DE1615626A1 - Elektronischer Last-Umschalter fuer Puffer-Ladegeraete - Google Patents

Description

• Elektronischer Last-Umschalter für Puffer-Ladegeräte-In vielen Anwendungsfällen, in denen eine unterbrechungsfreie Strouiversorgung eines Verbrauchers Voraussetzung ist, wird der Verbraucher fest an eine Akkumulatorenbatterie angeschlossene die ihrerseits über ein Puffer-Ladegerät r.-.it dem Netz verbunden ist. Um bei vorhandener Netzspannung eine Entladung der Batterie zu verhindern, liefert das Puffer-Ladegerät an die Klemmen der 3atterie und damit auch an den Verbraucher ein. Spannungl die oberhalb der A.uhespannung der Batterie liegt. Bei Ausfall des Netzes fällt die Verbraucherspannung auf die Klemmspannung der Batterie zurück. Nach Wiederkehr der Netzspannung steigt die Spannung am Verbraucher auf die vorgegebene Ladeschlußspannung des Ladegerätes bzw. der Batterie an, um dann bei automatisch betriebenen Ladegeräten wiederum auf den Pufferspannu-ngswert abzufallen.
• Wenn man als Klemmspannung der vollgeladenen Batteriel beispielsweise einer Bleibatterie, 2 Volt pro Zelle und als Ladeschlußspannung 275 Volt pro Zelle annimmt! muß der Verbraucher die erhebliche positive Spannungstoleranz von + 25 °,j verarbeiten können, zu der sich noch die Spannungstoleranz zu negativen Werten während der Entladung der Batterie zu einer Gesamttoleranz addiert.
• rin weiterer gravierender Nachteil einer solchen Schaltung ergibt sich bei Verwendung moderner Ladegerätes die sich zur Abschaltung des Ladevorgangs zweier elektrischer Kriterien bedienen, die zur vollautomatischen Beendigung des Ladevorgangs erfüllt sein müssen. Das erste Kriterium ist das Erreichen einer vorgegebenen Ladeschlußspannung von beispielsweise 215 Volt/Zelle, und das zweite Kriterium ist das Unterschreiten eines von der Batteriekapazität bestimmten Ladestromwertes bei der genannten Ladeschlußspannung der Batterie etwa 5 mA pro Amperestunde Nennkapazität. Je nach Größe des Verbrauchers und Kapazität der Batterie kann es leicht möglich sein, daß der Verbraucherstrom größer ist als der vorgegebene Abschaltstromwert der Batterie, so daß dieser Stromwert am Encte des Ladevorgangs nicht unterschritten werden kann und deshalb auch keine Abschaltl.tng des Ladevorgangs erfolgt. Dann verbleibt die Batterie und auch der Verbraucher an einer auf längere Zeit gesehen unverträglich hohen Spannung.
• Diese Schwierigkeit könnte umgangen werden durch Einführung eines von der Netzspannung gesteuerten Relais, das den Verbraucher bei Anliegen der Netzspannung auf eine vom Netz her gebildete Versorgungsspannung ßchaltet und bei Ausfall der Netzspannung auf die Batterie umschaltet. Grundlegender Nachteil dieser Relaisschaltung ist jedoch die kurzzeitige Unterbrechung im Umschaltmoments die empfindliche Verbraucher stört.
• Zur Umgehung dieser Nachteile sieht die Erfindung z-fischen Batterie und Verbraucher einen an sich bekannten elektronischen Schalter vor, der im eingeschalteten Zustand einen Stromflur von der Batterie in Richtung V:-rbraucher bewirkt und durch den Ausfall der Netzspannung eingeschaltet Außerdem ist der Verbraucher über eine zweite Leitung an eine vom ?`etz erzeugte Versorgungsspannung angeschlossen. Zivecl;mä-@ig wird dazu die- gleiche Spannung herangezogen' die auch das Ladegerät versorgt, not@,rerdige:ifalls unter Einschaltung eines Vorwiderstandes oder stabilisierenden Snarnungsteilers.
• Bei Vorliegen der Netzspannung wird der Verbraucher über diese Leitung vom Petz versorgt, wobei die Verbraucherspannung der Klemmspannung der- Batterie unter Last entspricht. Dabei ist der elektronische Schalter ausgeschaltet. Der elektronische Schalter ist so in den Stromkreis eingeschaltet, daj, er von der Batteriespannung ein permanentes Einschaltsignal erhält, das seinerseits durch das Netz kompensiert und unwirksam gemacht wird. Bei Ausfall der 'Netzspannung entfällt die Kompensation des Einschaltsignals, so dal: sich der elektronische Schalter einschaltet.
• Um auch die nur Mikrosekunden betragende Schaltzeit des elektronischen Schalters und die damit verbundene Versorgungsunterbrechung des Verbrauchers zu vermeiden, sieht die Erfindung eine zeitliche Verzögerung des Ausfalls der Versorgungsspannung gegenüber dem Ausfall der Kompensationsspannung und damit des Einschaltzeitpunkte.s..fü.@ir den elektronischen Schalter vor.

  Um dies zu crreicheng wird beispielsweise die Kompensationsspannung für

  das Einschaltsignal direkt hinter dem Gleichrichter vor dem Ladewiderstand

  und dem Ladekondensator entnommen, die 'Versorgungsspannung! für dcii Vcr-

  braucher jedoch hinter dem Ladekondensator. Bei geeigneter Dimensionierung

  des Ladekondensators ist- es leicht möglich! die Spannung am Verbraucher durch

  das Netz über den Zeitpunkt des Wegfalls der Kompensationsspannung und somit

  über den Einschaltzeitpunkt des elektronischen Schalters hinaus aufrecht zu

  erhalten.

  Als elektronischer Schalter sieht die Erfindung einen Transistor oder

  Thyristor oder ähnliche lialbleiterelemcnte mit an sich bekannten Deschaltungs-

  elementen zur Ein- bzw. Ausschaltung vor. Parallel zu::i elel:troniscli(=n Schalter

  a

  liegt der Ruhekontakt eines herkömmlichen vom Netz gesteuerten Relais. Eis hat

  . drei Aufgaben zu erfüllen, nämlich a) durch seine mechanische Schaltver-

  zögerung nach Wiederkehr des Netzes den Verbraucher erst <rann wieder' von der

  Batterie an die vom Netz erzeugte Versorgungsspaniiuiig zu legenf iiacliclz:in diese

  sich am Ladekondensator hat aufbauen könnerit b) c-',ie sti'ornin.-ißigc üiltl@asUung

  des elektronischen Schalters und c 1 diel Löschung des gegei)en##iif--Ils ii:i c@lc#_lc-

  tronischen Schalter enthaltenen Thyristors.

  Bin Funktionsbeispiel der Erfindung sei anhand des illackscazlt@ild#s iia cri

  Fiel. 1 erläutert.

  Von der Netzspannung 1 wird über einen oder inelii'ei-e Gleichrichtr i- 2 die Bc=-

  triebsgleichsparinung zur Ladung der -Batterie 3 und zur Versorgung des Ver-

  brauchers 4 erzeugt. 1)c#r f -rbraucher-'i erhalt bei corliegzucl^r :.:e@i: s@aiinung

  über den Vorviclerstand -- seine Vea-sortiiiaiasspannungl die bs#i auitrrzri@r`<eri

  Netzausfall durch den Ladekondensator #ä gc-gr>ii saiortinc s Ausfalle-. ;=nsc?iüczt

  ist. Mit dieser tlleiclisraimunq wird auch die @;.rari-rannui@gsT: gel:a:r# :' G2'^

  automatischen 1_adederätes betricben* reit i:#elclii-rrt dir- Battc-ri.e :# rg:#lac?@i@ --ird.

  Zwiscaon Batt^ric' 3 und Verbraucher + @i r-t cl#: r@' 3ul:tronische Sclialt@1- ancte-

  ordnet, tler in an sich bekannter Meise aus einer.: oder mehre:-en der symbolisch

  angedeuteten fransisioren oder 1#ietrscliic:itdiod; i- besteht. Eber dir- ; r.iti=iiirf g .

  erhält der el=,nti-onische Schalter eiii von der "-attr-i-ie stammender-

  über per-ancntes

  1?iasclial4sillt@ül.@ glas - die Leitung 10 tinv.=rzörert vom Netz oder- Netzgl>>ich-

  ri chter zur _Unwirksarrkeit kompensiert wird.

  Bei Ausfall des Netzes entfällt sofort die Kompensation des Einschaltsignal st so daß sich nach Ablauf der nur einige Mikrosekunden betragenden Freiwerdezeit der Verbraucher 4 auf die Batterie schaltet. Erst zeitlich danach bricht die Versorgungsspannung am Ladekondensator 6 zusammen. Dann fällt# gegeben durch seine normale mechanische und magnetische Verzögerung, das Relais 11 ab und schließt seinen Ruhekontakts wodurch der elektronische Schalter kurzgeschlossen und elektrisch entlastet wird. Falls im elektronischen Schalter ein Thyristor enthalten ist, wird dieser gelöscht und steht für den nächsten Einsatzfall wieder zur Verfügung.
• Nach Wiederkehr der Netzspannung entsteht sofort die Kompensationsspannung anschließend die Versorgungsspannung für die Last am Ladekondensator und erst dann öffnet der Ruhekontakt des Relais 111 womit die Last endgültig wieder vom Netz versorgt wird und die Batterie ohne Störung die zur Wiederaufladung not- wendigen Klemmspannungs- und Ladestromwerte durchfahren kann.
• Die Erfindung ist auf das angeführte Ausführungsbeispiel nicht beschränkt.

Claims (1)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1) Elektronischer Last-Umschalter für Puffer-Ladegeräteunter Verwendung an sich bekannter .elektronischer Schalter und-Ladegerätel dadurch gekennzeichnet$ daß der zwischen Last und Batterie angeordnete elektronische Schalter von der Batterie her ein permanentes Einschaltsignal erhält, das vom Netz oder Netzgleichrichter her unverzögert zur Unwirksamkeit kompensiert wird und die Last über eine zweite Leitung bei vorhandener Netzspannung aus einer vom Netz erzeugten Betriebsspannung versorgt wird, die durch ein elektrisches Speichergliedg beispielsweise einen Ladekondensators bei Netzausfall kurzzeitig erhalten bleibt. 2) Elektronischer Last-Umschalter nach Anspruch 1)9 dadurch gekennzeichnet, daß-parallel zum elektronischen Schalter der Ruhekontakt eines vom Netz gesteuerten Relais mit herkömmlicher Schaltverzögerung angeordnet ist. Elektronischer Last-Umschalter nach Anspruch i) dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorliegen der Netzspannung der Verbraucher hinter einem Energie- speicher aus der gleichen Gleichrichterschaltung versorgt wird, aus der auch das Ladegerät gespeist wird. 4) Elektronischer Last-Umschalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 39 dadurch gekennzeichnet! daß die vom Netz gelieferte Versorgungs-spannung für den Verbraucher in ihrer Größe der Klemmspannung der Bat- terie unter Last entspricht.