DE240765C - - Google Patents
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- DE240765C DE240765C DENDAT240765D DE240765DA DE240765C DE 240765 C DE240765 C DE 240765C DE NDAT240765 D DENDAT240765 D DE NDAT240765D DE 240765D A DE240765D A DE 240765DA DE 240765 C DE240765 C DE 240765C
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Description
KAISERLICHES
PATENTAMT.
PATENTSCHRIFT
- M 240765 KLASSE 21 c. GRUPPE
Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung, die es ermöglicht, die Anzahl der Zellen zwischen
zwei und zwei Kontakten eines Zellenschalters zu vergrößern, ohne daß bei der Regelung beträchtliche
Schwankungen in der Spannung vorkommen.
Die Anordnung besteht darin, daß zwischen den Kontaktbürsten des Zellenschalters und
den Entladeschienen Hilfszellen eingeschaltet
ίο werden, die entweder nur als Gegenzellen oder
abwechselnd als Gegen- und Entladezellen dienen, wodurch die Schaltgruppenspannung
in zwei oder mehr Stufen ein- oder ausgeschaltet werden kann.
L5 Bei dem gewöhnlichen Zellenschalter kann,
wie bekannt, eine Schältgruppe (die Anzahl . Elemente, die zwischen zwei Nachbarkontakten angeschlossen ist) nur aus wenigen Elementen
bestehen, weil plötzliche, große Spannungsschwankungen im Netz vermieden werden müssen. Dies bedingt namentlich bei Doppelzellenschaltern
eine große Anzahl Zellenschalterleitungen.
Um Leitungen zu sparen, hat man die Anzahl
J5 der Zellen in den Schaltgruppen um das Doppelte
und darüber vermehrt und dann die Spannungsschwankungen durch periodisches Ein- und Ausschalten der Hilfszellen in den
richtigen Grenzen gehalten.
Bei einem der Systeme, die hierzu verwendet werden, werden die äußersten Zellen in dem
einen Ende der Stammbatterie als Hilfszellen verwendet, welche einzeln' ein- und ausgeschaltet
werden können, während an dem anderen Ende Gruppen von Regulierungszellen mittels des Zellenschalters aus- oder eingeschaltet werden können.
Soll die Spannung so z. B. verfingert 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 von den ganzen Schaltgruppen bzw. den Hilf szellen genau gleichzeitig geschehen,
was in Praxis indessen nicht gut möglich ist.
Ein anderes System, das angewendet worden ist, besteht darin, daß als Hilfszellen besondere
Elemente, die nicht zu der eigentlichen Batterie gehören, Verwendung finden. Diese Hilfszellen
werden periodisch in die Entladeleitungen eingeschaltet und können so als ein Teil der Regulierzellen
betrachtet werden.
Bei dieser Anordnung fällt die oben genannte Schwierigkeit fort; jedoch hat man dafür bei
den Doppelzellenschaltern einen anderen Übelstand, nämlich den, daß die Hilfszellen zusammen
mit der übrigen Batterie entladen werden, weshalb dieselben wiederum mit gewissen Zwischenräumen geladen werden müssen.
Hierzu muß man eine besondere Ladeeinrichtung haben, oder man muß mittels eines Umschalters
die Hilfszellen in der Ladeseite unter Ladung setzen. Solange diese Ladung dauert,
hat man dann keine Feinregulierung, falls man nicht zwei Satz Hilfszellen mit dazu gehörigen
Doppelsatz-Leitungen anwendet, was einerseits eine Verteuerung, andererseits eine nicht ungefährliche
Komplikation bedeutet, 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 Entladebürste in gleicher Höhe stehen,
da man sonst widrigenfalls die dazwischen liegenden Zellen kurzschließt.
ίο Bei der vorliegenden Erfindung werden auch
besondere Hilfszellen verwandt, jedoch in der Art, daß dieselben immer in der Entladeseite
angeschlossen sind und entweder nur· als Gegenzellen
(Polarisationszellen) wirken oder abwechselnd als Gegenzellen und Entladezellen.
Hierdurch werden alle Ubelstände der bekannten Anordnungen vermieden, und man kann jederzeit
mit einem einzigen Satz Hilfszellen und dazugehörigen Leitungen auch bei Doppel-
2Ό Zellenschaltern Feinregulierung haben.
Auf der Zeichnung veranschaulichen
Fig. ι bis 5 Schemas für eine Ausführungsform der Schaltanordnung bei fünf aufeinander folgenden Stellungen der Kontaktbürsten,
Auf der Zeichnung veranschaulichen
Fig. ι bis 5 Schemas für eine Ausführungsform der Schaltanordnung bei fünf aufeinander folgenden Stellungen der Kontaktbürsten,
Fig. 6 eine Abänderung 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. 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
Zellenschalteranordnung werden die Hilfszellen ausschließlich periodisch als Gegenzellen in der
Entladeseite angewendet. Die Ladeseite, welche auf den Figuren nicht veranschaulicht ist, kann
in bekannter Weise eingerichtet sein. In der Entladeseite besteht der bewegliche Kontaktschlitten
in gleichfalls bekannter Weise aus zwei miteinander verbundenen, jedoch gegenseitig
isolierten Kontaktbürsten K1 und K2,
die auf den Kontaktschienen S1 bzw. S2 gleiten,
so daß sich stets einer der Zellenkontakte M1,1I2, n3 usw. durch K1, K2 in leitender Verbindung
mit S1 oder S2 oder beiden befindet.
Die Hilfsbürste K3 hat eine im Verhältnis zu
K1, K2 zwangläufige Bewegung und verbindet
abwechselnd die Kontakte C1 und C2 mit der
Entladeleitung A, so daß die. Gegenzelle β abwechselnd
ein- und ausgeschaltet wird.
Wenn man z. B. aus der in Fig. 1 veranschaulichten Stellung die Entladespannung erhöhen
will, so wird K1, K2 z. B. durch eine Schraubenspindel
aufwärts bewegt. In Fig. 2 ist K1 in Berührung mit Kontakt n3 und K3 in Verbindung
mit den Kontakten C1 und C2 dargestellt.
Die Netzspannung 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 Bürste K2 den Kontakt ηΛ
verlassen. Die Gruppe E3 wird nun zusammen mit der übrigen Batterie entladen. Die Spannung
ist 3 edoch um die volle Spannung der Schaltgruppe Es noch nicht erhöht, denn die
Hilfsbürste K2 hat die Gegenzelle e in den
Stromkreis eingeschaltet. Während der weiteren Bewegung von K1, K2, und K3 kommt K2, wie
in Fig. 4 und 5 dargestellt, auf Zellenkontakt n3
und K3 auf Kontakt c2. Die volle Spannung
der Gruppe E3 ist jetzt hinzugefügt, indem e
ausgeschaltet ist.
In dem Falle, wo ein großes elastisches Netz aus mehreren Akkumulatorenbatterien parallel
oder aus mehreren solchen zusammen mit Dynamomaschinen versorgt wird, braucht Kontakt
C1 nur als Ubergangskontakt zu dienen, weil die Spannungsschwankungen an den
Speisepunkten 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. ι 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 halb so groß als die Schaltgruppenspannung gewählt wird. Die Gegenspannung
kann durch verschiedene elektrochemische Kombinationen erzeugt werden, z. B. durch Bleiplatten oder Bleigitter in Schwefelsäure,
Eisenplatten in Natronlauge usw. Ob man von solchen Gegenzellen eine oder mehrere
in Serie anwenden soll, hängt von der Größe der Schaltgruppen und der Spannung der einzelnen
Gegenzellen ab.
Durch die Verwendung von zwei Gegenzellen oder zwei Gruppen derselben und Zweiteilung
des Ubergangskontaktes C1 kann man, wie in Fig. 6 veranschaulicht, erreichen, daß die
Schaltgruppenspannung in drei Stufen ein- oder ausgeschaltet wird, indem die Spannung
jedes Satzes Gegenzellen gleich etwa 1Z3 der
Schaltgruppenspannung gewählt wird. Wie ersichtlich, werden die Gegenzellen auf diese
Weise niemals zum Netz entladen und brauchen deshalb praktisch gesprochen keine Kapazität
besitzen, wie auch die besondere Ladung fortfällt. ' ■ 11£
Wünscht man, daß die Teilung der Schaltgruppenspannung von längerer Dauer sein soll,
so wird dies vorteilhafterweise dadurch erreicht, daß man die Hilfszellen abwechselnd
als Gegenzellen und als Entladezellen in der 12c Entladeseite benutzt.
In diesem Falle müssen die Hilfszellen Kapazi-
tat besitzen und können z. B. aus gewöhnlichen Akkumulatorenzellen bestehen. Eine dahingehende
Ausführung ist in Fig. 7 bis 11 in Verbindung mit einem Doppelzellenschalter veranschaulicht.
Diese Ausführung unterscheidet sich von der vorher erwähnten hauptsächlich hur durch einen besonderen Umschalter U, der
vier zwangläufig miteinander verbundene, j edoch voneinander isolierte drehbare Kontaktbürsten
hat, welch letztere zwei und 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 wie in der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 5.
Wenn man, 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, die Bürsten längere
Zeit in der auf Fig. 9 veranschaulichten Stellung stehen läßt, so erhält man in dieser Zeit eine
Spannung, welche mitten zwischen der durch Fig. 7 und der in Fig. 11 bestimmten liegt, und
gleichzeitig wird die Gegenzelle e geladen.
Wenn man jedesmal, wenn die Bürsten K1, K2
verschoben werden, K1 eine Zeitlang in der Stellung (Fig. 9) stehen läßt, so wird die Zelle e
allmählich voll geladen werden. Man kann dann den Umschalter U in die durch punktierte Linien
dargestellte Stellung umschlagen. Die Zelle e wird dann in den Stromkreis der Bürste K2
. (vgl. Fig. 7) eingeschaltet werden und hiernach nicht mehr als Gegenzelle, sondern dagegen als
Zusatzzelle wirken, entsprechend der aus Patent 166603 bekannten Wirkungsweise. Das Umschalten
des Umschalters U aus der einen in die andere der auf der Zeichnung veranschau-
.0 lichten Stellungen geschieht augenblicklich und kann unter jeder Stellung der Bürsten K1, K2
vorgenommen werden;
Durch die beschriebene Anordnung ist es möglich, bei Doppelzellenschaltern eine span-
■5 nungsteilende Zelle in der Entladeseite allein zu benutzen, und zwar in der Art, daß dieselbe
abwechselnd geladen und entladen wird und derartig, daß der Übergang vom Laden zum
Entladen unter jeder beliebigen Stellung der
;o Entlade- und Ladebürsten des Zellenschalters ■ vorgenommen werden kann.
Das Umschalten kann bei irgendeiner Hauptstellung der Bürsten K1, K2 vor sich gehen,
ohne Rücksicht darauf, ob die Lade- oder Entladebürsten auf demselben oder verschiedenen
Kontakten stehen. Der Widerstand w kann, wie in Fig. 11· dargestellt, teilweise durch einen
Widerstand W1, der an den Hilfsschalter angeschlossen
ist, ersetzt werden. 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 vier Elementen bestehen und die Anzahl
der Hilfszellen beträgt ein bzw. zwei Elemente.
Auch nach diesem Prinzip kann man mit Vorteil eine Dreiteilung der Schaltgruppen,
wie in Fig. 12 bis 18 dargestellt, erzielen. Der Zellenschalter wird mit drei Kontaktschienen
S1, S2 und S3, drei Bürsten K1, K2 und K3 ausgestattet,
und der Hilfsschalter hat drei Kontakte C1, C2 und C3. Außerdem werden zwei Satz
Hilfszellen ^1 und e3 verwendet, von denen jede
eine Spannung von ungefähr 1Z3 der Schaltgruppenspannung
hat. Die Hilfsbürste Jf4 hat
auch in diesem Fall im Verhältnis zu den Hauptbürsten zwangläufige Bewegung. Uni die Hilfszellen
abwechselnd als Entladezellen und Gegenzellen benutzen zu können, ist für diese Ausführung
auch ein besonderer Umschalter erforderlich. Die Wirkungsweise des Zellenschalters
ist im übrigen ganz analog der vorhergehenden.
In Fig. 12 sind die Hilfszellen ganz außer Tätigkeit dargestellt. In der, Stellung Fig. 14
wird die Hilfszellengruppe <?-, in Reihe mit der
Hauptbatterie entladen, und die Spannung auf diese Weise mit der Spannung der Hilfszellengruppe
erhöht. In der Stellung Fig. 16 ist U in der Schaltstellung veranschaulicht, und in
Fig. 18 sind die Hilfszellen als Gegenzellen geschaltet dargestellt.
Bei einer iio-Volt-Anläge kann jede Schaltgruppe
z. B. aus drei Elementen bestehen, und die beiden Hilfszellengruppen jede aus einem
Element. Bei einer 220-Volt-Anlage kann eine Schaltgruppe aus sechs Elementen bestehen
und die beiden Hilfszellengruppen jede aus zwei Elementen, wie aus Fig. 19 ersichtlich.
Die Widerstände w, und w» können ganz oder
teilweise durch die Widerstände wz und w4 ersetzt
werden, welch letztere an die zweiteiligen Kontakte C1 und c2 (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, wie in Fig. 19 veranschaulicht,
erfolgen.
Diese Ausführungsform bleibt besonders für Einzelumschalter einfach, wie aus Fig. 20 ersichtlich,
indem der Umschalter U fortfällt.
Die Dreiteilung der Schaltgruppenspannung in der Entlädeseite hat den Vorteil, daß man
ungefähr 2/s der Zellenschalterleitungen sparen
kann, die für den gewöhnlichen Zellenschalter mit; derselben Feinheit in der Regelung notwendig
sind.
Bei den in Fig. 1 bis 5 und 7 bis 11 dargestellten
Ausführungsformen ist es möglich, die Ladeuhd 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 Lacleseite mit drei Kontaktschienen und drei Bürsten
ebenso wie die Entladeseite versehen wird. Tn allen Fällen kann man sich mit denselben-Hilfszellen
und denselben Hilfsschaltern begnügen.
Claims (3)
- Patent-Ansprüche:i. Zellenschalteranordnung zum feiristufigen Schalten von Schaltgruppen unter Benutzung von Hilfszellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfszellen in die Verbindungsleitung zwischen der bei der Schaltbewegung zwecks Zuschalten von Zellen voranschreitenden Kontaktbürste und den Sammelschienen in der Art einschaltbar sind, daß sie der Gesamtspannung der Batterie entgegenwirken.
- 2. Zellenschalteranordnung nach Anspruch i, bei.der die beiden Entladebürsten 2< (Hilfs- und Hauptbürste) jede für sich mit einem Kontakt eines Umschalters verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle oder Zellen (e) zwischen der voranschreitenden Bürste (K1) und dem ent- 2; sprechenden Kontakt (C1) des Umschalters eingeschaltet sind.
- 3. Zellenschalteranordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Umschalter (U), mittels dessen die Hilfszelle 3< oder -zellen (e) nach Belieben abwechselnd in den Stromkreis der einen oder der anderen Entladebürste (Hilfs- oder Hauptbürste) eingeschaltet werden können, wodurch die Hilfszellen entweder als Gegenzellen' oder 3; in bekannter Weise als Zusatzzellen wirken.Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.
Publications (1)
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