DE1268253B - Notstromumschalteinrichtung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

H02j

Deutsche Kl.: 21c-42/01

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

P 12 68 253.0-34
12. August 1964
16. Mai 1968

Die Erfindung betrifft eine Notstromumschalteinrichtung, insbesondere Notbeleuchtungsschaltung, zur kontaktlosen Einschaltung eines Verbrauchers über ein steuerbares Halbleiterschaltglied bei Ausfall der Netzspannung und mit einer über einen Transformator und Ladegleichrichter vom Netz her aufladbaren Batterie, wobei der Verbraucher und der Arbeitsstromkreis des Halbleiterschaltgliedes über einen Teil der Sekundärwicklung des Transformators in Reihe mit der Batterie liegen.

Eine bekannte Notstromumschalteinrichtung der erwähnten Art spricht nur bei einem Ausfall der Netzspannung an. Änderungen irgendwelcher Umgebungsbedingungen, beispielsweise der Ausfall einer Beleuchtung, sind durch die bekannte Schaltung nicht zusätzlich erfaßbar.

Zweck der Erfindung ist demgegenüber die Schaffung einer kontaktlosen Notstromumschalteinrichtung, welche sowohl auf einen Ausfall der Netzspannung als auch auf eine Änderung der Umgebungsbedingungen anspricht. Erreicht wird dies im wesentlichen dadurch, daß als Halbleiterschaltglied ein steuerbarer Gleichrichter vorgesehen ist, dessen Steuerelektrode an einer der Netzspannung im wesentlichen proportionalen Sperrgleichspannung liegt und daß die Primärwicklung des Transformators in Serie mit einem Vollweggleichrichter liegt, in dessen Gleichstromzweig ein zusätzlicher Steuergleichrichter liegt, dessen Steuerelektrode durch ein auf Umgebungsparameter ansprechendes, in Spannungsteilerschaltung parallel zu dem zusätzlichen Steuergleichrichter liegendes Steuerglied auf Sperrung oder Durchgang steuerbar ist.

Die erfindungsgemäße Notstromumschalteinrichtung ist nicht auf Verbraucher in Form von Lichtquellen beschränkt, welche beim Absinken der Umgebungslichtstärke eingeschaltet werden, sondern es kann wahlweise auch ein Ansprechen auf Änderungen anderer Umgebungsparameter, beispielsweise Wärme, Feuchtigkeit, Rauch, Gas od. dgl. erfolgen, wobei in diesem Fall ein auf diese Parameter ansprechendes Steuerglied nebst einem als Alarmeinrichtung oder Aufzeichnungsgerät ausgebildeten Verbraucher vorgesehen werden können.

Die Erfindung ist nachstehend im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert, welche ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Notstromumschalteinrichtung für eine Notbeleuchtungsanlage zeigt.

Die Anordnung nach der Zeichnung umfaßt eine auf einen Netzspannungsausfall ansprechende Lampenschalteinheit L, einen die Einheit L mit Strom Notstromumschalteinrichtung

Anmelder:

The Maintenance Company, Inc.,
Long Island City, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Fincke, Dipl.-Ing. H. Bohr
und Dipl.-Ing. S. Staeger, Patentanwälte,
8000 München 5, Müllerstr. 31

Als Erfinder benannt:
Edward Thomas Duncan,
Westport, Conn. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 28. Oktober 1963
(319 180)

versorgenden Transformator T und eine Steuerschalteinheit S, welche die Abgabe von Energie an den Transformator Γ in Abhängigkeit von Umgebungslichtverhältnissen steuert. Eine Primärwicklung 10 des Transformators Γ liegt in Serie mit der Einheit S an einer Wechselspannung 12.

Eine Sekundärwicklung 14 des Transformators T ist mit einem Abgriff 16 versehen und führt der Einheit L Strom zu. Die Einheit L enthält eine Batterie 18 mit aufladbaren Zellen, beispielsweise abgedichteten Nickel-Cadmium-Zellen. Die Batterie 18 liegt auch in Serie mit einem Ladekreis, welcher einen Ladegleichrichter in Form einer Kristalldiode 20 sowie einen Strombegrenzerwiderstand 22 von 7,5 Ohm umfaßt. Der Ladestromkreis wird durch die Anschlüsse 141,142 der Sekundärwicklung 14 des Transformators T mit Strom versorgt. Die Einheit L umfaßt einen Verbraucher in Form einen Lampe 24 in Reihe mit einem steuerbaren Siliciumgleichrichter 26. Die Lampe 24 liegt zwischen dem positiven Pol der Batterie 18 und dem Pluspol des Gleichrichters 26. Der Minuspol des Gleichrichters 26 wiederum ist mit dem Abgriff 16 der Sekundärwicklung 14 des Transformators T verbunden.

