DE756087C

DE756087C - Anordnung zur Wiederaufladung und Aufrechterhaltung des vollen Ladezustandes von selten benutzten Reservebatterien

Info

Publication number: DE756087C
Application number: DES118980D
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Kafka
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1935-07-11
Filing date: 1935-07-11
Publication date: 1954-06-08

Description

Anordnung zur Wrederaufladung und Aufrechterhaltung des vollen Ladezustandes von selten benutzten Reservebatterien Zur Dauerladung von Batterien ist es bekannt, zur Einregelung des Ladestromes an Stelle von Relais Kippschaltungen zu verwenden, die eine solche Spannungsstromkennlinie besitzen, daß bei Erreichung einer bestimmten oberen Batteriespannung der Strom sprunghaft verkleinert wird und erst dann, wenn die Batteriespannung unter einen bestimmten Wert sinkt, wieder sprunghaft auf den größeren Betrag ansteigt. Solche Kippschaltungen können beispielsweise aus einer gesättigten Drosselspule mit einem Parallelkondensator bestehen, die beide in Reihe mit dem Ladegleichrichter liegen. Der Kondensator kann dabei unmittelbar an die Klemmen der Drosselspule oder an eine besondere Sekundärwicklung der letzteren angeschlossen sein.
Solche Kippladeeinrichtungen sind allgemein gebräuchlich bei der Dauerladung von Pufferbatterien. Man kann sie aber auch verwenden, um selten benutzte Reservebatterien, z. B. Notbeleuchtungsbatterien, die ständig in voll geladenem Zustand gehalten werden müssen, außerhalb ihrer Benutzungszeit zu laden. Wenn eine solche Reservebatterie bei einem Ausfall der Netzspannung zur Notstromlieferung eingesetzt worden ist, so muß sie natürlich wieder aufgeladen werden. Andererseits muß aber, um den vollen Ladezustand der Batterie aufrechtzuerhalten, nach erfolgter Wiederaufladung eine ständige Nachladung erfolgen, da sich anderenfalls die Batterie langsam selbst entlädt.
Auch diese Wiederaufladung und die daran anschließende Nachladung können mit Hilfe der bekannten Kippladeschaltungen vollkommen selbsttätig und ohne Überwachung erfolgen.
Wenn nun die das Ladegerät speisende Netzspannung schwankt, so ändern sich damit auch die Kippspannungen, d. h. diejenigen Spannungswerte, bei deren Über- bzw. Unterschreitung der Ladestrom sich sprunghaft von dem einen auf den anderen Grenzwert ändert. Diese Erscheinung hat man bei der Ladung von Pufferbatterien, d. h. also von Batterien, die ständig einerseits an die Ladeeinrichtung, andererseits an den Verbraucher angeschlossen sind, störend empfunden, weil einer der Hauptzwecke der Pufferbatterie, die Verbraucherspannung innerhalb enger Grenzen konstant zu halten, dadurch geschädigt wird. Man hat aus diesem Grunde für Pufferbatterien, die an eine Kippladeeinrichtung angeschlossen sind, bereits vorgeschlagen, zusätzlich selbsttätige Regeleinrichtungen vorzusehen, welche den Einfluß von Netzspannungsschwankungen auf die Höhe der Kippspannungen beseitigen.
Die Erfindung geht nun von der Erkenntnis aus, daß der Einfluß von Netzspannungsschwankungen auf die Höhe der Kippspannungen sich auch bei der Wiederaufladung bzw. Nachladung von selten benutzten Reservebatterien sehr nachteilig bemerkbar macht. Bei diesen Batterien kommt es darauf an, daß sie in dem Augenblick, wenn sie eingesetzt werden müssen, weil die Netzspannung ausgefallen ist, tatsächlich auf das höchstmögliche Maß aufgeladen sind. Denn nur dann kann die Kapazität der Batterie voll ausgenutzt werden. Diese Aufladung auf den Höchstwert ist nicht mehr gewährleistet, wenn mit Schwankungen der Kippspannungsgrenzen gerechnet werden muß, und es bleibt dann nichts weiter übrig, als die Batterie größer zu bemessen, als es eigentlich erforderlich wäre. Eine Überbemessung ist natürlich bei Anlagen, die ohnehin nur für den Notfall vorgesehen sind, besonders unerwünscht. Hier machen sich auch schon kleinste Netzspannungsschwankungen unangenehm bemerkbar. Gemäß der Erfindung wird deshalb auch für die Wiederaufladung und Aufrechterhaltung des vollen Ladezustandes von selten benutzten Reservebatterien, z. B. von Notbeleuchtungsbatterien, außerhalb der Benutzungszeit mit Hilfe einer kippfähigen Ladeeinrichtung vorgeschlagen, an der Ladeeinrichtung zusätzlich selbsttätige Regeleinrichtungen vorzusehen, welche den Einfluß von Netzspannungsschwankungen auf die Höhe der bei der Volladung auftretenden Kippspannung zu beseitigen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Mit 5 sei eine Reservebatterie bezeichnet, die nur bei Ausfall der Netzspannung zum Einsatz gelangt. Zur Ladung außerhalb ihrer Benutzungszeit dient eine Gleichrichteranordnung q., die z. B. aus Trockengleichrichtern bestehen kann. Als kippfähige Anordnung dient in an sich bekannter Weise die Parallelschaltung einer gesättigten Drosselspule 2 mit einem Kondensator 3. Um nun die an der Reihenschaltung dieses Kippkreises mit dem Gleichrichter liegende Wechselspannung auch dann konstant zu halten, wenn sich die speisende Netzspannung ändert, ist eine Anordnung vorgesehen, die aus den beiden Transformatoren 15 und 16 besteht, deren Sekundärwicklungen gegeneinandergeschaltet sind, während die in Reihe geschalteten Primärwicklungen an der Netzwechselspannung liegen. Der Transformator 15 ist gesättigt. Der Transformator 16 ist ungesättigt. Würde man die Sekundärspannung lediglich dem Transformator 15 entnehmen, so würde sich diese, wenn auch nur in geringem Maße, bei Änderungen der Primärspannung ändern. Bildet man dagegen, wie in Fig. i dargestellt, die Sekundärspannung aus der Differenz der Sekundärspannungen des Transformators 15 und des Transformators 16, so kann man in an sich bekannter Weise durch geeignete Bemessung dieser Wicklungen erreichen, daß die an den Klemmen dieser Wicklungen abgenommene Spannung auch bei großen Änderungen der Primärspannung annähernd konstant bleibt. Besonders zweckmäßig ist es, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, noch einen Kondensator 17 zum gesättigten Transformator 15 parallel zu schalten.
Die an den Sekundärwicklungen abgenommene Spannung und die gesättigte Drosselspule 2 und der Kondensator 3 werden so gewählt, daß bei Beginn der Ladung, also einer Batteriezellenspannung von ungefähr 2,1 Volt, ein Ladestrom entsprechend dem Nennstrom des Gleichrichters auftritt. Durch diesen Strom wird die Batterie geladen, und der Strom nimmt allmählich bei steigender Batteriespannung ab. Bei Erreichen einer bestimmten oberen Spannung, bei welcher die Batterie vollgeladen ist, z. B. bei 2,6 Volt pro Zelle, tritt eine plötzliche Absenkung des Ladestromes auf einen geringen Wert ein, welcher gerade ausreicht, um die Batterie im vollgeladenen Zustand bei einer Batteriespannung von 2,I5 bis 2,2 Volt pro Zelle zu erhalten. Bei Einsatz der Batterie sinkt die Batteriespannung infolge der Entladung auf 2 Volt pro Zelle oder darunter. Beginnt nach Wiederkehren der Netzspannung die Wiederaufladung der Batterie, so stellt sich sofort ein Ladestrom entsprechend dem oberen Grenzwert ein, da dann die Spannung der unbelasteten Batterie, auch wenn sie nicht voll entladen worden ist, unterhalb des unteren Kippunktes liegt. Verwendet man statt der in der Abb. i dargestellten kippfähigen Anordnung aus gesättigter Drosselspule und Parallelkondensator einen thermonegativen Widerstand als kippfähige Anordnung, so muß dessen zeitliche Trägheit so groß sein, daß sich die Batteriespannung noch während der kleinen Stromwerte nicht über die Spannung des unteren Kippunktes erhebt. Die genannten Spannungswerte gelten für Bleizellen, für andere Batterien, beispielsweise alkalische, sind die Absolutwerte der Spannungen andere. Man wird auch hier die Spannung des oberen Kipppunktes so wählen, daß im Augenblick des Kippens die Batterie voll geladen ist, und die Spannung des unteren Kippunktes so, daß sie noch oberhalb der Entladespannung liegt.
Wie bereits erwähnt, können auch noch andere kippfähige Anordnungen statt der in der Abbildung dargestellten verwendet werden, beispielsweise, wie bereits erwähnt, ein thermonegativer Widerstand in Reihe mit dem Gleichrichter. Man kann aber auch z. B. statt der Parallelschaltung von gesättigter Drossel und Kondensator eine Reihenschaltung beider vornehmen. Auch die Schaltungen, die eine veränderliche Spannung in eine konstante Spannung umformen, können iri verschiedener Weise ausgebildet sein.

Claims

PATENTANSPR SUCHE: i. Anordnung zur Wiederaufladung und Aufrechterhaltung des vollen Ladezustandes von selten benutzten Reservebatterien, z. B. von Notbeleuchtungsbatterien, außerhalb der Benutzungszeit mit Hilfe einer kippfähigen Ladeeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß an der Ladeeinrichtung zusätzlich selbsttätige Regeleinrichtungen vorgesehen sind, welche den Einfluß von Netzspannungsschwankungen auf die Höhe der bei der Volladung auftretenden Kippspannung beseitigen.
2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Netzspannung und den Ladegleichrichtern eine selbsttätige Regeleinrichtung eingeschaltet ist, welche eine veränderliche Spannung in eine konstante Spannung umformt. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr. 264 028, 339 182, 607 171, 65q.380, 685 951britische Patentschrift Nr. 388 772; USA.-Patentschrift Nr. 891 797; Elektrotechnische Zeitschrift vom 26. Oktober 1933, S.1037 und 1038; Elektrotechnischer Anzeiger vom 24. Mai 1934 S. 498.