DE514898C - Schaltungsanordnung fuer die Stromversorgung von Fernsprechanlagen mit selbsttaetiger Regelung des Pufferstromes - Google Patents

Description

In Fernsprechvermittlungsanstalten kleinen und mittleren Umfanges und größeren Fernsprechnebenstellenanlagen wird der Betriebsstrom gewöhnlich einer Zentralbatterie entnommen. Wenn mit reinem Entladebetrieb gearbeitet wird, muß eine zweite Batterie vorhanden sein, die bei Erschöpfung der ersten als Ersatz angeschaltet wird." Wenn gepuffert wird, d. h. wenn die Ladequelle und die Batterie in Parallelschaltung dem Verbraucher Strom liefern, braucht zwar nur eine Batterie vorhanden zu sein, es müssen aber in den Entladekreis Gegenzellen eingeschaltet werden, damit die für den Verbraucher zulässige Spannungsgrenze, die einer Spannung von 2,1 V in der Einzelzelle entspricht, nicht überschritten wird.

Die Spannung eines Bleisammlers beträgt

2,05 bis 2,i V, wenn der Sammler zum Puffern benutzt wird und weder wesentlichen Ladestrom aufnimmt noch wesentlichen Entladestrom hergibt. Wenn in einer Fernsprechvermittlungsanstalt eine zweite Batterie oder Gegenzellen nebst Zubehör erspart werden sollen, muß zum Pufferbetrieb übergegangen und die Stärke des Pufferstromes zu jeder Zeit der Stärke des Entladestromes annähernd gleich gemacht werden.

Es sind auch Schaltungen bekannt geworden, die nur eine Batterie erfordern und die Lade-Stromquelle dann selbsttätig zum Puffern anschalten, wenn der Verbraucher Strom aus der Batterie entnimmt. Der Ladestrom ist dabei mittels eines von Hand zu regelnden Widerstandes auf einen Wert eingestellt, der dem mittleren Wert der Verbrauchsstromstärke entspricht (vgl. »Telegraphen- und Fernsprechtechnik« 1927, Heft 6, S. 161 und 162). Mittels der vorliegenden Schaltungen soll jedoch der Pufferstrom der Ladestromquelle gleichzeitig nach Zeit und Größe in Abhängigkeit vom Verbraucherstrom gebracht werden. Sämtliche dazu benutzten Schaltorgane sind bekannt, ihre Zusammenfügung zu dem Zweck, den Pufferstrom nach Zeit und Größe in Abhängigkeit vom Verbraucherstrom zu bringen, ist neu.

Die oben gekennzeichneten Verbraucher bedürfen meistens eines Stromes, der von etwa ι A bis 25 A wächst oder abnimmt. Schaltet man daher in die Entladeleitung (wie in Abb. 1) eine bestimmte Zahl Relais, z. B. 1 bis 7, so erhält man eine entsprechende Zahl Stufen in Größe von 3 bis 4 A. Jedes Relais enthalte z. B. eine Hauptwicklung von 20 Windungen eines starken Drahtes, der mit Stromstärken bis 25 A belastet werden darf, und eine Wicklung mit 5000 Windungen, die 0,1 A dauernd verträgt. Sämtliche Hauptwicklungen sind in . Reihe in die Entladeleitung geschaltet, erhalten also jederzeit die gleiche Stromstärke. Jede

