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Stromversorgungsanlage Die Erfindung bezieht sich auf Stromversorgungs- anlagen mit Notstrombatterie und einem Gleichrichter zur Speisung eines Verbrauchers sowie mindestens einem weiteren Gleichrichter zur Ladung beziehungsweise Erhaltungsladung der Batterie, der allein oder in Verbindung mit dem ersten Gleichrichter die Ladung beziehungsweise Erhaltungsladung der Batterie übernimmt.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, dann, wenn ein Teil der Batterie über ein bei wirksamer Netzspeisung des Verbrauchers in Sperrichtung benutztes Ventil mit dem Verbraucher parallel geschaltet ist und bei Netzausfall lediglich die Verbindungsleitung zwischen dem Ventil und dem Verbraucher unmittelbar mit dem noch nicht an den Verbraucher angeschlossenen Pol der Batterie verbunden wird, den weiteren Gleichrichter einpolig mit dem ersten Gleichrichter zu verbinden.
Ferner ist vorgeschlagen worden, bei einer solchen Stromversorgungsanlage, wenn der zweite Gleichrichter allein oder in Reihenschaltung mit dem ersten eine bei Netzausfall den Verbraucher speisende Batterie lädt, bei wirksamer Netzspeisung die gesamte Batterie dem Verbraucher über einen Widerstand, ein Ventil oder dergleichen parallel zu schalten und bei Netzausfall die Batterie und den Verbraucher unmittelbar miteinander zu verbinden. Im letzteren Fall ist vorgeschlagen worden, einen solchen Widerstand zu benutzen, der bei veränderlichem Strom einen möglichst konstanten Spannungsabfall aufweist, wie es zum Beispiel der Fall ist bei Alkalizellen, bei Trockengleichrichterplatten oder dergleichen.
Hat man eine Anordnung der letzteren Art vorliegen, so muss der Widerstand zwischen Batterie und Verbraucher in seiner Grösse der jeweiligen Zellenspannung der Batterie angepasst werden, das heisst je nachdem, ob die Batterie eine Ladung bis zur Gasungsspannung oder unterhalb derselben als Erhaltungsladung erfährt, ist der Widerstand zu vergrössern oder zu verkleinern. Eine solche Anpassung des Widerstandes an die Batteriespannung kann entweder in Stufen oder auch bei einem linearen Widerstand kontinuierlich vorgenommen werden. In jedem Fall ist dafür zu sorgen, dass der Widerstand eine Mindestgrösse nicht unterschreitet, die durch die zulässige Strombelastung des Widerstandes gegeben ist. Eine solche Veränderung des Widerstandes könnte bedienungsmässig durchgeführt werden, natürlich jedoch auch gegebenenfalls selbsttätig.
Der Widerstand zwischen dem zweiten Pol der Batterie und dem Verbraucher ist also zweckmässig in seiner Grösse der Batteriespannung angepasst und verhindert, dass eine Unterbrechung der Stromlieferung des Verbrauchers auch im Falle des Ausbleibens der Versorgungs- Netzspannung bei dem überschalten auf Notstromversorgung eintritt. Ferner ergibt der Widerstand den Vorteil, dass Belastungsstösse, die von der Verbraucherseite auftreten, von der Batterie abgefangen bzw. übernommen werden können.
Bei der erstangeführten Lösung mit dem Ventil an der Anzapfung der Batterie darf die Batteriespannung sich in dem gesamten Spannungsbereich, der die Ladung und die Erhaltungsladung umfasst, ändern, ohne dass eine Umschaltung oder Veränderung in der Schaltung notwendig ist. Belastungsstösse vom Verbraucher werden jedoch über das Ventil von der Batterie nicht übernommen, es sei denn, die Verbraucherspannung sinkt kurzzeitig bis auf den Wert ab, der durch die Spannung an der Teilbatterie gegeben ist.
Beide Schaltungsanordnungen können also gewisse Schwierigkeiten ergeben. Diese können jedoch bei einer Stromversorgungsanlage mit Notstrombatterie
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und einem Gleichrichter zur Speisung des Verbrauchers sowie einem weiteren Gleichrichter zur Ladung beziehungsweise Erhaltungsladung der -Batterie, wobei der eine als erster bezeichnete Pol der Batterie dauernd mit dem ersten Anschlusspol des Verbrauchers verbunden ist und der zweite Pol der Batterie erst bei Netzausfall auf den zweiten Anschlusspol des Verbrauchers geschaltet wird, dadurch überwunden werden,
dass erfindungsgemäss der zweite Pol des Verbrauchers über einen Widerstand mit dem zweiten Pol der Batterie und gleichzeitig über ein Ventil mit einer solchen Anzapfung der Batterie verbunden ist, dass dieses Ventil durch die Netzspannung nur in Sperrichtung beansprucht ist und bei Netzausfall während des überschaltens auf Speisung des Verbrauchers von der Batterie sicherstellt, dass keine Unterbrechung der Speisung des Verbrauchers eintritt.
Die Anordnung ist sowohl dann anwendbar, wenn der weitere Gleichrichter allein die Ladung beziehungsweise Erhaltungsladung der Batterie übernimmt, als auch dann, wenn der weitere Gleichrichter in Verbindung mit dem erstgenannten Gleichrichter in einer Reihenschaltung die Ladung beziehungsweise Erhaltungsladung der Batterie übernimmt. Im Rahmen dieses allgemeinen Erfindungsgedankens kann der Widerstand zwischen dem zweiten Pol des Verbrauchers und dem zweiten Pol der Batterie in einer Verbindungsleitung liegen, die für die Ladung der Batterie unterbrochen wird.
Bei einer solchen Anordnung ist der Vorteil erreicht, dass bei Erhaltungsladung Belastungsstösse von der Batterie über den Widerstand abgefangen beziehungsweise übernommen werden und die am Verbraucher durch den Belastungsstoss auftretenden Spannungsschwankungen auf ein Minimum begrenzt werden.
Eine solche Lösung lässt sich bereits in der Form verwirklichen, dass als zweiter Gleichrichter nur ein einfacher Gleichrichter benutzt zu sein braucht, dessen Speisung von einer geeigneten Spannungsquelle derart erfolgen muss, dass dem Gleichrichter bei Erhaltungsladung eine annähernd konstante Wechselspannung zugeführt wird, während die ihn speisende Wechselspannung für den Fall der Ladung abhängig von dem Ladestrom entsprechend einer geeigneten Ladekennlinie verändert werden muss.
Es kann sich jedoch unter dem Gesichtspunkt der Anpassung der Speisung des zweiten Gleichrichters sowohl für die Ladung bis zur Gasungsspannung als auch für die Erhaltungsladung als zweckmässig erweisen, den einen Gleichrichter in zwei Teilgleichrichter aufzulösen, von denen dem einen nur die Funktion obliegt, nur zur Ladung, und dem andern die Funktion, nur zur Erhaltungsladung zu dienen. In diesem Falle kann man zwei eventuell vollständig unabhängig voneinander arbeitende Wech- selspannungsquellen für jeden der Teilgleichrichter benutzen, um diese sinngemäss mit den entsprechenden Wechselspannungen zu speisen.
Im Rahmen dieser allgemeinen Lösung können die beiden Teilgleichrichter hinsichtlich ihrer Gleichstromausgänge unmittelbar parallel geschaltet sein, oder sie können zwar mit ihrem einen Pol zusammengeschaltet sein, während sie mit ihrem andern Pol an je eine besondere Leitung angeschlossen sind.
Wird für die Ladung und Erhaltungsladung eine Anordnung aus zwei Teilgleichrichtern benutzt, bei der diese beiden Gleichrichter einander an ihren Polen unmittelbar parallel geschaltet sind, so ist der Widerstand zwischen dem zweiten Anschlusspol des Verbrauchers und dem zweiten Pol der Batterie dieser Anordnung aus den beiden Teilgleichrichtern parallel zu legen, und zwar wieder in Reihe mit einem Schalter, so dass diese Verbindungsleitung im Falle der Entladung bis zur Gasungsspannung durch öffnen dieses Schalters unterbrochen werden kann, während für die Erhaltungsladung durch Schliessen dieses Schalters die Unterbrechung dieser Leitung aufgehoben wird.
Das öffnen dieses Schalters kann entweder von Hand oder selbsttätig, z. B. in Abhängigkeit von der Spannung an den Teilgleichrichtern, erfolgen.
Bei der zweiten wählbaren Art der Schaltungsanordnung der Teilgleichrichter wird der zweite Pol jedes Teilgleichrichters erst über je einen Schalter an den zweiten Pol der Batterie angeschlossen. Der Widerstand, welcher zwischen dem zweiten Pol des Verbrauchers und dem zweiten Pol der Batterie liegt, bleibt dabei dauernd parallel zu dem Teilgleichrichter für die Erhaltungsladung liegen, und wenn der Erhal- tungsladungsgleichrichter abgeschaltet wird, wird damit auch gleichzeitig die Verbindung unterbrochen, die durch den genannten Widerstand zwischen dem zweiten Pol des Verbrauchers und dem zweiten Pol der Batterie sonst gebildet wird.
An Stelle je eines einzelnen Schalters für jeden der Teilgleichrichter kann gegebenenfalls. auch ein einziger Umschalter benutzt werden, oder die beiden Schalter können miteinander gekuppelt oder voneinander schaltabhängig . betätigt werden. Der Teilgleichrichter für die Ladung der Batterie bis zur Gasungsspannung wird dabei zweckmässig abhängig von der Spannung an einer gleichstromvormagnetisierten Regeldrossel gespeist, welche einerseits vom Ladestrom und anderseits gegensinnig von einem Strom vormagnetisiert wird, der einer annähernd konstanten elektrischen Grösse proportional ist, die eine Spannung oder ein Strom sein kann.
Bei einem bestimmten Ladestrom heben sich die Vormagnetisierungen an dem Eisenkern der Drossel auf, so dass die an dieser entstehende Spannung einen Maximalwert besitzt. Bei einem gegenüber diesem Strom grösseren Ladestrom überwiegt die Magnetisie- rung der Drossel durch den Ladestrom, bei einem gegenüber diesem Strom kleineren Ladestrom überwiegt die konstante Vormagnetisierung an der Drossel. In beiden letztgenannten Fällen ist die Drosselspannung kleiner als die Maximalspannung an der Drossel und bricht bei etwas grösseren Abweichungen des Ladestromes von diesem Normalwert des Stromes auf einen kleineren Bruchteil zusammen.
Die Umschaltung von Ladung auf Ladungserhal-
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tung und umgekehrt kann im Rahmen der Erfindung vorzugsweise selbsttätig erfolgen, und zwar zum Beispiel mittes eines Stromrelais. Dieses misst dabei zweckmässig den in die Batterie fliessenden Strom und spricht derart an, dass bei Überschreitung eines Mindestwertes des Ladestromes auf Ladung umgeschaltet wird und beim Absinken des Stromes unterhalb eines Minimalstromes auf die Erhaltungsladung. Es muss dabei natürlich dafür Sorge getragen werden, dass bei der Umschaltung auf Ladung das Stromrelais nicht wieder abfällt, bevor der Schalter für die Ladung eingeschaltet worden ist.
Dies kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, dass parallel zu dem Schalter vor dem Gleichrichter für die Erhaltungsladung ein Ventil geschaltet ist, welches auch in dem geöffneten Zustand des Schalters den Ladestrom vor- übergehend über den Erhaltungsladegleichrichter aufrechterhält. Die Energie für die Aufrechterhaltung des Ladestromes in diesem Zeitraum des Überschaltens von Erhaltungsladung auf Ladung der Batterie kann von einem oder mehreren besonderen Energiespeichern geliefert werden, die entweder elektromagnetischen Charakters oder elektrostatischen Charakters sein können, das heisst entweder in Form einer Drossel, eines Kondensators oder aus Drosseln und Kondensatoren bestehen können.
Als solche Energiespei- cherglieder können zweckmässig unmittelbar solche Schaltungsglieder benutzt werden, welche an sich in der Schaltung bereits andere Funktionen ausüben, z. B. die Funktion von Filter- oder Glättungsgliedern. Wird als Widerstand für die Verbindung des zweiten Pols des Verbrauchers mit dem zweiten Pol der Batterie ein Widerstand in Form einer Trockengleichrichterzelle benutzt, so ist zweckmässig in Betracht zu ziehen, dass dieser Gleichrichter nur mit einer gewissen Fertigungsstreuung hergestellt werden kann. Zur Anpassung seines Widerstandswertes ist es dann zweckmässig, ihn in Reihe mit einem entsprechenden einstellbaren Ohmschen Widerstand zu verwenden.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
In Fig. 1 bezeichnet 1 den Hauptgleichrichter. Er speist den nicht besonders dargestellten, an die Klemmen 2 und 3 angeschlossenen Verbraucher. Der an der Klemme 2 liegende Anschlusspol des Verbrauchers soll im nachfolgenden Text als der erste und der an der Klemme 3 liegende Anschlusspol als der zweite Anschlusspol bezeichnet werden. Ein zweiter Gleichrichter 4 dient in Reihenschaltung mit dem Hauptgleichrichter 1 zur Ladung beziehungsweise zur Erhaltungsladung der Batterie 5. Der rechte oder Minuspol des Gleichrichters 1 ist hierbei mit dem linken oder Pluspol des Gleichrichters 4 dauernd verbunden.
Die Batterie 5 ist dauernd über den einen als ersten bezeichneten ihrer Pole, im Beispiel dem Pluspol, an den linken Pol des Hauptgleichrichters 1 und damit zugleich an den ersten Anschlusspol des Verbrauchers über die Klemme 2 angeschlossen. Der zweite oder in Fig. 1 rechts liegende Pol der Batterie 5 ist an den Minuspol des Gleichrichters 4 ange- schlossen. Der Verbraucherstromkreis verläuft somit bei Netzspeisung vom Pluspol des Hauptgleichrichters 1 über die Klemme 2, den nicht dargestellten Verbraucher und die Klemme 3 zurück zum rechten oder Minuspol des Gleichrichters 1.
