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Überwachungseinrichtung für Gleichrichter zum Laden von Stromsammlern.
Vorliegende Erfindung bezieht sich auf Überwachungseinrichtungen für Sammlerbatterien,
welche aus Wechselstromnetzen unter Benutzung von Gleichrichtern geladen werden,
und im besonderen auf eine Einrichtung von Überwachungsvorrichtungen zur Verwendung
in Verbindung mit synchron angetriebenen Kommutatorgleichrichtern.
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Es sind bereits Einrichtungen zur Ladung von Sammlerbatterien unter
Benutzung von Gleichrichtern bekannt, bei welchen ein Stromunterbrecher in Reihe
mit dem Ladestromkreis geschaltet ist, wobei der Stromunterbrecher automatisch betätigt
wird, wenn der Ladestromkreis stromlos wird.
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Gemäß vorliegender Erfindung werden Hilfsunterbrecher vorgesehen,
welche von dem Wechselstromkreis gesteuert werden und unter dem Einfluß von Schwankun-en
im Wechselstromkreis in Tätigkeit treten, und zwar nicht nur, wenn der Wechselstromkreis
stromlos wird, sondern auch wenn die Stromschwankungen im Wechselstromkreis über
gewisse festgesetzte Grenzen hinausgehen, besonders bezüglich der Frequenz und der
Spannung. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird der Stromunterbrecher
im Ladestromkreis überwacht durch ein Überlastungsrelais im Ladestromkreis und bzw.
oder durch ein Wechselstromrelais, welches bei den erwähnten Schwankungen im Wechselstromkreis
in Wirksamkeit tritt. Das Überlastungsrelais kann auch durch Stromumkehrung in dem
Ladestromkreis betätigt werden.
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Alle Steuerrelais und auch der Stromunterbrecher sind so eingerichtet,
daß sie automatisch in ihre BetriebssteUung zurückkehren, sobald normale Bedingungen
im System wieder hergestellt sind. Die Einrichtung gemäß der Erfindung wird zweckmäßig
ergänzt durch eine Vorrichtung zur Messung der Ladung des Sammlers, welche im Gleichstromkreis
angeordnet ist und durch welche eine Einrichtung überwacht wird, um gegebenenfalls
den Wechselstromkreis zu unterbrechen.
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Die Erfindung ist auf den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht,
und zwar zeigt Abb. i eine Vorderansicht und teilweise einen Schnitt eines Schaltbrettes,
auf dem die Überwachungsvorrichtung angebracht ist.
Abb. 2 ist ein
vertikaler Schnitt durch den Stromunterbrecher nach der Linie 2-2 der Abb. i.
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Abb. 3 ist ein Querschnitt nach der Linie 3
der Abb.
2.
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Abb. 4 ist ein Schnitt nach der Linie 4 der Abb. i und veranschaulicht
das Getriebe für ein Hemmwerk.
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Abb. 5 ist ebenso wie Abb. 2 ein Schnitt durch den Stromunt
- erbrecher, wobei jedoch der Unterbrecher in der Offenstellung dargestellt
ist.
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Abb. 6 ist ein Schnitt durch das Schaltbrett nach der Linie
6-6 der Abb. i und zeigt das Wechselstromrelais in Seitenansicht und
das Gleichstromumkehr- und Begrenzungsrelais teilweise im Schnitt und teilweise
in Ansicht.
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Abb. 7 ist ein Schnitt nach der Linie 7 der Abb. i und
zeigt den Wechselstrornschalter und die Einrichtung zur selbsttätigen Überwachung
desselben teilweise im Schnitt und teilweise in Ansicht.
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Abb. 8 ist eine schematische Darstellung der Gesamtanordnung
und de r elektrischen Stromverbindung.
