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Zellenschalteranordnung zum feinstufigen Schalten von Schattgruppen unter Benutzung von Hilfszellen.
Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung, die es ermöglicht, die Anzahl der Zellen zwischen je zwei Kontakten eines Zellenschalters zu vergrössern, ohne dass bei der Regelung beträchtliche Schwankungen in der Spannung vorkommen.
Die Anordnung besteht darin, dass zwischen Funkenentzieher und die eine oder die andere Entladeschiene Hilfszellen eingeschaltet werden, die abwechselnd als Cegen und Zusatzzellen dienen, wodurch die Schaltgruppenspannung in zwei oder mehr Stufen ein-oder ausgeschaltet werden kann.
Bei dem gewöhnlichen Zellenschalter kann, wie bekannt, eine Schaltgruppe (die Anzahl Elemente, die zwischen zwei Nachbarkontakten angeschlossen ist) nur aus wenigen Elementen bestehen, weil plötzliche grosse Spannungsschwankungen im Netz vermieden werden müssen.
Dies erfordert namentlich bei Doppelzellenschaltern eine grosse Anzahl Zettenschaiterieitungen.
Um Leitungen zu sparen, hat man die Anzahl der Zellen in den Schaltgruppen um das Doppelte und darüber vermehrt und dann die Spannungsschwankungen durch periodisches Einund Ausschalten der Hilfszellen in den richtigen Grenzen gehatten.
Bei einem der Systeme, die hiezu verwendet werden (österreichisches Patent Nr. 27069.
Fig. 1), werden die äussersten Zellen in dem einen Ende der Stammbatterie als Hilfszellen verwendet, weiche einzeln ein-und ausgeschaltet werden können, während an dem anderen Ende Gruppen von Regulierzellen mittels des Zellensehalters aus-oder eingeschaltet werden können.
Soll die Spannung z. B. verringert werden, so werden die Hilfszellen eine nach der anderen ausgeschaltet. Zur weiteren Verringerung der Spannung wird mittels des Zellenschalters eine Gruppe Zellen ausgeschaltet, und gleichzeitig werden alle Hilfszellen wieder eingeschaltet. Wenn man beträchtliche Spannungsschwankungen vermeiden will. muss dieses Ein-und Ausschalten der ganzen Schattgruppen bzw. der Hilfszellen genau gleichzeitig geschehen, was schwer auszuführen ist.
Ein anderes System, das angewendet worden ist, besteht darin, dass als Hilfszellen besondere Elemente, (lie nicht zu der eigenttichen Batterie gehören, Verwendung finden (österreichisches Patent Nr. 27069, Fig. 3). Diese Hilfszellen werden periodisch in die Entladeleitungen eingeschaltet und können so als ein Teil der Regulierzellen betrachtet werden.
Bei dieser Anordnung fällt die obengenannte Schwierigkeit fort ; jedoch hat man dafür
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mit der übrigen Batterie entladen werden, weshalb sie in gewissen Zwischenräumen wieder geladen werden müssen. Hiezu muss man eine besondere Ladeeinrichtung haben, oder man muss mittels eines Umschalters die Hilfszellen in der Ladeseitc unter Ladung setzen. Solange diese Ladung dauert, hat man dann keine Feinregulierung, falls man nicht zwei Satz Hittszeiien mit dazugehörigem Doppetsatz Leitungen anwendet.
Dies bedeutet aber einerseits eine Verteuerung. andererseits eine nicht ungefährliche Komplikation, teils weil man ständig an das Laden denken muss, teils weil das Umschalten der beiden Satz Hilfszellen nur ausgeführt werden darf, wenn die Lade-und Entladebirste in gleicher Höhe stehen, da man sonst die dazwischen liegenden ZeHen kurzschliesst.
Bei der vorliegenden Ertindung werden auch besondere Hilfszellen verwendet, jedoch in
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Übelstände der bekannten Anordnungen vermieden und man kann jederzeit mit einem einzigen Satz Hilfszellen und dazugehörigen Leitungen auch bei Doppelzellenschaltern Feinregulierung haben.
Auf der Zeichnung veranschaulichen Fig. 1 bis 5 Schemas für eine Ausführungsform der Schaltanordnung bei fünf aufeinanderfolgenden Stellungen der Kontaktbürsten. Fig. 6 eine Änderung der in Fig. 1 bis 5 veranschaulichten Anordnung, Fig. 7 bis 11 Schemas für eine andere Ausführungsform der Anordnung, Fig. 12 bis 18 Schemas für eine dritte Ausführungsform der Anordnung, Fig. 19 eine Abänderung der in Fig. 12 bis 18 veranschaulichten Ausführungsform und Fig. 20 ein entsprechendes Schema für die Verwendung bei Einzelzellenschaltern. Bei der in Fig : 1 bis 5 veranschaulichten bekannten Zellenschalteranordnung werden die Hilfszellen ausschliesslich periodisch als Gegenzellen in der Entladeseite angewendet.
Die Ladeseite, welche in den Figuren nicht veranschaulicht ist, kann in bekannter Weise eingerichtet sein. In der Entladeseite besteht der bewegliche Kontaktschlitten in gleichfalls bekannter Weise aus zwei mit-
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hunden und verbindet abwechselnd die Kontakte cl und Ca mit der Entladeleitung A, so dass die Gegenzelle e abwechselnd ein-und ausgeschaltet wird.
Wenn man z. B. aus der in Fig. 1 veranschaulichten Stellung die Entladespannung erhöhen will, so wird K1, z. B. durch eine Schraubenspindel aufwärtsbewegt. In Fig. 2 ist A'in Be- rührung mit Kontakt na und Ka in Verbindung mit den Kontakten c, und C2 dargestellt. Die Netz- spannung ist noch nicht verändert, aber die Schaltgruppe E3 wird durch die Gegenzelle e und einen Widerstand w, der jedoch eventuell ausgelassen werden kann. entladen. In Fig. 3 hat die
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Zellenkontontakt n2 und H. 3 auf Kontakt c.. Die volle Spannung der Gruppe Eg ist jetzt hinzugefügt, indem e ausgeschaltet ist.
In dem Fall, wo ein grosses elastisches Netz aus mehreren Akkumulatorenbatterien parallel oder aus mehreren Batterien zusammen mit Dynamomaschinen versorgt wird, braucht Kontakt c1
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in diesem Fall-erheblich geringer als die Spannungsschwankungen an den Sammelschienen für die einzelnen Akkumulatorenbatterien sind. Die Wirkung der Gegenzelle ist alsdann nur die, dass die Schaltgruppenspannung in mehreren Stufen kurz nacheinander ein-oder ausgeschaltet werden kann.
In Fig. l bis 5 besteht jede Schaltgruppe aus zwei Elementen, und es ist dort nur eine Gegenzelle veranschaulicht, was jedoch nur bedeutet, dass die Gegenzellenspannung am besten ungefähr
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Wie ersichtlich, werden die Gegenzellen auf diese Weise niemals zum Netz entladen und brauchen deshalb praktisch gesprochen keine Kapazität zu besitzen, und es fällt also auch die besondere Ladung fort.
Wünscht man, dass die Teilung der Schaltgruppenspannung von längerer Dauer sein soll. so wird dies vorteilhafterweise dadurch erreicht, dass man die Hilfszellen abwechselnd als Gegen- zellen und als Zusatzzellen is der Entladeseite benutzt.
In diesem Fall müssen die Hilfszellen Kapazität besitzen und können z. B. aus gewöhnlichen Akkumulatorenzellen bestehen. Eine solche Ausführung ist in Fig. 7 bis 11 in Verbindung mit einem Doppelzellenschalter veranschaulicht. Diese Ausführung unterscheidet sich von der vorher erwähnten hauptsächlich nur durch einen besonderen Umschalter U, der vier zwangl ufig miteinander verbundene, jedoch voneinander isolierte, drehbare Kontaktbürsten hat, welche je zwei in einem Kreis angebrachte Kontakte verbinden können.
Wenn der Umschalter U in der durch die voll ausgezogenen Linien angegebenen Stellung steht, wirkt die Zelle e als Gegenzelle in dem Stromkreis der Bürste K1 ganz in derselben Weise
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aber die Schaltgruppe E3 wird durch die Gegenzelle e und den Widerstand w entladen. Wenn die Bürste K2 den Kontakt n4 verlassen hat (Fig. 9), so wird die Schaltgruppe Eg zusammen mit der übrigen Batterie entladen. Dabei ist aber die Spannung noch nicht um die Spannung von E3 erhöht, weil mittels K3 die Zelle e als Gegenzelle in den Stromkreis geschaltet ist. Wenn die Bürsten K1, K2 und K3 weiterbewegt werden (Fig. 10 und 11), so gelangt die Bürste K2 auf den Kontakt mg.
Da nun die Gegenzelle e ausgeschaltet ist, ist die in der Stellung nach Fig. 7 herrschende Spannung um die volle Spannung der Schaltgruppe Es erhöht.
Anstatt wie bei Fig. 1 bis 5 vorausgesetzt - die Bürsten K1, K2 sich beständig von der Stellung nach Fig. 7 in die nach Fig. 11 bewegen zu lassen, kann man die Bürsten längere Zeit in der in Fig. 9 veranschaulichten Stellung stehen lassen. Dann erhält man in dieser Zeit eine Spannung, weiche mitten zwischen der durch Fig. 7 und der. in Fig. 11 bestimmten liegt, und gleichzeitig wirkt die Zelle e als Gegenzelle, wird also geladen.
Wenn man jedesmal, wenn die Bürsten K1, K2 verschoben werden, K, eine Zeitlang in der Stellung Fig. 9 stehen lässt, so wird die Zelle e allmählich voll geladen werden. Man kann
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schlagen. Die Zelle e wird dann in den Stromkreis der Bürste K2 (vgl. Fig. 7) eingeschaltet und hienach nicht mehr als Gegenzelle, sondern als Zusatzzelle wirken, wird also entladen. Das Umschalten des Umschalters U aus der einen in die andere der auf der Zeichnung veranschaulichten Stellungen geschieht von Hand aus und kann unter jeder Stellung der Bürsten A\, as vorgenommen werden.
Das Umschalten kann bei irgend einer Hauptstellung der Bürsten Kl, K2 vor sich gehen, ohne Rücksicht darauf, ob die Lade-oder Entladebürsten auf dem selben oder auf verschiedenen Kontakten stehen. Den notwendigen Gesamtwiderstand kann man auch, wie in Fig. 11 dargestellt
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Dadurch wird erreicht, dass w1 periodisch aus dem Stromkreis ausgeschaltet wird, während w immer im Stromkreis bleibt, wenn die Zelle e eingeschaltet ist. Sowohl Lade-wie Entladeseite können in bekannter Weise mit Funkenlöschern versehen werden. Bei einer 110 Volt-Anlage können die Schaltgruppen jede aus zwei Elementen. bei einer 220 Volt-Anlage aus 4 Elementen bestehen. und die Anzahl der Hilfszellen beträgt ein bzw. zwei Elemente.
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diesem Fall mit den Hauptbürsten zwangsläufig bewegt.
Um die Hilfszellen abwechselnd als Zusatzzellen oder als Gegenzellen benutzen zu können, ist für diese Ausführung ebenfalls ein besonderer Umschalter erforderlich. Die Wirkungsweise des Zellenschalters stimmt im übrigen ganz mit der vorhergehenden überein.
In Fig. 12 sind die Hilfszellen ganz ausser Tätigkeit dargestellt. Der Strom fliesst von A über K4, c1, U, S1, K1, n3 nach B. Wenn die Ladespannung erhöht werden soll und also die Bürsten K1, K2, K3 nach oben verschoben werden, so kommt, wie in Fig. 13 dargestellt ist, die Bürste K, mit Kontakt n3 in Berührung und die Bürste K4 verbindet die Kontakte c, und C2.
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<tb> Stellung <SEP> Fig. <SEP> 12 <SEP> Entladespannung <SEP> = <SEP> B <SEP> + <SEP> E3
<tb> ,, <SEP> 14 <SEP> ,, <SEP> = <SEP> B <SEP> + <SEP> E3 <SEP> + <SEP> e1
<tb> " <SEP> 16 <SEP> = <SEP> B <SEP> + <SEP> E2 <SEP> + <SEP> (e1 <SEP> + <SEP> e2)
<tb> 18 <SEP> 18 <SEP> = <SEP> + <SEP> E2 <SEP> + <SEP> E2 <SEP> - <SEP> (e1 <SEP> + <SEP> e2).
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Bei einer 110 Volt-Anlage kann jede Schaltgruppe z. B. aus drei Elementen bestehen und die beiden Hilfszellengruppen jede aus einem Element. Bei einer 220 Volt-Anlage kann eine Sehaltgruppe aus sechs Elementen bestehen und die beiden Hilfszellengruppen jede aus zwei Elementen, wie aus Fig. 19 ersichtlich ist. Die Widerstände w1 und w2 können ganz oder teil-
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weise durch die Widerstände, und ersetzt werden, welche an die zweiteiligen Kontakte Ci und Ca (Fig. 19) angeschlossen sind.
Für den Fall, dass auch in der Ladeseite eine Teilung der Schaltgruppenspannung gewünscht wird, kann dies nach dem vorher besprochenen reinen Gegenzellenprinzip erfolgen, wie in Fig. 19 veranschaulicht ist.
Diese Ausführungsform bleibt besonders für EinzelUD18chalter einfach, wie aus Fig. 20 ersichtlich ist, indem der Umschalter U fortfällt.
Die Dreiteilung der Schaltgruppenspannung in der Entladeseite hat den Vorteil, dass man ungefähr zwei Drittel der Zellel18chalterleitungen sparen kann, die für den gewöhnlichen Zellenschalter mit derselben Feinheit in der Regulierung notwendig sind.
Bei den in Fig. 1 bis 5 und 7 bis 11 dargestellten Ausführungsformen ist es möglich, die Lade-und Entladebürsten durch einen besonderen Umschalter in der Zeit parallel zu verbinden, wo der Entladestrom besonders gross ist.
Bei der in Fig. 12 bis 18 dargestellten Ausführung wird dasselbe möglich, wenn die Ladeseite ebenso wie die Entladeseite mit drei Kontaktschienen und drei Bürsten versehen wird.
In allen Fällen kann man sich mit denselben Hilfszellen und denselben Hilfsschaltern begnügen.