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Schaltungsanordnung zum Schutz elektrischer Akkumulatoren vor Tiefentladung
Die Erfindung betrifft ei Schaltungsanordnung zum Schutz vor Tiefentladung elektrischer
Akkumulatoren in Notstromversorgungsgeräten mit Ladeeinrichtung und netzabhängiger
Umschaltvorrichtung zur Steuerung eines Unterbrecherschalters zwischen Akkumulator
und Verbraucher.
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Akkumulatoren in Notstromve-rsorgwngsgerä-ten können bei Entladung
unterhalb der Entladeschlußspannung beschädigt werden. Wird ein Akkumulator völli.g
entladen, kommt es in der Regel zur Umpolung einzelner Zellen. Auf diese Weise wird
die Lebensdauer der Akkumulatoren verkürzt. Weiterhin ist in einen solchen Fall
eine deutlich längere Ladezeit nach Beendigung eines Netzausfalis notwendig Hierdurch
wird die bei Notstromversorgungsgerten zulässige Lade dauer bis zu 90 % der vollen
Kapazität in der Regel überschritten, falls das zugehörige Ladegerät nicht in unwirtschaftlicher
Weise überdimensioniert ist Es sind bereits Schaltungsanordnungen zur Vermeidung
von Tiefentladungen von Akkumulatoren bekannt, bei denen der Verbraucher über Relais
oder Halblei-terschal-ter bei Unterschreiten eines vorgegebenen Spannungswertes
des Akkumulators automatisch vom Akkumulator getrennt wird. So ist in der DT-OS
2 124 622 eine Schaltvorrichtung zum Schutz für Akkumulatoren beschrieben. Diese
enthält eine Steuerschaltung aus einer Kippschaltung mit einem oberen und einem
unteren Schaltpunkt Diese Schalteinrichtung weist jedoch eine
Reihe
von Nachteilen auf. Wird die festeingestellte Hysterese der Kippschaltung zu klein
gewählt, so wird der Verbraucher beim Absinken der Akkumulatorspannung unter die
untere Schaltschwelle zwar abgeschaltet. Erholt sich jedoch cXer nunmeh, entlastete
Akkumulator, führt dies zu einem A@wachsen der Akkumulatorspannung bis über die
obere Schaltschwelle hinaus. Der Verbraucher wird wieder eingeschaltet. Aufgrund
der Belastung sinkt die Spannung des Akkumulators erneut unter die untere Schaltschwelle.
Somit wird der Verbraucher wieder abgeschaltet. Auf diese Weise entstehen durch
abwechselndes Aus- und Einschaltung des Verbrauchers Kippschwingungen, die längere
Zeit anhalten.
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Werden elektrischer Verbraucher mit nichtlinearer Charakteristik,
wie beispielsweise Leuchtstofflampen, in Notlichtgeräten aus einem Akkumulator über
einen Wechselrichter gespeist, kann schließlich ein Zustand erreicht werden, bei
dem nach einem. durch vorausgegangene Entlastung des Akkumulators erfolgten Spannungsanstieg
der Wechselrichter mit nachgeschalteter Leuchtstofflampe zwar wieder eingeschaltet
wird, die Spannung des indessen weitgehend entladenen Akku mulators unter Last aber
nicht mehr zum Zünden der Leuchtstofflanlpe ausreicht. Da der nunmehr leer laufende
Wechselrichter eine deutlich geringere Stromaufnahme hat als es bei gezündeter Leuchtstofflampe
der Fall wäre, sinkt die Akkumulatorspannung verlangsamt weiter ab. Mit den deutlich
reduzierten Verbraucherstrom läßt sich die Restkapazität des £Ç-kumulators weitgehend
ausschöpfen. Sinkt die Spannung des Akkumulators nun nochmals auf die untere Schaltschwelle
des Schwellwertschalters herab, so ist dieser völlig entl'den.
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Diese Nachteile könnten zwar durch Vergrößern der Hysterese vermieden
werden. Da jedoch der untere Schwellwert des Spannungswächters durch die Eigenschaften
des zu überwachenden Akkumulators gegeben ist, wäre die Vergiößerung der Hysterese
nur durch die Erhöhung des oberen Schwellwerts möglich.
