DE2438149B2

DE2438149B2 - Schaltungsanordnung zum Schutz elektrischer Akkumulatoren vor Tiefentladung

Info

Publication number: DE2438149B2
Application number: DE2438149A
Authority: DE
Inventors: Horst 5790 Brilon Rohrbeck
Original assignee: Ceag Licht- und Stromversorgungstechnik 4770 Soest GmbH
Current assignee: ABB Ceag Licht und Stromversorgungstechnik GmbH
Priority date: 1974-08-08
Filing date: 1974-08-08
Publication date: 1978-05-24
Also published as: DE2438149A1; DE2438149C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Schutz vor Tiefentladung elektrischer Akkumulatoren in Notstromversorgungsgeräten mit Ladeeinrichtung und netzabhängiger Umschaltvorrichtung zur Steuerung eines Unterbrecherschalters zwischen Akkumulator und Verbraucher.

Akkumulatoren in Notstromversorgungsgeräten können bei Entladung unterhalb der Entladeschlußspannung beschädigt werden. Wird ein Akkumulator völlig entladen, kommt es in der Regel zur Umpolung einzelner Zellen. Auf diese Weise wird die Lebensdauer der Akkumulatoren verkürzt. Weiterhin ist in einem solchen Fall eine deutlich längere Ladezeit nach Beendigung eines Netzausfalls notwendig. Hierdurch wird die bei Notstromversorgungsgeräten zulässige Ladedauer bis zu 90% der vollen Kapazität in der Regel überschritten, falls das zugehörige Ladegerät nicht in unwirtschaftlicher Weise überdimensioniert ist.

Es sind bereits Schaltungsanordnungen zur Vermeidung von Tiefentladungen von Akkumulatoren bekannt, bei denen der Verbraucher über Relais oder Halbleiterschalter bei Unterschreiten eines vorgegebenen Spannungswertes eines vorgegebenen Spannungswertes des Akkumulators automatisch vom Akkumulator getrennt wird. So ist in der DE-OS 21 24 622 eine Schaltvorrichtung zum Schutz für Akkumulatoren beschrieben. Diese enthält eine Steuerschaltung aus einer Kippschaltung mit einem oberen und einem unteren Schaltpunkt. Die DE-PS 15 13 375 beschreibt eine weitere Schaltanordnung zum Verhindern einer zu weitgehenden Entladung einer als Energiequelle verwendeten Batterie. Bei den genannten Druckschriften werden feste Hysteresen der Kippschaltungen mit Hilfe von Widerständen eingestellt. Die obere Schaltschwelle ist nur durch diese Widerstände veränderbar, wobei sich gleichzeitig auch die untere Schaltwelle mit verschiebt.

Diese Schalteinrichtungen weisen jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. Wird die festeingestellte Hysterese der Kippschaltung zu klein gewählt, so wird der Verbraucher beim Absinken der Akkumulatorspannung unter die untere Schaltschwelle zwar abgeschaltet. Erholt sich jedoch der nunmehr entlastete Akkumulator, führt dies zu einem Anwachsen der Akkumulatorspannung bis über die obere Schaltschwelle hinaus. Der

ίο Verbraucher wird wieder eingeschaltet. Aufgrund der Belastung sinkt die Spannung des Akkumulators erneut unter die untere Schaltschwelle. Somit wird der Verbraucher wieder abgeschaltet. Auf diese Weise entstehen durch abwechselndes Aus- und Einschalten des Verbrauchers Kippschwingungen, die längere Zeit anhalten.

Werden elektrische Verbraucher mit nichtlinearer Charakteristik, wie beispielsweise Leuchtstofflampen, in Notlichtgeräten aus einem Akkumulator über einen

M Wechselrichter gespeist, kann schließlich ein Zustand erreicht werden, bei dem nach einem durch vorausgegangene Entlastung des Akkumulators erfolgten Spannungsanstieg der Wechselrichter mit nachgeschalteter Leuchtstofflampe zwar wieder eingeschaltet wird, die

2^r> Spannung des indessen weitgehend entladenen Akkumulators unter Last aber nicht mehr zum Zünden der Leuchtstofflampe ausreicht. Da der nunmehr leer laufende Wechselrichter eine deutlich geringere Stromaufnahme hat als es bei gezündeter Leuchtstofflampe

so der Fall wäre, sinkt die Akkumulatorspannung verlangsamt weiter ab. Mit dem deutlich reduzierten Verbraucherstrom läßt sich die Restkapazität des Akkumulators weitgehend ausschöpfen. Sinkt die Spannung des Akkumulators nun nochmals auf die untere Schalt-

J5 schwelle des Schwellwertschalters herab, so ist dieser völlig entladen.

Diese Nachteile könnten zwar durch Vergrößern der Hysterese vermieden werden. Da jedoch der untere Schwellwert des Spannungswächters durch die Eigen-

■*« schäften des zu überwachenden Akkumulators gegeben ist, wäre die Vergrößerung der Hysterese nur durch die Erhöhung des oberen Schwellwerts möglich. Auf diese Weise wären Kippschwingungen zu vermeiden. Unter Berücksichtigung aller Bauteilestreuungen und der auf

Ί5 die Zellenspannung des Akkumulators einwirkenden Temperatureinflüsse, wäre der obere SchaStpunkt der Überwachungsschaltung jedoch in der Regel so hoch zu legen, daß eine Notstromversorgung des Verbrauchers erst dann möglich wäre, wenn der Akkumulator nach

■jo Wiederkehr der Netzspannung einige Stunden unter Ladung gestanden hätte und seine Spannung dadurch bis zur erhöhten oberen Schaltschwelle angestiegen wäre.

Ein neuer Entladevorgang wäre somit für einige

*>"> Stunden nach Wiederkehr der Netzspannung blockiert. Dies ist unerwünscht und gerade dann besonders nachteilig, wenn als Energiespeicher wartungsfreie Bleiakkumulatoren zur Verwendung kommen, denn wartungsfreie Bleiakkumulatoren werden in Notstrom-

·><> Versorgungsgeräten im allgemeinen mit Entladeströmen betrieben, die ein Mehrfaches des 20stündigen Entladestroms darstellen. Hierbei ist die auf einmal entnehmbare Kapazität deutlich kleiner als die Nennkapazität. Jedoch kann nach einer Erholphase (Entlade-

^ιΛ pause) ein weiterer Teil der gespeicherten Ladung dem Akkumulator entnommen werden. Würde durch eine Tiefentladeschutzschaltung mit vergrößerter Schalthysterese für einige Stunden ein Wiedereinschalten des

Verbrauchers verhindert, könnte die Erholeigenschaft des Akkumulators mit dem daraus erwachsenden Gewinn an entnehmbarer Kapazität bei kurzzeitig aufeinanderfolgenden Netzausfällen nicht genutzt werden. Ebensowenig könnte während eines länger andauernden Netzausfalles nach Ansprechen der Tiefentladeschutzeinrichtung das mit Notstrom zu versorgende Gerät eingeschaltet werden, auch wenn dies nach dem Zustand des Akkumulators möglich wäre.

