DE1077318B - Stabilisierte Netzgleichrichterschaltung - Google Patents

Description

• Stabilisierte Netzgleichrichterschaltung Die Erfindung betrifft eine stabilisierte Netzgleichrichterschaltung zur Erzeugung einer Ausgangsgleichspannung, die innerhalb eines vorgegebenen Bereiches des Ausgangsgleichstromes von Netzspannungsschwankungen und Belastungsschwankungen wesentlich unabhängig ist. Vorzugsweise bezieht sich die Erfindung auf eine Schaltung, die als Ladevorrichtung für Akkumulatorenbatterien dient, -wobei die Ladekennlinie einen. Abschnitt konstanten Stromes und einen Abschnitt konstanter Spannung bildet.
• Es sind stabilisierte Netzgleichrichterschaltungen der eingangs erörterten Art bekannt, bei denen ein im Leerlauf im magnetisch übersättigten Gebiet arbeitender Transformator in Parallelschaltung mit einem Kondensator verwendet wird, wobei der Kondensator vorzugsweise zu der Primärwicklung des Transformators parallel geschaltet ist und eine Drosselspule in Reihe mit der Primärwicklung des Transformators angeordnet ist.
• Gemäß der Erfindung wird die Drosselspule, welche der Primärwicklung des im Leerlauf im magnetisch übersättigten Gebiet arbeitenden Transformators vorgeschaltet ist, so bemessen, daß die Drosselspule erst bei Vollast der Gleichrichterschaltung gesättigt ist, und es wird im Ausgangskreis der Gleichrichterschaltung eine einstellbare Drosselspule angeordnet.
• Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die im Gleichstromausgangskreis liegende Drosselspule durch Oberwellenbeeinflussung in die Gesamtcharakteristik des Gerätes eingreift; die genannte Drosselspule wirkt nicht nur hemmend in bezug auf Wechselstromkomponenten, die im Ausgangsgleichstromkreis des Gerätes auftreten. könnten, sie erweist sich vielmehr auch für die Einstellung der angestrebten Gesamtcharakteristik des Gleichrichtergerätes von Wichtigkeit und bildet in dieser Beziehung ein richtiges, den Abgleich des Gerätes erleichterndes Schaltorgan.
• Die Erfindung ist in der Beschreibung und in den Zeichnungen an Hand eines Ausführungsbeispieles erörtert. Es zeigt Fig. 1 das grundsätzliche Schaltungsschema, Fig.2 für die Schnelladung einer 80-Volt-Fahrzeugbatterie den Verlauf der Zweistufen-Ladekennlinie, Fig. 3, zu Fig. 2 gehörend, den Verlauf der Ladestromstärke in Abhängigkeit von der Ladezeit, Fig. 4 -die Zweistufen-Ladekennlinie bei der Parallelladung von drei 80-Volt-Fahrzeugbatterien, und zwar sowohl die Kennlinie für den gesamten Strom wie für die den drei Batterien zugeführten Einzelströme, Fig. 5 die Zweistufen-Ladekennlinie zu Fig. 4.
• Die in den Figuren verwendeten Bezugszeichen haben die folgende Bedeutung: R, S, T, O sind die drei Phasen bzw. der Nulleiter des Drehstromnetzes. An jede Phase ist die Reihenschaltung einer Drosselspule D1 und der Primärspule eines Transformators Tr angeschlossen, wobei ein Kondensator C der Primärspule des Transformators parallel geschaltet ist. Ein Umschalter U ist vorgesehen, um wahlweisen Betrieb der Anlage in Sternschaltung oder in Dreieckschaltung zu ermöglichen.
• Die Drosselspulen D1 sind so ausgebildet, daß sie bei Vollast des Gerätes magnetisch übersättigt sind. Die Transformatoren Tr dagegen sind so ausgebildet, daß sie unter dem Einfluß des im Resonanzstromkreis fließenden Stromes auch schon beim Ladestrom Null des Gerätes im übersättigten Gebiet arbeiten, während mit zunehmendem Ladestrom der Sättigungsgrad verringert wird. Die damit verbundene Änderung der Induktivität des Transformators verändert den Scheinwiderstand des Resonanzkreises so, daß die Spannung an der Primärwicklung und damit auch an der Sekundärwicklung des Transformators bei Änderungen des Ladestromes zwischen Null und dem Maximalwert praktisch konstant bleibt. Sollte der Ladestrom versuchen, über den für ein bestimmtes Gerät charakteristischen Maximalwert anzusteigen, so tritt unter dem Einfluß der Drosselspule D1 im Zusammenwirken mit dem aus dem Transformator Tr und dem Kondensator C bestehenden Resonanzkreis ein Spannungsabfall im Gerät auf, der sich als Strombegrenzung auswirkt. Der aus Tr und C bestehende Parallelresonanzkreis wirkt sich zugleich in an sich bekannter Weise als Mittel zum Ausgleich von Netzspannungsschwankungen aus.
• Die Sekundärspulen der drei Transformatoren Tr speisen über Drosselspulen D3, die jedoch nicht unbedingt zur Erzielung der Regelfunktion nötig sind, die Eingangsseite je einer Vollweggleichrichterbrücke G. Die Ausgangspunkte der Gleichrichterbrücken sind parallel geschaltet und liefern an den Klemmen A, f1' die als Ladespannung dienende Gleichspannung.
• Eine Drosselspule D2 hat im wesentlichen die Aufgabe, den Oberwellengehalt des Ladegleichstromes herabzusetzen oder zumindest zu beeinflussen. Da geringe Änderungen der Ladespannung große Änderungen des Ladestromes bewirken können, hat man in der Beeinflussung des Oberwellengehaltes der Ladespannung durch Änderung der Induktivität der als Glättungsmittel dienenden Drosselspule D2 ein bequemes Mittel, um den Verlauf der Zweistufen-Ladekennlinie auf eine gewünschte Form zu bringen. Insbesondere ist es wünschenswert, die Ladespannung in der Konstantspannungsphase für kurze Zeit etwas über die Gasungsspannung hinaus zu erhöhen - z. B. bei einer Bleibatterie mit 80 Volt Nennspannung und einer Gasungsspannung von 96 Volt auf etwa 97 Volt -, indem man der Ladekennlinie einen im Prinzip in Fig.2 angedeuteten Verlauf gibt. Die Ladespannung erreicht hier in unmittelbarem Anschluß an die Konstantstromphase ein über der Gasungsspannung liegendes Maximum und fällt dann wieder auf den am Ende der Ladung angestrebten Wert der genauen Gasungsspannung ab.
• Fig.2 und 3 zeigen die Strom- und Spannungsverhältnisse bei der Ladung einer 80-Volt-Fahrzeugbatterie, die zu Ladungsbeginn etwa zu 50°/o entladen war. Die Batterie besaß eine Stromkapazität von 280 Amperestunden.
• Fig.2 zeigt die sich während des Ladevorganges ergebende Ausgangsspannung U des Ladegerätes in Abhängigkeit vom Ladestrom I. In Anbetracht der Strombegrenzung des Ladegerätes ergab sich- zunächst ein Ladestrom von 130 Ampere, der so lange konstant blieb, bis mit ansteigender Batteriespannung der Ladestrom abnahm und sich eine konstante Ausgangsspannung von etwa 96 Volt am Gerät ergab. Dabei ergab der Regelvorgang, daß bei Absinken des Ladestromes auf 115 Ampere die Ausgangsspannung des Gerätes einen Maximalwert, nämlich 96,25 Volt annahm, um dann wieder auf die Gasungsspannung von 96 Volt, bzw. schwach darunter, abzufallen.
