DE2404917A1 - Elektrische stromversorgungsvorrichtung - Google Patents

Description

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_{F 8729} ι. lüo, 1974

SAFT-SOCIETE DES ACCUMULATEURS FIXES ET DE TRACTION 156, Avenue de Metz, 93230 ROMAINVILLE (Frankreich)

ELEKTRISCHE STROMVERSORGUNGSVORRICHTUNG

Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungsvorrichtung für einen elektrischen Verbraucher, der durch einen Umschalter im Falle eines Ausfalls einer Hauptstromversorgung an eine Akkumulatorenbatterie angeschlossen wird, wobei die Ausgangsspannung entsprechend den Bedürfnissen des Verbrauchers veränderlich ist und durch eine Steuerung beeinflusst wird. Als Anwendung bietet sich beispielsweise die Stromversorgung eines elektrischen Krans an, bei dessen Elektrohubmagneten die Tragkraft entsprechend den Bedürfnissen des Verwenders veränderlich sein soll.

Aus Sicherheitsgründen werden käufig zwei verschiedene 409834/0754

und voneinander unabhängige elektrische Stromversorgungsquellen sowie ein rasch wirksatnwerdender Umschalter gefordert, mit dem bei einem Ausfall der Hauptstromquelle der Verbraucher sofort an die zweite Quelle angeschlossen werden kann. In der französischen Patentschrift Nr. 1 492 820 wird beispielsweise eine Vorrichtung beschrieben, die als normale Stromquelle ein Stromnetz mit Gleichstrom oder gleichgerichtetem Strom, und als Notstromquelle eine Akkumulatorenbatterie umfasst sowie als Umschalter einen Leistungsthyristor zwischen der Batterie und dem Verbraucher vorsieht. Sobald die Spannung des normalen Stromnetzes unter einen vorbestimmten Wert sinkt, wird der Thyristor leitend und speist verzögerungsfrei den Verbraucher mit Battciestrom.

Soll die Speisespannung veränderlich sein, muss auch die entsprechende Auslöseschwelle geändert werden, d.h. der vorbestimmte Wert, bei dem der Thyristor leitend wird. In der oben angeführten Patentschrift wird zu diesem Zweck ein mit dem Akkumulator parallelgeschaltetes Potentiometer vorgesehen, bei dem die Stellung des beweglichen Kontakts die Auslöseschwel-Ie bestimmt. Eine solche Vorrichtung ermöglicht nun aber keine häufige und schnelle Veränderung der Auslöseschwelle und somit der Speisespannung.

Die Erfindung zielt also auf eine Stromversorgungsvorrichtung ab, bei der die Spannungsveränderung der Hauptstromquelle möglich ist und eine rasche und automatische Anpassung der Auslöseschwelle der Umschaltung auf eine solche Spannungs-

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veränderung vorgenommen werden kann. Bei einer Vorrichtung, wie sie eingangs definiert wurde, ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermittel für die Speisespannung darüber hinaus auf einen Umschaltungsregler einwirkt, in dem die Umschaltschwelle verändert wird.

In einer besonders vorteilhaften Ausfuhrungsform der Erfindung, bei der die Ausgangsspannung der Hauptstromversorgung über η Stufen veränderlich ist, besteht das Steuermittel aus einem Schalter mit mindestens zwei Sätzen von η Kontakten, von denen der eine zur Veränderung der aus der Hauptstromversorgung stammenden Spannung und der andere gleichzeitig zur Veränderung der Auslöseschwelle des Umschaltreglers dient.