Aus der UE-AS 22 35 763 ist eine Schaltungsanordnung zum Schutz gegen Tiefentladung von Akkumulatoren bekannt, bei welcher der Verraucher mit einem Transistor in Reihe geschaltet ist. Der Transistor wird über einen weiteren an einem Spannungsteiler angeschlossenen Steuertransistor derart gesteuert, daß er bei angelegter Netzspannung sperrt, bei Netzausfall öffnet und bei Abfall der Akkumulatorspannung auf einen vorgegebenen Wert wieder sperrt Die Rückkopplung der Schalthysterese ist so bemessen, daß auch bei Wiederanstieg der Akkumulatorspannung nach Abschalten des Verbrauchers der in Reihe zum Verbraucher geschaltete Transistor gesperrt bleibt und eine Kippschwingung der vorher beschriebenen Art vermieden wird. Durch eine zwischen Gleichrichter und Akkumulator geschaltete Diode, deren Anode weiterhin über einen Widerstand mit der Basis des Steuertransistors verbunden ist, wird erreicht, daß nur nach Rückkehr der Netzspannung und erneutem Netzausfall der Verbraucher über den Transistor an den Akkumulator angeschlossen wird. Ein erheblicher Nachteil dieser Schaltungsanordnung ist, daß sie nur dann fehlerfrei funktioniert, wenn auch bei vollständig geladenem Akkumulator der Restladestrom einen bestimmten Wert nicht unterschreitet. Eine Konstantspannungsladung des Akkumulators hat aber einen ständig abnehmenden Ladestrom zur Folge. Deshalb ist in Notstromversorgungsgeräten mit Bleiakkumulatoren die nach einer IU-Kennlinie geladen werden, diese Schaltung nicht anwendbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine für verschiedene Ladeverfahren geeignete Schaltungsanordnung für Notstromversorgungsgeräte mit Umschaltvorrichtung zu schaffen, die eine weitgehende Ausnutzung der Entladekapazität elektrischer Akkumulatoren, insbesondere bei zeitweiliger Entlastung, ermöglicht und eine Tiefentladung aufgrund abwechselnder Entlade- und Erholungsintervalle verhindert.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Umschaltvorrichtung einen mit den Klemmen des Akkumulators verbundenen Schwellwertschalter mit einem festen unteren Schwellwert und einem steuerbaren oberen Schwellwert enthält, daß bei Netzausfall nach Absinken der Akkumulatorspannung auf den unteren Schwellwert der obere Schwellwert selbsttätig heraufsetzbar und der Verbraucher über den Unterbrecherschalter abschaltbar ist und daß durch Beendigung des Netzausfalls und/oder durch Betätigung eines Schalters der obere Schwellwert des Schwellwertschalters herabsetzbar ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind dem Schwellwertschalter zwei Rückkopplungspfade zugeordnet, von denen einer eine verhältnismäßig geringe immer vorhandene Schalthysterese erzeugt, während der andere eine zusätzliche schaltbare große Schalthysterese hervorruft. Diese zusätzliche Hysterese kann durch ein Rückstellsignal wirkungslos gemacht werden. Dabei dient die verhältnismäßig kleine immer vorhandene Schalthysterese überwiegend der Verbesserung des Schaltverhaltens der Anordnung, während die zusätzliche relativ große Schalthysterese den oberen Schaltpunkt des Schwellwertschalters mit Sicherheit höher legt als die maximal mögliche Leerlaufspannung des zu überwachenden Akkumulators. Das Rückstellsignal für den verhältnismäßig großen zusätzlichen Hystereseanteil wird aus einem zweiten Schwellwertschalter gewonnen, der beispielsweise in einem Notstromversorgungsgerät dazu dient, die Höhe der Netzspannung zu überwachen. Unterschreitet die

ίο Netzspannung einen vorgegebenen Wert, so wird die Speisung der angeschlossenen Notleuchte aus dem Akkumulator eingeleitet, und bei Überschreiten eines bestimmten Wertes der Netzspannung wird die Speisung des Verbrauchers aus dem Akkumulator wieder unterbrochen.

Dabei kann der zweite Schwellwertschalter auch noch zusätzlich über einen Steueranschluß derart beeinflußt werden, daß auch bei ausgefallener Netzspannung Notstrombetrieb nur dann möglich ist, wenn ein entsprechender Steuerbefehl vorliegt.

Darüber hinaus kann an den zweiten Schwellwertschalter eine besondere Fühlerschaltung angeschlossen sein, die in geeigneter Weise den Betriebsschalter überwacht, mit dem das mit Netzstrom zu versorgende Gerät üblicherweise ein- oder ausgeschaltet wird. Es ist somit möglich, während eines Netzausfalls durch den Betriebsschalter die Notstromversorgung zu- oder abzuschalten.

Im folgenden soll anhand der F i g. 1 und 2 der

ίο Gegenstand der Erfindung näher erläutert werden. In

F i g. 1 ist ein Blockschaltbild der gesamten Schaltungsanordnung dargestellt,

F i g. 2 zeigt eine Ausführungsform der am Akkumulator angeschlossenen Umschaltvorrichtung.