• Fig.3 zeigt als Funktion der Zeit den Ladestrom I (t), der etwa 3/4 Stunde den eingangs erwähnten, gerätemäßig durch Strombegrenzung bedingten Wert von 130 Ampere besaß, wonach im Verlauf der nächsten Stunde ein schneller Abfall des Ladestromes sich einstellte.
• Fig.4 und 5 zeigen ähnliche Strom-Spannungs-bzw. Strom-Zeit-Kennlinien eines Ladevorganges, bei dem drei parallel geschaltete 80-Volt-Fahrzeugbatterien zur Ladung gelangten.
• Es handelt sich um die parallele Ladung von zwei Batterien von 250 Amperestunden Stromkapazität und einer Batterie von 120 Amperestunden Stromkapazität, die sich jedoch im sulfatierten Zustande befand.
• Fig. 4 zeigt als Funktion der Zeit den Gesamtladestrom I (t) sowie die Teilströme Il (t), 12 (t) und 13 (t), welche die drei parallel geschalteten Batterien durchfließen. Dabei gibt Il (t) den Ladestrom der ersten 250-Amperestunden-Batterie wieder, 12 (t) den Ladestrom der zweiten 250-Amperestunden-Batterie und I3 (t) den Ladestrom der 120-Amperestunden-Batterie.
• Fig. 5 zeigt eine der Fig.2 entsprechende Strom-Spannungs-Kennlinie dieses Ladevorganges, wobei die Ausgangsspannung U des Gerätes als Funktion des Gesamtladestromes I (t) wiedergegeben ist. Fig. 5 zeigt ebenfalls zu Beginn der Konstantspannungsphase ein vorübergehendes Ansteigen der Spannung U auf einen oberhalb der Gasungsspannung liegenden Wert.
• Es hat sich gezeigt, daß das Gerät nach Fig. 1 vorteilhaft in Dreieckschaltung an das Drehstromnetz angeschaltet wird; es ergibt sich dabei gegenüber der Sternschaltung ein merklich verringerter Oberwellengehalt des dem Netz entnommenen Stromes.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Stabilisierte Netzgleichrichterschaltung zur Erzeugung einer Ausgangsgleichspannung, - die innerhalb eines vorgegebenen Bereiches des Ausgangsgleichstromes von Netzspannungsschwankungen und Belastungsschwankungen wesentlich unabhängig ist, unter Anwendung eines im Leerlauf im magnetisch übersättigten Gebiet arbeitenden Transformators mit einem parallel angeordneten Kondensator, der vorzugsweise zu der Primärwicklung des Transformators parallel liegt, und unter Einschaltung einer Drosselspule in Reihe mit der Primärwicklung des Transformators, vorzugsweise als Ladevorrichtung für Akkumulatorenbatterien, deren Ladekennlinie einen Abschnitt konstanten Stromes und einen Abschnitt konstanter Spannung bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die der Primärwicklung des Transformators vorgeschaltete Drosselspule (Dl) so bemessen ist, daß sie erst bei Vollast der Gleichr ichterschaltung gesättigt ist und daß im Ausgangskreis der Gleichrichterschaltung eine einstellbare Drosselspule (D2) angeordnet ist.
2. 2. Netzgleichrichterschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Sekundärwicklung des Transformators (Tr) gespeisten Gleichrichterbrücke (G) der Wechselstrom über eine Drosselspule (D3) zugeführt wird.
3. 3. Netzgleichrichterschaltung nach Anspruch 1 oder 2 zum Anschluß an ein Drehstromnetz, dadurch gekennzeichnet, daß die den drei Phasen zugeordneten Drossel-Transformator-Kreise durch einen Umschalter (U) wahlweise in Stern- oder Dreieckschaltung umschaltbar sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 528 971, 631173, 638 271, 649 763, 672 562, 685 951, 722 816, 735 786, 753 322, 754 262; ` USA.-Patentschriften Nr. 1993 914, 2 377 180.