Wenn auch die erfindungsgemässe Vorrichtung automatischen Steuermitteln für die Notstromversorgungsspannung, d.h. die Batteriespannung, zugeordnet werden kann, so braucht man jedoch bei bestimmten Anwendungen lediglich beim Ausfall des Hauptstromnetzes die maximale Batteriespannung an den Verbraucher zu leiten. Dieser Fall liegt z.B. vor bei der Stromversorgung .eines Elektrokrans mit elektrischem Hubmagneten, der zum Heben einer kleinen Anzahl von Gegenständen aus ferromagnetischem Metall niedrige Spannungsstufen verwendet. Ein Ausfall der Hauptstromversorgung während dieses Arbeitsgangs würde dann also zu einer plötzlichen Spannungserhöhung des Magneten bis zum Höchstwert führen, was häufig toleriert werden kann. ■

Will man dagegen diese plötzliche Spannungserhöhung

vermeiden und dafür in Kauf nehmen, dass die eben angehobene

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-JfS-

Last wieder abfällt, kann die erfindungsgemässe Vorrichtung verbessert werden, indem den Steuermitteln Blockiervorrichtungen zugeordnet werden, mit denen nach Eingreifen des Personals die Auslösung blockiert wird, wenn die Steuerung nicht in der Stellung ist, die der höchstzulässigen Spannung entspricht.

Eine weitere Verbesserung im Rahmen der Erfindung besteht darin, den Steuermitteln ein Zeitwerk zuzuordnen, das die Steuermittel nach einer begrenzten Zeit dazu veranlasst, zwangsläufig zu der Stellung zurückzukehren, die der höchstzulässigen Spannung entspricht: auf diese Weise wird die Gefahr, dass ein Elektromagnet eine Last hebt und diese Last transportiert, ohne mit der Höchstspannung versorgt zu sein, vermieden. Der Nagnet) arbeitet also nur dann mit verminderter Energie, wenn er eine Last aufnimmt, um beispielsweise entsprechend den Bedürfnissen einen Stapel mit einer begrenzten Anzahl von Blechen heben zu können.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand dreier Figuren näher beschrieben:

Fig. 1 stellt eine elektrische Schaltung der erfindungsgemässen Vorrichtung dar.

Fig. 2 zeigt im einzelnen einen Steuerregler, der bei der Vorrichtung gemäss Fig. 1 verwendet werden kann.

Fig. 3 zeigt einen Entregungssteuerkreis, der in der erfindungsgemässen Vorrichtung verwendet werden kann.

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In Fig. 1 ist ein Verbraucher 1 zu sehen, dessen beiden Klemmen 2 und 3 entweder durch eine Hauptstromversorgung 4 oder durch eine Akkumulatorenbatterie 5 gespeist werden können. Die Hauptstromversorgung 4 besteht aus einem Dreiphasennetz 6 und einer Gleichrichterbrücke 7, die drei Leistungsthyristoren 8, 9 und 10 enthält. Die Zündelektroden sind mit einer Thyristorsteuerung 11 verbunden, die Zündimpulse bei solchen Phasenwinkel liefert, dass sich für die Hauptstromversorgung eine Ausgangsspannung ergibt, die stets auf einem gewünschten Wert stabilisiert ist.

Im Verhältnis zu den Klemmen 2 und 3 des Verbrauchers 1 liegt die Akkumulatorenbatterie 5 in Parallelschaltung mit der Hauptstromversorgung 4. Die positive Klemme der Batterie ist über einen Umschaltthyristor 12 mit der Klemme 2 verbunden. Ein Umschaltregler 13 sendet eine Zündspannung an diesen Thyristor, wenn das Hauptstromversorgungsnetz ausfällt.

Ein Löschkreis 14 löscht den Thyristor 12, sobald die Spannung der Hauptstromversorgung 4 wieder auftaucht. Die Löschung wird durch einen Hilfsthyristor 15 und einen Kondensator Io erreicht, die den Fluss eines entgegengesetzten Stroms im Thyristor 12 hervorrufen, sobald der Thyristor 15 leitend wird. Die Arbeitsenergie dieses Thyristors 15 stammt aus einem Hilfsnetζ 17, wobei die Spannung mit Hilfe einer Diode 18 gleichgerichtet und mit Hilfe einer Zenerdiode 19 stabilisiert wird.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung soll eine Ver-409834/07 5 4

brauchsspannung liefern, die gemäss den Bedürfnissen des Benutzers veränderlich ist. Zu diesem Zweck enthält die Steuerung 11 der Leistungsthyristoren mehrere Kontrolleingänge, von denen in der Figur lediglich zwei gezeigt werden.

