DE1293869B - Aus dem Wechselstromnetz gespeiste, geregelte Stromversorgungseinrichtung mit Batterie - Google Patents

Aus dem Wechselstromnetz gespeiste, geregelte Stromversorgungseinrichtung mit Batterie

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DE1293869B
DE1293869B DE1967T0035552 DET0035552A DE1293869B DE 1293869 B DE1293869 B DE 1293869B DE 1967T0035552 DE1967T0035552 DE 1967T0035552 DE T0035552 A DET0035552 A DE T0035552A DE 1293869 B DE1293869 B DE 1293869B
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power supply
voltage
battery
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DE1967T0035552
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English (en)
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Timme
Dipl-Ing Ulrich
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Tenovis GmbH and Co KG
Original Assignee
Telefonbau und Normalzeit GmbH
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04MTELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M19/00Current supply arrangements for telephone systems
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems

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  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 %.
  • 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.

Claims (5)

  1. Patentansprüche: 1. Aus dem Wechselstromnetz gespeiste, in Abhängigkeit von der Eingangsspannung und der Belastung durch einen Längsregler geregelte Stromversorgungseinrichtung für Fernmelde- insbesondere Fernsprechanlagen mit einer bei Netzausfall die Stromversorgung übernehmenden, bei intakter Netzstromversorgung auf Ladungserhaltung geschalteten Batterie, d a d u r c h g e k e n n -zeichnet, daß bei Netzausfall die Spannung der bei intaktem Netz an der Verbraucherspannung liegenden Batterie um den für die Regelung notwendigen Betrag erhöht und die erhöhte Batterieausgangsspannung durch den Netzausfall überwachende Schaltmittel (s 1, s2, s3) unter Abtrennung der Netzstromversorgung - in Richtung des Verbrauchers gesehen - vor dem Längsregler RL dem Verbraucherkreis (V) zu- geführt wird.
  2. 2. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei intaktem Netz eine Zusatzbatterie (ZB a) auf der Ladungserhaltungsspannung gehalten und bei Netzausfall in Reihe mit der bei intakter Netzstromversorgung an der Verbraucherspannung liegenden Batterie (Ba) an den Eingang des Längsreglers (RL) angeschlossen wird.
  3. 3. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungspunkt beider Batterien (Ba, ZBa) bei intakter Netzstromversorgung an die eine Ader der Verbraucherleitung angeschaltet und bei Ausfall der Netzstromversorgung von dieser Ader abgeschaltet wird.
  4. 4. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Netzausfall die Batterie (Ba in F i g. 2) unter einseitiger Abschaltung von der Verbraucherleitung an den Eingang eines Wechselrichters (WR) gelegt wird, dessen Ausgangsspannung über einen Transformator (TR 3) in Richtung des Verbrauchers (V) gesehen, vor der Gleichrichteranordnung (D 1, D 2) und dem Längsregler (RL) dem Verbraucherkreis zugeführt wird.
  5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung des Wechselrichters (WR) eine Rechteckform besitzt.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2923912A1 (de) * 1979-06-13 1980-12-18 Licentia Gmbh Einrichtung zur gleichstromversorgung von verbrauchern
EP0028591A1 (de) * 1979-11-01 1981-05-13 SAB NIFE AB (reg. no. 556010-0058) Verfahren zum ununterbrochenen Betrieb einer Stromversorgungsanlage und Gerät für das Verfahren

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DE2923912A1 (de) * 1979-06-13 1980-12-18 Licentia Gmbh Einrichtung zur gleichstromversorgung von verbrauchern
EP0028591A1 (de) * 1979-11-01 1981-05-13 SAB NIFE AB (reg. no. 556010-0058) Verfahren zum ununterbrochenen Betrieb einer Stromversorgungsanlage und Gerät für das Verfahren

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