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Auf diese Weise waren Kippschwingungen zu vermeiden. Unter Berücksichtigung
aller Bauteilestreuungen und der auf die
Zellenspannung des Akkumulators
einwirkenden Temperatureinflüsse, wäre der obere Schaltpunkt der Überwachungsschaltung
jedoch in der Regel so hoch zu legen, daß eine Notstromversorgung des Verbrauchers
erst dann möglich wird, wenn der Akkumulator nach Wiederkehr der Netzspanr)ung einige
Stunden unter Ladung stand und seine Spannung dadurch bis zur erhöhten oberen Schaltschwelle
angestiegen ist.
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Ein neuer En-tladevorgang wäre somit für einige Stunden nach Wiederkehr
der Netz spannung blockiert. Dies ist unerwunsc¼t und gerade dann besonders nachteilig,
wenn als Energiespeicher wartungsfreie Bleiakkumulatoren zur Verwendung kommen,
dennwartungsfreie Bleiakkumulatoren werden in Notstromversorgungsgeräten im allgemeinen
mit Entlade strömen betrieben, die öin Mehrfaches des 2Ostündigen Entladestromes
darstellen.
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Hierbei ist die auf einmal entnehmbare Kapazität deutlich kleiner
als die Nennkapazität. Jedocb kann nach einer Erholphase (Entladepause) ein weiterer
Teil der gespeicherten Ladung dem Akkumulator entnommen werden. Würde durch eine
Tiefentlade schutz schaltung mit vergrößert er Schalthysterese für einige Stunden
ein Wiedereinschalten des Verbrauchers verhinder'i;, könnte die Erholeigenschaft
des Akkumulators mit dem daraus erwacbsen.Cen Gewinn an entnehmbarer Kapazität bei
kurzzeitig aufeinanderfolgenden Netzausfällen nicht genutzt werden. Ebensowenig
könnte während eines länger andauernden Netz ausfalles nach Ansprechen der Tiefentladeschutzeinrichtung
das mit Notstrom sersorgende Gerät eingeschaltet werden, auch wenn dies nach dem
Zustand des Akkumulators möglich wäre.
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Aus der DT-AS 2 235 763 ist eine Schaltungsanordnung zum Schutz gegen
Tiefentladung von Akkumulatoren bekannt, bei welcher der Verbraucher mit einem Transistor
in Reihe geschaltet ist. Der Transistor wird über einen weiteren an einem Spannungsteiler
angeschlossenen Steuertransistor derart gesteuert, daß er bei angelegter Netzspannung
sperrt, bei Netzausfall öffnet und bei Abfall der Akkumulatorspannung auf einen
vorgegebenen Wert wieder sperrt, Die Rückkopplung der Schalthysterese ist so bemessen,
daß
auch bei Wiederanstieg der Akkumulatorspannung nach Abschalten des Verbrauchers
der in Reihe zum Verbraucher goschaltete Transistor gesperrt bleibt und eine ifipp
schwingung der vorher beschriebenen Art vermieden wird.
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Durch eine zwischen Gleichrichter und Akkumulator geschaltete Diode,
deren Anode weiterhin über einen Widerstand mit der Basis des Steuertransistors
verbunden ist, wird erreicht, daß nur nach Rückkehr der Netzspannung und erneutem
Netzausfall der Verbraucher über den Transistor an den Akkumulator angeschlossen
wird. Ein erheblicher Nachteil dieser Schaltungsanordnung ist, daß sie nur dann
fehlerfrei funktioniert, wenn auch bei vollständig geladenem Akkumulator der Restladestrom
einen bestimmten Wert nicht unterschreitet. Eine Konstantspannungsladung des Akkumulators
hat dagegen einen ständig abnehmenden Ladestrom zur Folge. Deshalb ist in Notstromver.sorgungsgeräten
mit Bleiakkumulatoren die nach einer IU-Kennlinie geladen werden, diese Schaltung
nicht anwendbar, Aufgabe der Erfindung ist es, eine für verschiedene Ladeverfahren
geeignete Schaltungsanordnung für Notstromversorgungsgeräte mit Umschaltvorrichtung
zu schaffen, die eine weitgehende Ausnutzung der Entladekapazität elektrischer Akkumulatoren,
insbesondere bei. zeitweiliger Entlastung, ermöglicht und eine Tiefentladung aufgrund
abwechselnder Erltlade- und Erholungsintervalle verhindert.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Umschaltvorrichtung einen
mit den Klemmen des Akkumulators verbundenen Schwellwertschalter mit einem festen
unteren Schwellwert und einem steuerbaren oberen Schwellwert enthält, daß bei Netzausfall
nach Absiriken der Akkumulatorenspannung auf den unteren Schwellwert der obere Schwellwert
hinaufsetzbar und der Verbraucher über den Unterbrecherschalter abschaltbar ist,
und daß durch Beendigung des Netzausfalls und/oder durch Betätigung eines Schalters
der obere Schwellwert des Kippschalters herabsetz- \.