Zur Steuerung des Gleichrichters 26 dient eine Kristalldiode 28, welche mit einer Steuerelektrode des

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Gleichrichters 26 verbunden ist und an einem Abgriff zwischen einem verhältnismäßig hohen Widerstand 30 sowie einem Kondensator 32 liegt, der einen hohen Widerstand bei 60 Hz aufweist. Bei der dargestellten Ausführungsform beträgt beispielsweise der Wert des Widerstandes 100 Kiloohm und derjenige des Kondensators 0,2 MF. Ein Widerstand 34 von 39 Kiloohm liegt parallel zu der die Steuerelektrode und den Minuspol des Gleichrichters 26 umfassenden Strecke. Ein Filter, bestehend aus einem Kondensator 36, einer Diode 38 sowie einem Widerstand 40, liegt parallel zu dem Gleichrichter 26, um diesen gegenüber möglichen Spitzenbelastungen zu schützen.

Die Wirkungsweise der Einheit L sei nun unter der Voraussetzung betrachtet, daß Wechselstrom von der Sekundärwicklung 14 des Transformators T zugeführt wird. Die Sekundärwicklung 14 erzeugt dann eine Spannung von etwa 12 Volt zwischen den Anschlüssen 141, 142. Die Batterie 18 weist eine Spannung von etwa 7 Volt auf. Die Diode 20 ist so gepolt, daß Ladestrom von dem Anschluß 141 durch die Diode 20, den Widerstand 22 sowie die Batterie 18 zu dem Anschluß 142 fließt, um die Batterie dauernd in einem aufgeladenen Zustand zu halten. Während dieser Zeit ist die an der Diode 28 bzw. an dem Abgriff zwischen dem Widerstand 30 sowie dem Kondensator 32 liegende Spannung nicht ausreichend, um den Gleichrichter 26 in seinen leitenden Zustand einzustellen. Demnach bleiben der Gleichrichter 26 gesperrt und damit die Lampe 24 außer Betrieb.

Wenn der Transformator Γ primärseitig nicht an Netzspannung liegt, so wirkt die Wicklung 14 als geringer Widerstand, und eine Stromumkehrung sowie Umpolung ist die Folge. Der Kondensator 32, welcher vorangehend in einer Richtung aufgeladen wurde, ist nunmehr einer umgekehrten Spannung der Batterie 18 ausgesetzt. Somit entlädt sich der Kondensator über die Diode 28 zu der Steuerelektrode des Gleichrichters 26 und bringt diesen in den leitenden Zustand. Unmittelbar darauf beginnt Strom in einer umgekehrten Richtung von dem positiven Pol der Batterie 18 durch die Lampe 24, den Gleichrichter 26 sowie zurück zu dem negativen Pol der Batterie durch den Teil der Sekundärwicklung zwischen dem Abgriff 16 sowie dem Anschluß 142 zu fließen. Der zur Aufrechterhaltung des leitenden Zustandes des Gleichichters 26 erforderliche Triggerstrom wird von der Batterie 18 durch den Widerstand 30 zugeführt. Somit bleibt die Lampe 24 so lange eingeschaltet, wie eine Wechselspannung an der Transformator-Sekundärwicklung 14 nicht vorliegt.

'Wenn der Transformator T wiederum an Spannung liegt, bewirkt der erste negative Impuls an dem Gleichrichter 26, daß dieser gesperrt wird. Der Kondensator 32 entlädt sich wieder, jedoch diesmal in umgekehrter Richtung, und lädt sich danach mit der ursprünglichen Polung wieder auf. Die Lampe 24 erlischt, und die Einheit L wird danach in ihren Grundzustand zurückgeführt.

Die Schalteinheit S umfaßt einen Vollweggleichrichter aus Dioden 42, 44, 46, 48. Im Gleichstromkreis des Vollweggleichrichters liegt ein zusätzlicher Steuergleichrichter bzw. Sittciumgleichrichter 50 mit einer solchen Polung, daß dieser normalerweise für Gleichstrom leitend ist, wenn er sich in seinem leitenden Zustand befindet. Ein Widerstand 52 von 200 Ohm, ein als lichtempfindlicher Cadmiumsulfidwiderstand ausgebildeter Photowiderstand 56 sowie ein Widerstand 58 von 470 Ohm liegen in Serie parallel zu dem Gleichrichter 50. Diese Widerstände bilden einen Spannungsteiler zur Steuerung einer Sperrelektrode des Gleichrichters 50, welche mit einem Abgriff zwischen den Widerständen 52, 56 verbunden ist. Eine Stabilisatordiode 54 begrenzt den Spannungsabfall an den Widerständen 52,56. Solange keine oder nur eine geringe Lichtenergie auf den Photowiderstand 56 trifft, nimmt der Gleichrichter 50 keinen ausreichenden Steuerstrom auf und kann nicht den Gleichstromkreis des Vollweggleichrichters kurzschließen. Somit fließt praktisch kein Strom durch die Primärwicklung 10 des Transformators T. Wenn Licht auf den Photowiderstand 56 trifft, schaltet der Gleichrichter 50 in seinen leitenden Zustand um. Dies ermöglicht, daß Wechselstrom zu der Primärwicklung 10 des· Transformators T fließt, so daß dessen Sekundärwicklung 14 in der vorangehend beschriebenen Weise Spannung führt.

Die Einheit S spricht auf Umgebungslicht an, so daß am Transformator T nur während der Zeit Spannung liegt, in welcher eine ausreichende Umgebungslichtstärke vorliegt. Die Einheit L, welche hierbei mit Strom versorgt wird, dient lediglich zur Erzielung einer stetigen Pufferaufladung der Batterie 18, während die Lampe 24 abgeschaltet bleibt. Wenn die Umgebungslichtstärke oder die Wechselspannung 12 ausfallen, fließt jedoch von der Einheit S kein Strom mehr zur Primärwicklung des Transformators T, so daß dieser abgeschaltet und hierdurch der Gleichrichter 26 in der Einheit L betätigt werden. Dies ermöglicht, daß der Batteriestrom durch die Lampe 24 in der beschriebenen Weise fließt.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Notstromumschalteinrichtung, insbesondere Notbeleuchtungsschaltung, zur kontaktlosen Einschaltung eines Verbrauchers über ein steuerbares Halbleiterschaltglied bei Ausfall der Netzspannung und mit einer über einen Transformator und Ladegleichrichter vom Netz her aufladbaren Batterie, wobei der Verbraucher und der Arbeitsstromkreis des Halbleiterschaltgliedes über einen Teil der Sekundärwicklung des Transformators in Reihe mit der Batterie liegen, dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleiterschaltglied ein steuerbarer Gleichrichter (26) vorgesehen ist, dessen Steuerelektrode an einer der Netzspannung im wesentlichen proportionalen Sperrgleichspannung liegt und daß die Primärwicklung (10) des Transformators (T) in Serie mit einem Vollweggleichrichter (42, 44, 46, 48) liegt, in dessen Gleichstromzweig ein zusätzlicher Steuergleichrichter (50) liegt, dessen Steuerelektrode durch ein auf Umgebungsparameter ansprechendes, in Spannungsteilerschaltung parallel zu dem zusätzlichen Steuergleichrichter (50) liegendes Steuerglied (Photowiderstand 56) auf Sperrung oder Durchgang steuerbar ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sekundärseitige steuerbare Gleichrichter (26) und/oder der primärseitige zusätzliche Steuergleichrichter (50) als Siliciumgleichrichter ausgebildet sind.

3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladegleichrichter (20) sowie ein in Reihe mit der

Steuerelektrode des steuerbaren Gleichrichters (26) liegender Gleichrichter (28) Kristalldioden sind.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Geichstromzweig des Vollweggleichrichters (42, 44, 46, 48) parallel zu dem zusätzlichen Steuergleichrichter (50) ein Spannungsteiler (52, 56, 58) mit einem Photowiderstand (56) liegt, von dem die Spannung für die Steuerelektrode des zusätzlichen Steuergleichrichters (50) abgegriffen ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stabilisatordiode (54) parallel zu mindest einem Abschnitt des Spannungsteilers (52, 56, 58) liegt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 3 002 105.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen