Die Erfindung betrifft eine Zeitschalteinrichtung, insbe sondere Schaltuhr, mit einem Synchronmotor, einem Netzteil und einem Notaggregat, das eine Aufladeschaltung, eine Bat terie und eine elektronische Schaltungsvorrichtung. die bei Netz- und Batteriebetrieb an die Batterie und den Synchron motor angekoppelt ist, sowie vom Netzteil beeinflusste Schalt mittel hat, die bei Netzausfall selbsttätig auf Batteriebetrieb umschalten.
Mit Zeitschalteinrichtung wird hier jede Art einer von einem Synchronmotor angetriebenen, in Abhängigkeit der Zeit Schaltvorgänge auslösenden Einrichtung bezeichnet, gleichgültig, ob sie ausser den zeitabhängig betätigten Schalt mitteln noch eine Zeitanzeige hat oder nicht. Bei der Zeit schalteinrichtung kann es sich um eine solche handeln, die vorzugsweise dem tageszeitlichen und/oder kalendermässigen Schalten von Schaltvorgängen dient, beispielsweise in Ver bindung mit Heizungs- oder Klimaanlagen, Klingelanlagen und so weiter.
Bei einer bekannten Zeitschalteinrichtung (DT-OS Num mer 2 058 798) wird bei Ausfall der Netzspannung die Basis spannung an einem Transistor der die Ausgangswechselspan nung erzeugenden Schaltungsvorrichtung durch einen als Pufferbatterie vorgeschalteten Akku so verändert, dass der Transistor niederohmig wird und dadurch eine elektronische Kippstufe oder ein Oszillator von dem Akku über den Transi stor gespeist wird und in bestimmtem Zeitrhythmus einen Elektromagneten erregt, der über mechanische Antriebsmittel Antriebsstösse in das Räderwerk der Schaltuhr überträgt.
Die ser Antrieb der Schaltuhr bei Netzausfall erfordert aufwendige mechanische Massnahmen, um die Antriebsstösse des Elektro magneten in das Räderwerk der Schaltuhr zu übertragen und während dieser Übertragung den Synchronmotor von der durch den Elektromagneten angetriebenen Gruppe des Räder werkes abzukuppeln. Auch muss die Frequenz der Kippstufe oder des Oszillators sehr niedrig sein, um keine den Akku rasch erschöpfende Ausgangsleistung aufbringen zu müssen. Solch niedrige Frequenzen lassen sich jedoch nur mit baulich aufwendigen Mitteln genau genug erzeugen und, falls man keinen sehr hohen Aufwand treibt, können sich während des Antriebes durch das Notaggregat erhebliche Ungenauigkeiten der Zeitverstellung der Schaltuhr ergeben.
In der Beschreibungseinleitung dieser DT-OS Nr. 2 058 798 ist ferner ein Stand der Technik beschrieben, gemäss dem für das Notaggregat ein Akku vorgesehen ist, der nach Ausfall der Netzspannung über eine nicht näher beschriebene elek tronische Baugruppe, die den zur Verfügung stehenden Gleich strom in Wechselstrom umwandelt, den Synchronmotor be treibt, wobei dies jedoch nur kurze Zeit möglich ist, d. h. die Dauer des Notaggregatbetriebs stark eingeschränkt ist.
In der Ausführungsform der Fig. 6 der DT-OS Nr.<B>1921</B> 520 ist zwar auch nur eine einzige Batterie vorhanden. Letztere speist während der gesamten Betriebsdauer, d. h. also auch während des Netzbetriebs, den Synchronmotor. Das ist äusserst nachteilig, da die Batterie auf diese Weise ununterbrochen belastet wird und eine dementsprechend verkürzte Lebens dauer hat. Die Netzspannung dient bei Netzbetrieb jeweils nur dem Laden der Batterie und der Ansteuerung von Umformern, die den Batteriegleichstrom in die Speisewechselspannung für den Synchronmotor umwandeln.
In Fig. 6 der letztgenannten DT-OS sind bei Netzausfall sämtliche Transistoren mit Ausnahme des von der Sekundär wicklung des Transformators angesteuerten Transistors wirk sam. Bei Netzbetrieb wird ein zweiter Transistor gesperrt und verhindert so einen Durchgriff der vom Gangregler erzeugten Wechselspannung auf den Polwender. In diesem Fall wird der Polwender über den erstgenannten Transistor angesteuert.
Ein weiterer Nachteil dieser Schaltung besteht darin, dass bei Störungen eines der Transistoren die Zeitschalteinrichtung vollständig ausfällt, d. h. weder bei Batteriebetrieb noch bei Netzbetrieb arbeiten kann. Sie ist deshalb äusserst anfällig für Totalausfall.
Ein weiterer, in der Praxis oft sehr schwerwiegender Nach teil ist darin zu erblicken, dass bei jeder Erschöpfung der Batteriekapazität und bei darauffolgender Aufhebung des Netzausfalls die Zeitschalteinrichtung nicht sofort wieder an läuft. Es verstreicht bis dahin eine für das Wiederaufladen der Batterie benötigte Totzeit, die wegen des Stromflusses durch den Synchronmotor verhältnismässig lang ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zeitschalteinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die die Nachteile be kannter Ausführungen nicht aufweist.
Die erfindungsgemässe Zeitschalteinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Synchronmotor an den Netzteil unter Umgehung der gesamten, bei Netzausfall wirkenden elektro nischen Schaltungsvorrichtung des Notaggregats angeschlossen ist, so dass die Netzbetriebsfähigkeit der Zeitschalteinrichtung bei jedem Ausfall des Notaggregats voll gewährleistet bleibt.
Auf diese Weise wird erstmalig die gesamte elektronische Schaltungsvorrichtung des Notaggregats, welche bei der Schal tung nach Fig. 6 der vorstehend genannten DT-OS u. a. auch noch den Polwender umfasst, bei Netzbetrieb umgangen. Der Synchronmotor bleibt so ständig an den Netzteil angeschlossen, so dass er während der gesamten Netzbetriebsdauer aus dem Netzteil direkt gespeist wird. Es können beliebige und beliebig viele Bauteile der elektronischen Schaltungsvorrichtung des Notaggregats ausfallen, ohne dass hierdurch der Netzbetrieb der Zeitschalteinrichtung gestört wird oder gar ausfällt.
Hier durch wird die grösstmögliche Betriebssicherheit erreicht, und zwar ohne die Einschleppung neuer Nachteile und ohne die Vorteile, welche die ständige Ankoppelung der elektronischen Schaltungsvorrichtung des Notaggregats an die Batterie und den Synchronmotor hat, zu verlieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform geht man so vor, dass die Schaltmittel mindestens einen durch den Netzteil be- einflussten Transistor aufweisen, der mindestens einen Transi stor der elektronischen Schaltungsvorrichtung bei vorhandener Netzspannung sperrt, vorzugsweise durch Beeinflussung des Steuerpotentials dieses Transistors, insbesondere seiner Basis spannung, wobei zweckmässigerweise der Akku ein einzelliger Akku ist, vorzugsweise eine Nickel-Kadmium-Zelle. Die An kopplung des Notaggregats an den Synchronmotor kann kapa- zitiv oder galvanisch erfolgen,
wobei im letztgenannten Falle zweckmässigerweise die Endstufe des Notaggregats eine elek trische Brückenschaltung aufweist, in deren vier Brücken zweigen Transistoren angeordnet sind, die bei Notaggregats betrieb so angesteuert werden, dass sie sich paarweise im Gegentakt öffnen und schliessen und dass die Wicklung des Synchronmotors in die Brückendiagonale der elektrischen Brückenschaltung zwischengeschaltet ist.
Es ist auch von Vor teil, wenn das Notaggregat einen elektronischen Oszillator mit zwei Ausgängen, vorzugsweise einen quarzgesteuerten Oszilla- tor, aufweist, dessen Ausgänge gegenphasige Steuersignale führen, die je nach Eigenfrequenz direkt oder über einen Frequenzteiler die Ausgangswechselspannung des Notaggregats bestimmen,
wobei zweckmässigerweise die Ausgänge des Oszillators beziehungsweise des Frequenzteilers mindestens ein im Gegentakt arbeitendes Transistorpaar einer Endstufe der elektronischen Schaltungsvorrichtung steuern und wobei das im Gegentakt arbeitende Transistorpaar als Emitterver- stärker geschaltet ist.
Da die elektronische Schaltungsanordnung der Gangreserve eingangsseitig ständig an den Akku und ausgangsseitig ständig an die Wicklung des Synchronmotors angekoppelt ist, ent fallen in den Zu- und Ableitungen zu und von dieser Schal tungsanordnung Schalttransistoren. An solchen Schalttransi storen entstehen stets Spannungsabfälle, die durch eine ent- sprechend grössere Akkuspannung ausgeglichen werden müss- ten. Hierdurch würde der Akku baulich aufwendiger, und es ist auch praktisch ausgeschlossen, einen einzelligen Akku für den Notaggregatsbetrieb des Synchronmotors vorzusehen, sofern man nicht einen Spannungsvervielfacher zusätzlich vor sieht.
Die Zeitschalteinrichtung ermöglicht es, dass als Akku ein einzelliger Akku ohne Nachteil verwendet werden kann, der vorzugsweise als Nickel-Kadmium-Akku ausgebildet sein kann, der zweckmässig Sinterelektroden aufweisen kann. Da mit ist der bauliche Aufwand für den Akku minimal, und es werden Raum und Kosten gespart.
Im bevorzugten Falle weist die Schaltungsvorrichtung des Notaggregats keine spannungsvervielfachenden Mittel (Span- nungsvervielfacher) auf, d. h. dass der Akku alle bei Not aggregatsbetrieb Speisespannung benötigenden Komponenten der elektronischen Schahungsanordnung direkt speist. Die Aus gangsspannungen besonders geeigneter einzelliger Akkus be tragen in der Regel ca. 1,1 bis 1,3 Volt. Bei Verwendung von Nickel-Kadmium-Akkus ist auch gewährleistet, dass Tiefent ladungen über einen längeren Zeitraum die Lebensdauer des Akkus nicht beeinträchtigen. Lagerung und Versand sind un problematisch.
Es lassen sich selbst mittels marktgängiger, gasdichter Akkus von beispielsweise 0,5 Amperestunden ohne weiteres den üblichen Anforderungen entsprechende Lauf zeiten des Notaggregats von zumindest mehreren Stunden erzielen, indem man einen Synchronmotor geringer Leistungs aufnahme einsetzt. Vorzugsweise ist vorgesehen, Synchron motoren einer Leistungsaufnahme von weniger als 0,1 Watt, insbesondere von ungefähr 30 bis 80 Milliwatt, und zweck- mässig einer Nennspannung von weniger als 1 Volt, vorzugs weise von ungefähr 0,5 Volt, einzusetzen.
Ein solcher Syn chronmotor kann beispielsweise folgende Daten haben:
EMI0002.0017
Nennspannung: <SEP> <B>0,5</B> <SEP> V','
<tb> Leistungsaufnahme: <SEP> ca. <SEP> 50 <SEP> mW
<tb> Drehmoment: <SEP> ca. <SEP> 0,5 <SEP> pcm
<tb> Nenndrehzahl: <SEP> 375 <SEP> U./min Falls der bauliche Aufwand für einen Spannungsverviel- facher tragbar ist, kann man auch Synchronmotoren vorsehen, deren Nennspannung grösser oder sogar wesentlich grösser als die Speisespannung des Akkus sein kann.
Es versteht sich, dass man schaltungstechnisch darauf zu achten hat. dass die Elektronik des Notaggregats bei Netz betrieb durch die Netzspannung nicht störend beeinflusst wird, damit es nicht zur Zerstörung elektronischer Komponenten kommt. Dies lässt sich zum Beispiel zweckmässig durch einen geeignet dimensionierten Spannungsteiler, der an Netzspan nung liegt, erreichen, oder die Netzspannung kann auf kleine Spannungen heruntertransformiert sein usw.
Ferner kann die Schaltung zweckmässig auch so getroffen, beispielsweise di mensioniert, sein, dass ihr Wirkungsgrad bei Notaggregats betrieb nicht durch eine niederohmige Belastung des Netzes störend reduziert wird, was sich ebenfalls beispielsweise durch den vorerwähnten Spannungsteiler oder durch andere geeig nete Massnahmen, zum Beispiel Zenerdioden, erreichen lässt.
Ein Vorteil der Zeitschalteinrichtung ist, dass sie nicht vollständig ausfällt, falls die Elektronik des Notaggregats de fekt werden sollte, da der Netzbetrieb der Zeitschalteinrich- tung auch bei defekter Elektronik beliebig lange fortgesetzt werden kann.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Schaltbild einer Zeitschalteinrichtung, Fig. 2 eine zweite Zeitschalteinrichtung in ähnlicher Dar stellung wie in Fig. 1 und Fig. 3 eine dritte Zeitschalteinrichtung in ähnlicher Dar stellung wie in Fig. 1.
Die voll ausgezogenen Strompfeile der Zeichnungen geben den Stromverlauf bei Netzbetrieb an. Die strichpunktierten Strompfeile gelten für Notaggregatsbetrieb.
Der Leitungsverlauf, durch welchen bei Netzbetrieb der Motorstrom fliesst, ist in allen Figuren durch fett gezeichnete Leitungen verdeutlicht.
In Fig. 1 ist ein Kleinst-Synchronmotor 1 einer Zeitschalt- einrichtung dargestellt, der über ein nur ausschnittsweise an gedeutetes Rädergetriebe 2 nichtdargestellte Schaltkontakte, Schalter oder dergleichen zum Ein- und Ausschalten von eben falls nichtdargestellten Stromkreisen schaltet.
An den Eingangsklemmen R und Mp kann eine Netzwech selspannung von beispielsweise 220 Volt angelegt werden. Der Synchronmotor kann in diesem bevorzugten Ausführungsbei spiel z. B. besonders zweckmässig eine Leistungsaufnahme von ca. 50 mW und eine Nennspannung von ca. 0,5 V haben. Sein Abtriebsdrehmoment reicht zum Antrieb der Schaltuhr aus.
Bei Netzbetrieb wird die Schaltung unmittelbar aus dem 220-Volt-Versorgungsnetz gespeist. Als Frequenznormal dient deshalb die übliche Netzfrequenz von 50 Hz. Um die Verluste und damit die Eigenerwärmung der gesamten Schaltung klein zu halten, ist in die an R angeschlossene Leitung ein Konden sator 3 als strombegrenzender Wechselstromwiderstand einge setzt. Der Kapazitätswert des Kondensators 3 richtet sich nach dem geforderten Strom I,. Der Kondensator 3 ist durch einen hochohmigen Widerstand 4 überbrückt, der aus Sicherheits gründen vorgesehen ist, um den Kondensator 3 zu entladen, wenn die Schaltung vom Versorgungsnetz abgeschaltet werden muss, z. B. für Reparaturzwecke.
Die Nennspannung von ca. 0,5 Veff für den Synchron motor 1 ergibt sich aus dem Spannungsverhältnis: Wechsel stromwiderstand des Kondensators 3, eines Widerstands 5, Wechselstromwiderstand der Wicklung des Motors 1. In diesem Ausführungsbeispiel kann der Gesamtspannungsabfall an dem Widerstand 5 und der Wicklung des Motors 1 zweckmässig nicht grösser sein, als es zum Aufladen des Akkus 9 notwendig ist.
Damit eine grösstmögliche Entkopplung bei Notaggregats betrieb gegeben ist und deren Wirkungsgrad nicht durch eine niederohmige Belastung des Versorgungsnetzes reduziert wird, ist die Schaltung zweckmässig so zu dimensionieren, dass die Summe des Scheinwiderstandes des Kondensators 3 und des Widerstandes 5 wesentlich grösser ist als der Scheinwiderstand der Motorwicklung des Motors 1. Der Akku 9 kann ein ein zelliger Akku sein und ist vorzugsweise ein Nickel-Kadmium- Akku. Er wird während des Netzbetriebes über den Wider stand 6 und den Gleichrichter 8 mit einem Strom I6 im Puffer betrieb gespeist.
Die Grösse des Ladestromes 16 ist so getroffen, dass der Akku durch den Netzstrom voll geladen werden kann und geladen bleibt, solange das Netz nicht ausfällt. Die Pole des Akkus 9 sind ständig an die Notaggregats-Elektronik und den Motor 1, wie dargestellt, widerstandsfrei galvanisch ange schlossen.
Die elektronische Schaltung des Notaggregats weist einen als Block dargestellten Oszillator 11 und eine als Schalt- und Verstärkerstufe dienende Endstufe 18 auf. Bei nicht zu hohen Anforderungen an die Zeitgenauigkeit des Notaggregats kann der Oszillator beispielsweise ein Multivibrator sein, der mit 50 Hz schwingt und ungefähr gleich grosse Ein- und Aus schaltzeiten hat. An seinen Ausgängen A,, A2, wo gleich A, ist, treten gegenphasige Signale auf, die über Leitungen 41, 42 und die Eingänge E,, EZ die Stufe 18 direkt ansteuern.
Falls dagegen ein Oszillator verwendet wird, dessen Aus gangsfrequenz grösser als 50 Hz ist, z. B. ein Quarzoszillator. fallen die Leitungen 41, 42 fort, und man schaltet die Ausgänge A,, A2 den Eingängen eines als Block dargestellten Frequenz- teilers 12 auf, an dessen beiden Ausgängen gegenphasige 50-Hz-Signale auftreten, mit denen die Endstufe 18 über ihre Eingänge E,, EZ angesteuert wird. Besonders zweckmässig ist es, den Oszillator 11 als Quarzoszillator auszubilden.
Die Schaltstufe 18 weist ausgangsseitig Schalttransistoren 16 und 17 auf, die im Prinzip als Gegentakt-B-Verstärker arbeiten. Statt der üblichen Anordnung als Emitterfolger wur den hier die Transistoren 16 und 17 als Emitterverstärker ge schaltet, d. h. dass ihre Kollektoren miteinander verbunden sind. Dies hat den Vorteil, dass die an dem einzelligen Akku 9 zur Verfügung stehende Spannung (Spannungshub) von ca. 1,1 bis 1,3 V für die Äussteuerung der Transistoren 16 und 17 in die Sättigung ohne Spannungsvervielfachung ausreichend ist. Ein Treibertransistor 15 dient der Potentialverschiebung für Transistor 17.
Die Speiseeingänge der Baugruppen 11 und 18 und, bei Vorhandensein der Baugruppe 12, auch deren Speiseein gänge sind galvanisch direkt mit den beiden Polen des Akkus 9 verbunden, d. h. ohne in Serie zum Akku liegende Schaltmittel an den Akku 9 angeschlossen, da die Speisespannung des ein zelligen Akkus 9 für die Versorgung dieser Baugruppen 11, 12 und 18 ausreichend ist und die auf der Ausgangsleitung 43 der Endstufe 18 auftretende Ausgangsspannung, welche bei Netzausfall den Synchronmotor 1 speist, ohne Einsatz irgend eines Spannungsvervielfachers die erforderliche Nennspannung von 0,5 aufweisen kann,
indem alle Speisespannung benöti genden Komponenten der Schaltungsvorrichtung des Not aggregats direkt an den Akku 9 und der Ausgang der End stufe 18 direkt an den Motor 1 ohne Zwischenschaltung von Schalttransistoren angekoppelt sind, so dass kein Spannungs abfall auftritt. Die Ausgangsleitung 43, in welche ein Konden sator 19 zwischengeschaltet ist, ist an die Verbindungsleitung zwischen dem Widerstand 5 und dem Synchronmotor ange schlossen. Das andere Wicklungsende des Motors 1 ist an die Leitung 44 angeschlossen, an welche auch ein Pol des Akkus 9 galvanisch direkt angeschlossen ist.
Um zu erreichen, dass bei Netzbetrieb am Ausgang der Endstufe 18 kein Ausgangswechselsignal auftritt, weist diese Stufe 18 Transistoren 13 und 14 auf, deren Basisleitungen an eine Leitung 45 angeschlossen sind, in die ein Gleichrichter 7 zwischengeschaltet ist und die an die vom Netz gespeiste Lei tung 46 zwischen dem Widerstand 6 und einem Ladegleich richter 8 angeschlossen ist. Die Emitter dieser Transistoren 13, 14 sind an die Leitung 44 angeschlossen. Der Kollektor des Transistors .14 ist an die Basis des Treibertransistors 15 und der Kollektor des Transistors 13 ist an die Basis des Transistors 16 angeschlossen. Die Basis des Transistors 15 ist ferner an den Eingang EZ und die Basis des Transistors 16 an den Eingang E, der Stufe 18 angeschlossen.
Bei Netzbetrieb bewirken die Transistoren 13 und 14 durch Beeinflussung der Potentiale der an die Eingänge E,, EZ an geschlossenen Steuerleitungen, dass die Transistoren 16 und 17 gesperrt werden, so dass das Notaggregat den Netzbetrieb nicht beeinflusst. Das Signal für diese Sperrung (Entkopplung) liefert der nur bei Netzspannung vorhandene Strom I4. Über den Gleichrichter 7 und die Leitung 45 gelangt die positive Netzhalbwelle an die Basis der Transistoren 13 und 14.
Ihre Kollektorpotentiale werden negativ, so dass sie die Transisto ren 15, 16 und 17 unabhängig von den Eingangssignalen an den Eingängen E, und EZ der Stufe 18 sperren. Während der negativen Halbwelle wird der Transistor 13 bzw. 14 durch einen vorher von der positiven Halbwelle aufgeladenen Kon densator 10 angesteuert, der zwischen die Leitungen 44 und 45 zwischengeschaltet ist. Eine unerwünschte rückwirkende Aussteuerung der Transistoren 13 und 14 bei Notaggregats betrieb durch den Spannungsabfall am Synchronmotor 1 ist wegen der zu überwindenden Schwellspannungen des Gleich richters 7 und der Basis-Emitter-Dioden der Transistoren 13 bzw. 14 nicht möglich.
Bei Netzausfall werden die Transistoren 13 und 14 gesperrt, also sind ihre Kollektor-Emitter-Strecken hochohmig. Sie können die Ausgangsspannung des Notaggregats nicht beein flussen.
Bei positivem Eingangssignal am Eingang EZ wird dann der Transistor 15 leitend, und sein Kollektorpotential verän dert sich dabei nach negativen Werten. Dadurch wird auch der Transistor 17 leitend, und es ergibt sich ein Strom Ic, vom positiven Pol des Akkus 9 über den Transistor 17, den Kon densator 19 und den Synchronmotor 1. Bei einer angenomme nen Frequenz von 50 Hz wird dabei der Kondensator 19 wäh rend einer Dauer von 10 Millisekunden (Halbperiode) auf geladen.
Wird nun mit Beginn der nächsten Halbperiode der Eingang E, der Stufe 18 positiv, dann wird der Transistor 16 leitend, und die im Kondensator 19 vorher gespeicherte La dung liefert nun den Strom 1C2, der in der Leitung 43 ent gegengesetzt zum Strom Ic, verläuft. Damit ändert sich auch die Stromrichtung im Synchronmotor 1 mit der vorgegebenen Frequenz von 50 Hz, und der Motor läuft mit seiner Nenn drehzahl.
Die Höhe der Spannung für den Synchronmotor 1 bei Not aggregatsbetrieb bestimmen die Transistoren 16 und 17. Es ist daher zweckmässig, hier Transistoren mit kleiner Kollek- tor-Emitter-Spannung zu verwenden oder diese invers zu be treiben (Kollektor-Emitter vertauscht).
Infolge des geringen Leistungsbedarfs des Motors 1 vermag bereits ein Akku 9 ge ringer Energiekapazität bei Ausfall der Netzspannung den Motor 1 über die elektronische Schaltungsvorrichtung des Notaggregats mehrere Stunden lang zu betreiben, was stets ausreichend für den Notaggregatsbetrieb ist, da ein Netzaus fall normalerweise höchstens wenige Stunden dauert.
Ausser- dem wurde statt der üblichen Anordnung der Gegentakt-End- stufe als Emitterfolge eine Anordnung als Emitterverstärker (beide Kollektoren verbunden) gewählt, damit eine Über steuerung der Transistoren 16 und 17 möglich ist. Der Span nungsabfall an der Kollektor-Emitter-Strecke beträgt in die sem Fall nur noch einige Millivolt.
Sobald der Netzausfall beendet ist, werden die Transistoren 13 und 14 durch den Strom 1, wieder geöffnet und sperren das Entstehen einer Ausgangswechselspannung auf der Lei tung 43.
In den Fig. 2 und 3 sind Teile, die Teilen der Fig. 1 ent sprechen oder entsprechen können, mit gleichen Bezugs zeichen versehen.
Die Ansteuerung des Synchronmotors 1 durch die End stufe der elektronischen Schaltungsvorrichtung des Notaggre gats kann aus kosten- und platzsparenden Gründen auch ohne Kondensator 19 erfolgen. Ein vorteilhaftes Prinzip dieser Art zeigt Fig. 2. Aufbau und Funktion entsprechen im wesent lichen der beschriebenen Anordnung nach Fig. 1, so dass sich die Schaltungsbeschreibung kurz halten kann und sich nur auf die wichtigsten Unterschiede zur Fig. 1 bezieht.
Die Wicklung des Synchronmotors 1 liegt in der Diago nalen einer Brückenschaltung aus vier Transistoren 22, 23, 24 und 25 einer Schalt- und Verstärkerstufe 18', die auch die Endstufe der Elektronik des Notaggregats ist. Die Transisto ren 26 und 27 sind Treiberstufen und dienen zur Potential verschiebung für die Transistoren 22 und 23. Die Basis des Transistors 26 ist an den Steuereingang E, und die des Tran sistors 27 an den Steuereingang EZ der Stufe 18' angeschlos sen. Die Transistoren 13 und 14 bilden wie im Falle der Fig. 1 die Schaltmittel, um das Auftreten einer Ausgangswechsel spannung der Endstufe 18' bei Netzbetrieb zu verhindern.
Ihre Kollektoren sind deshalb an die Zuleitungen zu den Basen der Transistoren 27, 25 bzw. 26, 24 angeschlossen und ihre Basen und ihre Emitter in gleicher Weise wie im Falle der Fig. 1 geschaltet, so dass sich diese Transistoren 13, 14 nicht spannungsvermindernd auf die Ausgangswechselspannung aus wirken, um ebenfalls mit einem einzelligen Akku 9 bei einer Nennspannung des Motors 1 von ca. 0,5 V auszukommen.
Diese Transistoren 13 und 14 sperren die Stufe 18' während des Netzbetriebes in gleicher Weise wie im Falle der Fig. 1, d. h. dass sie die an ihre Kollektoren angeschlossenen Leitun gen der Stufe 18' während des Netzbetriebes auf solche nega tiven Potentiale bringen, dass die auch bei Netzpotential an die Eingänge E, und EZ gelangenden, um l80 phasenver schobenen 50-Hz-Steuersignale die Transistoren 22 bis 27 nicht zu entsperren vermögen.
Falls erwünscht, kann man anstatt die Endstufe 18 bzw. 18' zu sperren, den Oszillator 11 während des Netzbetriebes anhalten.
Wenn das Netz ausfällt, werden die Transistoren 13 und 14 bleibend gesperrt. Bei positivem Eingangssignal am Ein gang E, öffnet dann der Transistor 24 und mittels des Transi stors 26 auch der Transistor 23. Damit ergibt sich ein Strom- fluss 1Mt vom positiven Pol des Akkus 9 über den Transistor 23, den Synchronmotor 1 und den Transistor 24 zum anderen Pol des Akkus 9. Während der nachfolgenden Halbperiode der Steuerspannung ist der Eingang E, Null oder negativ.
Die Transistoren 23 und 24 sind dann gesperrt. Während die ser Halbperiode ist jedoch das Steuersignal am Eingang E2 positiv. Hierdurch werden die Transistoren 22, 25 und 27 ge öffnet und damit leitend, und es fliesst durch die Wicklung des Synchronmotors 1 ein Strom IM2 in Gegenrichtung zum vor angehenden Strom 1M ,. Der Strom 1M2 fliesst vom positiven Pol des Akkus 9 über den Transistor 22, die Wicklung des Synchronmotors 1 und den Transistor 25 zum anderen Pol des Akkus 9. Damit wird auch bei Netzausfall der Synchron motor 1 durch die Schaltungsvorrichtung des Notaggregats mit seiner Nenndrehzahl angetrieben.
Parallel zu den Transistoren 22, 23, 24 und 25 sind Sili- cium-Dioden geschaltet, damit die beim Umschalten des Mo tors 1 auftretenden Induktionsenergien abgeleitet werden können. Bei relativ niedriger Induktion des Motors 1 können diese Dioden entfallen.
Damit der Wirkungsgrad des dargestellten Notaggregats nicht reduziert wird, ist es zweckmässig, den Widerstand 5 wesentlich grösser zu machen als den Wechseistromwider- stand der Motorwicklung 1, was ohne weiteres möglich ist, wie man aus der Schaltung leicht erkennt.
Die Zeitschalteinrichtungen nach den Fig. 1 und 2 setzen bei Verwendung eines einzelligen Akkus, dessen Speisespan nung etwa 1,1 bis 1,3 V beträgt, normalerweise voraus, dass die Nennspannung des Synchronmotors kleiner oder gleich ungefähr 0.5 V ist. Will man Synchronmotoren mit höherer Nennspannung verwenden, so muss man entweder mehrere Akkuzellen in Reihe schalten oder mit üblichen Spannungs- vervielfachungsschaltungen die notwendige höhere Betriebs spannung der Gangreserve erzeugen. Aus kosten- und platz sparenden Gründen sowie wegen ihres hohen Wirkungsgrades eignen sich hierbei besonders Sperrwandler zur Spannungsver vielfachung.
Eine Zeitschalteinrichtung, die für den GangreservebetrietY von Synchronmotoren geeignet ist, deren Nennspannung so gross ist, dass ein Spannungsvervielfacher für die Gangreserve erforderlich ist, ist in Fig. 3 dargestellt.
Der Synchronmotor kann beispielsweise folgende Daten haben:
EMI0004.0027
Nennspannung: <SEP> 3 <SEP> V@f,
<tb> Leistungsaufnahme: <SEP> 35 <SEP> mW
<tb> Drehmoment: <SEP> 0,5 <SEP> pcm
<tb> Nenndrehzahl: <SEP> 375 <SEP> U./min Da die Schaltungsvorrichtung nach Fig. 3 in zahlreichen Teilen ähnlich oder gleich der nach der Fig. 1 ist, werden nachfolgend nur die zu Fig. 1 bestehenden wesentlichen Unter schiede näher beschrieben.
Ein als Sperrwandler 32 ausgebildeter Spannungsverviel- facher liefert am Ausgang A3 eine Spannung solcher Höhe. dass am Ausgang der Endstufe 18, die der Schaltstufe 18 nach Fig. 1 unter Weglassung der Transistoren 13, 14 entspricht, eine für den Betrieb des Synchronmotors 1 durch das Not aggregat ausreichende Spannung auftritt. Die Ausgangsspan nung des Sperrwandlers 32 speist auch den Oszillator 1 1 und, falls vorhanden, den mit unterbrochenen Linien gezeichne ten Frequenzteiler 12.
In diesem Ausführungsbeispiel sind die Schaltmittel zum Verhindern einer Ausgangswechselspannung auf der Leitung 43 bei Netzbetrieb vorteilhaft nicht in die Stufe 18, sondern in den Sperrwandler 32 eingebaut. Sie könnten jedoch auch in die Stufe 18 oder in die Gruppen 1 1 bzw. 12 eingebaut sein. In diesem Ausführungsbeispiel schwingt deshalb der Oszillator 13 nur bei Notaggregatsbetrieb, nicht jedoch bei Netzbetrieb.
Bei Netzbetrieb wird durch einen Haltestrom L, die Span nungserzeugung im Sperrwandler 32 unterbunden, indem die positive Halbwelle der Sekundärspannung eines primärseitig an die Netzspannung angeschlossenen Transformators 28 über eine Zenerdiode 30, Widerstand 6 und Gleichrichter 7 an die Basis eines Transistors 34 gelangt. dessen Kollektor-Potential dann negativer wird und dadurch den Transistor 33 des Sperr schwingers 31 sperrt. Während der negativen Halbwelle wird der Transistor 34 durch einen vorher von der positiven Halb welle aufgeladenen Kondensator 35 ausgesteuert und so der Transistor 33 ebenfalls gesperrt.
Bei Ausfall der Netzspannung wird der Sperrschwinger 31 entsperrt und der Oszillator 1 1 erregt, so dass am Ausgang der Endstufe 18 ein den Synchron motor 1 in Betrieb haltender Wechselstrom auftritt.
Eine nicht beabsichtigte rückwirkende Aussteuerung des Transistors 34 bei Notaggregatsbetrieb ist wegen der Schwell- spannung der Zenerdiode 30 nicht möglich.
Der Einsatz des Transformators 28 ist nicht grundsätzlich erforderlich, sondern es soll hiermit nur angedeutet werden, dass durch einfache Modifikation der kapazitive VorNvider- stand 3 und der Entladewiderstand 4, wie sie in den Ausfüh rungsbeispielen nach den Fig. 1 und 2 vorgesehen sind, ent fallen können. Dies kann notwendig sein, falls eine galvani sche Trennung vom 220-V-Versorgungsnetz gefordert ist.
Es versteht sich, dass die Erfindung in zahlreichen weiteren Ausführungsformen verwirklicht werden kann. Auch die dar gestellten Ausführungsbeispiele lassen zahlreiche Abwand lungen zu. Im allgemeinen ist es besonders vorteilhaft, dass der Oszillator zwei in Gegentakt oszillierende Ausgangsspan nungen liefert, doch kann man in vielen Fällen auch vorsehen, dass der Oszillator eine einzige oszillierende Spannung liefert, die gegebenenfalls direkt oder über mindestens eine Verstär ker- und/oder Schaltstufe den Synchronmotor bei Notaggre- gatsbetrieb speist.
In Fig. 1 links ist strichpunktiert eine vorteilhafte Variante der Eingangsschaltung dargestellt, bei der der Widerstand 6 von der Stelle 36 abgetrennt und über einen Kondensator 3' an die Eingangsklemme R angeschlossen ist.
Dies hat u. a. den Vorteil, dass der Spannungsahfall an dem Spannungsteiler - Widerstand 5, Scheinwiderstand der Motor wicklung 1 - wesentlich kleiner gewählt werden kann. da die ser Spannungsabfall nicht mehr als Ladespannung für den Akku 9 dient.
Der Widerstand 5 dient bei dieser Variante nur als Schutz widerstand, der niederohmig gewählt werden kann. Die Lei stungsaufnahme und somit die Eigenerwärmung der gesamten Zeitschalteinrichtung kann deshalb auf ein Minimum reduziert werden. Ausserdem erfolgt eine zusätzliche Entkopplung zwi schen Netz- und Notaggregatsbetrieb.