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bar ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind dem SchwelJwertschalter
zwei
Rückkopplungspfade zugeoordnet, von denen einer eine verhältnismäßig geringe immer'vorhandene
Schalthysterese erzeugt, während der andere eine zusätzliche schaltbare große Schalthystereso
hervorrllft. Diese zusätzliche Hystern sie kann durch ein Rückstellsignal wirkungslos
gemacht werden. Dabei dient die verhältnismäßig kleine immer vorhandene Schalthysterese
überwiegend der Verbesserung des Schaltverhaltens der Anordnung, während die zusätzliche
relativ große Schalthys-terese den oberen Schaltpunkt des Schwellwertschalters mit
Sicherheit höher legt als die maximal mögliche Leerlaufspannung des zu überwachenden
Akkumulators. Das Rückstellsignal für den verhältnismäßig großen zusätzlichen Hystereseanteil
wird aus einem zweiten Schwellwertschalter gewonnen, der beispielsweise in einem
Notstromversorgungsgerät dazu dient, die Höhe der Netzspannung zu überwachen. Unterschreitet
die Netzspannung einen vorgegebenen Wert, so wird die Speisung der angeschlossenen
Notleuchte aus dem ARkumulator eingeleitet, und bei Überschreiten eines bestimmten
Wertes der Netzspannung wird die Speisung des Verbrauchers aus dem Akkumulator wieder
unterbrochen.
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Dabei kann der zweite Schwellwertschalter auch noch zusätzlich über
einen Steueranschluß derart beeinflußt werden, daß auch bei ausgefalier.er Netzspannung
Notstrombetrieb nur dann möglich ist, wenn ein entsprechender Steuerbefehl vorliegt.
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Darüber hinaus kann an den zweiten Schwellwertschalter eine besondere
Fiihlerschaltung angeschlossen sein, die in geeigneter Weise den Betriebsschalter
überwacht, mit dem das mit Netz strom zu versorgende Gerät üblicherweise ein- oder
ausgeschaltet wird. Es ist somit möglich5 während eines Netzausfalls durch den Betriebsschalter
di.e Notstromversorgung zu- oder abzuschalten.
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Im folgenden soll anhand der Figuren 1 und 2 der Gegenstand der Erfindung
näher erläuter-t werden. In Figur 1 ist ein Blocksohaltbildung der gesamten Schaltungsanordnung
dargestellt, Figur 2 zeigt eine Ausführungsform der am Akkumulator
sngeschlossenen
Umschaltvorrichtung.
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Nach Figur 1 besteht die e e eigentliche Umschaltvorrichtung 100 aus
mehreren Bauelementen. Zur besseren Übersicht bleiben diese zunächst jedoch außer
Betracht.
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Ein am Versorgungsnetz l1 angeschlossener Transformator 10 ist über
Ausgang 12 mit eir.em Gleichrichter 20 verbunden.
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Die Ausgangsklemmen des Gleichrichters sind mit 23 und 22 bezeichnet.
Ausgangsklemme 23 ist mit einem Akkumulator 30 und über einen steuerbaren Unterbrecherschalter
60 mit dem Verbraucher 70 verbunden. Ausgangsklemme 22 ist über Klemme 141 an die
Umschaltvorrichtung 100 angeschlossen. Auf diese Weise wird der Umschaltvorrichtung
100 zur Kontrolle der Netzspannung ein von dieser abhängiges Signal zugeführt.
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Zur Kontrolle der Klemmenspannung des Akkumulators 30 ist dieser über
Klemme 31 mit Eingang 151 der Umschaltvorrichtung verbunden.
