CH349669A - Elektrisches Gerät - Google Patents

Description

  Elektrisches Gerät    Die Erfindung betrifft ein elektrisches Gerät, bei  dem in einem aus Kunststoff gebildeten, mit Schal  tungselementen gefüllten Gehäuse ein zur Speisung  des Stromverbrauchers dienender Akkumulator zu  sammen mit sämtlichen Bauelementen einer mit dem  Akkumulator dauernd verbundenen Ladeschaltung  untergebracht sind und bei dem das Gehäuse Netz  steckerstifte zum Einstecken in eine Netzsteckdose  aufweist. Das elektrische Gerät kann eine Taschen  lampe, ein Photoblitzgerät, ein Rasierapparat oder  dergleichen sein.  



  Es sind bereits wiederaufladbare Taschenlampen  bekanntgeworden, bei denen im Gehäuse der Lampe  unterschiedliche Ladeschaltungen untergebracht sind.  Die bisher zum Einbau in     Taschenlampengehäuse     verwendeten Ladeschaltungen hatten jedoch Nach  teile, vor allem deshalb, weil die Elemente zur Herab  setzung der Netzspannung, an denen ein sehr erheb  licher Spannungsabfall auftreten muss, entweder  wegen ihrer Wärmeentwicklung eine besondere an  gepasste Gehäuseform mit Lüftungsschlitzen beding  ten oder bei Verwendung von Transformatoren  Schwierigkeiten der Spannungsumschaltung beim An  schluss an mehrere sehr unterschiedliche Netzspan  nungen mit sich brachten. Ausserdem sind derartige       Kleinstausführungen    von Transformatoren relativ  teuer.  



  Der Erfinder war daher bestrebt, für solche Ta  schenlampen ein Schaltelement zur Herabsetzung der  Netzspannung auszuwählen, welches den Einbau der  Ladeschaltung auch in enge, schlecht belüftete Kunst  stoffgehäuse ermöglichte und einen geringen Ge  stehungspreis aufwies.  



  Er fand dabei, dass alle Schwierigkeiten in über  raschend einfacher Weise überwunden werden kön  nen, wenn gemäss der     Erfindung    zur Verhinderung  einer schädlichen Stromwärmeerzeugung in einem    geschlossenen Gehäuse eine Ladeschaltung unter  Verwendung eines Kondensators     eingebaut    ist, der  mithilft, die Wechselspannung des     Stromversorgungs-          netzes    auf die für die Ladung des Akkumulators er  forderliche Höhe herabzusetzen. Die Grösse des     Kon-          densators    wird dabei zweckmässig so gewählt, dass der  überwiegende Spannungsabfall an ihm auftritt.

   Die  ses Schaltelement hat mit Vorteil geringe Einbau  abmessungen und ist für die     Unterbringung    in völlig  abgeschlossenen Gehäusen aus     wärmeempfindlichen     und -dämmenden Kunststoffen wegen     seiner    praktisch  verschwindend geringen Stromwärmeerzeugung her  vorragend geeignet. Man kann in diesem Falle auch  eine günstigere Verteilung der Einbauteile im Inneren  des Gehäuses erreichen, da die wärmeempfindlichen       Gleichrichterelemente    nahe am Kondensator ohne  jede schädliche Einwirkung angeordnet werden kön  nen.  



  Es sind zwar in der grossen Reihe von Ladeschal  tungen für die     Aufladung    von Kleinakkumulatoren  auch solche bekannt, welche ein     kapazitives    Schalt  element zur Herabsetzung der Netzspannung aufwei  sen. Ebenso ist die     kapazitive    Spannungsteilung in  der elektronischen Schaltungstechnik nicht neu. Die  besondere Eignung der bisher nicht in engen Gehäu  sen verwendeten     Kondensatorschaltung    zum Aufbau  einer wiederaufladbaren Taschenlampe ist aber bis  her nicht erkannt worden.

   Erst bei genauer Analyse  der besonderen, beim Einbau in enge und dichte       Taschenlampengehäuse    gegebenen Verhältnisse konnte  eine planmässige Durchforschung der vorhandenen  Ladeschaltungen im Hinblick auf ihre Schaltelemente  durchgeführt werden. Dabei hat es sich gezeigt, dass  durch den Kondensator als Schaltelement zur Herab  setzung der Netzspannung ein elektrisches Kleingerät  geschaffen werden kann, welches gegenüber den vor  bekannten einschlägigen Anwendungsarten dieses      Schaltelements entscheidende Vorteile erreicht, die  in den     vorbekannten    Fällen nicht erkennbar wurden.

    Diese Vorteile sind nämlich nicht durch die Lade  schaltung an sich bedingt, sondern treten ausschliess  lich dann ein, wenn die besondere Ladeschaltung ein       Taschenlampengehäuse    aus Kunststoff voll ausfüllt.  Diese speziellen Vorteile waren um so weniger er  kennbar, als die Verwendung von     Vorschaltkonden-          satoren    bei Rundfunkgeräten nach kurzer Anwendung  wieder aufgegeben wurde, weil man erkennen musste,  dass unter den dort vorliegenden Bedingungen bei  Kondensatoren von üblichem Verlustfaktor nach kur  zer Betriebszeit ein Wärmedurchschlag eintrat.  



  Um auch eine Ladung am Bordnetz eines Kraft  fahrzeuges oder dergleichen     zu    ermöglichen, kann ein  mit dem Kondensator in Serie liegender dämpfender  Widerstand mit einer einschaltbaren     Anzapfung    für  die Ladung vom Bordnetz eines Kraftfahrzeuges oder,  dergleichen     vorgesehen    sein.  



  Um die für empfindliche Personen lästige Erschei  nung zu beseitigen, dass beim Berühren der Netz  stecker unmittelbar nach Abziehen aus der Lade  steckdose eine     Kondensatorentladung    über den Kör  per von die     Netzsteckerstifte    des Geräts berührende  Person fühlbar wird, kann zwischen den beiden Netz  polen ein     Entladewiderstand    eingesetzt sein.  



  Zweckmässig sind die     Steckerstifte    feststehend am  Gehäuse und ist für ihre Abdeckung eine sich an das  Gehäuse übergangslos anschliessende     Schutzkappe     vorhanden, wobei mit Vorteil die     Steckerstifte    am  Ende eines mit parabolischen Umrissen ausgestatteten  Gehäuses vorgesehen sind und die Kappe den das  Gehäuse ergänzenden Scheitel der Parabel bildet.  



  In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel des  Gegenstandes der Erfindung eine Taschenlampe dar  gestellt. Es zeigen:       Fig.    1 ein Schema der Schaltung;       Fig.    2 ein Schema des     sinusförmigen    Verlaufs von  Spannung und voreilendem Strom;       Fig.    3 einen Längsschnitt längs der einen Sym  metrieebene der Lampe, wobei die     Abschlusskappe    in  Ansicht gezeichnet ist;       Fig.4    einen um 90  dazu versetzten, analogen  Längsschnitt nach der Linie     4-4    in     Fig.    3.  



  Bei einer praktischen Ausführung der Lampe ge  mäss     Fig.3    und 4 hat das Gehäuse sowohl in der  Blickrichtung der     Fig.3    als auch der     Fig.4    etwa  parabolische Umrisse. Es ist, wie aus     Fig.    3 zu er  sehen, im Hauptteil in zwei     Gehäusehälften    61 und  62 geteilt, die durch drei Schrauben 67 zusammen  gehalten sind. In einer mittleren Kammer sind dabei  nebeneinander ein Kondensator 43 und ein     auflad-          barer    Kleinakkumulator 11 untergebracht. Die beiden  im Schaltbild     (Fig.    1) gezeichneten Gleichrichter 23  und 52 sind bei der praktischen Ausführung in Form  eines Doppelgleichrichters 64 vorgesehen.

   Ein     Ent-          ladewiderstand    50 und ein Widerstand 51 sind beim  gezeichneten Ausführungsbeispiel in     Fig.4    im Be  reich der ins Gehäuse ragenden Enden von Stecker  stiften 18b und 18c zu erkennen. Ein Schalter 57    ist an der einen Seite des Gehäuses vorgesehen und  weist einen Schiebeknopf 571 auf, wobei der Schal  ter 57 mit einem Reflektor 66 in elektrisch leitender  Verbindung steht, der in die beiden Gehäusehälften  61 und 62 als Abschluss auf der Lampenseite ein  gesetzt ist. Die als Glühbirne eingezeichnete Leuchte  12 sitzt am Vorderende des Gehäuses in einer ent  sprechenden Fassung 661 des     Reflektors    66, der wie  üblich hinter einem     Abdeckglas    65 angeordnet ist.  



  Mit 112 ist der Pluspol des Akkumulators 11 be  zeichnet, an dem eine Lamelle 230 des Hauptgleich  richters 23 anliegt, deren äusseres Ende den unteren  Kontakt für die Glühbirne 12 bildet. Vom Haupt  gleichrichter 23 führt eine Verbindung zum Wider  stand 51 und von diesem über den Kondensator 43  zum     Steckerstift    18b. Die     Abwinklung    des Schalters  57 kommt durch den verschiebbaren Schiebeknopf  571 beim Vorschieben in Kontakt mit dem Mantel  des Akkumulators, der den Minuspol 111 darstellt  und über eine entsprechende Leitung mit dem     Stek-          kerstift    18c verbunden ist, wobei von dieser Leitung  Anschlüsse zum     Entladewiderstand    50 und zum       Ouergleichrichter    52 gehen.

   Die Leuchte 12 und der  Schalter 57 sind dabei mit dem Akkumulator 11 über  die     Anschlusspunkte    55, 56 dauernd verbunden und  nicht, wie das bisher üblich war, z. B. durch leicht  lösbare     Steckerstifte.    Die Dauerverbindung an den       Anschlusspunkten    55, 56, die in     Fig.    4 bei den Polen  <B>111</B> und 112 liegen, kann durch jedes in der Elektro  technik bekannte Mittel, z. B. durch     Schraubklem-          men,    vorteilhaft jedoch durch     Lötung,    bewirkt wer  den.

      Die aus einer ebenen Stirnfläche des Gehäuses 61,  62 herausragenden     Steckerstifte    18b und 18c sind,  wie in     Fig.    3 und 4 zu erkennen, von einer aus dem  Werkstoff des Gehäuses hergestellten Kappe 68 über  fangen, die das Gehäuse so ergänzt, dass sie den  Scheitel der     Umrissparabeln    des Gehäuses     enthält.     



  An Hand des Schaltbildes in der     Fig.    1 und des       Stromspannungsverlaufes    in     Fig.2    sei die Arbeits  weise der beschriebenen Taschenlampe mit Ladevor  richtung erläutert:  An die     Steckerstifte    18b und 18c ist der Haupt  gleichrichter 23 über die Reihenschaltung des     Kon-          densators    43 und des     Ohmschen    Widerstandes 51  angeschlossen.  



  Vom Widerstand 51 fliesst ein entsprechender  Strom über Punkt 53 hinweg zum Hauptgleichrichter  23 und von diesem zum Pluspol 112 des Akkumu  lators 11, da der Schalter 57 geöffnet ist und der  Lampenstromkreis über die Lampe 12 damit unter  brochen ist. Vom Minuspol 111 des Akkumulators  11 führt der Weg über die Punkte 56, 54 zum     Stek-          kerstift    18c zurück. Eine kleine Stromabzweigung  über den Widerstand 50 erfolgt direkt ab den Stiften  18b, 18c, da dieser sehr     hochohmig    ist.  



  Dieser     Gleichrichtvorgang    durch den Haupt  gleichrichter 23 erfolgt, wenn als Augenblickswert  am Netzteil und damit am Wirkwiderstand 51 die      positive Halbwelle einer Periode der Wechselspan  nung anliegt, wobei vom Punkt 53 in Richtung zum  Quergleichrichter 52 kein Strom fliessen kann, da  dieser in Sperrichtung liegt. Liegt nun die negative  Halbwelle einer Periode der Wechselspannung am  Netzteil und damit am Wirkwiderstand 51 an, so  kann kein Strom von Punkt 53 über den Hauptgleich  richter 23 fliessen; es liegt an letzterem eine Sperr  spannung an, die im ungünstigsten Falle etwa 310 V  betragen kann.

   Diese Spannungsspitze wird nun ein  mal durch den Widerstand 51 und zum anderen durch  den Quergleichrichter 52 herabgedrückt, der als  Ventil wirkt, da ja an ihm im gleichen Zeitpunkt  die positive Halbwelle der Periode der Wechselspan  nung anliegt und damit eine Überlastung des Haupt  gleichrichters 23 verhindert. Damit erfüllt der Quer  gleichrichter 52 die Aufgabe, den Hauptgleichrichter  23 vor Überspannung zu schützen. Der Widerstand  51 verhindert das Auftreten erhöhter Spannungsspit  zen an den Gleichrichtern 23 und 52 und wirkt im  Augenblick des     Einschaltens    zusätzlich stromdämp  fend.  



  Durch strichpunktierte Linien ist eine     Anzapfung     am Widerstand 51 angedeutet, wobei durch nicht  gezeigte Schaltmittel ein Teil des Widerstandes 51  und der Kondensator 43 überbrückt sind, um durch  den     Steckerstift    18n als Pluspol und 18c als Minus  pol die Anordnung an das Bordnetz eines Kraftfahr  zeuges oder dergleichen anschliessen zu können.  



  Der schon erwähnte, zu den     Steckerstiften    18b  und 18c parallel geschaltete,     hochohmige    Entlade  widerstand 50 soll beim Herausziehen der Stecker  stifte aus dem Netz etwaige     Kondensatorentladungen     über den Körper von die Stifte 18b, 18c berührenden  Personen verhindern. Bei Verwendung neuerer Selen  gleichrichter, die verhältnismässig kleine Sperrströme  haben, kann der Akkumulator bzw. die Lampe  dauernd an die Ladeeinrichtung angeschlossen sein  bzw. leuchten.  



  Im Betriebszustand treten an den Gleichrichtern  23 und 52 nur Spannungen von etwa 2 Volt in Durch  lass- und Sperrichtung auf. Anders liegen jedoch die  Verhältnisse im Augenblick der Einschaltung im Hin  blick auf den Zeitpunkt der Einschaltung, wie sie in       Fig.    2 durch die Einschaltzeitpunkte     t1,        t,    und     t3    dar  gestellt sind. Erfolgt die Einschaltung zum Zeitpunkt       t1,    dann springt der Strom sofort auf den Scheitel  wert von I, und es ist, ohne dass eine Überlastung ent  stehen würde, sofort der stationäre Zustand vorhan  den.  



  Bei der Einschaltung zur Zeit     t..,    dagegen ist der  Strom Null, da zu diesem Zeitpunkt     im    Betriebs  zustand     du/dt   <I>=</I> 0 und     U"""   <I>=</I> 310 V ist. Der Span  nungsanstieg erfolgt so rasch, dass der Kondensator  43 praktisch den Widerstandswert Null darstellt. Der       Vorwiderstand    51 nimmt jetzt die volle Spannung des  Netzes auf,     während    an einem der Gleichrichter 23  und 52 nur der Spannungsabfall in     Durchlassrichtung     auftritt, der zugleich für den anderen Gleichrichter  die Sperrspannung darstellt.

   Eine schädliche über-    spannurig kann an den beiden Gleichrichtern nicht  entstehen, weil bei jedem Einschaltaugenblick einer  der beiden     Gleichrichterzweige    in     Durchlassrichtung     angetroffen wird.  



  Die gleichen Verhältnisse zeigen sich, wenn die  Einschaltzeitpunkte um jeweils eine halbe Periode  oder deren Vielfache verschoben werden. Wird für  die Einschaltung ein zwischen     t1    und     t2    liegender  Zeitpunkt erfasst, so zeigt sich eine erhöhte Beanspru  chung, die um so grösser wird, je mehr sich der Ein  schaltzeitpunkt     t,    nähert.  



  Würde der     Quergleichrichterzweig    52 'durch einen  Widerstand ersetzt, so würde dieser Widerstand zu  sammen mit dem     Vorwiderstand    51 als     Spannungs-          teiler    wirken, und bei der Einschaltung zum Zeit  punkt     t3    würde dann an den Punkten 53 und 54 eine  hohe, weit über 100 Volt liegende     Spannung    auftre  ten, die den Gleichrichter 23 in Sperrichtung     antrifft.     Dies wird durch den Quergleichrichter 52 anstelle  eines Widerstandes wirksam     verhindert,    der die über  spannung mittels seines     Durchlasswiderstandes    ablei  tet.

   Nur der Hauptgleichrichter 23 wirkt als eigent  licher Ladegleichrichter, während der Quergleich  richter 52 einzig und allein den Zweck hat, den  Gleichrichter 23 vor schädlichen Überspannungen  beim ungünstigen Zusammentreffen eines Netzspan  nungsmaximums mit der entsprechenden Spannungs  richtung zu bewahren.  



  Als Gleichrichter können sowohl die bekannten       Selengleichrichter    als auch     Germaniumdioden    und  anstelle des Quergleichrichters 52, welcher den  Hauptgleichrichter 23 vor schädlichen     überspannun-          gen    sichert,     Varistoren    verwendet werden.  



  Durch die Verwendung des Kondensators 43 im  Netzteil der     Gleichrichteranordnung    ergibt sich noch  der Vorteil, dass durch die phasenverschiebende Wir  kung eine     Verbesserung    des     cos        g-2    eintritt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Elektrisches Gerät, bei dem in einem aus Kunst stoff gebildeten, mit Schaltungselementen gefüllten Gehäuse ein zur Speisung des Stromverbrauchers dienender Akkumulator zusammen mit sämtlichen Bauelementen einer mit dem Akkumulator dauernd verbundenen Ladeschaltung untergebracht sind und bei dem das Gehäuse Netzsteckerstifte zum Einstek- ken in eine Netzsteckdose aufweist, dadurch gekenn zeichnet, dass zur Verhinderung einer schädlichen Stromwärmeerzeugung in einem geschlossenen Ge häuse (61, 62) eine Ladeschaltung unter Verwendung eines Kondensators (43) eingebaut ist, der mithilft,

   die Wechselspannung des Stromversorgungsnetzes auf die für die Ladung des Akkumulators erforderliche Höhe herabzusetzen. UNTERANSPRÜCHE 1. Gerät nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass ein mit dem Kondensator (43) in Serie liegender dämpfender Widerstand (51) mit einer ein schaltbaren Anzapfung zum Überbrücken eines Teils des Widerstandes (51) versehen ist und dass eine Überbrückung des Kondensators (43) vorhanden ist, zum Zwecke der Ladung vom Bordnetz eines Kraft fahrzeuges oder dergleichen aus. 2.

   Gerät nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass zwischen den beiden Netzpolen (18b, 18c) ein Entladewiderstand (50) eingeschaltet ist. 3. Gerät nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die Steckerstifte (18b, 18c) feststehend aus dem Gehäuse hervorstehen und dass für ihre Ab deckung eine sich an das Gehäuse übergangslos an schliessende Schutzkappe (68) vorhanden ist. 4. Gerät nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckerstifte (18b, 18c) am Ende des mit parabolischen Umrissen aus gestatteten Gehäuses (61, 62) vorgesehen sind und die Kappe (68) den das Gehäuse ergänzenden Scheitel der Parabel enthält.