DE1463672A1

DE1463672A1 - Schaltungsanordnung zur Speisung eines Verbrauchers mit konstanter Spannung

Info

Publication number: DE1463672A1
Application number: DE19631463672
Authority: DE
Inventors: Helmut Loewel
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1963-11-02
Filing date: 1963-11-02
Publication date: 1969-04-24

Description

Schaltungsanordnung zur Speisung eines Verbraucher mit konstanter Spannung. Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für eine Stromversorgungeanlage, die zur Speisung von Verbrauchern, insbesondere von Fernmeldeanlagen, mit konstanter Spannung bestimmt ist.
Es sind bereite Schaltungsanordnungen zur unterbrechungsfreien Speisung von Fernmeldeanlagen bekannt, die einen.Hauptgleichrichter zur Spei$ung des Verbrauchers bei Netzbetrieb und eine Batterie zur Speisung des Verbrauchers bei Netzausfall enthalten. Es ist weiter bekannt, daß zur Aufladung der Batterie nach Netzwiederkehr 'sowie zur Ladungserhaltung der Batterie ein Zusatzgleichrichter in Reihe mit dem.Hauptgleichriehter angeordnet sein kann.
Bei solchen Schaltungeariordnungen muß der Zusatzgleichrichter noch umschaltbar sein, da zur vollen Aufladung der Batterie nach Netzausfall eine höhere Spannung erforderlich ist als zur Ladungserhaltung der Batterie, Die Verbraucherspannung entspricht einer Batteriespannung von 20 V pro Zelle. Der Hauptgleichrichter liefert ebenfalls eine Spannung, welche einer Datterieepannung von 2,0 V pro Zelle entspricht. Zur Erhaltung der. Ladung der Batterie ist aber eine Spannung von etwa 2,23 V pro Zelle erforderlich. Die zusätzliche Spannung von 0,23 V pro Zelle wird von dem Zusatzgleichrichter geliefert, der in Reihe mit dem Hauptgleichrichter an die Batterie angeschlossen ist. Zur Vollaufladung der Batterie nach Netzwiederkehr ist jedoch eine-höhere Spannung an der Batterie erforderlich, nämlich 2,4 V pro Zelle, Zu diesem Zweck muß der Zusatzgleichrichter auf eine höhere Spannung, nämlich 0,4 V pro Zelle umgeschaltet werden, Diese- Umschaltung wird in der Regel in Abhängigkeit von der Betteriespannung durchgeführt, da die Batteriespannung bei Netzausfall infolge der Beanspruchung-der Batterie durch den Verbraucher stark absinkt.-Wenn die Rückschaltung des Zusatzgleichrichters von 2,4 V pro Zelle (Aufladung) auf 2,23 V pro Zelle (Erhaltungsladung) in Abhängigkeit von der Batteriespannung durchgeführt wird, welche ja während der Aufladung dauernd ansteigt, so würde die Rückschaltung schon bei verhältnismäßig großen Ladeströmen der Batterie erfolgen, sofern nur die Batterie eine Spannung von 2.,4 V pro Zelle erreicht hat. Beim Erreichen der Batteriespannung von 2,4 V pro Zelle ist aber die Batterie noch nicht in ausreichendem Maße aufgeladen, sondern erst dann, wenn bei dieser Spannung der Ladestrom auf einen kleinen Wert gefallen ist. Wenn man jedoch die Rückschaltung der Batteriespannung von 2,4 V pro Zelle auf 2923 Y pro Zelle, d.h, also die Spannungeumsahaltung des Zusatzgleichrichters in Abhängigkeit vom Batterielade- strom vornehmen würde; dann könnte auch die Umschaltung erfolgen, wenn der Ladestrom der Batterie absinkt, ohne saß die Batterie voll geladen ist. Dies ist z.B. der Fall, Wenn der Verbraucher-etrom so stark ansteigt, saß der Hauptgleichrichter nicht mehr den vollen Ladestrom an die Batterie liefern kann, Da Verbraucher, :Hauptgleichrichter und Batterie parallel zueinander liegen, teilt sich der Strom des Hauptgleichrichters auf Verbraucher und Batterie auf. Die Batterie kann aber nur mit einem Strom geladen werden, welcher der Differenz zwischen dem Maximalstrom des Hauptgleichrichters und dem Verbraucherstrom entspricht. Wenn z.B..der. Verbraucherstrom 70 % vom Nennstrom des.Hauptglei.chrichters beträgt, kann die Batterie mit den- restlichen 30 % des Nennstromes geladen werden, Steigt jedoch der Verbraucherstrom auf beispielsweise 90 % des Nennstromes des Hauptgleichrichters, so kann die Batterie nur mit den restlichen 10 % des Nennstromes geladen werden. Der Batteriestrom würde in diesem Falle entsprechend absinken-und bei stromabhängiger Umschaltung der Spannung des Zusatzgleichrichters die Zusatzspannung auf die Zadungserhaltungsspannung.zurückgeschaltet werden, so daß keine Volladung der Batterie bei 2,4 V pro Zelle erfolgen würde.
Durch die Erfindung werden die Nachteile der bekannten Schaltungsanordnungen vermieden.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Schaltungsanordnung mit Hauptgleichrichter, Batterie und Zusatzgleichrichter die Umschaltung der Zusatzspannung in Abhängigkeit von der Batteriespannung und auch in Abhängigkeit.vom Bätteriestrom durchgeführt wird.
