DE2005228C3 - Einrichtung zum unterbrechungsfreien Umschalten eines Gleichstromverbrauchers auf Batterie-Notstromversorgung mit Hilfe eines elektromechanischen Schützes - Google Patents

Description

in Abgrifftechnik mit unterteilter Batterie derart aus- Wert gehalten wird, fließt über das Abgriffventil 4 lubilden, daß der Anstieg der Spannung des Ver- kein Strom, die Batteiie 1 ist vom Verbraucher» brauchers beim Umschalten auf die Batterie verrin- getrennt. Bei Normalstromversorgung wird die über gert wird und daß das Zündsignal für den Entlade- den Hauptgleichrichter 2 dem Verbraucher 8 zugefctromthyristor bei Ausfall der Normalstromversorgung 5 führte und die über den Ladegleichrichter zur wnverzögert und bedarfsweise verstärkt zugeführt Ladungserhaltung der Batterie 1 zugeführte Energie _wird. einem Wechselstromnetz N entnommen. Bei Netz-Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungs- ausfall sinkt die Verbraucherspannung kurz auf die gemäß darin, daß der Entladestromthyristor über Spannung der 26. Zelle ab, der volle Verbrauchereinen niederohmigen Widerstand dem elektromecha- io strom fließt über das Abgriffventil 4, bis das elektronischen Entladeschülz parallel geschaltet ist, im mechanische Schütz 5 geschlossen wird und die ge-Steuerstromkreis des Steuerthyristors die Differenz- samte Batterie 1 an den Verbraucher 8 geschaltet spannung der Gesamtbatterie und des Verbrauchers wird. Die Batterie 1 wird nun bei etwa 2 Volt bis und eine dieser Differenzspannung entgegengeschal- 1,8VoItTZeIIe entladen. Der Spannungseinbruch aut tete Hilfsgleichspannung eingeprägt sind, welch i₅ die Spannung der 26. Zelle läßt sich P^{raktiscn v}°"~ letztere dem Wechselstromnetz, aus dem die Normal- kommen vermeiden, wenn nach der Ertindung aer stromversorgung des Verbrauchers über den Haupt- Verbraucher 8 bei Netzausfall zuerst mit Hilie eines gleichrichter erfolgt, entnommen und über einen durch die Spannungsabnahme des Hauptgleichncn-Kleintransformator sowie eine Drehstrom-Gleich- ters 2 gezündeten und durchgeschalteten thyristorso, richterbrücke an einen Widerstand des Steuerstrom- 20 der hierbei die Funktion eines Entladeschutzes einkreises gelegt ist. nimmt und der über einen niederohrnigen Wider-Um den in jedem Fall stromleitend gewordenen siand9 dem mechanischen Entladeschutz 5 P^a™ ^ r.ntladethyristor alsbald durch Schließung des Ent- geschaltet ist, auf die Gesamtbattene 1 «^mB«cha'¹« fedeschützes wieder /ui löschen, sind gemäß einer wird und anschließend mit geringer verzögerung Weiterbildung der Erfindung zwei Relais-Erreger- 25 auch das mechanische Entladeschutz 5 8««"°?*;' ttromkreise mit je einer Erregerspule und je einem wird. Der Widerstand 9 ist so zu bemessen, dall an Hilfsthyristor an der Gesamtbatterie angeschlossen, ihm unter Nennstrom etwa 4 Volt abtauen, so lerner ist der Steuerstromkreis für den Hilfsthyristor bei Netzausfall die Verbraucherspannung zuerst um des ersten Erregerstromkreises dem Steuerstromkreis 4 Volt geringer als die Batteriespannung wira un des Entladestromthyristors parallel geschaltet und der 30 nach dem Schließen des mechanischen ^bn"^aaLSI\'" Steuerstromkreis des Hilfsthyristors im /weiten Er- zes 5 um diese 4 Volt erhöht wird. Es wird aut diese regerstromkreis am niederohmigen Widerstand des Weise der durch die vjer Zusatzzcllen der Bjtwn Entladcstromthyristors angeschlossen. verursachte Spannungssprung von »nsgesama,

Weitere Ausbildungen der Erfindung sind Gegen- in zwei Stufen unterteilt. Ferner wird ^d« J£«^sc£

