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Schaltungsanordnung zum Einschalten einer Ausgleichseinrichtung bei
Stromversorgungsanlagen In üblichen Stromversorgungsanlagen wird die Batteriespannung
mittels eines parallelgeschalteten Gleichrichters auf den vom Verbraucher geforderten
Wert gebracht, wobei die Zellenzahl der Batterie meist so gewählt wird, daß die
Verbraucherspannung mit der Erhaltungsspannung der Batterie übereinstimmt. In solchen
Stromversorgungsanlagen können vielerlei Gründe eine Abweichung der Spannung vom
geforderten Wert bewirken. Oft reicht dabei die ausgleichende Wirkung des Gleichrichters
zur Behebung der Spannungsabweichung nicht mehr aus. Um in solchen Fällen unliebsame
Auswirkungen durch die Abweichung der am Verbraucher anliegenden Spannung zu verhindern,
ist eine besondere Ausgleichseinrichtung notwendig.
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Es sind Anordnungen bekannt, bei denen eine schwankende Gleichspannung
über einen Wechselrichterzusatz geregelt wird. Außerdem ist es geläufig, Schwankungen
der Ausgangsspannungen elektrischer Maschinen durch paralleles Zuschalten einer
Batterie auszugleichen.
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Einer Ausgleichseinrichtung kommt demnach die Aufgabe zu, eventuell
auftretende Abweichungen der Batterie- bzw. Gleichrichterspannung auszugleichen,
indem die gegenüber der konstant zu haltenden Verbraucherspannung auftretende Spannungsdifferenz
von der Ausgleichsanordnung geliefert wird, so daß sich der geforderte ursprünglich
vorhandene Spannungswert wieder einstellt. Die gegenüber der geforderten Spannung
auftretende Spannungsdifferenz kann sowohl positiv als auch negativ sein. Die Ausgleichsanordnung
muß demnach in der Lage sein, sowohl eine Gegenspannung als auch eine Zusatzspannung
in den Verbraucherstromkreis zu liefern. In bisher bekannten Anordnungen treten
beim Einschalten einer solchen Ausgleichsanordnung in den Verbraucherstromkreis
schwerlich zu vermeidende, verbraucherseitig störende Spannungsspitzen auf.
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Die Erfindung schlägt eine Anordnung vor, die nicht nur ein mit Sicherheit
störungsfrei vollzogenes Einschalten der Ausgleichsanordnung in den Verbraucherstromkreis
gewährleistet, sondern auch eine Regelung der Ausgleichsanordnung zuerst von der
Zusatzspannung und dann von der Verbraucherspannung vornimmt.
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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Einschalten einer
Ausgleichseinrichtung bei Stromversorgungsanlagen und besteht darin, daß ein Spannungsregler
das magnetische Feld einer Ausgleichsmaschine beeinflußt, daß die Ausgleichsmaschine
eine Spannung liefert, die eine parallel angeordnete Diode sperrt und nach übernahme
des gesamten Verbraucherstromes durch den Anker der Ausgleichsmaschine störungsfrei
abschaltet, daß der Spannungsregler das magnetische Feld der Ausgleichsmaschine
einmal in Abhängigkeit von der Ausgleichsspannung und zum anderen in Abhängigkeit
von der Verbraucherspannung steuert, indem ein Relaiskontakt eines Hilfsstromkreises
schließt oder öffnet und damit dem Regler entweder die Spannung am Anker der Ausgleichsmaschine
oder die Spannung an einem Spannungsteiler der Verbraucherseite zuführt.
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An Hand der Ausführungsbeispiele der Erfindung in den F i g. 1, 2
und 3 wird der Aufbau und die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung dargestellt
und erläutert. Für dieselben, in den verschiedenen Schaltungsbeispielen der Erfindung
vorkommenden Schaltungselemente wurden stets die gleichen Bezeichnungen verwendet.
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In F i g. 1 ist parallel zur Batterie 1 der Gleichrichter 1' geschaltet.
Der Verbraucher 2 liegt bei geschlossenem Kontakt 3 direkt an der Spannungsquelle
1. Der Kontakt 3 überbrückt sowohl die Diode 5 als auch den Anker 4 der Ausgleichsmaschine.
Ein Abschalten der Diode 5 wird durch den Kontakt 6 ermöglicht. Der Regler 7 kann
einmal bei geschlossenem Kontakt 10 in Abhängigkeit vom Spannungsabfall über dem
Anker 4 der Ausgleichsmaschine und zum anderen bei geöffnetem Kontakt 10 in Abhängigkeit
von dem der Verbraucherspannung proportionalen Spannungsabgriff an der von dem Widerständen
8 und 9 gebildeten Spannungsteilerschaltung regeln. Die Steuerung der Ausgleichsmaschine
erfolgt über die Feldwicklung 4'. Im Normalbetrieb steht die Ausgleichsmaschine
still, und der Verbraucherstrom fließt über den überbrückungskontakt
3,
wodurch unnötige Verluste, die bei einer Stromführung durch den Anker 4 der Ausgleichsmaschine
auftreten würden, vermieden werden. Treten Abweichungen der Spannung auf der Gleichstromseite
oder auf der Wechselstromseite auf, so wird die Ausgleichseinrichtung mittels Spannungswächter
in bekannter Weise eingeschaltet. Außerdem kann auch eine Einschaltung von Hand
erfolgen.
