<Desc/Clms Page number 1>
Stromversorgungsanlage für Gleichstromverbraucher Stromversorgungsanlagen für Gleichstromverbraucher werden vielfach bisher in der Weise aufgebaut, dass die Verbraucher von dem Wechselstromnetz über Gleichrichter gespeist werden und die Gleichrichter gleichzeitig in der Anlage eine Reservebatterie jeweils unter Ladung bzw. unter Erhaltungsladung halten.
Bei Ausfall des Weckselstromnetzes wird die Batterie auf die Verbraucher geschaltet, um diese mit der erwünschten elektrischen Energie weiterzuversorgen. Solche Anlagen werden bisher vielfach in der Weise aufgebaut, dass die Speisung der Verbraucher vom Wechselstromnetz über mehrere Gleichrichter erfolgt und je nach der Belastung der Anlage, das heisst der Zahl der Verbraucher und deren Strombedarf, die Zahl der jeweils in Betrieb befindlichen Gleichrichter entsprechend selbsttätig angepasst wird.
Um gleichzeitig mit der Speisung der Verbraucher auch die Ladung der Batterie zu erreichen, ist unmittelbar entweder in jedem der Gleichrichteraggregate ein entsprechender Zusatzgleichrichter vorgesehen, damit an die Batterie die gegenüber der Verbraucherspannung entsprechend erhöhte Spannung für die Ladung bzw. die Erhaltungsladung gelegt wird. Für solche Anlagen ist es ferner bekannt, nicht nur eine normale Aufladung und eine Erhaltungsladung durchzuführen, die bis zu einer Spannung von 2,4 V je Zelle bzw. 2,2 V je Zelle durchgeführt wird, sondern gegebenenfalls auch in gewissen Zeitabständen eine Durchladung der Batterie auszuführen, die gewöhnlich bis zu einer Spannung von etwa 2,7 V je Zelle stattfindet.
Hierfür sind die einzelnen erwähnten Gleichrichter derart eingerichtet, dass sie auf eine entsprechend erhöhte Ausgangsspannung bedienungsmässig für eine solche Ladung geschaltet werden können. Bei diesem geschilderten Aufbau sind also in der Anlage jeweils ebensoviel Zusatzgleichrichter wie Gleichrichtergeräte für die Speisung der Verbraucher vorhanden. Ferner waren diese Geräte in der Weise aufgebaut, dass in jedem der einzelnen Aggregate zwar der Hauptgleichrichter geregelt, der Zusatzgleichrichter jedoch nur gesteuert war. In dem Zusatzgleichrichter fand also kein Vergleich zwischen dem Istwert und einem Sollwert für die Einstellung des Ausgangswertes statt.
Die Einstellung eines neuen Sollwertes für das einzelne Aggregat war also sinngemäss nur an dem geregelten Hauptgleichrichter möglich. Das galt insbesondere auch für den Einsatz eines solchen Aggregates für die Durchladung der Batterie. Für eine solche Durchladung musste also das gesamte Aggregat von der Verbraucherspeisung abgeschaltet werden, damit es die Funktion einer Durchladung der Batterie übernehmen konnte.
An sich war es bei solchen Stromversorgungsanlagen ferner bereits geläufig, mehrere Aggregate in einer Anlage in der Weise vorzusehen, dass sie abhängig von der jeweiligen elektrischen Gesamtbelastung der Anlage stromabhängig zu- bzw. abgeschaltet wurden, so dass also die Zahl der jeweils eingeschalteten Gleichrichter dem elektrischen Leistungsbedarf auf der Gleichstromseite der Anlage selbsttätig angepasst wurde. Es bedeutete in solchen Anlagen einen relativ grossen Aufwand, dass jedes einzelne Aggregat aus einem Hauptgleichrichter und einem Zusatzgleichrichter bestand, obwohl jeweils nur einer der Zusatzgleichrichter für die Zwecke der Ladung in Frage kam.
Es wurde daher bereits eine Anordnung in Erwägung gezogen, nach welcher die Zusatzgleichrichter von dem Hauptgleichrichter getrennt wurden, so dass also der Zusatzgleichrichter dann eine selbständige Einheit war, die nach Wahl in Verbindung mit einem der Hauptgleichrichter für die Ladung eingesetzt werden konnte.
Die vorliegende Erfindung bringt eine insbesondere für Fernsprechanlagen geeignete vorteilhafte weitere Ausgestaltung einer Stromversorgungsanlage, bei
<Desc/Clms Page number 2>
welcher mehrere Hauptgleichrichter für die Speisung der Verbraucheranlage und ein gemeinsamer Zusatzgleichrichter für die Aufladung der Batterie vorhanden sind, indem erfindungsgemäss sowohl die Hauptgleichrichter als auch der Zusatzgleichrichter je für sich geregelt sind, wobei die Hauptgleichrichter in ihrer Gesamtkapazität etwa der maximal zu liefernden Verbraucherleistung angeglichen sind und diese zweckmässig um einen geringen Sicherheitsbetrag überschreiten,
und der ihnen gemeinsame Zusatzgleichrichter mindestens auf je einen Wert für die Aufladung und die Erhaltungsladung einstellbar ist und eine solche abhängig von dem jeweiligen Laststrom der Verbraucheranlage sich selbsttätig, z.
B. stufenweise oder kontinuierlich, einstellende Begrenzungseinrichtung des von dem Zusatzgleichrichter abgegebenen Stromes aufweist, dass beim Anschluss aller Hauptgleichrichter und der Reihenschaltung aus der Batterie und dem Zusatzgleichrichter an die gleiche Verbrauchersam- melschiene jeweils für die Ladung der Batterie nur ein Betrag an elektrischer Leistung bereitgestellt wird, der zusammen mit der an die Verbraucher gelieferten Leistung die maximale Kapazität der Hauptgleichrichter nicht überschreitet, jedoch diese praktisch vollkommen ausnutzt. Der Zusatzgleichrichter kann zusätzlich auch durch eine Handbedienung für eine Durchladung der Batterie einstellbar sein.
Der Zusatzgleichrichter ist dabei vorzugsweise derart eingerichtet, dass er vom erforderlichen maximalen Ladestrom ausgehend zunächst mit fast konstantem Strom eine Zusatzspannung bis zur Erreichung von 2,4 Volt je Zelle an der Batterie liefert, und dass er nach Erreichen dieser Spannungsgrenze die Zusatzspannung dann konstant hält, so dass also zunächst eine Ladung der Batterie mit konstantem Strom bis zur Gasungsspannung und dann eine Ladung mit konstanter Spannung durchgeführt werden.
Ist die Batterie bei Ladung mit konstanter Spannung voll aufgeladen, so wird zweckmässig durch eine entsprechende Ausbildung des Zusatzgleichrichters dafür Sorge getragen, dass dieser bei Rückgang des Ladestromes auf einen entsprechend vorbestimmten Wert als Mass der Ladung selbsttätig die Spannung auf die Erhaltungsladespannung von etwa 2,2 Volt je Zelle absenkt. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Verbraucher die entsprechende elektrische Leistung bekommen, jedoch keine Überlastung der Gleichrichter stattfindet, und jeweils die Stromversorgungsanlage gleichzeitig weitgehend ausgenutzt wird für eine wirksame Aufladung der Reservebatterie.
Es ist natürlich möglich, im Rahmen der Erfindung ausser dem erwähnten Zusatzgleichrichter gegebenenfalls noch einen weiteren Zusatzgleichrichter vorzusehen, der als Reserveeinrichtung dient, falls der normalerweise benutzte Zusatzgleichrichter irgendeinen Schaden aufweisen sollte oder einer vorübergehenden Nachprüfung bedarf.
Es ist ferner zweckmässig, zur Vermeidung irgendwelcher Schäden des Zusatzgleichrichters für diesen auch eine weitere abhängig von dem von ihm ab- gegebenen bzw. ihm angelieferten Strom arbeitende Begrenzungseinrichtung für diesen Strom vorzusehen, so dass der Zusatzgleichrichter nicht überlastet werden kann. Von den beiden Strombegrenzungen - der abhängig von jeweiligem Verbraucherstrom arbeitenden und der abhängig von dem vom Zusatzgleichrichter abgegebenen bzw. ihm zugeführten Strom arbeitenden - hat in diesem Falle jede je eine besondere von derjenigen der anderen verschiedene Funktion.
Die eine Strombegrenzungseinrichtung hat die Aufgabe zu erfüllen, dass der von dem Zusatzgleichrichter an die Batterie gelieferte Strom jeweils eine entsprechende Anpassung erfährt hinsichtlich der bei der jeweiligen geforderten Verbraucherleistung von der Gleichrichteranordnung noch für die Batterie verfügbaren elektrischen Ladeleistung. Die zweite Strombegrenzungseinrichtung hat die Funktion, den Zusatzgleichrichter vor Überlastung zu schützen, das heisst die von ihm gelieferte Stromstärke auf einen oberen Grenzwert zu beschränken. Es ist zu übersehen, dass diese beiden Arten von Strombegrenzungseinrichtun- gen in verschiedenen Bereichen arbeiten.
Das hindert jedoch nicht, dass beide Stromwirkungen, das heisst die in Anpassung an die Verbraucherleistung für die Batterie zulässige Stromstärke und die für den Zusatzgleichrichter zulässige Stromstärke, als Einfluss- grössen an dem Zusatzgleichrichter in einer für beide Bereiche gemeinsamen Begrenzungseinrichtung wirksam werden.
Die Figuren der Zeichnung veranschaulichen einige Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zeigt eine Anordnung, bei welcher zusammen mit der lastabhängigen Einschaltung der Hauptgleichrichter eine entsprechende stufenweise Begrenzung des vom Zusatzgleichrichter an die Batterie gelieferten Ladestromes stattfindet.
Die Fig. 2 zeigt ein entsprechendes Ausführungsbeispiel, bei welchem die Strombegrenzung des vom Zusatzgleichrichter an die Batterie gelieferten Ladestromes nicht in Stufen, sondern in Abhängigkeit von dem an die Verbraucherkreise von den Hauptgleichrichtern gelieferten Laststrom kontinuierlich gestaltet ist.
In Fig. 1 bezeichnen 1 bis 3 die drei Hauptgleichrichter, welche von dem an den Leitungen 3 und 4 angeschlossenen Wechselstromnetz gespeist werden und ausgangsseitig ihre Gleichstromleistung an die Sammelschienen S und 6 liefern. 7 bezeichnet einen-der Verbraucher. 8 bezeichnet die Reservebatterie der Stromversorgungsanlage, welche über den Zusatzgleichrichter 9 geladen bzw. in Erhaltungsladung betrieben wird. Die grundsätzliche Inneneinrichtung der Hauptgleichrichter 1 bis 3 ist in ihren Einzelteilen nicht besonders wiedergegeben bis auf die für das eindeutige Verständnis der Erfindung notwendigen Teile.
Die Inneneinrichtung des Zusatzgleichrichters 9 ist dagegen ausführlicher dargestellt, insoweit es für die Erläuterungen der Erfindung erforder- t,
<Desc/Clms Page number 3>
lich erscheint. 10 und 11 bezeichnen je ein zwischen dem Wechselstromnetz und den Hauptgleichrichtern 2 bzw. 3 angeordnetes Schütz, durch welches mit stei- #(render Verbraucherlast nach dem Hauptgleichrichter 1 der Hauptgleichrichter 2 und schliesslich der Haupt- @leichrichter 3 eingeschaltet werden. Für die Herbeiführung dieser Folgeeinschaltung ist in jedem der Hauptgleichrichtergeräte 1 bis 3 z.
B. ein entsprechender Stromwandler vorgesehen, der bei Erreichen eines bestimmten oberen Grenzwertes über ein Relais die Speisung der Schützspule an den Schützen 10 bzw. I l einleitet. Von dem Relais sind der Einfachheit halber jeweils nur die Schaltorgane angedeutet und in jeden der Hauptgleichrichter 1 bis 3 eingetragen, wo sie mit lb bzw. 2a und 2b sowie 3a und 3b bezeichnet sind. Sinkt die über die Gleichrichter von dem Wechselstromnetz bezogene Verbraucherleistung ab, so kommen sinngemäss die Hauptgleichrichter 3, 2 nacheinander wieder selbsttätig ausser Betrieb. Damit diese Folge gewährleistet ist, sind die Stromwerte, bei denen der einzelne Hauptgleichrichter betätigt wird bzw. unwirksam wird, entsprechend untereinander selektiv gestaffelt.
