DE2429687C3

DE2429687C3 - Anordnung zur Spannungserfassung bei Anlagen für gesicherte Gleichstromversorgung

Info

Publication number: DE2429687C3
Application number: DE19742429687
Authority: DE
Inventors: Hans-Guenther Dipl.-Ing. 3000 Hannover Stein
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1974-06-20
Filing date: 1974-06-20
Publication date: 1978-06-29
Also published as: DE2429687A1; DE2429687B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Spannungserfassung bei Anlagen für gesicherte Gleichstromversorgung von Verbrauchern mittels eines als Stromquelle dienenden, die Verbraucher über in Reihe geschaltete, den Verbraucherstrom als Durchlaßstrom führende kurzschließbare Gleichrichterdioden (Gegenzellen) einspeisenden Dauerladegeräts und einer als Ersatzstromquelle dienenden Batterie und mit einem die Kurzschließung der Gleichrichterdioden bei Ausfall der Stromquelle steuernden Spannungsrelais.

Bei derartigen Anlagen sind das als Stromquelle arbeitende Dauerladegerät, die Batterie und über die als Gegenzellen wirkenden Gleichrichterdioden die Verbraucher miteinander parallelbetrieben, während bei ausgefallener Stromquelle die Batterie und die Verbraucher über die kurzgeschlossenen Gleichrichterdioden miteinander parallelbetrieben sind (siehe S w ο b ο d a, Vortrag über Batterie und Ladetechnik, Sonderdruck AEG Z 32/RGF 57 087 April 1961, Seite 9, Abs. 3,5). Es wird bei dieser Technik durch den an der Reihenschaltung der Gleichrichterdioden infolge des Verbraucherstromes bestehenden Spannungsabfall (die Spannung der Gegenzellen) die Verbraucherspannung zumeist um etwa 10% herabgesetzt, damit die durch das Umschalten der Verbraucher von der ausgefallenen Stromquelle an die Batterie wie auch die durch das Umschalten der Verbraucher von der Batterie an das Dauerladegerät nach Wiederkehr der Stromquelle verursachten Schwankungen der Verbraucherspannung innerhalb zulässiger Toleranzen gehalten werden können. Als Gegenzellen werden beispielsweise Selengleichrichterzellen verwendet, die in Abhängigkeit von der Verbraucherspannung mittels Spannungsmeßrelais kurzschließbar bzw. wiederzuschaltbar sind. Die Gegenzellen sind auch in Abhängigkeit von der Spannung der Stromquelle, das heißt bei den meisten Anwendungsfällen netzspannungsabhängig kurzschließbar bzw. wiederzuschaltbar.

Werden die Gegenzellen in Abhängigkeit von der Verbraucherspannung geschaltet, so ergeben sich Schwierigkeiten, um die durch das Schalten dieser Gegenzellen beim Ausfallen der Stromquelle wie z. B. des Wechselstromnetzes und schließlich auch bei Wiederkehr des Netzes verursachten Schwankungen der Verbraucherspannung innerhalb optimaler Toleranzgrenzen zu halten. Die Schwierigkeiten liegen bei vorgegebenem Verhältnis der Gegenzellenspannung in bezug auf die Batteriespannung in der Wahl des Halteverhältnisses und der zwei Umschaltungswerte des Spannungsmeßrelais. Es dürfen die zwei Umschaltungswerte nicht weniger als die Größenwerte der Gegenzellenspannung voneinander beabstandet sein, damit beim Ansprechen bei den Umschaltspannungswerten das Meßrelais nicht pendelt oder flattert Je näher das Halteverhältnis bei 1 gewählt wird, desto mehr führt dies zum Pendeln des Meßrelais. Bei Verwendung zweier Spannungsmeßrelais, welchen die erwähnten Umschaltspannungswerte getrennt zugeordnet werden, kann zwar das Pendeln verhindert werden, es ist dann aber der Aufwand für die Spannungserfassung zu groß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Spannungserfassung anzugeben, bei welcher das Halteverhältnis und die zwei Umschaltungswerte ohne Gefahr eines Pendeins der spannungserfassenden Vorrichtung beliebig wählbar sind, um die maximalen Schwankungen der Verbraucherspannung beim Schalten der Gegenzellen möglichst gering und möglichst wenig größer als die Spannung an den Gegenzellen zu machen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Spannungsrelais bei ausgefallener Stromquelle dem Dauerladegerät und der Batterie über Gleichrichterdioden parallelgeschaltet ist, welche bei Stromversorgung der Verbraucher aus der Stromquelle und dem Dauerladegerät mittels eines Ruhekontaktes kurzgeschlossen sind.

