DE587435C - Schaltungsanordnung zur Regelung des Batterie-Ladestromes, insbesondere fuer Fernsprechanlagen - Google Patents

Description

Es sind bereits Ladeeinrichtungen bekannt, bei denen der Ladestrom dann eingeschaltet wird, wenn die Batteriespannung unter einen gewissen Betrag sinkt und dann ausgeschaltet wird, wenn die Batteriespannung einen bestimmten Höchstbetrag erreicht. Bei diesen Anordnungen wird die Batterie, bevor eine neue Ladung erfolgt, beinahe geleert. Während starken Stromverbrauches setzt ein ständiges Pendeln zwischen Lade- und¹ Entladezustand ein.

Es sind ferner Anordnungen bekannt, bei denen der Ladestrom in Abhängigkeit, einer Maximalspannungsbedingung geregelt wird.

Durch eine Zeitschalteinrichtung wird dann bei derartigen Einrichtungen in bestimmten ' Abständen auf die Maximalspannungsbedingung geprüft. Wenn kein Strom verbraucht wird, ist diese Schaltungsanordnung in ständigem Pendeln begriffen.

Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Ladeeinrichtung zu schaffen, bei welcher mit einfachen Schaltmitteln bewirkt Vird, daß die Batterie sich möglichst immer in voll geladenem Zustand befindet, ohne daß dabei die Schaltmittel in ständiger Bewegung sind. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß Schaltmittel angeordnet sind, durch welche der Ladestrom während des Ruhezustandes der Fernsprechanlage in Abhängigkeit einer Maximal- und einer Minimalspannungsbedingung, während des Betriebszustandes der Fernsprechanlage aber nur in Abhängigkeit der Maximalspannungsbedingung erfolgt, wobei in letzterem Falle nach Eintreten der Maximalspannungsbedingung durch eine Zeitschaltvorrichtung die Prüfung auf diesen Zustand in bestimmten Abständen wiederholt wird.

In den Abb. 1 und 2 sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Abb. ι zeigt eine Ladeeinrichtung für Röhrenbetrieb, die Abb. 2 eine solche für Maschinenbetrieb.

In der Anordnung nach der Abb. 1 sind zwei Relais vS¹ und E enthalten. Das Relais 6" ist als Spannungsrelais ausgebildet, welches bei einer ganz bestimmten Spannung anspricht und bei einer anderen, niedrigeren Spannung abfällt. Das Relais E ist ein Differenzstufenrelais, dessen Wicklung I im Gleichrichterstromkreis und dessen Wicklung II in einem vom Kontakt k abhängigen Stromkreis liegen. Der Kontakt k ist immer dann geschlossen, wenn ein Verbindungsweg belegt ist. Als Zeitschaltwerk dient ein Hitzdrahtrelais Hk. Eine Störung des Gleichrichters wird durch die Signallampe L angezeigt, welche z. B. auf einem Überwachungsplatz angeordnet ist. Durch den Schalter Sch wird ein im Stromkreis des Spannungsrelais S liegender Widerstand W kurzgeschlossen, so daß das Spannungsrelais in einfacher Weise auf verschiedene Spannungen eingestellt wer-

den kann. Dann, wenn die Maximalspannungsbedingung besteht, fließt nur ein kleiner Gleichrichterstrom, welcher so bemessen ist, daß er etwa den Strombedarf der Fernsprechanlage im Ruhezustand deckt. Sinkt die Batteriespannung aber unter einen gewissen Betrag, so fällt das Spannungsrelais S ab und schließt einen Teil des Widerstandes R kurz, so daß ein stärkerer Gleichrichterstrom zum ίο Fließen kommt. Während der Belegung eines Verbindungsweges der Fernsprechanlage ist ein erheblich größerer Stromverbrauch vorhanden. In diesem Falle arbeitet das Relais S als Maximalspannungsrelais zusammen mit dem Hitzdrahtrelais Hk₁ welch letzteres beim Eintreten der Maximalspannungsbedingung nach einer gewissen Zeit das Relais 6* abschaltet, um darauf eine erneute Prüfung auf die Maximalspannungsbedingung vorzunehmen.

