DE1801641C3 - Schaltungsanordnung zur Stromversorgung eines Verbrauchers aus einer Notbatterie bei Netzabfall - Google Patents
Schaltungsanordnung zur Stromversorgung eines Verbrauchers aus einer Notbatterie bei NetzabfallInfo
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- H02J9/02—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which an auxiliary distribution system and its associated lamps are brought into service
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Stromversorgung eines Verbrauchers aus
einer Notbatterie bei NetzabfaU, mit Schaltmitteln, die den Verbraucher an die Notbatterie anschließen, und
zwei Schalttransistoren, von denen der erste die Netzspannung überwacht und bei Abfall der Netzspannung
unter einen Schwellwert umschaltet, während der zweite von dem ersten gesteuert wird und selbst die
Schaltmittel betätigt.
Eine solche Schaltungsanordnung ist z. B. aus der FR-PS 12 50 596 bekannt. Diese Anordnung unterscheidet
zwischen zwei stabilen Zuständen, nämlich einem Überwachungsbetrieb in Anwesenheit der Netzspan
nung und einem Notbetrieb bei Netzausfall.
Ähnlich ist die Schaltungsanordnung gemäß der US-PS 30 02 105 aufgebaut, bei der ein Leistungstransistor
mit der Batterie und dem Verbraucher in einem Kreis angeordnet ist Der Transistor wird durch die
Netzspannung gesperrt gehalten. Wenn jedoch die Netzspannung unter einen Schwellwert absinkt, führt
der erwähnte Stromkreis den Batteriestrom.
Aufgabe der Erfindung ist es, die eingangs definierte
ίο Schaltungsanordnung dahingehend zu verbessern, daß
ein dritter stabiler Zustand entsteht, der bei Netzausfall möglich wird und durch stromlosen Verbraucher
gekennzeichnet ist Dieser Zustand soll entweder von außen aufprägbar sein (beispielsweise wenn eine
Notbeleuchtung nach Räumung eines Saals nicht mehr benötigt wird) oder automatisch eintreten (wenn die
Restladung der Batterie zu einer sicheren Versorgung des Verbrauchers nicht mehr ausreicht). .Damit ist
sichergestellt daß die Entladung der Batterie beendet wird, ehe eine der BatteriezelJen ihre Spannung
umkehrt und damit die Batterie zerstört.
Diese Aufgabe wird durch die Schaltungsanordnung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen
dieser Schaltungsanordnung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung erläutert, und zwar zeigt
F i g. 1 bis 7 je eine Ausführungsform einer solchen Schaltungsanordnung.
Die Schaltungsanordnung gemäß F i g. 1 betrifft eine
nicht permanente Notstromversorgung einer Beleuchtungsanlage, die also nur bei Netzausfall aufleuchtet Die
Schaltungsanordnung weist einen Transformator Tr auf, über den sowohl die primärseitig angelegte Netzspannung
überwacht wird als auch eine Notstrombatterie ß geladen wird. Der Ladestromkreis besteht aus zwei
Gleichrichterdioden D\ und D 2, einem Ladewiderstand R1 mit dazu parallelgeschalteter Ladekontrolllampe
Lcund der Batterie ß selbst.
Der Verbraucherkreis besteht aus zwei parallelgeschalteten
Lampen Lsi und Ls2 der Notbeleuchtung,
aus der Batterie B und einem im Ruhezustand offenen Kontakt K eines Relais Ra.
Die Steuerung dieses Relais und die Überwachung der Netzspannung erfolgen über zwei npn-Transistoren
Ti und T2. Die Emitter-Kollektor-Strecke des
Transistors Ti liegt in Reihe mit der Erregerwicklung des Relais Ra an den Klemmen der Batterie B. Parallel
zu dieser Wicklung liegt eine Diode D 6 zum Schutz des
so Transistors Tl gegen in der Wicklung induzierte Spannungen.
Die Basis des Transistors Tl ist einerseits mit der Kollektorelektrode des Transistors T2 verbunden und
andererseits über einen Widerstand A3 an die Verbindung zwischen den Lampen Ls und dem
Relaiskontakt K angeschlossen. Die Basis des Transistors T2 liegt über einen Spannungsteiler bestehend aus
drei Widerständen RA, R5, R6 an der Kathode einer
Diode D 3, deren Anode an die Sekundärwicklung des Transformators Tr angeschlossen ist Ein zu den
Widerständen R 4 und R 5 parallelgeschalteter Kondensator C reduziert die Welligkeit des Wechselstroms
bezüglich der Basis des Transistors T2. Ein Polarisationswiderstand ist zwischen dem Kollektor dieses
h5 Transistors und einem Abgriff des Spannungsteilers
angeordnet.
Zwischen der Basis des Transistors Tl und dem negativen Pol der Batterie ist ein Handkoniakt P
vorgesehen, der normalerweise geöffnet ist und über den, wie noch zu erläutern sein wird, die Versorgung der
Lampen Ls beendet werden kann. Es ist auch möglich, die verschiedenen Betriebszustände der Schaltungsanordnung
per Fernsteuerung einzustellen, wobei derselbe Effekt wie durch das Schließen des Handkontaktes P
erzielt wird, wenn man einen positiven Impuls zwischen zwei Anschlüssen 2 und 1 anlegt, der über eine
Schutzdiode D 4 und einen Schutzwiderstand R 8 an die Basis des Transistors 72 gelangt Legt man dagegen
zwischen zwei Anschlüssen 3 und 1 eine positiven Impuls an, der über eine Diode D 5 und einen
Widerstand R 7 an die Basis des Transistors Ti gelangt,
dann läßt sich die Stromversorgung der Lampen einschalten.
Die Schaltungsanordnung arbeitet folgendermaßen:
Bei Vorhandensein der Netzspannung fließt ein Strom über die Diode D 3 in den Spannungsteiler R 4 bis
R 6 und steuert den Transistor 72 leitend. Didurch wird
der Transistor 71 gesperrt und es kann kein Strom durch die Erregerspule Ra des Relais fließen. Der
Kondensator Cist ist geladen.
Sinkt die Netzspannung um 40 bis 50% ab, so sinkt auch die Spannung an der Basis des Transistors Tl
soweit ab, daß dieser Transistor sperrt. Dadurch wird der Transistor Ti, dessen Basis über den Widerstand
R 2 polarisiert ist, leitend. Nun fließt Strom durch die Wicklung des Relais Ra und bewirkt ein Schließen des
Kontakts K. Die Batterie B speist die Lampen Ls 1 und Ls 2 der Notbeleuchtung. Die Polarisierung des
Transistors Tl wird über den Widerstand R 3 ohne
Unterbrechung bei Netzausfall übernommen, wenn sich der Kondensator Centlädt.
Steigt die Netzspannung um etwa 10% über die Spannung an, die das Aufleuchten der Notlampen
verursacht hat, so erreicht die Spannung an der Basis des Transistors T2 wieder die Schwellspannung, so daß
letzterer leitend wird und den Polarisationsstrom des Transistors Ti ableitet. Der Transistor Ti sperrt also,
der Kontakt K öffnet sich und die Notbeleuchtung schaltet sich aus.
Bei plötzlicher und totaler Unterbrechung des Netzes bewirkt die Kapazität des Kondensators C die
Polarisation des Transistors Tl über den Widerstand R 2 für eine Zeit, die ausreicht, daß das Relais Ra nach
seiner Erregung den Kontakt K schließen kann. Tritt eine Stromunterbrechung auf und will man dabei
unnütze Entladungen der Batterie, beispielsweise während der Schließzeit des mit der Notstromversorgung
ausgerüsteten Saals, verhindern, so kann man die Notstromversorgung außer Betrieb nehmen. Dies
geschieht beispielsweise durch Schließen des Handkontakts P, das eine Unterdrückung der Polarisationsspannung
am Transistor Ti bewirkt. Der gleiche Effekt kann per Fernsteuerung erzielt werden, indem an die Basis
des Transistors T2 wie erläutert ein Impuls gegeben wird.
Wünscht man nach einer absichtlichen Außerbetriebnahme
die Notstromversorgung während eines Netzausfalls wieder in Betrieb zu nehmen, so wird über den
Anschluß 3 ein Impuls an die Basis des Transistors Ti gegeben, so daß letzterer leitend wird.
Erscheint an den Klemmen der Primärwicklung des Transformators Tr von neuem die Netzspannung, so
wird der Batterie B ein Ladestrom zugeführt und die tv>
Schaltung wird selbsttätig in den Überwachungszustand gebracht, unabhängig davon, ob die Notbeleuchtung
vorher in Betrieb war oder nicht.
F i g. 2 zeigt eine ganz ähnliche Schaltungsanordnung wie F i g. 1, was durch die Verwendung gleicher
Bezugszeichen zum Ausdruck kommt Im Gegensatz zu der geschilderten Schaltungsanordnung ist hier nur ein
Anschlußpaar 1,2 für die Fernsteuerung der Betriebszu stände der Schaltungsanordnung vorgesehen. Während
der Anschluß 1 wie vorher mit dem negativen Pol der Batterie verbunden ist, führt der Anschluß 2 über einen
Schutzwiderstand R 10 an die Basis des Transistors Ti. Je nach der Polarisationsrichtung des Steuerimpulses
wird nach einem Netzausfall der Transistor 71 entweder gesperrt (negativer Impuls am Anschluß 2)
oder wieder leitend gemacht (positiver Impuls). Eine Diode D 8 zwischen Emitter und Kollektor des
Transistors 72 verhindert einen direkten Kurzschluß zwischen den beiden Anschlüssen 1 und 2 und schützt
die Basis des Transistors 71 vor einer zu hohen Spannung falscher Polarität
Auch die Schaltungsanordnung nach Fig.3 ähnelt
weitgehend der Schaltung nach Fig. 1, was durch gleiche Bezugszeichen zum Ausdruck kommt. Der
wesentliche Unterschied liegt im Ersatz des Kontaktes P für die Handsteuerung durch ein bipolares Relais K'
mit dem sowohl der Notbetrieb als auch der Ruhebetrieb bei Netzausfall hergestellt werden können.
Um die Notbeleuchtung bei Netzausfall auszuschalten, wird mit diesem Relais eine Verbindung zwischen dem
positiven Pol der Batterie und der Basis des Transistors 72 über einen Widerstand R 9 hergestellt, wodurch der
Transistor 72 gesperrt wird. Will man die Notbeleuchtung bei Netzausfall wieder einschalten, so bildet man
über dieses Relais K' kurzzeitig einen Kurzschluß zum Kontakt K. In der neutralen Stellung (b) besitzt diese
Relais keine Wirkung.
Die Schaltungsanordnung nach F i g. 4 unterscheidet sich von der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 durch
einen Ersatz des Relais Ra mit seinem Kontakt K durch einen Leistungstransistor Tp, dessen Emitter-Kollektor-Strecke
im Verbraucherkreis liegt und dessen Basiselektrode über einen Spannungsteiler mit den Widerständen
All und Ä12 in Serie zur Emitter-Kollektor-Strecke
des Transistors 71 liegt. Sobald ein Strom durch diesen Spannungsteiler fließt, wird der Leistungstransistor
leitend.
F i g. 5 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. Hier steuert
der Transistor 72 nicht mehr in Abhängigkeit von der Netzspannung den Transistor 71; er verstärkt vielmehr
die Polarisation des Transistors 71, der gleichzeitig die
Netzspannung überwacht und die Speisung bzw. das Unterbrechen der Speisung der Notlampen bewirkt. Die
Transistoren 71 und 72 dienen hier nicht mehr zum Steuern der Außerbetriebnahme und des Wiederinbetriebsetzens
der Notlampen. Diese Aufgabe ist hier einem zusätzlichen Transistor 73 übertragen. Die
Schaltungsanordnung gemäß F i g. 5 arbeitet folgendermaßen: Bei vorhandenem Netz bildet sich ein
Ladestrom vom Netzgleichrichter Rd über eine Diode D1, einen Ladewiderstand R1 mit parallelgeschalteter
Ladekontrollampe Lc und die Batterie B aus. Andererseits wird ein Spannungsteiler R 13, Λ 14 mit Strom
versorgt, der dem Spannungsteiler R 4 bis Λ 6 der vorhergehenden Figuren entspricht. Dem Widerstand
R 14 ist ein Kondensator Cl parallel geschaltet Der Verbindungspunkt des Spannungsteilers ist über die
Serienschaltung eines Widerstandes R15 und einer
Diode D 9 mit der Basis des Transistors 72 verbunden. Dadurch wird der Transistor 72 bei vorhandenem Netz
18 Ol 641
leitend, und es fließt ein Strom durch einen Spannungsteiler
R 16, R 17, O 12, R 18 und den Transistor T2. Der
Transistor Tl bleibt also gesperrt, solange das Netz vorliegt. Ein Kondensator C2 dient zum Filtern des
Stroms in den Widerständen R 17 und R 18.
Der Kondensator Ci filtert den Strom an den
Klemmen des Widerstandes R14 und bewirkt bei Spannungsausfall für einen Moment eine forgesetzte
Speisung des Transistors T2.
Der Transistor Γ3 hat die Aufgabe, die Polarisierung des Transistors 7Ί zu verstärken, so daß dieser selbst
dann sicher umschaltet, wenn die Netzspannung nur langsam abnimmt. Bei Wiederauftreten der Netzspannung
wird die Basis des Transistors Tl wieder positiv, so daß dieser Transistor sperrt und die Lampen
ausgeschaltet werden.
Soll während eines Netzausfalls die Notstromversorgung
mit Absicht außer Betrieb genommen werden, so kann hierzu entweder ein Kontakt P' geschlossen
werden, der die Basis des Transistors T2 kurzzeitig an den negativen Pol der Batterie anschließt, oder man
führt per Fernsteuerung einen Impuls über eine Diode DIO und einen Widerstand R 23 an die Basis dieses
Transistors mit demselben Effekt. Die Wiederinbetriebnahme erfolgt mit einem Impuls entgegengesetzter
Polarität über den Anschluß 3 und eine Diode DIl, die
über den Widerstand R23 auch mit der Basis des Transistors 7"2 verbunden ist.
Bei wiederauftretender Netzspannung wird automatisch der Überwachungsbetrieb wieder aufgenommen,
und zwar unabhängig davon, ob die Notstromversorgung vorher ausgeschaltet oder eingeschaltet war.
Die Diode 12 zwischen den Widerständen R 17 und
R 18 erzeugt einen festen Spannungsabfall, durch den eine zu weit gehende Entladung der Batterie verhindert
wird. Besitzt die Batterie eine große Anzahl von Zellen, so handelt es sich hier um eine Zenerdiode.
F i g. 6 zeigt eine Ausführungsform ähnlich der zuletzt
geschilderten, bei der der Transistor Tl nicht unmittelbar die Notbeleuchtung speist, sondern über ein
Leistungsrelais Ra. Eine Diode D 6 parallel zur Spule dieses Relais schützt den Transistor Tl gegen die in der
Spule induzierten Spannungen.
In dieser Ausführungsform braucht der Transistor Tl
ίο nicht als Leistungstransistor ausgeführt zu sein.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 handelt es sich um eine permanente Notstromversorgung, bei der
die Lampen nicht nur bei Netzausfall aufleuchten, sondern bei vorhandenem Netz aus diesem betrieben
werden. Hierzu weist der Transformator Tr eine zusätzliche Sekundärwicklung auf, die die Beleuchtungsenergie liefert. Bei Netzbetrieb ist jeweils eine Lampe
Lsi bzw. Ls2 der Notstromversorgung mit einer
Lampe LpI bzw. Lp 2 in Serie an die zusätzliche Sekundärwicklung des Transformators Tr angeschlossen,
während im Notstrombetrieb nur die Lampen Ls 1 und Ls2 über einen zusätzlichen Kontakt /des Relais
Ra an die Batterie B angeschlossen sind.
Wenn die Erfindung auch anhand einiger charakteristischer Ausführungsformen beschrieben worden ist, so ist sie jedoch nicht darauf beschränkt. Insbesondere können die Schaltungsanordnungen gemäß den F i g. 2, 3 und 6 ohne weiteres in Permanentversorgungen gemäß F i g. 7 umgewandelt werden. Auch lassen sich die verschiedenen Steuerungsarten für die einzelnen Betriebszustände der Schaltungsanordnung nahezu beliebig miteinander kombinieren. Schließlich können stau der Lampen andere elektrische Verbraucher vorgesehen werden oder Lampen in anderer Anzahl und Zusammenschaltung.
Wenn die Erfindung auch anhand einiger charakteristischer Ausführungsformen beschrieben worden ist, so ist sie jedoch nicht darauf beschränkt. Insbesondere können die Schaltungsanordnungen gemäß den F i g. 2, 3 und 6 ohne weiteres in Permanentversorgungen gemäß F i g. 7 umgewandelt werden. Auch lassen sich die verschiedenen Steuerungsarten für die einzelnen Betriebszustände der Schaltungsanordnung nahezu beliebig miteinander kombinieren. Schließlich können stau der Lampen andere elektrische Verbraucher vorgesehen werden oder Lampen in anderer Anzahl und Zusammenschaltung.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Schaltungsanordnung zur Stromversorgung eines Verbrauchers aus einer Notbatterie bei
NetzabfalL mit Schaltmitteln die den Verbraucher an die Notbatterie anschließen, und zwei Schalttransistoren,
von denen der erste die Netzspannung überwacht und bei Abfall der Netzspannung unter
einen Schwellwert umschaltet, während der zweite von dem ersten gesteuert wird und selbst die
Schaltmittel betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel (Ra, K, Tp) eine
Verbindung zwischen der Steuerelektrode des zweiten Transistors (Ti) und der Batterie (B)
herstellen, derart, daß über diese Verbindung ein Haltestromkreis entsteht, über den der zweite
Transistor nach einem NetzabfaU leitend gehalten wird.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel aus einem
Relais (Ra, K) bestehen, dessen Spule im Kollektorkreis des zweiten Transistors (Tl) liegt, und von
dem ein Arbeitskontakt ^!zwischen einem Pol der Batterie (B) und der Basis des zweiten Transistors
(Ti) angeordnet ist
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß über diesen Arbeitskontakt (K)
auch der Strom für den Verbraucher (Lsi, Ls 2) geführt ist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Arbeitskontakt (I)
dieses Relais vorgesehen ist, der bei Netzausfall die Batterie (B) mit dem Verbraucher (Lsi, Ls 2)
verbindet.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch !,dadurch
gekennzeichnet, daß die Schaltmittel aus einem Transistor (Tp - F i g. 4 bzw. Ti - F i g. 5) bestehen,
dessen Basis im Kollektorkreis des zweiten Transistors (Ti - F i g. 4 bzw. Γ2 - F i g. 5) liegt,und dessen
Emitter-Kollektor-Strecke eine Verbindung zwischen einem Pol der Batterie und dem Verbraucher
Lsi) bildet.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß über diese Strecke auch der
Polarisationsstrom des zweiten Transistors geleitet ist.
7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Diode
(D 12) zur Beschränkung der Entladung der Batterie im Polarisationskreis des Leistungstransistors (Tp)
angeordnet ist.
Applications Claiming Priority (1)
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DE1801641B2 DE1801641B2 (de) | 1978-03-02 |
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Family Applications (1)
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EP0060512A1 (de) * | 1981-03-16 | 1982-09-22 | Helmut Hund K.G. | Notstromversorgungsschaltung für einen dynamogespeisten Verbraucher |
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-
1968
- 1968-10-03 LU LU57021D patent/LU57021A1/xx unknown
- 1968-10-04 NL NL6814293A patent/NL6814293A/xx unknown
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- 1968-10-04 ES ES358847A patent/ES358847A1/es not_active Expired
- 1968-10-07 GB GB1239034D patent/GB1239034A/en not_active Expired
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Also Published As
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NL6814293A (de) | 1969-04-09 |
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EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |