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Diese mangelhafte Kapazität der an sich verfügbaren Batterie ist deshalb
kritisch, weil die an die batteriegestützte Stromversorgungsanlage angeschlossenen
Verbraucher im Falle eines Netzausfalles für eine bestimmte Zeit weiterversorgt
werden müssen und nur bis zu einer bestimmten Minimalspannung funktionsfähig sind.
Wenn es in den Notstromanlagen der Batterie an Kapazität mangelt, wird bei einem
Ausfall des Netzes die vorgesehene Versorgungszeit für die Verbraucher
unterschritten.
so daß diese vorzeitig ausfallen.
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Um dieser Gefahr einer zwar vorhandenen und angeschlossenen. aber
aufgrund mangelnder Kapazität nicht ausreichend verfügbaren Batterie zu begegnen,
werden bei den bekannten Notstromanlagen sogenannte Kapazitätsproben durchgeführt.
bei denen die Batterie durch wilikürliche Hervorrufung eines Netzausfalls entladen
wird. Die Kapazitätsproben werden in festgelegten Zeiträumen wiederholt, wobei die
Zeit und die Spannungslage der Batterie überwacht werden. Die Entladung erfolgt
entweder über die eingeschalteten Originalverbraucher, über spezielle Entladewiderstände
oder durch Rückspeisung in das Netz, indem der Gleichrichter als Umkehrstromrichter
ausgebildet wird.
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Diese bekannten Verfahren zur Kapazitätsprüfung haben verschiedene
Nachteile. Bei allen bekannten Verfahren müssen Betriebspausen, Stillegungen oder
ähnliche Situationen abgewartet werden, bevor die Kapazitätsprüfung stattfinden
kann. Weiterhin steht bei allen bekannten Verfahren am Ende der Kapazitätsprobe
die Batterie während der Zeit der Wiederaufladung nicht zur Verfügung. Bei einer
Entladung über Entladewiderstände wird außerdem Energie vernichtet.
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Da die Originalverbraucher vielfach nicht verwendet werden können.
werden häufig Entladewiderstände für die Kapazitätsproben benutzt, wobei zusätzlich
das Problem der Abführung der Verlustwärme entsteht.
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Wegen der relativen Umständlichkeit der bekannten Verfahren ergibt
sich schließlich der Nachteil, daß Kapazitätsproben vom Bedienungspersonal nicht
durchgeführt werden, so daß sich die Anlagesicherheit entscheidend verringert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Prüfung
der Verfügbarkeit von Batterien in Notstromanlagen zu schaffen, mit welcher die
Kontrolle der Verfügbarkeit der Batterie während der normalen Betriebszeit unter
Verwendung des normalen jeweiligen Verbraucherstromes in einfacher Weise möglich
ist, wobei unter dem Begriff »Verfügbarkeit« mehr als das bloße Vorhandensein und
Angeschlossensein der Batterie aber weniger als eine vollständige Kapazitätsprobe
verstanden wird.
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Die Lösung dieser Aufgabensteliung durch die Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß durch einen Schaltkontakt die Betriebsspannung des Gleichrichters
auf einen unterhalb der Nennspannung und geringfügig oberhalb der Minimalspannung
liegenden Wert verringert wird, und daß der vom Strommeßwiderstand im Verbraucherkreis
ermittelte, dem jeweils fließenden Batteriestrom entsprechende Spannungswert über
einen Verstärker einer Bewertungseinheit zugeführt wird, der gleichzeitig von einem
Zeitvorgabeglied eine bestimmte Entladezeit und von einem Stromvorgabeglied ein
minimaler Stromwert für die Prüfung sowie über einen Verstärker der von einem im
Gerätekreis angeordneten Strommeßwiderstand gemessene, einem vom Gleichrichter gelieferten
Strom entsprechende Spannungswert aufgegeben werden und die mit einem Überwachungsglied
verbunden ist, welches die Prüfung blockiert, wenn innerhalb einer bestimmten Zeitspanne
vor Betätigen des Schaltkontaktes ein Netzausfall stattgefunden hat oder wenn während
der Prüfung ein Netzausfall stattfindet.
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Die mit diesem Erfindungsvorschlag durchgeführte Verfügbarkeitsprüfung
hat gegenüber den bekannten Verfahren den Vorteil, daß sie während der normalen
Betriebszeit unter Verwendung der normalen Verbraucher und damit ohne Energieverlust
durchgeführt wird,
so daß keine Betriebspausen oder anderweitige Stillegungen abgewartet
werden müssen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Batterie zur Überprüfung
ihrer Verfügbarkeit nicht vollständig entladen werden muß. so daß die zur Verfügung
stehende Kapazität der Batterie auch bei einem unerwarteten Netzausfall im Verlauf
der Prüfung nicht wesentlich verringert ist.
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Die Prüfung kann auf einfache Weise, beispielsweise durch einen manuell
eingeleiteten Vorgang, ausgelöst werden, indem zunächst die Ausgangsspannung des
Gleichrichters auf ein Spannungsniveau knapp oberhalb der minimalen Verbraucherspannung
herabgesetzt wird, so daß während der normalen Betriebszeit vorübergehend die Batterie
wegen ihres höheren Spannungsniveaus Lieferant des Verbraucherstromes wird. Innerhalb
der von einem Zeitvorgabeglied begrenzten Prüfzeit, beispielsweise 30 Minuten, wird
nunmehr mittels der erfindungsgemäßen Einrichtung die Stromabgabe der Batterie durch
den im Verbraucherkreis angeordneten Strommeßwiderstand (Shunt) gemessen. Der dem
jeweils fließenden Batteriestrom entsprechende Spannungswert wird über einen Verstärker
einer Bewertungseinheit zugeführt, der gleichzeitig von einem Zeitvorgabeglied eine
bestimmte Entladezeit und von einem Stromvorgabeglied ein minimaler Stromwert für
die Prüfung aufgegeben werden. Eine Überprüfung der Verfügbarkeit der Batterie findet
nur statt, wenn der vom Stromvorgabeglied vorgegebene minimale Stromwert überschritten
wird. Ist dies nicht der Fall, wird der Prüfvorgang blockiert. Sofern der Prüfvorgang
mit einem oberhalb des minimalen Stromwertes liegenden Strom über die vom Zeitvorgabeglied
vorgegebene Zeitspanne durchgeführt wird, wird die Prüfung durch das Zeitvorgabeglied
beendet. In diesem Fall hat die Prüfung ergeben, daß die Batterie im vorgeschriebenen
Umfang verfügbar ist.
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Der Bewertungseinheit wird weiterhin über einen Verstärker der von
einem im Gerätekreis angeordneten Strommeßwiderstand gemessene, einem vom Gleichrichter
gelieferten Strom entsprechende Spannungswert aufgegeben. Ein solcher Spannungswert
liegt nur dann an, wenn während des Prüfvorganges die Kapazität und damit die Spannung
der Batterie derart absinkt, daß der Gleichrichter zur Stromlieferung für den Verbraucher
herangezogen wird. Sobald dieser Fall innerhalb der vom Zeitvorgabeglied vorgegebenen
Entladezeit für den Prüfvorgang eintritt, entspricht die Kapazität der Batterie
nicht mehr den Anforderungen, so daß die Verfügbarkeitsprüfung mit einem negativen
Ergebnis beendet wird.
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Da es vorkommen kann, daß durch einen nicht erkannten Netzausfall
kurz vor Einleitung der Verfügbarkeitsprüfung die Kapazität der Batterie verringert
worden ist, ist die Bewertungseinheit weiterhin mit einem Überwachungsglied verbunden,
welches die Prüfung blockiert, wenn innerhalb einer bestimmten Zeitspanne vor Betätigen
des Schaltkontaktes ein Netzausfall stattgefunden hat. Hierdurch wird verhindert,
daß die Verfügbarkeit der Batterie als nicht gegeben angesehen wird, obwohl ein
mangelhaftes Entladeergebnis nur auf einen vorherigen Netzausfall zurückzuführen
ist, nach welchem die Batterie noch nicht wieder vollständig aufgeladen worden ist.
Das Überwachungsglied blockiert die Prüfung schließlich auch dann, wenn während
der Prüfung ein Netzausfall stattfinden sollte.
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Um die Art der Beendigung der Verfügbarkeitsprüfung
sofort
feststellen zu können, ist gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen.
daß die Bewertungseinheit über ein Steuerglied entsprechend der Art der Abschaltung
eines von zwei Signalen ansteuert. Als Signale können beispielsweise entsprechend
gekennzeichnete Leuchtdioden verwendet werden, die anzeigen. ob die Prüfung vorzeitig.
d. h. Illit einem negativen Ergebnis oder nach Ablauf der vom Zeitvorgabeglied vorgegebenen
Entladezeit mit positiven Ergebnis beendet wurde.
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Mit der Erfindung wird weiterhin vorgeschlagen.
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durch das zwischen dem Schaltkontakt und dem Gleichrichter angeordneten
Überwachungsglied Signallampen anzusteuern, welche die Blockierung der Prüfung wegen
eines vorhergegangenen oder eines während der Prüfung entstehenden Netzausfalles
oder wegen eines zu geringen Verbraucherstromes anzeigen.
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Eine Signallampe kann weiterhin anzeigen. daß sich die Einrichtung
innerhalb einer laufenden Prüfung befindet.
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Mit der Erfindung wird schließlich vorgeschlagen. die im Zeitvorgabeglied
eingestellte Entladezeit für die Prüfung in Abhängigkeit von der Höhe des mit dem
Strommeßwiderstand ermittelten Verbraucherstromes zu verändern, indem beispielsweise
bei einem hohen Strom die Entladezeit verkürzt und bei einem kleinen Strom die Entladezeit
verlängert wird, und zwar jeweils in Anpassung an die jeweilige Batterie-Charakteristik.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Einrichtung zur Prüfung der Verfügbarkeit von Batterien in Notstromanlagen schematisch
dargestellt.
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Die Zeichnung zeigt einen Verbraucher 1, der über einen Gleichrichter
2 an ein Netz 3 angeschlossen ist.
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Parallel zum Gleichrichter 2 ist eine als Notstromversorgung dienende
Batterie 4 vorgesehen. Im Gerätestromkreis ist ein Strommeßwiderstand 5 angeordnet,
dem ein Verstärker 6 nachgeschaltet ist. Auch im Verbraucherstromkreis der Batterie
4 ist ein Strommeßwiderstand 7 angeordnet, dem ein Verstärker 8 nachgeschaltet ist.
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Die beiden Verstärker 6 und 8 sind mit einer elektronischen Bewertungseinheit
9 verbunden, der außerdem ein Stromvorgabeglied 10 und ein Zeitvorgabeglied 11 zugeordnet
sind. Der Bewertungseinheit 9 ist ein Steuerglied 12 nachgeschaltet, welches jeweils
einer von zwei Signalgebern 13 oder 14 ansteuert.
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Der Bewertungseinheit 9 ist schließlich ein Überwachungsglied 16
zugeordnet, welches zwischen dem Gleichrichter 2 und einem Schaltkontakt 15 angeordnet
ist. durch den die Verfügbarkeitsprüfung eingeleitet wird. Vom Überwachungsglied
16 werden Signallampen 16a, lEib, 16c, 16d angesteuert, die das Ablaufen eines Prüfvorganges
bzw. die Art seiner vorzeitigen Beendigung anzeigen.
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Durch Betätigen des Schaltkontaktes 15 wird die Verfügbarkeitsprüfung
eingeleitet, wenn zwei Voraussetzungen erfüllt sind. Zum einen muß der vom Verbraucher
1 benötigte Strom ausreichend groß sein, um eine Verfügbarkeitsprüfung durchzuführen.
Zum anderen darf für eine bestimmte Zeit, beispielsweise 48 Stunden vor Einleitung
der Prüfung kein Netzausfall stattgefunden haben, so daß auf einen Netzausfall zurückzuführende
nennenswerte Entladungen der Batterie 4 bei Beginn des Prüfvorganges ausgeschlossen
sind.
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Durch die Einleitung der Verfügbarkeitsprüfung wird die Konstantspannung
des Gleichrichters 2 auf einen Wert knapp oberhalb der zulässigen Minimalspannung
reduziert.
Dadurch erfolgt die Speisung des Verbrauchers 1 über den Strommeßwiderstand 7 aus
der Batterie 4. Abhängig von mehreren Fakten, beispielsweise Kapazität und Zustand
der Batterie 4 und Höhe des Entladestromes wird nach einer bestimmten Zeit die Batteriespannung
so weit abgesunken sein, daß der Gleichrichter 2 wieder zur Stromlieferung herangezogen
wird. Die Messung des hierbei vom Gleichrichter 2 gelieferten Stromes erfolgt durch
den Strommeßwiderstand 5.
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Durch die den Strommeßwiderständen 5 und 6 nachgeschalteten Verstärker
6 bzw. 8 wird die Ausgangsspannung der Meßwiderstände verstärkt und der Bewertungseinheit
9 zugeführt. In dieser elektronischen Einheit finden mehrere Bewertungen statt.
Einmal wird überprüft, ob der vom Strommeßwiderstand 7 gemessene Verbraucherstrom
groß genug ist. um eine ordnungsgemäße Verfügbarkeitsprüfung durchführen zu können.
Diese Überprüfung findet mit Hilfe des Stromvorgabegliedes 10 statt. Weiterhin wird
überprüft, ob die Speisung des Verbrauchers 1 aus der Batterie 4 oder vom Gleichrichter
2 erfolgt. Diese Überprüfung geschieht dadurch. daß festgestellt wird. ob der Verstärker
6 oder der Verstärker 8 Meßwerte liefert.
