-
Stromliefernde Schaltungsanordnung, insbesondere Akkumulatorenlader
Die Erfindung betrifft eine stromliefernde Schaltungsanordnung, insbesondere einen
Akkumulatorenlader.
-
In der Industrie sowie im Verkehrswesen und im Bergbau usw, werden
zum Lagern von elektrischer Energie Akkumulatoren verwendet. Diese müssen nach Verbrauch
der in ihnen gelagerten elektrischen Energie elektrisch wieder aufgeladen werden.
Das Aufladen von Akkumulatoren ist mit Rücksicht auf eine Verlängerung der Lebensdauer
des Akkumulators sowie zwecks Einstellung auf eine optimale Zeitdauer des Aufladevorgangs
zweckmäßig durch einen Akkumulatorenlader mit geregelten Betrieb durchzuführen,
durch den der Akkumulator bis zum Erreichen des Nennwerts seiner Klemmspannung mit
einem konstanten vorbestimmten Strom geladen wird, der von augenblicklichen Wart
der Spannung eines den Akkumulatorenlader speisenden elektrischen Netzes und des
Akkumulators selbst unabhängig ist. Wenn die Akkumulatorenspannung stark in die
Nähe der Nennspannung rückt, wird die Klemm-Spannung durch den Akkumulatorenlader
auf konstintem Wert
gehalten, unabhängig von welchen
Schwankungen die Spannung des den Akkumulatorenlader versorgenden elektrischen Netzes
und der Ladestrom unterworfen ist, Beim Beginn des Ladevorgangs hat demnach der
Strom einen vorbestimmten und in der Zeit konstanten Wert, während am Ende des Aufladevorgangs
die Spannung vorbestimmbar und in der Zeit koastant wird.
-
Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer Transistorenschaltungsanordnung,
mittels welcher sowohl ein Akkumulatorlader mit Trockengleichrichter wie auch ein
umlaufender Akkumulatorlader derart gesteuert und geregelt werden kann, daß ein
beliebiger konstanter Stromwert bzw, ein beliebiger Spannungshöchstwert eingestellt
werden kann, Eine konstante Stromstärke bedeutet, daß der Ladegleichstrom von der
Klemmspannung des Akkumulators unabhängig ist, während ein beliebiger Spannungshöchstwert
eine Spannung bedeutet, deren Wert von der Speisespannung unabhängig ist, Dias wird
erfindungsgemäß durch eine Schaltungsanordnung erreicht, die in an sich bekannter
Weise eine elektrische Speisequelle zum Liefern von Speisespannung und Ladestrom
sowie eine Regelschaltung zum Regeln dieser Speisespannung und dieses Ladestroms
aufweist, bei welcher aber im Sinne. der Erfindung je ein Schaltelement zum Liefern
je eines mindestens zur Speisespannung und zum Ladestrom proportionalen Spannungssignals,
ein Schaltelement zum Bilden eines Grundsignals sowie eine Verstärkerschaltung aufweist,
die einen Endtransistor enthält, der das Ausgangssignal des grundsignalbildenden
Schaltelements einem die Spannung der elektrischen Speisequelle beeinflussenden
Schaltelement zuführt, wobei das grundsignalbildende Schaltelement über je e ine
in gleicher Richtung wirksame Diode mit den spannungssigna1-bildenden Schaltelementen
verbunden ist. Nätere Einzelheiten --der, Erfindung werden anhand --der--,.' .
Zeichnungen
erläutert, die einige Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Schaltüngsänordnung
darstellen.
-
Fig. 1 ist dabei das Schaltbild eines mit Gleichrichter ausgebildeten
Ausführungsbeispiels; Fig. 2 stellt eine Spannungs-Stromkurve dar; Fig. 3 ist das
Schaltbild eines als rotierende Maschine ausgeführten Ausführungsbeispiels; Fig.
4 bis 6 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele von Einzelheiten der erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung; Fig. 7 stellt ein der Fig. 2 ähnliches Schaubald dar; Fig.