Der Ladestromkreis der Batterie 5 verläuft vom linken oder Pluspol der Reihenschaltung aus dem Hauptgleichrichter 1 und dem Gleichrichter 4 über den linken oder ersten beziehungsweise Pluspol der Batterie 5 und die Batterie zurück zum Minuspol der Reihenschaltung am rechts liegenden beziehungsweise negativen Pol des Gleich. richters 4.
Der an der Klemme 3 liegende Anschluss- pol des Verbrauchers ist erstens über ein Ventil 6 solcher Polung mit einer derart gewählten Anzapfung 5a der Batterie 5 verbunden, dass bei normaler Netzspeisung der Anordnung dieses Ventil 6 durch die über den Gleichrichter 1 gelieferte Netzspannung beziehungsweise die Verbraucherspannung in Sperr- richtung beansprucht wird. Mit dem an der Anschlussklemme 3 liegenden zweiten Anschlusspol des Verbrauchers kann der zweite oder rechts liegende negative Pol der Batterie 5 über den abhängig von dem Wegfall der Netzspannung sich selbsttätig schliessenden Schalter 8a verbunden werden.
Parallel zu dem zweiten Gleichrichter 4 liegt als Widerstand für die Herstellung einer Verbindung zwischen dem zweiten Pol der Batterie und dem zweiten Anschlusspol des Verbrauchers als Widerstand eine Trockengleichrich- terzelle 7 in Reihe mit dem Schalter B. An die Stelle des Gleichrichters 7 kann, wie es in der Fig. 1 gestrichelt angedeutet ist, auch ein Ohmscher Widerstand 7' oder eine alkalische Gegenzellenanordnung treten.
Der Schalter 8 muss geöffnet sein, wenn die Differenz wischen Batteriespannung und Verbaucher- spannung einen solchen Wert erreicht, dass die zulässige Strombelastung des Widerstandes 7 erreicht wird. Aus diesem Grunde kann es zweckmässig sein, die Öffnung des Schalters 8 abhängig von dem Strom vorzunehmen, der über den Widerstand 7 beziehungsweise 7' fliesst, was in der Schaltung nicht besonders angedeutet ist. Während des normalen Betriebes der Anordnung vom Netz, wenn die Batterie unter Erhaltungsladung steht, ist somit der Schalter 8 geschlossen, und Belastungsstösse, die von der Verbraucherseite auftreten, können über den Widerstand 7 beziehungsweise 7' von der Batterie abgefangen beziehunsgweise übernommen werden.
Bei Ausfall des Netzes würde bei geschlossenem Schalter 8 die Versorgung des Verbrauchers vorübergehend ebenfalls über den Widerstand 7 beziehungsweise 7' erfolgen, bis die unmittelbare Verbindung zwischen den zweiten Polen des Verbrauchers und der Batterie über den netzspannungsabhängig betätigten Schalter 8a hergestellt ist. Fällt die die Anordnung speisende Wechselspannung aus, wenn der Schalter 8 geöffnet ist, so übernimmt das Ventil 6 vorübergehend die Stromführung zwischen Verbraucher und Batterie, so dass auch in diesem Fall eine Unterbrechung der Strombelieferung des Verbrauchers
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nicht eintreten kann.
Der Schalter 8 ist dann geöffnet, wenn die Schaltung für die Ladung der Batterie bis zur Gasungsspannung betrieben wird, während er bei dem Betrieb der Schaltung für Erhaltungsladung der Batterie geschlossen ist. Die Speisung des Hauptgleichrichters 1 erfolgt vorzugsweise so, dass die Verbraucherspannung konstant bleibt. Für die Speisung des Gleichrichters 4 sind bereits oben in der Beschreibung die näheren Bedingungen angegeben worden, das heisst, im Falle der Ladungserhaltung inuss dem Gleichrichter annähernd konstante Wechselspannung zugeführt werden, während für die Ladung der Batterie die Spannung derart geändert werden muss, dass eine bestimmte erwünschte Ladekennlinie für die Batterie gewährleistet ist.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind die bereits in Fig. 1 vorhandenen Teile wieder mit den gleichen Bezugszeichen versehen. An Stelle des Gleichrichters 4 nach Fig. 1 sind in diesem Falle zwei Teilgleichrichter 9 und 10 benutzt, die von getrennten Wechselspannungsquellen gespeist werden. Der Teilgleichrichter 9 dient in diesem Falle zur Ladungserhaltung und wird sinngemäss von einer konstanten Wechselspannungsquelle gespeist.
Der Teilgleichrichter 10 wird von einer Wechselspannungs- quelle gespeist, die derart in ihrer Spannung geregelt wird, dass bei der Ladung der Batterie 5 bis zur Ga- sungsspannung die erwünschte Ladekennlinie gewährleistet ist. Die Speisung des Gleichrichters 10 kann zum Beispiel erfolgen abhängig von der Spannung an einer gleichstromvormagnetisierten Drossel, die gegensinnig einerseits vom Ladestrom und anderseits einem annähernd konstanten Strom vormagnetisiert wird. Die jeweilige Stellung des Schalters 8 ist dabei diejenige, die bereits am Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 erläutert wurde.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine solche Schaltungsanordnung, wobei zwar zwei Teilgleichrichter als zusätzliche Gleichrichteranordnung für die Ladung und Erhaltungsladung der Batterie benutzt sind, jedoch keine unmittelbare Parallelschaltung der beiden Teilgleichrichter an beiden Polen vorliegt. In der Schaltung sind für die gleichen Teile, die bereits in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen vorhanden waren, wieder die gleichen Bezugszeichen beibehalten worden. Die Teilgleichrichter in Fig. 3 tragen in diesem Falle die Bezugszeichen 9' beziehungsweise 10', wobei wieder 9' den Gleichrichter für die Ladungserhaltung und 10' den Gleichrichter für die Ladung der Batterie bis zur Gasungsspan- nung bezeichnen.
Der zweite Pol des Gleichrichters 9' ist hierbei über einen Schalter 11 und der Gleichrichter 10' über einen Schalter 12 an den zweiten Pol der Batterie 5 angeschlossen. Diese beiden Schalter können, wie bereits erwähnt, auch zu dem einzigen Umschalter vereinigt sein. Damit die Umschaltung der Schalthebel 11 und 12 für die Schaltung der Anordnung auf Ladungserhaltung beziehungsweise auf Ladung selbsttätig vor sich geht, ist in dem Ausführungsbeispiel ein an einem Nebenwiderstand 13, der vom Ladestrom durchflossen ist, angeschlossenes Relais 14 vorgesehen.
Im abgefallenen Zustand des Relais 14, das heisst bei Unterschreitung einer bestimmten Ladestromgrenze, ist der Schalter 11 durch die Speisung seiner Schaltspule geschlossen, während bei Überschreitung eines bestimmten Ladestromes das Relais 14 anzieht und damit den Schalter 12 durch Speisung seiner Betätigungsspule schliesst sowie gleichzeitig den Schalter 11 zum Abfallen bringt. Damit diese Umschaltung störungsfrei erfolgen kann, ist ein Ventil 15 vorgesehen, das auch bei geöffnetem Schalter 11 diese Trennstelle derart überbrückt, dass das einmal angezogene Relais 14 für die Zeit des Umschaltens nicht zum Abfallen kommt.
Die Energie für die Speisung dieses Relais wird dabei gewonnen durch einen Strom, der durch die elektrische Energie bestimmt ist, welche in der Glättungsdrossel 16 beziehungsweise dem Glättungskondensator 17 aufgespeichert ist und mit dem Öffnen des Schalters 11 freigegeben wird. Der Stromkreis, in welchem das Relais 14 gespeist wird, verläuft, da dessen Wicklung an den Widerstand 13 angeschlossen ist, von dem vom Beschauer aus gerechnet links liegenden Pol der beiden Gleichrichter 9' und 10' über die Drossel 16 zum rechten Pol des Hauptgleichrichters 1. 18 bezeichnet den Widerstand in Reihe mit dem spannungsabhängigen Widerstand 7, der zum genauen Abgleich des Stromes dient, der über die Widerstandsanordnung 7-18 fliesst.
Von einer selbsttätigen Umschaltung von Ladungserhaltung auf Ladung kann bei Schaltungen nach Art der in den beiden Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiele Gebrauch gemacht werden, indem zum Beispiel das Schaltrelais den Schalter 8 abhängig von der Grösse des Ladestromes der Batterie öffnet beziehungsweise schliesst. Das Relais könnte auch abhängig von dem über den Widerstand 7 fliessenden Strom den Schalter 8 öffnen, wenn der Strom einen obern Grenzwert überschreitet. Das Relais könnte dann den Schalter 8 wieder schliessen, wenn die Differenz zwischen Batterie- und Verbraucherspannung einen bestimmten Wert unterschreitet.
Das Relais könnte auch sinngemäss spannungsabhängig den Schalter 8 schliessen, wenn die genannte Differenzspannung einen bestimmten Wert unterschreitet, und den Schalter 8 öffnen, wenn diese Spannungsdifferenz einen gewissen Wert überschreitet.
In Verbindung mit einer solchen Umschaltung können auch die Wechselspannungsquellen zur Speisung der Teilgleichrichter 9 beziehungsweise 10 nach Fig. 2, beziehungsweise 9' und 10' nach Fig. 3, oder der Ladegleichrichter 4 nach Fig. 1 ein- und ausgeschaltet werden bei Anlagen nach den Fig. 2 und 3, beziehungsweise umgeschaltet werden bei Anlagen nach Fig. 1.
