet und das Relais R hat dann nur 3 V. So kann das Relais R sicher abfallen.
Gleichzeitig fällt dann der Schliesser S2 ab. Dadurch wird das Unterspannungsschutzrelais UR stromlos und trennt die Batterie vom Verbraucher.
Die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung aus Figur 1 und Figur 2 ermöglicht einen passi- ven Unterspannungsschutz einer Batterie, bei dem ein sofortiges Wiedereinschalten des Unter- spannungsschutzrelais durch eine Hysterese gemäss den Beispielen bei 48 V - Einschalten; bei 39 V Ausschalten, begrenzt wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltungsanordnung zum Schutz von Batterien vor Unterspannung in Stromversorgungs- anlagen, bei denen ein Unterspannungsschutzrelais (UR) als Tiefentladeschutz Verwen- dungfindet,gekennzeichnet durch das Unterspannungsschutzrelais (UR), dessen Ansteuerung mittels eines Relais (R) mit zwei Schliesskontakten (S1, S2) und zwei Zener-Dioden (ZD1, ZD2) mit zwei unterschiedli- chen Zener-Spannungen aufgrund definierter Schalthysterese mit unterschiedlichen Ein- und Ausgangsspannungen passiv aus der eigenen Batteriespannung (L+, L-) erfolgt.