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Zellenschalter. Gegenstand der Erfindung ist ein Zellenschalter für
große Stromstärken. Die Eigenart der Erfindung besteht in der Unterteilung des Apparates
in einen nach Art eines Zellenschalters mit zentralisierter Funkenentziehung gebauten
Steuerapparat und eine Anzahl von Schützen für die verschiedenen Stufen. Beide Teile
sind einander so zugeordnet, daß die Stellung des Steuerapparates die Auswahl des
jeweils arbeitenden Schützes bedingt und
daß während des Überganges
des Steuerapparates von einer zur nächsten Ruhestellung zeitweilig zwei Schütze
gleichzeitig, aber unter Vermittlung von Widerständen zwecks Vermeidung eines Kurzschlusses
der betreffenden elektromotorischen Kraft eingeschaltet sind.
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Ein Ausführungsbeispiel ist in dem Schaltungsschema zeichnerisch dargestellt:
i ist der Steuerapparat, 2 die Schützschalter, 3 ein zu den Schützschaltern gehöriges
Hauptschienensystem, .[ ein Hilfsfunkenentziehschalter für den Steuerapparat i.
Es sind in der Zeichnung vier abschaltbare Zellen und fünf Kontakte dargestellt.
Der Steuerapparat i steht auf dem dritten Kontakt; dementsprechend ist das dritte
Schütz über Kontakt b geschlossen. Der Stromverlauf in der Ruhestellung ist für
den Steuerstromkreis von plus über die Schleifkurbel und einen zur oberen Schiene
des Steuerapparates gehörigen Schleifkontakt des Funkenentziehers 4. nach dieser
oberen Schiene und zum Hauptkontakt des Steuerschalters i, von dort zur Schützspule
des betreffenden Schützes 2 und zurück nach minus.
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Wenn der Steuerapparat die Ruhelage verläßt, z. B. weil eine Zelle,
die zweite von links, zugeschaltet werden soll, so bewegen sich die drei Bürsten
des Steuerapparates i nach links, während gleichzeitig der Funkenentziehschalter
4 sich in Drehung versetzt, und zwar derart, daß der Funkenentziehschalter 4 eine
Umdrehung macht, während die Bürsten einen Schaltschritt von einem zum nächsten
Kontakt ausführen.
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Bald nach Beginn dieser Bewegung läuft die linke voreilende Nebenbürste
auf den zweiten Kontakt auf, und kurz darauf tritt die Kurbel des Hilfszellenschalters
auf das untere Kreissegment, welches der unteren Schiene des Steuerschalters entspricht.
Es wird nun ein zweiter Stromkreis gebildet, welcher verläuft von plus durch die
Schleifkurbel des Funkenentziehers 4, das untere innere Schleifsegment und einen
Widerstand c, zur unteren Schiene des Steuerapparates i, durch die linke Hilfsbürste
zum zweiten Kontakt dieses Steuerapparates, von dort zur Schützspule des zweiten
Schützes, von links gesehen, und nach minus. Diese Schützspule des zweiten Schützes
wird .also über den Vorschaltwider stand c erregt und dadurch das Schütz so weit
angehoben, daß sein Schaltarm auf den Vorkontakt a, tritt. Diese Spule ist aber
noch nicht in der Lage, den Schaltarm bis zum Hauptkontakt b, durchzudrücken. In
dieser Stellung ist die zweite Zelle auf der linken Seite über den zweiten Schützschalter,
Kontakt a1, die oberste Hilfsschiene des Systems 3 und den zugehörigen Widerstand
d mit der Hauptschiene des Systems 3 verbunden, auf der rechten Seite dagegen durch
Kontakt b des dritten Schützes direkt mit der Hauptschiene. Der Zellenkurzschluß
ist daher mit Sicherheit durch den Widerstand d vermieden.
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Bei fortschreitender Bewegung läuft das Schleifstück des Funkenentziehers
4 von dem oberen Kontaktbogen ab und unterbricht dadurch die Zuleitung zur Hauptbürste
am Steuerapparat i und damit zum dritten Schaltschütz, während dieses Schütz gleichzeitig
noch über den Widerstand c, die untere Schiene des Steuerschalters i und die nacheilende
Bürste betätigt bleibt. Die Erregung für die dritte Schützspule wird also zufolge
Vorschaltens des Widerstandes c geschwächt, und das Schütz geht auf den Vorkontakt
a zurück. Jetzt ist die zweite Zelle zwischen die beiden Hilfsschienen des Systems
3 unter Vorschaltung der beiden Widerstände d und e
eingeschaltet,
also der Kurzschlußstrom der Zelle verringert. Die Unterbrechung der dritten Zelle
erfolgt, indem kurz vor Ende der Schaltbewegung die Schleifkurbel des Funkenentziehers
4 von dem unteren inneren Segment heruntergeht und dadurch die Verbindung mit den
beiden 'Nebenbürsten des Steuerapparates i aufhebt, was unbedenklich ist, weil unterdessen
die Hauptbürste zum zweiten Kontakt des Steuerapparates gelangt und der zweite Kontakt
b, geschlossen sein wird, da der Kontaktarm von 4 auf das obere Segment auflief
und dadurch das zweite Schütz von links voll erregte. Mit dieser Abschaltung der
unteren Hilfsschiene und der nacheilenden Hilfsbürste wird aber die Spule des dritten
Schützes stromlos, und letzteres schaltet aus.
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In der Darstellung sind zur Erleichterung des Verständnisses die Schaltmechanismen
vereinfacht dargestellt. Der Hilfsfunkenentziehschalter 4, welcher die Erregerströme
der Schützspulen schalten muß, wird zweckmäßig nicht als Schleifschalter, sondern
als Tastschalter, ähnlich den Schützen, ausgeführt. Die Anordnung der Schützen ist
nur schematisch dargestellt mit einer Betätigungsspule, einem Magneten und einem
einfachen Schalthebel. An Stelle des Schaltmagneten kann ein Motorantrieb treten,
was besonders bei Verwendung für Wechselstrom wichtig ist. Das Schütz wird in an
sich bekannter Weise mit Haupt- und Nebenkontakten ausgerüstet, wobei ein besonderer
Vorkontakt für den zur Bildung der Kurzschlußwege dienenden ruhenden Vorkontakt
verwendet werden muß.
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Es macht keine Schwierigkeit, das Schütz mehrpolig auszuführen, um
beispielsweise bei Drehstromtransformatoren gleichzeitig die Stufen der verschiedenen
Phasen zu schalten.
Wie aus der Abbildung ersichtlich, sind die
Stromkreise für den Hauptstrom und der Steuerstromkreis vollständig getrennt. Im
Hauptstromkreis sind für jede Stellung einzelne Schützen vorhanden, welche nach
Bedarf auch als Fernschalter mit Ein- und Ausschaltmechanismus und Verklinkung in
der Einschaltstellung ausgebildet sein können. Diese Schützen müssen für Übertragung
des vollen Stromes in der Schlußstellung eingerichtet sein.
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Der Steuerapparat hat nur die Steuerstöße für die Schützen zu betätigen,
er kann also verhältnismäßig klein und einfach ausgebildet sein, insbesondere wenn
der Funkenentziehschalter so ausgebildet ist, daß er die Lichtbogen für die Abschaltung
der Schützspulen anstandslos bewältigt. Als Steuerschalter kann demnach ein solcher
für verhältnismäßig kleine Stromstärken, unabhängig von der Stromstärke der Hauptschützen
und der Batterie selbst, Verwendung finden. Für eine Batterie von ioooo Amp. Entladestrom
würde ein Steuerapparat in der Größenordnung von ioo Amp. ausreichen.
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Soll eine automatische Steuerung der Entladung oder eine willkürliche
Fernsteuerung durch Druckschalter oder Einstellvorrichtungen erfolgen, so hat diese
Steuerung nur den Steuerschalter zu betätigen, welcher die Bewegung dann auf elektrischem
Wege auf die Schützen übermittelt. Der Antrieb für diese elektrisch selbsttätige
oder Fernsteuerung ist demnach nur für die Größe des Steuerschalters zu bemessen.
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Die Schützen werden zweckmäßig räumlich eng zusammengebaut, um die
für große Stromstärken zu bemessenden Schienen möglichst kurz zu halten. Die Trennung
von Steuer- und Hauptschalter ermöglicht es, den Steuerschalter an beliebige Stelle,
den zusammengebauten Schützenapparat dagegen zwecks Kürzung der teuren Zellenleitungen
in unmittelbare blähe der Batterie zu setzen.
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In der Zeichnung ist ein Einfachzellenschalter dargestellt. Durch
eine Verdoppelung läßt sich derselbe leicht zu einem Doppelzellenschalter ausgestalten,
wobei die beiden Hauptanschlüsse des Schützes an den Zellenleitungen ebenso wie
die Kontakte art Steuerschalter bei der Verdoppelung zusammengelegt werden. Bei
Verwendung mehrpoliger Schützen, z. B. für Drehstrom, genügt ein einpoliger Steuerapparat:
Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, arbeiten niemals mehr als zwei
Schützen gleichzeitig. Man kann deshalb die Anordnung noch dadurch erheblich verbilligen,
daß man die Betätigungsorgane dei Schützen zusammenfaßt und die Auswahl durch Kupplungen
bewirkt, welche vom Steuerschalter betätigt werden. Man würde z. B. eine Schützspule
mit entsprechenden elektrischen Kupplungen auf das erste, dritte, fünfte Schütz,
eine zweite Schützspule auf das zweite, vierte, sechste Schütz arbeiten lassen.
Dadurch, daß die Schützspule infolge Einschaltung der zugehörigen Kupplung nur den
vom Steuerschalter ausgewählten Schützschalter mitnimmt, ist dieselbe Wirkung erzielt,
als wenn man jedem Schütz seine eigene Spule geben würde.
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Eine solche Zusammenziehung ist besonders vorteilhaft, wenn es sich
um sehr große Stromstärken und dementsprechend große Betätigungsorgane für die Schützen,
insbesondere Schaltmotoren dafür, handelt.
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Eine konstruktive Ausbildung dieser Anordnung würde etwa so auszuführen
sein, daß die Schaltspule oder der Schaltmotor der betreffenden Schützanordnung
auf eine Welle arbeitet, die mittels besonderer, von dem Steuerapparat elektrisch
beeinflußter Kupplungen, Klinken usw. die Schaltkontakte dei einzelnen Schützen
betätigt. Die Anordnung wäre so zu treffen, daß die Schaltkontakte immer nur bei
demjenigen Teil aufgenommen werden, dessen Kupplung oder Klinke elektrisch eingelegt
wird, während die übrigen im Ausschaltzustand bleiben.