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Stromversorgungsgerät Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät und
eine Anlage zum Versorgen von elektrischen Apparaten und Maschinen mit Strom von
einstellbarer Spannung und Stärke.
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In Schulen und Unterrichtsanstalten werden elektrische Apparate und
Vorführgeräte, soweit nicht die Netzspannung unmittelbar herangezogen wird, durch
Akkumulatorenbatterien oder Umformer mit Strom versorgt. Umformer müssen im allgemeinen
in einem vom Unterrichtsraum entfernten Aufstellungsraum angeordnet werden, wodurch
sich lange Kabelleitungen ergeben, die zu unnötigen Spannungsverlusten führen. Außerdem
lassen sich Strom und Spannung nur in beschränkten Grenzen regeln.
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Akkumulatorenbatterien benötigen eine sorgsame Wartung, die nicht
immer vorgenommen wird, so daß ein hoher Verschleiß eintritt und damit .die Spannungsquelle
nicht betriebsbereit ist, wenn sie gebraucht wird, cla die Zellen entweder verdorben
oder verschieden stark entladen sind. Bei der Erzeugung höherer Ströme, z. B. zur
Demonstration von magnetischen Kraftlinien, ergeben sich besondere Schwierigkeiten,
da sich Akkuzellen ungleicher Kapazität nicht beliebig parallel schalten lassen.
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Die vorerwähnten Nachteile von Akkumulatorenbatterien und Netzumformern
werden bei dem Versorgungsgerät nach der Erfindung vermieden. Das erfindungsgemäße
Gerät wird im wesentlichen durch einen Netzgleichrichter in Graetzschaltung dargestellt,
welcher von einem Stufentransformator und einem kontinuierlich regelbaren, in Serie
mit dem Stufentransformator liegenden Zusatztransformator gespeist wird. Vorteilhaft
ist es, das Stromversorgungsgerät aus zwei solchen in Graetzschaltung aufgebauten
Netzgleichrichtern herzustellen, welche je nach Bedarf in Serie oder parallel geschaltet
werden können. Die erst- oder auch die letztgenannten kombinierten Stromversorgungsgeräte
lassen sich zu
einer universell verwendbaren Anlage zusammenstehen
und werden beispielsweise in einem schalttafelförmigen Gestell herausnehmbar untergebracht.
Diese in dem Rahmengestell untergebrachten Stromversorgungsgeräte lassen sich zur
Erhöhung der abgegebenen Gleichspannung in Serie oder zur Erhöhung der Stromstärke
parallel schalten.
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Das erfindungsgemäße Gerät bzw. eine aus einzelnen zusammengesetzten
Geräten bestehende Kombination liefert jede gewünschte Spannung bzw. Stromstärke
innerhalb eines bestimmten Spannungs-bzw. Stromstärkebereiches, der je nach Anzahl
der in der Kombination vorhandenen Einzelgeräte beliebig vergrößert werden kann.
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In der Zeichnung sind mehrere Schaltbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt, und zwar zeigt Fig. i ein Schaltschema eines Stromversorgungsgerätes,
Fig. 2 ein Schaltschema eines gegenüber Fig. i verbesserten Stromversorgungsgerätes,
Fig. 3 das Schaltschema einer Kombination von sechs Einzelgeräten nach Fig.i oder
2.
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Das Stromversorgungsgerät nach Fig. i besteht aus zwei vom Wechselstromnetz
i gespeisten Transformatoren 2" und 2b mit einem in Graetzschaltung aufgebauten
Trockengleichrichter 3. Der Gleichstrom -wird an den Klemmen 4 und 5 entnommen.
Der Transformator 2" stellt einen Stufentransformator dar, und der mit ilhm sekundärseitig
in Serie liegende Transformator 2b wird primärseitig durch ein Potentiometer 6 eingeregelt.
Um eine Überlastung des Potentiometers im letzten Teil des Regelbereiches auszuschließen,
muß es in mehreren Stufen verschiedenen Drahtquerschnitts gewickelt werden. Mit
Hilfe des Stufentransformators 2a können beispielsweise Spannungssprünge von etwa
5 Volt eingestellt werden. Innerhalb dieser Spannungsstufen kann durch Betätigung
des Regelpotentiometers 6 jeder gewünschte Spannungswert eingestellt werden. Eine
ausreichende Überlappung der Spannungsstufen ist jederzeit vorhanden. Sekundärseitig
liegt ein Teil des Stufentransformators 2a direkt an Klemmen 7 und 8, von denen
eine nicht regelbare Wechselspannung, z. B. von 6 Volt, zum Betrieb von Projektionslampen
abgenommen werden kann. Dem Gerät können nicht nur Gleichspannungen, sondern auch
Wechselspannungen über die Steckkontakte 9 und io oder einen Stufenschalter entnommen
werden. Um eine Überlastung des Gerätes zu verhindern, ist ein Amperemeter i i eingebaut,
welches den der Sekundärseite entnommenen Wechselstrom anzeigt.
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Bei dem verbesserten Gerät nach Fig. 2 werden entweder zwei Stufentransformatoren
2a und 2C oder ein Transformator mit zwei getrennten Sekundärwicklungen verwendet.