Ein am Versorgungsnetz 11 angeschlossener Transformator 10 ist über Ausgang 12 mit einem Gleichrichter 20 verbunden.

Die Ausgangsklemmen des Gleichrichters sind mit 23 und 22 bezeichnet. Ausgangsklemme 23 ist mit einem Akkumulator 30 und über einen steuerbaren Unterbrecherschalter 60 mit einem Verbraucher 70 verbunden. Ausgangsklemme 22 ist über Klemme 141 an eine Umschaltvorrichtung 100 angeschlossen. Auf diese Weise wird der Umschaltvorrichtung 100 zur Kontrolle der Netzspannung ein von dieser abhängiges Signal zugeführt. Zur Kontrolle der Klemmenspannung des Akkumulators 30 ist dieser über Klemme 31 mit Eingang 151 der Umschaltvorrichtung verbunden.

Der Steuereingang 61 des Unterbrecherschalters 60 erhält seine Umschaltsignaie über die Ausgangsklemme 193 der Umschaltvorrichtung. Unterschreitet beispielsweise das an Klemme 141 anliegende Signal der Netzspannung einen bestimmten Wert, so wird der Unterbrecherschalter 60 über ein Signal der Umschaltvorrichtung geschlossen. Der Verbraucher 70 wird aus dem Akkumulator 30 gespeist Ist der Akkumulator jedoch so weit entladen, daß die Akkumulatorklemmenspannung einen vorgegebenen Wert unterschreitet, so wird über ein Signal der Umschaltvorrichtung der

bo Unterbrecherschalter 60 wieder geöffnet Eine weitere Entladung des Akkumulators nacli einer Erholpause desselben bei anhaltendem Netzausfall ist dann nur noch möglich, wenn einer von zwei Schaltern 210, 220 betätigt wird. Nach Beendigung des Netzausfalls wird

"■> der Unterbrecherschalter 60 in jedem Falle geöffnet. Der Akkumulator wird wieder aufgeladen.

Im folgenden soll die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung unter Berücksichtigung der einzelnen

Bauelemente der Umschaltvorrichtung 100 erläutert werden.

Bei anliegender Netzspannung wird über Netztransformator 10, Gleichrichterschaltung 20 und gegebenenfalls über einen im Blockdiagramm nicht gezeigten Konstantspannungsregler der Akkumulator 30 geladen. Ein der Netzspannung proportionales Steuersignal wird vom Ausgang 22 des Gleichrichters zum Eingang 41 eines Schwellwertschalters 40 geführt. Ist die Spannung des Versorgungsnetzes vorhanden, entsteht am Ausgang 42 des Schwellwertschalters 40 ein Ausgangssignal, das über ein ODER-Glied 90 und Klemme 193 dem Steuerkontakt 61 des Unterbrecherschalters 60 zugeführt wird. Dadurch wird der Unterbrecherschalter 60 geöffnet und der Betrieb des angeschlossenen Verbrauchers blockiert.

Bei absinkender Netzspannung sinkt auch der am Ausgang 22 der Gleichrichterschaltung 20 vorhandene Wert der der Netzspannung proportionalen Steuerspannung, die am Anschluß 41 des Schwellwertschalters 40 anliegt. Unterschreitet die Steuerspannung die untere Schaltschwelle des Schwellwertschalters 40 und liegt weiter an den Eingängen 43 und 44 kein Steuersignal an (Schalter 210, 220 geschlossen), verschwindet das Ausgangssignal am Anschluß 42. Falls die Akkumulatorspannung oberhalb der unteren Schwellspannung liegt, gibt ein Schwellwertschalter 50 über Ausgang 53 kein Signal ab. Somit liegt auch am Ausgang 93 des ODER-Gliedes 90 kein Signal. Infolgedessen erhält der Steuerkontakt des Unterbrecherschalters 60 kein Steuersignal, und die Blockierschaltung wird wirkungslos. Der Verbraucher 70 wird mit dem Akkumulator 30 verbunden.