8 bis 13 zeigen Schaltbilder weiterer Ausführungsbeispiele: Gleiche Bezugszeichen
in den Zeichnungen weisen auf ähnliche Einzelheiten hin.
-
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist das Ausführungsbeispiel gemäß
Fig. 1 als eine Dreiphasenanlage ausgebildet. Der zu ladende Akkumulator ist mit
1 bezeichnet. Die Ausgangsklemmspannung und der Strom eines aus Dioden 2 bestehenden
Gleichrichters können durch selbstsättigende Magnetverstärker 3 in den Zweigen einer
Graetz'schen Gleichriehterschaltung geändert Werden. Der Gleichrichter wird durch
einen Dreiphasentransformator 4 gespeist. Seine Ausgangsklemmen sind mit
+A und A bezeichnet, Der Arbeitspunkt der selbstsättigenden magnetischen
Verstärker kann durch den Erregerstrom von in Reihe geschalteten.Yorspannungs-
Wicklungen
5 eingestellt werden, wobei der Erregerstromdurch einen Hilfsgleichrichter 6 geliefert
wird. Der Steuerstrom der magnetischen Verstärker wird durch eine Regelvorrichtung
7 über in Reihe geschaltete Steuerwicklungen 8 derart geändert, daß der in Fig.
2 dargestellte Ladevorgang bei einer einstellbaren I1 Stromstärke beginnt, die durch
die Schaltungsanordnung so lange auf konstantem Wert gehalten wird, bis die Klemmspannung
einen einstellbaren Wert U1 erreicht. Hiernach wird dieser Wert U1 durch die Regelvorrichtung
7 auf konstantem Wert gehalten, wobei der Ladeström abnimmt, Es ist leicht einzusehen,
daß dieselbe Wirkungsweise auch dann erreicht werden kann, wenn eine einphasige
Gleichrichteranlage mit ebenfalls nur magnetischen Verstärkern zum Laden verwendet
wird.
-
Fig. 3 zeigt das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels, das mit einem
Ladedynamo lo arbeitet. Der zu ladende Akkumulator 1 wird durch das Dynamo lo geladen,
das über-eine Welle 9 angetrieben wird. Seine Erregerwicklung 11 wird durch die
Regelvorrichtung 7 derart erregt, daß der Ladevorgang gemäß Fig. 2 verläuft. -Die
Kennlinie gemäß Fig. 2 wird gemäß der Erfindung durch eine Transistorenverstärkerschaltung
erreicht, deren beispielsweise Ausführungsform in Fig. 4 dargestellt ist. Wie ersichtlich,
ist der zu ladende Akkumulator 1 über einen Nebenschlußwiderstand 12 an die Klemmen
-A und +A eines Akkumulätorenladers mit magnetischem Verstärker und Gleichrichter
oder mit Gleichstromdynamo angeschlossen.
-
Um den durch eine konstante Klemmspannung gekennzeichneten Abschnitt
der Ladekennlinie zu sichern, wird ein Signal von einem Spännungsteilerwiderstand
13 entnommen, während = ein Signal zum Sichern des durch -konstaäten Ladestrom
gekennzeichneten
Abschnitts von einem zum Nebenschlußwiderstand
12 parallelgeschalteten Spannungsteilerwiderstand 14 einem Transistorenregler zugeführt
wird. Der Transistorenregler wird aus einer Gleichspannungshilfstromquelle mit Ausgangsklemmen
-SE und +SE gespeist.
-
Das Prinzip der Wirkungsweise des Reglers besteht wie bei allen Proportionalreglern
darin, daß das aus der auf konstantem Wert zu haltenden elektrischen Größe abgeleitete
Signal mit einem in der Zeit konstanten Grundsignal (Referenzsignal) verglichen
wird. Ist das abgeleitete Signal stärker als das Referenzsignal, d.h, die zu regelnde
elektrische Größe (Regelgröße) größer als ein gewünschter Wert, so wird der Regler
derart in die Arbeitsweise der Gesamtschaltung eingreifen, daß die elektrische Regelgröße
abnimmt. Mieser Vorgang muß selbstverständlich auch im umgekehrten Sinn stattfinden.