Ebenso kann man zwei regelbare Zusatztransformatoren 2b und 2d oder einen Zusatztransformator
mit getrennten Sekundärwicklungen verwenden. Die Wicklungen 211 und 2b als auch
die Wicklungen 2C und 2d sind in Serie geschaltet, und die abgenommenen Spannungen
werden durch zwei in Graetzschaltung liegende Trockengleichrichter3a und 3b gleic'hgerichtet-.
Die erzeugten Gleichspannungen können je nach Bedarf parallel oder in Serie geschaltet
werden. Im Beispiel erfolgt die Umschaltung durch einen zweipoligen Umschalter 16.
Die Gleichspannung wird an den Klemmen 4 und 5 abgenommen. Die Höhe der gewünschten
Gleichspannung wird, wie im Beispiel Fig. i, durch zwei gekuppelte Rastenschalter
12 und 13 grob eingestellt, wobei jeNveils gleiche Windungszahlen auf den Sekundärhälften
erfaßt werden. Innerhalb der einzelnen Stufen kann die Spannung wieder durch ein
Potentiometer 6 beliebig eingeregelt werden. In jedem Netzgleichrichter ist im übrigen
ein Meßinstrument i i° und i ib vorgesehen. I ia mißt den dem Gleichrichter
3b und i ib den dem Gleichrichter 3a zugeführten Wechselstrom. Bei Serienschaltung
beider Netzgleichrichter entspricht der Gesamtstrom dem von jedem Amperemeter angezeigten
Strom, bei Parallelschaltung hingegen der Summe der beiden Teilströme. Wie im Beispiel
Fig. i kann an den Klemmen 7 und 8 ein Wechselstrom von festgelegter Spannung und
an dem Klemmen 14 und 15 ein regelbarer Wechselstrom abgenommen werden.
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Die Schaltungen nach den Fig. i und 2 werden in einem geschlossenen
Gehäuse mit vorderer Schaltplatte angeordnet, auf der die einzelnen Schalter, Meßinstrumente
und Anschlußklemmen vorgesehen sind.
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Kommt man mit der gelieferten Gleichspannung der Geräte nach Fig.
i und 2 nicht aus, so ist es möglich, beliebig viele Stroinversorgungsgeräte nach
Fig. i oder 2 in Serie zu schalten oder zur Erhöhung der Stromstärke eine beliebige
Zahl dieser Geräte parallel zu schalten. Eine solche Kombination ist in Fig. 3 dargestellt.
Hier sind z. B. sechs Netzgleichrichter Al bis A6 vorgesehen. Diese Netzgleichrichter,
die der Ausführung nach Fig. i oder 2 entsprechen, werden in einem schalttafelähnlichen
Rahmengestell angeordnet und in nicht dargestellter Weise vom Netzstrom gespeist.
Hierbei ist es erforderlich, jedes einzelne Netzgerät auf der Rückseite mit einer
Kontaktbrücke auszurüsten, welche in ein entsprechendes Gegenstück im Rahmengestell
paßt. Diese Bauweise bietet die -Möglichkeit, ein beliebiges Stromversorgungsgerät
aus dem Gestell herauszunehmen und es, z. B. in Schulen auf dem Schülertisch, zu
Demonstrationszwecken zti verwenden.
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Um die sechs Stroinversorgungsgeräie Al bis A6 je nach Bedarfsfall
in Serie oder parallel schalten zu können, sind fünf Schaltschützen Si bis S5 vorgesehen,
die durch Wechselstrom angetrieben werden. Durch Betätigung eines Schalters 17 in
die obere Stellung werden die beiden Schaltschützen S, und S2 gesteuert, wodurch
alle sechs Stromversorgungsgeräte Al bis A6 in Serie geschaltet sind. In der anderen
unteren Schalterstellung werden durch die Schützen S3 bis S5 alle Geräte Al bis
As parallel geschaltet. Der Hauptschalter 18 schaltet die Stromzufuhr zu den einzelnen
Stromversorgungsgeräten A1 bis A6 zu oder ab. Bei der Schalterstellung Serie wird
automatisch ein Regulierwiderstand i9 in den Stromkreis geschaltet, der in °rster
Linie zum Betrieb
einer Bogenlampe Verwendung findet, die an die
Klemmen 2o angeschlossen wird. Weithin sichtbare Strom- und Spannungsmesser 21 und
22 gestatten eine bequeme Überwachung des Betriebszustandes. Der Gleichstrom wird
im übrigen an den Klemmen 23 abgenommen. Es ist selbstverständlich möglich, jedes
einzelne der Stromversorgungsgeräte A1 bis AB für sich zu verwenden und diesen Geräten
die benötigten Gleich- oder Wechselspannungen zu entnehmen.
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Die Anordnung der einzelnen Stromversorgungsgeräte auf dem gestrichelt
angedeuteten Rahmengestell ist so getroffen, daß z. B. die beiden unteren Geräte
AS und AB zu Demonstrationszwecken entfernt werden können, ohne daß die Betriebsbereitschaft
der Gesamtanlage in Mitleidenschaft gezogen wird. Zu diesem Zweck werden an Stelle
der Netzgeräte Kurzschlußstecker 26 und 27 in die entsprechenden Kontaktleisten
24 und 25 im Gestell eingeführt, die durch einen Schaltschützen Se gesteuert werden.
Hierdurch wird nach Entnahme eines der Geräte A5 oder A8 bei versehentlicher Schaltung
auf parallel ein Kurzschluß der Ausgangsspannung mit Sicherheit vermieden.