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Sicherheitsschaltung für Akkumulatorenbatterien. Bei elektrischen
Gleichstromanlagen mit Akkumulatorenbatterie, z. B. Windkraftanlagen, bei denen
auch während des Ladens Strom aus der Batterie entnommen wird, sieht man, um Personal
zu ersparen, von einer ständigen Beobachtung des Ladevorgangs vielfach ab. Hierbei
kann es vorkommen, daß die Batterie die höchste Ladespannung erhält, und daß dadurch
eine für die Verbraucher unerwünschte Steigerung der Netzspannung eintritt.
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Um dies zu vermeiden, hat man bisher in der Regel Doppelzellenschalter
verwendet, die ein Ab- und Zuschalten von Zellen sowohl auf der Lade- als auch auf
der Entladeseite gestatten. Die bei derartigen Anlagen gewöhnlich benutzten kapazitiven
Schaltzellen haben jedoch den Nachteil, daß sie leichtüberladen werden, fia der
Betrieb infolge des Schwankens der Windverhältnisse dauernd zwischen Laden und Entladen
wechselt. Es ist deshalb z«-eckmäßig, kapazitive Zellen überhaupt nicht zu verwenden,
sondern sogenannte Gegenzellen, (-lie in bekannter Weise aus unformierten leiplatten
bestehen und die außerdem den Vorteil - gewähren, daß sie sich gruppenweise kurzschließen.
lassen, wodurch in einfacher Weise eine häufig genügende Spannungsregulierung möglich
ist, die es gestattet, z. B. nachts, die Maschinenanlage unbeaufsichtigt zu lassen.
Es sind nun zwar bereits Anordnungen bekannt, die Spannung mit Hilfe von Gegenzellen
dadurch zu regulieren, daß man einen von Zelle zu Zelle schaltenden, motorisch betriebenen
Schalter vorsieht, der die Gegenzellen in Abhängigkeit von der Spannung selbsttätig
steuert. Eine derartige Schaltanordnung mit einem mit Motor betriebenen Regler ist
jedoch für manche Zwecke, als zu träge arbeitend, ungeeignet und auch sehr umständlich
und kostspielig.
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Gemäß der Erfindung wird die Regulierung in einfacher Weise dadurch
erreicht, daß die Schalter, welche die mit den Stammzellen i_1 Reihe geschalteten
Gegenzellen selbsttätig steuern, von Elektromagnetspulen direkt betätigt werden.
Ferner ist, um die beim Zu-und Abschalten des Generators auftretenden Spannungsdifferenzen
auszugleichen, eine besondere Gegenzellengruppe vorgesehen, die von dem den Generator
mit dem Netz verbindenden Schalter gesteuert wird.
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In der beiliegenden Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt. In Abb. r ist D ein gegenkompoundierter Generator, X dessen Nebenschlußfeldwicklung
und G die Gegenkompoundwicklung. B ist eine aus gewöhnlichen Zellen bestehende Akkumulatorenbatterie.
C sind in Reihe geschaltete
Gegenzellen, die in Gruppen I, 1I und
III unterteilt sind und deren Anzahl so bemessen ist, daß bei der höchsten auftretenden
Ladespannung die Netzspannung beim Vorschalten der Gegenzellen noch innerhalb der
zulässigen Grenze bleibt. a und b sind zwei selbsttätige Schalter,
die den Gegenzellen C parallel geschaltet sind und die mit ihren Einschaltspulen
über zwei empfindliche Relais na und ia (Spannungswächter) an den Ladekreis
angeschlossen sind. Die Spannungswächter sind so eingestellt, daß sie, wenn die
Spannung einen gewissen Betrag überschreitet, die Gegenzellengruppen nacheinander
kurzschließen. A ist ein selbsttätiger Schalter, der bei einer bestimmten Drehzahl
den Generator an das Netz legt und mit einen Schalter c verbunden ist, der die GegenzellengruppeIII
steuert. d ist ein selbsttätigerSchalter, dessen Steuerspule über die Kontakte des
Spannungswächters o an die Generatorklemmen angeschlossen ist und der den Ladekreis
unterbricht, sobald die Ladespannung einen gewissen Betrag überschreitet.
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Sobald der Schalter A den Generator an das Netz schaltet, wird durch
den selbsttätigen Schalter c die Gegenzellengruppe III vorgeschaltet und so die
Spannungserhöhung, die beim jedesmaligen Zuschalten des Generators im Netz auftritt,
ausgeglichen. Schaltet mit Abnahme der Windstärke der Schalter A den Generator wieder
ab, so wird auch die Gegenzellengruppe wieder kurzgeschlossen.
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Übersteigt die Ladespannung ein bestimmtes Maß, so öffnet der Schalter
a und schaltet die Gegenzelle I vor. Sobald die Spannung noch weiter steigt und
die Ladung sich ihrem Ende nähert, wird von dein zweiten Schalter b die betreffende
Gruppe der Gegenzellen vorgeschaltet. Sinkt die Ladespannung während des Ladens
infolge einer eintretenden Entladung der Batterie, so schließen sich die beiden
Schalter nacheinander und schalten dadurch die betreffenden Gruppen der Gegenzellen
kurz. Dieses Kurzschließen ist ohne weiteres möglich, da die Zellen keine eigentliche
Kapazität besitzen.
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Überschreitet die Ladespannung noch denjenigen Wert, bei welchem der
Spannungswächter n anspricht, so schaltet der selbsttätige Schalter d den Hauptstromkreis
aus und unterbricht dadurch die Ladung der nahezu vollgeladenen Batterie. Das Wiedereinlegen
dieses Schalters muß von Hand erfolgen, sobald eine Wiederaufnahme des Ladens erforderlich
scheint. Im vorstehenden sind. drei Gruppen von Gegenzellen angenommen, doch kann
die Unterteilung in eine größere Anzahl Gruppen oder Einzelzellen nach demselben
Grundsatz durchgeführt werden.
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Vielfach wird es wünschenswert sein daß ein Zellenschalter zum Zu-
und Abschalten einzelner Gegenzellen von Hand beibehalten wird, um die Zahl der
Gruppen für den gewöhnlichen Betrieb, bei dem eine Überwachung der Spannung durch
den Wärter stattfindet, möglichst zu verringern. Hierbei wird durch die selbsttätige
Schaltung der betreffenden Gegenzellengruppe einer Unachtsamkeit des Wärters vorgebeugt.
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In Abb. 2 ist eine solche abgeänderte Schaltung dargestellt.
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Der selbsttätige Schalter a der ersten Gegenzellengruppe ist zwischen
den Drehpunkt des Zellenschalters e und den Abzweigpunkt j so gelegt, daß in jeder
Stellung des Zellenschalters ein selbsttätiges Zuschalten der Zellengruppe durch
den Schalter a stattfinden kann.
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Ähnlich, wie für die Gegenzellengruppe I, kann auch,» falls erforderlich,
für die Gegenzellengruppe II ein gleicher Zellenschalter angewendet werden.
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Auch hier ist die Anzahl der Gruppen oder der Einzelzellen beliebig.