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Die Stromversorgung von Fernmelde-, insbesondere Fernsprechanlagen
wird in der Weise vorgenommen, daß die Netzwechselspannung nach ihrer Transformierung
auf die zum Betrieb der betreffenden Anlage erforderliche Höhe gleichgerichtet,
geglättet und mit Hilfe von Regeleinrichtungen weitgehend unabhängig von Schwankungen
der Eingangsspannung und der Belastung auf einem bestimmten Wert gehalten wird.
Zur übernahme der Stromversorgung beim Netzausfall ist eine Reservebatterie vorgesehen,
die bei intakter Netzstromversorgung auf der Ladungserhaltungsspannung gehalten
wird und auf die der Verbraucherkreis umgeschaltet wird, wenn überwachungsschaltmittel
den Ausfall der Netzstromversorgung anzeigen.
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Die Ladungserhaltungsspannung einer Batteriezelle beträgt etwa 2,2
bis 2,3 Volt, während die normale Arbeitsspannung bekanntlich 2 Volt beträgt, so
daß bei Netzausfällen kurzzeitig nach erfolgter Anschaltung der Batterie eine recht
beträchtliche Spannungserhöhung eintritt. Wenn diese auch nach verhältnismäßig kurzer
Zeit wieder verschwindet, weil die einzelnen Zellen der Batterie ihre normale Arbeitsspannung
führen, so kann diese unmittelbar nach der Umschaltung von der Netzstromversorgung
auf die Batteriestromversorgung auftretende Spannungsspitze für spannungsempfindliche
Schaltmittel des Verbrauchers schädlich werden. Dies ist insbesondere dann der Fall,
wenn die betreffende Anlage elektronische Schaltmittel enthält, die nicht für derartige
Spannungsspitzen ausgelegt sind. Für derartige Anlagen sind nur verhältnismäßig
kleine Abweichungen von der jeweiligen Nennspannung zugelassen, die bei der Netzstromversorgung
vielfach durch einen in die Verbraucherleitung hinter den Gleichrichter geschalteten
Längsregler eingehalten werden. Bei bekannten Anlagen wird die Reservebatterie außerdem
über einen getrennten Gleichrichter mit Ladestrom versorgt, so daß über ihn die
volle Ladungserhaltungsspannung für die gesamte Batterie abgegeben wird. Dadurch
wird der Aufwand für die Zurverfügungstellung einer Reservebatterie sehr hoch, weil
auch in die die Ladespannung führende Zuleitung dieser Batterie die Einschaltung
eines Reglers notwendig ist. Auch dieser Regler muß dann für die gesamte Batteriespannung
ausgelegt werden.
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Die Aufgabe der Erfindung, die sich auf eine aus dem Wechselstromnetz
gespeiste, in Abhängigkeit von der Eingangsspannung und der Belastung durch einen
Längsregler geregelte Stromversorgungseinrichtung für Fernmeldeanlagen bezieht,
die mit einer bei Netzausfall die Stromversorgung übernehmenden, bei intakter Netzstromversorgung
auf Ladungserhaltung geschalteten Batterie ausgerüstet ist, besteht darin, den Aufwand
für derartige Stromversorgungseinrichtungen möglichst gering zu halten und die Spannung
am Verbraucher auch bei Netzausfällen in engen Toleranzen zu halten. Sie erreicht
dies dadurch, daß bei Netzausfall die Spannung der bei intaktem Netz an der Verbraucherspannung
liegenden Batterie um den für die Regelung notwendigen Betrag erhöht wird und die
erhöhte Batterieausgangsspannung durch die den Netzausfall überwachenden Schaltmittel
unter Abtrennung der Netzstromversorgung, in Richtung des Verbrauchers gesehen,
vor dem Längsregler dem Verbraucherkreis zugeführt wird.
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Der zusätzliche Aufwand für die Ersatzbatterie beschränkt sich beispielsweise
also auf eine verhälteismäßig kleine Zusatzbatterie, die mit der Hauptbatterie im
Falle des Netzausfalles in Reihe geschaltet wird und damit eine Ausgangsspannung
liefert, die so hoch ist, daß der durch den Regler verursachte Spannungsabfall gedeckt
wird und die gewünschte Verbraucherspannung eingehalten werden kann. Den Ausgleich
der durch die Ladungserhaltungsspannung bedingten Spannungsveränderungen bei der
Anschaltung der Batterie an den Verbraucher übernimmt der auch bei der Netzstromversorgung
tätige Längsregler, weil die Batterie zusammen mit der Zusatzbatterie vor dem Längsregler
an den Verbraucher angeschaltet wird. Somit sind auch für die Ausregelung dieser
Spannungssprünge keine zusätzlichen Regelvorrichtungen erforderlich.
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Die Batteriespannung für die Zwecke der Regelung bei der Anschaltung
an den Verbraucher nach Ausfall der Netzstromversorgung kann auch mit Hilfe eines
Wechselrichters mit .einem nachgeschalteten Transformator um den Betrag erhöht werden,
der für den Spannungsabfall durch die bei intakter Stromversorgung ebenfalls die
Ausregelung der Ausgangsspannung vornehmende Regeleinrichtung erforderlich ist.
Die Ausgangsspannung des betreffenden Wechselrichters braucht dabei nicht sinusförmig
und nicht netzfrequent zu sein, sondern es genügt durchaus eine rechteckige Form
und beliebige Frequenz der Ausgangsspannung des Wechselrichters, so daß auch der
Wechselrichter verhältnismäßig einfach und damit billig aufgebaut werden kann.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigt F i g. 1 die Schaltungsanordnung einer Stromversorgungseinrichtung gemäß
der Erfindung mit einer Zusatzbatterie, und F i g. 2 die Schaltungsanordnung einer
Stromversorgungseinrichtung gemäß der Erfindung mit einem Wechselrichter mit nachgeschaltetem
Transformator.
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In der Anordnung nach F i g. 1 wird dem Verbraucher V die Spannung
aus dem öffentlichen Netz N über den Transformator TR 1, die Gleichrichteranordnung
G, den Längsregler RL und die GlättungseinrichtungDr2, C2, C3 zugeführt. Hinter
der Glättungseinrichtung Dr2, C2, C3 liegt zwischen den Speiseadern für den
Verbraucher V die Batterie Ba, die bei einer Verbrauchereingangsspannung
von 49 Volt ± 2 % somit 22 Zellen aufweist. Die Anschaltung der Batterie
Ba an den Ausgang der Netzstromversorgung erfolgt über den Ruhekontakt s2
des die Netzspannung überwachenden, nicht dargestellten Relais S, das mit seinem
Kontakts l den Ausgang des Gleichrichters G an den Eingang des Längsreglers RL anschließt.
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Als Längsregler dient eine schaltende Halbleiteranordnung, deren Frequenz
von der Netzfrequenz unabhängig ist. Wenn der Schalter geschlossen ist, speichert
die Drossel Dr magnetische Energie ein, die bei der nächsten Unterbrechung über
die Diode D dem Verbraucher zugeführt wird. Zeitdauer und Frequenz dieser Unterbrechungen
und Wiederschließungen des Versorgungsstromkreises richten sich nach den in der
Steuereinrichtung St festgestellten Belastungen und der Größe der jeweiligen
Eingangsspannung, so daß auf diese Weise eine Ausregelung dieser Eingangssteuergrößen
erfolgt. Zu diesem Zweck sind die Schaltpunkte d und e des Verbraucheranschlusses
V mit den gleichbezeichneten Schaltpunkten d und e der Steuereinrichtung St verbunden
zu denken.
Außer der Batterie Ba ist noch die Zusatzbatterie
ZBa vorgesehen, die an das aus der Wicklung III des Transformators TR 1 gespeiste
Zusatz-Gleichrichtergerät GZ angeschaltet ist. Die Gleichrichtung der Eingangswechselspannung
übernimmt die Gleichrichteranordnung GZ, während die Regelung der Regler Re durchführt.
Bei der angenommenen Verbraucherspannung von 49 Volt und bei einer Batteriegröße
von 22 Zellen für die Batterie Ba besitzt die Zusatzbatterie ZBa sechs Zellen,
so daß ihre Ladespannung 13,4 Volt beträgt, wenn man 2,23 Volt pro Zelle ansetzt.
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Diese Zusatzspannung wird mit der Spannung der Batterie
Ba in Reihe geschaltet, so daß sich dadurch eine erhöhte Spannung ergibt,
die nach Umlegen der Kontakte s1 und s2 in die ausgezogen eingezeichnete Lage, d.
h. bei Ausfall der Netzstromversorgung, an den Eingang der Regeleinrichtung RL angeschaltet
wird. Die Regeleinrichtung RL mit den nachgeschalteten Gliedern Dr, Dr2, C2 und
C3 bedingt einen solchen Spannungsabfall, daß die Verbraucherspannung wieder die
benötigten 49 Volt erreicht.
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In der Anordnung nach F i g. 2 ist der Aufbau der normalen Stromversorgung,
d. h. bei intaktem Netz, im wesentlichen der gleiche wie in der Anordnung nach F
i g. 1. Es ist hier der Transformator TR 2 vorgesehen, dessen Ausgangsspannung über
die Kontakte s 1 und s 3, den Gleichrichter D 1 und D 2 und
die Regeleinrichtung RL dem Verbraucher Va zu-
geführt wird. Über die Glättungseinrichtung
Dr2, C2, C3 gelangt die geglättete und geregelte Ausgangsspannung zu den
Verbraucherklemmen d und e, die mit den gleichbezeichneten Schaltpunkten d und e
der Steuereinrichtung Sta verbunden zu denken sind.
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Die Batterie Ba ist bei vorhandener Netzspannung von 220 Volt
durch die gestrichelt gezeichnete Schaltlage des nicht dargestellten Spannungsüberwachungsrelais
S parallel an den Ausgang der Stromversorgungseinrichtung geschaltet. Ihr Spannungswert
entspricht dem der Ladungserhaltungsspannung. Es sind wiederum 22 Zellen vorgesehen
bei einer gewünschten Ausgangsspannung von 49 Volt ± 2 %.
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Im Gegensatz zur Anordnung nach F i g. 1 tritt an Stelle der dort
über den Regler RL auf den Verbraucher wirkenden Gesamtbatteriespannung
Ba -I- ZBa die Wechselrichteranordnung WR mit dem nachgeschalteten Transformator
TR 3. Über die ausgezogen gezeichnete Schaltanlage der Kontakte s1 und s3
des Überwachungsrelais ist der Ausgang des Transformators TR 3 an die Gleichrichterzellen
D 1 und D 2
geschaltet, über die auch bei intakter Stromversorgung
die Gleichrichtung der Netzwechselspannung, die vom Transformator TR 2 abgenommen
wird, erfolgt. Ebenso wird über die ausgezogen eingezeichnete Schaltanlage des Kontakts
s2 der Eingang des Wechselrichters WR an die Batterie Ba geschaltet. Damit
ist für die Gleichrichtung der Ausgangsspannung des Wechselrichters WR kein zusätzlicher
Gleichrichter erforderlich. Das Regelglied RL übernimmt wieder, wie zuvor beschrieben,
die Regelung 5 der durch die Ladungserhaltung erhöhten Batteriespannung auf den
gewünschten Sollwert unter Einhaltung der geforderten Toleranzgrenze.