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Gleichrichterpuffergerät mit einer gleichstromvormagnetisierten Ladedrossel
In bekannten, an ein Wechselstromnetz angeschlossenen Gleichrichterlade- und Pufferschalteinrichtungen
für den selbsttätigen Übergang vom Puffern zum Schnelladen und umgekehrt wird der
Hauptladestromkreis auf eine höhere oder niedrigere Spannung, z. B. auf eine andere
Transformatoranzapfung, mittels eines Spannungsrelais umgeschaltet. Bei den z. B.
in Anlagen für große Verstärker-oder Wählerämter mit Stromstärken von iooo Ampere
arbeitenden Puffergeräten gibt eine solche wiederholte Schaltung im Hauptstromkreis
zu akustischen und wegen der Plötzlichkeit auch zu weiteren Funktionsstörungen Anlaß.
Diese Umschaltung auf Schnelladung kann wegen zu großer Batteriebelastung, Absinken
der Netzspannung oder auch Ausfall derselben erforderlich sein.
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Es ist weiter schon bekannt, auf eine Batterie zwei Ladegeräte, von
denen das eine oder auch beide mit Lade- bzw. Kippladedrosseln geregelt werden können,
mit unterschiedlicher Kennlinie so arbeiten zu lassen, daß das eine Ladegerät eine
Pufferkennlinie,
das andere eine Ladekennlinie besitzt. Eine derartige
Anordnung mit zwei Leistungsgleichrichtern ist aber wesentlich teurer und auch umfangreicher
als eineAnlage mit einem einzigen Leistungsgleichrichter. Außerdem ist es schwierig.
Pendelungen solcher dauernd mit der Batterie gemeinsam verbundener Ladegeräte unterschiedlicher
Charakteristik zu vermeiden.
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Beim Gegenstand der Erfindung sind diese Nachteile für ein Puffergerät
mit gleichstromvormagnetisierter Regeldrossel vermieden, indem das in seiner Charakteristik
beeinflußte Gleichrichterladegerät durch Umschaltung eines Hilfsstromkreises, nämlich
des die Regeldrossel beeinflussenden Kreises, durch von der Batteriespannung abhängige
Relais gesteuert wird. Die 'Verwendung derartiger spannungsabhängiger Relais für
Puffer- und Schnelladeregelung ist bekannt. Da die Hilfsstromkreise wesentlich kleinere
Leistungen verbrauchen, ist der Aufwand für die notwendigen Schaltkontakte beim
Gegenstand der Erfindung geringer und die Beanspruchung der Schaltkontakte praktisch
unbedeutend; auch werden Störungen der erwähnten Art vermieden.
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Nach weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird bei der Parallelschaltung
mehrerer Pufferladegeräte und gegebenenfalls mehrerer Batterien nur ein einziges
Pufferladegerät mit einer vollständigen Umschalteinrichtung ausgerüstet, das mit
einem besonderen Kontakt seines Umschaltrelais unmittelbar oder über ein Schütz
die anderen Pufferladegeräte wechselweise auf Puffern und Schnelladen umschaltet.
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In den Fig. i bis 3 ist der Gegenstand der Erfindung an Ausführungsbeispielen
und einer schematischen Charakteristik erläutert.
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In der Fig. i ist i die über den Ladegleichrichter 2 und z. B. über
den Transformator 3 die Batterie .I für den Stromverbraucher 5 speisende Wechselstromquelle.
Selbstverständlich ist eine Schaltanordnung nach der Erfindung auch für Mehrphasenbetrieb
brauchbar. Zum normalen Pufferbetrieb ist in der Zuleitung zwischen Wechselstromnetz
i und Gleichrichter 2 eine Regeldrossel 6 eingeschaltet, deren Vormagnetisierungsspule
beim Puffern über die Kohlewiderstandssäule 7a des schematisch dargestellten Kohledruckreglers
7 an eine hinreichend gleichbleibende Spannung, wie hier dargestellt die Batteriespannung,
gelegt ist. Die Fühlerspannung für den -Magnetregler 711, der die Kohleplattensäule
7a entgegen der Feder 7c zusammenzudrücken sucht. wird normal über den Kontakt 911
ebenfalls an den Klemmen der Batterie abgenommen. Dieser Schaltungszustand stellt
die bekannte Pufferschaltung mit Regel-Z' dar, die im Betrieb die Batteriespannung
in engen Grenzen, z. B. bei Bleiakkumulatoren zwischen 2.2; und 2,i; V je Zelle.
hält. Sobald aber bei höherer als norinaler Belastung oder nach etwas längerem Ausfall
des Wechselstromnetzes die Batteriespannung auf etwa 2.1 V je Zelle abgesunken ist,
fällt das mit seiner Erregerwicklung parallel zur Batterie gelegte Spannungsrelais
8 ab und legt mit seinem Kontakt 8r die Erregerwicklung des Spannungsrelais c) an
die Batteriespannung. Das sich dann mit seinem Kontakt 9h selbst haltende Spannungsrelais
9 schaltet dabei seinen Kontakt 9a um. der den Fühlerstromkreis 7v des Kohledruckreglers
7 an eine im Umschaltaugenblick etwa der Batteriespannung entsprechende Gleichspannung
legt, die nach weiterer Ausgestaltung der Erfindung zwischen der Regeldrossel 6
und dem Gleichrichter 3 in Parallelschaltung über einen Hilfstransformator io und
einen Hilfsgleichrichter i i entnommen wird. An sich könnte diese Spannung auch
dem Netz entnommen «-erden; jedoch «-erden dann die Netzspannungsschwankungen nicht
mit ausgeregelt, was aber bei der beschriebenen Entnahme hinter der Regeldrossel
der Fall ist. Da hierbei die Fühlerspannung an dem Kohledruckregler gleichbleibt,
kann nunmehr die Ladung auf der viel steileren Ladecharakteristik der Kippladedrossel
6 erfolgen. bis bei einer Spannung von etwa 2.7 V je Zelle und dem höchsten Kippladestrom
etwa entsprechendem Ladestrom das mit seiner Wicklung an der Batteriespannung liegende
Spannungsrelais i2 anzieht und mit seinem Kontakt i2'' durch Auftrennen des über
den Haltekontakt 911 des Relais 9 geführten Haltestromkreises das Relais 9 zum Abfall
bringt. Das Relais 9 schaltet dabei die Fühlerspannung des Kohledruckreglers wieder
auf Puffern um.
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In der Fig. 2 ist schematisch die Kurvencharakteristik für den wechselweisen
Puffer-und Schnelladebetrieb dargestellt.
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Im normalen Betrieb wird zwischen den Spannungsgrenzen 2,25 V und
2.i@ V je Zelle in Pfeilrichtung die Kurve a - b - c - d für den Pufferbetrieb
durchlaufen, wobei dem Kipppunkt b der höchste Pufferstrom und die niedrigste Pufferspannung
entspricht. Fällt bei erhöhter Belastung oder infolge NTetzspannungsausfalls die
Spannung über b hinaus, so erfolgt bei e die Umschaltung auf die steile Ladekennlinie
e-f. Dabei wird bei f
etwa die Spannung 2,7 V je Zelle und etwa der maximale
Pufferstrom erreicht. In diesem Zustand erfolgt wiederum die Umschaltung auf Puffern.
Im durch den Verbraucher unbelasteten Zustand verläuft dann die Spannung der Batterie
fallend auf der Linie f -g,
um bei irgendeiner Belastung auf einen
Punkt der Linie d-a-c ziemlich schnell herabzusinken.
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Die gegenüber dem Puffern viel steilere Schnelladecharakteristik kommt
dadurch zustande, daß infolge der Sättigung der Ladedrossel der innere Widerstand
des Gleichrichters bzw. zusätzlich des Transformators und gegebenenfalls ein in
deren Stromkreis eingeschalteter zusätzlicher ohmscher Widerstand die Steilheit
der Ladecharakteristik bestimmt.
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In vielen Fällen ist es bei größerer Stromentnahme erwünscht, diese
Ladecharakteristik noch zu versteilern. Dabei wird nach weiterer Ausgestaltung der
Erfindung der angenähert gleichbleibenden Fühlerspannung bei der Umschaltung auf
Ladebetrieb noch eine dem Betriebsstrom proportionale Spannung zugesetzt. Die Fig.
3, deren der Fig. i entsprechende Teile die gleichen Bezugziffern haben, zeigt das
Schaltbild für diese Betriebsweise. Bei der Schaltung nach der Fig. 3 ist in die
Zuleitung von Netz zum Gleichrichter ein Stromwandler 13 gelegt, dessen Betriebsspannungsabfall,
auf die Sekundärseite übertragen, dort durch den Gleichrichter 14 gleichgerichtet
und bei der Umschaltung auf Ladebetrieb durch den Kontakt 911 des Relais 9 mit der
Spannung des Gleichrichters i i in -Reihe gelegt wird. Fließt nunmehr z. B. ein
stärkerer Verbraucherstrom während des Ladebetriebes, so wird der Ladestrom entsprechend
erhöht.