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Liegt der von der Batterie 4 gelieferte Verbraucherstrom unterhalb
des Stromes, der im Stromvorgabeglied entsprechend den jeweiligen Werten der Notstromanlage
eingestellt ist. wird das Überwachungsglied 16 von der Bewertungseinheit 9 angesteuert.
Das Überwachungsglied 16 signalisiert sodann über die Leuchtdiode 16c, daß die Verfügbarkeitsprüfung
wegen eines zu kleinen Verbraucherstromes beendet wurde.
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Ist jedoch der Verbraucherstrom groß genug. wird in der Bewertungseinheit
9 erfaßt, ob die vom Zeitvorgabeglied 11 vorgegebene Entladezeit abläuft oder ob
der Strommeßwiderstand 5 vor Ablauf der eingestellten Entladezeit Spannungswerte
liefert, die erkennen lassen, daß vor Beendigung der regulären Entladezeit der Gleichrichter
2 wegen zu geringer Kapazität der Batterie 4 zur Versorgung der Verbraucher 1 hinzugezogen
wird.
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Da die für eine Verfügbarkeitsprüfung erforderliche Mindestentladezeit
von der Höhe des Entladestromes stark beeinflußt wird. erfolgt in der Bewertungseinheit
9 eine entsprechende Verlängerung oder Verkürzung des im Zeitvorgabeglied 11 eingestellten
Sollwertes, und zwar in Abhängigkeit von der jeweiligen Charakteristik der Batterie
4. Die entsprechenden Stromwertvorgaben werden im Stromvorgabeglied 10 ebenfalls
in Abhängigkeit von der Batterieart eingestellt.
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Sofern der Prüfvorgang durch Ablauf der im Zeitvorgabeglied 11 eingestellten
Entladezeit beendet wird, zeigt der vom Steuerglied 12 zngesteuerte Signalgeber
13 durch Aufleuchten an. daß die Verfügbarkeit der Batterie 4 ausreichend ist. Werden
jedoch über den Verstärker 6 vom Strommeßwiderstand 5 im Gerätekreis Spannungswerte
an die Bewertungseinheit 9 abgegeben, bevor die im Zeitvorgabeglied 11 eingestellte
Entladezeit abgelaufen ist, wird vom Steuerglied 12 der Signalgeber 14 angesteuert,
der dementsprechend anzeigt, daß der Prüfvorgang mit dem Ergebnis einer mangelnden
Verfügbarkeit der Batterie 4 abgeschlossen worden ist.
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Wie bereits voranstehend erläutert wurde, wird vom Überwachungsglied
16 festgestellt, ob innerhalb einer bestimmten Zeitspanne vor Einleiten des Prüfvorganges,
beispielsweise innerhalb der letzten 48 Stunden, ein Netzausfall stattgefunden hat,
der zu einer Verringerung
der Kapazität der Batterie 4 geführt
haben kann.
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Solltc dies der Fall sein, blockiert das Überwachungsglied 16 die
Durchführung des Prüfungsvorganges. Die vom Überwachungsglicd 16 angesteuerte Signallampe
16.1 signalisiert in diesem Fall, daß der Prüfungsvorgang durch einen vorherigen
Ausfall nicht eingeleitet werden kann. In diesem Fall muß die Verfiigbarkeitsprüfung
nach einer gewissen Zeit erneut durch Betätigen des Schaltkontaktes 15 eingeleitet
werden.
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Während die Signallampe 16b aufleuchtet, falls während eines ordnungsgemäß
ablaufenden Prüfvorganges das Netz ausfällt, signalisiert die ebenfalls vom Uberwachungsglied
16 angesteuerte Signallampe í6G, wenn ein Prufvorgang wegen eines zu geringen Verbraucherstromes
blockiert oder unterbrochen wird.
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Auch in diesem 1:all muß durch ein späteres Betätigen des Schalikontaktes
15 der Prüfvorgang erneut eingeleitet werden.
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Die Signallampe 16d zeigt schließlich an, wenn ein Prüfvorgang stattfindet,
so daß die Bedienungsperson erkennt. daß der Verbraucher 1 zu diesem Zeitpunkt von
der Batterie 4 gespeist wird.
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Bezugsziffernliste: 1 Verbraucher 2 Gleichrichter 3 Netz 4 Batterie
5 Strommeßwiderstand 6 Verstärker 7 Strommeßwiderstand 8 Verstärker 9 Bewertungseinheit
10 Stromvorgabeglied 11 Zeitvorgabeglied 12 Steuerglied 13 Signalgeber 14 Signalgeber
15 Schaltkontakt 16 Überwachungsglied 16a Signallampe t6b Signallampe 16c Signallampe
16d Signallampe
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