DE2438149A1 - Schaltungsanordnung zum schutz elektrischer akkumulatoren vor tiefentladung - Google Patents

Schaltungsanordnung zum schutz elektrischer akkumulatoren vor tiefentladung

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Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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- \.
  • bar ist.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Nach Figur 1 besteht die e e eigentliche Umschaltvorrichtung 100 aus mehreren Bauelementen. Zur besseren Übersicht bleiben diese zunächst jedoch außer Betracht.
  • Ein am Versorgungsnetz l1 angeschlossener Transformator 10 ist über Ausgang 12 mit eir.em Gleichrichter 20 verbunden.
  • 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.
  • Zur Kontrolle der Klemmenspannung des Akkumulators 30 ist dieser über Klemme 31 mit Eingang 151 der Umschaltvorrichtung verbunden.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • erspannung unter die untere Schaltschwelle des Schwellwertschalters 40 Daraufhin verschwindet dessen Ausgangssignal.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • - Patentansprüche -

Claims (3)

  1. Patentansprüche 1. Schaltungsanordnung zum Schutz vor Tiefentladung elektrischer Akkumulatoren in Notstromversorgungsgeräten mit Ladeeinrichtung und netzabhängiger Umschaltvorrichtung zur Steuerung eines Unterbrecherschalters zwischen Akkumulator und Verbraucher dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltvorrichtung (100) einen mit den Klemmen des Akkumulators (30) verbundenen Schwellwertschalter (50) mit einem festen unteren Schwellwert und einem steuerbaren oberen Schwellwert enthält, daß bei Netzausfall nach Absinken der Akkumulatoren spannung auf den untere Schwellwert der obere Schwellwert heraufsetzbar und der Verbraucher (70) über den Unterbrecherschalter (60) abschaltbar ist, und daß durch Beendigung des Netzausfalles und/oder durch Betätigung eines Schalters (21Ö, 220) der obere Schwellwert des Kippschalters (50) herabsetzbar ist.
  2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 dadurch gekenn e ichnet, daß der obere Schwellwert des Schwellwertschalters (50) über einen abse haltbaren Rückkopplungszweig mit Wi-Widerstand (55) und Schalter (80) verändeibar ist.
  3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Rückkopplungszweig zusätzlich eine Diode (84) enthält.
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