Nebenwicklung ist in Brücke zwischen den positiven und negativen Teil der Entladeleitung geschaltet und erhält entweder, wie beim Relais x, einen Strom solcher Größe, daß der entstehende Magnetfluß allein nicht ausreicht, um den Anker anzuziehen und die Kontakte zu schließen, oder die Zuführungen werden erst dann an die Batterie angeschlossen, wenn Relais ι seinen Kontakt 26 geschlossen hat. ία Wenn vorausgesetzt wird, daß jedes Relais erst dann seinen Anker anzieht, sobald ein Magnetfluß entsprechend 100 Amperewindungen (AW) vorhanden ist, so beträgt der Hauptstrom bei Betätigung des Relais 1 mindestens 2,5 A. Denn der Widerstand 15 ist so bemessen, daß die Pufferspannung von η · 2,1 V (η ■== Zahl der Zellen) eine Stromstärke von 10 mA oder eine Energie von 50 AW erzeugt. Die in der Hauptwicklung vorhandene Energie ao von 50 AW und die Energie in der Nebenwicklung von 50 AW ziehen mit ihrer Summe den Anker von Relais 1 an. Durch die Öffnung von Kontakt 54 wird aber die Energie in der Nebenwicklung erheblich herabgesetzt. Trotzdem bleibt jedoch der Anker angezogen, weil die Energie von 50 AW in der Hauptwicklung zum Festhalten ausreicht. Nach Schließung des Kontaktes 26 erhält jede andere Nebenwicklung (außer der des Relais 2, weil 27 noch unterbrochen ist) infolge entsprechender Bemessung der Vorschaltwiderstände einen Strom von 16 mA oder eine Energie von 80 AW. Da die Energie in den Hauptwicklungen jetzt 20 · 2,5 = 50 AW beträgt und entgegengesetzt gerichtet ist, können die Relais 3 bis 7 ihre Anker nicht anziehen. Relais 2 arbeitet ebenfalls nicht, weil bei ihm nur die Hauptwicklung eingeschaltet ist. Durch Kontakt 32 wird Relais 8 betätigt, das nunmehr den Widerstand 39 in die Ladeleitung einschaltet. Die Widerstandswerte 39 bis 45 sind so bemessen, daß in ihnen der Unterschied zwischen der konstanten Ladespannung und der Zellenspannung (n · 2,1 V)'vernichtet wird und daß gleichzeitig eine Ladestromstärke von 25/7 = etwa 3,5 A entsteht. Zwischen Puffer- und Verbrauchsstrom entsteht daher bei Betätigung des Re-. lais ι ein Unterschied von etwa 1A, der die Batterie ladet. Da aber dieser vorher, beim Arbeiten ohne Pufferung, eine gewisse Kapazitätsmenge entnommen war, steigt die Zellenspannung nicht.

Wenn nun die Zahl der im Verbraucher 53 angeschlossenen Apparate so wächst, daß eine Stromstärke von 5 A der Batterie entnommenwird, so betätigt auch Relais 2 seinen Anker, weil die Energie in seiner Hauptwicklung 100 AW entspricht. Relais 1 zieht seinen Anker auch weiterhin an. Relais 3 bis 7 arbeiten nicht, weil in ihren Wicklungen jetzt 100 AW gegenüber 80 AW wirken und deren Differenz von 20 AW zu gering ist. Bis zur Betätigung des Relais 2 liefert die Batterie zum Pufferstrom einen Zusatzbetrag von etwa 1A im Mittel. Nunmehr ist noch der Widerstand 40 in die Ladeleitung geschaltet, so daß die Pufferstromstärke auf etwa 7 A wächst. Der Überschuß von (7 — 5 =) 2 A ist zum Ausgleich der vorherigen Abgabe notwendig; die Batteriespannung steigt nicht. Da bei der Betätigung von 2 auch Kontakt 27 geschlossen wird, erhält die Nebenwicklung von 2 eine Energie von 50 AW, die derjenigen in der Hauptwicklung 2 entgegengesetzt ist. Trotzdem bleibt der Anker von 2 angezogen, weil die Restenergie von 50 AW ausreicht, den angezogenen Anker festzuhalten. W^renn jetzt die Energie in den Hauptwicklungen bis 9 A oder 180 AW wächst, so steht ihr in den Nebenwicklungen von Relais 3 bis 7 nur eine solche von 80 AW gegenüber. Die Relais 4 bis 7 würden daher, ebenso wie Relais 3 es wirklich tut, ihren Anker anziehen, wenn ihren Nebenwicklungen nunmehr über Kontakt 28 nicht die erhöhte Energie von 160 AW zugeführt würde. In entsprechender Weise wirken Relais 4 auf die Relais 5 bis 7, Relais 5 auf 6 und 7, bis die Pufferstromstärke nicht mehr erhöht werden kann.