Die Spannung an den Klemmen 2 und 3 des Verbrauchers kann also einen der verschiedenen, in Abhängigkeit vom an den Eingängen der Steuerung der Thyristoren gelieferten Potential vorausbestimmten Werte aufweisen. Nimmt man an, dass η verschiedene Spannungen vorgesehen sind, so baut man einen Schalter ein, der einen Satz von η Kontakten 20 enthält, deren Stellung die gewünschte Spannung bestimmt.

Erfindungsgemäss enthält der Schalter auch einen zweiten Satz Kontakte 21, mit dem η Kontrolleingänge des Umschaltreglers 13 gespeist werden, damit die Auslösestufe des Umschalters 12 gleichzeitig mit der Spannungsveränderung an den Klemmen 2 und 3 verändert werden kann.

Bei dieser Vorrichtung kann leicht ein Blockiermittel eingebaut werden, durch das erreicht wird, dass der Thyristor 12 erst dann gezündet wird, wenn die Spannung an den Klemmen 2 und 3 der zulässigen Höchstspannung oder einem Wert entspricht, der ihr sehr nahe kommt. Diese Blockiervorrichtung besteht aus einem einfachen Unterbrecher 22, der zwischen den Kontaktsatz 21 und die Kontrolleingänge des dazu passenden Umschaltreglers 13 geschaltet wird. Die Figur, die lediglich zwei Kontrolleingänge darstellt, zeigt als Blockiermittel einen einzigen Unterbrecher

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22. Wenn dieser Unterbrecher geöffnet ist, wird vom Begier 13 an den Thyristor 12 keine Referenzspannung geliefert für den Fall, dass der Kontaktsatz 21 die leitung aktiviert, in der dieser Unterbrecher 22 liegt. Um die Gefahr einer unvorhergesehenen Stromversorgungsunterbrechung des Verbraucher 1 zu begrenzen, ist es nützlich, dem Schalter ein Zeitwerk 23 zuzuordnen, durch das er automatisch nach einer bestimmte Zeit in die Stellung zurückgebracht wird, die der hochstzulässigen Spannung entspricht. Dieses Zeitwerk kann beispielsweise durch eine Feder 23a in Verbindung mit einem Dämpfer 23b gebildet werden.

Zur Vervollständigung der Beschreibung der erfindungsgemässen Vorrichtung wurde in Fig. 2 ein Umschaltregler im einzelnen dargestellt, der in der Fig. 1 mit der Referenz 13 bezeichnet ist. Dieser Begier besteht hauptsächlich aus einem Operationsverstärker 24, der durch eine besondere Bindung 25 (s. Fig. 1) eines mit dem Hilfsnetz 17 verbundenen Transformators gespeist wird. Darüber hinaus enthält der Begier zwei elektromagnetische Beiais 26 und 27, die an die beiden Kontrolleingänge des Beglers angeschlossen sind und durch den Kontaktsatz 21 des Schalters erregt werden, wie es weiter oben beschrieben wurde. Die Beiais sind jeweils mit drei Kontakten 26a, 26b und 26c bzw. 27a, 27b und 27c versehen. Durch Schliessen eines dieser Kontakte wird eine Beferenzspannung für den Operationsverstärker 24 sowie die Arbeitsweise eines Transistors 28 bestimmt, der über eine Zenerdiode 29 das Ausgangspotential

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des Verstärkers empfängt und an einen Ausgang 30 ein stabilisiertes Potential liefert, dessen 'Tert hauptsächlich von den im Schaltkreis vorhandenen "Widerständen abhängt. Indem mit Hilfe der elektromagnetischen Relais 26 und 27 diese Widerstände ausgetauscht werden, ändert sich die Referenzspannung des Hauptthyristors 12.