-
Bei einem Akkumlatorenlader bezweckt die Regelung die Konstanthaltung
bzw. Beschränkung von zweielektrischen Größen. Einerseits soll ein konstanter Ausgangsstrom
und andererseits eine konstante Klemmspannung gesichert werden. Dies bedeutet, daß
im Betriebsabschnitt mit Spannungsregelung die Klemaspannung mit einer konstanten
Grundspannung verglichen werden muß. Im Betriebsabschnitt mit Stromregelung soll
dagegen ein den Ladestrom proportionales Spannungssignal mit einer anderen Grundspannung
verglichen werden.
-
Eine Eigenartigkeit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung besteht
darin, daß zum Vergleichen der angelegten und konstant zu haltenden elektrischen
Größen ein einziges grundsignalbildendee Element verwendet wird, das beim dargestellten
Ausführungsbeispiel aus einer Zenerdiode besteht. Die elektrischen Signale, die
mit den Grundsignal zu ver-gleichen sind, gelangen bei der Erfindung
über mindestens swei.Diedon sm grundaignalbildenden Element. Insbesondere
beim
Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 gelangt das zur Klemmspannung proportionale und
vom Spannungsteiler 13 entnommene elektrische Signal über eine Diode 16 zum Eingang
15A des grundsignalbildenden Schaltelemente 15. Das zum Ladestrom proprotionale
und vom Spannungsteiler 14 entnommene elektrische Signal wird über einen Verstärker,
der aus Transistoren 17 und 18 sowie aus Widerständen 19 und 2o besteht, in ein
Spannungssignal umgewandelt über eine Diode 21 dem Eingang des grundsignalbildenden
Elements 15 zugeführt. Der Kollektorstrom eines Transistors 22 wird durch das augenblicklich
stärkere elektrische Signal am Eingang des grundsignalbildenden Elements 15 bestimmt.
Wenn z.B. das über die von Spannungsteilerwiderstand 14 geschaltete Transistoren
17 und 18 gelieferte elektrische Signal im Verhältnis zum Potential am positiven
Pol einer Hilfsstromquelle -SE, +SE geringer ist, als die Spannung zwischen dem
Gleitschieber des Spannungsteilers 13 und der Klemme +SE, so kann über die Diode
16 ein Strom fließen. In diesem Fall wird die Spannung des grundsignalbildenden
Elements 15 mit der vom Spannungsteiler 13 entnommenen Spannung verglichen, wobei
in Abhängigkeit vom Ergebnis der Vergleichung ein stärkerer oder geringerer Strom
über den Transistor 22 fließen wird.
-
Ist z.B. die vom Spannungsteiler 13 entnommene Spannung höher als
die Spannung des grundsignalbildenden Elements 15 (beim dargestellten Ausführungsbeispiel
der Zenerdiode 15), so nimmt die Emitter-Kollektorspannung des mit einem Widerstand
23 belasteten Transistors 22 ab, dessen Emitter-Kollekterspannung dazu dient, einen
Endtransistor 24 unmittelbar (oder über mehrere Verstärkerstufen) zu steuern.
-
Der Vorgang verläuft in ähnlicher Weise, Wenn
die von Spannungsteiler 14 entnommene und dem hadestrom
proportionale
Spannung nach einer Verstärkung mittels der
Transistoren--17
und 18 höher wird als die Spannung des grundsignalbildenden
Elements 15. Der Strom des Transistors 22 wird dann durch den augenblicklichen Wert
des über die Diode 21 fließenden Stroms bestimmt, der dem über den Nebenschluß 12
fließenden Strom proportional ist.
