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Die Erfindung betrifft ein Stromversorgungsgerät für Gleichstromverbraucher, bestehend aus einer an einen Ladegleichrichter, dem eingangsseitig ein Netzrelais parallelgeschaltet ist, angeschlossenen Batterie als Hilfsspeisequelle für den Gleichstromverbraucher, aus mindestens einem von mindestens einer Ladekenngrösse gesteuerten Serientransistorsteller als Ladesteller, der in der Verbindungsleitung zwischen dem Ausgang des Ladegleichrichters und dem einen der beiden Batterieanschlüsse liegt, und weiters aus einer kapazitiven Einschaltstufe.
Das klassische Netzgerät mit Regellängstransistoren wird, gegenüber Geräten mit Thyristoren oder getakteten Netzgeräten, auch in Zukunft für höchste Ansprüche in bezug auf Restwelligkeit und Funkstörgrad Verwendung finden.
Die herkömmlichen kombinierten Stromversorgungs- und Ladegeräte weisen jedoch noch folgende Mängel auf :
1. Sie müssen überdimensioniert sein oder sie dürfen nur mit einem Teil der Nennlast beaufschlagt werden, um nach einem Netzausfall, bei Netzwiederkehr, an den Ausgangsklemmen d. h. am Lastwiderstand die Nennspannung wieder sicher anzuschalten.
2. Bei Netzwiederkehr, nach einem längeren Netzausfall und weit abgesunkener Batteriespannung, wird durch die dann vorübergehend auftretende grosse Verlustleistung am Regel-Längsglied (Produkt
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vorhandene Strombegrenzung JG festgelegt ist.
Die verwendeten Kenngrössen haben folgende Bedeutung : U CE Kollektor-Emitterspannung des Serienstellers (T5) im Batterieregelteil
JC Kollektorstrom durch den Seriensteller (T5) Ui Gleichspannung am Lade-Elektrolytkondensator (C2)
UB Batteriespannung
3. Bei andauerndem Netzausfall (z. B. bei einer Station im Gebirge Ausfall durch Blitzschlag) wird die speisende Batterie durch die Verbraucher auf eine für sie schädliche kleine Spannung entladen.
4. Bei einem Kurzschluss auf der Verbraucherseite wird der Kurzschlussstrom gegenüber dem Nennstrom wohl reduziert (rückschaltend), aber es fliesst trotzdem noch ein erheblicher Teil des Stromes über den bestehenden Kurzschluss weiter.
5. Im Augenblick der Anschaltung der Batterie - vor Anlegen der Netzspannung - bei Vorhandensein einer kurzen Batteriezuleitung mit grossem Leiterquerschnitt und - Ladeelektrolytkondensatoren mit grossen Kapazitäten, die zum Zeitpunkt der Anschaltung vollkommen entladen sind wird das Stellglied (der Leistungstransistor im Längskreis) durch den Ladestromstoss im Kurzzeit-Inversbetrieb von der Batterie über den Ladeelektrolytkondensator zerstört.
Zur Vermeidung der vorstehenden Nachteile ist das Stromversorgungsgerät für Gleichstromverbraucher, der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass von einem an einen Kontakt des Netzrelais über die kapazitive Einschaltstufe angeschlossenen Steuerrelais mit mindestens zwei Arbeitskontakten je der eine von beiden mit dem Steuereingang des einen als Ladesteller dienenden Serientransistorstellers bzw. des andern Serientransistorstellers eines verbraucherseitigen Spannungsreglers verbunden ist.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist beim verbraucherseitigen Spannungsregler als Koppelglied zwischen dem Treibertransistor und dem Serientransistorsteller eine Zenerdiode geschaltet, der die Serienschaltung eines Arbeitskontaktes des Netzrelais und eines ohmschen Widerstandes parallelgeschaltet ist.
In vorteilhafter Weise wird dadurch bei andauerndem Netzausfall der Verbraucher beim Absinken der Batteriespannung zirka auf den Wert der Zenerdiodenspannung von der speisenden Batterie getrennt, noch bevor diese auf eine für sie schädliche Spannung entladen wurde. Weiters wird nach Trennung von Batterie und Verbraucher und eingetretener weiterer Absenkung der Batteriespannung unter dem Abschaltewert durch Selbstentladung bei Stillstand, bei Netzwiederkehr durch die Parallelschaltung eines ohmschen Widerstandes zur Zenerdiode sichergestellt, dass vom Netz her die Versorgung der Verbraucher und auch die Ladung der (eventuell fast entladenen) Batterie wieder übernommen wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen nachfolgend näher erläutert.