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Der Steuereingang 61 des Unterbrecherschalters 60 erhält seine Umschaltsig;nale
über die Ausgangsklemme 193 der Umschaltvorrichtung. Unterschreitet beispielsweise
das an Klemme 141 anliegende Signal der Netzspannung einen bestimmten Wert, so wird
der Unterbrecher 60 über ein Signal der Umschaltvorrichtung geschlossen. Der Verbraucher
70 wii'd aus delii Akkumulator 30 gespeist. Ist der Akkumulator jedoch so weit entladen,
daß die Akkumulatorenklemmenspanlnurlg einen vorgegebenen Wert unterschreitet, so
wird über ein Signal der Umschaltvorrichtung Schalter 60 wieder geöffnet. Eine weitere
Entladung des Akkumulators nach einer Erholpause desselben bei anhaltendem Netzausfall
ist dann nur noch möglich, wenn einer der beiden Schalter 210, 220 betätigt wird.
Nach Beendigung des Netzausfalls wird der Unterbrecherschalter 60 in jedem Falle
geöffnet. Der Akkumulator wird wieder aufgeladen.
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Im folgenden soll die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung unter
Berücksichtigung der einzelnen Bauelemente der Umschaltvorrichtung 100 erläutert
werden Bei anliegender Netzspannung wird über Netztransformator 10, Gleichrichterschaltung
20 und gegebenenfalls über einen im Bl ockdiagramm nicht gezeigten Konstantspannungsregler
der Akkumulator 30 geladen. Ein der Netzspannung proportionales Steuersignal wird
vom Ausgang 22 des Gleichrichters zum Eingang 41 des Schwellwertschalters 40 geführt.
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Ist die Spannung des Versorgungsnetzes vorhanden, entsteht am Ausgang
42 des Schwellwertschalters 40 ein Ausgangssignal, das über ODER-Glied 90 und Klemme
1.93 dem Steuerkontakt 61 des Schalters 60 zugeführt wird. Dadurch wird Schalter
60 geöffnet und der Betrieb des angeschlossenen Verbrauo chers blockiert.
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Bei absinkender Netzspannung sinkt auch der am Ausgang 22 der Gleichrichterschaltung
20 vorhandene Wert der der Netzspannung proportionalen Steuerspannung, die am Abschluß
41 des Schwellwertschalters 4C anliegt. Unter.schreitet die Steuerspannung die.
untere Schaltschwelle des Schwellwertschalters 40 und liegt weiter an den Eingängen
43 und 44 kein Steuersignal an (Schalter 210, 220 geschlossen), verschwindet das
Ausgangsrignal am Anschluß 42. Falls die Akkumulatorenspannung oberhalb der unteren
Schwellspannung liegt gibt der Schwellwertschalter 50 über Ausgang 53 kein Signal
ab. Somit liegt auch am Ausgang 93 des Odergliedes 90 kein Signal. Infolgedesren
erhält der Steuerkontakt des Schalters 60 kein Steuersignal, und die Blockierschaltung
wird wirkungslos. Der Verbraucher 70 wird mit dem Akkumulator 30 verbunden.
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Bei angeschlossenem Verbraucher 70 wird der Akkumulator 30 forlaufend
entladen. Der Schwellwertschalter 50 überwacht die Ak'umulatorspannung. Da in diesem
Schaltzustand Ausgang 42 des Schwellwertschalters 40 kein Signal führt, liegt auch
am Steuerkontakt 81 des elektronischen Schalters 80 kein S-teueroignal an. Damit
wäre der über dem Widerstand 55 führende
zusätzliche Rückkopplungspfad
wirdsam. Durch eine im elektronischen Schalter 80 vorhandene Diode 84 wird der zusätzliche
Rückkopplungspfad aber erst dann wirksam, wenn am Ausgang 53 des Schwellwertschalters
50 ein Signal auftritt.
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Solange ein solches Signal noch nicht vorhanden ist, kann der Schwellwertschalter
50 von dcm über Widerstand 55 führenden zusätzlichen Rückkopplungspfad nicht beeinflußt
werden. Das bedeutet, daß die untere Schaltschwelle des Schwellwertschalters 50
in dem bisher geschilderten Betriebszustand nur von der Höhe der eingebauten Referenz
und der aus der über den Widerstand 54 durch Rückkopplung erzeugten Hysterese abhängt.
rst wenn die am Eingang 51 des Schwellwertschalters 50 anliegende Akkumulatorenspannung
den unteren Schwellwert unterschreitet, tritt am Ausgang 53 des Schwellwertschalters
50 ein Signal auf. Über die Anschlüsse 82 und 83 des elektronischen Schalters 80
mit eingebauter Diode 84 und Riickkopplungswiderstand 55 wird eine zusätzliche Schalthysterese
erzeugt. Diese zusätzliche Schalthysterese ist erfindungsgemäß so groß, daß einschließlich
der durch Widerstand 54 bewirkten, stets vorhandenen Grundhysterese der obere Schaltpunkt
des Schwellwertschalters 50mit Sicherheit oberhalb der maximal möglichen Leerlaufspannung
des Akkumulators 30 liegt. Damit wird ein Zurückkippen des Schwellwertschalters
50 bei Wiederan.<;teigen der Klemmenspannung des entlasteten Akkumulators Verhindert.
Bei Auftreten eines Ausgangssignales am Ausgang 53 des Schwellwertschalters 50 wird
auch der Eingang 91 des ODER-Gliedes 90 angesteuert, woraufhin Ausgang 93 ein Signal
führt. Unterbrecherschalter 60 wird angesteuert, und der Verbraucher wird abgeschaltet.
Dieser Zustand ist stabil, weil durch die ber Widerstand 55 erzeugte Zusatzhysterese
des Schwellwertschalters 50 dessen oberer Schaltpunkt höher liegt als die höchstmögliche
Leerlaufspannung des Akkumulators 30 Ein Zurückkippen des Schwellwertschalters 50
ist nur dann möglich, wenn der Steuereingang 81 des'elektronischen Schalters 80
ein Steuersignal erhält. Dies ist wiederum vom Schaltzustand des Schwellwertschalters
40 abhängig. Bei Wiederkehr der Netzspannung oder bei Betätigung der Schalter 210,
220
erscheint an dessen Ausgang 42 ein Ausgangssignal. D.ieses liegt dann sowohl am
Eingang 92 des Odergliedes 90 als auch am Steuereingang 81 des elektronischen Schalters
80.
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Dadurch wird über diesen die über den Widerstand 55 erzeugte Zusatzhysterese
wirkungslos. Danach ist nur n@ch die über den Widerstand 54 erzeugte verhältnismäßig
kleine Grundhysterese wirksam. Das bedeu-te-t , daß der obere Schaltpunkt des Schwellwertschalters
5() nun bedeutend niedriger liegt als 7.uvor. Da sofort mit Widerkehr der Netzspannung
über den Transformator 10 und die Gleichrichterschaltung 20 die Ladung. des Akkumulators
30 einsetzt, steigt dessen Spannung innerhalb weniger Sekunden über den nunmehr
reduzierten Wert des oberen Schaltpunktes vom Schwellwertschalter 50. Dadurch kippt
dieser, und das Ausgangsaignal an seinem Anschluß 53 verschwindet. Damit verschwindet
auch das Eingangssignal an Eingang 91 des ODER-Gliedes 90. An Eingang 92 des ODER-Gliedes
90 liegt aber noch das Signal von Ausgang 42 des Schwellwertschalters 40. Somit
bleibt das Oderglied 90 und Schalter 60 der Verbraucher 70 weiterhin gesperrt. Erst
bei einem erneuten Netzausfall sinkt die vom Gleichrichterausgang 22 ausgehende
Stel.
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erspannung unter die untere Schaltschwelle des Schwellwertschalters
40 Daraufhin verschwindet dessen Ausgangssignal.
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Demzufolge ist an keinem der beiden Eingänge 91 und 92 des Odergliedes
90 ein Steuersignal vorhanden, wodurch dor Verbraucher 70 über den Schalter 60 an
den Akkumulator 30 angeschlossen wird. Entsprechend der Erholdauer des Akkumulators
und der inzwischen zugeführten Ladungsmenge ist ein erneuter Notstrombetrieb möglich.
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Im folgenden soll die Wirkungsweise der Schalter 210 220, die in den
verschiedenen Ausführungen der Schaltung wahlweise beide oder einzeln über die Eingänge
143 und 144 an die Umschaltvorrichtung 100 angeschlossen sein können, näher beschrieben
werden: Schalter 220 stellt den Betriebsschalter (Netzschalter) mit einer geeigneten
Fühlerschaltung dar, Schalter 210 ist ein zusätzliche Steuerschalter. Ist einer
dieser Schalter geöffnet,
so werden die Eingänge 43 bzw. 44 des
Schweliwertschalters 40 angesteuert, und am Ausgang 42 liegt ein Signal an. Über
das Oderglied 90 wird dem Steuerkontakt 61 des Unterbrecherschalters 60 ein Signal
zugeführt. Der Schalter 60 trennt den Verbraucher 70 vom Akkumulator 30, unabhängig
vom Vorhandensein der Netzspannung.
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Ist bei geschlossenen Schaltern 210, 220 nc Ausfall der Netzspannung
und einer bestimmten Betriebszeit des Verbrauchers 70 die Akkumulatorapannung unter
einen vorgegebenen Spannungswert gesunken, wird durch Unterschreiten der untere
ron Schwell des Schwellwertschalters 50 über die Verknüpfungsschaltung 90 und dn
Schalter 60 der Verbraucher 70 vom Akkumulator 30 getrennt. Ein Zurückkippen des
Schwellwertschalters 50 bei Wiederanstieg der Akkumulatorspannung nach Ei'itlastung
des Akkumulators 30 wkrd durch die nun wirksame Zusatzhysterese über Widerstand
55 verhindert. Unabhängig von der Netzrückkehr kann nun die Wirkung dieses zusätzlichen
Rückkopplungswiderstandes 55 aufgehoben werden. Wie vorher beschrieben, tritt ein
Steuersignal am Steuereingang 81 des Schalters 80 dann auf und ändert die Hysterese
des Schwellwertschalters 50, wenn dr Schwellwcrtschalter 40 zurückkippt und demzufolge
an seinem Ausgang 42 ein Ausgangssignal erscheint.
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Falls die Netzspannung noch nicht wieder zurückgekehrt ist, kann der
Schwellwertschalter 40 durch Öffnen des Betriebsschalters 220 oder des Steuerschalters
210 angesteuert werden. Jede der beiden Maßnahmen ruft am Ausgang 42 des Schwellwertschalters
40 ein Ausgangssignal hervor, welches dann sowohl am Eingang 92 des Odergliedes
90 als auch am Steuereingang 81 des elektronischen Schalters 8U anliegt. Durch das
am Anschluß 81 auftretende Steuersignal macht der elektronische Schalter 80 die
über den Widerstand 55 erzeugte Zusatzhysterese unwirksam. Demzufolge wirkt jetzt
nur noch die über Widerstand 54 erzeugte verhältnismäßig kleine Grundhysterese.
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Das bedeutet, daß der obere Schaltpunkt des Schwellwertschalters 50
nun bedeutend niedriger liegt als zuvor. Wenn die
Leerlaufspannung
des entlasteten Akkumulators 30 den reduzierten liegt des oberen Schaltpunktes übersteigt,
kippt der Schwellwertschalter 50, und das Ausgangssignal an seinem Anschluß 53 verschwindet.
Damit verschwindet auch das Eingangssignal am Eingang 91 der Oderschaltung 90. Am
Eingang 92 der öderschaltung 90 liegt aber noch das Signal vorn Aus gang 42 des
Schwellwertschalters 40 an. Das bedeutet, daß über Odcrglied 90 und Schalter 60
der Verbraucher 70 weiterhin vom Akkumulator 30 getrennt bleibt. Erst wenn der zuvor
geöffnete Betriebsschalter 220 oder der zuvor geöffnete Steuerschalter 210 wieder
geschlossen wird, kippt @t auch der Schwellwertschalter 40. Das Signal an sei.nem
Ausgang 42 verschwindet.
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Damit ist an keinem der beiden Eingänge 91 und 92 des Odergliedes
90 ein Steuersignal vorhanden Der Unterbrecherschalter 60 schließt. Es ist nun für
eine bestimmte Ze:i.t ein weiterer Notstrombetrieb möglich.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der am Akkumulator angeschlossenen
Umschaltvorrichtung ist in Fig. 2 dargestellt. Zur Kontrolle der Akkumulatorspannung
wird der Umschaltvorrichtung 100 über Klemme 151 das Potential des positiven Akkumulatorpols
zugeführt.
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Der invertierende Eingang; 51 des Komparators 50 ist mit dem Spannungsteiler
aus den Widerständen 32 und 33 verbunden. Uber ihn erhält Der Komperator eine Spannung,
die der Akkumulatorspannung proportional ist. Der nicht invertierende Eingang 52
des Komperators 50 ist über Widerstand 56 mit der Zenerdiode 58 verbunden. An dieser
fällt die Referenzspannung ab. Durch Verbindung de s- Komparat orausgange s 53 über
Rückkopplungswiderstand 54 mit dem Komparatoreingang 52 wird die Schalthysterese
des Komparators bestimmt. Parallel zu dem ersten ist ein zweiter Rückkopplungspfad
aus Widerstand 55 und Diode 84 geschaltet.
