DE103404A - - Google Patents

Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

Das Ende der Ladung oder Entladung einer Sammelbatterie bestimmt man im Allgemeinen durch Messung der Klemmenspannung. So lange die Stromstärken nicht allzusehr schwanken, reicht dieses Mittel in der Praxis aus, allein es versagt den Dienst, sobald sehr grofse, variable Stromstärken in Betracht kommen, da die Klemmenspannung infolge des inneren Widerstandes und der gleichzeitig durch den Strom hervorgerufenen Polarisation viel zu bedeutende Aenderungen erfährt,, um aus derselben allein auf den Ladezustand schliefsen zu können.

Wenn man jedoch in den Momenten die Ablesung der Klemmenspannung macht, in denen immer die Stromstärken einen und denselben Werth besitzen, so kann man sich von dem Zustand der Entladung oder Ladung durch die Abnahme oder Zunahme der Klemmenspannung ein genaues Bild machen.

Es ist nun der Zweck des in dem Folgenden beschriebenen Apparates, die Zeit des Abfalles der elektromotorischen Kraft am Ende der Entladung sowie die Zeit des Anwachsens derselben am Ende der Ladung ohne Rücksicht auf die jeweilige Stromstärke dadurch zu bestimmen, dafs bei der Messung die das Instrument durchlaufenden Ströme in solcher Weise auf die Nadel einwirken, dafs immer die Klemmenspannung angezeigt wird, welche erforderlich wäre, ein und dieselbe bestimmte Stromstärke in die Batterie zu schicken oder aus der Batterie zu nehmen.

Der innere Widerstand in einem Bleiaccumulator ist nun, so lange nicht bedeutende Gasblasen auftreten, fast constant, und die Polarisation ist bis nahe dem Ende der Ladung oder Entladung fast der Stromstärke proportional. Ist E nun die Klemmenspannung, weiche erforderlich wäre, um mit einem constanten Strom / zu laden, oder die Klemmenspannung, welche der Accumulator besitzen müfste, wenn man ihn mit dem constanten Strom / entladen würde, ist ferner k die Klemmenspannung, weiche thatsächlich vorhanden ist, wenn der variable Strom i in die Batterie ein- oder austritt, so ergiebt sich die Gleichung E = k + (I— i)f(t), worin f (t) irgend eine Function der Zeit bedeutet, welche sich zwar unmittelbar nach einer Aenderung der Stromstärke schnell ändert, jedoch jedesmal nach wenigen Secunden wieder sehr nahe denselben constanten Werth Cp annimmt. Es gilt also mit Ausnahme sehr kurzer Zeiten unmittelbar nach der Stromänderung die Gleichung E = k + (I—i) Cp. Nach obiger Gleichung läfst sich die Gröfse E durch die folgende Einrichtung zu jeder Zeit ermitteln. S¹ und S² auf beiliegender Zeichnung Fig. 2 seien zwei Spulen eines Galvanometers, und zwar in der Art gewickelt, dafs, wenn nur ein geringer Ladestrom in die Batterie .B¹ fliefst, aus der Hülfsbatterie B² ein Strom durch die Spule S² in derselben Richtung wie der Strom, der durch die Spule S¹ geht, fliefst, welcher proportional der jeweiligen Klemmenspannung k der ganzen Batterie ist.

Durch die Spule S² fliefst ein Strom (I—i) Cp. W'² (Fig. 4) ist ein grofser, vor S¹ geschalteter Widerstand, D ist die Dynamomaschine, von welcher die Batterie B¹ geladen wird, oder der Motor, welchen die Batterie speist. Z ist der Zeiger des Instrumentes. W¹

sei ein in den Hauptkreis eingeschalteter Widerstand. Der Widerstand W¹ wird nun so bemessen , dafs der Zeiger Z beim Durchgang beliebiger Ströme durch den Stromkreis B¹W¹ DB¹ die Spannung anzeigt, welche erforderlich wäre, um in diesem Moment des Ladezustandes die constante Stromstärke / in die Batterie zu führen, oder mit anderen Worten, wenn die Batterie mit diesem constanten Strom geladen wird, so darf durch die Spule S² kein Strom fliefsen und der Zeiger Z nimmt eine Stellung ein , welche nur durch die Spule S¹ bedingt wird, und welche gleich der Klemmenspannung k, und da i in diesem Falle I ist, auch gleich der Betriebsspannung E ist. Nimmt nun zum Beispiel die Stromstärke / ab dadurch, dafs die Klemmenspannung k der Batterie sinkt, so wird ein Strom aus der Hülfsbatterie B² in der Richtung B² S² W¹ B² fliefsen, welcher Strom eine solche Wirkung ausübt, dafs die Wirkung des anderen Stromes, welcher durch S¹ fliefst und der proportional derKlemmenspannungA: abgenommen hat, unterstützt wird, also der Zeiger Z mit Ausnahme kurzer Momente dieselbe feste Stellung behält. Erst wenn mit dem Fortschritt der Ladung die Betriebsspannung £ anwachsen müfste, wenn mit dem constanten Strom / weiter geladen werden sollte, so würde der Zeiger Z mehr und mehr ausschlagen dadurch, dafs in Wirklichkeit der Ladestrom bei der gleichen Spannung wie vorher abnimmt, wodurch der Strom, der durch die Spule S² aus der Hülfsbatterie B² fliefst, entsprechend anwächst. Gegen Schlufs der Ladung addirt sich zur Zeit der Gasentwickelung im Accumulator zur gewöhnlichen Polarisation die Gaspolarisation. Während dieser Zeit nimmt die Ladestromstärke der Batterie schnell ab, so dafs ein Gröfser- und Gröfserwerden des Stromes aus der Batterie B² in der Richtung B²S²W¹B² die Folge ist, wodurch der Zeiger schnell zu steigen beginnt. Aehnlich ist es bei der Entladung (Fig. 3). Bei derselben addiren sich auch die beiden Ströme in den beiden Spulen, und zwar je kleiner der Strom in S¹ ist, desto gröfser (infolge des Abfalles der Klemmenspannung der Batterie mit zunehmenden Entladeströmen) ist der Strom in S². Am Anfang der Ladung (Fig. 1), wenn ein sehr gröfser Ladestrom durch W¹ fliefst, wird die Spannungsdifferenz zwischen den Endpunkten, des Widerstandes gröfser sein als die Klemmenspannung der Batterie B₂, so dafs ein Ladestrom in die Batterie B² fliefst; die Batterie bedarf so keinerlei Bedienung.

Der Unterschied zwischen dieser Anordnung und der des Patentes Nr. 88649 liegt hauptsächlich darin, dafs bei dem Patent Nr. 88649 der Mefsapparat eine Klemmenspannung anzeigt, welche ein gewöhnliches Voltmeter angeben würde, wenn die Messung unmittelbar nach der Stromunterbrechung vorgenommen würde (ob geladen oder entladen wird, ist gleich). Diese Spannung ist am Anfang der Ladung 2,2 Volt und steigt im höchsten Fall auf 2,5 Volt pro Element. Bei der Entladung fällt sie von 2,2 Volt auf 2,0 Volt. Man mifst also die. jeweilige Ruhespannung unmittelbar nach der Stromunterbrechung des Elementes, ohne thatsächlich eine Stromunterbrechung erforderlich zu machen. Bei der vorliegenden Anordnung wird dagegen diejenige Klemmenspannung gemessen, welche erforderlich sein würde, um mit einem constanten Ladestrom die Batterie zu laden oder mit einem constanten Strom zu entladen. Diese ideale Spannung des Accumulators ist nun freilich abhängig von der Höhe des gewählten idealen Lade- oder Entladestromes, steigt aber schon bei geringen Ladeströmen von 2,4 Volt auf 2,7 Volt und fällt bei der Entladung von 2,0 auf 1,8 Volt. Eine solche Messung würde einer Messung im Betriebe entsprechen, also nicht während der Ruhe wie bei dem Patent Nr. 88649. Ein Vortheil bei der neuen Anordnung liegt darin, dafs die Ströme, die durch die zweite Spule S² fliefsen, nicht so stark schwanken wie bei der früheren Anordnung. Während der Ladung z. B. eines Accumulators eines Strafsenbahnwagens schwankt der Ladestrom von Anfang bis Ende des Ladens häufig von 120 bis 10 Ampere. Die Spule S² des Mefsapparates des Patentes Nr. 88649 mufs nun so gebaut sein, dafs sie noch genügend bei 10 Ampere Ladung wirkt, sie mufs aber auch die 12 mal höheren Ströme am Anfang der Ladung aushalten können.

Es hat sich in der Praxis gezeigt, dafs zur Ueberwindung dieser Schwierigkeiten die Apparate riesige Dimensionen erreichen. Bei der neuen Erfindung schwankt während derselben Zeit die Stromstärke in der zweiten Spule S² im ungünstigsten Falle von 1:2, so dafs die Apparate viel sicherer gebaut werden können.

Ein weiterer sehr gröfser Vortheil der neuen Erfindung liegt darin, dafs man auch Hitzdrahtvoltmeter benutzen kann, da selbst bei gewissen Spannungsschwankungen die geometrische Summe der beiden Ströme in S¹ und S² durch richtige Wahl des Abzweigwiderstandes und der Klemmenspannung der Hülfsbatterie während desselben Lade- oder Entladezustandes immer constant bleiben wird.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Eine Anordnung zur Bestimmung der elektromotorischen Kraft einer Sammlerbatterie mit Hülfe eines Galvanometers mit zwei Spulen (S¹S²J, von denen die eine (S¹) von einem der Klemmenspannung der Batterie proportionalen Strom, die andere (S²J von einem vom

   Hauptstrom abhängigen Strom durchflossen wird, gekennzeichnet durch eine Hülfsbatterie (B^J, welche gemeinsam mit der zweiten Spule (S²J an die Enden eines vom Hauptstrome durchflossenen Vorschaltwiderstandes (W¹) gelegt ist und bewirkt, dafs diejenige Klemmenspannung angezeigt wird, welche erforderlich wäre, um mit einem constanten Strom die Batterie zu laden bezw. zu entladen, zu dem Zwecke, das Ende der Ladung oder Entladung der Batterie, d. h. denjenigen Augenblick in einfacher Art zu bestimmen, in welchem die elektromotorische Kraft einen vom gewöhnlichen stark abweichenden Werth annimmt.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.