Es zeigen Fig. 1 eine Prinzipschaltung nach der Erfindung, Fig. 2 und 3 Detailschaltungen eines Ladegerätes nach der Erfindung.
Bauteile mit gleichem Aufbau in den Zeichnungen sind analog bezeichnet.
In Fig. 1 sind an ein Einphasennetz zwei Halbleitergleichrichter --G1. R1, G1. R2-- angeschlossen ; der Gleichspannungsausgang von --G1. R1-- wird gesiebt durch den Elektrolytkondensator--C2--und speist in weiterer Folge den Batterie-und Verbraucherregler. Der Gleichrichter --G1. R2-- dient zur Speisung der Relais für die Netzstarteinrichtung.
Als Ausführungsbeispiel zu 1. ist ein ohnehin zur Abgabe eines Notstromsignals vorhandenes Netzrelais-N-- in Verwendung ; es bringt bei Netzanschaltung über einen Kontakt --n2-- und einen Schaltkondensator --C11-- - kurzzeitig das Startrelais --St-- - das durch seine Kontakte --stl und st2-- über entsprechende Serienwiderstände--R4 bzw. R11-- impuls artig die beiden Regeltransistoren --T5, T10-- leitend macht und dadurch auch bei voller Nennbelastung das Anlegen der Nennspannung an den Verbraucherklemmen sicherstellt.
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Signaleinrichtung angeschlossen.
Eine Netzstarteinrichtung mit einer kapazitiven Einschaltstufe sind bereits durch die DE-AS 1438857 und die DE-AS 1438879 bekannt, jedoch können mit dieser Art ohne das erfindungsgemäss vorgesehene Startrelais --St-- nur Kleinladegeräte erregt werden, nicht aber Stromversorgungs und Ladegeräte mit einem besonderen Verbraucherregler, der der Batterie nachgeschaltet ist.
In den Fig. 2 und 3 sind Längstransistoren in Darlingtonschaltung vorgesehen, der Startvorgang ist jedoch analog. Auch ist im Verbraucherreglerteil eine Handstarttaste H-Start vorgesehen-diese ist in der Prinzipschaltung Fig. 1 nicht eingezeichnet-sie hat folgende Aufgaben : a) Um bei Nichtvorhandensein der Netzspannung durch Handstart die geregelte Verbraucher- spannung an die Verbraucherklemmen anzulegen. b) Um nach einem Kurzschluss am Verbraucher - sowohl bei Vorhandensein der Netzspannung, ohne oder mit Batterie, - als auch Batterie allein die Verbraucherspannung nach Behebung des Kurzschlusses wieder an die Verbraucherklemmen anzulegen.
Das Wiederanlegen der Verbraucherspannung kann auch, falls Netzspannung vorhanden ist, durch Aus- und Wiedereinschalten der netzspannung mit Hilfe des Startrelais --St-- vollzogen werden.
In Fig. 1 ist weiters als Ausführungsbeispiel --2--, eine einstellbare Spannungsteilerschaltung vorgesehen, die aus einem Koppelwiderstand --R20-- zwischen einem Treibertransistor --T3-- und einem Vorstufentransistor --T2-- und dem Einstellregler --P5-- im Basis-Emitterkreis des Treibertransistors - besteht ; es wird der sonst durch einen vorhandenen Strombegrenzer --JG-- konstant gehaltene
Laststrom --JC-- mit sinkender Batteriespannung durch kleinere Aussteuerung des Treibertransistors - verringert und das Produkt Kollektorspannung-U -. E x-Kollektorstrom-J.- --also die Verlustleistung im Regellängstransistor --T5-- - steigt nicht über einen vorher festgelegten Wert.
Diese erfindungsgemässe Ausführung ist eine Leistungsbegrenzung für die Begrenzung der Verlustleistung des Regel-Stellgliedes ; sie erfordert aufwandmässig nur den Ersatz eines festen Basiswiderstandes durch einen Einstellregler-P5--.