Bei angeschlossenem Verbraucher 70 wird der Akkumulator 30 fortlaufend entladen. Der Schwellwertschalter 50 überwacht die Akkumulatorspannung. Da in diesem Schaltzustand Ausgang 42 des Schwellwertschalters 40 kein Signal führt, liegt auch am Steuerkontakt 81 eines elektronischen Schalters 80 kein Steuersignal an. Damit wäre der über einem Widerstand 55 führende zusätzliche RUckkopplungspfad wirksam. Durch eine im elektronischen Schalter vorhandene Diode 84 wird der zusätzliche Rückkopplungspfad aber erst dann wirksam, wenn am Ausgang 53 des Schwellwertschalters 50 ein Signal auftritt. Solange ein solches Signal noch nicht vorhanden ist, kann der Schwellwertschalter 50 von dem über Widerstand 55 führenden zusätzlichen Rückkopplungspfad nicht beeinflußt werden. Das bedeutet, daß die untere Schaltschwelle des Schwellwertschalters 50 in dem bisher geschilderten Betriebszustand nur von der Höhe der eingebauten Referenz und der aus der über einen Widerstand 54 durch Rückkopplung erzeugten Hysterese abhängt. Erst wenn die am Eingang 51 des Schwellwertschalters 50 anliegende Akkumulatorspannung den unteren Schwellwert unterschreitet, tritt am Ausgang 53 des Schwellwertschalters 50 ein Signal auf. Über die Anschlüsse 82 und 83 des elektronischen Schalters 80 mit eingebauter Diode 84 und Rückkopplungswiderstand 55 wird eine zusätzliche Schalthysterese erzeugt. Diese zusätzliche Schalthysterese ist erfindungsgemäß so groß, daß einschließlich der durch Widerstand 54 bewirkten, stets vorhandenen Grundhysterese der obere Schaltpunkt des Schwellwertschalters 50 mit Sicherheit oberhalb der maximal möglichen Leerlaufspannung des Akkumulators 30 liegt. Damit wird ein Zurückkippen des Schwellwertschalters 50 bei Wiederansteigen der Klemmenspannung des entlasteten Akkumulators verhindert. Bei Auftreten eines Ausgangssignals am Ausgang 53 des Schwellwertschalters 50 wird auch der Eingang 91 des ODER-Gliedes 90 angesteuert, woraufhin der Ausgang 93 ein Signal führt.

Unterbrecherschalter 60 wird angesteuert, und der Verbraucher wird abgeschaltet. Dieser Zustand ist stabil, weil durch die über Widerstand 55 erzeugte Zusatzhysterese des Schwellwertschalters 50 dessen oberer Schaltpunkt höher liegt als die höchstmögliche

ίο Leerlaufspannung des Akkumulators 30. Ein Zurückkippen des Schwellwertschalters 50 ist nur dann möglich, wenn der Steuereingang 81 des elektronischen Schalters 80 ein Steuersignal erhält. Dies ist wiederum vom Schaltzustand des Schwellwertschalters 40 abhängig.

Bei Wiederkehr der Netzspannung oder bei Betätigung der Schalter 210, 220 erscheint an dessen Ausgang 42 ein Ausgangssignal. Dieses liegt dann sowohl am Eingang 92 des ODER-Gliedes 90 als auch am Steuereingang 81 des elektronischen Schalters 80.