Die Schaltvorgänge vollziehen sich im einzelnen folgendermaßen.

Nimmt man zunächst an, daß kein Verbindungsweg der Vermittlungsstelle belegt, der Kontakt k also geöffnet ist und die Batterie noch nicht die Höchstspannung erreicht hat, so ist das an Spannung liegende Relais S abgefallen. Der Gleichrichter gibt in diesem Falle seinen Höchststrom ab, da der größte Teil des Widerstandes R durch den Kontakt j kurzgeschlossen ist. Im Ladestromkreis ist das Relais E über seine Wicklung I angezogen. '

In dem Augenblick, in welchem die Batterie ihre Höchstspannung erreicht, spricht das Spannungsrelais 5¹ an, und zwar über seine Wicklungen I und II, da der Kontakt e¹ geschlossen ist. Durch den Kontakte wird der Kurzschluß über den Widerstand R aufgehoben. Das Stufenrelais B fällt nun ab, da seine Wicklung II der Wicklung I entgegengeschaltet ist. Hierbei öffnet sich der Kontakt e², so daß die Wicklung II abgeschaltet bleibt. Da aber ein kleiner Ladestrom über dem Widerstand R¹ bestehen bleibt, spricht das Relais B über seine Wicklung I wieder in der ersten Stufe an. Infolgedessen war bei dem beschriebenen Schaltvorgang die Lampe L auch nur für kurze Zeit durch die vorübergehende öffnung des Kontaktes e¹, der ' in der ersten Stufe betätigt wird, eingeschaltet. Der jetzt fließende Ladestrom wird durch Einstellung des Widerstandes R so groß gewählt, daß die Batterie trotz des auch im Ruhezustand der Fernsprechanlage bestehenden Stromverbrauches aufgeladen wird. Dieser Stromverbrauch besteht aus der Ableitung und dem Speisestrom der immer brennenden Überwachungslampen. Die Batterie bleibt auf diese Weise des Nachts stets voll geladen. Hebt aber ein Teilnehmer aus, so reicht der jetzt fließende Ladestrom nicht mehr zur Deckung des Strombedarfes aus, sodaß die Batteriespannung sprunghaft sinkt.

Es kommen bei einer Belegung eines Verbindungsweges, bei welcher also der Kontakt k geschlossen ist, folgende Schaltvorgänge zustande: Zunächst wird ein Stromkreis für das Hitzdrahtrelais Hk geschlossen. Erde k, hk, Hk, s, Batterie, Erde. — Parallel zum Hitzdrahtrelais wird das Relais E über seine Wicklung Il in der zweiten Stufe erregt und der Kontakt k durch den Kontakt e² überbrückt. Nach einer gewissen Zeit wird infolge der Erwärmung des Hitzdrahtrelais dessen Kontakt hk umgelegt, so daß die Wicklungen I und II des Relais 5" kurzgeschlossen werden. Das Relais 5" fällt ab und infolgedessen wird der Stromkreis für die Relais Hk und B (Wicklung II) geöffnet. Es fließt nun wieder der hohe Ladestrom, so daß das Relais E erneut über seine Wicklung I in der zweiten Stufe anspricht. Nach einiger Zeit geht der Kontakt hk infolge der Abkühlung des stromlosen Hitzdrahtrelais Hk in die Ruhelage zurück. Das Relais 5* liegt nun wieder mit seinen beiden parallel geschalteten Wicklungen I und "II an Spannung, um auf dem Zustand der Maximalspannung zu prüfen. Tritt dieser Zustand ein, so spricht es erneut an und es wiederholen sich, falls der Kontakt k geschlossen ist, die geschilderten Vorgänge. Praktisch kommt die Batterie während des Belegtseins eines Verbindungsweges selten auf die Höchstspannung, so daß das Relais 6" dauernd abgefallen und das Relais B dauernd angesprochen ist.

Erst, wenn längere Zeit kein Verbindungsweg mehr belegt war, ist anzunehmen, daß das Relais vS" anspricht. Es würde nun, wenn nicht besondere Vorkehrungen getroffen werden, ein ständiges Arbeiten der in der Schaltung dargestellten Relais sich einstellen, da eine wesentliche Stromentnahme nicht besteht. Dies wird aber erfindungsgemäß in der nachfolgend geschilderten Weise verhindert.

Nach dem Ansprechen des Relais 6* fällt, wie bereits beschrieben, das Relais wegen der Stromverminderung in seiner Wicklung I ab und geht von der zweiten Stufe in die erste Stufe zurück. Der Kontakt e¹ ist also¹ geöffnet, so daß die Wicklung II des Relais 5" abgeschaltet ist. Das Relais 5" liegt also nur noch mit seiner Wicklung I an der Spannung. Diese Wicklung I ist so bemessen, daß das Relais 5* erst dann abfällt, wenn die Batteriespannung erheblich gesunken ist. Sollte infolge besonders starker Ableitung oder infolge einer sonstigen Störung der Stromverbrauch größer sein als der von der Ladeeinrichtung lao gelieferte Strom, so würde infolge der sinkenden Spannung das Relais S abfallen und in-

folgedessen der Widerstand R¹ kurzgeschlossen werden. Das Relais B würde dann über seine Wicklung I ansprechen und mittels des Kontaktes e¹ die Empfindlichkeit des Relais 6* auf die Maximalspannungsbedingung einstellen. Die Gleichrichterröhren werden in der beschriebenen Schaltungsanordnung deswegen geschont, weil darin vermieden wird, daß die Röhren im kalten Zustande sofort mit der ίο vollen Ladestromstärke belastet werden.

In der Abb. 2 ist eine mit Maschinenbetrieb arbeitendeLadeeinrichtung dargestellt. Es sind hier drei Schaltrelais und ein Zeitrelais angeordnet. Das Relais 5¹ entspricht dem Spannungsrelais 6" der Abb.i. Das Relais E schaltet , mittels des Kontaktes e. die Maschine ein und das Relais R sorgt dafür, daß die Maschine erst dann an die Batterie angeschaltet wird, wenn an den Klemmen der Maschine eine genügend hohe Spannung besteht. Das Relais R ist sogleich als Rückstromrelais ausgebildet. Das Hitzdrahtrelais Hk erfüllt dieselbe Aufgabe wie in der Schaltungsanordnung nach Abb. i. Die Kontrollampe L brennt dann, wenn das Relais E eingeschaltet ist, das Relais R aber nicht anspricht.

Nimmt man an, daß sich die Schaltmittel zunächst in Ruhelage befinden und der nicht dargestellte Batterieeinschalter umgelegt \vürde, so vollziehen sich folgende Schaltvorgänge.

Zunächst wird das Hitzdrahtrelais Hk, welches an der Batterie liegt, erwärmt, so daß der Kontakt hk umgelegt wird. Es spricht nun das Relais E an: Erde s, hk, E, Batterie, Erde. Der Kontakt e¹ schließt den Anlaßstromkreis für den Motor, so daß dieser anfängt zu laufen. Der Kontakt e² überbrückt den Kontakt hk und schaltet das Hitzdrahtrelais Hk ab. Der Kontakt hk geht infolgedessen in die Ruhelage zurück. Wenn der Motor die vorgeschriebene Klemmenspannung erreicht, spricht das Relais R über seine Wicklung I die Kontakte hk und s an. Der Kontaktr¹ schaltet die Klemmen des- Motors an die Batterie. Im Ladestromkreis liegt die Wicklung II des Relais R. Durch den Kontakt r² wird die Wicklung II des Relais 6* zur " Wicklung I parallel geschaltet, so daß das Spannungsrelais JT auf die der Maximalspannungsbedingung entsprechende Empfindlichkeit eingestellt ist.

Entsprechend der Anordnung nach Abb. 1'

ist der Kontakt k nur dann geschlossen, wenn ein Verbindungsweg belegt ist, was zunächst angenommen sei. Falls der Strombedarf der Anlage kleiner sein sollte als die von der Lademaschine gelieferte Strommenge, spricht das Relais >S dann, wenn die Maximalspannung erreicht ist, an. Am Kontakte wird - der Stromkreis für das Relais £ geöffnet, so daß letzteres abfällt. Der Motor bleibt also stehen, und es wird wegen der verschwindenden Klemmenspannung während der Stillsitzung des Motors sich der Strom in der Wicklung II des Relais R umkehren, so daß dieses Relais abfällt. Der Kontakt r² geht also in die Ruhelage, so daß das Relais 6" durch den Kontakt k kurzgeschlossen wird und abfällt, Über s wird das Hitzdrahtrelais Hk an Batterie gelegt. Nach einer gewissen Zeit wird der Kontakt hk umgelegt und es wiederholen sich die oben bereits geschilderten Schaltvorgänge. Es sprechen also die Relais E und R nacheinander an, während das Relais S wieder auf die der Maximalspannungsbedingung entsprechende Empfindlichkeit umgeschaltet wird. Es sei angenommen, daß der Kontakt k infolge einer Betriebspause geöffnet sei. Die Laderegelung erfolgt dann in Abhängigkeit der Maximal- und der Minimalspannungsbedingung. Im letzteren Falle sei angenommen, daß infolge der erreichten Höchstspannung das Relais S anspricht. Die Relais fallen dann, wie oben beschrieben, nacheinander ab. Der Kurzschluß des Relais S kommt aber wegen des geöffneten Kontaktes k nicht zustande, sondern es wird die Wicklung I des Relais 6* allein an die Batterie • gelegt. Die Windungszahl des Relais I ist so bemessen, daß letzteres bei einer bestimmten Mindestspannung abfällt. Darauf wird durch den Kontakt s zunächst das Hitzdrahtrelais Hk an Spannung gelegt und dann sprechen, wie ebenfalls beschrieben, die Relais E und R nacheinander an.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Regelung des Batterie-Ladestromes, insbesondere für Fernsprechanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß Schaltmittel angeordnet sind," durch welche der Ladestrom während des Ruhezustandes der Fernsprechanlage in Abhängigkeit einer Maximal- und einer Minimalspannungsbedingung, während des Betriebszustandes der Fernsprechanlage aber nur in Abhängigkeit der Maximalspannungsbedingung erfolgt, und in letzterem Falle nach Eintreten der Maximal-Spannungsbedingung durch eine Zeitschaltvorrichtung die Prüfung auf diesem Zustand in bestimmten Abständen wiederholt wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch ι für Röhrengleichrichter, dadurch gekennzeichnet, daß bei Eintreten der Maximalspannungsbedingung ein Widerstand von derartiger Größe in den Ladestromkreis eingeschaltet wird, daß ein den Strombedarf (z. B. Ableitung) der im Ruhezustand befindlichen Anlage an-

nähernd deckender Gleichrichterstrom fließt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe ein Spannungsrelais (S) und ein Differenzrelais (E) enthält, und das Differenzrelais das Spannungsrelais auf die der Maximal- und Minimalspannungsbedingung entsprechende Empfindlichkeit umschaltet und über eine im Ladestromkreis liegende Wicklung beim starken Ladestrom oder über eine zweite über einen Arbeitskontakt des Spannungsrelais und einen bei Belegung eines Verbindungsweges geschlossenen Kontakt eingeschaltete Wicklung erregt wird.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ausbleiben des Ladestromes ein Signal eingeschaltet wird.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das DifEerenzrelais (E) als Stufenrelais ausgebildet ist und in der ersten Stufe das Signal einschaltet.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei abgefallenem Spannungsrelais eine Zeitschaltvorrichtung eingeschaltet wird, welche nach einer bestimmten Zeit das Anlaßrelais (E) für den Motor einschaltet und die Anschaltung der Batterie durch ein zweites Spannungsrelais (R) nach Erreichung der richtigen Maschinenspannung erfolgt.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ■das Relais (R) zugleich als Rückstrom-' relais dient.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais (R) das Spannungsrelais (S) über Ruhekontakte derart umschaltet, daß letzteres bei der Minimalspannung abfällt.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungsrelais (S) durch einen bei Belegung eines Verbindungsweges geschlossenen Kontakt (k) abgeschaltet wird.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei angesprochenem Motoranlaßrelais (E) und bei abgefallenem Motorspannungsrelais (R) ein Signal eingeschaltet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen