DE1121172B - Stromversorgungs-, insbesondere Batterieladegeraet, das oberhalb eines bestimmten Laststromwertes einen nahezu spannungsunabhaengigen konstanten Strom, darunter eine stromunabhaengige Spannung liefert - Google Patents

Description

• Stromversorgungs-, insbesondere Batterieladegerät, das oberhalb eines bestimmten Laststromwertes einen nahezu spannungsunabhängigen konstanten Strom, darunter eine stromunabhängige Spannung liefert Die Erfindung bezieht sich auf Stromversorgungsanlagen, mit denen vorzugsweise Batterien geladen werden sollen. Solche Stromquellen sollen eine konstante Ausgangsspannung liefern, die die Gasungsspannung der angeschlossenen Batterien nicht übersteigt. Solange jedoch die Spannung der angeschlossenen Batterien noch unterhalb der Gasungsspannung liegt, soll die Stromversorgungsanlage einen nahezu völlig spannungsunabhängigen konstanten Strom liefern.
• Die meisten der bekanntgewordenen Anlagen dieser Art arbeiten mit einem Transformator und Gleichrichtern, wobei zur Regelung sättigbare Drosseln verwendet sind, die in den Primärkreis des Transformators eingeschaltet sind, der sekundärseitig über einen Gleichrichter die Batterien speist. Eine Steuerwicklung der Regeldrosseln wird mit einem Strom gespeist, der der Differenz zwischen einer Sollwertgröße und einer Istwertgröße proportional ist. Um den geforderten Kennliniendruck in der Stromspannungscharakteristik zu erzielen, hat man den Sollwert oder den Istwcrt der bekannten Anlagen zusätzlich abhängig von dem Belastungsstrom beeinflußt. Man hat hierzu einen Stromwandler in die Wechselspannungsspeiseleitung eingeschaltet und die gleichgerichtete Sekundärspannung verwendet. Durch die Oberwellen dieser Spannung wurde das Ergebnis des Soll-Ist-Wert-Vergleiches verfälscht, insbesondere wenn dieser Vergleich mit einem Magnetverstärker durchgeführt wurde.
• Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden und einen schärferen Knick, also einen nahezu rechtwinkligen Verlauf der Stromspannungscharakteristik von Stromversorgungsgeräten zu erzielen, insbesondere von Batterieladegeräten, die oberhalb eines bestimmten Laststromwertes einen nahezu spannungsunabhängigen konstanten Strom, darunter eine stromunabhängige Spannung liefern und bei denen der Verbraucher (die Batterie) über vormagnetisierte Drosselspulen als Spannungsregler an ein Speisenetz angeschlossen ist und ferner dem Spannungsregler über einen Hilfsstromkreis als Stellgröße ein Strom zugeführt wird, der von einem Steuer-Magnetverstärker geliefert wird und dessen Größe der Differenz zwischen einem Soll- und einem Istwert proportional ist.
• Die Erfindung besteht darin, daß bei einer solchen Anordnung eine Ventilanordnung in Brückenschaltung vorgesehen ist, die mit ihren Gleichstromklemmen in diesen Hilfsstromkreis eingeschaltet ist und über ihre Wechselstromklemmen mit einer Wechselspannung gespeist wird, die dem Laststrom proportional ist. Als Spannungsregler wird also ein regelbarer Drosselsatz verwendet, der beispielsweise in den Primärstromkreis eines Transformators eingeschaltet ist, an dessen Sekundärwicklung die Belastung über einen Gleichrichter angeschlossen ist. Eine von gegebenenfalls mehreren Steuerwicklungen der Drosselspulen ist in den Hilfsstromkreis eingeschaltet. In Serie mit der Primärwicklung kann zusätzlich ein Stromwandler geschaltet sein, dessen Sekundärwicklung die erforderliche laststromproportionale Spannung liefert.
• Um einen noch ausgeprägteren Kennlinienknick zu erzielen, kann auf den regelbaren Drosselspulen eine weitere Hilfswicklung vorgesehen sein, die von der Lastspannung gespeist wird. Dadurch läßt sich auch die Neigung der Kennlinie im Bereich nahezu konstanten Stromes verändern. Sehr vorteilhaft erweist es sich, eine weitere Hilfswicklung mit einem Hilfsstrom zu speisen, dessen Wert mit steigender Wechselspeisespannung fällt. Die Lage des Kennlinienknickes wird dadurch nahezu völlig unabhängig von Netzschwankungsspannungen.
• Den Stehstrom für den Hilfsstromkreis liefert ein Magnetverstärker, der im wesentlichen zwei Steuerwicklungen besitzt, von denen die eine mit einer Sollwertgröße, die andere von der Ausgangsspannung der Stromversorgungsanlage gespeist wird.
• Durch verschiedene Wahl der Polung der Hilfsstromwicklung der regelbaren Drosselspulen in dem Hilfsstromkreis läßt sich auch noch erreichen, daß die Ausgangsspannung oberhalb des Grenzlaststromes steil ansteigt oder abfällt.
• Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an einem Ausführungsbeispiel an Hand der Fig. 1 erläutert. Dort ist mit 4 die zu ladende Batterie bezeichnet, die über einen beispielsweise dreiphasigen Gleichrichter 3 in Brückenschaltung an die Sekundärwicklung eines Transformators 2 angeschlossen ist. In Serie mit jeder Primärwicklung ist ein Satz regelbarer Drosselspulen 1 geschaltet. Außerdem liegt in Serie mit der Primärwicklung ein Stromwandler B.