Dadurch wird über diesen die über den Widerstand 55 erzeugte Zusatzhysterese wirkungslos. Danach ist nur noch die über den Widerstand 54 erzeugte verhältnismäßig kleine Grundhysterese wirksam. Das bedeutet, daß der obere Schaltpunkt des Schwellwertschalters 50 nun bedeutend niedriger liegt als zuvor. Da sofort mit Wiederkehr der Netzspannung über den Transformator 10 und die Gleichrichterschaltung 20 die Ladung des Akkumulators 30 einsetzt, steigt dessen Spannung innerhalb weniger Sekunden über den nunmehr reduzierten Wert des oberen Schaltpunktes vom Schwellwertschalter 50. Dadurch kippt dieser, und das Ausgangssignal an seinem Anschluß 53 verschwindet. Damit verschwindet auch das Eingangssignal am Eingang 91 des ODER-Gliedes 90. Am Eingang 92 des ODER-Gliedes 90 liegt aber noch das Signal vom Ausgang 42 des Schwellwertschalters 40. Somit bleiben das ODER-Glied 90 und der Unterbrecherschalter 6β somit auch der Verbraucher 70 weiterhin gesperrt. Erst bei einem erneuten Netzausfall sinkt die vom Gleich richterausgang 23! ausgehende Steuerspannung untet die untere Schaltschwelle des Schwellwertschalters 40 Daraufhin verschwindet dessen Ausgangssignal. Demzufolge ist an keinem der beiden Eingänge 91 und 92 de: ODER-Gliedes 90 ein Steuersignal vorhanden, wodurch der Verbraucher 70 über den Unterbrecherschalter 6C an den Akkumulator 30 angeschlossen wird. Entspre chend der Erholdauer des Akkumulators und dei inzwischen zugeführten Ladungsmenge ist ein erneutei Notstrombetrieb möglich.

Im folgenden soll die Wirkungsweise der Schaltei 210, 220, die in den verschiedenen Ausführungen dei Schaltung wahlweise beide oder einzeln über di< Eingänge 143 und 144 an die Umschaltvorrichtung IW angeschlossen sein können, näher beschrieben werden:

Schalter 220 stellt den Betriebsschalter (Netzschalter mit einer geeigneilen Fühlerschaltung dar, Schalter 21( ist ein zusätzlicher Steuerschalter. Ist einer diese Schalter geöffnet, so werden die Eingänge 43 bzw. Φ des Schwellwertischalters 40 angesteuert, und an

mi Ausgang 42 liegt ein Signal an. Über das ODER-Gliet 90 wird dem Steuerkontakt 61 des Unterbrecherschal ters 60 ein Signal zugeführt. Der Unterbrecherschalte 60 trennt den Verbraucher 70 vom Akkumulator 30 unabhängig vom Vorhandensein der Netzspannung.

ι' 1st bei geschlossenen Schaltern 210,220 nach Ausfal der Netzspannung und einer bestimmten Betriebszei des Verbrauchers 70 die Akkumulatorspannung unte einen vorgegebenen Spannungswert gesunken, wire

durch Unterschreiten der unteren Schwelle des Schwellwertschalters 50 über das ODER-Glied 90 und den Unterbrecherschalter 60 der Verbraucher 70 vom Akkumulator 30 getrennt. Ein Zurückkippen des Schwellwertschalters 50 bei Wiederanstieg der Akku- s mulatorspannung nach Entlastung des Akkumulators 30 wird durch die nun wirksame Zusatzhysterese über Widerstand 55 verhindert. Unabhängig von der Netzrückkehr kann nun die Wirkung dieses zusätzlichen Rückkopplungs- Widerstandes 55 aufgehoben werden, ι ο Wie vorher beschrieben, tritt ein Steuersignal am Steuereingang 81 des Schalters 80 dann auf und ändert die Hysterese des Schwellwertschalters 50, wenn der Schwellwertschalter 40 zurückkippt und demzufolge an seinem Ausgang 42 ein Ausgangssignal erscheint. ι s

