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Selbsttätige Stromversorgungsanlage Die Erfindung bezieht sich auf
eine selbsttätige Stromversorgungsanlage, insbesondere für Fahrzeuge mit Generator
und in mindestens zwei Gruppen aufgeteilter Batterie, deren Gruppen zur Aufladung
parallel geschaltet werden, wobei jeder Gruppe ein Halbleiterwiderstand mit negativem
Temperaturkoeffizienten vorgeschaltet ist, und deren Gruppen zur Verbraucherspeisung
in Reihe geschaltet werden, wobei ein Ladeschalter den Generator abtrennt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine selbsttätige Stromversorgungsanlage
der vorgenannten Art so weiter auszugestalten, daß sie sich durch die Vereinigung
der beiden folgenden Eigenschaften auszeichnet: a) Die Betriebsverhältnisse eines
Netzes sollen zu keiner Zeit durch die Lade- und Entladebedingungen der verwendeten
Batterie hoher Kapazität nachteilig beeinflußt werden; beispielsweise soll dafür
Sorge getragen werden, daß ein Netz, welches normalerweise 60 bis 90 % der
Leistung des Generators verwendet, nicht durch eine Batteriestromspitze störend
beeinflußt wird, die dem 1- oder 1,5fachen der Leistung dieses Generators entspricht
(s. beispielsweise beim Start eines Flugzeuges).
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b) Die Herstellung der günstigsten Ausnutzung der Batterie bzw. der
von ihr gespeicherten Energie ist folgenderweise: Bei Aufladung der Batterie soll
der Strom stets dem günstigsten Ladewert entsprechen, der eine vollständige Wiederaufladung
ermöglicht, ohne jedoch eine Überladung der Batterie herbeizuführen, und bei Entladung
soll die gesamte Kapazität bei einer Spannung verfügbar sein, die gleich oder höher
als die für das Netz zulässige Minimalspannung ist.
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Die erfindungsgemäße Stromversorgungsanlage ist im wesentlichen dadurch
gekennzeichnet, daß bei ausreichender Generatorspannung mit dem Ladeschalter ein
Hilfskontakt geschlossen wird, der über ein Relais die Vorwiderstände an die Batteriegruppen
legt, und gleichzeitig über einen Ruhekontakt des Relais im Stromkreis der Schütze
die Reihenschaltung der Batteriegruppen aufgelöst und durch einen Ruhekontakt des
Schützes die zweite Batteriegruppe geerdet wird, daß bei zu geringer Generatorspannung
der Hilfskontakt des Ladeschalters den über den Schalter vorbereiteten Stromkreis
für die Schütze schließt, so daß nach Anziehen der Schütze die Reihenschaltung hergestellt
ist, wobei gleichzeitig die Erdung der Batteriegruppe aufgehoben und der Stromkreis
des Relais unterbrochen wird, so daß die Vorwiderstände abgeschaltet werden, und
daß bei Überlastung des Generators über das Relais die in Reihe geschalteten Batteriegruppen
parallel zum Generator geschaltet werden. Eine derartige Stromversorgungsanlage
stellt eine besonders zweckmäßige Lösung der der Erfmdung zugrunde liegenden Aufgabe
dar.
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Weitere wesentliche Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung
ergeben sich aus der Beschreibung.
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In der Zeichnung ist die Erfindung näher erläutert, und zwar zeigt
Fig. 1 einen Schaltplan einer Ausführungsform der Stromversorgungsanlage nach der
Erfindung und Fig. 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Abhängigkeit des Batteriewiderstandes
bzw. Ladestromes von dem Ladezustand der Batterie.
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Wie in der Zeichnung dargestellt, enthält die der zu regelnden Batterie
mit den beiden Batteriegruppen B 1 und B 2 zugeordnete Regeleinrichtung
A gemäß der Erfindung zwei Schütze Da und Db mit zugeordneter Klemme
D, ein Relais Ca mit zugeordneter Klemme C, zwei Vorwiderstände R
1 und R 2, zwei Klemmen K 1 und K2 und einen Druckknopfschalter T zur Prüfung der
Batterie und ihrer Regeleinrichtung.
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Der Batterie ist ein Generator G zugeordnet, der mit Ladeschalter
E und einem Überstromrelais Cb in
Verbindung steht. Batterie und Generator
liegen parallel an einem Verbrauchernetz U.
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Die Einrichtung arbeitet wie folgt: In stromlosem Zustand der Relais
bzw. Schütze befinden sich deren Kontakte in der dargestellten Lage, d. h., bei
Anlegen einer Steuerspannung an die Relais bzw. Schütze findet eine Bewegung der
Anker und der mit diesen verbundenen Kontakte in Richtung der Pfeile statt.
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Beim Schließen des Schalters 1 wird der Stromkreis des Schützes
Da über die positive Klemme der
Batteriegruppe B 1, den unteren
Ruhekontakt des Relais Ca, die Klemme D, Schalter I, den unteren Hilfskontakt
des Ladeschalters E und Masse geschlossen, d. h., das Schütz Da wird an die
Batteriegruppe B 1
gelegt. Der obere Hilfskontakt des Schützes Da schließt
den Stromkreis des Schützes Db, so daß das Schütz Db an die Batteriegruppe
B 2 gelegt wird. Die Hauptkontakte der Schütze Da und Db werden geschlossen
und die Batteriegruppen B 1 und B 2 entsprechend der stark ausgezogenen
Linie des Schaltplans hintereinandergeschaltet. In diesem Schaltzustand speist die
Batterie über die Klemmen K 1 und K 2 das angeschlossene Verbrauchernetz.
