DE1262417B

DE1262417B - Circuit arrangement for switching on a compensation device in power supply systems

Info

Publication number: DE1262417B
Application number: DE1961L0039463
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Fritz Germann; Werner Speckmann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1961-07-07
Filing date: 1961-07-07
Publication date: 1968-03-07

Description

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.Circuit arrangement for switching on a compensating device at Power supply systems In usual power supply systems, the battery voltage is by means of a rectifier connected in parallel to the one required by the consumer Brought value, the number of cells in the battery is usually chosen so that the Load voltage corresponds to the maintenance voltage of the battery. In such Power systems can cause voltage drift for many reasons cause the required value. Often the compensating effect of the rectifier is sufficient to correct the voltage deviation no longer works. To be unpleasant in such cases To prevent the effects of deviations in the voltage applied to the consumer, a special compensation device is necessary.

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.Arrangements are known in which a fluctuating DC voltage is regulated via an inverter add-on. It is also common to see fluctuations of the output voltages of electrical machines by connecting a Balance battery.

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.A compensation facility therefore has the task, possibly to compensate for any deviations in the battery or rectifier voltage, by the voltage difference occurring compared to the consumer voltage to be kept constant is supplied by the compensation arrangement, so that the requested originally sets the existing voltage value again. The opposite of the required tension occurring voltage difference can be positive as well as negative. The compensation arrangement must therefore be able to provide both a counter-tension and an additional tension to be supplied to the consumer circuit. Step in previously known arrangements when switching on such a compensation arrangement in the consumer circuit Difficult to avoid, consumer-side disruptive voltage peaks.

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.The invention proposes an arrangement that is not just one with safety trouble-free switching on of the compensation arrangement in the consumer circuit guaranteed, but also a regulation of the compensation arrangement first of the Additional voltage and then from the consumer voltage.

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.The invention relates to a circuit arrangement for switching on a Compensating device in power supply systems and consists in that a voltage regulator the magnetic field of a balancing machine influences that the balancing machine supplies a voltage that blocks a diode arranged in parallel and after acceptance of the entire consumer current through the armature of the balancing machine without interference that the voltage regulator switches off the magnetic field of the balancing machine on the one hand depending on the equalizing voltage and on the other hand depending from the consumer voltage controls by adding a relay contact to an auxiliary circuit closes or opens and thus the regulator either the voltage at the armature of the balancing machine or supplies the voltage to a voltage divider on the consumer side.

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.On the basis of the exemplary embodiments of the invention in FIGS. 1, 2 and FIG. 3 shows the structure and the mode of operation of the arrangement according to the invention and explained. For the same, in the various circuit examples of the invention The same designations were always used for circuit elements occurring.

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.In Fig. 1, the rectifier 1 'is connected in parallel to the battery 1. When contact 3 is closed, consumer 2 is directly connected to the voltage source 1. Contact 3 bridges both diode 5 and armature 4 of the balancing machine. Switching off the diode 5 is made possible by the contact 6. The controller 7 can once with closed contact 10 depending on the voltage drop across the Armature 4 of the balancing machine and on the other hand with open contact 10 as a function from the voltage tap proportional to the consumer voltage at that from the resistors 8 and 9 formed voltage divider circuit regulate. The control of the balancing machine takes place via the field winding 4 '. The balancing machine is at a standstill in normal operation silent, and the consumer current flows through the bridging contact 3, thereby unnecessary losses that occur when a current is carried through the armature 4 of the balancing machine would occur should be avoided. If there are deviations in voltage on the DC side or on the alternating current side, the compensation device is switched on by means of a voltage monitor turned on in a known manner. It can also be switched on manually take place.

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.When they respond, the voltage monitors cause a series of Switching operations, all of which consistently compensate for the change in voltage serve without disturbing influences. For example, if the voltage monitor responds, that the contact 6 closes and thus the diode 5 to the armature 4 of the balancing machine is connected in parallel, while the bridging contact 3 opens. After this Switching measure, the consumer current flows through diode 5. Now the drive motor is activated the equalizing machine is switched on via a starting resistor. The consumer flow leading diode 5 is necessary to the balancing machine in the consumer circuit to be able to switch on without causing disturbing voltage peaks. The control the compensating machine is via the field winding 4 'depending on the output of the controller 7, which is used as a control variable when the compensating machine starts up uses the additional voltage supplied by the same.