Gemäß-der weiteren Ausbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird die Umschaltung bei einem Batterieladestrom über einem bestimmten Teilwert des Hauptgleichrichternennatromes blockiert. Die Einzelheiten der Erfindung sollen anhand der Figur näher erläutert werden. Bei der-Schaltungsaliordnung nach der Figur wird der Verbraucher .l durch den Hauptgleichrichter 2 gespeist. Der Hauptgleichrichter 2 ist ein spannungsgeregelter Gleichrichter mit IU-Kennlinie.
Die Batterie 9, die parallel zum Verbraucher 1 am Hauptgleichrichter 2 liegt, erhält die erforderliche Ladespannung durch den in Reihe mit dem Hauptgleichrichter 2 geschalteten Zusatzgleichrichter 3. Dieser Zusatzgleichrichter ist wie der Hauptgleichrichter ein geregelter Gleichrichter mit IU-Kennlinie. Die Verbraucherspannung entspricht einer Batteriespannung von 2,0 V pro Zelle. Der Zusatzgleicliridhter liefert eine Zusatzspannung von 0,23 V pro Zelle zur Ladungserhaltung der Batterie bzw. von 0,4 V pro Zelle zur Aufladung der Batterie. Die Spannung des Zusatzgleichrichters 3 ist daher umschaltbar, was mit dem Umschaltkontakt 12/1 geschieht.
Wenn die Speisewechselspannung ausfällt, wird die Batterie parallel zum Verbraucher geschaltet und übernimmt die Versorgung des Verbrauchers während des Netzausfalls. Diese Umschaltung erfolgt in an sich bekannter Weise mit Hilfe von gleichrichtenden Elementen unterbrechungsfrei.
Nach Netzwiederkehr ist die Batteriespannung mehr oder weniger abgesunken und die Batterie wird mit einer Spannung von 2,4 V pro Zelle aufgeladen. Die Batterie wird zunächst mit konstantem Strom aufgeladen und zwar darf dem Hauptgleichrichter nur so viel Strom entnommen werden, wie der Differenz zwischen dem Nennstrom des Hauptgleichrichters und dem Verbraucherstrom entspricht, Wenn z. B. der Verbraucherstrom 70 % vom Nennstrom des Hauptgleichrichters beträgt, kann die Batterie mit den restlichen 30 % aufgeladen werden. Steigt der Verbraucherstrom weiter, so. muB der Ladestrom der Batterie entsprechend vermindert werden. Nenn die Batteriespannung 2,4 V pro Zelle erreicht hat, dann .muß mit Hilfe einer Schaltvorrichtung die Konstantspannurigsregelung auf 2,23 V pro Zelle umgeschaltet werden.
Diese Umschaltung erfolgt beispielsweise mit Hilfe des Relais 12, durch das der Kontakt 12/1 betätigt wird.
Gemäß der Erfindung wird diese Umschaltung in Abhängigkeit der Batteriespannung und des Batterieladestromes durchgeführt.
Die Batteriespannung wird mit einem Transistorrelais überwacht, d.h. in Reihe mit der Relaiswicklung des Relais 12 liegt der Emitter-Kollektor-Kreis eines Transistors 13 und eine Zenerdiode 14 an der Batteriespannung. Das Relais 12 wird nun von dem Transistor in Abhängigkeit von der Batteriespannung z.B. bei 2,4 V pro Zelle ausgelöst.
Das Basispotential des Transistors 13 wird von dem Widerstand 10 abgegriffen, der in Reihe mit dem Widerstand 11 an der Batterie spannung liegt. Durch Verstellen des Abgriffe am Widerstand 10 läßt sich die Ansprechspannung am Relais 12 einstellen. Wenn der Widerstand 10 überbrückt würde, so wäre die Spannung des Relais Null.
Gemäß der Erfindung wird nun der Transistor 13 und damit das Relais 12 zusätzlich vom Batterieladestrom beeinflußt. Dies geschieht in der Weise, daß parallel zum Widerstand 10 der Emitter-Kollektor-Kreis eines zweiten Transistors 8 gelegt ist, dessen Basispotential vom Batterieladestrom beeinflußt wird. Dies geschieht in der Weise, daß im Ladestromkreis der Batterie 9 ein Stromwandler 4 angeordnet wird, dessen Wicklung über eine GleichrichterbrUckenschaltung 5 und den Widerstand 7 an den Basis-Emitt6r-Kreis des zweiten Transistors 8 angeschlossen ist. Wenn der Batterieladestrom größer als ein bestimmter Teilwert des Haupt= gleichrichternennstroms ist, z.B. größer als 20 % des Hauptgleichrichternennstroms, wird der Widerstand 10 durch den Emitt-er- Kollektor-Kreis des Transistors 8 praktisch kurzgeschlossen und damit das Relais 12 blockiert. Fällt der Ladestrom unter den eingestellten Wert, z. B. unter 20 % des Nennwertes, dann wird die Blockierung aufgehoben und das Relais 12 spricht an, sofern eine Batteriespannung von 2,4 V pro Zelle erreicht ist. Es wird dann der Umschaltkontakt 12/1 betätigt und die an der Batterie liegende Spannung von 2,4 V pro Zelle auf 2,23 V pro Zelle, d.h, zur Ladungserhaltung, umgeschaltet, Der Kontakt 12/1 überbrückt einen Widerstand, der in der Fühlerleitung des geregelten Zusatzgleichrichters 3 angeordnet ist. Durch die Kombination der Einflußgrößen des Batterieladestromes und der Batterieladespannung wird die Umschaltung von Aufladung auf Ladungserhaltung in jedem Falle zuverlässig durchgeführt, unabhängig davon, ob der Ladestrom durch ein Ansteigen das Verbraucherstroms beeinflußt wird. Auf diese ':?eise ist gewährleistet, daß die Batterie in jedem Falle voll aufgeladen wird, bevor die Umschaltung auf Ladungserhaltung durchgeführt wird.

