-
Ladeeinrichtung mit Kontaktumformer Bisher wurden zur Pufferung und
Ladung der Heizbatterien in Verstärkerämtern vielfach geregelte Trockengleichrichter
verwendet. Zur Regelung der Gleichspannung werden auf der Wechselstromseite dem
Transformator Drosseln vorgeschaltet, deren Gleichstromvormagnetisierung durch einen
Kohledruckregler beeinflußt wird. Mit diesen Geräten wird ein Wirkungsgrad von höchstens
700/,) erreicht. Demgegenüber haben die Kontaktumformer, bedingt durch den sehr
kleinen inneren Widerstand und die geringe benötigte Antriebsleistung, einen Wirkungsgrad
von go bis 95 °/a.
-
Der Kontaktumformer ist ein rein mechanischer Gleichrichter. Die Gleichrichtung
wird wie beim elektrischen Pendelgleichrichter durch im Rhythmus der Netzfrequenz
betätigte Kontakte erzielt, die aber durch einen Synchronmotor angetrieben werden.
Die Ausgangsgleichspannung kann auf den gewünschten Wert eingestellt werden, indem
die Schaltphase des Kontaktapparates gegenüber der angelegten Wechselspannung verschoben
wird. Dies geschieht durch den Synchronmotor. Benutzt man hierzu einen Stellmotor,
der von der Abweichung der Ausgangsspannung vom Sollwert gesteuert wird, so ergibt
sich ein einfaches Regelverfahren zur Gleichhaltung der Ausgangsspannung.
-
Erfindungsgemäß werden die zur Einschaltung und zum vollselbsttätigen
Puffer-Lade-Betrieb notwendigen und in einer bestimmten Reihenfolge erforderlichen
Steuervorgänge selbsttätig bewirkt.
-
Die Aufgabe, die sich die Erfindung gestellt hat, ist folgende: I.
Selbsttätige Einschaltung des Geräts,
II. Spannungsregelung im Puffer-
und Ladebetrieb und III. selbsttätige Umschaltung von Laden auf Puffern.
-
Beim Einschalten darf erstens die Wechselspannung erst dann an den
Kontaktapparat gelegt werden, wenn der Synchronmotor seine volle Drehzahl erreicht
hat; muß zweitens die Polarität der vom Kontaktumformer abgegebenen Gleichspannung
überprüft werden, und muß drittens vor der Aufschaltung des Kontaktumformers auf
die Batterie die Ausgangsspannung desselben der Batteriespannung angeglichen werden,
um Überlastungen und Rückströme zu vermeiden. Daraus ergibt sich der im folgenden
Schema dargestellte Ablauf des Einschaltvorganges.
| @-r a) Netzschalter ein - Synchronmotor läuft an |
| b) Synchronmotor auf voller Drehzahl - Wechselspannung an Kontaktapparat |
| Gerät |
| abschalten c) Polaritätsprüfung |
| v |
| x |
| falsche Polarität richtige Polarität |
| d) Angleichung der Kontaktumformerspannung an die Batteriespannung |
| e) Zuschalten der Batterie |
Beim Umschalten von Laden auf Puffern ist zu beachten, daß erstens die Batterie
vom Kontaktumformer getrennt wird, um einen Rückstrom der aufgeladenen Batterie
in den nun auf Pufferspannung geregelten Kontaktumformer zu vermeiden, und zweitens
das Wiederzuschalten der Batterie erst dann erfolgen darf, wenn die Batteriespannung
auf 2,2 V/Z gesunken ist.
-
Im umgekehrten Fall kann beim Übergang von Puffer- auf Ladebetrieb
die Batterie am Kontaktumformer angeschlossen bleiben, da durch die geneigte Ladekennlinie
keine Überlastung des Geräts auftreten kann.
-
In der Figur ist der Gegenstand der Erfindung erläutert.
-
Zur Inbetriebnahme des Geräts wird über einen Schalter, der die Kontakte
P1, Pz, P3, P4 besitzt, das Schütz S1 eingeschaltet. Dadurch läuft der für den Antrieb
des Kontaktapparates erforderliche Synchronmotor Sm an und schaltet bei Erreichen
der richtigen Drehzahl über den Fliehkraftreglerkontakt FK das Schütz S2 ein, wodurch
die Wechselspannung an den Kontaktapparat gelegt wird. Das Schütz ist in diesem
Beispiel ein verklinktes, das auf einen ersten Impuls ein- und den zweiten Impuls
ausschaltet usf. Die Polarität der vom Kontaktumformer Kgl abgegebenen Gleichspannung
wird mit einem polarisierten Relais R9 überprüft, das bei falscher Polarität mit
dem Kontakt r9 das Relais R5 betätigt. Dieses schaltet seinerseits durch Schließen
des Kontaktes y;, das Schütz S1 aus. Der eben beschriebene Einschaltvorgang wiederholt
sich nun, und zwar so oft, bis die Schaltphase des Kontaktapparates gegenüber der
Wechselspannung so liegt, daß die vom Kontaktumformer gelieferte Gleichspannung
die richtige Polarität hat. Die Kontaktumformerspannung wird durch Verstellen des
Kontaktapparates gegenüber der Batteriespannung ausgeglichen. Der Stellvorgang wird
durch das Mittelstellungsrelais R4 eingeleitet. Auf diesem sind zwei Wicklungen
aufgebracht, von denen die eine am Ausgang des Kontaktumformers, die andere an der
Batterie angeschlossen ist. Ist die Kontaktumformerspannung höher oder tiefer als
die Batteriespannung, so wird der für die Regelung der Kontaktumformerspannung vorgesehene
Verstellmotor Vm über das Relais R4 und die Kontakte r11 bzw. r21 der Relais R1
bzw. R2 in der einen oder anderen Richtung betätigt. Sind die beiden Spannungen
gleich, so befindet sich der bewegliche Kontakt des Relais R4 in der Mittelstellung.
Die Relais R1 und R2 sind dann beide abgefallen, wodurch über ihre Ruhekontakte
r111, r22 und den bereits geschlossenen Kontakt y72 das Schütz S3 eingeschaltet
wird. Gleichzeitig schalten seine Hilfskontakte das Mittelstellungsrelais R4 ab
und das zur Spannungsregelung benötigte Drehspulenrelais R3 ein. Hiermit ist der
Kontaktumformer unter Beachtung aller Kriterien selbsttätig eingeschaltet und betriebsbereit.
Nunmehr können die für den Verstärkeramtsbetrieb erforderlichen Regelvorgänge eingeleitet
werden. Diese sind im Pufferbetrieb Regelung auf konstante Batteriespannung unabhängig
vom Verbraucherstrom und im Ladebetrieb selbsttätige Regelung auf eine vorgeschriebene
Ladekennlinie.
-
Im Ladebetrieb ist das Relais UY abgefallen. Die Spannungsspule des
Drehspulenrelais R3 liegt an einer Spannung Ud, die sich aus den Teilspannungen
UP
und U$ zusammensetzt. Die am Potentiometer W6 abgegriffene Spannung Up
ist der Batteriespannung proportional, während sich der Spannungsabfall U" der zweckmäßigerweise
an der Siebdrossel abgegriffen wird, proportional mit dem Ladestrom ändert. Das
Drehspulenrelais R3 hält die Spannung Ud konstant. Da Ud = U9 + U$ ist, so
muß bei steigender Batteriespannung UB und somit auch steigender Spannung
Up
die Spannung U3. mit einen entsprechenden Betrag kleiner werden. Dies ist
jedoch nur dadurch möglich, daß der Ladestrom kleiner wird.
-
Während der Pufferung ist das Relais L',. angezogen. Die Spannungsspule
des Drehspulenrelais R3 liegt nun über die Umschaltkontakte u,.1, ac,.3 und den
Vorwiderstand w4 an den Klemmen der Batterie. Der
Vorwiderstand
w4 ist so bemessen, daß die verlangte Pufferspannung von 2,2 V/Z erzielt wird.
-
Diese wird durch eine Relaisschaltung, die bereits für ähnliche Geräte
entwickelt wurde, bewirkt. Bei unter 2,1 V/Z absinkender Batteriespannung fällt
das Umschaltrelais U,. ab und schaltet den Kontaktumformer auf Laden um. Bei Erreichen
der höchsten Ladespannung, welche zwischen 2,4 und 2,7 V/Z einstellbar ist, zieht
U,. an und schaltet den Kontaktumformer wieder auf Pufferbetrieb. Zur Einleitung
des Umsteuervorganges wird ein Drehspulenrelais verwendet. Dessen Drehspule D liegt
über die Vorwiderstände WB und W7 an der Batteriespannung. Das Siebglied, aus W8,
C bestehend, verhindert ein Vibrieren des Meßwerkes bei welliger Gleichspannung.
Der Kontakt dl wird geschlossen, wenn die Spannung den Wert von 2,1: V/Z unterschreitet.
Der Kontakt dz wird geschlossen bei Erreichen einer Spannung, die mittels einer
Schraube zwischen 2,4 und 2,7 V/Z eingestellt werden kann. Die Wirkungsweise der
Schaltung ist folgende: Der Kontakt dl schaltet bei Unterschreiten von 2,1 V/Z das
Relais R13 ein, welches die Umsteuerung der Geräte von Puffern auf Laden vornimmt.
Das Relais R13 hält sich nun über den Kontakt yls selbst, so daß der empfindliche
Kontakt dl des Drehspulenrelais nur während des Schaltens belastet ist. Steigt nun
die Batteriespannung auf den eingestellten Höchstwert, so schließt der Kontakt d2
das Relais R13 kurz, es fällt ab und steuert die Gleichrichter wieder auf Puffern
um. Das Relais R12 ist an einem im Gerätausgang liegenden Meßwiderstand W9 angeschlossen.
Bei Überschreiten des zulässigen Pufferstromes schaltet der Kontakt r12 die Heizwicklung
B des Bimetallstreifens ein, der nach einiger Zeit den Kontakt b schließt und dadurch
die Umsteuerung auf Laden einleitet. Die Verzögerung ist notwendig, damit bei kurzen
Stromstößen, wie sie beim Einschalten auftreten, eine Umsteuerung verhindert wird.
Bei Ladebetrieb wird das Bimetallrelais durch r12 abgeschaltet.
-
Wie bereits oben beschrieben, muß bei der Umschaltung von Laden auf
Puffern die Batterie vom Kontaktumformer getrennt werden. Dies geschieht mit dem
wie das Schütz S1 verklinkten Schütz S3, welches durch das Umschaltrelais U,. mit
dem Kontakt ur2 abgeschaltet wird. Nun wird die Spannung des Kontaktumformers durch
das Mittelstellungsrelais R4 der Batteriespannung laufend angeglichen. Das Schütz
S3 kann erst dann eingeschaltet werden, wenn die Batteriespannung auf 2,2 V/Z abgesunken
ist. Dies wird erreicht durch das Drehspulenrelais Rs, das bei Absinken der Batteriespannung
auf 2,2 V/Z das Relais R7 einschaltet, dessen Kontakt r72 die Einschaltung des Schützes
S3 bewirkt. Das Relais R7 hält sich nun über die Kontakte r73 und r8 selbst, um
ein Abfallen des Schützes S3 bei den zulässigen, geringen Schwankungen der Pufferspannung
zu vermeiden.
-
Ist die Betriebsspannung beispielsweise durch Netzausfall unter 2,1
V/Z gesunken, so fällt das Umschaltrelais U,. ab und schaltet den Kontaktumformer
auf Laden um. Bei wiederkehrender Netzspannung schaltet sich das Gerät, wie oben
beschrieben, wieder ein. Außerdem enthält die Relaisschaltung, die das Umschalten
von Puffern auf Laden bewirkt, ein Relais, das bei Überschreiten des zulässigen
Pufferstromes das Relais U,. auf Laden schaltet. Dann ist der vom Kontaktumformer
abgegebene Strom durch die Ladekennlinie begrenzt. Bei der anschließenden Ladung
betätigt das Drehspulenrelais R6 bei etwa 2,3 V/Z das Relais Re, welches das Relais
R7 über den Kontakt r8 zum Abfallen bringt. Diese Umschaltung ist erforderlich,
damit nach beendigter Ladung auf Pufferbetrieb umgeschaltet werden kann.
-
Zur Vermeidung eines Rückstromes bei ausfallender Netzspannung muß
das Schütz S3 möglichst schnell abgeschaltet werden. Dies geschieht durch den Ruhekontakt
y1,. des Relais R11. Außerdem ist in der Schaltung ein Phasenüberwachungsrelais
Rlo vorgesehen, das beim Ausbleiben einer oder zweier Phasen das Schütz S3 über
den Arbeitskontakt rlol abschaltet.