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.When a certain additional tension is reached on armature 4 of the balancing machine the diode 5 is switched off by means of the contact 6. The starting resistance of the drive motor the balancing machine is short-circuited depending on the armature voltage of the motor, so that the speed of the motor and thus the compensating machine during operation is constant within limits.

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.The relay contact 10 is also dependent on the additional voltage opened, so that at the input of the controller 7 no longer the additional voltage of the compensating machine, but the voltage of the tap on the, which is proportional to the consumer voltage voltage divider formed by resistors 8 and 9 lies.

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.To the differential voltage, once the additional voltage and once the counter voltage can be to achieve in the desired manner, a regulator is necessary. This controller is dependent on additional voltage via a relay contact 10 and when it is open Relay contact 10 controlled depending on the consumer voltage. This relay contact 10 is associated with the balancing machine, depending on the armature voltage Motor closed and depending on the additional voltage on the balancing machine opened. If the additional voltage generated by the balancing machine has a value reached, consequently the remaining of the opposing voltage across the diode Differential voltage no longer has the value of the lock voltage, then the Diode 5 is blocked and is switched off via relay contact 6 without interference. Through this the entire consumer current is passed through the armature 4 of the balancing machine.

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.In Fig. 2 shows a circuit example according to the invention, which shows the voltage divider arrangement in a special, advantageous embodiment. The voltage that is supplied to the regulator 7 and is proportional to the consumer voltage is from a bridge combination, which for example consists of two ohmic resistors 81 and 82 and two Zener diodes 83 and 84 is tapped. In this arrangement the ohmic resistor 82 is designed as a variable resistor with a tap. When the relay contact 10 is closed, the armature 4 of the compensating machine is accordingly located parallel to the tap at the resistor 82 of the bridge arrangement. over the zener diodes, in the circuit example according to the invention instead of voltage standards are switched, the voltage drop is constant. A control of the controller 7 is only effected as long as there is a difference between the voltage at the voltage standard and the additional stress occurring at armature 4 of the balancing machine. The voltage standard thus specifies the scope of the control range, which is shifted as a result it can be that the armature 4 only has a tap when the contact 10 is closed a part of the resistor 82 is connected in parallel.

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.When the contact 10 is open, the input voltage is supplied via the bridge arrangement for the controller 7 proportional to the consumer voltage as a function of the voltage deviations tapped in the same order of magnitude.

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.A further refinement of the voltage tap is shown in FIG. 3 achieved circuit example shown. In this arrangement, the contact 10 does not simply connect the armature 4 of the equalizing machine in parallel to the resistor 82 in the additional voltage-dependent control, but also connects a resistor 13 connected in parallel to a voltage standard 11 via a voltage tap. The voltage standard 11 is connected to the input voltage in series with a resistor 12.

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.With this arrangement, depending on the position of the tap on the resistor 13 a regulation as a function of a change between zero and that of the voltage standard specified voltage value can be made.

Claims

Claims: 1. Circuit arrangement for switching on a balancing device in power supply systems, characterized in that a voltage regulator (7) influences the magnetic field (4 ') of a balancing machine, that the balancing machine supplies a voltage that blocks a parallel diode (5) and after Takeover of the entire consumer current by the armature (4) of the balancing machine switches off without interference, so that the voltage regulator (7) controls the magnetic field of the balancing machine on the one hand depending on the balancing voltage and on the other hand depending on the consumer voltage by a relay contact (10) of an auxiliary circuit closes or opens and thus either the voltage at the armature (4) of the equalizing machine or the voltage at a voltage divider (8, 9) on the consumer side feeds to the controller (7) (FIG. 1).

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that a bridge arrangement as a voltage divider circuit of two each opposing Zener diodes (voltage standards) and ohmic resistors is provided (FIG. 2).

3. Circuit arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that a voltage tap on one of the ohmic Resistors of the bridge arrangement is connected to the controller (7).

4. Circuit arrangement according to claim 1 to 3, characterized in that a returned current path with a relay contact (10) is connected to a voltage divider connected to the operating voltage, which consists of a Zener diode (11) and a resistor (12) (F i g. 3).

5. Circuit arrangement according to claim 4, characterized in that the Zener diode (11) is bridged by an ohmic resistor (13) and the current path with the relay contact (10) is connected to a tap of this parallel resistor. Considered publications: German Patent Nos. 524 789, 559150, 604 005, 971856.