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Power supply system The invention relates to power supply systems with an emergency battery and a rectifier for feeding a consumer and at least one additional rectifier for charging or trickle charging the battery, which alone or in conjunction with the first rectifier takes over the charging or trickle charging of the battery.
It has already been proposed when a part of the battery is connected in parallel with the consumer via a valve that is used in the reverse direction when the consumer is being supplied from the mains and, in the event of a power failure, only the connection line between the valve and the consumer is directly connected to the not yet connected to the consumer connected pole of the battery is connected to connect the further rectifier single-pole with the first rectifier.
It has also been proposed in such a power supply system, if the second rectifier alone or in series with the first one charges a battery that feeds the consumer in the event of a power failure, and when the mains supply is effective, the entire battery is connected in parallel to the consumer via a resistor, a valve or the like to connect the battery and the consumer directly to one another in the event of a power failure. In the latter case, it has been proposed to use such a resistor which has a voltage drop that is as constant as possible with a variable current, as is the case, for example, with alkaline cells, dry rectifier plates or the like.
If you have an arrangement of the latter type, the size of the resistance between the battery and the consumer must be adapted to the respective cell voltage of the battery, i.e. depending on whether the battery is charged up to the gassing voltage or below it as a trickle charge Resistance to increase or decrease. Such an adaptation of the resistance to the battery voltage can be carried out either in steps or continuously with a linear resistance. In any case, it must be ensured that the resistance does not fall below a minimum value that is given by the permissible current load of the resistor. Such a change in the resistance could be carried out by the operator, but of course also automatically if necessary.
The size of the resistance between the second pole of the battery and the consumer is appropriately matched to the battery voltage and prevents an interruption in the supply of electricity to the consumer, even in the event that the supply line voltage fails to occur when the emergency power supply is switched over. The resistor also has the advantage that load surges that occur on the consumer side can be intercepted or taken over by the battery.
In the first solution with the valve at the tap of the battery, the battery voltage may change in the entire voltage range, which includes the charge and the trickle charge, without switching or changing the circuit being necessary. However, load surges from the consumer are not taken over by the battery via the valve, unless the consumer voltage drops briefly to the value given by the voltage at the partial battery.
Both circuit arrangements can therefore give rise to certain difficulties. However, these can be achieved with a power supply system with an emergency battery
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and a rectifier for feeding the consumer and another rectifier for charging or trickle charging the battery, the one pole of the battery designated as the first being permanently connected to the first terminal of the consumer and the second pole of the battery to the second terminal only in the event of a power failure of the consumer is switched, thereby overcome,
that according to the invention the second pole of the consumer is connected to the second pole of the battery via a resistor and at the same time via a valve to such a tap of the battery that this valve is only used in the reverse direction by the mains voltage and in the event of a mains failure during over-switching to the supply Consumers from the battery ensures that there is no interruption in the power supply to the consumer.
The arrangement can be used both when the further rectifier takes over the charging or trickle charge of the battery alone, and when the further rectifier in connection with the first-mentioned rectifier in a series connection takes over the charging or trickle charge of the battery. Within the scope of this general inventive concept, the resistance between the second pole of the consumer and the second pole of the battery can be in a connecting line that is interrupted for charging the battery.
With such an arrangement, the advantage is achieved that during trickle charging, load surges from the battery are intercepted or taken over via the resistor and the voltage fluctuations occurring at the consumer due to the load surge are limited to a minimum.
Such a solution can already be implemented in the form that only a simple rectifier needs to be used as the second rectifier, which must be fed from a suitable voltage source in such a way that the rectifier is supplied with an approximately constant alternating voltage during trickle charging, while the one feeding it AC voltage must be changed in the case of charging depending on the charging current according to a suitable charging characteristic.
However, from the point of view of adapting the supply to the second rectifier, both for charging up to the gassing voltage and for trickle charging, it can prove to be useful to split one rectifier into two partial rectifiers, one of which is only responsible for the function, only for charging , and the other the function of only serving for trickle charging. In this case, two alternating voltage sources, possibly working completely independently of one another, can be used for each of the partial rectifiers in order to feed them with the corresponding alternating voltages.
In the context of this general solution, the two partial rectifiers can be connected directly in parallel with regard to their direct current outputs, or they can be connected together with their one pole, while their other pole is connected to a special line.
If an arrangement of two partial rectifiers is used for charging and trickle charging, in which these two rectifiers are connected directly in parallel at their poles, the resistance between the second connection pole of the consumer and the second pole of the battery of this arrangement of the two partial rectifiers is parallel to put, again in series with a switch, so that this connection line can be interrupted in the event of discharge up to the gassing voltage by opening this switch, while for the maintenance charge by closing this switch, the interruption of this line is canceled.
This switch can be opened either manually or automatically, e.g. B. depending on the voltage at the partial rectifiers.
In the second selectable type of circuit arrangement of the partial rectifiers, the second pole of each partial rectifier is first connected to the second pole of the battery via a switch. The resistor, which is between the second pole of the consumer and the second pole of the battery, remains permanently parallel to the partial rectifier for the trickle charge, and when the trickle charge rectifier is switched off, the connection through the Otherwise said resistance is formed between the second pole of the consumer and the second pole of the battery.
Instead of a single switch for each of the partial rectifiers, if necessary. a single changeover switch can also be used, or the two switches can be coupled to one another or switch-dependent on one another. be operated. The partial rectifier for charging the battery up to the gassing voltage is expediently fed depending on the voltage at a DC-biased regulating throttle, which is biased on the one hand by the charging current and on the other hand in the opposite direction by a current that is proportional to an approximately constant electrical quantity, which is a voltage or a Electricity can be.
At a certain charging current, the pre-magnetizations on the iron core of the choke cancel each other out, so that the voltage generated across it has a maximum value. If the charging current is greater than this current, the magnetization of the choke by the charging current predominates; if the charging current is lower than this current, the constant premagnetization at the choke predominates. In the last two cases mentioned, the choke voltage is lower than the maximum voltage at the choke and breaks down to a smaller fraction if the charging current deviates slightly from this normal value of the current.
Switching from charge to charge retention
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processing and vice versa can preferably take place automatically within the scope of the invention, for example by means of a current relay. This appropriately measures the current flowing into the battery and responds in such a way that a switch is made to charging when a minimum value of the charging current is exceeded and to trickle charging when the current drops below a minimum current. It must of course be ensured that when switching over to charging, the current relay does not drop out again before the switch for charging has been switched on.
This can be achieved, for example, in that a valve is connected in parallel to the switch in front of the rectifier for the trickle charge, which also temporarily maintains the charging current via the trickle charge rectifier when the switch is open. The energy for maintaining the charging current during this period of switching over from trickle charge to charge of the battery can be supplied by one or more special energy storage devices, which can be either electromagnetic or electrostatic, i.e. either in the form of a choke, a capacitor or off Chokes and capacitors can exist.
As such energy storage elements, it is expedient to use directly those circuit elements which in themselves already perform other functions in the circuit, e.g. B. the function of filter or smoothing elements. If a resistor in the form of a dry rectifier cell is used as the resistor for connecting the second pole of the consumer to the second pole of the battery, then it should be considered that this rectifier can only be manufactured with a certain manufacturing variance. To adjust its resistance value, it is then advisable to use it in series with a corresponding adjustable ohmic resistance.
Some embodiments of the invention are shown in the drawing.
In Fig. 1, 1 denotes the main rectifier. It feeds the consumer connected to terminals 2 and 3, not shown in particular. In the following text, the connection pole of the consumer at terminal 2 will be referred to as the first and the connection pole at terminal 3 as the second connection pole. A second rectifier 4 is connected in series with the main rectifier 1 for charging or trickle charging the battery 5. The right or negative pole of the rectifier 1 is permanently connected to the left or positive pole of the rectifier 4.
The battery 5 is permanently connected to the left pole of the main rectifier 1 via one of its poles designated as the first, in the example the positive pole, and thus at the same time to the first connection pole of the consumer via the terminal 2. The second pole of the battery 5 or the pole on the right in FIG. 1 is connected to the negative pole of the rectifier 4. When the power is supplied to the mains, the consumer circuit therefore runs from the positive pole of the main rectifier 1 via terminal 2, the consumer (not shown) and terminal 3 back to the right or negative pole of rectifier 1.
The charging circuit of the battery 5 runs from the left or positive pole of the series connection of the main rectifier 1 and the rectifier 4 via the left or first or positive pole of the battery 5 and the battery back to the negative pole of the series circuit on the right or negative pole of the same. judge 4.
The connection pole of the consumer at terminal 3 is firstly connected via a valve 6 of such polarity to a tap 5a of the battery 5 selected in such a way that, with normal mains supply of the arrangement, this valve 6 is fed by the mains voltage or the consumer voltage supplied via the rectifier 1 is claimed in the reverse direction. The second or right-hand negative pole of the battery 5 can be connected to the second connection pole of the consumer at the connection terminal 3 via the switch 8a, which closes automatically depending on the failure of the mains voltage.
In parallel with the second rectifier 4, a dry rectifier cell 7 in series with the switch B is used as a resistor for establishing a connection between the second pole of the battery and the second connection pole of the consumer as a resistor. Instead of the rectifier 7, as can is indicated by dashed lines in FIG. 1, an ohmic resistor 7 'or an alkaline counter-cell arrangement also occur.
The switch 8 must be open when the difference between the battery voltage and the consumer voltage reaches a value such that the permissible current load of the resistor 7 is reached. For this reason, it can be useful to open the switch 8 depending on the current that flows through the resistor 7 or 7 ', which is not particularly indicated in the circuit. During normal operation of the system from the network, when the battery is under trickle charge, switch 8 is closed and load surges that occur from the consumer side can be intercepted or taken over by the battery via resistor 7 or 7 '.
In the event of a power failure, with the switch 8 closed, the consumer would temporarily also be supplied via the resistor 7 or 7 'until the direct connection between the second poles of the consumer and the battery is established via the switch 8a, which is operated depending on the mains voltage. If the alternating voltage feeding the arrangement fails when the switch 8 is open, the valve 6 temporarily takes over the current flow between the consumer and the battery, so that in this case too the supply of electricity to the consumer is interrupted
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cannot occur.
The switch 8 is open when the circuit for charging the battery is operated up to the gassing voltage, while it is closed when the circuit for trickle charging of the battery is in operation. The main rectifier 1 is preferably fed in such a way that the load voltage remains constant. For the supply of the rectifier 4, the more detailed conditions have already been specified above in the description, that is, in the case of charge retention, the rectifier must be supplied with an approximately constant alternating voltage, while the voltage must be changed to charge the battery in such a way that a certain desired charging characteristic for the battery is guaranteed.
In the exemplary embodiment according to FIG. 2, the parts already present in FIG. 1 are again provided with the same reference numerals. Instead of the rectifier 4 according to FIG. 1, two partial rectifiers 9 and 10 are used in this case, which are fed by separate AC voltage sources. In this case, the partial rectifier 9 serves to maintain the charge and is fed accordingly from a constant alternating voltage source.
The partial rectifier 10 is fed by an AC voltage source, the voltage of which is regulated in such a way that the desired charging characteristic is guaranteed when the battery 5 is charged up to the gas voltage. The rectifier 10 can be fed, for example, as a function of the voltage at a direct-current-biased choke which is biased in opposite directions on the one hand by the charging current and on the other hand by an approximately constant current. The respective position of the switch 8 is that which has already been explained using the exemplary embodiment according to FIG. 1.
Fig. 3 shows an embodiment of such a circuit arrangement, although two partial rectifiers are used as an additional rectifier arrangement for charging and trickle charging of the battery, but there is no direct parallel connection of the two partial rectifiers at both poles. In the circuit, the same reference symbols have been retained for the same parts that were already present in the previous exemplary embodiments. In this case, the partial rectifiers in FIG. 3 have the reference symbols 9 'and 10', 9 'again denoting the rectifier for maintaining the charge and 10' denoting the rectifier for charging the battery up to the gassing voltage.
The second pole of the rectifier 9 'is connected to the second pole of the battery 5 via a switch 11 and the rectifier 10' via a switch 12. As already mentioned, these two switches can also be combined to form the single changeover switch. So that the switching of the shift levers 11 and 12 for switching the arrangement to charge retention or charge takes place automatically, a relay 14 connected to a shunt resistor 13 through which the charging current flows is provided in the exemplary embodiment.
When the relay 14 is in the de-energized state, i.e. when a certain charging current limit is not reached, the switch 11 is closed by the supply of its switching coil, while when a certain charging current is exceeded, the relay 14 picks up and thus the switch 12 by supplying its actuating coil closes and the switch at the same time 11 makes it fall off. So that this switchover can take place without interference, a valve 15 is provided which, even when the switch 11 is open, bridges this separation point in such a way that the relay 14, once it has been activated, does not drop out for the time of switchover.
The energy for supplying this relay is obtained by a current which is determined by the electrical energy which is stored in the smoothing choke 16 or the smoothing capacitor 17 and is released when the switch 11 is opened. The circuit in which the relay 14 is fed runs, since its winding is connected to the resistor 13, from the pole of the two rectifiers 9 'and 10' on the left, calculated by the viewer, via the choke 16 to the right pole of the main rectifier 1 18 denotes the resistor in series with the voltage-dependent resistor 7, which is used to precisely adjust the current flowing through the resistor arrangement 7-18.
Use can be made of an automatic switchover from charge retention to charge in circuits like the embodiments shown in both FIGS. 1 and 2 by, for example, the switching relay opening or closing the switch 8 depending on the magnitude of the charging current of the battery. The relay could also open the switch 8 as a function of the current flowing through the resistor 7 when the current exceeds an upper limit value. The relay could then close the switch 8 again when the difference between battery and consumer voltage falls below a certain value.
The relay could also close the switch 8 as a function of the voltage if the said differential voltage falls below a certain value, and open the switch 8 when this voltage difference exceeds a certain value.
In connection with such a switchover, the AC voltage sources for feeding the partial rectifiers 9 or 10 according to FIG. 2, or 9 'and 10' according to FIG. 3, or the charging rectifier 4 according to FIG. 1 can be switched on and off in systems according to the FIGS. 2 and 3, or are switched over in systems according to FIG.