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Um die Beziehungen der Einzelvorrichtungen zueinander, welche für
die Gesamtanordnung wesentlich sind, undihreWirkungsweise verständlich zu machen,
soll zunächst auf die Abb. 8 Bezug genommen werden. In dieser Abbildung bezeichnet
der Buchstabe A den Haupt- oder Wechselstronischalter und den zugehörigen
Ausschaltmechanismus. Mit B ist ein Wechselstromrelais bezeichnet, welches in Wirkung
tritt, wenn die Frequenz des Wechselstroms sich nicht innerhalb gewisser vorgeschriebener
Grenzen hält. C bezeichnet ein Gleichstromrelais, welches in Wirksamkeit
treten soll bei Stromüberlastung und bei Stromumkehr auf der Gleichstromseite der
Vorrichtung. D bezeichnet einen Elektrizitätszähler, durch den der Stromkreis
selbsttätig unterbrochen wird, sobald eine bestimmte Ladung der Sammlerbatterie
zugeführt worden ist oder sofern dieses bevorzugt wird, wenn die Batterie sich während
einer bestimmten Zeitdauer unter Ladung befunden hat. Der Buchstabe E bezeichnet
einen Stromunterbrecher, durch den der Hauptladestrom hindurchgeht und welcher selbsttätig
durch die übrigen mit ihm verbundenen Überwachungseinrichtungen betätigt wird, wie
später näher angegeben werden wird. Der Buchstabe F bezeichnet eine synchron angetriebene
Gl(ichrichtevorrichtung und der-Buchstabe G eine in Reihe damit geschaltete
Induktanz. H bezeichnet den Transformator, welcher nach der Darstellung der Zeichnung
ein kombinierter Autotransformator und Doppelwindungstransformator ist. Wechse Istroms
ch alt er.
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Mit io ist auf den Zeichnungen ein doppelpoliger Hebelschalter üblicher
Konstruktion bezeichnet, welcher auf dem Schaltbrett ii: vorzugsweise in vertikaler
Lage angebracht ist, wie Abb. 7 zeigt. Unmittelbar hinter dem Querbalken
i-- des Schalters ist das Schaltbrett durchbohrt, um ein Lagerstück 13 durchführen
zu-können, in dem eine Schubstange 14 horizontal verschiebbar ist. Die Schubstange
14 trägt in ihrer Mitte einen metallischen Bund 15, welcher in Eingriff mit einem
Ansatzzapfen 16 zu treten vermag und der zugleich ein Widerlager für eine Druckfeder
17 bildet, die zwischen dem hinteren Ende des Lagerstücks und dem Bund eingespannt
ist. Der Ansatzzapfen 16 sitzt an einem drehbaren Armaturteil 18. Über dem Annaturteil
1:8 ist an einem geeigneten Halter ein Elektromagnet ig gelagert. Der Armaturteil
18 ruht für gewöhnlich auf einem Isolierstück an dem äußeren Ende des Lagerstücks
13, in welcher Lage der Zapfen 16 nicht nur Kontakt mit dem Bund 15 macht, sondern
auch zur Sperrung der Stange 14 in ihrer in Abb. 7 dargestellten rückwärtigen
Lage dient. Wenn der Elektromagnet ig erregt wird, wird der Anker 18 angehoben und
gibt dabei die Stange 14 frei. Unter dem Einfluß der Feder 17 wird die Stange 14
nach auswärts bewegt und infolge des Eingriffs ihres äußeren Endes mit dem Querbalken
12 des Schalters wird der letztere geöffnet. Die Abmessungen der Teile sind so gewählt,
daß bei vorgeschobener Stange 14 der Anker 18 sich wieder auf das Lagerstück 1,3
aufzusetzen vermag, ohne daß der Zapfen 16 in Berührung mit der Stange oder dem
Bund gelangt.
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W e c h s e 1 s t r o m r e 1 a i s.
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Ein U-förmiger Halter, der an dem Schaltbrett ii befestigt ist, trägt
einen zweipoligen Elektromagnet 2o, an dessen einen Pol ein Anker 21 angelenkt ist,
welcher sich unter das zweite Polstück erstreckt und für gewöhnlich durch magnetische
Anziehung in Berührung mit demselben gehalten wird, wie aus Abb. 6 ersichtlich
ist. Dieses zweite Polstück ragt nach außen vor, wie bei 2?, angedeutet is t, bis
in die Nähe einer Blattfeder 23
von magnetischem Metall, die in nach abwärts
gerichteter Lage an dem U-förmigen Halter befestigt ist. Das freie Ende der Feder
kann eine Gewichtsbelastung etwa in Form einer Schraube 24 besitzen, um die Frequenz
der Eigenschwingung der Blattfeder nach Wunsch einzustellen.
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Das seitwärts erweiterte Polstück 22 trägt eine herabhängende Platte
25 von nichtmagnetischem Material, an welcher -ein vierarrniger
Hebel
schwingbar um einen horizontalen Drehzapfen gelagert ist. Der nach abwärts gerichtete
Arm 26 dieses Hebels trägt ein Kontaktstück, welches für gewöhnlich in Berührung
mit einem festen Kontakt 27 steht, der -nach der Darstellung der Zeichnung
von einer U-förmigen Feder ?,8 gebildet wird. Der nach auswärts sich erstreckende
horizontale Arm 29 des Hebels trägt ein Gegengewicht, welches dazu dient, den nach
abwärts gerichteten Arm des Hebels für gewöhnlich in Berührung mit dem festen Kontakt
zu halten, während der einwärts sich erstreckende horizontale Arm 30 des
Hebels unter dem gelenkig befestigten Anker 21: liegt und ein nach aufwärts gerichtetes
Ende besitzt, das zur Anlage an den Anker 21 bestimmt ist. Der vierte Arm des Hebels,
der mit 31 bezeichnet ist, ist nach aufwärts und auswärts gerichtet und ragt mit
seinem Ende bis in die nächste Nachbarschaft der Feder 23.
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Die Feder 23 ist so bemessen, daß die Frequenz ihrer natürlichen
Eigenschwingung ein wenig geringer ist als die Frequenz des Wechselstroms, durch
den der Magnet 2o erregt wird. Solange als diese normale Frequenz aufrechterhalten
wird, wird daher die Feder 23 nicht wesentlich durch die magnetischen Impulse
des Polstücks 27, beeinflußt. Wenn dagegen die Frequenz des Erregerstroms des Magneten
2o sich der Frequenz der Eigen-Schwingung der Feder nähert, wird die letztere mit
zunehmender Amplitude in Schwingung versetzt und unter Umständen in Berührung mit
dem Arm 31 des vierarmigen Hebels gelangen und diesem einen Schaltimpuls erteilen,
wodurch der nach abwärts gerichtete Arm 26
des Hebels außer Berührung mit
dem Kontaktstück 27 gelangt.
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Ebenso wird, wenn die Magnete 2o stromlos werden, wie beispielsweise
infolge Unterbrechung des Speisewechselstroms der angelenkte Anker --i herabfallen,
in Berührung mit dem Arm 30 gelangen und dem vierarmigen Hebel eine Drehung
erteilen, so daß der Kontakt geöffnet wird. Es ist eine Eigenart des beschriebenen
Wechselstromrelais, daß es selbsttätig in die in Abb. 6 dargestellte Normallage
zurückkehrt, sobald Wechselstrom richtiger Freqenz dem Magneten 2 o zugeführt wird.
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Glei ch strom relais.
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Mit 32 ist ein verhältnismäßig kleiner Elektromagnet bezeichnet,
welcher dazu bestimmt ist, in Nebenschluß zu der zu ladenden Batterie gelegt zu
werden, und welcher an dem Schaltbrett ii vermittels eines geeigneten Halters in
vertikaler Lage -befestigt ist. Das äußere Ende des den Magneten tragenden Halters
trägt einen zweiten Elektromaguet 33, dessen Wicklung von'verhältnismäßig
wenigen Windungen von außergewöhnlich dickem Draht gebildet wird, die dazu bestimmt
ist, in Reihe .nit der zu ladenden Batterie geschaltet zu werden, An den Kern des
Nebenschlußmagneten 32 ist ein Anker 34 angelenkt, der ein nach abwärts gerichtetes,
an einer Feder sitzendes Kontaktstück 35 besitzt, welches sich auf ein festes
Kontaktstück 36 aufzulegen verrnag, das an einer vertikal in einem Zapfen
38 einstellbaren Stütze sitzt. Der Anker 34 trägt zweckmäßig auf seiner Oberseite
eine Messingspitze 39, welche in Berührung mit dem Polstück des Magneten
33
zu treten vermag, wodurch verhindert wird, daß der Anker an dem Polstück
von 33
anklebt.
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Im Betrieb sind der Nebenschlußmagnet 32 und der Serienmagnet
33 SO geschaltet, daß sie gleiche Polarität be, itzen. Die Zahl der Windungen
in den Wicklungen jedes Magneten ist so gewählt, daß, wenn durch die Serienspule
33 normaler Ladestrom fließt, die Hubkraft des Magneten 33 auf den
Anker 34 nicht genügt, um den Anker anzuziehen. Wenn dagegen aus irgendeinem Grunde
die Ladestromstärke den vorgeschriebenen Höchstwert überschreitet, dann wird der
Magnet 33
so stark erregt, daß der Anker 34 entgegengesetzte Polarität annimmt
und durch den Magneten 33 angezogen wird, wodurch der Kontakt 35, 36
unterbrochen wird. Dagegen wird beim Fließen eines umgekehrt gerichteten Stromes
durch den Magneten 33 die Polarität des letzteren gegenüber derjenigen des
Ankers 34 umgekehrt, so daß eine Anziehungskraft wirksam wird, die hinreicht, um
den Kontakt 35, 36 zu unterbrechen. Durch Vertikaleinstellung der Stütze
37 kann der Abstand zwischen dem Magneten 33 und dem Anker 34 geregelt
werden entsprechend dem gewünschten Maß der Überlastung, unter dem das Relais wirksam
werden soll.
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Strom unterb rec her.
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Die Einrichtung des Stromunterbrechers ist im einzelnen in den Abb.
i: bis 5 dargestellt. Mit 41: ist eine Grundplatte bezeichnet, welche auf
dem Schaltbrett ii befestigt ist und ein Paar Lageransätze trägt, zwischen denen
ein Kontaktarm 42 so gelagert ist, daß er in einer vertikalen Ebene zu schwingen
vermag. Auf diesem Arm ist oberhalb seines Drehgelenks ein Ankerklotz 43 aus magnetischem
Metall befestigt, welcher gegen die Pole eines am oberen Ende der Grundplatte 41
befestigten Magneten 44 hin und von ihnen fort bewegt werden kann. Oberhalb des
Ankerklotzes 43 trägt der Arm 42 eine Kontaktfläche 45, und das obere Ende des Armes
ist gegabelt, so daß es einen Kohlekontaktblock 46 zu- .- um-
fassen
vermag. Der Kentaktfläche 45 und dem Kohlekontaktblock 46 sind drei getrennte Kontaktarme
zugeordnet, welche sämtlich an einem besonderen ain Schaltbrett ii befestigten Träger
47 sitzen. Am unteren Ende des Halters 47 sitzt ein lamelliertes Kontaktorgan, welches
von einer Mehrzahl von Kupferstreifen 48 gebildet wird, deren äußere oder freie
Enden gebogcn sind, um Kontakt zwischen jedem der Metallstreifen und der Kontaktfläche
45 sicherzustellen. Die Streifen 48 werden für gewöhnlich in der auf der Zeichnung
dargestellten gekrümmten Lage gehalten durch einen starren Arm 49 von passender
Gestalt, welcher gleichzeitig als Träger für einen 'Gelenkkontaktann 5o dient, der
sich nach aufwärts erstreckt und an seinem äußeren Ende einen Graphitstift
5 1 von verhältnismäßig hohem Widerstand trägt, welcher letztere sich in
einer Lage befindet, daß er sich gegen den Kohlekontaktblock 46 zu legen vermag.
Das obere Ende des Halters 47 besitzt nach auswärts und aufwärts geneigte Arrne
52, zwischen deren Enden ein KohleblOck 53 vermittels eines horizontalen
Zapfens gelagert ist. Der Block 53 sitzt in einer metallischen Fassung 54,
an welche das Ende einer Blattfeder 55 angeschraubt ist, die vom Halter 4.7
getragen wird. Die Feder 55 ist so gewählt, daß sie den Block 53 nach
aufwärts zu bewegen strebt. Eine Schraubenfeder 56 ist mit ihrem einen Ende
in die Fassung des Blocks 53 eingehängt und mit ihrem anderen Ende an dem
Schwingann 50
befestigt, wodurch der letztere für gewöhnlich nach auswärts
in die Anlagestellung mit dem Block 46 des Stromunterbrecherarms 422 gezogen wird.
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Das untere Ende des Armes 42 greift in einen Schlitz der oberen Deckplatte
des Gehäuses 57, in dem sich ein Hemmwerk befindet, das als Ganzes mit
58 bezeichnet und dessen Einrichtung aus Abb. 4 ersichtlich ist. Die Triebwelle
59 dieses Hemmwerks trägt einen Kurbelarm 6o, der mit einem Gelenkstück 61
verbunden ist, welches an- seinem äußeren Ende einen L-förmigen Schlitz
6? besitzt, der von einem Zapfen 63 am Stromunterbrecherarm 42 durchsetzt
wird. Ein Arm 64 tritt aus dem Gelenkstück 61 mit geringer Neigung zu demselben
seitlich heraus und ist so angeordnet, daß er in Anlage mit einem Zapfen
65 der Stirnplatte des Hemm. werks zu gelangen vermag. Eine Schraubenfeder
66 ist zwischen dem unteren Ende des Armes 42 und dem Gelenkstück 61 ausgespannt,
so daß sie bestrebt ist, -das Gelenkstück 61 so zu drehen, daß der Zapfen
63 in Eingriff mit dem Wirikelende des Schlitzes 62
gelangt.
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Die Triebwelle 59 des Heminwerks ist mit dem Hemmwerk nur durch
ein Schaltrad 67
(Abb. 4) verbunden, welches in Eingriff mit einer unter Federdruck
stehenden Schaltklinke auf dem Haupttriebrad steht. Durch dieses Haupttriebrad und
durch die Übersetzungsräder wird bei Drehung der Triebwelle 59 in der Richtung
des Uhrzeigers gemäß Abb. 4 ein Windflügel 68 (Abb. 2) mit großer Geschwindigkeit
gedreht, wodurch die Geschwindigkeit der Triebwelle innerhalb der gewünschten Grenzen
gehalten wird.
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Das äußerste untere Ende des Armes 42 ist nach innen gebogen und trägt
einen seitlich vorspringenden Zapfen 69, welcher mit einer Kontaktvorrichtung
in Form eines metallischen Hebels .7o zusammenwirkt, der in der Mitte eine Aussparung
besitzt, wie in Abb. 4 bei 71 in punktierten Linien angedeutet ist, und an den eine
Platte 72 aus isolierendem Material angeschraubt ist, welch letztere ebenfalls
eine Aussparung besitzt, die aber kleiner ist als die Aussparung im Hebelarm selbst.
Die Isolierung 72 tritt an einem Ende der Aussparung auf der Unterseite etwas
zurück, so daß das Metall des Hebelarmes freiliegt, wie auf der Zeichnung bei
73 angedeutet ist.
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Die Grundplatte 41 für den Stromunterbrecher trägt eine Blattfeder
42, welche sich nach abwärts in die Bewegungsbahn des unteren nach innen gekehrten
Endes des Armes 42 erstreckt und als federnder Anschlag für diesen Arm dient.
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Zum Stromunterbrecher gehören noch zwei zusätzliche Kontaktvorrichtungen,
von denen die eine die Form eines Armes 74 besitzt, welcher an dem oberen Halter
47 befestigt, jedoch von demselben isoliert ist, und welcher in Eingriff mit dem
schwingenden Arm 5o bei einer Lage desselben zu treten vermag, wie aus Abb. 2 ersichtlich
ist. Die zweite zusätzliche Kontaktvorrichtung ist ähnlich gestaltet und besteht
aus einem Paar von nach innen gebogenen federnden Kontaktfedern 75,
welche
an einer Stütze 76 befestigt sind, die auf der Grundplatte 0: des Stromunterbrechers
isoliert aufgesetzt ist. Die Kontakte 75 befinden sich außer Berührung mit
dem Arm 42 in der Offenstellung des letzteren und treten in Eingriff mit ihm ein
wenig, bevor der Arm seine Schließlage erreicht.
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Die mechanische Wirkungsweise des Strornunterbrechers ist wie folgt:
Wenn sich der Arm in der in Abb. 5 dargestellten Offenlage befindet, dann
sind alle Kontakte des Armes unterbrochen mit Ausnahme des Kontaktes zwischen dem
Zapfen 69 an dem unteren Ende des Armes und dem metallischen Teil
73 des KontaktstÜcks 70. Wenn jetzt der Magnet 44 erregt wird, dann
wird der Arm in die Schluß-,tellung gezogen. Dabei dreht er das
Gelenkstück
61 und. durch dieses den Kurbelarm 6o und die Triebwelle 59 des Hemmwerks,
so daß der Windflügel 68 in Bewegung gerät und durch seine Hebelwirkung die
Schließbewegung des Armes 42 in dem gewünschten Maße verzögert. Wenn der Arm fortfährt,
sich gegen die Schließlage hinzubewegen, dann gelangt der Arm 64 des Ge-
lenkstücks
61: zur Anlage gegen den Zapfen 65,
was zur Folge hat, daß bei fortgesetzter
Bewegung der Teile das Gelenkstück so geschwungen wird, daß der Zapfen
63 des Armes 42 aus dem Winkel des Schlitzes 62
heraustritt. Der Stromunterbrecherarm
wird daher automatisch von dem Hemmwerk losgelöst und bewegt sich rasch in die volle
Schlußstellung. Bei dieser Bewegung legt sich der Kohlestift 51 zunächst gegen den
Block 46 am Ende des Armes 42. Darauf gelangt der Block 46 zur Anlage gegen die
obere Fläche des drehbar gelagerten Klotzes 53 und schließlich treten die
Kontaktfinger 48 in Berührung mit der Kontaktfläche 45. Während der Schließbewegung
des Armes erfassen die federnden Kontaktfinger 75 den Arm kurz bevor die
Armkontakte in Berührung mit den ihnen zugeordneten Kontaktstücken gelangen, und
die Federkontakte 74 erfassen den Arm 50,
sobald dieser um ein gewisses Maß
nach rückwärts bewegt worden ist. Bei Annäherung des Armes an die Schließstellung
und ungefähr um die Zeit, wenn das Hemmwerk freigegeben wird, gleitet der Stift
69 am unteren Ende des Armes von dem metallischen Teil 73
ab und tritt
in Berührung mit dem isolierenden Abschnitt 72 des unteren Kontakthebels
70. Wenn aus irgendeinem Grunde die Magnete 44 stromlos werden sollten, wird
der Stromunterbrecherarm praktisch augenblicklich in die Off enstellung zurückgebracht,
und zwar sowohl durch Schwerewirkung als auch durch die Wirkung der federnden Kontaktfinger
48 und den unter Federzug stehenden Kontaktarm 50. Bei der Offnungsbewegung
des Stromunterbrecheraxmes wird der Kontakt zuerst zwischen den metallischen Fingern
48 und der Fläche 45 unterbrochen, darauf zwischen dem Kohleblock 46 und dem Block
53 und zuletzt zwischen dem Block 46 und dem Stift 51. Durch die Schaltklinkenverbindung
zwischen der Welle 59 und dem Windflügelgetriebe ist es dem Stromunterbrecherarm
ermöglicht, die Offnungsbewegung frei ohne den Widerstand des Windflügelhemmwerks
auszuführen.
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Elektrische Verbindungen undWirkungsweise der Gesamtanordnung. Die
vier Überwachungsvorrichtungen, welche im vorstehenden im einzelnen beschrieben
worden sind, sind in wirksame Verbindung I miteinander und den anderen Apparatteilen
gesetzt, wie es die schematische Darstellung in Abb. 8 zeigt. Der Wechselstromschalter
A
befindet sich in Reihe mit den beiden Leitern der Wechselstromspeiseleitung
ioo, und hinter dem Schalter befindet sich die Primärwicklung ioi des Transformators
H. Diese Primärwicklung dient zugleich als ein Autotransformator, von dem Abzweigungenio?.
abgehen, welche die Speiseleitung für den Rotor eines Induktionsmotors bilden, der
als Ganzes mit F bezeichnet ist. Die Spulen des Wechselstromrelais B werden auch
durch die Abzweigungen ioz gespeist. Die Sekundärwicklung 103 des Transformators
H speist eine Mehrzahl von Wechselstrombürsten, welche a,uf dem gleichrichtenden
Kommutator schleifen, der durch den erwähnten Rotor des Induktionsinotors angetrieben
wird. Damit sind die Wechselstromverbindungen der Anordnung erschöpft.
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Auf der Gleichstromseite des Systems befinden sich die Leiter 104,
105, welche den Strom von den Gleichstrombürsten des gleichrichtenden Kommutators
ableiten und die Speiseleituugen der Sammlerbatterie und die verschiedenen Vorrichtungen,
die zwischen den Gleichstrombürsten und der Batterie angeordnet sind, speisen. In
der Leitung io5 liegen in Reihe miteinander die Induktanz G
und die Serienspule
des überlastungs' und Umkehrstromrelais C. In dem Leiter 104 liegen in Reihe
miteinander die Hauptkontakte des Stromunterbrechers E und der Elektrizitätszähler
D. Die verschiedenen Nebenschlußverbindungen sind in der Reihenfolge, in
welcher sie in der schematischen Darstellung der Abb. 8 erscheinen, die folgenden:
Der erste mit io6 bezeichnete Nebenschluß liegt zwischen dem Leiter 105 und
den federnden Kontaktfingern 75, welche sich gegen den Stromunterbrecherarm
zu legen vermögen. Dieser Nebenschluß dient dazu, das Gleichstromfeld des Gleichrichters
F zu erregen. Der zweite Nebenschluß io7 liegt zwischen dem Leiter 105 und
den federnden Fingern 74, welche den Hebel 5o des Stromunterbrechers zu erfassen
vermögen, und enthält die Nebenschlußspule des Überlastungs- und Umkehrstromrelais
C. Der dritte Nebenschluß io8 liegt zwischen der Stromunterbrechergrundplatte
41 und dem Leiter 105 und enthält einen Widerstand iog in Reihe mit dem Nebenschluß
und im Nebenschluß mit dem schwingenden Kontakthebel 70, welcher in Eingriff
mit dem unteren Ende des Stromunterbrecherarmes 42 steht. Jenseits der Vereinigungsstelle
des Widerstandsnebenschlusses iog mit dem Hauptnebenschluß io8 enthält der letztere
in Reihenschaltung die Spulen des Stromunterbrechermagneten 44, den Kontakt des
Überlastungs
- und Umkehrstromrelais C, den Kontakt des Wechselstromrelais
B und den Kontakt des Wechselstromschalters A. Der letzte Nebenschluß iio
liegt zwischen einem Kontaktknopf ii-i des Zählers D, welcher sich in der
Bewegungsbahn des Anzeigegliedes des Zählers befindet (welch letzteres in leitender
Verbindung mit dem Gleichstromleiter 104 steht), und dem Leiter 105 und enthält
in Reihenschaltung die Spule des Wechselstromschalters A, wobei die Verbindung
mit dem Leiter 1:05 durch die Spule mit dem Nebenschluß io8 bei dem Punkt ii.?,
hergestellt ist.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist wie folgt: Es mag
angenommen werden, daß die zu ladende Batterie zwischen den Gleichstromleitungen
104 und 105 eingeschaltet ist, und daß der Schalter A geschlossen ist und
die Starge 14 sich in ihrer Innenstellung befindet, in welcher sie durch den Zapfen
16 gesperrt ist, wobei gleichzeitig der Nebenschluß i:o8 an dieser Stelle geschlossen
ist. Da die Primärwicklung ioi des Transformators durch den Schluß des Wechselstromschalters
erregt ist, führen die Abzweigungen io2 des Autotransformators dem Rotor des Gleichrichters
F Strom zu und der letztere beginnt wie ein Induktionsmotor zu laufen. Die Spulen
des Wechselstromrelais B sind ebenfalls erregt und ziehen ihren Anker -gi an und
gestatten so dem vierarmigen Hebel dieses Relais den Nebenschluß 28 zu schließen.
Der Kontakt des Überlastungs- und Stromumkehrrelais C befindet sich in der Schlußstellung,
da der Nebenschluß io7, welcher den Nehenschlußmagneten erregt, zwischen den Kontakten
7-des Hebels 5o d#s Stromunterbrechers offen ist. Da der Stromunterbrecherarm sich
in der Offenstellung befindet, wird der Nebenschluß io8 durch den Kontakthebel 7o
und den Arm 42- und zugleich durch den Widerstand iog geschlossen. Das volle Batteriepotential
ist daher durch den Nebenschluß ro8 wirksam, und infolgedessen wird der Stromunterbrecher
44 erregt, so daß er seinen Arm anzuziehen vermag. Infolge des hemmenden Einflusses
des Windflügels bewegt sich der Arm langsam in die Schlußstellung und kurz vor der
selbsttätigen Entkupplung des Hemmwerks erfassen die federnden Kontakte
75 den Arm und schließen dadurch den Nebenschluß io6, wodurch das Gleichstroinfeld
des Gleichrichters erregt wird. Der Gleichrichter, welcher bis dahin als Induktionsmotor
lief, läuft jetzt infolge der Wirkung dieses Gleichstromfeldes als Synchronmotor
und nimmt selbsttätig die richtige Polarität an, um die Batterie zu laden, welche
das Gleichstromfeld erregt. Fast unmittelbar nachdem die Kontakte 75 zur
Anlage mit dem Stromunterbrecherarni gekommen sind, wird der letztere selbsttätig
vom Hemmwerk entkuppelt und bewegt sich rasch in seine Schlußstellung, wobei die
drei getrennten Hauptkontakte des Armes sich in der obenbeschriebenen Reihenfolge
schließen. In der vollen Schlußstellung des Armes steht der Kontakt 74 in Berührung
mit dem Hebel 5o, so daß die Nebenschlußspule des Überlastungsrelais C erregt wird.
Es werden also die Serien- und Nebenschlußspulen dieses Relais tatsächlich im gleichen
Augenblick erregt. und ihr Anker bleibt in der normalen Lage, wobei der Nebenschluß
io8 geschlossen ist. Durch die Bewegung des Armes 42 in die volle Schlußstellung
wird der Kontakt zwischen dem unteren Ende des Armes und dem Kontakthebel 7o unterbrochen,
und der Nebenschluß io8 wird jetzt allein durch den Widerstand iog hindurch gespeist.
Der Stromunterbrechermagnet 44 führt daher nur einen sehr schwachen Strom während
der normalen Wirkungsweise der Vorrichtung, da die Schließbewegung des Armes dazu
gedient hat, den Strom in dem Magneten von seiner vollen Stärke, welche notwendig
war, -um die Schließbewegung zu sichern, herabzumindern auf den viel geringeren
Wert, der erforderlich ist, um den Arm in der Schlußstellung zu halten. Wenn irgendwann
während der Ladungsperiode der der Wechselstromleitung ioo zugeführie Strom unter
das vorgesehene Minimum an Phasenfrequenz (und demgemäß an Spannung) fällt, dann
wird die Blattfeder 23 des Relais in Schwingung von solcher Amplitude gesetzt,
daß sie den Schalthebel dreht und den Nebenschluß io8 öffnet. Ebenso würden die
Magnete 2o des Wechselstromrelais stromlos werden, wenn die Wechselstromzufuhr aus,
irgendeinem Grunde unterbrochen werden sollte, und es würde dann ein Herabfallen
- des Ankers 2 1 eintreten, wodurch der Nebenschluß io8 ebenfalls geöffnet
werden würde. Ebenso würde ein Kurzschluß oder ein sonstiger Vorgang, der eine Überlastung
der Gleichstromseite der Maschine zur Folge haben würde, auf die Reihenspule des
Überlastungsrelais C wirken und diesen Reihenmagnet so stark erregen, daß
eine entgegengesetzte Polarität im Anker des Relais auftritt, und daß der Anker
angezogen wird, so daß der Nebenschluß io8 an dieser Stelle unterbrochen wird. Wenn
die Batterie sich aus irgendeinem Grunde durch die Leiter 104, io5 entladet, dann
würde ein solcher Umkehrstroni, auch wenn er sehr schwach ist, auf den Reihenmagnet
wirken und das Relais C
öffnen.
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Der Nebenschluß io8 wird also durch irgendeine der obengenannten Ursachen,
d. h. durch Wechseln der Phasenfrequenz oder der Spannung auf der Wechselstromseite
oder durch
Überlastung oder Stromumkehr auf der Gleichstromseite
selbsttätig geöffnet, und infolge der aufhörenden Erregung der Strornunterbrechermagnete
44 wird der Stromunterbrecherarm in seine OffenstelluDg fliegen, und bei dieser
Bewegung werden die Kohlekontaktglieder des Armes, welche den Kontakt nach dem Haupt-oder
Metallkontakt des Armes unterbrechen, verhindern, daß eine Lichtbogenbildung an
den Meiallkontakten eintritt. Es mag g besonders bemerkt werden, daß der federnde
Anschlag 42', welcher sich in der Bewegungsbahn des unteren Endes des Armes 42 befindet,
dem letzteren gestattet, eine Lücke zu öffnen, welche erheblich größer ist als die
normale Lücke, so daß ein Lichtbogen zwischen den Stromunterbrecherkontakten ausgezogen
und zerstört werden würde. Der Arm kehrt langsam in seine normale Offenstellung
zurück unter dem Einfluß der Feder 42' und gegen den Widerstand des Hebelwindflügels
68, und in dieser Stellung kann der Zwischenraum zwischen den Kontakten des
Armes und zwischen dem Anker auf dem Arm und dem erregenden Magnet verhältnismäßig
klein sein.
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Bei der Rückkehr normaler Verhältnisse wird der Nebenschluß :[o8 selbsttätig
geschlossen, da sowohl das Wechselstromrelais als auch das Überlastungs- und Stromumkebrrelais
selbsttätig in die Betriebsstellung zurückkehren, sobald die richtigen Arbeitsbedingungen
vorliegen. Die Batteriespannung wird daher auf den Nebenschluß io8 wirken, um den
Stromunterbrecher zu schließen und erneut das Gleichstromfeld des Gleichrichters
erregen, so daß dieser synchron läuft, und daß überhaupt die Teile in ihre normale
Schluß- oder Ladestellung zurückkehren.
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Wenn das Anzeigeglied des Elektrizitätszählers D einen bestimmt
vorgeschriebenen Weg zurückgelegt hat, welcher einer bestimmten Zahl von Ampereladestunden
oder, sofern der Zähler nur ein Zeitzähler ist, einer bestimmten Ladungszeit entspricht,
dann tritt das Anzeigeglied des Zählers in Berührung mit dem Kontakt iii
und schließt den Nebenschluß iio. Der Magnet des Wechselstromschalters
A wird dadurch erregt, so daß er den Anker 18 anzieht, und die Stange 14
wird freigegeben, so daß sie unter dem Einfluß der Feder 17 den Hebelschalter in
die Offenstellung überführt. Gleichzeitig wird der Nebenschluß io8 und durch ihn
der Zählernebenschluß iio selbsttätig geöffnet und offen gehalten, bis der Hebelschalter
von Hand wieder geschlossen wird. Am Ende einer vorbestimmten Ladeperiode wird daher
die ganze Vorrichtung selbsttätig abgestellt.