Es ist der Größenwert der Spannung an der Reihenschaltung der Gleichrichterdioden oder Gegenzellen, welche dem Meßrelais vorangeschaltet sind, frei wählbar, und dieser Größenwert ist unabhängig von Lastschwankungen der Verbraucher, da in dem Stromkreis das Spannungsmeßrelais den einzigen Verbraucher darstellt, welcher auch als konstantbleibend anzusehen ist.

Anhand der Zeichnung ist nachstehend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, aus welchem auch die durch die Erfindung erzielten Vorteile hervorgehen. Es zeigt

F i g. 1 das Schaltbild einer Anlage für gesicherte Gleichstromversorgung eines Verbrauchers im Parallelbetrieb mit einem Dauerladegerät und einer Batterie und mit dem Verbraucher vorgeschalteten Gegenzellen,

F i g. 2 ein Schaltdiagramm bei einer Anlage nach Fig. 1.

Nach Fig. 1 enthält die Anlage ein an einem Wechselstromnetz N betriebenes Dauerladegerät 1, dessen Gleichstromausgang im Parallelbetrieb auf eine Batterie 2 und ferner über zwei in Reihe geschaltete Gleichrichterdioden, die Gegenzellen 3, auf einen Verbraucher 4 arbeitet. Das Dauerladegerät wirkt als Hauptstromquelle und die Batterie 2 als Ersatzstromquelle der Stromversorgung. Die Gegenzellen 3 führen den Verbraucherstrom als Durchlaßstrom. Hierdurch wird in der Zuleitung des Verbrauchers eine Gleichspannung, die in bezug auf die Spannungen U\ und Ui sogenannte Gegenspannung Uz der Stromquellen, eingeprägt, welche den Größenwert der Summe der Durchlaßspannung der Gleichrichterdioden aufweist. Diese Gegenzellen 3 sind mittels eines Arbeitskontaktes 5' des Meßrelais 5 kurzschließbar, welcher im Nebenschluß der Gegenzellen angeordnet ist. Von der

Parallelschaltung des Dauerladegerätes und der Batterie ist ein Stromkreis mit. einer Reihenschaltung eines transistorisierten Spannungsmeßrelais 5 und weiteren Gegenzellen 6 abgezweigt. Diese Gegenzeilen führen den Strom des Meßrelais 5 als Durchlaßstrom. Es wird hierdurch in dem Stromkreis des Spannungsmeßrelais eine Gegenspannung U_b (wiederum in Bezug auf die vorerwähnten Spannungen LA und ίΛ) eingeprägt, welche etwa den gleichen Größenwert wie die Gegenspannung Ui hat Die Gegenzellen 6 sind mittels eines in Abhängigkeit von der Wechselspannung des Netzes Nbetätigbaren Ruhekontaktes 7 kurzschließbar, der im Nebenschluß der Gegenzellen 6 angeordnet ist.

Dieser Ruhekontakt wird geöffnet, wenn die Amplitude der Wechselspannung des Netzes N unter den Nennwert abfällt Durch die dann eingeschalteten Gegenzellen 6 wird der Strom des Meßrelais 5 verringert. Wird alsdann der Strom noch mehr verringert, so wird der untere Umschaltungswert /'5 des Meßrelais 5 unterschritten, wobei der Arbeitskontakt 5' geschlossen wird und die Gegenzellen 3 kurzgeschlossen werden- Beim Erreichen des oberen Umschaltungswertes /"5 des Meßrelais wird der Kontakt 5' wieder geöffnet, und die Gegenzellen werden wieder eingeschaltet.

Der Verlauf der Verbraucherspannung Un während der vorangehend beschriebenen Schaltvorgänge läßt sich anhand des Diagrammes von F i g. 2 verfolgen. Dort ist der zeitliche Verlauf von Wt stark hervorgehoben. Es sind dort ferner dargestellt der Verlauf der Batteriespannung Ui und der Verlauf der Spannung i/5 am Meßrelais 5, welch letzterer in der F i g. 2 gestrichelt eingetragen ist.