Beim Fallen der Verbrauchsstromstärke geht go das Spiel der Relais in umgekehrterReihenfolge vor sich, bis schließlich durch Öffnung der Kontakte 26 und 32 der Ladestrom wieder abgeschaltet ist. Für Relais 2 entsteht bei der Verminderung des Betriebsstroms folgendes: Solange in der Hauptwicklung noch eine Energie von 100 AW vorhanden ist, wird trotz der Energie in der Nebenwicklung der Anker noch festgehalten. Wenn die Energie in der Hauptwicklung 2 sinkt, z. B. auf 50 AW, wird der Anker losgelassen, dadurch 27 geöffnet und infolgedessen erreicht, daß die Hauptwicklung allein den Anker nicht wieder anziehen kann.

Für Relais 1 entsteht folgendes: Trotz Sinkens der Energie auf 50 AW wird der Anker festgehalten. Erst wenn der Betriebsstrom annähernd auf 0 gesunken ist, läßt 1 seinen Anker los. Zwar wird dann 54 wieder geschlossen, aber die nunmehr in der Nebenwicklung von 1 auftretende Energie von 50 AW reicht nicht aus, den Anker wieder anzuziehen.

Die Drehschalter 46 bis 52 geben die Möglichkeit, unabhängig vcn den Relais, eine beliebige Ladestromstärke von Hand einzuschalten. Sofern nämlich der Strom der Ladequelle infolge Versagens des Netzes ausgeblieben ist, kann die in dieser Zeit entnommene Kapazitätsmenge so der Batterie wieder zugeführt werden.

Es ist noch darauf hinzuweisen, daß die Zahl der Relais mit zwei Wicklungen nach Bedarf vermindert werden kann, wenn der Höchstbedarf

an Strom geringer als 25 A, ζ. B. ίο A, ist und daß auch die Größe der Stufen durch Änderung der Vorschaltwiderstände für die Nebenwicklungen nach Bedarf anders gestaltet werden kann. Eine Schaltungsanordnung ähnlicher Art nach Abb. 2 führt zu demselben Ziele. Wie vorher, so sind auch hier z. B. 7 Relais mit 20 Windungen in der Hauptwicklung und 5000 Windungen in der Nebenwicklung vorhanden, und jedes Relais benötigt zum Anziehen seines Ankers eine Energie von 100 AW. Wiederum sind alle Hauptwicklungen in Reihe in die Entladeleitung geschaltet, während in sämtlichen, in Brücke zwischen dem positiven und negativen Teil der Entladeleitung liegenden Nebenwicklungen entgegengesetzter Magnetismus erzeugt wird. Jedes Relaisbesitzt zwei Arbeitskontakte und einen Ruhekontakt. Wenn der Drehschalter 109 geschlossen wird, erhält die Nebenwicklung des Relais 60 Strom über die Widerstände 87 und 74 auch dann, wenn der Verbraucher 53 noch keinen Strom erfordert. Der Widerstandswert 74 ist so bemessen, daß die Pufferspannung in der Nebenwicklung 60 eine Stromstärke von 0,1 A oder eine Energie von 500 AW erzeugt, nachdem der Kontakt 87 geschlossen ist. Infolge Betätigung des Relais 60 wird Kontakt 94 geöffnet, 81 geschlossen und nunmehr nacheinander 93 bis 88 geöffnet und 80 bis 76 sowie 87 bis 82 geschlossen. Die zugehörigen Vorschaltwiderstände 73 bis 68 sind so bemessen, daß in den Nebenwicklungen, wenn die Kontakte 86 bis 82 geschlossen sind, eine Energie entsteht: in 59 von beispielsweise 430, in 58 von 360, in 57 von 280, in 56 von 220, in 55 von 160 und in 54 von 100 AW (oder 86, 72, 56, 44, 32 und 20 mA). Wenn nun in den Hauptwicklungen etwas weniger als 100 AW entstehen, d. h. in der Entladeleitung etwa 4,5 A, so wird der Anker des Relais 54 losgelassen, weil der Druck der Ankerfedern die Freigabe des Ankers begünstigt. 88 schließt sich wieder, Relais 61 legt über seinen Anker den Widerstand 95 in die Ladeleitung. Es fließt nun ein Pufferstrom, dessen Stärke durch die Einstellung von 95 bedingt ist. Man wird ihn zweckmäßig auf 5 A oder etwas mehr einstellen.

Relais 54 hat mit seiner Ankerbewegung im Stromweg des Relais 55 den Kontakt 82 geöffnet und dadurch den Gesamtwiderstand dieses Kreises um ¹Z₁₁ vergrößert. Die Stromstärke in der Nebenwicklung und infolgedessen die Zahl der AW sinkt um ¹Z₃₀, also von 160 auf etwa 145. Daher braucht in der Entladeleitung nur eine Stromstärke von etwa 7 A und weniger (wegen des Federdruckes) aufzutreten, um den Anker von 55 abzuwerfen. Da der von 55 betätigte Kontakt 76 in den Stromweg des Relais 54 eingeschaltet ist, wird dessen Nebenwicklung stromlos. Die Hauptwicklung mit ihrer jetzigen Energie von etwa 140 AW öffnet 88 und schaltet dadurch 95 aus, ermäßigt durch die Schließung des Kontaktes 82 die Empfindlichkeit des Relais 55, das inzwischen den Widerstand 96 in die Ladeleitung gelegt hat. Relais 55 mußte deswegen frühzeitig zum Ansprechen gezwungen werden, damit 54 infolge des Anwachsens des Entladestromes nicht in der Lage ist, seinen Anker wieder anzuziehen, bevor 55 den seinigen losgelassen hat. In derselben Weise ist Relais 56 von 55, 57 von 56, 58 von 57 usw. abhängig gemacht.

Im Gegensatz zu Abb. 1 werden in Abb. 2 die eingeschalteten Widerstände 95 bis 101 nicht dauernd in der Ladeleitung belassen. Da sie sich gegenseitig ersetzen, ist jeder Widerstand so zu bemessen, daß er den für seine Stufe auftretenden Gesamtstrom aushält. Ebenso müssen die Kontakte von 61 bis 67 beschaffen sein. Sie werden daher zweckmäßig mit Funkenlöschung versehen.

Die Drehschalter 102 bis 108 ermöglichen die Dauerpufferung, z. B. während der Nacht, mit bestimmter Stromstärke. Es ist nicht unbedingt notwendig, die in den Nebenwicklungen der Differenzrelais erforderliche Energiemenge durch Verwendung von Widerständen zu bestimmen, wie es in Abb. 1 und 2 geschehen ist. Derselbe Zweck wird erreicht, wenn sämtliche Nebenwicklungen mit derselben Stromstärke beschickt werden, dann aber in Abb. 1 die Windungszahl statt der Widerstandswerte verändert wird und in Abb. 2 von vornherein den Relais verschiedene Windungszahlen in den Nebenwicklungen gegeben werden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für die Stromversorgung von Fernsprechanlagen mit selbsttätiger Regelung des Pufferstromes, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Differenzrelais, die mit einer ihrer Wicklungen hintereinander in den Entladestromkreis geschaltet sind, während die zweiten Wicklungen jedes dieser Relais nebeneinander an der Spannung der Batterie liegen und mit voneinander verschiedenen Elektromagnetkräften auf die Relaiskerne wirken, durch ihre Kontakte die Stromstärke der Ladestromquelle durch Ein- u° schaltung von Widerständen in den Ladestromkreis stufenweise in Abhängigkeit vom Stromverbrauch verändern.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes durch den Entladestrom betätigte. Relais, das mit seinen Hilfskon takten mit den Hilfsstromkreisen der anderen Relais verkettet ist, die vorher betätigten Relaisanker in ihrer Stellung so lange festhält, als die Arbeitsstellung seines eigenen Ankers durch den Entladestrom erzwungen wird.

3· Schaltungsanordnung nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes durch den Entladestrom betätigte Relais infolge Verkettung seiner Hilfskontakte mit den Hilfsstromkreisen der anderen Relais ' diese so lange hindert, ihre Anker in der Arbeitsstellung zu halten oder in diese Stellung zu bringen, als die Arbeitsstellung seines eigenen Ankers durch den Entladestrom erzwungen wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen