DE354833C - Einrichtung zur Speisung von Schwachstromleitungen mit Starkstrom ohne jede leitende Verbindung zwischen beiden Kreisen unter Verwendung von zwei oder mehr Akkumulatorenbatterien - Google Patents

Einrichtung zur Speisung von Schwachstromleitungen mit Starkstrom ohne jede leitende Verbindung zwischen beiden Kreisen unter Verwendung von zwei oder mehr Akkumulatorenbatterien

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DE354833C
DE354833C DEJ20995D DEJ0020995D DE354833C DE 354833 C DE354833 C DE 354833C DE J20995 D DEJ20995 D DE J20995D DE J0020995 D DEJ0020995 D DE J0020995D DE 354833 C DE354833 C DE 354833C
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0024Parallel/serial switching of connection of batteries to charge or load circuit

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Description

  • Einrichtung zur Speisung von Schwachstromleitungen mit Starkstrom ohne jede leitende Verbindung zwischen beiden Kreisen unter Verwendung von zwei oder mehr Akkumulatorenbatterlen. Bei den meisten bekannten Einrichtun-en 25 zum Speisen von Schwachstromleitungen mit Starkstrom wird eine leitende Verbindung unter Zwischenschaltung von hohen Widerständen zwischen Starkstrom- und Schwachstromleitung hergestellt, wobei oft eine Akkumulatorenbatterie parallel zur Schwachstromleitung geschaltet ist, die im Ruhezustand geladen wird. Es sind auch Einrichtungen bekannt, bei denen durch Relais nur während der Betriebszeit, d. h. also bei geschlossenem Schwachstronikreis, die leitende Verbindung zwischen beiden Leitungen hergestellt wird. Da eine leitende Verbindung zwischen Starke und Schwachstrom, auch wenn sie nur während der Betriebs,zeit und Über hohe Widerstände hinweg besteht, in verschiedener Beziehung Gefahrmomente bedingt und daher solche Einrichtungen meist von den Elektrizitätswerken nicht zugelassen werden, bat man versucht, diesen Nachteil zu beseitigen. Zu diesem Z-weck ist bereits vorgeschlagen worden, eine Hilfsbatterie zu verwenden, die durch ein Relais während der Betriebszeit an die Starkstromleitung geschaltet und geladen t' ZD wird, während in der Ruhezeit diese Hilfsbatterie mit der Betriebsbatterie parallel geschaltet ist und diese dann wieder aufladet. Diese Einrichtung schließt zwar jede leitende Verbindung zwischen Stark- und Schwachstromleitung aus, hat aber noch erhebliche Mängel, die besonders beim Betrieb von Ruhestromanlagen und bei Schwachstromleitungen in die Erscheinung treten, die eine mehr oder ,veniger große Ableitung besitzen.
  • Die vorliegende Erfindung gibt einen Weg an, um auf andere Weise diese Aufgabe zu lösen und die erwähnten Nachteile zu beheben. Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, daß zwei oder mehr Akkumulatc-renbatterien wechselweise umgeschaltet werden, so daß stets ein Teil an die Schwachstronileitung, der Rest ganz oder teilweise von der Starkstromleitung geladen wird. Die Verbindungen und Schaltmittel sollen dabei so gewählt werden, daß jede leitende Verbindung zwischen der Starkstrom- und Schwachstromleitung ausgeschlossen ist.
  • Die Umschaltung der Batterien kann in sehr verschiedener Weise und durch irgendwelche der in der Technik gebräuchlichen Apparate erfolgen. So kann z. B. die Umschaltung in bestimmter regelmäßiger oder unregelmäßiger Folge unabhängig von Lade-oder Entladestrom erfolgen, wobei die Schaltorgane durch Uhrwerke, kleine Elektromotore, elektrische Pendel, Kippanker usw. angetrieben werden. Es kann ferner die Umschaltfolge durch den Entladestrom, z. B. durch Sperrvorrichtungen, geregelt -werden, oder es kann das Umschaltrelais oder der Schaltantrieb in Schwachstromkreis eingeschaltet sein.
  • Auch die Schaltung der Batterien kann in sehr verschiedener Weise erfolgen. So können z. B., wenn mehr als zwei Batterien vorhanden sind, eine an die Schwachstromleitung geschaltet und alle übrigen in Hintereinanderschaltun-g gleichzeitig geladen werden oder es kann nur eine an die Ladeleitung, alle übrigen in Hintereinander- oder Parallelschaltung an die Schwachstromleitung gelegt sein oder es kann die Ladung in Hintereinanderschaltung, die Entladung in Parallelschaltung- erfolgen., kurz jede in der Technik gebräuchliche Schaltung kann benutzt werden und es wird je nach dem Zweck der einen oder anderen der Vorzug zu geben sein.
  • Die Wirkungsweise sei im folgenden an Hand der Abbildungen noch näher erläutert, die einige Lösungsbeispiele zeigen, ohne daß damit alle möglichen und naheliegenden Lösungsbeispiele erschöpft wären.
  • Abb. i und 2, zeigen eine einfache Schaltung mit zwei Batterien, wobei die Umschaltung jedesmal beim öffnen und Schließen des Schwachstromkreises erfolgt, so daß also die eine Batterie stets während der Ruhezeit, die andere stets während der Betriebszeit aus der Starkstromleitung geladen wird. Abb. i zeigt den Schaltzustand im Ruhezustand. Die Batterie B, ist über Kontakte b und b, an die Schwachstromleitung 1 geschaltet, welche eine Klingel K, einen Druckkontakt D und ein Urnischalterelais R enthält. Die Batterie B, ist über Kontakte a und a. und einem Ladewiderstand W an die Starkstromleitung L gelegt. Wird die Schwachstromleitung 1 durch den Kontakt D geschlossen, so wird das Relais R (durch den Strom B, b, b, 1, D, K, R erregt und schließt über r, r. und s, s, eine Spule S" an die Starkstromleitung L. Der r,',isenkern A wird in die Spule S, hineingezogen und schaltet die von ihm bewegten Kontakte a und b um. Es ist nun der i3etriebszustand vorhanden, wie ihn Abb. 2 zeigt. Die Batterie B,. ist dann Über b und b., an die Starkstromleitung L, die Batterie B, hingegen über a und a, an die Schwachstromleitung 1 geschaltet. Der Anker A hat beim Umschalten auch den Kontakt s von s, auf s. umgelegt und dadurch idie Spule S# ab- und eine zweite Spule S, an die Starkstromleitung L angeschaltet. Da die Spule S, aber auch über r und r:, unterbrochen ist, kann sie erst dann Strom erhalten, wenn das Relais R außer Tätigkeit kommt, d. h. der Schwachstromkreis 1 unterbrochen wird, und der Anker A stellt dann durch Umschaltung wieder den Ruhezustand der Abb. i her. Es leuchtet ein, daß das Relais R auch unmittelbar die Umschaltung ausführen könnte. Die Benutzung einer besonderen Umschaltvorrichtung hat aber den Vorteil, daß die Schaltvorrichtung leichter den Vorschriften für Starkstrornanlagen entsprechend ausgeführt werden kann.
  • Abb. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Die Umschaltung erfolgt hierbei unabhängig vom Stromverbrauch, so daß diese Anordnung auch für Ruhestromanlagen benutzbar ist, für welche die Ausführungsform nach Abb. i nicht zu gebrauchen ist. Gleichzeitig wird der Ladewiderstand zum Antrieb nutzbar gemacht. Zwei Spulen W, und W, sind hintereinander in die Ladeleitung L eingeschaltet. Eine von beiden Spulen ist durch die Kontakte w und w, w. stets kurzgeschlossen. Ein- kreisförmiger E#isenkern E ist drehbar im Punkte A gelagert und an der Drehachse das eine Ende einer Unruhfeder F befestigt. In der gezeichneten Stellung wird der Anker E in die Spule W, hineingezogen, bis er an einen Anschlag M stößt.und dadurch den Kontakt w umschaltet, so daß nun die Spule W, kurzgeschlossen wird. Die Unruhfeder F dreht den Anker E dann zunächst langsam zurück, bis das andere Ende in den Wirkungsbereich der Spule W. kommt, die den Anker E dann beschleunigt anzieht, bis er an den Anschlag M stößt und erneut die Umschaltung vornimmt. Gleichzeitig mit der Umschaltung des Kontaktes W kann auch die Umschaltung der beiden Batterien erfolgen, wie dies in der Abb.:2 angedeutet ist. An dem Umschalthebel sind zu diesem Zweck außer dem Kontakt zwei weitere Kontaktpaarea und b angebracht, mit denen die BatterienB, und B, verbunden sind. Der Anker E wird zweclimäßig in der Horizontalebene gelagert und mit großem Trägheitsmoment dimensioniert, so daß die Umschaltbewegungen ganz langsam erfolgen. Der Anker E kann auch bei jeder Pendelbewegung ein Zahnrad um einen Zahn weiter drehen und dies-es die Umschaltvorrichtung treiben, so daß die Umschaltung j edestnal erst nach einer größeren Anzahl von Pendelbewegun-,gen des Ankers E erfolgt. Auch kann die Umschaltung natürlich anstatt unmittelbar durch eine besondere vom Starkstrom ausgelöste Umschaltvorrichtung, wie in Abb. i und 2, erfolgen.
  • Bei Verwendung mehrerer Batterien muß die Schaltvorrichtung entsprechend konstruiert sein, wie dies z. B. schematisch die Abb. 6 zeigt. Eine Anzahl feste'r Kontakte s, s', sa, S, usw. sind mit den Batteriepolen verbunden, während ein drehbares Schaltrad Kontaktstreif en S" S" S', S, usw. aufweist, auf welchen Kontakte s schleifen. S, und S, sind mit der Ladeleitung L, S, »und S, mit der Schwachstromleitung 1 verbunden. Wie Abb. 6 zeigt, ist die Anordnung so getroffen, daß ein Teil der Batterien (in der Abb.:2) mit der Schwachstromleitung, die übrigen mit der Ladeleitung verbunden sind. In der gezeichneten Stellung werden die Batterien B" und B, entladen, die übrigen t, ereladen, nach der nächsten Uinschaltung werden B, und B, entladen und so fort. Die Anordnung kann natürlich auch beliebig anders ,getroffen werden, so daß z. D. nur eine Batterie geladen, alle übrigen in Parallelschaltung -entladen werden.
  • Eine besonders einfache Ausführungsforrn zeigt Abb. 4. In einer Glasröhre K befindet sich ein Quecksilberfaden F. Die Glasröhre K ist in einem Punkte D drehbar und taucht mit den umgebogenen En-,den in einen Behälter B, der eine Flüssigkeit L, (verdünnte Schwefelsäure) enthält, so daß stets nur ein Ansatzrohr (in der Abb. R,) in die Flüssigkeit taucht. In dem Behälter B sind Elektroden P, bis P, so angebracht, daß die aufsteigenden Gasblasen in das Ansatzrohr K gelangen. Die Elektroden P sind in die Schwachstromleitung 1 eingeschaltet und die beim Stromverbrauch entwickelten Gase drücken den Otiecksilberfaden F in der Röhre K hoch, bis diese schließlich umkippt, wenn das Übergewicht des Ouecksilberfadens groß genug geworden ist. Da nun das andere Ansatzrohr R, in die Flüssigkeit L, eintaucht, beginnt das umgekehrte Spiel. jedesmal beim Umkippen erfolgt auch das 'Umschalten der Batterien. Wenn (das Umschalten unabhängig vom Schwachstrom gleichmäßig erfolgen soll, so werden die Elekttoden P, und P, in den Starkstrom eingeschaltet, während die ElektrodenP, und P, fehlen können. Die FlüssigkeitL, kann dann zugleich als Ladewiderstand benutzt werden. Wenn das Umschalten durch den Schwachstromverbrauch erfolgt, kann die Ladedauer dadurch bequem begrenzt werden, daß die Ladeleitung durch Kontakte in der RöhreK unterbrochen ist und eine Überbrückung durch den OuecksilberfadenF erst eintritt, wenn dieser eine bestimmte Höhe erreicht hat.
  • In der Ausführungsform nach Abb. 5 wird der Takt des Umschaltens durch den Strom-,verbrauch reguliert. Eine Feder F ist mit einem Eisenkern E und einem Ansatzstück l\T verbunden. Sol#ald die Feder F entspannt ist, drückt sie mit dem Ansatz N einen Hebel H, in den Kontakt S, so daß die in die Starkstromleitung L eingeschaltete Spule W Strom erhält, den Anker E anzieht und so die Feder F wieder spannt. Wenn sie gespannt ist, ist auch der Kontakt S wieder unterbrochen. Das Ansatzstück N ist zweckmäßig federnd, so daß die Unterbrechung des Kontaktes S möglichst funkenfrei erfolgt. An dem Anker E ist ein zweiter Ansatzstift 01 befestigt, der einen Hebel H, bewegt, mit dem ein Sperrad Z" fest verbunden ist, während ein Zahnrad Z, drehbar auf derselben Achse gelagert ist. Die Sperrklinke K, gestättet das Spannen der Feder ohne Hemmung, beim Entspannen dageged muß das Zahnrad Z, mitgedreht werden, das ein Flügelrad Z, dreht, dessen Bewegung durch einen Relaisanker A gesperrt ist. Wenn derselbe angezogen wird, ist der Flügel P frei und die Feder F entspannt sich. Bei jedem Spannen der Feder F werden zwei Schalträder S, und S. unmittelbar oder mittels Zahnradübersetzung weitergedreht (in der Abbildung nicht gezeichnet). In der gezeichneten Stellung ist die Batterie B, mit der Schwachstromleitung 1, die Batterie B. mit der Ladeleitung L verbunden. In beiden Leitungen ist je eine Spule eines Relais eingeschaltet. Der RelaisankerA wird also angezogen, wenn in einer von beiden Leitungen Strom fließt, also auch wenn die Batterien geladen werden. Das Flügelrad P bewegt sich nun dauernd, bis das Kontaktrad S, S., umschaltet. Dann liegen beide Schleiffed7ern a, a., und b, -b, auf ,]en J-##ontakten A, und A, beide Batterien B, B. sind also an die Schwachstromleitung 1 geschaltet ;und die Feder F entspannt sich nur bei Stromveribrauch in der Sohwachstromleitung 1. Bei ;der nächsten Umschaltung kommt B, an die Starkstromleitung L, die Bewegung geht ungehemmt weiter, dann kommt B, wieder an die Starkstromleitung L usw. Vülilt man die Verhältnisse so, daß ein Umschalien stets nach einer ößeren Anzahl Federspannbewegungen eintritt, so erreicht man bei dieser Anordnung, daß sowohl der Takt des Umschaltens durch den Stromverbrauch im Schwachstromkreis geregelt wird', als auch idie jedesmalige Laideperiode zeitlich begrenzt ist. Das Sch-altrad kann natürlich auch anders, z. B. nach Ablib. 6, ausgebildet sein. Ebenso können auch die Antriebsmittel andere sein, z. B. Uhrwerk, Elektromotor usw. Bei Verwendung eines Elektromotors kann die Erregerwicklung als Ladewiderstand ausgebildet und dauernd mit dem Starkstrom verbunden sein, während die Ankerwicklung im Schwachstromkreis liegt, so daß eine Drehbewegung nur bei Stromverbrauch eintritt. Die Drehbewegung kann unmittelbar oder mit Übersetzung zur Umschal-27 tungbenutzt werden, cider es kann auch, ähnlich wie in Abb. 5, eine Feider gespannt werden, die bei einer gewissen Spannung umschaltet und nun bis zur Entspannung ladet. Auch kann nach Anwendung in ABb. 5 der Anker zwei Wicklungen erhalten, die dann so geschaltet werden, wie die beiden Relaiswicklungen R, und R, in Abb.
  • Ein einfaches Zahlenbeispiel möge noch angeführt werden, um den Vorteil einer größeren Anzahl Batterien zu zeigen. Der Stromverbrauch von Klingelanlagen kann durchschnittlich auf 0,5 Stunden mit o,5 Ampere täglich geschätzt werden, d. h. einen täglichen Stromverbrauch von o,:2#5 Amperestunden. Nehmen wir nun zehn Batterien in Hintereinanderschaltung an, die dauernd an die Ladeleitung geschaltet sind, und eine Batterie am Schwachstromkreis, so verteilt sich bei regelmäßiger Umschaltung der Stroniverbrauch auf zehn Batterien, so daß also jede Batterie eine Leistung von o,o:25 Amperestunden hergeben muß. Da sich die Ladung auf 24 Stunden des Tages verteilt, so würde also ein Ladestrom von etwa o,ooi Ampere nur nötig sein. Der große Vorteil wird an diesem Zahlenheispiel klar. Bei so kleinen Ladeströmen tritt aber noch ein weiterer Vorteil auf. Zunächst erfolgt keine eigentliche Überladung, es zeigt sich aber, daß die Kapazität der Akkumulatoren ein Vielfaches ider normalen ist. Versuche ergaben bei dem angeführten Zahlenbeispiel, daß die Kapazität etwa viermal so groß ist als bei längeren Entladungszeiten. Diese Erscheinung ist wohl so zu erklären, daß die stets geladenen Akkumulatoren bei dem dauernden schwachen Ladestrorn eine Gasschicht auf den Platten besitzen' die für kurze Zeit die Entnahme weit größerer Ströme gestattet, ohne daß eine eigentliche Entladung Überhaupt stattfindet. Die Akkumulatoren spielen dabei also nur eine Zwischenrolle, ohne daß eine wechselnde Ladung und Entladung auftritt. Dies hat zur Folge, daß man mit sehr kleinen Akkumulatoren aus-kommt, so daß die Verwendung vieler Batterien ohne höhere Kosten möglich ist, aber den Vorteil eines sehr geringen Stromverbrauches besitzt.

Claims (3)

  1. PATENT-ANspizücHni.
  2. Einrichtung zur Speisung von Schwachstromleitungen mit Starkstrom ohne jede leitende Verbindung zwischen beiden Kreisen unter Verwendung von zwei oder mehr Akkumulatorenbatterien, dadurch gekennzeichnet, daß 'ein Teil (B,) der Batterien (B, B.,) an die Schwachstromleitung (1), der übrige Teil ganz oder teilweise an die Starkstromleitung (L) geschaltet ist und durch an und für sich bekannte Mittel (Uhrwerkschalter, Motorumschalter, Pendelschalter, Relais usw.# ein wechselweises Umschalten der Batterien von der Schwach- auf die Starkstromleitung und umgekehrt in regelmäßiger oder unregeknäßiger Folge vorgenommen wird. :2.
  3. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltmittel unabhängig vom Stromverbrauch im Schwachstromkreis ein regelmäßiges Umschalten ausführen. 3. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladewiderstand zum Antrieb der Umschaltvorrichtutig ausgenutzt wird.
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