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Sobald der Generator G durch den Ladeschalter E eingeschaltet wird,
wird der Entladesteuerstromkreis über die Klemme D von der Masse getrennt, während
der Ladesteuerstromkreis über die Klemme C sowie die Kontaktstellen 1, 2 des Ladeschalters
E gespeist wird.
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Das Relais Ca spricht an, legt die Vorwiderstände R 1, R 2
an die Batteriegruppen B 1 und B 2, deren Hintereinanderschaltung
über den im Stromkreis der Schütze Da, Db liegenden Ruhekontakt des Relais
Ca aufgelöst wird. Gleichzeitig wird die zweite Batteriegruppe B 2 durch einen Ruhekontakt
des Schützes Da geerdet.
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Bei Überlastung des Generators G spricht das Relais Cb an, trennt
den Stromkreis des Relais Ca und ruft ein Einschalten der Schütze Da und
Db hervor. Auf diese Weise werden die Batteriegruppen wieder in Reihe und gemeinsam
parallel zum Generator G geschaltet.
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Sobald der Generator nicht mehr überlastet ist, fällt das Relais Cb,
dessen Ausschaltspannung kleiner ist oder höchstens gleich dem 0,8fachen Wert der
Einschaltspannung, ab, und die Batterie gelangt wieder in den normalen Aufladezustand.
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Der in dem über die Klemme D geführten Stromkreis liegende Schalter
I behält unabhängig von der Regeleinrichtung seine handbetätigte Stellung bei. Die
Zeitkonstanten der in der Regeleinrichtung verwendeten Relais und Schütze sind so
gewählt, daß ein Schließen des über die Vorwiderstände R 1 und R 2. geführten Aufladekreises
erst nach Öffnung des Entladekreises durch den Hauptkontakt des Schützes Db erfolgt.
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Mit Hilfe des Druckknopfschalters T läßt sich die Batterie und die
Regeleinrichtung überprüfen, da ein Schließen des Schalters T ein Ansprechen der
Schütze Da und Db hervorruft mit der Folge, daß sämtliche Batteriegruppen,
und zwar in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Gruppen B 1 und
B 2, mit dem Verbrauchernetz U (K 1 positiv und K 2 negativ) in Serie gelegt
werden.
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Im Fall der Verwendung der Einrichtung in einem Flugzeug mit einer
Mehrzahl von Stromgeneratoren liegen die Leitungen bei dem vorrangigen Entladestromkreis
parallel zueinander, während sie für den Ladekreis in Reihe liegen.
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Der Wert der Belastungswiderstände R 1 und R 2 wird, um automatisch
den Strom zu erhalten, der für jedes Element gemäß seinem Ladezustand erforderlich
ist, wie folgt eingerichtet: Man benutzt die Widerstandskurve der fraglichen Batteriegruppe,
wie in Fig. 2 gezeigt. In dieser Figur sind die Werte des Scheinwiderstandes R und
des Ladestromes 1 in Abhängigkeit von dem Ladezustand, der auf der Abszisse aufgetragen
ist, angegeben. Als Stromstärken am Anfang und am Ende der Ladung werden diejenigen
Werte angenommen, die für diese Art von Batterien gegeben sind. Für die Vorwiderstände
R 1 und R 2 werden die folgenden Werte festgesetzt: R 1= B 1 und
R 2 = B 2 während der Entladung der Batterie, R 1=1/2 B 1 und R 2
=1/2B 2 während der Ladung der Batterie.
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Es werden Halbleiter mit negativen Werten (Thermistanzen) als Vorwiderstände
verwendet, die sich durch Joulesche Verlustwärme derart erhitzen, daß sich ergibt:
als erster Wert derjenige, der der Thermistanz entspricht, sobald sie von dem am
Anfang der Aufladung vorgesehenen Strom durchflossen wird; als zweiter Wert derjenige,
der dem entspricht, sobald der Strom, der sie durchfließt, gleich oder etwas unterhalb
desjenigen liegt, der als Maximum für das Ende der Aufladung vorgesehen ist.
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Da sich diese Werte verständlicherweise nicht zwangläufig auf der
Kurve, die für eine Art mit einer Thermistanz charakteristisch ist, befinden, werden
die fraglichen Werte unter Verwendung einer Schaltung mit neun Elementen URC von
85 Ah und zwei ThP 60 von 4 Ohm in Serie mit einem Kohlewiderstand von 2 Ohm erzielt.
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Die vorstehend beschriebene Einrichtung ist räumlich so gedrungen,
daß sie in vorteilhafter Weise auf den Elementen befestigt werden kann. Sie erhöht
die Batterie nur um wenige Zentimeter.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht eine rationelle Verwendung
einer Batterie, insbesondere einer Silber-Zink-Batterie, in einem Flugzeug, indem
sie eine automatische Aufladung aller Batteriegruppen der Batterie und eine Entladung
unter dem dem einstündigen Entladestrom entsprechenden Strom bei einer Spannung
sicherstellt, die derjenigen des Netzes etwa gleich ist.