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:Elektrischen Gerät für wahlweisen Netz- oder Batteriebetrieb Die
Lrfindung betrifft ein elektrisches Gerät für wahlweisen Netz- oder Batteriebetrieb.
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Aus der DAS 1 101 215 ist ein Gerät bekannt, bei dem in einen
Verbraucher eine Batterie eingebaut ist, die unter bestimmten Umständen auch herausgenommen
werden kann. Weiter sind ein Ladegerät und eine Verbindungsleitung vorgesehen, die
an ihren beiden Enden mit zwei verschiedenen Steckern versehen sind. Diese passen
wahlweise. in die am Verbraucher bzw. am Ladegerät vorgesehenen Steckkontakte. Mit
dem Verbindungsleiter wird erreicht, daß der Verbraucher nur dann mit einem starken
Strom beliefert wird, wenn die Batterie aus ihm herausgenommen ist. Befindet sich
die Batterie im Verbrauchergerät, so kann dieses nur einen schwachen Strom erhalten.
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Der Hauptnachteil einer solchen Anordnung ist es, daß die Batterie
nur geladen werden kann; wenn sie im Verbrauchergerät liegt. Es gibt beispielsweise
keine Möglichkeit, die Batterie zu laden, während man den Verbraucher über das Ladegerät
vom Netz her betreibt. Eine Batterieladung ist selbst dann nicht möglich,
wenn
man zwei Ladegeräte hat. Es wäre dafür zusätzlich erforderlich, auch zwei Verbraucher
zu haben. Ebenso wenig kann man während des Verbraucherbetriebes eine Lrsatzbatterie
wiederladen. Aus der DAS 1 101 215 ist es jedoch bekannt, den Ladestrom der
Batterie durch Einführen eines Hilfswiderstandes zu vermindern. ' Es sind auch schon
Vorrichtungen bekannt, bei denen Verbraucher, Batterie und Ladegerät in einem einzigen
Gerät zusammengefaßt sind. So zeigt die französische Patentschrift 1 374 157 ein
von einem Akkumulator gespeistes Gerät. Eine direkte Speisung des Verbrauchers vom
Netz ist dabei nicht vorgesehen. Vom Netz her erfolgt vielmehr lediglich das Laden
des Akkumulators.
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Weiter ist es auch aus der franäaischen Patentschrift 1
380 856 bekannt, ein vom Verbraucher unabhängiges Ladegerät zu verwenden.
Dabei sind Batterie und Verbraucher innerhalb eines Gehäuses zusammengefaßt. Die
Nachteile einer solchen Anordnung wurden oben schon ausführlich abgehandelt.
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Die Erfindung hat das Ziel, diesen Nachteilen abzuhelfen. Das wird
erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das elektrische Gerät aus drei und nur drei
Einzelteilen besteht, nämlich einem Verbraucher, einer Batterie und einem aus einem
Transformator und einem Gleichrichter bestehenden Ladegerät, an das über an sich
bekannte asymmetrisch angeordnete Kontakte bei Netzbetrieb direkt der Verbraucher
und sonst zum Laden die Batterie anschließbar ist.
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Sind erfindungsgemäß das aus Transformator und Gleichrichter bestehende
Ladegerät, die Batterie und der Verbraucher
als in sich abgeschlossene
Einzelteile ausgebildet, so ist es möglich, beispielsweise der Verbraucher nach
Belieben auf die Batterie oder bei Zwischenschaltung des Ladegerätes auf das-Netz
zu schalten: Das Ladegerät fungiert in diesem Fall als Gleichrichter und-reduziert
zugleich die Spannung. Weiter ist das Wiederladen der Batterie ganz einfach dadurch
möglich, da1 man sie über das Ladegerät an das Netz anschließt. Bei der Verwendung
mehrerer Batterien kann man auch jeweils eine der Batterien laden, während eine
andere als Energiequelle für den Verbraucher benützt wird. Hat man mehrere Ladegeräte,
so kann je-
weils eines für das Laden der Batterie und mindestens ein anderes
zum Speisen eines Verbrauchergerätes benützt werden.