Die gleichen Relais, welche zum Schalten der Stromkreise für die Schützspulen der Schütze 10 bzw. 11 usw. dienen, falls noch mehrere Gleichrichter vorhanden sind, dienen weiterhin unmittelbar als Schalteinrichtungen für die Betätigung der Strombegrenzungseinrichtung in dem Zusatzgleichrichter 9. Bei der dargestellten Ausführung mit drei Hauptgleichrichtern sind in der Einrichtung des Zusatzgleichrichters zwei Hilfsrelais 12 und 13 vorgesehen. Das Hilfsrelais 12 hat einen solchen Aufbau, dass es zwar bei der Speisung seiner Spule unmittelbar anspricht, jedoch bei Unterbrechung der Speisung seiner Spule nur nach einer Abfallverzögerung ausschaltet. Das Relais 13 wiederum hat einen solchen Aufbau, dass es nur verzögert einschaltet bei der Speisung seiner Spule, jedoch ohne Verzögerung herausfällt bzw. abschaltet.
Kommen mehr Hauptgleichrichter in Frage, als sie z. B. in der Figur dargestellt sind, so müssen jeweils zwischen den Relais 12 und 13 noch entsprechende weitere Relais mit den zugehörigen Stromwandlern vorgesehen werden, die zeitlich entsprechend zwischen den Grenzwerten der Relais 12 und 13 in ihrer Wirkung gestaffelt sind. In der Zusatzgleichrichtereinrichtung bezeichnet 14 die Gleichrichterbrücke des Zusatzgleichrichters, welche über den Transformator 15 sowie die Regeldrossel 16 in Form einer gleichstromvormagnetisierten Drossel und die Stromwandler 17 bis 20 vom Wechselstromnetz 3, 4 gespeist wird. Die Gleichrichterbrücke 14 ist einmal unmittelbar an die eine Verbrauchersammelschiene 6 und anderseits über einen Schalthebel 21a des Umschalters 21 an die Batterie 8 angeschlossen.
Jeder der Stromwandler 17 bis 20 speist über seine Sekundärwicklung je eine der Gleichrich- terbrücken 22 bis 25. Wie aus der Schaltung zu erkennen ist, sind die Relais 12 und 13 Umschaltrelais, welche also in der einen Schaltstellung zwei andere Kontakte überbrücken als in der anderen Schaltstel- lung. In der für das Relais 12 dargestellten Lage ist das Relais ausgeschaltet, und seine linken Kontakte 12a sind überbrückt, während die rechten Ruhekontakte 12b unterbrochen sind. An die ruhenden Kontakte 12a ist aber auch die Sekundärwicklung des Stromwandlers 18 angeschlossen. Durch das Schaltorgan 12c ist daher in der dargestellten Lage die Sekundärwicklung von 18 kurzgeschlossen. Sie kann also keine Wechselspannung an den Gleichrichter 23 liefern.
Auch das Relais 13 ist ein solches Umschaltrelais und weist sinngemäss ruhende Kontakte 13a und 13b auf und ein bewegliches Umschaltorgan 13e. An die ruhenden Kontakte 13a ist wieder die Sekundärwicklung des Stromwandlers 17 angeschlossen, so dass in der dargestellten Lage des Schaltorgans 13c die Sekundärwicklung des Stromwandlers 17 kurzgeschlossen ist und somit ebenfalls keine Spannung an den Gleichrichter 22 liefern kann. Mittels des Stromwandlers 19 wird der Strom überwacht, welcher dem Netz für die Speisung des Zusatzgleichrichters 14 entnommen wird. über die Sekundärwicklung des Stromwandlers 19 wird der Gleichrichter 24 gespeist. Die drei Gleichrichter 22 bis 24 sind in Reihe geschaltet und liefern je eine Zusatzspannung, deren Wert zur Beeinflussung des Reglers 26 benutzt wird.
Dieser Regelkreis schliesst sich von der Gleichstromverbrau- chersammelschiene 5 bzw. dem Pluspol der Batterie 8 über die angeführten drei Gleichrichter 24, 23 und 22, den Regler 26, einen einstellbaren Widerstand 27 sowie die Leitungen 28 und 29 und den Ladeschalter 21a zurück zum negativen Pol der Batterie B. Mit diesem Regelsystem wird die Klemmenspannung der Batterie 8 überwacht. Sobald der von dem Stromwandler 19 sekundärseitig gelieferte Stromwert den von der Batterie über den Regler 26 fliessenden Iststrom überschreitet, entsteht am Gleichrichter 24 eine Zusatzspannung.
Diese täuscht dem Regler eine höhere Spannung vor, so dass er den Zusatzgleichrichter in seiner Spannung herabregelt auf einen niedrigeren Spannungswert, so dass keine überlastung mehr stattfinden kann, da der Strom, den der Zusatzgleichrichter liefert, entsprechend begrenzt worden ist.
Die Stromwandler sind in ihrem sekundärseitig gelieferten Stromwert durch Wahl eines entsprechenden übersetzungsverhältnisses ihrer Windungszahlen derart gestaffelt, dass der Stromwandler 19 den höchstzulässigen Laststrom im Zusatzgleichrichter begrenzt, der Stromwandler 18 derart wirkt, d'ass er den Strom des Zusatzgleichrichters auf einer nächstniedrigeren Stufe begrenzt, und der Stromwandler 17 derart, dass er den Strom für den Zusatzgleichrichter auf einer noch niedrigeren Stufe begrenzt. Bei dem vorher geschilderten überwachungsvorgang der Belastung des Zusatzgleichrichters abhängig von der Batterieladung bzw.