Claims

Patentansprüche: 1, Schaltungsanordnung zur unterbrechungsfreien Speisung eines Verbrauchers, insbesondere einer Fernmeldeanlage mit konstanter Spannung, enthaltend einen auf konstante Ausgangsspannung geregelten Hauptgleichrichter zur Speisung des Verbrauchers bei Netzbetrieb, eine Batterie zur Speisung des Verbrauchers bei Netzausfall und einen auf konstante Ausgangsspannung geregelten Zusatzgleichrichter zur Rufladung und Ladungserhaltung der Batterie in Verbindung mit dem Hauptgleichrichter, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung der bei Netzbetrieb an der Batterie liegenden Spannung, welche vom Hauptgleichrichter in Reihe mit dem Zusatzgleichrichter geliefert wird, von der zur Vollaufladung erforderlichen Spannung auf die Spannung für die Ladungserhaltung in Abhängigkeit von der Batteriespannung und vom Batteriestrom durchgeführt wird, 2,) Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB die Umschaltung blockiert wird, wenn der Ladestrom unter einen einstellbaren Bruchteil des Nennstromes fällt, 3,) Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daB zur Umschaltung ein Relais verwendet wird, das anspricht, wenn die Ladespannung erreicht und der Ladestrom auf einen einstellbaren Teil des Nennstromes der Batterie abgefallen ist, 4.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Relaiswicklung der Emitter-Kollektor-Kreis eines ersten Transistors und eine Zenerdiode an der Batteriespannung oder einer der Batteriespannung proportionalen Spannung liegen und daß das Basispotential dieses Transistors von dem Batterieladestrom beeinflußt wird. 5.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Basispotential des ersten Transistors an einem an einer zur Batteriespannung proportionalen Spannung liegenden Widerstand abgegriffen wird, zu dem parallel der Emitter-Kollektor-Kreis eines zweiten Transistors liegt, dessen Basispotential dem Batteriestrom proportional ist. 6.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daB im Batteriestromkreis ein Stromwandler angeordnet ist, der über eine GleichrichterbrUckenschaltung an den Basie-Emitter-Kreie des zweiten Transistors angeschlossen ist.