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Schalteinrichtung für Akkumulatoren-Batterien, insbesondere in Anwendung auf Telegraphen-Anlagen.
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Die Vorteile der Speisung von Telegraphen-Anlagen durch Akkumulatoren sind bereits seit längerer Zeit bekannt ; doch zeigen die in diesem Sinne ausgeführten Anlagen mancherlei ganz bedeutende Nachteile, die geeignet sind, die durch den Akkumulatoren-
Betrieb bedingte Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit in Frage zu stellen. Das Prinzip der bereits in Anwendung stehenden Schaltungen geht aus dem Vortrag des Herrn
Baurat Emil miller (siehe die Zeitschrift des österr. Ingenienr- und Architektenvereines, Jahrgang 1903, Nr. 51 und 52) hervor.
Bei Telegraphen-Zentralen sind zum Betriebe der verschieden langen Linien, verschiedene Spannungen nötig, welche einer-Akkumulatoren-
Batterie, deren Zellen hintereinander geschaltet sind, entnommen werden, so dass die
Batterie in verschiedene Gruppen geteilt wird ; ein Pol der Batterie liegt an Erde. Die direkt an der Erde liegende Gruppe wird am meisten, jede folgende Gruppe in Ab- stufungen weniger beansprucht. Theoretisch sollte man für jede Abzweigung eine be- sondere Akkumulatoren-Type verwenden, deren Kapazität der Stromentnahme anzumessen wäre. Nachdem aber der Bedarf schwer zu erheben ist und auch grosse Schwankungen aufweist, ferner die Einführung vieler Akkumulatoren-Typen aus verschiedenen Gründen verworfen werden muss, hat man sich zur Aufstellung von nur zwei bis drei verschiedenen
Akkumulatoren-Typen entschlossen.
Im praktischen Betriebe hat sich nun gezeigt, dass die Akkumulatoren-Typen entweder zu gross oder zu klein gewählt wurden, wodurch die Akkumulatoren unverhältnismässig bald zugrunde gingen. In jeder der bisher ausgeführten Telegraphen-Zentralen mit
Akkumulatoren-Betrieb sind zwei getrennte Batterien aufgestellt, von denen die eine mit
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steht. Es sind also im ganzen vier Batterien vorhanden. Die Ladung geschieht derart, dass, entsprechend der Zahl der zu ladenden Akkumulatoren-Zellen verschiedene Spannungen verwendet werden und durch Vermittlung eines Zellenschalters eine entsprechende Zahl der Akkumulatoren eingeschaltet wird. Ein Walzenumschalter besorgt den Wechsel der geladenen und entladenen Batterie.
Der besondere Nachteil der alten Schaltung äussert sich vor allem darin, dass die Akkumulatoren sehr ungünstig ausgenützt werden ; wie der praktische
Betrieb zeigte, waren die ge\\. hlten Akkumulatoren-Typen, was wohl auch nicht anders möglich war, zu gross oder zu klein, so dass die Akkumulatoren bald zugrunde gingen, worunter die Ökonomie des Betriebes besonders litt. Weiters waren die einzelnen Apparate voneinander im Prinzip unabhängig, so dass z. B. Aine noch nicht vollständig geladene Batterie auf das Netz geschaltet worden konnte usw.
Die der zu beschreibenden Erfindung zugrunde liegende Schaltung von Akkumulatoren, welche in Telegraphen-Zentralen vor- wendet wurden, scheidet die eingangs erwähnte Unwirtschaftlichkeit und die durch rasche
Abnützung bedingte Hetriebsunsicherheit der Akkumulatoren vollständig aus. Die Akku- mulatoren werden ähnlich wifi früher, je nach Erfordernis in Gruppen geteilt, die hintereinander geschaltet werden. Die unmittelbar an Erde liegende Gruppe wird dann wie bei
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der alten Schaltung am meisten und jede folgende weniger beansprucht.
Um nun aber eine möglichst gleichmässige Ausnutzung der Akkumulatoren zu erreichen, werden die Gruppen bei jeder folgenden Entladung in bekannter Weise permutatorisch verschoben, u. zw. derart, dass jede Gruppe bei jeder folgenden Stellung mehr beansprucht wird. Ausgenommen ist die direkt an der Erde liegende Gruppe, welche bei der folgenden Stellung auf das andere Ende der Batterie geschaltet wird, also am wenigsten beansprucht wird.
Auf anderen Gebieten sind Schaltungs-Anordnungen bekannt geworden, in welchen bei einer Entladeperiode sämtliche Batteriegruppen durch entsprechende Pormutierllng ihrer Reihenfolge derart auf die einzelnen Abzweigungen geschaltet werden, dass die Batteriegruppen gleich beansprucht werden sollen. In Anbetracht des Umstandes, dass mit Rücksicht auf die stark wechselnde Beanspruchung derartiger Anlagen, insbesondere der Telegraphen-Anlagen, eine auf obige Weise zu erzielende gleichmässige Beanspruchung der Batterfegruppen, zumindest mit einfachen Mitteln, nicht erreicht werden kann, wird die Pormutierung nach der zu beschreibenden Erfindung erst nach vollendeter Entladung und darauf folgender Ladung in einer bestimmten Stellung vollzogen.
Es musste nun eine Einrichtung vorgesehen werden, zum Zwecke, die Akkumulatoren bei einer Entlade-und der darauf folgenden Ladeperiode zwangsweise in einer Schalt- stellung zu belassen und der Effekt der Erfindung beruht darin, dass eine unzweckmässige
Bedienung und Benützung der Anlage, die zu Störungen Anlass geben könnte, ausgeschlossen erscheint.
Die beiliegende Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung die Einrichtung einer Telegraphen-Zentrale nach dem hier auseinandergesetzten neuen Prinzipe, doch ist nur eine Hälfte der Anlage gezeichnet. A, und A2 bezeichnen zwei abwechselnd in Wirksam- keit tretende, in je fünf Gruppen geteilte Batterien. B1 und B2 sind die die Permutation der fünf Gruppen der Batterien Al und 42 durchführenden mittels eines Handrades oder dgl. zu betätigenden Batteriewechsler, von deren Kontakten Verbindungen zu einer Reihe von Kontakten des Hauptausschalters C hergestellt sind. Der Batteriewechsler B2 wurde in der Zeichnung der Einfachheit halber nicht dargestellt.
Der Hauptumschalter C hat die gleiche Funktion und ist auch in fast gleicher Weise konstruiert, wie bei den bisher in Verwendung stehenden Telegraphen-Zentralen. Durch eine Kurbel oder ein Handrad wird der walzenförmige Hauptumschalter C in zwei um ungefähr 1800 voneinander verschiedene Stellungen gebracht und schaltet dadurch bald die eine und bald die andere der Batterien- resp. an das Leitungsnetz X zur Entladung, während die jeweilig freie Batterie in einer später zu beschreibenden Weise geladen wird.
Der Batteriewechsler, welcher im Schema in einer Ebene entwickelt gezeichnet ist, ist gleichfalls zylindrisch ausgeführt und trägt quer zu seiner Achse angeordnete, mit nasenförmigen Kontakten N versehene Rippen D, die bei der Verdrehung des Wechslors über ruhende Kontakte, welche zweiseitig gezeichnet sind, gleiten. Die Anzahl dieser ruhenden Kontakte, mit welchen die nasenförmigen Ansätze bei Verdrehung der Walze in Berührung treten, richtet sich nach der Anzahl der Gruppen der Batterie. Die ruhenden Kontakte sind untereinander durch fixe Leitungen verbunden. Die Anzahl der Rippen D ist gleich der doppelten Anzahl der Gruppen je einer Batterie, da jedes Ende jeder Batteriegruppe mit je einem Kontakt verbunden ist, der je solch einer Rippe gegenüberliegt.
Der Batteriewechslor B kann nur immer im selben Sinne um seine Achse intermittierend herumgedreht werden und besitzt so viele Stellungen, als Batteriegruppen vorhanden sind. Der von den Akkumulatoren-Gruppen kommende Strom gelangt also durch die drehbaren Rippen in die feststehenden Kontakte des Batteriewechslors und von da zu den Kontaktreihen des Hauptumschalters C. Die Hintereinanderschaltung der einzelnen
Batteriegruppen erfolgt durch entsprechende Verbindung der feststehenden Kontaktstellen.
Die ruckweise Verschiebung des Batteriewechslers, welcher die Rolle eines zweipoligen VielfachllIl1schalters spielt, um je eine Kontaktreihe bewirkt also die für die Wirtschaftlich- keit und Betriebssicherheit der Anlage so vorteilhafte Permutierung der Batteriegruppen. und kA., sind Ladeumschalter, die den Zweck haben, die verschiedenen Akkumulator i- Gruppen entsprechend der herrschenden Ladespannung einzuschalten. Die hier dargestellte
Ausführungsform der Ladeumschalter zeigt die kreisförmige Anordnung eines doppelpoligen Umschalters ; ein doppelpoliger Hebel G gleitet über Doppelkontakte F und stellt so die nötigen Verbindungen her. Infolge eines Sperrmechanismus kann der Hebel nur in dem durch den Pfeil angedeuteten Sinne gedreht werden.
Von den beiden Klemmen jedes Doppelkontaktes führen Leitungen zu dem Batteriewechsler. Der doppelpol : ge Lade- liebel G selbst steht vermittels der an dem Hauptumschalter C befindlichen Alternativ- kontakte H mit der Ladestation Y in Verbindung. Die Kontakte H machen es unmöglich. dass eine auf Entladung stehende Batterie auf Ladung geschaltet werden kann, da sie die
Ladeleitung entsprechend unterbrechen. Wenn also der doppelpolige Hebel G im Sinne
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des Pfeiles über die einzelnen Doppelkontakte geführt wird, so wird immer eine oder bei entsprechender Änderung der Anschlüsse auch mehrere Batteriegruppen mit der Ladestation in Verbindung gebracht.
Die Verbindung der Doppelkontakte mit den von dem Batteriewechsler abzweigenden Poldrähten ist in der Weise hergestellt, dass die Reihenfolge der Ladung der einzelnen Batteriegruppen derart erfolgt, dass die am äussersten Ende der Batterie liegende Gruppe, die am wenigsten beansprucht wird und demgemäss zuerst geladen werden muss, auch tatsächlich zuerst geladen wird. Der Ladeumschalter kann auch derart konstruiert sein, dass verschiedene Spannungen, wie die einer Gleichstromzentrale und eines Umformers für Zwecke der Ladung herangezogen werden können. Sobald z.
B. die Zahl der Akkumulatoren-Zellen, welche noch geladen werden müssen, zu klein erscheint, um eine ökonomische Ladung durch den hochgespannten Zentralenstrom zu ermöglichen, wird eventuell durch den Ladeumschalter ein Umformer mit geeigneter Spannung ein-und der Zentralenstrom ausgeschaltet. In diesem Falle würde durch entsprechende Verbindung der Kontakte des Ladeumschalters mit den Akkumulatoren-Gruppen bei Verwendung des hochgespannten Zentralenstromes mehr und bei Benützung des niedrig gespannten Umformerstromes weniger Akkumulatoren-Gruppen eingeschaltet werden, um die Ladung ökonomisch zu gestalten.
Um die Sicherheit in der Handhabung der Schaltung zu hoben, weiters auch, um es unmöglich zu machen, dass eine noch nicht geladene Batterie auf das Netz geschaltet wird, weiters auch, damit es nicht möglich ist, dass die Gruppen einer noch nicht oder unvollständig geladenen Batterie durch den Batteriewechsler verschoben werden, sind sowohl für die Batteriewechsler, als auch für die Hauptumschalter selbsttätig wirkende
Verriegelungen vorgesehen : die Verriegelungen werden auf elektromagnetischem Wege durch den, das Leitungsnetz ständig durchfliessenden Strom bewirkt.
Diese Verriegelungen bewirken also, dass 1. der Batteriewechsler erst dann betätigt werden kann, wenn die zu ihm gehörige Batterie vollständig geladen ist, wenn also der zu der betreffenden Batterie gehörige Ladeumschalter sämtliche Ladestellungen durchlaufen hat ; 2. dass der Haupt- umschalter gleichfalls erst dann betätigt werden kann, wenn die auf Ladung stehende
Batterie geladen ist, also der dazugehörige Ladeumschalter seine sämtlichen Stellungen durchlaufen hat.
Die Verriegelung wird im Prinzip derart bewirkt, dass zwei voneinander unabhängige Elektromagnete auf'die Enden eines zweiarmigen Hebels wirken, u. zw. so, dass bei Betätigung des einen die Stellungen des Umschalters durch einen entsprechend
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Bei der in der Zeichnung im Prinzip dargestellten Ausführungsform der Verriegelung des Hauptumschalters und des Batteriewechslers ist die konstruktive Durchführung der Verriegelung derart gedacht, dass der Ansatz J heim Hauptumschalter (bezw. K beim Batteriewechsler) eines zweiarmigen Hebels L bezw. M) in Ausnehmungen einer Flansche N (bezw. 0) einschnappt.
Die an den Enden der zweiarmigen Hebel angebrachten Anker P (bezw. < ) worden von den darunter befindlichen Elektromagneten je nachdem welcher von diesen von Strom durchflossen wird, abwechselnd angezogen bezw. freigegeben und auf diese Weise wird die Vor-und Entriegelung der genannten Schalter bewirkt. Die Verregelung erfolgt, sobald der Hauptumscha1tor betätigt wird ; in diesem Moment passiert ein auf dem Hauptumschaltcr C befindlicher Kontakt < x zu ihm gehörige Kontakte auf kurze Zeit ; die in der Zeichnung unten befindlichen Elektromagnete der Verriegelungs- mechanismen erhalten einen Stromstoss und verriegeln hiedurch die Apparate, u. zw. den llauptumschalter selbst, sowie die zu ihm gehörigen zwei Batteriewechsler.
Das Entriegeln der genannten Schalter geschieht dann durch Vermittlung des Ladeumschalters, welcher /. woi Hilfskontakte R (bezw. S) besitzt, die so angeordnet sind, dass der Ladehebel G erst dann mit ihnen in Berührung tritt, wenn er sämtliche Ladestellungen passiert hat. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind die Verbindungen dieser Hilfskontakte R, S mit der Stromquelle und den immer oben gezeichneten Elektromagneten der Verriegelungmechanismen derart getroffen, dass der Batteriewechsler entriegelt wird, wenn der Hebel G den ersten Hilfskontakt A passiert, während die Berührung des zweiten Hilfskontaktes S die Entriegelung des Hauptumschalters bewirkt.
Die Konstruktion des Ladeumschalters wird im übrigen derart sein, dass derselbe die Hilfskontakte R und S nur auf kurze Zeit berührt. Durch Vermittlung weiterer auf dem Hauptumschalter C befindlichen Hilfs- ltontakte ss kann eine Entriegelung, der Apparate nur durch den Ladeumschalter herbei- geführt werden, welcher zu der zu ladenden Batterie gehört. Jede Zentrale erhält vier Akkumulatoren-Batteriewechsler, zwei Hauptumschalter, vier Ladeumschalter, sowie die dazugehörigen Ladeapparatc, Leitungen etc.
Es ist klar, dass die hier beschriebene Einrichtung bei den verschiedensten elektrischen
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