Batteriespannung sind die Stromwandler 18 und 17 sekundärseitig als kurzgeschlossen angenommen worden, und zwar durch die Schaltorgane der beiden Relais 12 und 13. Ist bei der dargestellten Schaltungsanordnung der von der Verbraucherseite geforderte Strom derart gross geworden, dass der letzte Haupt-
<Desc/Clms Page number 4>
gleichrichter 3 voll belastet worden ist, so spricht in ihm ein abhängig von einem Stromwandler gespeister Schalter 3a an. Sobald dieser Schalter geschlossen wird, wird ein Stromkreis gebildet für die Speisung der Spulen der Relais 12 und 13. Wie bereits erwähnt, arbeitet das Relais 13 mit einer Einschaltverzögerung. Es wird also zunächst nur das Relais 12 sofort geschlossen.
Hierdurch wird sein Umschaltorgan von den ruhenden Kontakten 12a auf die ruhenden Kontakte 12b umgelegt, wodurch ein Selbsthaltekreis für das Relais 12 gebildet ist und gleichzeitig die Sekundärwicklung 18 geöffnet wird, so d'ass der Gleichrichter 23 nunmehr gespeist wird.
Durch die Speisung des Gleichrichters 23 findet eine Beeinflussung des Reglers 26 in der Weise statt, dass die vom Zusatzgleichrichter 9 bzw. 14 gelieferte elektrische Energie für die Ladung der Batterie herabgesetzt wird. Das bedeutet, dass die Hauptgleichrichter entlastet werden und wegen der Folgestaffelung der Einschaltung der Gleichrichter 2 und 3 der Schalter 3a an dem Hauptgleichrichter 3 geöffnet wird, wobei trotzdem das Relais 12 eingeschaltet bleibt, da für seine Spule ein Selbsthaltekreis gebildet worden war.
Dieser Selbsthaltekreis verläuft, was bisher noch nicht erwähnt worden ist, über ein Schaltorgan am Hauptgleichrichter 2, welches abhängig von dem Belastungsstrom des Hauptgleichrichters 2 bei Erreichen eines oberen Grenzwertes geschlossen, unterhalb desselben jedoch geöffnet ist. Steigt die Belastung der Stromversorgungsanlage durch die Verbraucher abermals an, so wird wieder der Schalter 3a selbsttätig geschlossen. Dauert die Einschaltung des Schalters 3a über einen bestimmten längeren Zeitraum an, so spricht schliesslich auch das Relais 13 durch seine Speisung derart an, dass es trotz seiner Einschaltverzögerung sein Schaltorgan 13c in die andere Schaltstellung überführt, in welcher es die ruhenden Kontakte 13b überbrückt.
Mit diesem Ansprechen des Relais 13 wird über die ruhenden Kontakte 13b wieder ein Selbsthaltekreis für das Relais 13 vorbereitet, der ebenfalls über den Schalter 2a des Hauptgleichrichters 2 verläuft. Gleichzeitig wird aber mit dem Ansprechen des Relais 13 der Kurzschluss des Sekundärkreises des Stromwandlers 17 aufgehoben und dadurch eine Speisung des Gleichrichters 22 herbeigeführt. INTunmehr entsteht auch an dem Gleichrichter 22 eine entsprechende Spannung, deren Einfluss auf den Regler 26 gegeben wird.
Er hat, wie bereits oben erwähnt, zur Folge, dass wegen des grösseren elektrischen Leistungsbedarfs, den die Hauptgleichrichter 1 bis 3 nunmehr für die Verbraucheranlage zu decken haben, der Zusatzgleichrichter 9 auf eine noch niedrigere Strombegrenzungsstufe durch Beeinflussung der Regeldrossel 16 eingestellt wird. Tritt eine Entlastung der Stromversorgungsanlage ein, indem keine so grosse Energie mehr für die Verbraucher benötigt wird, so fällt, sofern das den Kontakt 3a steuernde Relais bereits zum Ansprechen gekommen war, zunächst dieses wieder heraus und öffnet den Schalter 3a. Hierdurch wird an der übrigen Schaltung zunächst noch nichts verändert.
Sobald nunmehr der für die Verbraucheranlage benötigte Strom auf einen solchen Wert abgesunken ist, dass die Einschaltung des Hauptgleichrichters 3 nicht mehr erforderlich ist, wird dieser durch die im Hauptgleichrichter 2 vorgesehene Stromüberwachungseinrichtung selbsttätig abgeschaltet, indem die Speisung des Schützes 11 fortfällt. Gleichzeitig kommt aber durch die Öffnung des Schalters 2a auch die Speisung der Spulen der Relais 12 und 13 in Fortfall. Das Relais 13, welches keine Abfallverzögerung hat, fällt also sofort heraus, während das Relais 12 zunächst noch für einen bestimmten Zeitwert eingeschaltet bleibt.
Beim Herausfallen des Relais 13 wird durch dessen Umschaltorgan 13a die Sekundärwicklung des Stromwandlers 17 wieder kurzgeschlossen, womit die Speisung des Gleichrichters 22 in Fortfall kommt. Damit entfällt auch der Einfluss der vorher von dem Gleichrichter 22 gelieferten Spannung auf den Regler 26. Das hat zur Folge, dass eine Regelung der Regeldrossel auf einen solchen Wert stattfindet, der nunmehr der nächsthöheren Stufe der Ladestrombegrenzung am Zusatzgleichrichter für die Speisung der Batterie entspricht.
Durch diese Regelung des Zusatzgleichrichters auf den höheren Wert der Strombegrenzung kann aber bei einer entsprechenden Grösse der Stufe dieser Ladestrombegrenzung der über die Hauptgleichrichter entnommene Strom wieder auf solchen Wert anwachsen, der grösser ist als derjenige Strombetrag, der maximal von den Hauptgleichrichtern 1 und 2 als zulässig gedeckt werden soll. Die Folge ist wegen der höheren Belastung, dass nunmehr der Hauptgleichrichter 3 wieder eingeschaltet wird, wobei gleichzeitig der Schalter 2a wieder geschlossen wird. Mit der Einschaltung des Schalters 2a wird aber die Speisung des Selbsthaltekreises für das Relais 12 wieder eingeschaltet, so dass das Relais 12, welches erst nach einer gewissen Verzögerungszeit zum Abfall gekommen wäre, nicht mehr herausfallen kann. Es wird also in eingeschaltetem Zustand gehalten.
Dadurch bleibt aber der Einfluss der am Gleichrichter 23 über den Stromwandler 18 gebildeten Spannung am Regler 26 wirksam. Sinkt nun die von den Verbrauchern über die Hauptgleichrichter 1, 2 und 3 entnommene elektrische Leistung noch weiter ab, als bei dem soeben geschilderten Vorgang angenommen worden ist, so fällt abermals der Gleichrichter 3 heraus. Damit wird der Kontakt 2a wieder geöffnet, und damit kommt auch die elektrische Speisung des Relais 12 wieder in Fortfall. Dauert die geringe Belastung der Stromversor- gungsanlage durch die Verbraucher derart lange an, dass der Zeitwert der Abfallverzögerung des Relais 12 überschritten wird, so fällt schliesslich dieses Relais 12 heraus.
Dadurch wird die Sekundärseite des Stromwandlers 18 wieder kurzgeschlossen. Die an dem Gleichrichter 23 vorher gebildete Spannung kommt in Fortfall und damit deren Einfluss am Regler 26. Die Folge ist, dass der Regler 26 am Zusatzgleichrichter 14 bzw. 9 die Strombegrenzung auf die höchste Stufe einstellt. Die Hauptgleichrichter werden jetzt also
<Desc/Clms Page number 5>
voll ausgenutzt für die Wiederaufladung der Batterie 8 mit dem höchsten vorgesehenen Ladestromwert.
In der früheren Beschreibung der Fig. 1 ist bereits der Widerstand 27 erwähnt worden. Dieser ist dazu bestimmt, den Istwertstrom des Reglers so abzugleichen, dass er in seinem Zusammenwirken mit dem im Regler vorgesehenen Sollwert eine gewünschte höchste Ladespannung nicht überschreitet. Ist der Ladestrom im Verlauf der fortschreitenden Ladung bei konstanter Spannung im Anschluss an die Ladung mit konstantem Strom auf einen bestimmten kleineren Wert abgesunken, so findet in der Einrichtung eine selbsttätige Umschaltung bzw. eine Herabregelung des Zusatzgleichrichters auf einen solchen niedrigeren Spannungswert statt, der der Erhaltungsladung entspricht, also auf etwa 2,2 Volt je Zelle der Batterie.
Diese Umschaltung erfolgt selbsttätig in dem Kreis, der, wie bereits angeführt, von der gleichstrom- seitigen Sammelschiene 5 über Gleichrichter 24, 23, 22, den Regler 26, den Widerstand 27, die Leitungen 28 und 29 sowie den Ladeschalter 21a zurück zur negativen Klemme der Batterie 8 verläuft. Zur Herbeiführung dieser Umschaltung im Zusatzgleichrichter dient der Stromwandler 20, der den Gleichrichter 25 speist. Ist nämlich der Ladestrom der Batterie auf den angegebenen kleineren Wert abgesunken, so ist damit auch der Strom abgesunken, der über den Stromwandler 20 dem Transformator 15 zugeführt wird.
Es entsteht also mit Erreichen dieses kleineren Stromes an dem Gleichrichter 25 eine derart kleine Spannung, welche nicht mehr in der Lage ist, einen solchen Strom über die Wicklung des Relais 30 zu erzeugen, üass dieses in seinem eingeschalteten Zustand gehalten wird. Es öffnet daher der Schaltkontakt 31 dieses Relais 30. Hierdurch entfällt die Speisung der Spule des Relais 32, wodurch dieses abfällt und dadurch sein Schaltorgan 33, wie dargestellt, in die Schliessstellung übergeführt wird. Hierdurch wird ein Teil des Widerstandes 27 kurzgeschlossen. Auf diese Weise wird dem Regler 26 eine entsprechende höhere Spannung vorgetäuscht. Dieser regelt also die Regeldrossel 16 auf einen solchen Wert, dass der Zusatzgleichrichter 9 seine Spannung auf den gewünschten kleineren Betrag von 2,2 Volt je Zelle für die Erhaltungsladung der Batterie 8 absenkt.
Hin und wieder kann es, wie bereits erwähnt, erwünscht sein, eine Durchladung der Batterie 8 mit einer Spannung von etwa 2,7 Volt je Zelle durchzuführen. Hierfür ist in der Anordnung nach Fig. 1 ein doppelpoliger Schalter 34 vorgesehen, der von Hand bedient wird. In der Schliessstellung befindet sich der Schalter in der Stellung, in welcher die Anlage für die Aufladung der Batterie und die Erhaltungsladung vorbereitet ist. Wird dieser doppelpolige Schalter geöffnet, so wird auf diese Weise ein einstellbarer Widerstand 35 in den Stromkreis über den Regler 26 eingeschaltet.
Dem Regler 26 wird auf diese Weise eine kleinere Spannung vorgetäuscht, so dass er das Bestreben hat, die Anlage auf einen grö- sseren Spannungswert am Zusatzgleichrichter einzu- regeln. Bei entsprechender Einstellung des Widerstan- des 35 wird auf diese Weise die Spannung auf einen Wert zwischen dem Betrag von 2,4 bis etwa 2,7 Volt je nach Bedarf eingestellt und dann von dem Regler 26 selbsttätig auf diesem eingestellten Wert gehalten. Auch in dieser Schaltung, wo eine Durchladung der Batterie stattfindet, bleibt trotzdem am Zusatzgleichrichter die Strombegrenzung erhalten, und zwar sowohl diejenige auf den einzelnen Stufen als auch diejenige, welche die vom Zusatzgleichrichter maximal lieferbare Leistung auf ihrem oberen Wert begrenzt.
In der Schaltung ist noch ein Schaltkontakt 21b vorhanden. Wird dieser eingelegt, so wird zwangläufig der Schalter 21a, über den die Ladung stattfindet, geöffnet. Die Betätigung des Schalters 21 in dem angegebenen Sinne, dass die Batterie auf die Verbraucher geschaltet wird, erfolgt zweckmässig selbsttätig in Abhängigkeit von dem Wegfall der Wechselspannung, von welchen die Gleichrichter 1 bis 3 gespeist werden.