Es sind bereits durch die DE-AS 1264588, die US-PS Nr. 3, 345, 554 und Nr. 3, 735, 234 Leistungsbegrenzer bekannt ; diese begrenzen jedoch grundsätzlich nur die aus dem Ladegerät entnehmbare Leistung und sie sind jedoch nicht als Schutzmassnahme für Regel-Längsstellglieder bei starker Batterieunterspannung anzusehen.
Eine analoge Leistungsbegrenzung schützt beim Verbraucherregler das Stellglied --T10--.
In Fig. 1 ist als Ausführungsbeispiel zu 3. eine Zenerdiode --ZD1-- zwischen der Treiberstufe --T8--
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Nach den Fig. 2 und 3 wird bei Netzausfall noch zusätzlich durch einen Kontakt --n4-- die Brüekenschaltung-Tl bis T3 und T11 bis T13-- mit einem Verbrauch zirka 10 mA von der Batterie
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abgeschaltet, damit bei endgültiger Verbraucherabschaltung auch dieser geringe Strom nicht entnommen wird.
Gemäss einem Ausführungsbeispiel zu 4. mit einem Kurzschluss im Verbraucherkreis bricht die Verbraucherspannung Uv zusammen, der Kontakt-stades erfindungsgemäss vorgesehenen Startrelais - bleibt offen, der Regel-Längstransistor --T10-- wird hochohmig geschaltet, so dass in den Verbraucher kein Strom fliesst. Mit den bekannten Ausführungen von Starteinrichtungen ist die totale Verhinderung des Stromflusses in einen kurzgeschlossenen Verbraucher, der an einer Batterie über einen Verbraucherregler angeschaltet ist, nicht möglich.
Nach einem Ausführungsbeispiel zu 5. ist im Basis-Emitterkreis des Regel-Längstransistors --T5-- in Serie mit einem Widerstand --R3-- eine Sperrdiode --D1-- geschaltet, durch die die Leitendmachung und Zerstörung des Stellgliedes --T5-- im Kurzzeit-Inversbetrieb vermieden wird. Eine bekannte Ausführung mit einer Sperrdiode im Hauptstromkreis verhindert wohl auch den Inversbetrieb der Transistor-Längsglieder, jedoch erfordert die erfindungsgemässe Ausführung nur eine Diode kleinster Leistung auch für grösste Stromversorgungs-und Ladegeräte ; ausserdem ergibt sich u. U. eine gewaltige Reduzierung der Verlustleistung gegenüber der Verwendung einer Sperrdiode im Hauptstromkreis.
Nach den Fig. 2 und 3 wurde eine gleiche Sperrdiode-D2-auch im Verbraucher-Regelteil vorgesehen, um z. B. bei willkürlicher Entladung des Elektrolytkondensators an der Verbraucherseite (Verbraucher nicht angeschaltet) - durch Kurzschluss an den Batterieklemmen (Batterie nicht vorhanden) - den Regel-Längstransistor im Kurzzeit-Inversbetrieb, gespeist durch den geladenen Elektrolytkondensator an der Verbraucherseite, nicht zu zerstören.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Stromversorgungsgerät für Gleichstromverbraucher, bestehend aus einer an einen Ladegleichrichter, dem eingangsseitig ein Netzrelais parallelgeschaltet ist, angeschlossenen Batterie als Hilfsspeisequelle für den Gleichstromverbraucher, aus mindestens einem von mindestens einer Ladekenngrösse gesteuerten Serientransistorsteller als Ladesteller, der in der Verbindungsleitung zwischen dem Ausgang des Ladegleichrichters und dem einen der beiden Batterieanschlüsse liegt, und weiters aus einer kapazitiven Einschaltstufe, dadurch gekennzeichnet, dass von einem an einen Kontakt des Netzrelais (N) über die kapazitive Einschaltstufe (Cll) angeschlossenen Steuerrelais (St) mit mindestens zwei Arbeitskontakten je der eine von beiden (sti, st2)
mit dem Steuereingang des einen als Ladesteller dienenden Serientransistorstellers (T4, T5) bzw. des andern Serientransistorstellers (T9, T10) eines verbraucherseitigen Spannungsreglers (Uv) verbunden ist.
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