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Ist der Akkumulator 30 vollständig geladen und somit seine Spannung
größer als seine Entladeschlußspannung, so ist das Potential am Eingang 51 positiv
gegenüber dem Potential am
Eing&ng 52. Das Potential am Eingang
52 wird von der Referenzspannung und dem Spannungsabfall am Widerstand 56 bestimrtt.
Da der Ausgang 53 des Komparators in diesem Schaltzustand uf negativem Potential
liegt, fließt über die Widerstande 56, 54 und 59 ein Strom, welcher einen Spairnungsabfall
ain Widerstand 56 hervorruft. Die in Sperrichtung gcschaltet Diode 84 verhindert,
daß auch über den zusE-tzlichen Rückkopplungspfad aus Widerstand 55 und Diode 84
ein Strom fließt. Am unteren Schaltpunkt des Komparators 50 ist somit eine nur durch
Widerstand 54 bestimmte Schalthysterese wirksam. Fällt die AIumulatorspanrnrng nach
längerem Betrieb des Verbrauchers auf die Entladeschlußspannung ab, so wird, das
Potential am invertierenden Eingang, 51 negativ gegenüber dem Potential am Eingang
52. Am Ausgang des Komparators escheint jetzt ein positives Signal. Zusätzlich zum
Strom über Widerstand 54 fließt ein Strom über Widerstand 55 und Diode 84, so daß
am Widerstand 56 ein Spannungsabfall von der Summe beider Ströme und entgegengesetzter
Polarität hervorgerufen wird, Im oberen Schaltpunkt des Komparators 50 ist somit
neben der Hysterese über Widerstand 54 noch eine zusätzliche Hysterese über Widerstand
55 wirksam.
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Der Widerstand 55 ist über Schalttransistor 85 mit dem Minus pol des
Akkuiwulators 30 verbunden. Wird der Transistor 85 durch Anlegen eines entsprechenden
Potentials an der Basis leitend, so wird der Rückkopplungspfad über Widerstand 55
kurzgeschlossen. Die zusätzliche Schalthysterese des Komparators 50 ist wirkungslos.
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Die Basis des Schalttransistors 85 ist über Widerstand 88 mit dem
Ausgang 42 des Komparators 40 verbunden. Liegt am Ausgang 42 ein positives Signal,
so fließt über Widerstand 88 ein Steuerstrom in die Basis des Transistors 85. Der
Transistor wird leitend.
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Am invertierenden Eingang 49 des Komparators 40 liegt über Widerstand
46 die Referenzspannung der Zenerdiode 58 an. Der nichtinvertierende Eingang 45
des Komparators 40 ist über die
Widerstände 47 und 24 mit der Anschlußklemme
141 für den Gleichrichter verbunden, zuin anderen über die Dioden 112, 113 und Widerstand
115 über Steuerschalter 210 an den iilinuspol des Akkumulators angeschlossen. Die
Anoden der t)ioden 112 und 113 sind über Widerstand 114 mit dem Pluspol des Akkumulators
verbunden. Bei in genügender Höhe vorhandener Netzapannung erscheint am Ausgang
42 des Komparators 40 ein positives Signal. Der gleiche Schaltzustand liegt vor,
wenn bei ausgefallener Netzspannung der Steuerschalter 210 geöffnet ist. Der Steuerstrom
über Schalter 210 ist dann unterbrochen. Am Widerstand 114 tritt kein zusätzlicher
Spannungsabfall auf. Das Potential dos Komparatoreingangs 45 ist bezüglich dem am
Eingang 49 positiv. Am Ausgang 42 des Komparators 40, der über Diode 95 mit Anschlußklemme
193 verbunden ist, erschein-t ein positives Signal Ausgang 53 des Komparators 50
ist über die Diode 94 mit Anschlußklemme 193 verbunden. Über die Anschlußklemme
193 wird der zwischen Verbraucher und Akkumulator angeordnete Schalter 60 angesteuert.
Der Schalter ist nur dann geschlossen, wenn keiner der beiden Komparatorenausgänge
ein positives Signal führt.
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Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen daitin, daß einerseits
mit Sicherheit eine Tiefentladung zu verhindern ist, andererseits jedoch eine weitgehende
Ausnutzung der Entl adek apaz lt ät von Akkumulatoren, insbeson.dere nach Erholungspausen,
möglich ist.
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- Patentansprüche -