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Selbsttätige Notstromschaltanordnung Selbsttätige Notstromschaltanordnungen
mit einer einen Verbraucherkreis speisenden Wechselstromquelle und einer über einen
Gleichrichter von der Wechselstromquelle aufladbaren Notstrombatterie sind in verschiedenen
Ausführungsformen bekannt. Insbesondere sind solche Notstromschaltanordnungen bekannt,
bei welchen parallel zur Wechselstromquelle ein Schütz oder ein Relais vorgesehen
ist, dessen Schaltkontakte bei spannungsführender Wechselstromquelle diese an den
Verbraucherkreis und über den Gleichrichter an die Notstrombatterie anschließen,
bei Ausfall der Wechselstromquelle dagegen diese vom Verbraucherkreis abtrennen
und gleichzeitig einen besonderen Notbeleuchtungskreis an die Notstrombatterie anschließen.
Die bekannte Notstromschaltanordnung bedarf also in jedem Fall eines besonderen
Notstromkreises sowie eines besonderen Wechselrichters, falls im Notstromkreis Verbraucher
vorhanden sind, die nur mit Wechselstrom betrieben werden können. Die für den Notstromkreis
und gegebenenfalls den Wechselrichter erforderlichen Leitungsführungen und Installationen
stellen einen beachtlichen technischen Aufwand dar. Der Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde, eine Notstromschaltanordnung zu entwickeln, bei der ein besonderer Notstromkreis
und trotz Einspeisung der Notstrombatterie in den bereits vorhandenen Verbraucherkreis
ein Wechselrichter nicht erforderlich ist.
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Die Erfindung betrifft eine selbsttätige Notstromschaltanordnung mit
einer einen Verbraucherkreis speisenden Wechselstromquelle, einem Schütz und einer
über einen Gleichrichter von der Wechselstromquelle aufladbaren Notstrombatterie,
wobei gesteuert durch die Schaltkontakte des Schützes bei spannungsführender Wechselstromquelle
diese an den Verbraucherkreis und über den Gleichrichter an die Notstrombatterie,
bei Ausfall der Wechselstromquelle dagegen die Notstrombatterie an den von der Wechselstromquelle
abgetrennten Verbraucherkreis angeschlossen ist. Die Erfindung besteht darin, daß
der Gleichrichter als Transistorschaltkreis ausgeführt ist, der bei Ausfall der
Wechselstromquelle und Speisung durch die Notstrombatterie als Wechselrichter arbeitet,
über welchen gleichzeitig der Verbraucherkreis an die Notstrombatterie angeschlossen
ist.
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Im einzelnen kann die Erfindung auf verschiedene Weise verwirklicht
werden, was insbesondere bezüglich der Ausbildung des Transistorschaltkreises gilt.
Unabhängig von dieser Ausbildung im einzelnen wird man in bevorzugter Ausführungsform
im Ladestromkreis der Notstrombatterie einen weiteren Gleichrichter vorsehen, der
bei Ausfall der Wechselstromquelle durch einen Schaltkontakt des Schützes überbrückt
ist. Auf diese Weise vermeidet die Erfindung bei spannungsführender Wechselstromquelle
eine gleichzeitige Speisung des Transistorkreises durch die Wechselstromquelle und
die Notstrombatterie, so daß bei spannungsführender Wechselstromquelle eine Speisung
des Transistorkreises von der Notstrombatterie durch den dann wirksamen weiteren
Gleichrichter verhindert, das einwandfreie Arbeiten des Transistorkreises als Gleichrichter
also gewährleistet ist, während bei Ausfall der Wechselstromquelle die Notstrombatterie
über den den weiteren Gleichrichter überbrückenden Schaltkontakt unmittelbar an
den Transistorkreis angeschlossen ist, dieser also als Wechselrichter arbeiten kann.
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Die durch die Erfindung erreichten Vorteile bestehen im wesentlichen
darin, daß die erfindungsgemäße Notstromschaltanordnung keinen besonderen Notstrom-Verbraucherkreis
und keinen besonderen Wechselrichter erfordert, so daß durch die erfindungsgemäße
Doppelfunktion des Transistorkreises als Gleichrichter und als Wechselrichter im
Ergebnis ein nur sehr geringer technischer Aufwand zur Verwirklichung der erfindungsgemäßen
Notstromschaltanordnung nötig ist.