Fig. 2 wird später erläutert.
In Fig. 3 ist ein Schema wiedergegeben, anhand dessen die Wirkungsweise der Einrichtung für den Zusatzgleichrichter hinsichtlich der entsprechend der Verbraucherleistung benutzten Stufen, auf denen eine Strombegrenzung stattfindet, kurz erläutert werden soll. In dieser Figur ist die Zusatzspannung abhängig von dem Ladestrom der Batterie bzw. dem vom Zusatzgleichrichter gelieferten Strom aufgetragen. Es sind drei von der Abszissenachse aufsteigende Kurvenäste a-c zu erkennen, auf denen jeweils eine Ladung der Batterie mit nahezu konstantem Strom stattfindet. Ein Arbeiten des Zusatzgleichrichters auf der Kurve a findet statt, wenn der Zusatzgleichrichter voll belastet werden kann, weil die übrigen Hauptgleichrichter dies wegen der von ihnen bezogenen Verbraucherleistung zulassen.
Wird die von den Verbrauchern bezogene Leistung zu gross, so wird die Stromabgabe des Zusatzgleichrichters auf eine niedrigere Strombegrenzungskurve verlegt. Steigt also die Verbraucherleistung an, so wird der Zusatzgleichrichter für das Arbeiten auf der Kurve b beeinflusst. Steigt die Verbraucherleistung noch mehr an, so erfolgt schliesslich eine weitere Begrenzung des vom Zusatzgleichrichter abgegebenen Stromes gemäss dem Kurvenast c. Nachdem auf einem dieser Kurvenäste die Batterie bis auf die Gasungsspannung entsprechend etwa 2,4 Volt je Zelle aufgeladen worden ist, arbeitet die Ladeeinrichtung auf dem Kurventeil d, das heisst weiter mit konstanter Spannung.
Ist bei dieser Ladung mit konstanter Spannung durch die fortschreitende Aufladung der Batterie der Strom im Ladekreis auf einen bestimmten kleinen Mindestwert J1 abgesunken, so findet in der Anlage automatisch eine Herabsetzung der vom Zusatzgleichrichter gelieferten Zusatzladespannung von dem Spannungswert- U1 auf den Spannungswert UZ statt. Bei dieser Spannung findet dann durch den Zusatzgleichrichter nur noch eine Erhaltungsladung der Batterie statt. In dieser Figur ist ferner noch ein Spannungswert U3 eingetragen.
Bis auf diesen kann der Zusatzgleichrichter von Hand
<Desc/Clms Page number 6>
hochgeregelt werden, um dann eine Durchladung der Batterie vornehmen zu können, wie sie bereits in der vorausgehenden Beschreibung mehrfach erwähnt worden ist. Findet im Verlaufe des Ladevorganges ein Absinken der Verbraucherleistung statt, so findet sinngemäss - wie es bereits anhand der Fig. 1 der Zeichnung erläutert worden ist - dann am Zusatzgleichrichter ein 1Tbergang von einem der Kurven- äste c nach b bzw. von b nach a statt.
Soweit in dem Ausführungsbeispiel der Fig.2, bei welchem - wie bereits angeführt - die Strombegrenzung des vom Zusatzgleichrichter an die Batterie gelieferten Ladestromes stufenlos in Abhängigkeit von dem an die Verbraucherkreise von den Hauptgleichrichtern gelieferten Laststrom stattfindet, wieder die gleichen Teile wie in Fig. 1 vorhanden sind, wurden unmittelbar der Einfachheit und besseren Übersicht halber die gleichen Bezugszeichen für die Elemente beibehalten. Zum -Unterschied gegenüber der Fig. 1 sind nicht mehr die beiden Relais 12 und 13 und die Stromwandler 17 und 18 mit den zugehörigen Gleichrichtern vorhanden.
An die Stelle dieser Teile tritt ein Stromwandler 36, der den Gesamtstromverbrauch der Hauptgleichrichter misst, sowie eine von diesem gespeiste Gleichrichterbrücke 37, die in Reihe geschaltet ist mit dem Gleichrichter 24. Betriebsmässig wird der Stromwandler 36 mit der Gleichrichterbrücke 37 für die Beeinflussung des Reglers 26 wirksam, sobald die gesamte Stromaufnahme der Hauptgleichrichter einen bestimmten Wert erreicht, z. B. den Nennwert der Anlage aus der Summe der den einzelnen Hauptgleichrichtern zufliessenden Ströme, der eine solche Begrenzung des für die Ladung der Batterie bereitgestellten Stromes notwendig macht.
Hierbei wird der Strom des Zusatzgleichrichters je nach der Verbraucherleistung auf Werte zwischen Null und 100% seines Nennstromes kontinuierlich begrenzt. Sobald die Stromaufnahme des Zusatzgleichrichters bis zu dem für ihn festgelegten Nennbetrag erreicht worden ist, wird die erforderliche Strombegrenzung des Ladestromes oberhalb dieses Betrages durch den Stromwandler 19 mit dem Gleichrichter 24 durchgeführt, um auf diese Weise eine schädliche Belastung für den Zusatzgleichrichter auszuschliessen.
Anstelle eines einzigen Stromwandlers 36 in der gemeinsamen Wechselstromspeiseleitung der Hauptgleichrichter, der mit einem Gleichrichter 37 in dem Istwertkreis des Reglers 26 zusammenarbeitet, kann im Rahmen der Erfindung auch je ein Stromwandler in jede der wechselstromseitigen Zuleitungen für die einzelnen Hauptgleichrichter z. B. 1 bis 3 gelegt werden, wobei jeder dieser Stromwandler je einen Gleichrichter speist, und diese Gleichrichter miteinander im Istwertregelkreis des Reglers 26 in Reihe liegen. Jeder dieser Stromwandler bzw.
Gleichrichter liefert dann je einen Regeleinfluss im Istwertkreis des Reglers für die entsprechende Strombegrenzung am Zusatzgleichrichter abhängig von der gelieferten Verbraucherleistung. Aus Gründen der Einfachheit ist in der Fig.2 die folgeabhängige Zuschaltung der Hauptgleichrichter abhängig von der Verbraucherleistung nicht wieder besonders dargestellt worden. Ihre Anordnung würde eine sinngemässe wie nach Fig. 1 sein.