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Die Spannungswächter bewirken mit ihrem Ansprechen eine Reihe von
Schaltvorgängen, die alle zur folgerichtigen Ausgleichung der Spannungsänderung
ohne störende Einflüsse dienen. Beispielsweise verursacht ein Ansprechen der Spannungswächter,
daß der Kontakt 6 schließt und somit die Diode 5 dem Anker 4 der Ausgleichsmaschine
parallel geschaltet ist, während der überbrückungskontakt 3 öffnet. Nach dieser
Schaltmaßnahme fließt der Verbraucherstrom über die Diode 5. Nun wird der Antriebsmotor
der Ausgleichsmaschine über einen Anlaßwiderstand eingeschaltet. Die den Verbraucherstrom
führende Diode 5 ist notwendig, um die Ausgleichsmaschine in den Verbraucherstromkreis
einschalten zu können, ohne störende Spannungsspitzen hervorzurufen. Die Steuerung
der Ausgleichsmaschine wird über die Feldwicklung 4' in Abhängigkeit vom Ausgang
des Reglers 7 vorgenommen, der beim Anlauf der Ausgleichsmaschine als Regelgröße
die von derselben gelieferte Zusatzspannung benutzt.
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Bei Erreichen einer bestimmten Zusatzspannung am Anker 4 der Ausgleichsmaschine
wird die Diode 5 mittels des Kontakts 6 abgeschaltet. Der Anlaßwiderstand des Antriebsmotors
der Ausgleichsmaschine wird in Abhängigkeit von der Ankerspannung des Motors kurzgeschlossen,
so daß die Drehzahl des Motors und damit der Ausgleichsmaschine während des Betriebes
in Grenzen konstant ist.
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Der Relaiskontakt 10 wird ebenfalls in Abhängigkeit von der Zusatzspannung
geöffnet, so daß am Eingang des Reglers 7 nicht mehr die Zusatzspannung der Ausgleichsmaschine,
sondern die der Verbraucherspannung proportionale Spannung des Abgriffes an dem
von den Widerständen 8 und 9 gebildeten Spannungsteiler liegt.
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Um die Differenzspannung, die einmal die Zusatzspannung und einmal
die Gegenspannung sein kann, in gewünschter Weise zu erzielen, ist ein Regler notwendig.
Dieser Regler wird über einen Relaiskontakt 10 zusatzspannungsabhängig und bei geöffnetem
Relaiskontakt 10 verbraucherspannungsabhängig eingesteuert. Dieser Relaiskontakt
10 wird in Abhängigkeit von der Ankerspannung des zur Ausgleichsmaschine gehörigen
Motors geschlossen und in Abhängigkeit von der Zusatzspannung an der Ausgleichsmaschine
geöffnet. Wenn die von der Ausgleichsmaschine erzeugte Zusatzspannung einen Wert
erreicht, demzufolge die von der entgegenstehenden Spannung über die Diode verbleibende
Differenzspannung nicht mehr den Wert der Schleusenspannung aufweist, dann ist die
Diode 5 gesperrt und wird über den Relaiskontakt 6 störungsfrei abgeschaltet. Dadurch
wird der gesamte Verbraucherstrom über den Anker 4 der Ausgleichsmaschine geführt.
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In F i g. 2 ist ein Schaltungsbeispiel gemäß der Erfindung dargestellt,
das die Spannungsteileranordnung in spezieller, vorteilhafter Ausbildung zeigt.
Die dem Regler 7 zugeführte, der Verbraucherspannung proportionale Spannung, wird
von einer Brückenkombination, die beispielsweise aus zwei ohmschen Widerständen
81 und 82 und zwei Zenerdioden 83 und 84 aufgebaut ist, abgegriffen. In dieser Anordnung
ist der ohmsche Widerstand 82 als veränderlicher Widerstand mit einem Abgriff ausgebildet.
Bei geschlossenem Relaiskontakt 10 liegt demnach der Anker 4 der Ausgleichsmaschine
parallel zum Abgriff am Widersand 82 der Brückenanordnung. über den Zenerdioden,
die in dem erfindungsgemäßen Schaltungsbeispiel an Stelle von Spannungsnormalen
geschaltet sind, ist der Spannungsabfall konstant. Eine Einsteuerung des Reglers
7 wird nur bewirkt, solange eine Differenz zwischen der Spannung am Spannungsnormal
und der am Anker 4 der Ausgleichsmaschine auftretenden Zusatzspannung auftritt.
Das Spannungsnormal gibt somit den Umfang des Regelbereiches vor, der dadurch verschoben
werden kann, daß der Anker 4 bei geschlossenem Kontakt 10 über einen Abgriff nur
einem Teil des Widerstandes 82 parallel geschaltet wird.
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Bei geöffnetem Kontakt 10 wird über die Brückenanordnung die Eingangsspannung
für den Regler 7 proportional der Verbraucherspannung in Abhängigkeit von den Spannungsabweichungen
in gleicher Größenordnung abgegriffen.
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Eine weitere Verfeinerung des Spannungsabgriffes wird mit dem in F
i g. 3 dargestellten Schaltungsbeispiel erzielt. In dieser Anordnung schaltet der
Kontakt 10 den Anker 4 der Ausgleichsmaschine nicht einfach dem Widerstand 82 bei
der zusatzspannungsabhängigen Regelung parallel, sondern schaltet außerdem einen
einem Spannungsnormal 11
parallelgeschalteten Widerstand 13 über einen Spannungsabgriff
vor. Das Spannungsnormal 11 liegt dabei in Reihe mit einem Widerstand
12 an der Eingangsspannung.
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Mit dieser Anordnung kann je nach Stellung des Abgriffes am Widerstand
13 eine Regelung in Abhängigkeit von einer Änderung zwischen Null und dem vom Spannungsnormal
vorgegebenen Spannungswert vorgenommen werden.