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Im folgenden sei die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt das Schaltbild
einer selbsttätigen Notstromschaltanordnung.
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Bei der in der Figur dargestellten Notstromschaltanordnung ist ein
als Wechselstromquelle dienendes
Wechselstromnetz 1 mit einem Verbraucherkreis
2 verbunden sowie unter Zwischenschaltung eines allgemein mit 4 bezeichneten Transistorschaltkreises
an die Notstrombatterie 3 angeschlossen. Parallel zum Wechselstromnetz 1 ist ein
Schütz 5 oder Relais geschaltet, dessen Schaltkontakte mit 6, 7, 8, 9 und 10 bezeichnet
und in der Figur in einer Stellung dargestellt sind, die dem Betriebszustand der
Notstromschaltanordnung bei Ausfall der Wechselstromquelle 1 entspricht. Im einzelnen
sind die Schaltkontakte 6,7 zwischen der Wechselstromquelle 1, genauer der
Schützspule 9, und dem Verbraucherkreis 2 angeordnet und bewirken bei Ausfall der
Wechselstromquelle 1 deren Abtrennung vom Verbraucherkreis 2. Parallel zum Verbraucherkreis
ist über die Schaltkontakte 8, 9 die Wicklung 14 eines Transformators geschaltet,
dessen beide anderen Wicklungen 15, 16 an den Transistorkreis 4 angeschlossen sind.
Der Transistorkreis 4 ist andererseits mit der Notstrombatterie 3 verbunden, wobei
in der Verbindungsleitung der Schaltkontakt 10 angeordnet ist, welchem ein Gleichrichter
13 in Serie mit einem Regelwiderstand 12 und einem Strommesser 11 parallel geschaltet
ist.
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Die Funktionsweise der dargestellten Notstromschaltanordnung läßt
sich wie folgt beschreiben: Die Spannung der Wechselstromquelle 1, im vorliegenden
Fall also die Netzspannung, die das Schütz 5 erregt, wird im normalen Betriebsfall
über die Schaltkontakte 6,7 unmittelbar dem Verbraucherkreis 2 zugeführt.
Fällt die Netzspannung aus, so fällt das Schütz 5 ab, wobei durch das öffnen der
Kontakte 6 und 7 das Netz 1 vom Verbraucher 2 abgetrennt wird. Gleichzeitig wird
der Kontakt 9 geschlossen, wodurch die Spannung der Notstrombatterie 3 über den
geschlossenen Schaltkontakt 10 und nach Wechselrichtung im Transistorschaltkreis
4
über den Transformator an den Verbraucherkreis 2 angeschaltet wird. Die
Umschaltung von der Weachselstromquelle 1 auf die Notstrombatterie 3 findet also
vollautomatisch und in sehr kurzer Zeit statt.
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Kehrt die Netzspannung zurück, zieht das Schütz 5 wieder an, so daß
automatisch die Kontakte 6,7 wieder geschlossen werden, während die Kontakte
9,10 öffnen. Hierdurch wird automatisch der Verbraucherkreis 2 wieder an das Wechselstromnetz
1 angeschaltet, während infolge des weiteren Gleichrichters 13 die Stromlieferung
aus der Notstrombatterie 3 verhindert wird.
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Das Schließen des Kontaktes 8 bei wiederkehrender Netzspannung bewirkt,
daß die Transistoren des Transistorschaltkreises 4 als gesteuerte Stromrichter wirksam
sind, so daß die Notstrombatterie 3 über den Strommesser 11, den Regelwiderstand
12 und den weiteren Gleichrichter 13 wieder aufgeladen wird. Der nunmehr geöffnete
Kontakt 10 verhindert, daß der Transistorschaltkreis 4 zu gleicher Zeit aus dem
Netz und aus der Notstrombatterie 3 gespeist wird und also ungestört als Gleichrichter
arbeiten kann.
