Elektrolytischer Spannungsteiler. Um einem Stromnetz höherer Spannung einen Strom geringerer Spannung zu entneh- uren, also zum Beispiel aus einem Licht stromnetz elektrische Wecker- oder ar)dere Schwachstromanlagen speisen zu können, hat man schon die Verwendung von Akkumula toren vorgeschlagen.
Bei derartigen bekann ten Einrichtungen wird gewöhnlich eine Akkumulatorenbatterie unter Vorschaltung von Widerständen von der Starkstromquelle aus geladen, dann bei Betätigung des Schwach stromapparates durch Relais oder dergleichen von der Starkstromquelle ab und an den zu betreibenden Apparat geschaltet.
Derartige Einrichtungen haben den Nach teil, dass Schaltvorrichtungen verwickelter Bauart erforderlich sind, welche die Anschaf fung verteuern und den Betrieb unzuverlässig gestalten.
Um derartige Umschaltvorrichtungen zu vermeiden, kann man auch so vorgehen, dass man Akkumulatoren dauernd über einen ho hen Widerstand an die Starkstromquelle an-' geschaltet lässt und die zum Betriebe der Schwachstromeinrichtungen erforderliche Span nung an den Polen der Akkumulatoren ab- nimmt, ohne dabei den Ladestrom zu unter brechen. Hierbei tritt aber folgender Nach teil auf: Um stets die Gewähr zu haben, dass die Ladung der Akkumulatoren in jedem Falle den Verbrauch der Schwachstromapparate an Strom deckt, muss man den Ladestrom in seiner Stärke so bemessen, da,ss mit Sicher heit dem Akkumulator eine grössere elektrische Energie zugeführt wird, als aus ihm ent nommen wird. Der Akkumulator muss also dauernd überladen werden.
Eine dauernde Überladung der Akkumulatoren hat aber be kanntlich ein Abfallen der brasse von den Platten und infolge der dauernden Masse- zersetzung eine schädliche Änderung in der Zusammensetzung der Füllsäure zur Folge, wodurch die Akkumulatoren bald zugrunde gehen.
Diese Nachteile werden nun gemäss der Erfindung dadurch beseitigt, dass für derartige Gleichstromtransformatoren nicht Akkumula toren normaler Bauart verwendet werden, sondern Elektrolytzellen mit aus homogener Masse bestehenden Elektroden, die über einen Widerstand dauernd an die Starkstromquelle angeschlossen sind, und dass die hierdurch in den Zellen entstehende elektromotorische Gegen- kraft der Polarisation an den Polen der Zel len zum Betrieb von Schwachstromapparaten verfügbar ist. Hierbei wird also der Polari sationsstrom den Schwachstromapparaten über mittelt.
Dieser Polarisationsstrom derartiger Zellen dauert allerdings nur verhältnismässig kurze Zeit an, was aber bei den in Betracht kommenden Schwachstromapparaten, zum Bei spiel elektrischen Weckern oder Fernsprech apparaten, nicht schadet.
Als besonders vorteilhaft hat sich als Elektrolyt Magnesiumsulfat mit Zusatz ge ringer Mengen von Schwefelsäure erwiesen. Als Elektroden werden mit besonderem Vor teil Bleielektroden verwandt, denen man durch entsprechende Gestaltung möglichst grosse Oberflächen gibt.
Es scheint nämlich bei Verwendung von Bleiplatten und dem ange gebenen Magnesiumsrrlfat noch dadurch eine erhöhte Wirkung einzutreten, dass sich neben der normalen, elektrolytischen Zersetzung, bei der das Magnesiumsulfat gespalten wird und das metallische Magnesium sich auf der Kathode absetzt, noch ein normaler "Akku- mulatorengang" abspielt, indem die Ober fläche der positiven Bleiplatte sich mit Blei superoxyd überzieht. Hierdurch wird die "Kapazität" der Zellen erheblich vergrössert.
Bei derartigen Zellen schadet eine dau ernde Überladung nicht, da es in diesem Falle nicht zur D1assezersetzung der Elek troden kommt, sondern der Strom nur zur Spaltung des Magnesiumsulfats verwendet wird. Es ist nur nötig, nach verhältnismässig langen Zeiträumen die Pole der Zellen zu wechseln, worauf das auf der einen Platte abgeschiedene Magnesium bezw. Blei zur andern Platte wandert. Statt des Magnesium srrlfats können natürlich auch andere ähnlich wirkende Stoffe als Elektrolyt gewählt wer den, z. B. Kupfervitriol, Silberlitrat und der gleichen.
Die Schaltung kann je nachdem, ob es sich um ein Starkstromleitungsnetz mit ge erdetem oder nicht geerdetem Leiter handelt, derart bewerkstelligt sein, dass ein hoher Widerstand (in Form von Draht oder Wider standsstäben) so zu einer Seite oder von bei den Seiten in Reihe mit den Elektrolytzellen geschaltet wird, dass der Strom dauernd über den Widerstand und die Zellen fliesst. Die zu betreibenden Schwachstromeinrichtungen wer den dann je nach der gewünschten Spannung an die Klemmen einer Zelle oder Zeilen gruppe geschaltet.
Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel dar gestellt, und zwar zeigt Fig. 1 den Längsschnitt eines aus meh reren Elektrolytzellen bestehenden, elektro lytischen Spannungsteilers, Fig.2 den Querschnitt nach der Linie A-B von Fig. 1 und Fig. 3 die Vorderansicht; Fig. 4 und 5 zeigen Schaltungsschemata bei geerdetem bezw. bei nicht geerdetem Leiter.
In den Figuren bedeuten a1, a2, a3 drei Elektrolytzellen eines Spannnungsteilers, die aus Zellengefässen bestehen, in denen eine gerade Anzahl von Bleiplatteir cl, cl', <I>c ,</I> c=', 03, C3P mit grosser Oberfläche untergebracht sind.
Die Gefässe sind rnit einer zweckmässig etwa<B>18</B> joigen Magnesiumsulfatlösung ge füllt, welcher etwas Schwefelsäure beigefügt werden kann. Über die Zellengefässe ist eine Schutzkappe d geschoben, welche mit Venti lationsöffnungen versehen ist und an ihrer Vorderfläche mehrere Fensterschlitze f auf weist, durch welche der Flüssigkeitsstand in den Zellengefässen kontrolliert werden kann. Ferner sind an der Oberseite der Kappe die Einfüllöffnungen g vorgesehen, unter denen sich die durch Pfropfen h verschliessbaren Einfüllöffnungen der Zellengefässe befinden.
Vor die Elektrolytzellen ist ein Wider stand i geschaltet (Fig. 1-4). Bei nicht ge erdetem Leiter (Fig. 5) ist dieser Widerstand in zwei Teile il, -i zerlegt, von denen der eine hinter den Zellen eingeschaltet ist (Fig. 4 und 5). Die Starkstromleitung -ist von den Klemmen k1, k2 über den Widerstand ä bezw. i', i= <I>zu</I> den Elektrolytzellen geführt.
Der Widerstand ist auf einer Grundplatte l be festigt und von dieser, sowie von der Kappe <I>d</I> durch geeignete Isolierungen m getrennt. Jeder Widerstand kann entweder aus hoch- ohmigen Widerstandsstäben oder Widerstands drähten bestehen, deren Abmessungen so ge wählt sind, dass die Elektrolytzellen einen Strom von geringer Spannung erhaltet).
Die Klemmen k3, k4, kl dienen zur Ab nahme des Schwachstromes; sie sind mit den einzelnen Elektrolytzellen so verbunden, dass von den Klemmen 1c3, k4 ein Strom mit der Spannung<I>einer</I> Elektrolytzelle, von den Klemmen k4, kl bezw. k3,
k'. ein Strom mit der Spannung von zwei bezw. drei Elektro- lytzellen abgenommen werden kann (Fig. 4 und 5).
Die Wirkungsweise des Spannungsteilers ist die folgende: Werden die Starkstromklemmen k1; 1c2 mit einem Gleichstromnetz von etwa 60 bis 250 Volt Spannung verbunden, so wird den Elektrolytzellen, unter Vorschaltung des Wi derstandes i bei geerdetem Leiter (Fig. 4), des Widerstandes il, i2 bei nicht geerdetem Leiter (Fig. 5), ein Strom von etwa 0,005 bis 0,010 Amp. zugeführt.
Dieser Strom genügt, um die Platten cl, e2, c3, bezw. cl', c2', c3' mit einer Schicht von Bleisuperogyd bezw. Magnesium zu überziehen, wodurch die Zellen befähigt werden, einen gleichmässigen Strom grösserer Stärke während einer gewissen, kurzbemessenen Zeit abzugeben. Da die positiven und die negativen Plat ten der Elektrolytzellen anfangs einander gleich sit)d, ist es ohne Bedeutung, in wel cher Richtung die Zellen von Starkstrom durchflossen werden.
Es ist jedoch erforderlich, dass bei geer detem Leiter der Nulleiter an die mit der Schwachstromseite in Verbindung stehende Klemme angeschlossen wird, damit kein hoch gespannter Strom in die Schwachstromleitung übertreten kann. Die Bleiplatten cl, cl', c2 . . . besitzen keine Füllung, welche sich bei ihrer Über ladung lockern könnte, vielmehr wird die erforderliche Kapazität durch eine gleich artige Oberfläche erhalten. Wird dem Apparat während längerer Zeit kein Schwachstrom entnommen, so tritt nach der Ladung der Zellen eine Zersetzung der Flüssigkeit ohne irgendwelche schädliche Nebenwirkung ein.
Die Zersetzung ist jedoch so gering, dass der Spiegel der Flüssigkeit innerhalb eines Jahres nur um wenige Centimeter sinkt. Die ver loren gegangene Flüssigkeit kann durch die Einfüllöffnungen leicht ersetzt werden; eine weitere Wartung des Spannungsteilers ist nicht erforderlich.
Die Vorzüge des Spannungsteilers bestehen darin, dass er fast keine Wartung erfordert, dass er äusserst betriebssicher arbeitet und einen sehr geringen Stromverbrauch hat.
Als Verwendungsgebiet kommen alle Arten Schwachstromanlagen, wie zum Beispiel Signal und Telephonanlagen, in Frage.