In Pig. 3f die im einzelnen den Entregungsschaltkreis 14 gemäss Pig. 1 darstellt, ist zu sehen, dass dieser EntregungsSchaltkreis drei verschiedene Eingangsklemmen besitzt, von denen zwei, 31 und 32, die Spannung der Hauptstromversorgung 4 und die dritte 33 ein Potential empfängt, das in Abhängigkeit von der Stromstärke, die den Thyristor 12 durchfliesst, variiert. Eine Ausgangsklemme 35 dieses Schaltkreises speist die Erregungselektrode des Hilfsthyristors 15. Der Schaltkreis enthält vier Operationsverstärker 36, 37_f 38 und 39. Die beiden Eingänge 31 und 33 -sind in der Schaltung gemäss Fig. 1 mit einem kleinen Widerstand 40 verbunden, der mit dem Hauptthyristor in Serie geschattet ist. Das Vorhandensein einer Spannung auf diesen beiden Eingängen zeigt an, dass der Thyristor 12 leitend ist und dass folglich die Wiederkehr der Spannung der Hauptstromversorgung 4 durch Zünden des Hilfsthyristors 15 zu einem Blockieren dieses Thyristors 12 fuhren muss. Ist der Thyristor 12 dagegen bei Vorhandensein der Spannung der Hauptstromversorgung nicht leitend, so bleibt der Hilfsthyristor 15 blockiert.

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Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das oben beschriebene AusfUhrungsbeispiel, insbesondere hinsichtlich ihrer Anwendung auf einen Hubmagneten oder auf die praktische Ausführung der verschiedenen Untereinheiten der Vorrichtung und der Anzahl der verschiedenen Spannungsstufen.

-PatentansiDrüche-

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Claims (4)

1. V w

   ,/ Stromversorgungsvorrichtung für einen elektrischen Verbraucher, der durch einen Umschalter im Falle eines Ausfalls einer Hauptstromversorgung an eine Akkumulatorenbatterie angeschlossen wird, wobei die Ausgangsspannung entsprechend den Bedürfnissen des Verbrauchers veränderlich ist und durch eine Steuerung beeinflusst wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermittel (20) für die Speisespannung darüber hinaus auf einen Umschaltungsregler (13) einwirkt, in dem die Umschaltschwelle verändert wird,
2. 2. Vorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Aus gangs spannung der Hauptstromversorgung über η Stufen veränderlich ist, das Steuermittel aus einem Schalter mit mindestens zwei Sätzen (20, 21) von η Kontakten besteht, von denen der eine (20) zur Veränderung der aus der Hauptstromversorgung (4) stammenden Spannung und der andere (21) gleichseitig zur Veränderung der Auslöseschwelle des Umschaltreglers (13) dient.
3. 3. Vorrichtung gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, da. durch gekennzeichnet, dass dem Steuermittel (20, 21) Blockiermittel (22) zugeordnet werden, die es durch Eingreifen des Personals ermöglichen, die Auslösung zu blockieren, vienn. das Steuermittel sich nicht in der Stellung befindet, die der höchstzulässigen Spannung entspricht.

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4. 4. Vorrichtung gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Steuermitteln ein Zeitwerk zugeordnet wird, das die Steuermittel nach einer begrenzten Zeit dazu veranlasst, zwangsläufig zu der Stellung zurückzukehren, die der hochstzulässigen Spannung entspricht.

   5· Anwendung der Vorrichtung gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche für die Stromversorgung eines Elektrokrans mit Hubmagneten, bei dem die Hauptstromversorgungsquelle aus dem Wechselstromnetz und einer Thyristorengleichrichterbrücke (4) besteht, wobei die Phasenperioden, während denen die Thyristoren (8, 9, 10) leitend sind, durch das Steuermittel (20) verändert werden.

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