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Schaltung von Trockengleichrichtern mit durch Gleichstrom vormagnetisierte
Regeldrosseln geregelter Ausgangsspannung Die Erfindung betrifft einen zur Ladung
einer Batterie dienenden magnetisch geregelten Gleichrichter, insbesondere Trockengleichrichter.
Bei solchen Anordnungen ist es mitunter erwünscht, eine Kennlinie auszuregeln, wie
sie in Fig. r wiedergegeben ist. Hierbei beginnt die Ladung mit 2 V je Zelle bei
roo Oh, Strom. Die Zellenspannung steigt mit abnehmender Stromstärke bis auf 2,4
V je Zelle an, und der Ladestrom kippt dann auf 0 Amp. ab. Danach nimmt die-Zellenspannung
bis auf 2,2V je Zelle ab, wobei wieder ein gewisser Ladestrom einsetzt. Ist die
Batterie noch nicht voll geladen, so reicht dieser kleine Ladestrom nicht aus, um
die Batterie auf 2,2 V Zellenspannung zu halten, und der Ladestrom kippt auf den
großen Stromwert T1. Dieses Spiel setzt sich sti lange fort, bis dieBatterie voll
geladen ist und der kleine Stromwert ausreicht, um die Batterie auf 2,2 V Zellenspannung
zu halten.
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Zur Erreichung einer solchen Kennlinie ist bereits vorgeschlagen worden,
die Ladespannung nach dieser Kennlinie dadurch auszuregeln, daß die Ladespannung
verglichen wird mit einer Summenspannung aus einer konstanten Vergleichsspannung
und der gleichgerichteten Spannung einer Regeldrossel, die gegensinnig von einer
annähernd konstanten Größe und voni Ladestrom vormagnetisiert wird. Bei dieser Anordnung
ergibt sich jedoch noch der Nachteil, daß im Gebiet kleiner Ladeströme die Kennlinie
mit steigendem Strom ansteigt. Es hat
sich nun gezeigt, daß eine
solche steigende Kennlinie bei Batteriebelastung der Gleichrichteranordnung keinen
stabilen Betrieb ergibt. Um die notwendige fallende Tendenz im Anfangsteil der Kennlinie
zu erreichen, ist es bei der vorgeschlagenen Anordnung daher notwendig, der Batterie
einen Widerstand vorzuschalten, der aber einen Wirkleistungsverlust mit sich bringt.
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Erfindungsgemäß arbeiten zur Erzielung einer solchen Kennlinie mit
der im Anfangsteil erforderlichen Neigung auf die Batterie zwei parallel geschaltete
Teilgleichrichter, von denen der eine mit einer annähernd konstanten Wechselspannung
und der zweite mit einer Drossel gespeist wird, die gegensinnig von einer konstanten
Größe und vom Ladestrom vormagnetisiert wird. Die Bemessung der Drossel ist dabei
derart gewählt, daß bei einem mittleren Ladestrom sich die Vormagnetisierungen in
der Drossel aufheben, so daß die Spannung an der Drossel einen Höchstwert erreicht.
Bei großem Ladestrom 'und bei kleinem Ladestrom ist die Drossel gesättigt und liefert
nur eine kleine Spannung. Der erste Teilgleichrichter liefert eine abfallende Kennlinie
mit einer Spannungshöhe, wie sie für die Erhaltungsladung der Batterie notwendig
ist. Die Parallelschaltung der beiden Teilgleichrichter bewirkt, daß jeweils nur
derjenige Teilgleichrichter zur Wirkung kommt, der die höhere Spannung besitzt.
Bei kleinem Ladestrom ist dieses der erste Teilgleichrichter für die Erhaltungsladung,
bei mittlerem Ladestrom der zweite Teilgleichrichter für die Ladung z. B. auf 2,4
V je Zelle; bei großem Ladestrom sind beide Teilgleichrichter für die Ladung wirksam
entsprechend den Neigungen ihrer Kennlinien. Die Neigung der Kennlinie des ersten
Teilgleichrichters kann durch einen Ohmschen oder induktiven Widerstand entsprechend
gewählt bzw. eingestellt werden.
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Es sind Zwar bereits Einrichtungen mit zwei Trockengleichrichteranordnungen
bekanntgeworden, die parallel geschaltet werden konnten, um auf diese Weise eine
Batterie z. B. mit dem doppelten Strom aufladen zu können.
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Weiterhin ist es bekanntgeworden, zwei parallel geschaltete Gleichrichter
zu verwenden, von denen der eine mit annähernd konstanter Spannung gespeist wird
und der andere über eine Drosselspule. Diese Gleichrichter wirken dabei derart,
daß der eine Gleichrichter den maximalen Verbraucherstrom mit einer solchen Charakteristik
liefert, daß die Gasungsspannung der Batterie auch beim minimalen Stromverbrauch
nicht erreicht wird. Der-andere Gleichrichter soll dabei im normalen Betrieb der
Anordnung höchstens einen kleinen Zusatzstrom liefern. Beim Absinken der Batteriespannung
unterhalb eines bestimmten Wertes soll er jedoch eine Schnellaufladung der Batterie
bewirken. Diese Schnellaufladung soll beim Erreichen einer oberen Spannung, die
größer ist als die vom anderen Gleichrichter erreichbare Spannung, durch ein Kippen
des Stromes auf Null oder einen kleinen Wert verändert werden. Für die Erreichung
dieses Effektes ist dem zweiten Gleichrichter bei dieser Anordnung eine an der Bildung
einer Kippanordnung beteiligte Drossel vorgeschaltet.
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Bei einer solchen Anordnung wird jedoch nicht die Wirkung erreicht,
daß eine Batterie ohne parallel geschalteten Verbraucher nach dem Aufladen mit konstanter
Spannung im geladenen Zustand im Sinne einer Erhaltungsladung gehalten wird. Die
Batterie bei der bekannten Anordnung würde vielmehr entsprechend der Kennlinie des
einen Gleichrichters auf eine Spannung ansteigen, die insbesondere von der Batteriekapazität,
dem Zustand der Batterie hinsichtlich ihrer Güte und ihrem jeweiligen Ladezustand
abhängt. Demgegenüber handelt es sich nach der vorliegenden Erfindung um eine Einrichtung
zur selbsttätigen Wiederaufladung einer Batterie und einer Erhaltungsladung derselben,
welche unabhängig ist von der Kapazität der Batterie, ihrem Gütezustand und ihrem
erreichten Ladezustand. Das gewährleistet eine lange Lebensdauer der Batterie.
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Die Parallelschaltung der beiden Teilgleichrichter kann auch als Einheit
in Form eines Zusatzgleichrichters zu einem Hauptgleichrichter benutzt werden, welche
dann gemeinsam in Reihenschaltung auf die Batterie arbeiten und wobei der erste
Teilgleichrichter in Reihe mit dem Hauptgleichrichter wieder in dem angegebenen
Sinne eine abfallende Kennlinie liefert. Ein Ausführungsbeispiel für die Anwendung
der Erfindung veranschaulicht die Figur der Zeichnung.
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In Fig. 2 bezeichnen i und 2 die Klemmen des speisenden Wechselstromnetzes.
Die Gleichrichteranordnung wird über den Schalter 3 eingeschaltet. 4 bezeichnet
eine Regeldrossel in Form einer Ventildrossel mit den Arbeitswicklungen 4a, den
Steuerwicklungen 4b und den Ventilen 4" über welche der Transformator 5 primärseitig
gespeist wird. Sekundärseitig speist dieser Transformator über die Sekundärwicklung
5" die Gleichrichteranordnung 6, an der die Ausgangsklemmen 9 und io über die Glättungsanordnung
aus den Kondensatoren 7 und der Drossel 8 sowie dem Schaltkontakt 3a z. B. für den
Verbraucheranschluß liegen. Über die Wicklung 5b des Transformators 5 und einen
einstellbaren Vorwiderstand i i wird ein Teilgleichrichter gespeist mit den Ventilen
12 bis 15. Über die Wicklung 16d der Regeldrossel 16, welche über die Leitungen
17, 18 und die Drossel i9 an ihrer Wechselstromwicklung 16" vom Netz gespeist wird,
wird der Teilgleichrichter gespeist, der aus den Ventilen 14, -15, 2o und 21 besteht.
Wie zu erkennen ist, sind die beiden Teilgleichrichter aus den Ventilen 12, 13,
14, 15 und 14, 15, 2o, 21 derart parallel geschaltet, daß die Ventile 14 und 15
beiden Teilgleichrichtern gemeinsam sind. An der Regeldrossel 16 bezeichnet weiterhin
16b die Wicklung für eine konstante Vormagnetisierung der Regeldrossel 16, wobei
in diesem Falle für die konstante Vormagnetisierung dieSpannung an denAusgangsklemmen
9 und io der Gleichrichteranordnung über den Reihenwiderstand 22 benutzt ist. Die
Wicklung 16, der Regeldrossel 16 dient zur lastabhängigen
Vermagnetisierung
der Regeldrossel, denn sie liegt im Zuge der Leitung von der rechten gemeinsamen
Klemme der Teilgleichrichter über die Leitungsteile 23, 24 und 25 nach der Klemme
26. Zwischen den Klemmen 9 und 26 ist die zu ladende Batterie angeschlossen. Zwischen
einer Anzapfung 27Q der Batterie und der Anschlußklemme io des Verbrauchers liegt
ein Ventil 28 mit der Funktion, bei Netzausfall bis zum Schließen der Kontakte des
Schützes 29 für die Schaltung der Batterie auf den Verbraucher den Verbraucherstrom
zu liefern.
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Über die Leitungen 30 und 31 liegt der magnetische Regler 32
an der Verbraucherspannung. Er liefert über die Glättungsdrosse133 den Vormagnetisierungsstrom
für die Steuerwicklung 34Q der Drossel 34, über welche von der Wicklung 35b des
Transformators 35 die Gleichrichteranordnung 36 gespeist wird, so daß am Widerstand
37 eine entsprechende Gleichspannung entsteht. Gleichzeitig wird von der Wicklung
35, dieses Transformators 35 über die Gleichrichteranordnung 38 der Widerstand 39
gespeist. Die Reihenschaltung der Spannungen an den Widerständen 37 und 39 bestimmt
durch die Differenz der Spannungen den Gleichstrom durch die Steuerwicklung 4" der
Regeldrossel 4.
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Der Steuerschalter 40 für das Gleichrichtergerät hat vier Schaltstellungen,
und zwar von links aus gerechnet die Stellungen »Aus«, »Betrieb«, »Reserve,« und
»Aus«.
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In der Betriebsstellung ist sowohl der Hauptgleichrichter als auch
der Zusatzgleichrichter durch Einschaltung der konstanten Vormagnetisierung für
die Regeldrossel voll betriebsfähig.
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In der Stellung »Reserve« erfolgt die Zuschaltung des Gerätes über
das Schütz 3 durch ein Zuschaltrelais 41, welches in Abhängigkeit von der Gesamtbelastung,
d. h. einschließlich derjenigen eines nicht besonders dargestellten Gleichrichters,
anspricht. Sein Ansprechwert ist einstellbar durch den Widerstand 42. Im Falle der
Stellung »Reserve« bleibt die konstante Vormagnetisierung der Regeldrossel 16 über
deren Wicklung 16b ausgeschaltet, so daß sich das Gerät nicht an der Ladung der
Batterie beteiligen kann, weil bereits bei einem kleinen Ladestrom die Drossel 16
gesättigt ist und die Spannung an dem von -ihr gespeisten Gleichrichter ebenfalls
niedere Werte besitzt.