DE1040673B - Schutzeinrichtung fuer dicht geschlossene Pufferbatterien - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Es ist bekannt, daß eine Batterie geschlossener Akkumulatoren, wenn sie ihre vollständige Ladung erhalten hat, die Überladungsenergie, die sie empfängt, nur in Form von Wärme abgeben kann. Daher müssen die Temperaturen begrenzt werden, um das Aufheizen und die Verdampfung des Elektrolyten zu vermeiden.

Es ist indessen bei einer elektrischen Anlage, die einen Generator und eine Pufferbatterie dicht geschlossener Akkumulatoren umfaßt, notwendig, daß die mittlere Erzeugung des Generators den mittleren Verbrauch des Netzes übersteigt, damit man in dem besagten Netz immer mit Sicherheit über die notwendige elektrische Energie verfügen kann-. Die Batterie befindet sich also unvermeidbar in gewissen Augenblicken unter dem Einfluß der Überladung.

Um solche Batterien im Fall der Überladung zu schützen, hat man schon verschiedene Anordnungen vorgeschlagen, die von thermostatischen Unterbrechern Gebrauch machen, welche mit der Batterie in thermischem Kontakt stehen. Diese Anordnungen sind nicht immer befriedigend und haben den Nachteil, die Verbindung der Batterie mit dem Netz komplizierter zu gestalten.

Das Ziel der Erfindung ist die Verwirklichung einer eine geschlossene Batterie und eine Schutzanordnung umfassenden Einheit, die nur die beiden üblichen Verbindungsklemmen aufweist und die infolgedessen ohne Schwierigkeiten an den Ort und die Stelle einer gewöhnlichen, nicht dicht geschlossenen Batterie gesetzt werden kann.

Gemäß der Erfindung umfaßt die Schutzanordnung in der einen zu einer der Batterieklemmen führenden Leitung einen in nicht erregtem Zustand geschlossenes Schütz, dessen Steuerspule einerseits mit einem mit der Batterie in thermischem Kontakt stehenden, im Warmzustand geschlossenen Thermostaten, andererseits mit dem Kontakt eines polarisierten Relais, das in erregtem Zustand geschlossen ist, in Reihe geschaltet ist, wobei das Relais eine in einen Batterieleiter eingeschaltete Stromspule sowie Mittel aufweist, den Kontakt dieses polarisierten Relais geschlossen zu halten, wenn der Strom dazu neigt, aus dem Netz zur voll aufgeladenen Batterie zu fließen.

Diese Mittel können elektrische sein und entweder aus einer die Kontakte des Schützes überbrückenden Spannungsspule des polarisierten Relais oder einfach aus einem die gleichen Kontakte überbrückenden Widerstand bestehen.

Die folgende Beschreibung erläutert an Hand der ein Ausführungsbeispiel zeigenden Zeichnung, wie die Erfindung verwirklicht werden kann. Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine Anordnung gemäß der Erfindung,

Schutzeinrichtung für dicht geschlossene
Pufferbatterien

Anmelder:

Societe des Accumulateurs

Fixes & de Traction Soc. An.,

Roniainville, Seine (Frankreich)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Leinweber, Patentanwalt,
Berlin-Zehlendorf West, Goethestr. 30

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 25. März 1955

Fig. 2 schematisch ein Relais, das bei einer in Fig. 1 gezeigten Anlage anwendbar ist, und

Fig. 3 eine Teilvariante der in Fig. 1 gezeigten Anlage.

In dem Schema der Fig. 1 ist das Netz als Ganzes in dem Inneren des Rechtecks 1 dargestellt, während die Batterie mit ihrer Schutzeinrichtung in dem Inneren des Rechtecks 2 veranschaulicht ist. Diese beiden Teile sind durch die Verbindungsklemmen 3 miteinander verbunden.

Das Netz umfaßt die von dem Rechteck 4 schematisch angedeuteten Nutzstromkreise und einen Stromerzeuger 5 mit seinem Ein- und Ausschalter 6. Dieses Netz kann außerdem ein Schütz 7 enthalten, dessen Spule von einem Handunterbrecher 8 gesteuert wird, der durch sein Schließen die Batterie zur Speisung auf die Anlage legt.

Die Batterie dicht geschlossener Akkumulatoren ist als Pufferbatterie zum Stromerzeuger 5 geschaltet. Eine ihrer Klemmen ist direkt mit der einen Klemme 3 verbunden, während die andere über die Stromspule 10 und die Kontakte 11 eines in dem Kasten dieser Batterie enthaltenen Schützes mit der anderen Klemme 3 verbunden ist. Die Kontakte 11 sind bei Nichterregung dieses Schützes geschlosssen, was in der Zeichnung in der üblichen Weise dargestellt ist.

SC9 657/187

Die Erregerwicklung 12 dieses Schützes liegt zwisdhen den Klemmen der Batterie 9, und zwar in Reihe mit einem thermostatisdhen Unterbrecher 13, der mit der Batterie 9 in thermischer Verbindung steht und in warmem Zustand geschlossen ist, und dem Anker bzw. der Kontaktbrücke 14 eines polarisierten Relais mit Wicklung 10. Dieses Relais enthält daher in bekannter Weise einen Permanentmagneten 15, so daß die einer Rückholvorrichtung unterworfene Kontaktbrücke 14 die Kontakte 14a nur schließt, wenn der Strom die Wicklung 10 in einem bestimmten Sinne durchfließt. Die Polarisation ist so gewählt, daß sich das Relais sdhließt, wenn der Strom vom Generator zur Batterie fließt, d. h. die Wicklung 10 im Sinne des Pfeiles F durchläuft.

In dem Schema der Fig. 1 ist parallel zur Wicklung 10 und mit dem gleichen Wicklungssinn wie diese letztere eine zweite Wicklung 16 vorgesehen, welche die Kontakte 11 und die Wicklung 10 überbrückt.

Die soeben beschriebene Anordnung arbeitet auf folgende Weise:

Wenn die Spule 12 nicht erregt ist, sind die Kontakte 11 geschlossen, d. h., die Batterie 9 ist unter gewöhnlichen Bedingungen mit dem Netz verbunden. Die Batterie verhält sich wie eine normale Batterie. Die Ladung und Entladung dieser Batterie vollziehen sich unter den üblichen Bedingungen.

Wenn dann die Aufladung vollständig vollzogen ist und die Batterie in den Zustand der Überladung eintritt, so steigt ihre Temperatur. Es schließt sich bei einer bestimmten, für gut befundenen und im voraus ausgewählten Temperatur der thermische Unterbrecher 13 und bereitet so das Schließen des Erregerstromkreises der Wicklung 12 vor. Alsdann können sich zwei Fälle ergeben:

1. Wenn in diesem Augenblick die Batterie 9 Strom an das Netz abgibt, fließt dieser Strom in der Wicklung 10 im entgegengesetzten Sinne des Pfeiles F mit der Folge, daß die Kontaktbrücke 14 in Ruhe verbleibt und die Kontakte 14a nicht schließt, so daß die Spule 12 nicht erregt wird und sich die Stromversorgung des Verbraucherkreises durch die Batterie fortsetzen kann.

2. Wenn es dagegen in dem geschilderten Augenblick der Generator 5 ist, der Ladestrom an die Batterie abgibt, so fließt in der Wicklung 10 der Strom im Sinne des Pfeiles F, und die Kontaktbrücke 14 geht in die Arbeitsstellung über, in der sie die Kontakte 14a sdhließt. Die Wicklung 12 wird dann erregt, so daß das Laden unmittelbar unterbrochen wird. Die Kontaktbrücke 14 wird in ihrer Arbeitsstellung durch die Spannungsspule 16 gehalten, die weiterhin im Sinne des Pfeiles F von einem schwachen Strom durchflossen wird, da bei diesen Bedingungen das Potential bei A höher ist als das Potential bei B, weil der Generator bestrebt ist, die Batterie zu laden. Die Batterie bleibt dann so lange abgeschaltet, bis sie sich genügend abgekühlt hat und damit der thermostatische Unterbrecher 13 sich von neuem öffnen kann.

Wenn bei geschlossenem Unterbrecher 13 und bei geschlossenem Kontakt 14 ein starker Strombedarf in dem Nutzstromkreis 4 auftritt, so fällt das Potential des Punktes A unter das des Punktes B. Es fließt dann der Strom im entgegengesetzten Sinne des Pfeiles F durch die Wicklung 16. Unter diesen Umständen fällt die Kontaktbrücke 14 in Ruhestellung zurück, da das Relais polarisiert ist. Da die Wicklung 12 dann nicht mehr erregt ist, werden die Kontakte 11 wieder geschlossen, was der Batterie 9 gestattet, elektrische Energie an das Netz 1 zu liefern.

Selbst wenn die von der Batterie 9 verlangte Leistungsabgabe in ihr eine solche Erwärmung hervorruft, daß der Unterbrecher 13 geschlossen gehalten sein würde, ist in diesem Falle der Sinn des Stromflusses in der Wicklung 10 immer entgegengesetzt der Richtung des Pfeiles F, und die Kontaktbrücke 14 unterbricht die Kontakte 14 a. Diese Anordnung erlaubt also die Benutzung der Batterie in der Entladung selbst dann, wenn die Temperatur zu Beginn

ίο dieser Entladung erhöht ist.

Diese Schaltung hat jedoch einen Nachteil: In der Nähe der kritischen Erregerspannung läuft die ihrem Rückholorgan unterworfene Kontaktbrücke 14 Gefahr, zu vibrieren, indem sie abwechselnd von der Ruhestellung in die Arbeitsstellung übergeht. Um diesem Übelstand zu begegnen, kann man in Verbindung mit der in Fig. 1 dargestellten Schaltung das in Fig. 2 gezeigte Relais benutzen. In diesem Relais ist der als Schalthebel benutzte Anker 18 ein Permanentmagnet oder trägt einen solchen. Er dreht sich um die Achse 19. Eines seiner äußeren Enden ist in dem Zwischenraum zwischen den Polstücken 20a und 20 δ des Elektromagneten beweglich.

Dieser Anker hat also zwei Stellungen der Ruhe oder des statischen Gleichgewichtes. Der Anker bleibt durch magnetische Anziehung in der Nachbarschaft des am nächsten gelegenen Polstückes, solange dieses Polstück nicht magnetisiert oder von einer Polarität ist, die der des besagten äußeren Endes entgegengesetzt ist. Wie zuvor haben die Wicklungen 10 und 16 auf dem Relaiskern gleiche Richtung.

Wenn daher der Strom die Wicklung 10 im Sinne des Pfeiles F durchfließt, erscheint an dem Polstück 20 b ein Pol N, und der vom Polstück 20 b angezogene Anker 18 geht vom Anschlagstück 22 zum Kontaktstück 21 über. Wenn in diesem Augenblick der Thermostatkontakt 13 auch geschlossen ist, wird die Batterieladung unterbrochen. Die Ladung bleibt durch die magnetische Verriegelung des Ankers 18 in seiner neuen Stellung unterbrochen, solange nicht ein Pol N an dem Polstück 20 α erscheint. Das tritt ein, wenn die Spannung bei A niedriger wird als die Spannung bei B, was in der Wicklung 16 den Stromdurchgang im Sinne des Pfeiles F₁ hervorruft. Der Anker 18 legt sich dann an das Polstück 20 α an, so lange, wie an dem Polstück 20 b ein Pol N nicht wiederhergestellt ist. Wenn daher in dem Fall der Fig. 1 die Spule 16 dazu bestimmt ist, die Kontaktbrücke 14 angezogen zu halten, so wird in dem Falle der Fig. 2 diese Spule dazu benutzt, den Anker 18 von der einen seiner Stellungen in die andere überzuführen.

Die in Fig. 1 gezeigte Schaltung kann gegebenenfalls auch vereinfacht werden, wie es in Fig. 3 gezeigt ist.

In diesem Falle ist die Spule 16 durch einen Widerstand 17 ersetzt, der die Kontakte 11 unmittelbar überbrückt. Die Wirkungsweise dieser Schaltung ist entsprechend der vorhergehenden, jedoch mit dem Unterschied, daß das Aufrechterhalten der Schließung der Kontakte 14 nach dem öffnen der Kontakte 11 durch den verminderten Strom erreicht wird, der die Stromspule 10 des polarisierten Relais durchfließt. Es ist bekannt, daß der Strom, der notwendig ist, um ein Relais geschlossen zu halten, wesentlich geringer ist als der Ansprechstrom zum Schließen. Infolgedessen kann nach dem Schließen der Kontakte 14 der durch den Widerstand 17 verminderte Strom diese Kontakte geschlossen halten.

Wie man sieht, bleibt in allen Fällen, sei es durch die Spannungsspule 16, sei es durch den Widerstand

17, der Batterie eine schwache Überladung auferlegt; eine solche Überladung halten aber dicht geschlossene Batterien leicht aus.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schutzeinrichtung für dicht geschlossene Pufferbatterien mit Hilfe von thermostatischen Unterbrechern, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der einen zu einer der Batterieklemmen führenden Leitung angeordnetes, in unerregtem Zustand geschlossenes Schütz vorhanden ist, dessen Spule (12) mit einem thermostatischen Unterbrecher (13), der in warmem Zustand geschlossen ist, und mit den Kontakten (14a) eines polarisierten Relais in Reihe geschaltet ist, wobei dieses Relais eine mit dem einen Leiter der Batterie in Reihe geschaltete Stromwicklung (10) aufweist und Mittel besitzt, um seine Kontakte geschlossen zu halten, wenn der Strom dazu neigt, aus dem Netz zur voll aufgeladenen Batterie (9) zu fließen.

2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte (11) des Schützes von einer Spannungswicklung (16) des polarisierten Relais überbrückt sind, welche eine Haltewicklung verkörpert.

3. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte (11) des Schützes von einem Widerstand (17) überbrückt sind (Fig. 3).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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