Die Fig.4 veranschaulicht anhand eines Schemas die Wirkungsweise der kontinuierlichen Strombegrenzung einer Anordnung nach Fig. 2, wobei die Spannung U des Zusatzgleichrichters als Funktion des Ladestromes J wiedergegeben ist. Es findet zunächst eine Ladung der Batterie mit angenähert konstantem Strom auf dem Kurvenast a' statt, wobei vorausgesetzt ist, dass die Anlage gerade voll belastet ist. Mit wachsender Verbraucherleistung wird durch die Beeinflussung des Reglers 26 von dem Stromwandler 36 und dem von ihm gespeisten Gleichrichter 37 der Kurvenast a' nach links etwa parallel zu dem dargestellten verschoben, bis der Anlegestrom gerade wieder fliesst.
Sinkt der vom Stromwandler 36 gemessene Strom für die Hauptgleichrichter ab, so wird sinngemäss durch Beeinflussung des Reglers 26 der Kurvenast a' wieder nach rechts verschoben bis zu der durch den Stromwandler 19 und den Gleichrichter 24 bestimmten Endlage. Um diese Verschiebung des Kurvenastes a' zu veranschaulichen, sind zwei weitere seiner Zwischenstellungen im Verlaufe einer kontinuierlichen Änderung der Verbraucherleistung angedeutet und mit a" und a\ bezeichnet. Auch in dieser Figur sind wieder ausser dem Spannungswert U1 entsprechend dem Kurvenast d für die Ladung mit konstanter Spannung der Spannungswert U, für die Erhaltungsladung und der Spannungswert U3, der bedienungsmässig eingestellt werden kann für die Durchladung einer Batterie, eingetragen.
Die Übergangs- linie zwischen dem Kurvenast d und dem Kurventeil e ist jeweils gestrichelt angedeutet, um auf diese Weise zum Ausdruck zu bringen, dass der übergang spontan vor sich geht. Die in den beiden Fig. 3 und 4 eingetragenen, auf die Linie für den Spannungswert U" gerichteten Pfeile sollen andeuten, dass der Betrag U3 kein fester Wert ist, sondern zwischen U1 und U3 je nach Wahl einstellbar ist.
In den beiden Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 und 2 sind für die Lieferung der Regeleinflüsse im Istwertregelkreis des Reglers 26 jeweils in Reihe geschaltete Gleichrichter benutzt, die von stromabhängigen Spannungsquellen gespeist werden. In einer solchen Anordnung wirkt jeder der Regeleinflüsse in der Weise, dass zum Istwert der Batteriespannung ein Spannungswert entsprechend dem Regeleinfluss hinzuaddiert wird, sobald der von der stromabhängigen Spannungsquelle bzw. dem Stromwandler gelieferte Strom denjenigen im Istwertkreis des Reglers überschreitet, der bestimmt ist durch die jeweilige Spannung der zu ladenden Batterie.
Wünscht man eine grössere Empfindlichkeit der Anordnung im Regelkreis, so kann eine solche dadurch erreicht werden, dass die Regeleinflüsse als volle Spannungswerte mit der Batteriespannung verglichen werden und der jeweils grössere Spannungswert den Istwert am Regler
<Desc/Clms Page number 7>
bestimmt. Diese verschiedenen Regeleinflüsse können dann an die gleichen Klemmen des Reglers in Parallelschaltung angelegt werden.
Werden in diesem Falle wieder Stromwandler benutzt als stromabhängige Spannungsquellen für die Speisung von Gleichrichtern, welche den Regeleinfluss liefern, so kann in diesem Falle vorteilhaft jedem der Gleichrichter ein entsprechender einstellbarer Widerstand wechselstrom- seitig parallel geschaltet werden, der somit als eine vorbelastende Bürde für den Stromwandler wirkt.
Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel für die Anwendung der Erfindung in dieser Form veranschaulicht die Fig. 5. Soweit in dieser Figur wieder die gleichen Teile vorhanden sind wie in den früheren Figuren, sind für diese Teile die gleichen Bezugszeichen beibehalten worden. Der Stromwandler 36' in der den Hauptgleichrichtern 1-3 gemeinsamen Wechselstromspeiseleitung, der dem Stromwandler 36 nach Fig. 2 entspricht, speist in diesem Falle einen Gleichrichter 37', welcher an den Eingang des Reglers 26 angeschlossen ist. An den Klemmen der Sekundärwicklung des Stromwandlers 36' liegt als einstellbare Vorbelastung der Widerstand 38'.
Entsprechend dem Stromwandler 19 nach Fig. 2 ist in der Wechselstromspeiseleitung des Gleichrichters 9 ein Stromwandler 19' vorgesehen, der einen Gleichrichter 24' speist, welcher an die gleichen Klemmen des Reglers 26 angeschlossen ist wie der Gleichrichter 37'.
Auch für diesen Stromwandler 19' ist sekundärseitig wieder eine einstellbare Vorbelastung in Form des Widerstandes 39' vorgesehen. Der eine Pol, der an der Leitung 5 liegt, ist in diesem Falle über ein Ventil 40 derart an den Regler 26 angeschlossen, dass es eine Rückwirkung der Spannungsregeleinflüsse, die an den Gleichrichtern 24' und 37' entstehen, über die Leitung 5 auf die Batterie sperrt.
An die Eingangsklemmen des Reglers 26 sind also 1. die Batterie 8 über die Leitung 5, das Ventil 40 und den Widerstand 27, die Leitung 28, 29 und den Schalter 21a, 2. der Gleichrichter 37', der vom Stromwandler 36' gespeist wird, und 3. der Gleichrichter 24, der vom Stromwandler 19' gespeist wird, parallel angeschlossen.