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Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung.. Auf der Zeichnung ist die. Erfindung beispielsweise
veranschaulicht, und zwar zeigen Fg. 1 die Schaltung eines erfindungsgemäß aufgebauten
Gerätes,; -Fig. 2 die Schaltung einer abgewandelten Ausführungsform 7 der Erfindung,
Fig. 3, 4 und,4 eine andere-Ausführungsform der Erfindung in drei Funktionsstellungen,
und FiG: 6 bis 9 Ausführungsformen verschiedener Einzelheiten.
In
Fig. 1 ist ein Transformator T dargestellt, . dessen Primärseite zum Abschluß an
ein Verteilernetz über Klemmen p1 und p2 die.nt und dessen mit einem Gleichrichter
Rd in Serie geschaltete Sekundärseite entweder die Akkumulatorenbatterie zwecks
Aufladen,oder ein Verbrauchergerät U speist, das auch durch die Batterie.
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B gespeist werden kann.. ' In Fig" 1 ist ein Beispiel für Anschlüsse
dargestellt,, . . . . , .
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.Das Verbrauchergerät hat zwei Anschlußklemmen 1. undt'2. - .
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Die Sekundärseite des Transformator-Gleichrichters .ist mit den Ausgangsklemmen
1, 2 und 3 verbunden" Die Ausgangsklemmen 1 und 2 ermöglichen die unmittelbare Speisung
des Verbrauchergeräts.' Die Ausgangsklemmen 1 und 3 ermöglichen die Ladung . der
Batterie mit vermindertem Strom über'einen Widerstand B; dieser Fall kommt in der
Praxis häufig vor, wenn der . durch den Transformator-Gleichilichter gelieferte
Strom . zum Wiederaufladen der Akkumulatorenbatterie schwächer ' sein muß
als der zum unmittelbaren Speisen des Verbrauchergerätes erforderliche Strom.-
Die
Batterie hat zwei Klemmenpaare 1 ünd 2 einerseits und 1 und 3 andrerseite, die sich
nur durch ihre geometrische Stellung unterscheiden. Dabei sind die Klemmen 2 und
3 selbstverständlich miteinander verbunden (außerdem im dargestellten Ausführungsbeispiel
mit den positiven Elektrodenplatten). .
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Die Klemmen 1 und 2 der Batterie ermöglichen die Speisung den Verbrauchergeräts.
. - Die Klemmen 1 und 3 dienen zum Wiederaufladen durch den Transformator-Gleichrichter
über einen Anachluß an die Ausgangsklemmen gleichen Bezugszeichens dieses
Gerätes,
Wenn der Batterieladestrom gleich dem durch"das Verbrauchergerät
aufgenommenen Strom sein kann, können die Klemmen 3 des Transformator-Gleichrichters
und der Batterie fortfallen, indem gegebenenfalls der Widerstand 8 zischen dem Gleichrichterelement
und die Ausgangsklemme 2 dee-Transformator-Gleichrichtern eingeschaltet .wird.
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Wenn. es der Platzbedarf und das Gewicht des Verbrauchergeräts erlauben,
können die Batterie und der Transformator-Gleichrichter auch in das*Verbrauchergerät
ein- -gebaüt werden# - . . . . _ j . . _ .. ,- _
In diesem Fall
sind ein oder mehrere Schalter vorgesehen, die folgende Verbindungen :,erstollen:
- Verbindung der Anscizlußklemmen 1 und. 2 des Verbrauchergerätes mit den rleen
1 und 2 der Batterie für selbständigen Batteriebetrieb; . - Verbindung der snschlu3klemmen
1 und 2 des Verbrauchergerätes mit den Ausgangsklemmen 1 und 2 des Transformator-Gleichrichters
für Netzbetrieb; - Verbindung der Ausgangsklemmen 1 und 3 des Transformator-Gleichrichters
mit den Kleursen 1 und 3 der Akkuwulatorenbatterie zum Aufladen der Batterie.
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Eine derartige Schaltung ist in Figur _2 schematisch dargestellt,
bei der ein kleiner, beweglicher, leitender Stab in Abhängigkeit von den vorstehenden
Betriebsarten jeweils eine der Stellungen I, II oder III einnehmen kann.
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J küssen der Platzbedarf und das Gericht des Verbrauchergerätes für
den Betrieb verringert epin, dann sind die Batterie und der Transforastor-Gleichrichter
derart lösbar, daB erstere oder letzterer auf das Verbrauchergerät sufgebra'cht
und wieder entfernt werden kann. Das Verbrauchergerät hat dann eine Befestigungsvorrichtung,
mit der das-zu verbindende Teil schnell durch
eine Schiebe- oder
Drehbewegung mit dem Verbrauchergerät in einer darauf vorgesehenen'-Stellung, Raste
oder Vertiefung verbunden werden kann, sowie Verriegelungsorgane" ' Die elektrischen
Anschlüsse sind-dann durch Klemmen oder Kontaktstecker hergestellt, die derart asymmetrisch
oder mit Stellzapfen kombiniert arigeordnet sind, W kein falscher Anschluß möglich
ist. Die Anschlußorgane, wie Klemmen oder Stecker, könnenderart beschaffen sein,
daß sie in Kontaktberührung gelangen und durch einfaches Anordnen der Batterie oder
des Transformator-Gleichrichters auf dem Verbrauchergerät selbsttätig die gewünschten
Verbindungen herstellen können.
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Ein Ausführungsbeispiel ist in den Figuren 3 bis 5, dargestellt* .-In
Figur 3 wird das Verbrauchergerät U durch die Batterie B gespeist und in Figur 4
durch den Transformator-Gleichrichter T, der mit dem Netz über eine Doppelleitung
und eine Steckdose 4 verbunden ist..
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Zum Wiederaufladen der Batterie (Fig. 5) ist der Transfornator-Gleichrichter
mit dem rückwärtigen Batterie- , teil verbunden, der die in der schematischen Darstellung
nach Figur 1 dargestellten klemmen 1 und 3 aufweist.
Die Batterie
kann geladen werden, indem sie entweder fest auf dem Verbrauchergerät angeordnet
bleibt oder von diesem getrennt ist (Fig. 3 und 5).
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Diese Figuren zeigen auch, daB durch die asymmetrische Anordnung der
Kontakte auf den verschiedenen Teilen jeder falsche Anschlug entweder der Batterie
beim Wiederaufladen (Fig. 5) oder beim Verbrauchergerät (Fig. 3 und 4) vermieden
ist. Das ist dann wichtig, wenn das Verbrauchergerät durch einen Strom genau festgelegter
Polarität gespeist werden soll (za. Speisung eines Elektromotors mit festgelegter
Drehrichtung).
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Die Batterie oder der Transformator-Gleichrichter können für bestimmte
Verbrauchergeräte dienen. Zum Erzielen einer schnellen Verbindung können beispielsweise
Steckverbindungen zwischen dem Verbrauchergerät U und der Batterie B oder dem Transformator-Gleichrichter
T(schematisch, schraffiert und aufgerissen in Fig. 3 und*4 dargestellt) und Organe
5 und 6 zur mechanischen Verbindung zwische:. den Gerätegehäüsen vorgesehen sein.
Ein auf der Batterie und den Transformator-Gleichrichter ausgebildeter Bandgriff
ermöglicht die Handhabung der geschaf-. fenen Einheiten. Die Batterie oder der Transformator
` Gleichrichter kann auch selbst als Griff dienen, um die Handhabung dieser Einheiten
zu ermöglichen.
In den verschiedenen Ausführungsformen kann der-Transformator-Gleichrichter
mittels eines einzigen Gleichrichterelements eine Ilalbperiode gleichrichten (Fall
der Fg. 1) oder auch beide Halbperioden durch zwei Gleichrichterelemente
(Fig. 6) oder ,eine Vollweg-Gleichrichterbrücke (Fig. 7). -Wenn für die Normalspeisung
des Verbrauchergeräte eine Spannung % notwendig ist, ist die Batterie derart beschaffen,
daß sie beim Entladen eine nahe VO liegende Spannung liefert, Desgleichen speist
dann der Traäsformator-Gleich- . richten das Verbrauchergerät über seine Ausgangsklemmen
.1 und 2 mit einer nahe V" liegenden Spannung.
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Es ist bekannt, daß eine Batterie mit einer Entladespannung xo für
das *Aufladeii ei,-m wesentlich höhere .' Spannung braucht (ungefähr 1,2 Vö_' im
Fall von mit gesinterten Platten).