-
Bei einem Akkumulatorenlader mit Trockengleichrichter liegt die Steuerwicklung
8 des magnetischen Verstärkern im Kollektorkreis des Endtransistors 24. Bei einem
Akkumulatorenlader mit Dynamo ist die Erregerwicklung des Dynamos 11 in den Kollektorkreis
des Endtransistors 24 geschaltet, wie dies durch Anführung des Bezugszeichens 11
in Klammern angedeutet worden ist. Da der magnetische Verstärker eines Akkumulatorenladers
in der Regel in selbstsättigender Schaltung liegt, wobei die Einstellung des Arbeitspunktes
des magnetischen Verstärkers über eine Vormagnetisierungswicklung 5 mit-Gleichstromspeisung
erfolgt, wird die Vormagnetisierungswicklung 5 gemäß der Erfindung von der Hilfsstromquelle
-SE, +SE derart gespeist, daß der Vormagnetisierungsstrom über einen Widerstand
25 fließend zugleich eine Vorspannung für den Endtransistor 24 sichert. Dies ist
erforderlich, weil es sich lohnt, die Verstärkung der Stufen des Transistorenreglers
derart einzustellen, daß der Endtransistor 24 in Schaltbetrieb arbeitet. Ein Schaltbetrieb
bedeutet, daß der Endtransistor 24 auf sehr geringe Änderungen der vom Spannungsteiler
13 oder vom Spannungsteiler 14 ankommenden Signale entweder vollständig geöffnet
oder vollständig gesperrt wird. Das Verhältnis zwischen der Zeitdauer des offenen
Zustands zur Zeitdauer den gesperrten-Zustands und somit der Mittelwert
des die Steuerwicklung 8 bzw. die Erregerwicklung
11 durchfließenden Stroms wird durch die Abweichung der empfangenen
elektrischen Signale
von Grundsignal bestimmto Der Schaltbetrieb
des Reglers entsteht durch eine Vergrößerung der Verstärkung selbsttätig.
Wäre der Emitterpunkt
des Endtransistors 24 unmittelbar mit der
Klemme +SE verbunden, so könnte der Endtransistor 24 nicht vollständig abgeschlossen
werden, weil auch beim vollen Öffnen des Transistors 22 der Endtransistor 24 eine
gewisse Steuerspannung erhalten würde. Wird demgegenüber der Endtransistor 24 durch
den über den Widerstand 25 fließenden Strom vorgespannt, so liegt beim vollen Öffnen
des Transistors 22 die Basis des Endtransistors 24 im Verhältnis zu seinem Emitter
auf einer positiveren Spannung, so das er sicher absperrt.
-
Wird durch einen Transistorenregler ein Akkumulatorenlader mit Dynamo
derart gespeist, das der Kollektor des Endtransistors 24 mit der Erregerwicklung
11 des Dynamos verbunden ist, so muß eine entsprechende Absperrspannung für den
Transistor 24 mittels eines Widerstands 26 gemäß Fig. 5 eingestellt werden.
-
Wird der magnetische Verstärker gemäß Fig. 4 gesteuert,
so bietet die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung den
weiteren Vorteil,
daß die Vormagnetisierungswicklung 5 im gleichen Sinn auf den magnetischen Verstärker
einwirkt wie die Steuerwicklung B. Fließt nämlich im Endtransistor, 24 ein Strom,
so das der magnetische Verstärker über die Steuerwicklung 8 ausgesteuert wird, so
nimmt der Strom in der Vormagnetisierungswicklung 5 infolge des am Widerstand 25
auftretenden Spannungsabfalls gleichzeitig ab, Diese zweifache Wirkung hat zur Folge,
das der Verstärkungsfaktor des Systems zunimmt, weil die Steuerwirkung über beide
Wicklungen erfolgt. Zwecks Erreichung einer bestimmten Aussteuerung kann demnach
der gesamte Wicklungsquerschnitt der Steuer- und Vormagnetisierungswicklungen des
magnetischen Verstärkers entsprechend einer gegebenen Schaltung vorringert
werden. _ Um zu erreichen, das beim Schaltbetrieb des BadtranaieterB
24 in der Steuerwicklung 8 des magnetischen Verstärkern bzw.
in
der Erregerwicklung 11 des Ladedynamos die Stromleitung kontinuierlich Wird, kann
zweckmäßig zur Steuerwicklung 8 bzw. zur Erregerwicklung 11 eine Diode 27 parallelgeschaltet
werden. In diesem Fall handelt es sich um eine Ausführungsform der Schaltungsanordnung
gemäß der Erfindung, bei welcher zwischen den Klemmen +SE, -SE der Stromquelle zwei
in Reihe geschaltete und in Sperrichtung liegende Dioden 27, 28 vorgesehen sind,
deren gemeinsamer Punkt sich an den Kollektor des Endtransistors 24 anschließt,
wie dies in Fig. 4 und 5 dargestellt ist. Beim Steuern von magnetischen Verstärkern
mittels Transistoren, insbesondere bei plötzlichen Ein- und Ausschaltungen von Belastungen,
kann vorkommen, daß in der Leistungswicklung des magnetischen Verstärkers auftretende
plötzliche Flußänderungen in der Steuerwicklung 8 eine Spannung erregen, bei welcher
der Verbindungspunkt 24A zwischen Steuerwick-lung 8 und Kollektor des Endtransistors
24 in Bezug auf
das andere Ende 8A der Steuerwicklung 8 positiver wird. Wird
diese Erscheinung nicht bekämpft, so kann vorkommen, daß die an der Steuerwicklung
8 auftretende Spannung, die höher ist als die Spannung der Hilfsstromquelle -SE,
+SE, die Emitter-Basis-Schicht des Endtransistors 24 durchschlägt. Gemäß der Erfindung
wird nun diese gefährliche Überspannung an der Stelle 24A dadurch unschädlich gemacht,
daß dem Endtransistor 24 eine Diode 28 parallelgeschaltet wird. Somit wird sich
die bei 24A auftretende Spannung über die Diode 28 und über die Hilfsstromquelle
-SE, +SE derart entladen, daß während dieses Vorgangs lediglich die an der Diode
28 auftretende unerhebliche Spannung zum Transistor 24 gelangt.
-
Sind die Spannung und der Strom des geregelten Akkumulatorenladers
in der Zeit nicht konstant, sondern enthalten auch Oberharmonischen, wie dies zum
Beispiel bei Trockengleichrcäteranlagen mit magnetischen Verstärker der Fall
sein
kann, ist es zweckmäßig, die dem Regler zugeführten Spannung= und
Stro»ignale zu filtern. Zu diesem Zweck
können LG, RG oder
RL Filter verwendet werden. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 besteht dieses
Filter für das Spannungssignal aus einem RC Glied mit einem Widerstand 29 und einer
Kapazität 3o. Zum Filtern des Stromsignals dient ein RG Glied, das aus einem Widerstand
31 und einer Kapazität 32 besteht.
-
Der Akkumulatorenlader mit Transistorenschaltung gemäß Fig. 5 und
6 kann einfach auf Schnelladen, d.h. auf einen Betrieb eingestellt werden, bei welchem
die Strombegrenzung zwar wirksam ist, aber keine Spannungsregelung stattfindet,
wie dies auch aus Fig. 7 hervorgeht. Diese Betriebsart kann dadurch erreicht werden,
daß die elektrische Leitung des Spannungssignals irgendwo, z.B. bei der Ausführungsform
gemäß Fig. 6 mittels eines mit dem Spannungsteiler 13 in Reihe liegenden Schalters
33 unterbrochen wird. Auf eine ähnlich einfache Weise, d.h. durch Unterbrechung
des Leiters des Stromsignals kann auch die Strombegrenzung ausser Betrieb gestellt
werden.
-
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele beschrieben, mittels welcher
eine genauere Konstanthaltung der Speisespannung erreicht wird, ohne daß der Verstärkungsfaktor
des Transistorenverstärkers durch eine Vergrößerung der Zahl der verwendeten Transistoren
erhöht werden müßte. Dies wird dadurch erreicht, daß bei einer erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung mit einer Gleichspannungequelle für die Regelachaltung die eine
Klemme des zum Bilden des zur Speisespannung proportionalen Spannungssignals dienenden
Spannungsteilerwiderstands unmittelbar mit der einen Klemme der die Regelschaltung
mit Gleichspannung versorgenden Stromquelle verbunden wird, Wobei der Emitter des
zum Verstärken des zum Ladestrom proportionalen Spannungssignale dienen-den
Transistors sich über einen zum Bilden dieses Spannungssignals dienenden@NebenschluBRiderstands
mit derselben ä10-2» der die Regelschaltung mit Gleichspannung
versorg-enden Stromquelle
anschließt. Wie aus dem folgenden hervorgeht,
ist diese Ausführunsgsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung bereits an
sich geeignet, eine genaue Konstanthaltung der Speisespannung zu erreichen. Sie
ist aber außerdem geeignet, eine Reihe von Weiteren Maßnahmen zu treffen, die geeignet
sind, die Genauigkeit noch weiter zu fördern. Es wird auch eine Änderung der Speisespannung
durch handbetätigte Steuerung derart möglich, daß die Transistoren der Transistorenregelschaltung
dabei in Schaltbetrieb, d.h. bei geringer Dissipation betrieben Werden können.
-
Bein Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 ist der spannungteilende Widerstand
13, der zum Ableiten des zur Speisespannung proportionalen Spannungssignals dient,
unmittelbar an die zu regelnde Spannung, namentlich hier an die Klemmen des zu ladenden
Akkumulators 1 angeschlossen. Somit ist die Größe des gefühlten Spannungssignals
durch ohmischen Spannungeabfall bei Strombelastung weder am Nebenschlußwiderstand
12 noch am elektrischen Leiter zwischen der Anschlußklemme 34 des Nebenschlußwiderstands
12 und der Anschlußklemme 35 des Akkumulators 1 beeinflußt. Dies hat eine zuverlässigere
Regelung zur Folge. Der Emitter des Transistors 17, der durch das am Nebenschlußwiderstand
12 bzw. am Spannungsteilerwiderstand 14 auftretende und dem Ladestrom proportionale
Spannungssignal gesteuert Wird, ist über den Nebenschlußwiderstand 12 sowie über
den elektrischen Leiter zwischen den Anschlußklemmen 34 und 35 mit der Klemme +SE
der die Transistorenregelschaltung verbunden.
-
Bein Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 wird eine ähnliche Wirkung dadurch
erreicht, daß das an Spannungsteilerwiderstand 13 abgenommene und somit der Speisespannung
bzw. deren Schwankungen proportionale Signal über ein Element mit konstanter Innenspannung
z.B. über eine Zenerdiode den Kleamen. eines Widerstands 3? und
von hier der Diode 16 zugeleitet wird, um mit der Spannung darr grundsignelbildenden
Elements 15
verglichen zu werden. Dieses Ausführungsbeispiel
hat den Vorteil, daß das Ansprechniveau des grundsignalbildenden Elements 15 durch
das Element 36 mit konstanter Innenspannung gehoben wird, so daß das Spannungssignal
des Spannungsteilerwiderstands 13 mit der resultierenden Spannung der Spannungen
des Elements 36 mit konstanter Innenspannung und des grundsignalbildenden Elements
15 zu vergleichen ist, wodurch die Verstärkung an sich zunimmt.
-
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. lo dargestellt. Hier
arbeiten die Transistoren des transistorisierten Verstärkers in Schaltbetrieb, d.h.
bei geringen Verlusten, obwohl die Speisespannung und das der Speisespannung proportionale
Spannungssignal auf Einwirkung von zwischen dem Akkumulatorenlader und den zu ladenden
Akkumulatoren vorgesehenen elektrischen Filtergliedern wie Glättungsdrosseln (und
Kapazitäten) in der Zeit konstant ist. Hier ist das eine Ende des zum Bilden der
Speisespannung zugeordneten Spannungssignals dienenden Spannungsteilerwiderstands
13 unmittelbar an eine Anschlußklemme 35 des zu ladenden Akkumulators angeschlossen,
während sein anderes Ende über die Sekundärwicklung 4o einer im Hauptstromkreis
liegenden Glättungsdrossel 39 mit der anderen Anschlußklemme 38 des Akkumulators
1 verbunden. Die Transistoren der transistorisierten Veratärkerschaltung arbeiten
im Schaltbetrieb, weil auf die von den Anschlußklemmen 35, 38 des Akkumulators 1
abgenommene Gleichspannung die Wechselspannung überlagert wird, die auf der Sekundärwicklung
4o der Glättungsdrossel 39 zur Aufnahme von Spannungsänderungen erscheint, obwohl
das Spannungssignal - wie bereits erwähnt -in der Zeit konstant ist, oder sich nur
langsam ändert.
-
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß Fig.11 ist der Verstärkungsfaktor
des Transistors 17, der auf Änderungen der Umgebungstemperatur mit-Verstärkungsaehwankungen
reagiert und durch das dem Ladestrom proportionale Spannungesignal ge-
steuert
wird, konstant gehalten..Zu diesem Zweck ist die positive
Klemme
des Nebenschlußwiderstands 12 über einen Widerstand 41 bei 42 mit dem Emitter des
Transistors 17 verbunden. Der Verbindungspunkt 42 ist über einen Thermistor 43 mit
der negativen Klemme -SE der die Regelschaltung mit Gleichspannung versorgenden
Stromquelle verbunden.
-
Wenn im Betrieb die zum Öffnen des Transistors 17 erforderliche Spannung
auf Einwirkung einer erhöhten Umgebungstemperatur abnehmen würde, wird den Widerstand
41 über den Verbindungspunkt 42 ein bei erhöhter Umgebungstemperatur zunehmender
Strom durchfließen. An diesem Widerstand 41 tritt demnach eine mit der Temperatur
zunehmende Vorspannung aufs die gewährleistet, daß die zum Öffnen des Transistors
17 erforderliche Spannung von der Temperatur unabhängig wird. Die am Widerstand
41 auftreibende temperaturabhängige Vorspannung wird durch den Thermistor 43 zwischen
der Klemme -SE und dem Verbindungspunkt 42 geregelt.
-
Beim Laden von Akkumulatoren kann erforderlich seins die Klemmspannung
des Akkumulatorenladers bei Ausschaltung des spannungsregelnden Organs durch Handbetätigung
abzuändern. Eine hierzu geeignete Schaltungsanordnung ist in Fig. 12 dargestellt.
Hier arbeiten die Transistoren des transistorisierten Verstärkers im Schaltbetrieb
bei geringem Verlust, obwohl das zur Konstanthaltung der Speisespannung dienende
Spannungssignal in der Zeit konstant ist, Beim handgesteuerten Akkumulatorenladevorgang
muß der Mittelwert des am die Spannung der elektrischen Speisequelle beeinflussenden
Element, d.h. an der Steuerwicklung des magnetischen Verstärkers oder an der Erregerwicklung
11 des Dynamos auftretenden Erregerstroms konstant sein. Dies bedeutet, daß die
Steuerung der transistorisierten Regelschaltung anstatt des Signale des zum Ableiten
des Speisespannungssignals dienenden Elements 13 durch das in der Zeit konstante
und von der Höhe der Speisespannung unabhängige Gleiehspannungssignal vorgenommen
werden muß. Beiz,dargeatellten.ä»aführungsbeispiel ist dies dadurch erreicht,
daß
beim Übergang vom Regelbetrieb auf Handbetrieb der Spannungsteilerwiderstand 13
durch einen Umschalter 44 von der Diode 16 und somit vom Pol des grundsignalbildenden
Elements 15 getrennt und zugleich der Gleitkontakt 46 eines Spannungsteilerwiderstands
45, der mit den Klemmen +SE, -SE der die Regelschaltung mit Gleichspannung versorgenden
Stromquelle verbunden ist, über eine Wechselspannungsquelle 47, zweckmäßig über
eine Tranaformatorwicklung zum Liefern von Wechselspannung und eine Diode 48 an
das grundsignalbildende Element angeschlossen wird. Der Ausgangsstrom des Endtransistors
24 des transistorisierten Verstärkers und somit die Erregung des magnetischen Verstärkers
oder des Dynamos wird von der Lage des Gleitkontakts 46 des Spannungsteilerwiderstands
45 bzw. von der zwischen der Klemme +SE der die Regelschaltung mit Gleichspannung
versorgenden Stromquelle und dem Gleitkontakt 46 abhängig herrschenden Spannung
sein. Obwohl diese Spannung in der Zeit konstant ist, arbeiten die Transistoren
des transistorisierten Verstärkers in Schaltbetrieb, d.h. bei geringem Verlust,
weil durch die Wechselspannungsquelle 47 ein Spannungssignal dieser Spannung überlagert
wird, dessen Amplitude genügend groß ist, um den gewünschten Schaltbetrieb der Transistoren
zu bewirken.
-
Da bei Einrichtungen, die mit Stromstärken von über hundert oder einige
tausend Ampèren arbeiten, kann die Anfertigung eines geeignet bemessenen Nebenschlußwiderstands
12 auf Schwierigkeiten stoßen. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 13 ist diese
Schwierigkeit dadurch behoben, daß der durch konstanten Ladestrom gekennzeichnete
Betriebsabschnitt des Akkumulatorenladers durch einen an sich bekannten Transduktor
49 mit Stromwandlereigenschaften gesichert wird. Der seine Wechselspannungswicklung
51 durchfließende Wechselstrom ändert sich proportional zum Akkumulatorenladestrom,
der die Vormagnetisierungswicklung 5o des Tranaduktors 49 durchfließt. Ein Wechselstromnetz
mit Klemmen 52 und 53 dient zum Speisen des Transduktors 49. In diesem Wechselspannungsstromkreis
fließt
der durch den Transduktor 49 bestimmte Wechselstrom über
einen Gleichrichter 54 und ein Glättungsglied zweckmäßig über eine Drosselspule
55 und einen Spannungsteilerwiderstand 56. Die dem positiven Punkt des Gleichrichters
54 zugekehrte Klemme 57 des Spannungsteilerwiderstands 56 ist mit der Ausgangsklemme
+SE der die transistorisierte Regelschaltung mit Gleichspannung versorgende Hilfsstromquelle
verbunden, während sein Gleitkontakt 58 über eine Diode 59 an das grundsignalbildende
Element 15 angeschlossen ist.
-
Im Betrieb der Schaltungsanordnung erscheint am Spannungsteilerwiderstand
56 eine dem Ladestrom des Akkumulators proportionale Gleichspannung. Ist deren zwischen
der Klemme 57 und dem Gleitkontakt 58 erscheinende Teil größer als die Spannung
am grundsignalbildenden Element 15, so wird der Transistor 22 über die Diode 59
und das grundsignalbildende Element 15 im Sinne der Öffnung geregelt, wobei am die
Spannung der elektrischen Speisequelle beeinflussende Element, d.h. an der Steuerwicklung
8 des bereits erwähnten magnetischen Verstärkers oder der Strom in der Erregerwicklung
11 abnehmen. Dies hat zur Folges daß zugleich auch die Spannung und der Strom der
elektrischen Speisequelle abnehmen.
-
Die Erfindung ist anhand von Beispielen erläutert worden, die sich
auf Akkumulatorenlader beziehen, wobei die Spannung und der Strom einer Speisequelle
mit Gleichrichter oder Dynamo beeinflußt Worden ist. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung
kann aber in gleicher Weise verwendet wer-den, wenn es sich um Verbraucher
z.B. mit Motoren, ohmischen, induktiven und kapazitiven Elementen handelt,