Vor dem Zeitpunkt ίο werden der Verbraucher 4 und die Batterie 2 durch das Dauerladegerät 1 aus dem Netz N mit Strom versorgt. Hierbei ist der Arbeitskontakt 5' des Meßrelais 5 geöffnet. An den Gegenzellen 3 liegt eine Gegenspannung Ui, so daß der Verbraucher 4 eine Spannung i/4 = ü\ — t/3 = Ui- Ui erhält. Der Ruhekontakt 7 hingegen ist geschlossen, so daß das Meßrelais 5 die Spannung U$=U\ = U2 erhält. Im Zeitpunkt fo fällt das Netz N aus, und die Gleichspannung des Ladegerätes 1 wird durch die absinkende Batteriespannung bestimmt und fällt ab. Beim Abfallen der Netzspannung wird der Ruhekontakt 7 geöffnet, so daß das Meßrelais die Spannung ί/5= ίΛ— Ui erhält, da nun die Batterie die Stromversorgung übernimmt und die Gegenzellen 6 eingeschaltet sind.

Durch die Belastung nimmt aber auch die Spannung Ui ab, und dementsprechend nehmen auch die Verbraucherspannung Ua und die Spannung i/5 am Meßrelais 5 ab. Der Steuerstrom /5 des transistorisierten Meßrelais 5 ist der Spannung i/5 proportional. Beim Unterschreiten des unteren Umschaltungswertcs /'5 des Meßreiais wird der Arbeitskontakt 5' des Relais geschlossen, und die Gegenzellen 3 werden kurzgeschlossen. Hierdurch springt die Verbraucherspannung Ua um die weggeschaltete Gegenspannung i/3 hoch und fällt anschließend weiterhin ab. Im Zeitpunkt fi kehrt "j das Netz N wieder. Das Ladegerät übernimmt wieder die Stromversorgung, und die Gegenzellen 6 werden mittels des netzabhängig gesteuerten Ruhekontaktes 7 kurzgeschlossen, so daß jetzt i/5 um die weggeschaltete Gegenspannung U_b hochspringt. Die Verbraucherspan-

nung Ua- Ui= U\ steigt wieder an. Bein Überschreiten des oberen Umschaltungswertes /"5 des Meßrelais 5 wird der Arbeitskontakt 5' des Relais wieder geöffnet, und die Gegenzellen 3 werden in der Verbraucherzuleitung wieder eingeschaltet. Hierdurch fällt die Ver-ί braucherspannung LZ₄ um die Gegenspannung i/j ab und steigt anschließend weiterhin an, bis U\ den Nennwert U\_ne„n der Gleichspannung des Dauerladegerätes 1 erreicht. Es ist leicht einzusehen, daß durch die Spannungserfassung mittels des Meßrelais 5 am Ausgang des Ladegerätes 1 und an der Batterie 2 über die Gegenzellen 6 anstatt durch die Spannungserfassung am Verbraucher 4 eine weitgehend freie Wahl der Lagen der Umschaltungswerte /'5 und /"5 und des Halteverhältnisses des Meßrelais ohne Rücksichtnahme

2) darauf, daß das Meßrelais etwa flattern könnte, möglich ist. Diese Wahl kann nach den Größenwerten der Gegenspannungen i/3 und U_b vorgenommen werden, welche in einem Bereich um 10% in bezug auf die Gleichspannungen U_x und i/2 ebenfalls frei gewählt

jo werden, um die Schwankungsbreite AUa der Verbraucherspannung optimal einzustellen. i/<, muß so

gewählt werden, daß -rrrkleiner ist als das Halteverhält-'5

nis des Transistorrelais. Die Umschaltungswerte /'5 und

3-) /"5 können weit genug auseinander gelegt werden, um die optimalen Toleranzgrenzen, innerhalb welcher die Spannungsschwankungen Ua liegen, zu erreichen oder umgekehrt um bei vorgegebenen Toleranzgrenzen die Batterie besser ausnutzen zu können und dadurch eine bis zu 25% bessere Ausnutzung erreichen zu können.

Die kleinste Verbraucherspannungstoleranz wird dann erreicht, wenn

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gewählt wird, dann ist

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Anordnung zur Spannungserfassung bei Anlagen für gesicherte Gleichstromversorgung von Verbrauchern mittels eines als Stromquelle dienenden, die Verbraucher über in Reihe geschaltete, den Verbraucherstrom als Durchlaßstrom führende kurzschließbare Gleichrichterdioden (Gegenzellen) einspeisenden Dauerladegeräts und einer als Ersatzstromquclle dienenden Batterie und mit einem die Kurzschließunig der Gleichrichterdioden bei Ausfall der Stromquelle steuernden Spannungsmeßrelais, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungsmeßrelais (5) bei ausgefallender Stromquelle (N)dem Dauerladegerät (1) und der Batterie (2) über Gleichrichterdioden (6) parallelgeschaltet ist, welche bei Stromversorgung der Verbraucher (4) aus dem Dauerladegerät (1) mittels eines Ruhekontaktes (7) kurzgeschlossen sind.