DE1100149B

DE1100149B - Dry rectifier device for power supply

Info

Publication number: DE1100149B
Application number: DES34524A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Karl Seethaler; Rudolf Zabel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1953-07-27
Filing date: 1953-07-27
Publication date: 1961-02-23

Description

Trockengleichrichtergerät zur Stroraversorgung Die Erfindung bezieht sich auf ein Trockengleichrichtergerät zur Stromversorgung, welches eine mit wachsender Belastung fallende Stromspannungskennlinie besitzt und insbesondere zur Ladung von Batterien mit niedriger Spannung bestimmt ist.Dry rectifier device for power supply The invention relates on a dry rectifier device for power supply, which one with growing Load has falling voltage characteristic and in particular for charging Low voltage batteries.

Für Stromversorgungsgeräte ist es bereits bekanntgeworden, eine Batterie vom Wechselstromnetz über einen Reihenwiderstand und einen Vollweggleichrichter zu laden und dabei parallel zu der Batterie eine keihenschaltung aus einem weiteren Widerstand, der Wicklung eines Relais und aus einer Sperrzelle als Spannungsprüfkreis anzuordnen. Nach dem Aufladen der Batterie mit einem dadurch stärkeren Strom, daß während dieses Betriebes an dem genannten Reihenwiderstand zur Batterie in deren Speisestromkreis zunächst ein Teil kurzgeschlossen ist, wird, sobald die Batterie die eingestellte obere Spannungsgrenze erreicht, das Relais zum Ansprechen gebracht, wodurch dieses einen den genannten Teil des Reihenwiderstandes überbrückenden Schalter öffnet und nunmehr durch den voll eingeschalteten Reihenwiderstand die Ladung der Batterie auf einen Wert herabgemindert wird, der zur Erhaltungsladung der Batterie genügt. Das Ventil ist dabei normalerweise nur in Sperrichtung beansprucht und soll nur einen geringen, stark spannungsabhängigen Rückstrom der Anlage zur Betätfgung des Relais durchlassen.A battery has already become known for power supply devices from the AC mains via a series resistor and a full-wave rectifier to charge and a series connection from another in parallel with the battery Resistance, the winding of a relay and a blocking cell as a voltage test circuit to arrange. After charging the battery with a stronger current, that during this operation at the mentioned series resistance to the battery in their Supply circuit is initially a part short-circuited, as soon as the battery is the set upper voltage limit is reached, the relay is activated, whereby this one the mentioned part of the series resistor bridging switch opens and now, through the fully switched on series resistor, the charge of the Battery is reduced to a value that allows the battery to be trickle charged enough. The valve is normally only stressed in the blocking direction and should only a small, strongly voltage-dependent return current of the system for actuation of the relay.

Bei einem anderen Stromversorgungsgerät wurde die Last vom Wechselstromnetz über einen konstanten Widerstand oder einen Widerstand mit positivem Ternperaturkoeffizienten gespeist, wobei parallel zur Last eine Reihenschaltung aus einem Widerstand von negativem Temperaturkoeffizienten, z. B. aus Kohle, einem Widerstand von positivem Temperaturkoeffizienten, z. B. aus Kupfer, und einem temperaturabhängigen Widerstand in Form eines sogenannten Thermistors geschaltet war, dessen Widerstandsabnahme steil mit anwachsendem Strom wächst. Diese Anordnung war bestimmt, um über einen gewissen Strombereich eine konstante Verbraucherspannung zu gewährleisten.Another power supply device was the load from the AC mains via a constant resistance or a resistance with a positive temperature coefficient fed, with a series circuit consisting of a resistor of in parallel with the load negative temperature coefficient, e.g. B. from coal, a resistance of positive Temperature coefficients, e.g. B. made of copper, and a temperature-dependent resistor was switched in the form of a so-called thermistor, whose resistance decrease grows steeply with increasing current. This arrangement was meant to be about one to ensure a constant consumer voltage for a certain current range.

Die Erfindung geht nun in ihrer Problemstellung von der Erkenntnis aus, daß für Trockengleichrichter-Stromversorgungsgeräte, insbesondereLadegeräte, die Aufgabe entstehen kann, daß die Speisespannung bzw. Ladespannung des Gerätes während des Betriebes bzw. des Ladevorganges auf keinen Fall einen bestimmten oberen Grenzwert überschreiten darf. Das ist z. B. der Fall, wenn es sich um die Ladung von S ilber-Akkumulatoren handelt. Bei solchen darf die Ladespannung auf keinen Fall einen Wert von 2,2 Volt je Zelle überschreiten, wenn die Zellen keinen Schaden leiden sollen. Diese schädliche Wirkung kann insbesondere dann entstehen, wenn es sich um die Ladung nur geringer Zellenzahlen bis herab zu einer einzigen Zelle handelt, weil dann eine absolute Abweichung der Ladespannung sich auf die einzelne Zelle stärker auswirkt.The problem of the invention is based on the knowledge that for dry rectifier power supply devices, in particular chargers, the task may arise that the supply voltage or charging voltage of the device must never exceed a certain upper limit value during operation or the charging process. This is e.g. For example, if it is the case, the charge of S Ilber accumulators. In such cases, the charging voltage must under no circumstances exceed a value of 2.2 volts per cell if the cells are not to suffer any damage. This harmful effect can arise in particular when the charge is only a small number of cells down to a single cell, because an absolute deviation in the charge voltage then has a stronger effect on the individual cell.

Während des Ladevorganges wächst zwischen Volllast und Leerlauf des Strotriversorgungsgerätes dessen Ausgangsspannung erstens durch die Abnahme des inneren Spannungsabfalles in der Gleichrichtersäule und dem Transformator sowie zweitens durch die Änderung des Formfaktors der Ausgangsspannung, die hervorgerufen wird durch die nach der erfindungsgemäßen Erkenntnis nicht mehr vernachlässigbare Induktivität der Speiseleitungen- bzw. Ladeleitungenschleife. Diese Änderungen können bereits einen solchen Wert erreichen, daß sich das gestellte Problem nicht mehr mit den bekannten Mitteln lösen läßt, denn es kann sich z. B. auf diese Weise ergeben, daß die Spannungsänderung, die je Zelle zwischen Vollast und Leerlauf bzw. zwischen den Werten von 1,8 und 2,2 Volt je Zelle zulässig ist, also in der Größenordnung von etwa 22% liegt, durch die angegebenen Änderungen des Formfaktors sind zwischen Vollast und Leerlauf auf Grund der zu berücksichtigenden Induktivität der Speiseleitungen des Verbrauchers einen Betrag von etwa 50% annehmen kann.During the charging process, the output voltage of the power supply device increases between full load and no-load operation, firstly due to the decrease in the internal voltage drop in the rectifier column and the transformer, and secondly due to the change in the form factor of the output voltage, which is caused by the inductance of the feed lines, which according to the invention is no longer negligible - or charging cable loop. These changes can already reach such a value that the problem posed can no longer be solved with the known means. B. in this way show that the voltage change that is permissible per cell between full load and idle or between the values of 1.8 and 2.2 volts per cell, that is in the order of magnitude of about 22%, by the specified Changes in the form factor are between full load and no-load operation due to the inductance of the consumer's feed lines that must be taken into account.

Zur Vermeidung solcher Mängel bei einem Trockengleichrichtergerät zur Stromversorgung, welches eine mit wachsender Belastung fallende Stromspannungskennlinie besitzt, insbesondere zur Ladung von Batterien mit niedriger Spannung, sind erfindungsgemäß dem Verbraucher, insbesondere einer Batterie, ein Reihenwiderstand vor und ein solcher spannungsabhängiger nichtlinearer Widerstand parallel geschaltet, daß mit fallender Belastung zunächst das Trockengleichrichtergerät mit seiner Kennlinie im wesentlichen den Änderungsverlauf der Verbraucherspannung bestimmt, jedoch bei absinkendem Verbraucherstrom mit Erreichen eines bestimmten oberen Spannungswertes am Verbraucher dessen Parallelwiderstand zusammen mit dem genannten Reihenwiderstand den weiteren Anstieg der Gerätespannung an den Verbraucheranschlußklemmen praktisch kompensiert.To avoid such deficiencies in a dry rectifier device for power supply, which has a voltage characteristic curve that falls with increasing load possesses, in particular for charging batteries with low voltage, are according to the invention the consumer, in particular a battery, a series resistor in front of and such a voltage-dependent non-linear resistance connected in parallel, that with decreasing load first the dry rectifier device with its characteristic curve essentially determines the change in the load voltage, but at decreasing consumer current with reaching a certain upper voltage value on the consumer, its parallel resistance together with the mentioned series resistance the further increase in the device voltage at the consumer connection terminals is practical compensated.

Vorzugsweise werden als spannungsabhängige Widerstände Trockengleichrichterventile benutzt, obwohl sich gegebenenfalls auch andere spannungsabhängige Widerstände als geeignet erweisen können, wie z. B. bei kleinen Leistungen und einer Reihenschaltung einer größeren Anzahl von zu ladenden Zellen eine Glimmlampe, gegebenenfalls mit Vorwiderstand.Dry rectifier valves are preferably used as voltage-dependent resistors used, although voltage-dependent resistances other than may prove suitable, such as B. with small powers and a series connection a larger number of cells to be charged a glow lamp, if necessary with Series resistor.

Die Anwendung der Erfindung ist jedoch nicht auf das Laden von empfindlichen Sammlern beschränkt, sondern sie kann in gleicher Weise vorteilhaft auch dann benutzt werden, wenn es sich um die Speisung spannungsempfindlicher Geräte durch eine Trockengleichrichter-Stromversorgungsanlage, wie z. B. Telegrafenrelais od. d,-I., handelt.However, the application of the invention is not to the loading of sensitive ones Collectors are limited, but they can also be used to advantage in the same way if it is the supply of voltage-sensitive devices by a dry rectifier power supply system, such as B. telegraph relay od. D, -I., Acts.

Eine beispielsweise Schaltung für die Erfindung veranschaulicht die Zeichnung. In dieser bezeichnet 1 die Sekandärwicklung des Speisetransformators für die Gleichrichterbrücke 2. 3 ist ein Reihenwiderstand für die zu ladende Batterie 4 und das parallel geschaltete: Ventil 5. Das Ventil ist derart bemessen in seiner Kennlinie, daß beim Auftreten der zulässigen oberen Grenzspannung an den Klemmen der Batterie bzw. des Verbrauchers und damit des Ventils, durch den über diese fließenden Strom der Vorwiderstand3 einen derartigen Spannungsanteil der vom Stromversorgungsgerät gelieferten Spannung übernimmt, daß die genannte Grenzspannung an der Batterie nicht mehr überschritten werden kann.An example circuit for the invention is illustrated in the drawing. In this, 1 denotes the secondary winding of the supply transformer for the rectifier bridge 2. 3 is a series resistor for the battery 4 to be charged and the valve 5 connected in parallel the battery or the consumer and thus the valve, through the current flowing through them, the series resistor3 takes over such a voltage portion of the voltage supplied by the power supply device that the mentioned limit voltage on the battery can no longer be exceeded.

Es kann sich gegebenenfalls als zweckmäßig erweisen, in Reihe mit dem spannungsabhängigen W iderstand bzw. Trockengleichrichterventileii einen vorzugsweise einstellbaren Widerstand 6 zu benutzen, um auf diese Weise die Kennlinie des Parallelzweiges zu dem Verbraucher in einer geeigneten, gewünschten Weise anpassen zu können. It may prove useful to use a preferably adjustable resistor 6 in series with the voltage-dependent resistor or dry rectifier valve, in order to be able to adapt the characteristic of the parallel branch to the consumer in a suitable, desired manner.

Bei einer beispielsweise praktischen Ausführung wurde für die Ladung einer Silber-Sammlerzelle als Vorwiderstand für die Stromschleife aus Ventil und Verbraucher ein solcher mit einem Wert von etwa 0,3 Ohm benutzt, wobei in diesen Wert unmittelbar der innere Widerstand der Gleichrichtersäule des Stromversorg,ungsgerätes und seines Transformators eingeschlossen sind. Parallel zu dem Sammler wurde ein Ventil benutzt, welches bei einer Ventilspannung von 1,8 Volt einen Strom in der Größenordnung von 7,8 Amp. aufnahm und bei 2,2 Volt einen Strom von 25 Amp. In a practical embodiment, for example, a resistor with a value of about 0.3 ohms was used as a series resistor for the current loop of valve and consumer for charging a silver collector cell, with the internal resistance of the rectifier column of the power supply, ungsgerätes and directly in this value of its transformer are included. In parallel with the collector, a valve was used which, at a valve voltage of 1.8 volts, consumed a current in the order of magnitude of 7.8 amps and at 2.2 volts a current of 25 amps.

Bei einer speisenden Spannung des Stromversorgungsgerätes von 9,7 Volt kann die Spannung an der Batterie daher nicht mehr über 9,7 - 7,5 = 2,2 Volt ansteigen, wobei 7,5 das Produkt aus dem Strom über das Ventil in Höhe von 25 Amp. und dem angegebenen Widerstandswert von 0,3 Ohm des Reihenwiderstandes ist.With a feeding voltage of the power supply unit of 9.7 volts, the voltage on the battery can therefore no longer rise above 9.7 - 7.5 = 2.2 volts, with 7.5 being the product of the current through the valve in the amount of 25 Amp. And the specified resistance value of 0.3 Ohm of the series resistance.

Claims

Switched 1. Dry rectifier unit to supply power, which has a decreasing with increasing load current-voltage characteristic in particular for charging batteries with low voltage, characterized in that the consumers' resistor, in particular a battery, a series resistor before and such a voltage-dependent nonlinear Wi parallel: PATENTANSPRCCHE are that with decreasing load, the dry rectifier device with its characteristic curve essentially determines the course of change in the consumer voltage, but when the consumer current drops when a certain upper voltage value is reached on the consumer, its parallel resistance together with the mentioned series resistance, the further increase in the device voltage at the consumer connection terminals is practical compensated.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that a dry rectifier is used as a voltage-dependent resistor. 3. Arrangement according to claim 1, characterized in that a glow tube, optionally with a series resistor, is used as the voltage-dependent resistor. Considered pamphlets-. German Patent No. 812 802; U.S. Patent No. 2,356,269.