Wände weiterer Unteransprüche sowie in der nach- 35 des Ladegleichrichters 3 durch das mechamschL

folgenden Beschreibung erläutert. ladeschütz 5 in vorteilhafter Weise■ abged-mpf

Ein Aasführungsbeispiel der Erfindung wird nun Zum Zünden des Entladestromthynstors6 >s ein

an Hand der F i g 1 und 2 näher erläutert. Einrichtung 7 mit einer Anordnung ^ ^ J^_n

Das Ausführungsbeispiel betrifft eine Gleichstrom- Ordnung zum Betätigen /es elektromechanBC

Versorgungsanlage mit einer Bleibatterie für 60 Volt ₄c Entladeschützes 5 vorgesehen. MitHiU!der Ibin

Fernmeldestromtersorgung mit insgesamt 30 Zellen, tung 7 werden die Spannung de^ »^'andere

,die m 26 und 4 Zellen unterteilt ist. ters 2 und des .^verbrauchers8 sowie auc

F i g. I zeigt die gesamte Gleichstromversorgungs- J^X^^^S^ti^ein Zünd-

.ηϊ.»- * " ^^11 oder bei einer Störung der Anlage em Zuna-

Fig. 2 zeigt den nacn Fig. 1 eingerahmten Teil 45 befehl Z und ein Schließbefchl 5 ausgegeben, der Anlage mit der Anordnung zum Zünden des Im folgenden wird auf die Fig. 2 Bezug g

Entladestromthyristors und der Anordnung zum men. Die Anordnung zum ^nden des tm Schließen des elektromechanischen Entladeschützes. thyristors 6 enthalt in bekannter ««se

Nach F i g. 1 besteht die Gleichstromversorgungs- einem Zundkondensator 61,jeinem "e»^e"J _zünd. anlage aus einer 30zelligen Bleibatterie 1 mit Abgriff 50 und einem *^hu^^£^£^dto Kanan der 26. Zelle, einem oder einer Gruppe von auto- Stromkreis über «^"^"^, oesamtbatterie malischen Hauptgleichrichtern 2, ferner aus einem densator 61 auf die Spannung der Ue ^

mit der Batterie 1 und dem oder den Hauptgleich- abzüglich der Verbrauche _spannung S richtern 2 in Reihe geschalteten Ladegleichrichter 3, dieselbe Different pannung«« <£ [* _{Der Dif}. einem zwischen der Verbindung der beiden Gleich- 55 kreis des Steuerthynstoij62 angeschossen richter 2 und 3 und dem Abgriff an der 26. Batterie- ferenzspannung ist jedoch "J Steuer rom zelle geschalteten Abgriffvenül 4 und einem Batterie- Hilfsgleichspannung f^S Dreiphasentransschaltfeld mit einem elektromechanischen Entlade- einem am Netz N »geKhlos«n η ϋ«φ schütz 5. Parallel zum Hauptgleichrichter oder den f»™ator 65 m Sternschaltung und emem Hauptgleichrichtern 2 ist der Verbrauchers ange- 60 _ler 66 in ^Dr;^hstromb™^ck™ ™des mechanischen «hlisscn. Die Gesamtbatterie 1 wird während der D,e Anordnung zum Schl.eBen de^ _

Normalstromversorgung des Verbrauchers 8 aus dem bntladcschutzes 5 besteht aus^ zwei Ke g

Hauptgleichrichter 2 durch den Ladegleichrichter 3 Stromkreisen mi Jf einer Errefcej^spullesi auf der Ladeerhaltungsspannung (2,23 Volt pro und^ je einem H.lfsthynstor^52 ^_k^_n ^b'^ei_nsam Zelle) gehalten, so daß die Spannung der Gesamt- 6₅ 55 .st diesen ^bf>^de _R^^Er^™^_e ^e _r"_ofg74 des batterie etwa 67 Volt beträgt und an der 26. Zelle vorangeschaltet. Bei ^Νο™*χ™^°Χ5⁸ _8ηΒίϊ. etwa 58 Volt anstehen. Solange die Verbraucher- Verbrauchers 8 ist das Hi Ifschalt sch ^ug^{55 a}°6 spannung durch die Gleichrichter auf einem höheren schlossen. Im Erregerstromkreis mit der brregerspuie

56 wird der Strom durch Zünden des Hilfsthyristors

57 gleichzeitig mit dem Zünden des Entladethyristors 6 eingeschaltet. Der Steuerstromkreis des Thyristors 57 ist dem des Entladestromthyristors 6 parallel geschaltet. Im Erregerslromkreis mit der Erregerspule 51 wird der Strom durch Zünden des Hilfsthyristors 52 eingeschaltet, wenn mit dem Entladestromthyristor 6 der Verbraucherstrom aus der Gesamtbatterie 1 eingeschaltet ist und über den Widerstand 9 fließt. Der Steuerstromkreis des Hilfsthyristors 52 ist über einen Widerstand 53 am nieder ohmigen Vorwiderstand 9 des Entladestromthyristors 6 angeschlossen, und der SpannungsrMall, den der Verbraucherstrom am Vorwiderstand 9 erzeugt, ist die treibende Spannung dieses Steuerstromkreises.

Eine Zenerdiode 54 ist dem Steuerstromkreis parallel geschaltet und begrenzt die Steuerspannung des Hilfsthyristors 52. Desgleichen ist dem Steuerstromkreis des Steuerthyristors 62 und dem Zündkondensator 61 je eine Zenerdiode 68 bzw. 69 zur Spannungsbegrenzung parallel geschaltet. Dem Steuerstromkreis des Steuerthyristors 62 ist ferner ein Kondensator K zur Bedämpfung von Netzübe-spannungen oder kurzer Einbrüche in der Verbraucherspannung parallel geschaltet.

Die im Steuerstromkreis des Sieuerthyristors 62 eingeprägte Hilfsgleichspannung des Gleichrichters 66 ist dem Betrage nach größer gewählt als die Spannungsdifferenz zwischen der Spannung der Gesamtbatterie 1 und der Verbraucherspannung, so daß bei Normalstromversorgung des Verbrauchers der Steuerthyristor 62 durch die Hilfsgleichspannung gesperrt wird.

Fällt nun das Wechselstromnetz, im vorliegenden Falle ein DrehM romnetz, in allen Net?.phasen aus, so verschwindet auch am Widerstand 67 die Hilfsgleichspannung, dadurch wird der Steuerthyrisinr 62 gezündet und durchgeschaltet. Fällt nur eine Netzphasc aus, dann wird die Hilfsgleichspannung je einmal in jeder Halbperiode der Netzspannung Null. In diesem Falle wird der Steuerthyristor 62 durchgeschaltet, wenn die Hilfsgleichspannung erstmalig gegen Null geht. Sobald der Steuerthyristor 62 durchgeschaltct wird, entlädt sich der Zündkondensator 61 über den Widerstand 63 und die Steuerstrecke des Entlade-Stromthyristors 6, so daß dieser gezündet und durchgeschaltet wird. Dadurch wird der Verbraucher 8 über den Widerstand 9 auf die Gesamtbatterie 1 umgeschaltet. Parallel mit dem Entladestromthyristor 6 wird der Hilfsthyristor 57 des Erregerstromkreises mit der Relaisspule 56 durch den Zündkondensator 61 gezündet. Ferner wird, sobald der nun über den Entladestromthyristor 6 fließende Verbraucherstrom auf Nennstromstärke angestiegen ist und der Spannungsabfall am Vorwiderstand 9 etwa 4 Volt beträgt, auch der Hilfsthyristor 52 des Erregerstromkreises mit der Relaisspule 51 gezündet. Beim Durchschalten der Hilfsthyristören 52 uno 57 wird in den be treffenden Erregerslromkreisen der Strom eingeschaltet, und Jie Relaisspulen 51 urid 56 werden erregt. Schon die Erregung einer der beiden Relaisspulen führt zum Schließen des mechanischen Ent- !adcsdiützcs 5. Beim Schließen des elektromechanischen hntladcschützes 5 wird der Verbraucher direkt an die Ge:>amtbatterie angeschlossen, so daß der Verbraucherstrom über das geschlossene elektromech'inische Entladeschütz 5 weiterfließt. Dadurch werden der Entladestromthyristor 6 und der Steuerthyristor 62 selbsttätig gelöscht, und es ist damit der Umschältvorgang beendet. Zur Löschung der Hilisthyristoren 52 und 57 nach beendeter Umschaltung ist ein gemeinsames Quittierrelais mit einem Relaiskontakt 55 vorgesehen, das den beiden Erregerstromkreisen vorgeschaltet ist und das nach Schließen des elektromechanischen Entladeschützes 5 den Schalter 55 verzögert öffnet.

Bei geringem Verbraucherstrom wird der Hilfsthyristor 52 nicht durch den vom \ crhrauchcrstrom. sondern durch den vom Ladtstromstoß dct am Verbraucherausgang der Stromversorgungsanlage ceschalteten Glättungskondensatoren erzeugten Spannungsabfall am Widerstand 9 gezündet.

Bei einem Netzausfall wird der Entladestromthyristor 6. sobald die Hilfsgleichspannung gegen Null geht, praktisch unverzögert durchgeschahel. Gleichzeitig damit wird auch der Hilfsthyristor 57 gezündet und die Relaisspule 56 erregt. Anschließend folgt mit einer geringen Verzögerung von beispielsweise 30 ms der Schließzeitpunkt des elektromechanischen Entladcschützes 5. Als ein Störungslall. welcher zur Umschaltung des Verbrauchers auf Batteriestromversorgung führt wird auch gewertet, wenn bei bestehender ungestörter Netzwechselspannung der Entladestromthyristor 6 infolge Durchlegierens oder Dauerzündung stromleitend wird, da in diesem Falle der Hilfsthyristor 52 gezündet und die Relaisspule 51 erregt wird.

Schließlich können auch noch weitere mögliche Störungen aus der Stromversorgungsanlage zur Auslösung des oben beschriebenen Umschaltvorganges dem Steuerstromkreis des Steuerthyristors 62 aufgeschaltet werden, indem z. B. die Phase R des Kleinlransformators 65 an eine Überwachungseinrichtung 7 angeschlossen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche: Phase des Kleintransformators (65) zusätzlich aufschaltbar sind.

1. Einrichtung zum unterbrechungsfreien Umschalten eines Gleichstromverbrauchers auf Batterie-Notstromversorgung mit Hilfe eines elektromechanischen Entladeschützes bei Stromversorgungsanlagen in Abgrifftechnik mit einer unterteilten Batterie und einem Hauptgleichrichter jo zur Normalstromversorgung des Verbrauchers aus einem Wechselstromnetz sowie einem in Reihe mit dem Hauptgleichrichter jeschalteten Zusatzgleichrichter zur Ladungserhaltung der Gesamtbatterie während der Normalstromversorgung, welchem das Entladeschütz parallel geschaltet ist, bei welcher Einrichtung bei Ausfall der Normalstromversorgung der Verbraucher durch Freigabe des Entladens eines Zündkondensators mit Hilfe eines im Kondensator-Entladestromkreis befindlichen Steuerthyristors zuerst mit Hilfe eines durch die Spannungsabnahme des Hauptgleichrichters gezündeten und durchgeschalteten Entladestromthyristors auf die Gesamtbatterie umgeschaltet wird und anschließend »5 mit nur geringer Verzögerung auch das elektromechanische Entladeschütz geschlossen und dadurch der Entladestromthyrisior selbsttätig gelöscht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladestromthyristor (6) übet einen nie-ierohmigen Widerstand (9) dem >. ektroinechanischcn Hntladeschütz (5) parallel geschaltet ist, im Steuerstromkreis des Steuerthyristors (62) die Differenzspannung der Gesamtbatterie (1) und des Verbrauchers (8) und eine dieser Differenzspannung entgegengeschaltete Hilfsgleichspannung eingeprägt sind, welch letztere dem Wechselstromnetz (N), aus dem die Normalstromversorgung des Verbrauchers 18) über den Hauptgleichrichter (2) erfolgt, entnommen und über einen Kluntransformator (65) sowie eine Drehstrom-Gleichrichterbrücke (66) an einen Widerstand (67) des Steuerstromkreises gelegt ist.

2 Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei an der Gesamtbatterie (1) angeschlossene Relais-Erregerstromkreise mit je einer Erregerspule (51 und 56) und je einem Hilfsthyristor (52 und 57) sowie dadurch, daß der Steuerstromkreis für den Hilfsthyristor (57) des ersten Erreget Stromkreises dem Steuerstromkreis des Entladestromthyristors (6) parallel geschaltet ist und der Steuerstromkreis des Hilfsthyristors (52) im zweiten Erregerstromkreis am niederohmigen Widerstand (9) des Entladestromthyristors (6) angeschlossen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Löschen der Hilfsthyristoren (52, 57) der I'.rregerstromkreise nach beendeter Umschaltung des Verbrauchers (8) ein gemeinsames Quittiert elais vorgesehen ist, mit dem nach dem Schließen des elektromechanischen Entladeschützes (5) ein den Erregerstromkreisen vorangeschalteter Schalter (55) verzögert zu öffnen ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daii dem Steuerstromkreis des Steuerthyristors (62) Anlagen-Störungskritericn aus einer überwachungseinrichtung (7) einer Bei Gleichstromversorgungsanlagen in Abgnfftechnik kommt es bei Ausfall der Normalstromversorgung, z. B. durch Ausfallen des Wechselstromnetzes oder durch eine Störung der Hauptgleichrichter zu eincvn kurzen Einbruch der Verbraucherspannung vom Spannungswert der Normalstromversorgung auf die Spannung im Abgriffpunkt der Batterie und anschließend, nachdem der Verbraucher mit Hilfe eines mechanischen Entladeschützes auf die Gesamtbatterie umgeschaltet worden ist, zu einem Spannungsanstieg auf die Spannung der gesamten Batterie. Der Spannungseinbruch dauert je nach Anlagengröße, bedingt durch die Schaltzeit des Entladeschützes sowie der eventuell vorgeschalteten Hilfsschütze und des SpannungsreJais, das Neuausfälle und Gleichrichterstörungen erfaßt, meistens langer als 100 ms.

Bei kritischen Verbrauchern, wie z. B. elektronischen Einrichtungen und spannungsgeregelten statischen Wechselrichtern, müssen Spannungseinbrüche von solcher Dauer und Größe unbedingt vermieden werden. Derartige versorgungsempfindliche Verbraucher müssen unabhängig vom öffentlichen Netz mit konstanter Gleichspannung versorgt werden, die nur innerhalb enger Toleranzgrenzen schwanken darf.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtuni; zum unlerbrechungsfreien Umschalten eines Gleichstromverbrauchers auf Batterie-Notstrorm ^rsorgung mit Hilfe eines elektromechanischen Entladeschut/cs bei Stromversorgungsanlagen in AbgrifTtechnik mit eir.jr unterteilten Batterie und einem Hauptgleichrichter zur Normalstromversorgung des Verbrauchers aus einem Wechselstromnetz sowie einem in Reihe mit dem Hauptgleiehrichter geschalteten Zusatzgleichrichter zur Ladungserhaltung der Gesamtbatterie während der Normalstromversorgung, welchem das Entladeschütz parallel geschaltet ist, bei welcher Einrichtung bei Ausfall der Normalstromveisorgung der Verbraucher durch Freigabe des Entladens eines Zündkondensators mit Hilfe eines im Kondensator-Entladestromkreis befindlichen Steiu'rthyristors zuerst mit Hilfe eines durch die Spannungsabnahme des Haupt Gleichrichters gezündeten und durchgeschalteten Entladestromthyristors auf die Gesamtbatterie umgeschaltet wird und anschließend mit nur geringer Verzögerung auch das elektromechanische Entladeschütz geschlossen und dadurch der Entladestromthyristor selbsttätig gelöscht wird.

Durch die schweizerische Patentschrift 391 839 ist eine entsprechende Einrichtung bei einer Gleichstromversorgungsanlage mit einer nicht unterteilten Batterie bekannt. Wird bei dieser Anlage der Verbraucher infolge Ausfallens der Normalstromversorgung auf Batterie-Notstromversorgung umgeschaltet, so steigt die Verbraucherspannung in einer einzigen, jedoch unerwünscht großen Stufe auf Batteriespannunp an. Das Zündsignal für den Entladestromthyristor wird einem auf die Spannung des Wechselstromnetzes geladenen Kondensator über einen Transformator zugeführt, der durch Netzstrom ständig belastet ist. Eine Verstärkung des Zündsignals ermöglicht die bekannte Anlage nicht.

Fs liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Umsehalteinrichuing einer Stromversorgungsanlage