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Selbstverständlich können besondere Vorkehrungen getroffen werden,
damit die beschriebenen Umschaltungen bei vorgegebenen einstellbaren Netzspannungswerten
stattfinden. Die Funktionsweise des Transistorschaltkreises 4 läßt sieh im einzelnen
folgendermaßen beschreiben: a) Die Betriebsweise als Gleichrichter ergibt sich,
wenn das Schütz 5 in Tätigkeit tritt, wobei die Kontakte 6, 7, 8 geschlossen und
die Kontakte 9,14 geöffnet werden. Die negative Batteriespannung gelangt direkt
an die Kollektoren der Transistoren 17,18. Diese negative Spannung gelangt ebenfalls
an die Basis des Transistors 17, und zwar über den Widerstand 22, der durch den
Kondensator 23 gebrlicjct ist, und über die Wicklung 16 und den Widerstand 19 sowie
an die Basis des Transistors 18 über den gleichen Widerstand 22 und den Widerstand
20. Da der Kontakt 10 geöffnet ist, verhindert die Diode 13 jeglichen Gleichstromfluß
im Stromkreis, so daß bei Ausbleiben einer Wechselspannung an den Emittem der Transistoren
17,18 diese blockiert sind. Die Wechselspannung der Stromquelle 1 gelangt jedocb
an diese Emitter über die Wicklung 14 (teilweise) und 15, sowie an die Basen der
Transistoren 17,18 über die Wicklungen 14 und 16, sowie die Widerstände 19 und 20.
Durch die Stromquelle 1 wird die Klemme 27 der Wicklung 15 und daher der Emitter
des Transistors 17 abwechselnd positiv und negativ gegenüber der Klemme 29 der gleichen
Wicklung und daher gegenüber dem Emitter des Transistors 18. IM
ersten Fall
wird der Transistor 17 und im zweiten Fall der Transistor 18 leitend. Mit anderen
WAxten, die Transistoren 17 und 18 glätten die positiven und negativen Halbperioden
der Wellenform der am gelegten Spannung und laden die Batterie über deren negative
Klemme auf, da die Kollektoren dieser Transistoren 17,18 direkt an diese Klemme
angeschlmen sind. Der Kondensator 2.4 und der Widerstand ?,5 sollen jegliche Verzögerung
in den aufeinandearfolgeaden Spannungswechseln an den Memmen 27 und 29 der Wicklung
15 verhindern, welche auf Grund des Selbstinduktionseffektes dieser Wicklung auftreten
würde.
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b) Die Betriebsweise als Wechselrichter ergibt sich, wenn das Schütz
5 abgefallen ist, wobei dang die Kontakte 6, 7, 8 offen und die Kontakte 9,19 ge'
schlossen sind. Die negative Spannung der Batterie gelangt an die Basen und die
Kollektoren der Transistoren 17,18 in der unter a) beschrieenen Weise. Da der Kontakt
10 geschlossen ist, gelangt die posir tive Spannung der Batterie an die Mittelanzapfurlg
2$ der Wicklung 15, und zwar über den Widerstand 26 und den geschlossenen Kontakt
10. Die Emitter der Transistoren 17,18 sind daher ebenfalls an diese positive Spannung
angeschlossen. Zu Anfang reicht jedoch die positive Spannung an dieser Mittel@nzapr
fung nicht aus, um die Transistoren 17,18 leitend zg machen. Tatsächlich durchläuft
in dem Augenblick, in dem der Kontakt 10 sich schließt, ein relativ starker Strom
den Stromkreis, welcher vom positiven Pol der Batterie über den geschlossenen Kontakt
10, den Kondensator 21 zum negativen Pol der Batterie führt. Infolgedessen steht
die linke Platte des Ken, densators 21 und daher auch die Mittelanzapfung 23 anfangs
unter schwacher Spannung, welche beim Aufladen des Kondensators 21 ansteigt. In
einem bestimmten Augenblick dieser Aufladeperiode ist die Spannung hoch genug, um
die Transistoren 17,18 leitfähig zu machen. In diesem Moment wird jedoch der Kondensator
21 parallel zu dem Teil der Wicklung 15 zwischen den Klemmen 27 und 28 und dem Teil
der Wicklung 15 zwischen den Klemmen 28 u24 29 geschaltet. Dadurch entlädt sich
der Kondensator 21, d. h., die Spannung seiner linken Platte und dajzr die der Emitter
der Transistoren 17,18 sinkt ab, bis die Transistoren blockiert sind. Daraufhin
beginnt
der Zyklus von neuem. Da die beiden Transistoren 17,18 abwechselnd
leitfähig sind, werden die Klemmen 27 und 29 abwechselnd positiv und
negativ. Infolgedessen tritt an den Klemmen 30, 31 der Wicklung 14 und daher
an den Klemmen des Verbraucherkreises 2 eine Wechselspannung auf.