Falls die Netzspannung noch nicht wieder zurückgekehrt ist, kann der Schwellwertschalter 40 durch öffnen des Betriebsschalters 220 oder des Steuerschalters 210 angesteuert werden. Jede der beiden Maßnahmen ruft am Ausgang 42 des Schwellwertschalters 40 ein Ausgangssignal hervor, welches dann sowohl am Eingang 92 des ODER-Gliedes 90 als auch am Steuereingang 81 des elektronischen Schalters 80 anliegt Durch das am Anschluß 81 auftretende Steuersignal macht der elektronische Schalter 80 die über den Widerstand 55 erzeugte Zusatzhysterese unwirksam. Demzufolge wirkt jetzt nur noch die über Widerstand 54 erzeugte verhältnismäß kleine Grundhysterese. Das bedeutet, daß der obere Schaltpunkt des Schwellwertschalters 50 nun bedeutend niedriger liegt als zuvor. Wenn die Leerlauf spannung des entlasteten Akkumulators 30 den reduzierten Wert des oberen Schaltpunktes übersteigt, kippt der Schwellwertschalter 50, und das Ausgangssignal an seinem Anschluß 53 verschwindet Damit verschwindet auch das Eingangssignal am Eingang 91 der ODER-Schaltung 90. Am Eingang 92 der ODER-Schaltung 90 liegt aber noch das Signal vom Ausgang 42 des Schwellwertschalters 40 an. Das bedeutet, daß über ODER-Glied 90 und Unterbrecherschalter 60 der Verbraucher 70 weiterhin vom Akkumulator 30 getrennt bleibt. Erst wenn der zuvor geöffnete Betriebsschalter 220 oder der zuvor geöffnete Steuerschalter 210 wieder geschlossen wird, kippt auch der Schwellwertschalter 40. Das Signal an seinem Ausgang 42 verschwindet. Damit ist an keinem der beiden Eingänge 91 und 92 des ODER-Gliedes 90 ein Steuersignal vorhanden. Der Unterbrecherschalter 60 schließt Es ist nun für eine bestimmte Zeit ein weiterer Notstrombetrieb möglich.

Eine bevorzugte Ausfuhrungsform der am Akkumula- so tor angeschlossenen Umschaltvorrichtung ist ist F i g. 2 dargestellt Zur Kontrolle der Akkumulatorspannung wird der Umschaltvorrichtung 100 über Klemme 151 das Potential des positiven Akkumulatorpols zugeführt

Der invertierende Eingang 51 des Schwellwertschalters 50 ist mit dem Spannungsteiler aus den Widerständen 32 und 33 verbunden. Über ihn erhält der Schwellwertschalter eine Spannung, die der Akkumulatorspannung proportional ist. Der nicht invertierende Eingang 52 des Schwellwertschalters 50 ist über Widerstand 56 mit der Zenerdiode 58 verbunden. An dieser fällt die Referenzspannung ab. Durch Verbindung des Schwellwertschalters-Ausganges 53 über Rückkopplungswiderstand 54 mit dem Schwellwertschalter-Eingang 52 wird die Schalthysterese des Schwellwert· schalters bestimmt Parallel zu dem ersten ist ein zweiter Rückkopplungspfad aus Widerstand 55 und Diode 84 Beschältet.

Ist der Akkumulator 30 vollständig geladen und somit seine Spannung größer als seine Entladeschlußspannung, so ist das Potential am Eingang 51 positiv gegenüber dem Potential am Eingang 52. Das Potential am Eingang 52 wird von der Referenzspannung und dem Spannungsabfall am Widerstand 56 bestimmt. Da der Ausgang 53 des Schwellwertschalters in diesem Schaltzustand auf negativem Potential liegt, fließt über die Widerstände 56,54 und 59 ein Strom, welcher einen Spannungsabfall am Widerstand 56 hervorruft. Die in Sperrichtung geschaltete Diode 84 verhindert, daß auch über den zusätzlichen Rückkopplungspfad aus Widerstand 55 und Diode 84 ein Strom fließt Am unteren Schaltpunkt des Schwellwertschalters 50 ist somit eine nur durch Widerstand 54 bestimmte Schalthysterese wirksam. Fällt die Akkumulatorspannung nach längerem Betrieb des Verbrauchers auf die Entladeschlußspannung ab, so wird das Potential am invertierenden Eingang 51 negativ gegenüber dem Potential am Eingang 52. Am Ausgang des Schwellwertschalters erscheint jetzt ein positives Signal. Zusätzlich zum Strom über Widerstand 54 fließt ein Strom über Widerstand 55 und Diode 84, so daß am Widerstand 56 ein Spannungsabfall von der Summe beider Ströme und entgegengesetzter Polarität hervorgerufen wird. Im oberen Schaltpunkt des Schwellwertschalters 50 ist somit neben der Hysterese über Widerstand 54 noch eine zusätzliche Hysterese über Widerstand 55 wirksam.

Der Widerstand 55 ist über einen Schalttransistor 85 mit dem Minuspol des Akkumulators 30 verbunden. Wird der Transistor 85 durch Anlegen eines entsprechenden Potentials an der Basis leitend, so wird der Rückkopplungspfad über Widerstand 55 kurzgeschlossen. Die zusätzliche Schalthysterese des Schwellwertschalters 50 ist wirkungslos.

Die Basis des Schalttransistors 85 ist über Widerstand 88 mit dem Ausgang 42 des Schwellwertschalters 40 verbunden. Liegt am Ausgang 42 ein positives Signal, so fließt über Widerstand 88 ein Steuerstrom in die Basis des Transistors 85. Der Transistor wird leitend.

Am invertierenden Eingang 49 des Schwellwertschalters 40 liegt über Widerstand 46 die Referenzspannung der Zenerdiode 58 an. Der nichtinvertierende Eingang 45 des Schwellwertschalters 40 ist über die Widerstände 47 und 24 mit der Anschlußklemme 141 für den Gleichrichter verbunden, zum anderen über zwei Dioden 112,113 und Widerstand 115 über Steuerschalter 210 an den Minuspol des Akkumulators angeschlossen. Die Anoden der Dioden 112 und 113 sind über Widerstand 114 mit dem Pluspol des Akkumulators verbunden. Bei in genügender Höhe vorhandener Netzspannung erscheint am Ausgang 42 des Schwellwertschalters 40 ein positives Signal. Der gleiche Schaltzustand liegt vor, wenn bei ausgefallener Netzspannung der Steuerschalter 210 geöffnet ist. Der Steuerstrom über Schalter 210 ist dann unterbrochen. Am Widerstand 114 tritt kein zusätzlicher Spannungsabfall auf. Das Potential des Schwellwertschalters-Eingangs 45 ist bezüglich dem am Eingang 49 positiv. Am Ausgang 42 des Schwellwertschalters 40, der über Diode 95 mit der Anschlußklemme 193 verbunden ist, erscheint ein positives Signal.

Ausgang 53 des Schwellwertschalters 50 ist über die Diode 94 mit der Anschlußklemme 193 verbunden. Über die Anschlußklemme 193 wird der zwischen Verbraucher und Akkumulator angeordnete Unterbrecherschalter 60 angesteuert. Der Unterbrecherschalter ist nur dann geschlossen, wenn keiner der beiden Schwellwert-

schalter-Ausgänge ein positives Signal führt.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen darin, daß einerseits mit Sicherheit eine Tiefentladung zu verhindern ist, andererseits jedoch eine weitgehende Ausnutzung der Entladekapazität von Akkumulatoren, insbesondere nach Erholungspausen, möglich ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

!.Schaltungsanordnung zum Schutz vor Tiefentladung elektrischer Akkumulatoren in Notstromversorgungsgeräten mit Ladeeinrichtung und netzabhängiger Umschaltvorrichtung zur Steuerung eines Unterbrecherschalters zwischen Akkumulator und Verbraucher, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltvorrichtung (100) einen mit den Klemmen des Akkumulators (30) verbundenen Schwellwertschalter (50) mit einem festen unteren Schwellwert und einem steuerbaren oberen Schwellwert enthält, daß bei Netzausfall nach Absinken der Akkumulatorenspannung auf den unteren Schwellwert der obere Schwellwert selbsttätig heraufsetzbar und der Verbraucher (70) über den Unterbrecherschalter (60) abschaltbar ist und daß durch Beendigung des Netzausfalles und/oder durch Betätigung eines Schalters (210, 220) der obere Schwellwert des Schwellwertschalters (50) herabsetzbar ist
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Schwellwert des Schwellwertschalters (50) über einen abschaltbaren Rückkopplungszweig mit Widerstand (55) und Schalter (80) veränderbar ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückkopplungszweig zusätzlich eine Diode (84) enthält.