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Ladeeinrichtung für Akkumulatorenbatterien, insbesondere für Zugbeleuchtung Es ist, insbesondere für Zugbeleuchtung, bekannt, eine Akkumulatorenbatterie von einem Drehstrom- oder Wechselstromgenerator über einen Gleichrichter (Ladegleichrichter) zu laden und eine Erregerwicklung des Generators über einen an diesen Generator angeschlossenen Gleichrichter (Erregergleichrichter) und eine differentialvormagnetisierte Drossel zu speisen.
Diese Drossel hat zwei einander entgegenwirkende Vormagnetisierungswick- lungen, deren eine mit einem durch einen Eisenwasserstoffwiderstand konstant gehaltenen Strom gespeist wird, während die andere Vormagnetisie- rungswicklung von einem der jeweiligen Batteriespannung proportionalen Strom durchflossen wird Dabei sind die beiden Vormagnetisierungswicklungen so ausgebildet, dass beim Erreichen einer bestimmten Batteriespannung die Erregung des Generators ohne Anwendung eines elektromechanischen Regelgliedes so weit verringert wird, dass praktisch kein Ladestrom mehr fliesst.
Wenn nun die beiden Vormagnetisierungswick- lungen oder auch nur eine von ihnen ohne besondere Vorkehrungen an die Batterie angeschlossen würden, so würde auch beim Stillstand des Generators, das heisst bei einer Zugbeleuchtungsanlage während der Stillstandszeit des betreffenden Eisenbahnwagens, die Batterie dauernd Strom durch die Vormagneti- sierungswicklung schicken, so dass sich die Batterie entladen würde und nach einiger Zeit erschöpft wäre. Um dies zu vermeiden, hat man Vorrichtungen angebracht, die selbsttätig die Vormagnetisie- rungswicklungen von der Batterie abschalten, solange der betreffende Wagen steht. Diese Vorrichtungen sind aber kompliziert und störanfällig.
Durch die Erfindung hingegen wird die Forderung, dass bei Stillstand des Generators die Vor- magnetisierungswicklung von der Batterie abgeschaltet sein müssen, durch besonders einfache und zuverlässige Mittel erfüllt. Die Erfindung besteht in erster Linie darin, dass bei einer Batterieladeeinrich- tung der eingangs genannten Art die erste Vormagnetisierungswicklung, das heisst diejenige, welche von -einem konstanten Strom durchflossen wird, von einem an den Generator angeschlossenen Steuergleichrichter über den Eisenwasserstoffwiderstand und über ein Relais gespeist wird, das dann, wenn die Drehzahl des Generators wenigstens nahezu gleich Null wird,
die Verbindung zwischen der Batterie und der zweiten Vormagnetisierungswick- lung unterbricht. Ein zweckmässiges Ausführungsbeispiel der Ladeeinrichtung kann in folgender Weise ausgebildet sein: Von der Leitung, welche die Batterie mit der zweiten Vormagnetisierungswicklung verbindet, ist in einem Punkt zwischen dieser Wicklung und dem von dem Relais betätigten Schalter eine Abzweigleitung zu der Verbindungsleitung zwischen dem Relais und dem Eisenwasserstoffwider- stand geführt. In diese Abzweigleitung wird eine Sperrzelle eingeschaltet, die verhindert, dass die zweite Vormagnetisierungswicklung von dem Steuergleichrichter gespeist wird.
Ferner wird an den Steuergleichrichter ein Haltewiderstand derart angeschlossen, dass er von diesem Gleichrichter unter Umgehung der ersten Vormagnetisierungswicklung über das Relais gespeist werden kann. Hierbei verhindert eine zweite Sperrzelle, dass aus der Batterie über die Abzweigleitung Strom durch den Haltewiderstand fliesst.
In die Zuleitungen zu beiden Vormagnetisierungswicklungen werden Abstimmwider- stände geschaltet, die so eingestellt sind, dass auch dann, wenn die erste Vormagnetisierungswicklung über die Abzweigleitung von der Batterie gespeist
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wird, der durch die andere Vormagnetisierungs- wicklung fliessende Strom kleiner oder höchstens gleich dem durch die erste Vormagnetisierungs- wicklung fliessenden Strom ist.
Die Zeichnung zeigt ein Schaltungsschema für eine ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes bildende Batterieladeeinrichtung einer Zugbeleuchtungsanlage.
An den Drehstrom- oder Wechselstromgenerator 1 ist durch Leitungen 2 der Ladegleichrichter 3 angeschlossen, der über Leitungen 4, 5 die Akkumu- latorenbatterie 6 speist.
Eine Selbsterregungswicklung ; des Generators 1 wird über den Erregergleichrichter 8 gespeist, der durch Leitungen 9 mit dem Sekundärteil eines Transformators 10 verbunden ist, dessen Primärteil durch Leitungen 11 an die Leitungen 2 angeschlossen ist. In einer der Zuleitungen 9 zu dem Erregergleichrichter 8 befindet sich eine Drossel 12 mit zwei einander entgegenwirkenden Vormagnetisierungs- wicklungen 13, 14.
Die Vormagnetisierungswicklung 13 wird von einem Gleichrichter 15 (Steuergleichrichter) mit Strom versorgt, der durch Leitungen 16 parallel zu dem Erregergleichrichter 8 an die Leitungen 9 angeschlossen ist. Von dem Pluspol des Steuergleichrichters 15 führt eine Leitung über ein Relais 17, eine Sperrzelle 18, einen Abstimmwiderstand 19 und einen Eisenwassertoffwiderstand 20 zu einem Pol der Vormagnetisierungswicklung 13. Der andere Pol dieser Wicklung ist über eine Leitung 21 mit dem Minuspol des Steuergleichrichters 15 verbunden.
Die andere Vormagnetisierungswicklung 14 wird von der Batterie 6 gespeist, und zwar fliesst von dem Pluspol der Batterie 6 Strom durch eine Leitung 22 über einen Trennschalter 23 und einen Abstimmwiderstand 24 nach dem einen Pol der Wicklung 14, deren anderer Pol über die Leitung 21 und eine an diese anschliessende Leitung 25 mit dem Minuspol der Batterie 6 verbunden ist.
Der Abstimmwiderstand 24 ist unterteilt in zwei Teile 26, 27, was gemäss Fig. 1 z. B. durch den Schiebekontakt 28 geschehen kann. Von diesem führt eine Abzweigleitung 29 über eine Sperrzelle 30 zu einem Punkt 31 in der Verbindungsleitung zwischen der Sperrzelle 18 und dem Abstimmwider- stand 19.
Von der Verbindungsleitung zwischen dem Re- lais 17 und der Sperrzelle 18 geht in dem Punkt 32 eine Leitung 33 aus, die über einen Trennschalter 34 und einen Haltewiderstand 35 zu dem Minuspol des Steuergleichrichters 15 geführt ist.
Wenn der die Zugbeleuchtungsanlage enthaltende Wagen fährt, wird durch den Steuergleichrichter 15, dessen Wechselspannung durch den Transformator 10 gegenüber der Klemmenspannung des Ge- nerators 1 vermindert ist, die Vormagnetisierungs- wicklung 13 mit einem Gleichstrom gespeist, der durch den Eisenwasserstoffwiderstand 20 praktisch konstant gehalten wird.
Das von diesem Strom durchflossene Relais 17 hält dabei die beiden Trennschalter 23 und 34 geschlossen. über den Trennschalter 34 wird ein Teil des durch den Steuergleichrichter 15 und das Relais 17 fliessenden Stromes über den Haltewiderstand 35 unter Umgehung der Vormagnetisierungswicklung 13 geleitet. Über den geschlossenen Trennschalter 23 und den Abstimm- widerstand 24 wird die Vormagnetisierungswicklung 14 von der Batterie gespeist.
Solange die Batterie 6 noch nicht voll aufgeladen ist, ist der durch die Vormagnetisierungswick- lung 14 fliessende Strom kleiner als der konstante, durch die Wicklung 13 fliessende Strom. Nach Massgabe der Differenz beider Ströme ist die Drossel 12 vormagnetisiert, so dass ihr induktiver Widerstand herabgesetzt ist und ein so grosser Strom zu dem Erregergleichrichter 8 fliesst, dass der Generator 1 durch die Wicklung 7 ausreichend erregt wird, um den zur Ladung der Batterie erforderlichen Strom zu liefern. Wenn die Batterie 6 schliesslich entsprechend ihrer Kapazität aufgeladen ist, steigt bekanntlich die Batteriespannung an, so dass sich der durch die Vormagnetisierungswicklung 14 fliessende Strom erhöht. Wenn dieser Strom einen bestimmten Wert erreicht hat, z.
B. gleich dem durch die Wicklung 13 fliessenden Strom ist, ist die Vormagnetisierung der Drossel 12 nahezu bzw. ganz aufgehoben. Infolgedessen hat die Drossel 12 ihren unvermindert hohen induktiven Widerstand, und der durch die Erregerwicklung 7 fliessende Strom wird entsprechend vermindert, so dass die Generatorspannung unter die Batteriespannung sinkt, die Ladung also aufhört.
Wenn der Eisenbahnwagen anhält und damit der Generator zum Stillstand kommt, wird seine Klemmenspannung zu Null, und der Steuergleichrichter 15 liefert keinen Strom mehr an die Vormagnetisie- rungswicklung 13. Folglich wird auch das Relais 17 nicht mehr von Strom durchflossen, so dass sich die Trennschalter 23 und 24 öffnen. Da sonach die Verbindung zwischen der Batterie 6 und der Vormagnetisierungswicklung 14 unterbrochen ist, kann sich die Batterie nicht über diese Vormagnetisie- rungswicklung während des Stillstandes des Wagens entladen.
Wenn der Wagen anfährt, wird, obwohl die Selbsterregungswicklung 7 zunächst noch nicht von Strom durchflossen wird, doch in dem Anker des Generators 1 durch den Restmagnetismus eine gewisse Spannung induziert. Die entsprechende, an dem Steuergleichrichter 15 auftretende Spannung liefert einen Strom, der durch die Vormagnetisie- rungswicklung 13 fliesst. Da die andere Wicklung 14 noch durch den Trennschalter 23 von der Batterie abgeschaltet ist, also der Wicklung 13 nicht entgegenwirkt, hat die Drossel 12 in diesem Zustand eine gewisse Vormagnetisierung. Infolgedessen verkleinert sich ihr induktiver Widerstand, so dass ein entsprechender Strom zu dem Erregergleichrichter 8
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fliesst.
Der Generator erregt sich daher selbst, und seine Klemmenspannung und damit die Spannung an dem Steuergleichrichter 15 steigt an, und es vergrössert sich der durch die Vormagnetisierungswick- lung 13 fliessende Strom.
Wenn dieser auch durch das Relais 17 fliessende Strom einen bestimmten Wert erreicht hat, der aber noch nicht gleich dem Endwert des im normalen Ladebetrieb durch die Vormagnetisierungswicklung 13 fliessenden Stromes ist, spricht das Relais 17 an und schliesst die Trennschalter 23 und 34. Nunmehr wird die Vormagnetisierungswicklung 14 von der Batterie 6 über den Abstimmwiderstand 24 gespeist.
Wenn hierbei die Vormagnetisierungswicklung 13 auch weiterhin von dem Steuergleichrichter 15 mit Strom beliefert würde, der noch mit einer herabgesetzten Wechselspannung arbeitet, da der Generator 1 noch nicht seine volle Drehgeschwindigkeit erreicht hat, so würde die von der Wicklung 14 erzeugte Vormagnetisierung die von der Wicklung 13 erzeugte Vormagnetisierung überwiegen, und es würde sich bei einem weiteren Steigen der Generatorspannung die resultierende Vormagnetisierung dem Wert Null nähern. Infolgedessen würde die Selbsterregung des Generators wieder zurückgehen, und es könnte der Ladebetrieb nicht ordnungsgemäss in Gang kommen.
Nun wird aber im vorliegenden Beispiel erreicht, dass auch dann, wenn die Spannung am Steuergleichrichter 15 noch unterhalb ihres vollen Wertes liegt, die Wirkung der Vormagnetisierungs- wicklung 14 unterhalb derjenigen der Wicklung 13 liegt oder ihr in der eingangs geschilderten Weise bei der Beendigung des Ladevorganges höchstens gleichkommt.
Diesem Zweck dient die Abzweigleitung 29, da durch diese Leitung auch die Vormagnetisierungs- wicklung 13 von der Batterie 6 mit Strom versorgt wird, solange die Spannung am Steuergleichrichter 15 noch nicht ausreicht. Dabei sind der Abstimm- widerstand 19 und der Teil 27 des Abstimmwider- standes 24 so bemessen, dass unter Berücksichtigung des Widerstandswertes des Eisenwasserstoffwider- standes 20 durch die Vormagnetisierungswicklung 13 ein grösserer Strom fliesst als durch die Wicklung 14.
Da derjenige Teil der Batteriespannung, der zwischen dem Abzweigpunkt 28 der Abzweigleitung 29 und dem Minuspol der Batterie 6 liegt, grösser ist als die Spannung am Steuergleichrichter 15, muss verhütet werden, dass aus der Abzweigleitung 29 Strom über die Leitung 33 und den Haltewiderstand 35 abfliesst, wodurch das Relais 17 stromlos würde und die Trennschalter 23 und 34 geöffnet würden. Dies wird durch die Sperrzelle 18 verhindert. Anderseits fliesst aus dem Steuergleichrichter 15 durch den Haltewiderstand 35 ein Strom, der auch das Relais 17 beaufschlagt. Dieser Strom ist so gross, dass das Relais nach wie vor die Trennschalter 23 und 34 geschlossen hält.
Wenn bei steigender Drehgeschwindigkeit des Generators 1 die Spannung am Steuergleichrichter 15 bis auf einen gewissen Wert angestiegen ist, überwiegt diese Spannung die zwischen dem Abzweigpunkt 28 der Abzweigleitung 29 und dem Minuspol der Batterie 6 liegende Spannung, so dass nunmehr die Vormagnetisierungswicklung 13 von dem Steuergleichrichter 15 gespeist wird. Hierbei verhindert die Sperrzelle 30, dass der Steuergleichrichter 15 an die Vormagnetisierungswicklung 14 Strom liefert, wodurch die Regelung gestört würde, da dann der durch die Wicklung 14 fliessende Strom nicht mehr genau proportional der Batteriespannung wäre.
Der Umstand, dass die Vormagnetisierungswick- lung 13 mit dem vorgeschalteten Eisenwasserstoffwiderstand 20 an den Steuergleichrichter 15 angeschlossen ist, bringt den Vorteil, dass der Eisenwasserstoffwiderstand für erheblich geringere Span- nungsdifferenzen ausgelegt werden kann, als wenn die Wicklung 13 und mit ihm der Eisenwasserstoffwiderstand 20 ausschliesslich an die Batterie angeschlossen wären. Infolgedessen werden die durch den Eisenwasserstoffwiderstand bedingten Verluste herabgesetzt.