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Eine für die Batterieladung ausreichende Spannung kann wie folgt erhalten
werden: Wenn der zum Laden der Batterie notwendige Stro4 viel schwächer ist als
der zum Speien des Verbrauchergeräts benötigte Strom,` wird ein Transformator mit
in Abhängigkeit von seiner Leistung hohem Spannungsabfall verwendet. Dieser Spannungsabfall
wird entweder durch den
Ohm'achen Widerstand der Wicklungen
öder gegebenenfalls durch eine lose Kupplung der Primär- und Sekundärwicklung erreicht,
die eine Verlustspule bilden. ' In Ergänzung zu den vorstehenden Mitteln kann ein
. Transformator-Gleichrichter verwendet werden, der eine höhere Spannung liefert
als die Batterie bei der Bntladuag.
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Bei zahlreichen Anwendungsgebieten, insbesondere unter Verwendung
von Elektromotoren, ist eine reibungslose Speisung mit veränderlicher Spannung möglich.
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Es ist auch ein Traasformator verwendbar,'dessen Sekundärwicklung
zwei Ausgänge a und b hat. Der Ausgang b entspricht dabei der höchsten
Spannung (vergleiche Fig. 8). Der Ausgang b dient zum Laden der Batterie. Er ist
mit einem eiderstand 8 zum Stabilisieren des Batterieladestroms verbunden.
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Der Ausgang e dient zum unmittelbaren Speisen des Verbrauchergeräts
durch den Transformator.
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' klittels eines Umschalters kann die Klemme d des Gleichrichters
8d entweder Steckdose a des Transformators oder. mit der Klemme c des wider standes
8 verbunden werden.
Durch Herstellen der Verbindung d a erhält
man an den Memmen 1 und 2 des Transfozmator-Gleichrichtere eine Spannung V@ die
die unciittelbare Speisung des Verbrauchergeräts ermöglicht, Durch Herstellen der
Verbindung d c erhält man an den klemmen 1 und 2 des Transformator-Gleichrichters
eine für das Laden der Batterie geeignete Spannung.
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Zum Erzielen eines: nahezu konstanten, durch etwaige Veränderungen
des Netzes weniz beeinflußten Ladestroms
| der |
| können Transformator -und die Klemme b derart beschaffen |
sein,, daß diese eine viel höhere Spannung liefern als die Batterie und der Widerstand
R bewirkt einen Spannungsabfall, der proportional zum gewgnschten Ladestrom ist.
Zum selbsttätigen Erzielen der Verbindungen d - a oder d - c auf dem Transformator-Gleichrichter
kann derart vorgegangen werden, daß beim Befestigen des Transformator-Gleichrichters
auf dem Verbrauchergerät Spindeln oder Kontaktklemmen die Verbindung d - a 'selbständig
herstellen, während beim Befestigen des Transformator-Gleichrichters an der Batterie
zu deren Wiederaufladen Spindeln oder Kontaktklemmen die Verbindung d c selbständig
herstellen.
Als Abwandlung können zwei Gleichrichterelemente Rdl
und Rd2 verwendet werden, wie beispielsweise aus Figur 9 ersichtlich ist. .
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Der mit der Klemme a der Transformatorsekundär- . seite verbundene
Gleichrichter Rdl ermöglicht die unmittelbare Speisung des Verbrauchergeräts durch
die Klemmen 1 und 2 des Transformator-Gleichrichters.
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Der mit der Klemme b der Transformatorsekundärseite verbundene Gleichrichter
R d2, der in Serie mit dem Widerstand R geschaltet ist, ermöglicht das Wiederaufladen
der Batterie durch die Klemmen 1 und 3 des Transformator-Gleichrichters.
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. Alle vorstehend beschriebenen Anordnungen für eine* Einweg-Gleichrichtung
mittels eines einzigen Gleichrichterelemeats können selbstverständlich auf Vorrichtungen
angewandt werden, die die beiden Halbperioden entweder durch zwei Gleichrichterelemente
(sog. tweiphasengleichrichtung) oder Vollweggleichrichtung (sog. Gleichrichtungsbrücken)
gleichrichten.
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Selbstverständlich sind zahlreiche Abwandlungen . möglich, ohne vom
Grundgedanken der Erfindung abzuweichen. So kann z.Be die Primärseite des Transformators
mehrere Steckklemmen aufweisen, um die Speisung an unterschiedliche Spannungen des
Netzes anzugleichen.