Werden die genannten Einheiten 8, 37' und 24' als Spannungsquellen in Betracht gezogen, so ist von solchen parallel geschalteten Spannungsquellen bekanntermassen jeweils diejenige bestimmend für die Lieferung der Spannung an den gemeinsamen Ausgangsklemmen der Parallelschaltung, im vorliegenden Fall also den Eingangsklemmen des Reglers 26, welche den grössten Spannungswert liefert. Durch eine geeignete Abgleichung der an die Gleichrichter 37' bzw. 24' gelieferten Spannungswerte mittels der Vorbelastungswiderstände bzw.
Bürden 38 bzw. 39 der Stromwandler 36' bzw. 19' lässt sich erreichen, dass normalerweise die Spannung der Batterie 8 als Istspannung dem Regler 26 zugeführt wird. überschreitet der von den Hauptgleichrichtern 1 bis 3 vom Netz gezogene Gesamtstrom einen gewissen oberen Wert, so entsteht an der Bürde 38 ein solcher Spannungsabfall, dass an den Regler 26 über den Gleichrichter 37' eine Spannung geliefert wird, die höher ist als die Spannung der Batterie B.
Am Regler 26 wird also eine erhöhte Istspannung vorgetäuscht, so dass der Regler die Drossel 16 derart beeinflusst, dass der Zusatzgleichrichter 9 bzw. 14 in seiner Ausgangsspannung herabgeregelt wird und nur noch einen kleinen Ladestrom an die Batterie 8 liefern kann. überschreitet schliesslich der vom Stromwandler 19' gemessene, dem Zusatzgleichrichter 9 bzw. 14 zugeführte Strom seinen oberen zulässigen Grenzwert, so überwiegt schliesslich der vom Gleichrichter 24' gelieferte Spannungsbetrag den von dem Gleichrichter 37' und den von der Batterie 8 über das Ventil 40 an den Eingang des Reglers 26 gelieferten Spannungsbetrag.
Der von dem Gleichrichter 24' an die Eingangsklemmen des Reglers 26 gelieferte Spannungsbetrag täuscht diesem also einen erhöhten Istspannungswert vor. Das führt zu einer entsprechenden Beeinflussung des Reglers 26 für eine solche Herabsetzung der von dem Zusatzgleichrichter 9 bzw. 14 gelieferten Spannung und damit des von ihm gelieferten Ladestromes für die Batterie, dass die zulässige Belastung des Zusatzgleichrichters 9 bzw. 14 nicht überschritten wird und dadurch keine Gefährdung desselben eintreten kann.
Bei allen diesen bisherigen Ausführungen ist jeweils der Regeleinfluss von der Wechselstromseite der Hauptgleichrichter bzw. des Zusatzgleichrichters abgeleitet worden. Die Erfindung lässt sich auch dann in vorteilhafter Weise verwirklichen, wenn für die Lieferung dieses Regeleinflusses die Gleichstromseiten der Hauptgleichrichter und des Zusatzgleichrichters herangezogen werden. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel hierfür zeigt die Fig. 6 der Zeichnung. Soweit in dieser Figur wieder die gleichen Teile wie in den früheren Figuren vorhanden sind, sind wieder die gleichen Bezugszeichen beibehalten worden. In die Sammelschienen bzw.
Zuleitungen für die Speisung der Verbraucher 7 ist in diesem Falle ein Gleichstromwandler 36" eingeschaltet mit der wechselstrom- gespeisten Wicklung 36a", der vom Verbraucherstrom gleichstromgespeisten Steuerwicklung 36b" und der Sekundärwicklung 36c", über welche der Gleichrichter 37" gespeist wird, der seinen Regeleinfluss auf den Regler 26 gibt. Um eine Vorbelastung der Sekundärwicklung 36e" des Gleichstromwandlers zu schaffen, ist ein einstellbarer Widerstand 38" vorgesehen. Zur Vorbeugung einer Überlastung des Zusatzgleichrichters ist an diesem gleichstromseitig ein Gleichstromwandler 19" vorgesehen.
Dieser weist die vom Hilfswechselstrom gespeiste Wicklung 19a", die von dem zu überwachenden Strom -dem Ausgangsstrom des Zusatzgleichrichters 9 - durchflossene Wicklung 19b" auf sowie die Sekundärwicklung 19c", welche den Gleichrichter 24" speist, der den an ihm entstehenden Regeleinfluss auf den Regler 26" in dessen Istwertkreis gibt. Auch in diesem Falle ist wieder an die Sekundärwicklung 19c" ein einstell-
<Desc/Clms Page number 8>
barer Vorbelastungswiderstand 39" angeschlossen. Wie aus der Schaltung zu entnehmen ist, liegen die beiden Gleichstromwandler parallel an den gleichen Klemmen des Reglers 26.
An beiden Gleichstromwandlern sind zur Beeinflussung des Arbeitspunktes des Wandlers noch je eine Wicklung 36r1" bzw. 19d" vorgesehen, welche eine konstante Vormagnetisierung an dem Kern des Wandlers erzeugen. In Reihe mit den von der Hilfswechselspannung gespeisten Wicklungen 36d' bzw. 19a", welche auf den Eisenkernen der Gleichstromwandler sitzen, liegt jeweils noch eine Luftspaltdrossel 41 bzw. 42, welche bei der Änderung der Induktivität der Drosselwicklungen 36d' bzw. 19d' jeweils einen entsprechenden Anteil der speisenden Wechselspannung übernimmt.
In der Schaltung nach Fig. 6 liegen somit sinngemäss wieder entsprechend der zu Fig. 5 gegebenen Erläuterung an den Eingangsklemmen des Reglers 26" drei Spannungsquellen in Parallelschaltung, welche gebildet werden 1. durch die Batterie 8, 2. durch den Gleichstromwandler 36", welcher den der Verbraucheranordnung 7 zugeführten Belastungsstrom misst, mit seinem Ausgangsgleichrichter 37", und 3. durch den Gleichstromwandler 19", welcher den vom Zusatzgleichrichter 9 bzw. 14 gelieferten Batterieladestrom misst, mit seinem Ausgangsgleichrichter 24".
Diese Spannungsquellen wirken mit den von ihnen gelieferten bzw. dem Regler vorgetäuschten Istspan- nungswerten wieder in gleichartiger Weise, wie es im Zusammenhang mit der Fig. 5 grundsätzlich erläutert ist.