DE1021948B

DE1021948B - Power supply system

Info

Publication number: DE1021948B
Application number: DES48202A
Authority: DE
Inventors: Karl Saubert
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1956-03-29
Filing date: 1956-03-29
Publication date: 1958-01-02

Description

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Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungsanlage, insbesondere für Verstärker- und Fernsprechämter, mit den Netzgleichrichtern parallel geschalteten Akkumulatorenbatterien, die bei Netzausfall die Speisung der nachgeschalteten Einrichtungen unterbrechungslos übernehmen.The invention relates to a power supply system, in particular for amplifier and telephone exchanges, accumulator batteries connected in parallel with the power rectifiers, which provide the power in the event of a power failure of the downstream facilities without interruption.

Bei Stromversorgungsanlagen für Verstärkerämter, bei denen die erforderliche Anodenspannung über Netzgleichrichter dem Wechselstromnetz entnommen wird, ist es bekannt, den Netzgleichrichtern Akkumulatorenbatterien parallel zu schalten, die bei Netzausfall die Speisung der nachgeschalteten Einrichtungen sofort und lückenlos übernehmen. Um den vollen Füllungsgrad der Batterie aufrechtzuerhalten und eine lange Lebensdauer derselben zu erzielen, muß diese mit einer Spannung von 2,15 ... 2,2 V je Zelle gepuffert werden. Bei Netzausfall geht nun die Batteriespannung sofort auf 2 V je Zelle und während der Entladung langsam auf 1,8 V je Zelle zurück.In power supply systems for amplifier offices where the required anode voltage is above Mains rectifier is taken from the alternating current network, it is known that the mains rectifiers are accumulator batteries to connect in parallel, the supply of the downstream equipment in the event of a power failure Take over immediately and completely. To keep the battery fully charged and a To achieve a long service life of the same, it must be buffered with a voltage of 2.15 ... 2.2 V per cell will. In the event of a power failure, the battery voltage immediately goes to 2 V per cell and during the Discharge slowly back to 1.8 V per cell.

Zur Erzeugung einer Anodenspannung von z. B. 212 \^r war es bisher üblich, eine Batterie mit 115 Bleizellen zu verwenden, die im Normalbetrieb auf 253 V (das ist 115 · 2,2 V) gehalten wird. Durch Verbraucher-Kohledruckregler wurde diese Pufferspannung von 253 auf 212 V herabgesetzt. Bei Netzausfall ging die Batteriespannung sofort auf 230 V und dann langsam während der Entladung auf 216 V zurück, wobei die Verbraucher-Kohledruckregler den Spannungsrückgang ausgleichen. Diese Betriebsweise ist sehr unwirtschaftlich, da einerseits die Batterie für eine höhere Spannung ausgelegt und andererseits durch Verbraucher-Kohledruckregler die zu hohe Spannung wieder auf den für die Fernmeldeeinrichtungen zulässigen Wert herabgesetzt werden mußte. Die Stromversorgungsanlage arbeitete dauernd mit geringem Wirkungsgrad.To generate an anode voltage of z. B. 212 \ ^r it was usual to use a battery with 115 lead cells, which is kept at 253 V (that is 115 * 2.2 V) during normal operation. This buffer voltage was reduced from 253 to 212 V by the consumer coal pressure regulator. In the event of a power failure, the battery voltage immediately fell to 230 V and then slowly during the discharge to 216 V, with the consumer carbon pressure regulator compensating for the voltage drop. This mode of operation is very uneconomical because, on the one hand, the battery is designed for a higher voltage and, on the other hand, the excessive voltage had to be reduced again to the value permissible for the telecommunication devices by the consumer coal pressure regulator. The power supply system worked continuously with low efficiency.

Eine wesentlich wirtschaftlichere Lösung erhält man, wenn man die Zellenzahl der Batterie von 115 auf 98 herabsetzt, wobei die Pufferspannung der Batterie gleich der Verbraucherspannung gemacht wird. Die 4" Verbraucher-Kohledruckregler, die den Wirkungsgrad der Stromversorgungsanlage so sehr verschlechtern, können dann fortfallen. Damit die empfindlichen Verstärkereinrichtungen auch während der Speisung aus der Batterie dieselbe Anodenspannung wie bei Netzbetrieb erhalten, ist es zweckmäßig, einen Ausgleichsumformer vorzusehen, dessen Motor von der Batterie gespeist wird und dessen Generator zwischen Batterie und Verbraucher geschaltet ist. Während des Stillstandes ist der Generator, ζ. B. durch ein Schaltschütz, kurzgeschlossen. Bei Netzausfall läuft der Ausgleichsumformer an, und der Kurzschluß des Generators wird aufgehoben. Durch den Ausgleichsumformer wird dann eine Zusatzspannung von jeweils solcher Stromver s orgungs anlageA much more economical solution is obtained if the number of cells in the battery is increased from 115 98 decreases, the buffer voltage of the battery being made equal to the load voltage. The 4" Consumer coal pressure regulators, which degrade the efficiency of the power supply system so much, can then fall away. This means that the sensitive amplifier devices also turn off during the feed the battery receive the same anode voltage as with mains operation, it is advisable to provide a compensation converter, the motor of the battery is fed and its generator is connected between the battery and the consumer. During the standstill is the generator, ζ. B. by a contactor short-circuited. In the event of a power failure, the compensation converter starts up and the generator short-circuits is canceled. An additional voltage of each is then generated by the compensation converter Power supply system

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,Applicant:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2Berlin and Munich,
Munich 2, Wittelsbacherplatz 2

Karl Saubert, München,
ist als Erfinder genannt wordenKarl Saubert, Munich,
has been named as the inventor

Polarität und Größe erzeugt, daß die Verbraucherspannung annähernd oder genau konstant bleibt. Während des Netzbetriebes steht der Ausgleichsumformer normalerweise still, wird jedoch z. B. durch einen Ladevorgang die Batteriespannung größer als die Verbraucherspannung, so kann der Ausgleichsumformer auch zur Erzeugung einer entsprechenden Gegenspannung herangezogen werden. Durch Verwendung des Ausgleichsumformers kann man eine höhere Wirtschaftlichkeit erzielen, da einerseits bei Netzausfall die Batterie ohne Rücksicht auf Spannungshaltung tiefer entladen werden kann und andererseits ein großer Spannungsabfall auf den Zuführungsleitungen zugelassen werden kann. Letzteres erlaubt schwächere Leitungsquerschnitte, so daß sich eine erhebliche Einsparung an Material ergibt.Polarity and size ensure that the load voltage remains approximately or exactly constant. While the network operation, the compensation converter is normally idle, but z. B. by a When charging the battery voltage is greater than the consumer voltage, the compensation converter can can also be used to generate a corresponding counter-voltage. By using of the equalizing converter, you can achieve higher profitability, because on the one hand in the event of a power failure the battery can be discharged more deeply regardless of voltage maintenance and, on the other hand, a large voltage drop can be permitted on the supply lines. The latter allows weaker ones Line cross-sections, so that there is a considerable saving in material.

Die vorstehend beschriebene Stromversorgungsanlage mit Ausgleichsumformer weist jedoch noch einen Nachteil auf, der sich auf hochempfindliche Verbraucher, z. B. bei Trägerfrequenzeinrichtungen, störend auswirken kann. Beim Öffnen des Schützkontaktes der den Ausgleichsgenerator normalerweise kurzgeschlossen hält, fließt der Verbraucherstrom zwangsweise über den Anker des Generators. Der plötzlich durch den Anker fließende Strom erzeugt wegen der Induktivität des Ankers eine Induktionsspannung, die der Batteriespannung entgegengesetzt gerichtet ist. Beim schnellen, funkenfreien Öffnen des Schützkontaktes kann die Induktionsspannung einen hohen Wert annehmen und damit die Verbraucherspannung kurzzeitig erheblich herabsetzen. Wenn auch der entstehende Spannungseinbruch nur einige Millisekunden andauert, so können doch Verstümmelungen in der Nachrichtenübertragung auftreten.The power supply system with compensation converter described above, however, still has one Disadvantage that affects highly sensitive consumers, e.g. B. in carrier frequency devices, disturbing can affect. When the contactor contact, which normally keeps the compensation generator short-circuited, opens, the consumer current flows forcibly over the armature of the generator. The current suddenly flowing through the armature is generated because of the Inductance of the armature an induction voltage that is opposite to the battery voltage. When the contactor contact is opened quickly and without sparking, the induction voltage can reach a high value accept and thus significantly reduce the consumer voltage for a short time. Even if the emerging The voltage drop lasts only a few milliseconds, so mutilations can occur in the Message transfer may occur.

Zur Vermeidung dieses Nachteiles wird gemäß der Erfindung ein elektrisches Ventil derart parallel zumTo avoid this disadvantage, an electric valve is so parallel to the invention

709 8+7/134709 8 + 7/134

Anker des Generators geschaltet, daß die beim Einschalten des Ausgleichsumformers infolge Aufhebens des Kurzschlusses des Generators entstehende Induktionsspannung keine Spannungsänderung der Verbraucherspannung hervorrufen kann. Beim öffnen des Schützkontaktes fließt der Verbraucherstrom dann zunächst über das elektrische Ventil, das ein Trockengleichrichterelement, z. B. ein Selen-, Germaniumoder Silizium-Gleichrichter sein kann, und wird mit steigender Ankerspannung, wobei eine allmähliche Sperrung des Ventils eintritt, stetig von dem Anker übernommen. Ist vor dem Öffnen des Schützkontaktes der Kurzschlußstrom des Generators kleiner als der Verbraucherstrom, so ist die Polarität der Induktionsspannung entgegengesetzt der Batteriespannung, und es erfolgt, wie vorstehend erläutert, ein kurzer Spannungseinbruch. Ist dagegen vor dem Öffnen des Schützkontaktes der Kurzschlußstrom des Generators größer als der Verbraucherstrom, so hat die Induktionsspannung die gleiche Polarität wie die Batteriespannung, und es entsteht eine kurze Spannungsspitze. Im ersten Fall wird daher der den Generator kurzschließende Schützkontakt zweckmäßig unverzögert, im zweiten Fall verzögert geöffnet.Armature of the generator switched that when switching on the compensation converter as a result of lifting The induction voltage generated by the short circuit of the generator does not change the voltage of the consumer voltage can cause. When the contactor contact opens, the consumer current then flows first via the electric valve, which is a dry rectifier element, z. B. can be a selenium, germanium or silicon rectifier, and is with increasing armature voltage, with a gradual blocking of the valve occurs, steadily from the armature accepted. If the short-circuit current of the generator is lower than the before the contactor contact opens Consumer current, the polarity of the induction voltage is opposite to the battery voltage, and As explained above, there is a brief voltage dip. However, before opening the Contactor contact the short-circuit current of the generator is greater than the consumer current, so the induction voltage the same polarity as the battery voltage, and a short voltage spike occurs. In the first case, therefore, the contactor contact short-circuiting the generator is expediently instantaneous, in the second case open with a delay.

Die Erfindung wird an Hand der in den Fig. 1 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Fig. 2 zeigt den Verlauf der auftretenden Induktionsspannung. The invention is explained in more detail with reference to the exemplary embodiments shown in FIGS. 1 and 3. Fig. 2 shows the course of the induced voltage occurring.

Bei einer Anordnung nach Fig. 1 hält der Puffergleichrichter 1 während des Netzbetriebes die Batterie 2 auf Erhaltungsladung. In die Verbindungsleitung zwischen Batterie 2 und Verbraucher 8 ist der Anker 3 des Generators 3, 4 eines Ausgleichsumformers 3, 4, 6 eingeschaltet. Bei Netzbetrieb steht der Anker 3 des Generators 3, 4 still und wird durch den Schützkontakt 7 kurzgeschlossen. Durch nicht dargestellte Mittel wird dafür Sorge getragen, daß der Ausgleichsumformer 3, 4, 6 bei Netzausfall anläuft und der Schützkontakt 7 öffnet. Die Erregung des Generators 3. 4 erfolgt durch die Erregerwicklung 4, wobei ein ebenfalls nicht dargestellter Spannungsregler über die Klemme 5 den Erregerstrom so einstellt, daß die vom Generator 3, 4 erzeugte Zusatzspannung die zurückgehende Batteriespannung auf einen konstanten Ausgangswert ergänzt. Der Generator 3,4 wird durch den Gleichstrommotor 6 angetrieben. Beim öffnen des Schützkontaktes 7 würde nun an dem Anker 3 eine Induktionsspannung entstehen, deren Verlauf in Fig. 2 dargestellt ist und deren Polarität durch die in Fig. 1 in Klammern gesetzten Vorzeichen gegeben ist. Nun liegt aber parallel zum Anker 3 des Ausgleichsgenerators das A^rentil 9, das die Entstehung der schädlichen Induktionsspannung verhindert. Die vom Generator 3, 4 durch den Erregerstrom erzeugte Zusatzspannung hat die entgegengesetzte Polarität (Vorzeichen in Fig. 1 ohne Klammern), wodurch das Ventil 9 in Sperrichtung beansprucht wird und die Entstehung der Zusatzspannung nicht behindert.In an arrangement according to FIG. 1, the buffer rectifier 1 keeps the battery 2 on trickle charge during mains operation. The armature 3 of the generator 3, 4 of a compensation converter 3, 4, 6 is switched on in the connecting line between the battery 2 and the consumer 8. During mains operation, the armature 3 of the generator 3, 4 is at a standstill and is short-circuited by the contactor contact 7. Means not shown ensure that the compensation converter 3, 4, 6 starts up in the event of a power failure and the contactor contact 7 opens. The excitation of the generator 3, 4 takes place through the excitation winding 4, whereby a voltage regulator, also not shown, adjusts the excitation current via the terminal 5 so that the additional voltage generated by the generator 3, 4 supplements the declining battery voltage to a constant output value. The generator 3, 4 is driven by the direct current motor 6. When the contactor contact 7 was opened, an induction voltage would arise at the armature 3, the course of which is shown in FIG. 2 and the polarity of which is given by the signs in brackets in FIG. 1. ^{Now, however, the A r} valve 9 is parallel to the armature 3 of the equalizing generator and prevents the occurrence of the harmful induction voltage. The additional voltage generated by the generator 3, 4 by the excitation current has the opposite polarity (sign in Fig. 1 without brackets), whereby the valve 9 is stressed in the blocking direction and does not hinder the creation of the additional voltage.

Wird der Puffergleichrichter 1 durch Umschalten auch zum Laden der Batterie 2 verwendet, so kann die Batteriespannung größer als die Verbraucherspannung werden. Der Ausgleichsumformer 3, 4, 6 bleibt dann weiter in Betrieb, und sein Generator 3, 4 wird zur Lieferung einer Gegenspannung verwendet. Damit ist die Polarität am Anker 3 geändert, und das Ventil 9 würde nun störend wirken. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 wird daher in weiterer Ausgestaltung der Erfindung in Reihe mit dem Ventil 9 ein Schützkontakt 10 angeordnet, der das Ventil 9 spätestens bei Spannungsumkehr des Generators 3, 4 abschaltet. In bestimmten Fällen kann es sogar vorteilhaft sein, das elektrische Ventil durch ein Wendeschütz umzupolen (z. B. bei Ladung der Batterie, ohne daß vorher durch Netzausfall eine Entladung erfolgte).If the buffer rectifier 1 is also used to charge the battery 2 by switching over, the Battery voltage will be greater than the consumer voltage. The compensation converter 3, 4, 6 then remains continues to operate, and its generator 3, 4 is used to supply a counter voltage. So is the polarity at the armature 3 changed, and the valve 9 would now have a disruptive effect. In the embodiment 3 is therefore in a further embodiment of the invention in series with the valve 9, a contactor contact 10 arranged, which switches off the valve 9 at the latest when the voltage of the generator 3, 4 is reversed. In In certain cases it can even be advantageous to reverse the polarity of the electrical valve using a reversing contactor (e.g. when the battery is being charged without having previously been discharged due to a power failure).

Claims

P A T E N T A N S P RÜ CHE:

1. Power supply system, especially for amplifier offices with the power rectifiers in parallel connected accumulator batteries, which in the event of a power failure supply the downstream Take over facilities without interruption and by a compensation converter whose The motor is powered by the battery and its generator, which runs during standstill, e.g. B. by a contactor that is short-circuited, is connected between the battery and the consumer, a Additional voltage of such polarity and size is generated that the load voltage remains approximately or exactly constant, characterized in that an electric valve such is connected in parallel to the armature of the generator that when the equalizing converter is switched on Induction voltage generated as a result of the removal of the short circuit of the generator do not cause a voltage change in the consumer voltage can.

2. Power supply system according to claim 1, characterized in that as an electric valve a dry rectifier element, e.g. B. a selenium, germanium or silicon rectifier is used is.

3. Power supply system according to one of claims 1 or 2, characterized in that the electric valve is connected in parallel to the generator in such a way that it is switched off or polarity reversed can be.

4. Power supply system according to one of the preceding claims, characterized by a such training and / or control of the contactor causing the short circuit of the generator, that the short-circuit is canceled immediately when the short-circuit current of the generator before opening the contactor contact is less than the consumer current.

5. Power plant according to one of the preceding claims, characterized by such a design and / or control of causing the short circuit of the generator contactor, that the short circuit is canceled \ ^r erzögert, when the short-circuit current of the generator in front of the opening of the contactor contact is greater than the load current .

1 sheet of drawings