• Jede regelbare Drosselspule trägt drei Steuerwicklungen 1 a, 1 b, 1 c. Ferner ist ein Magnetverstärker 5 mit den Arbeitswicklungen 5 c und den Steuerwicklungen 5 a und 5 b vorgesehen. Die eine Steuerwicklung, 5b, ist an die Ausgangsklemmen des Stromversorgungsgerätes angeschlossen. In ihr fließt folglich ein der Ausgangsspannung proportionaler Strom. Die Wicklung 5 a wird von dem Gerät 6 mit einem konstanten Strom gespeist, der dem jeweils gewünschten Sollwert entsprechend eingestellt ist.
• Von dem Ausgang des Magnetverstärkers 5 werden die Hilfswicklungen 1 a der regelbaren Drosselspulen 1 mit dem Strom IR gespeist. Der Magnetisierungszustand dieser Spulen ist somit zunächst der Differenz zwischen einem Sollwert und dem Istwert der Ausgangsspannung proportional. In diesen Hilfsstromkreis ist außerdem erfindungsgemäß eine Ventilanordnung 7 in Brückenschaltung mit ihren Gleichstromklemmen eingeschaltet. Ihre Wechselspannungsklemmen sind mit der Sekundärwicklung des Stromwandlers 8 verbunden, in dessen Stromkreis der Strom IL' fließt. Da der vom Magnetverstärker 5 gelieferte Strom IR die Ventilanordnung 7 in Durchlaßrichtung durchfließt, kann der von der Sekundärwicklung des Stromwandlers 8 gelieferte Strom I L' ungehindert über jeweils zwei Zweige der Brücke fließen, solange dieser Strom IL' kleiner als der Strom IR ist. Solange diese Bedingung erfüllt ist, wirkt sich der Strom auf die Größe der Ausgangsspannung nicht aus. Sobald jedoch IL' größer als IR wird und somit jeweils zwei in gegenüberliegenden Zweigen liegende Ventile gesperrt sind, ist der durch die Hilfswicklung 1 a fließende Strom auch von dem dem Laststrom proportionalen Strom IL' abhängig.
• Um die Schärfe des Knicks der Stromspannungscharakteristik des Stromversorgungsgerätes noch zu verstärken, wird ein Teil der Ausgangsspannung über die Hilfswicklung 1 b auf den Steuerkreis der regelbaren Drosselspulen zurückgekoppelt.
• Eine weitere Stabilisierung der Regelcharakteristik läßt sich erreichen, wenn man einer Hilfswicklung 1 c einen Strom zuführt, der mit steigender Netzwechselspannung fällt.
• In Fig.2 ist schematisch die Stromspannungscharakteristik gezeigt, die sich mit dem erfindungsgemäß aufgebauten Stromversorgungsgerät für Batterieladung erzielen läßt. Es ist zu erkennen, daß daß Gerät einen nahezu konstanten Strom liefert, solange die Ausgangsspannung (Batteriespannung) unter einem bestimmten Grenzwert verbleibt (Kennlinienzweig 1). Sobald eine bestimmte Grenzspannung (die Gasungsspannung) erreicht wird, bleibt die Ausgangsspannung stromunabhängig konstant (Kennlinienteil 1I).
• Die Erfindung kann jedoch abweichend von der hier angegebenen Anwendung der Ladung von Batterien auch zu überwachungs- und Signalisierungszwecken verwendet werden. Durch Umpolung der Steuerwicklungen der Regeldrosseln läßt sich ohne weiteres erreichen, daß die Ausgangsspannung des Gerätes zunächst bis zu einem bestimmten Grenzstrom praktisch konstant bleibt, bei Erreichen dieses Grenzwertes jedoch ansteigt. Mit dieser schnell ansteigenden Spannung läßt sich leicht das Erreichen eines bestimmten Stromgrenzwertes überwachen oder signalisieren.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Stromversorgungs-, insbesondere Batterieladegerät, das oberhalb eines bestimmten Stromwertes einen nahezu spannungsunabhängigen konstanten Strom, darunter eine stromunabhängige Spannung liefert, bei dem der Verbraucher (Batterie) über vormagnetisierte Drosselspulen als Spannungsregler an ein Speisenetz angeschlossen ist und dem Spannungsregler über einen Hilfsstromkreis ein Stellstrom zugeführt wird, der von einem Steuer-Magnetverstärker geliefert wird und dessen Größe der Differenz zwischen dem Sollwert und dem Istwert der Ausgangsspannung proportional ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ventilanordnung (7) in Brückenschaltung vorgesehen ist, die mit ihren Gleichstromklemmen in den Hilfsstromkreis eingeschaltet ist und über ihre Wechselstromklemmen mit einer Wechselspannung gespeist wird, die dem Laststrom proportional ist.
2. 2. Stromversorgungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die regelbaren Drosselspulen mehrere Hilfswicklungen tragen, von denen die erste in den Hilfsstromkreis, eine zweite an die Ausgangsklemmen des Stromversorgungsgerätes und eine dritte an die Ausgangsklemmen eines Hilfsgerätes (11) angeschlossen ist, dessen Ausgangsstrom mit steigender Netzspannung sinkt.
3. 3. Stromversorgungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach überschreiten des vorbestimmten Grenzlaststromes die Ausgangslastspannung je nach der Polung der in den Hilfsstromkreis eingeschalteten Hilfswicklungen der regelbaren Drosselspulen sehr schnell nahezu stromunabhängig ansteigt bzw. abfällt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 860 084; schweizerische Patentschrift Nr. 254 378; Asea Journal, 1948, S. 110 bis 113.