DE44862C - Umschalter für Accumulatoren - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Eine der in der Theorie bekannten Methoden, um directe elektrische Ströme vortheilhaft auf weite Entfernungen zu übertragen, besteht darin, diese Ströme unter hoher Spannung zu entsenden, wodurch es möglich wird, Conductoren von geringem Durchmesser in einer oder mehreren Batterien von hinter einander geschalteten Accumulatoren zu verwenden, die an der oder den Verbrauchsstellen aufgestellt sind, und hierauf oder gleichzeitig diese Batterien zu entladen, indem man ihre Elemente dergestalt anordnet, dafs ein Strom von mäfsig starker elektromotorischer Kraft geliefert wird, wie solcher meistens für Apparate, wie Glüh- oder Bogenlampen, Motoren, galvanoplastische Bäder etc., erforderlich ist. Wenn dieses Verfahren bisher noch nicht allgemein angewendet worden ist, so hat dies seinen Grund darin, dafs man in der Praxis auf gewisse Schwierigkeiten und Unzuträglichkeiten stiefs, die bisher noch nicht völlig überwunden werden konnten.

Die hauptsächlichsten Unzuträglichkeiten sind nun folgende:

1. Der Stromverbrauch ist für die verschiedenen , von den Accumulatoren abgezweigten Leitungen nicht derselbe und variirt sogar in einer jeden dieser Leitungen, indem gewisse Accumulatorgruppen erschöpft werden, während andere mehr erhalten, als sie brauchen, so dafs es unmöglich ist, einen regelmäfsigen continuirlichen Betrieb herzustellen.

2. Bei Unterbrechungen von Leitungen mit hochgespannten Strömen bildeten sich Extraströme und Funken, die für die angewendeten Apparate und sogar für die mit dem Dienst beauftragten Leute gefährlich waren.

Um dem ersten der vorerwähnten Uebelstände abzuhelfen, hat der Erfinder die Accumulatoren in der nachstehend beschriebenen Art angeordnet und dieselben mit einem weiter unten beschriebenen Umschalter combinirt.

Fig. ι der beiliegenden Zeichnung stellt schematisch ein Beispiel einer solchen Combination von Batterien und Umschalter dar.

Fig. 2 ist ebenfalls eine schematische Ansicht, in welcher der Umschalter dargestellt ist.

Die Anordnung der Accumulatoren ist wie folgt:

. Ist die Anzahl von Volts gegeben, welche die Spannung darstellt, unter welcher der Strom von der entfernt liegenden Quelle zur Verbrauchsstelle geführt werden soll, so bildet man eine Batterie von Accumulatoren, die alle hinter einander geschaltet sind, und so viele Accumulatoren enthält, als zur Erreichung der genannten Spannung erforderlich ist.

Vorausgesetzt ferner, man habe z. B. sechs Leitungen zu speisen, von denen jede eine Strommenge beansprucht, die von denen der anderen Leitungen verschieden ist, und wo jede Leitung Apparate besitzt, die sämmtlich bei gleicher Spannung functioniren können. In diesem Falle theile man die vollständige Serie von Accumulatoren in so viele unter einander gleiche partielle Serien, als erforderlich ist, damit jede die genannte Spannung erhalte.

Man hat dann eine Serie von partiellen Batterien in Spannung, in denen die Elemente gleichfalls in Spannung sind, und wobei jede partielle Batterie dieselbe Anzahl Volts hat,

nämlich diejenige, für welche die Empfangsapparate construirt sind. Diese partiellen Batterien haben gleichfalls dieselbe Oberfläche, und hängt dieselbe von der Anzahl von Amperes ab, welche diejenige der sechs Leitungen absorbirt, deren Verbrauch am beträchtlichsten ist.

Bei dieser Anordnung wird es genügen, die Hauptconductoren der sechs Leitungen zu zweien mit den beiden Polen jeder partiellen Batterie zu verbinden, wobei jede der letzteren so eine der Leitungen speist. Wenn jede Leitung dieselbe Stromintensität absorbirte, so würde diese Anordnung genügen, und könnte man unter diesen Umständen fortfahren, die vollständige Serie der Batterien auf Spannung zu laden während die partiellen Batterien sich in den an ihrem Pole abgezweigten Leitungen entladen würden.

Um ein continuirliches Functioniren zu erzielen, würde es bei dieser Anordnung genügen , wenn der Ladestrom sechsmal gleich oder ziemlich gleich wäre demjenigen Strome, den jede der sechs angenommenen Leitungen verbraucht.

Wenn aber, wie dies in der Praxis fast immer der Fall ist (und besonders, wenn es sich um elektrische Beleuchtung in Städten handelt), der Verbrauch der Leitungen unter einander variirt, so kann diese Anordnung nicht mehr genügen. Alle hinter einander geschalteten partiellen Batterien theilen sich gleichmäfsig in den von der Quelle aus entsendeten totalen Ladestrom mit ihren gesammten hinter einander geschalteten Elementen. Wenn somit gewisse partielle Batterien mehr verbrauchen und andere weniger, so wird der Fall eintreten , dafs die ersteren schneller erschöpft werden wie die letzteren, oder sogar, dafs, während die ersteren schnell erschöpft werden, die anderen, die weniger verbrauchen, als sie empfangen, bis zum Maximum geladen werden, und dafs der Strom, der dann noch durch dieselben hindurchgeht, vollständig verloren ist. Ist man auf diesem Punkte angekommen, so kann man offenbar nur dadurch die Sache wieder in Ordnung bringen, dafs der Verbrauch bei den erschöpften Batterien und die Ladung der gesättigten Batterien unterbrochen wird.

Dieser Uebelstand ist es, der sich in der Praxis der Anwendung des in Rede stehenden Vertheilungsmodus entgegenstellt, und den der Erfinder dadurch beseitigt, dafs er die oben beschriebene Anordnung von Accumulatoren mit einem Umschalter combinirt, der den Zweck hat, die partiellen Batterien und die zu speisenden Leitungen abwechselnd mit einander zu verbinden.

Dieser Umschalter kann z. B. folgendermafsen construirt sein:

Die von den Polen der partiellen Batterien i, 2 ... 6 (s. Fig. i) auslaufenden Drahtpaare endigen jedes in ein Paar isolirte Bürsten ι', 2', 3¹ . . . 6¹. Jede dieser Bürsten ruht auf einem der 12 Kupferringe ι^a, ι^b, 2^a, 2^b . . . 6 ^a, 6^b, die concentrisch zu einander auf einer aus einem isolirenden Material gefertigten Scheibe A angeordnet sind.

Auf der unteren Seite der Scheibe A sitzen 12 Metallknöpfe, und zwar je zwei auf sechs von einander gleich weit abstehenden Radien derart, dafs sie zwei concentrisch zu einander liegende Kreise bilden, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Jedes der sechs Knöpfepaare ist mit einem der sechs Paar Kupferringe auf der oberen Fläche der Scheibe A leitend verbunden.

Unter dieser ersteren, um die Achse c drehbaren Scheibe A liegt eine zweite feste Scheibe B, in welcher die Achse c befestigt ist. Die Scheibe B trägt auf ihrer oberen Fläche 12 Contactknöpfe, die genau in derselben Weise angeordnet sind wie die Knöpfe auf der unteren Fläche der Scheibe A; auf dem äufseren Umfange, der Scheibe B sind sechs Paar Klemmen angebracht, von denen jedes mit einem Paar Knöpfe (s. Fig. 2) leitend verbunden ist. In der schematischen Darstellung in Fig. 1 sind die Knöpfepaare der Scheiben A und B dargestellt, als wenn sie neben einander liegen, während sie in Wirklichkeit radial hinter einander liegen, wie in Fig. 2 angedeutet ist. Diese Darstellungsweise ist absichtlich gewählt worden, um Fig. 1 klarer zu machen. Von den genannten sechs Paar Klemmen laufen sechs Paar Hauptconductoren aus, welche die die Empfangsapparate enthaltenden sechs Leitungen speisen. In der in Fig. 1 dargestellten Lage sieht man, dafs die partiellen Batterien i, 2 ... 6 die bezw. Leitungen ab. . .f speisen. Man erkennt ferner, dafs man die Scheibe A nur '/g-Umdrehung machen zu lassen braucht, um die partiellen Batterien 1, 2, 3 ... 6 den Leitungen bcdefa entsprechen zu lassen, eine weitere '/_e-Umdrehung, und die partiellen Batterien würden den Leitungen cdefab entsprechen u. s. w.

Es wird somit genügen, dieses Manöver periodisch, z. B. jede halbe Stunde, zu wiederholen, um zu erreichen, dafs nach einer ge-, wissen Zeit, z. B. alle 3 Stunden, jede der Batterien so ziemlich genau dieselbe Strommenge entsendet habe wie die anderen Batterien^ und dies ist ja der verfolgte Zweck.

Es ist zu bemerken, dafs das Umschalten äufserst schnell erfolgt, und dafs diese Manipulation vorgenommen werden kann, ohne den Betrieb irgendwie zu unterbrechen. Der Stofs, der in der Beleuchtung dadurch eintritt, ist kaum bemerkbar.

Um nun dem zweiten oben bezeichneten Uebelstande abzuhelfen, der darin besteht, dafs

Extraströme und Funken sich bilden, wenn an irgend einem Punkte die Leitung plötzlich unterbrochen wird, hat der Erfinder an allen denjenigen Punkten, an welchen eine solche Unterbrechung eintreten kann, .passend gewählte, variable oder nicht variable Widerstände eingeschaltet. Die Punkte, an denen diese plötzlichen Unterbrechungen gewöhnlich stattfinden, sind besonders solche, wo Hülfsapparate eingeschaltet sind, wie Unterbrecher, Commutatoren, schmelzbare Sicherheitsverbindungen, Bürsten von Dynamos etc.

Die Fig. 4 und 5 stellen bezw· eine schmelzbare Sicherheitsverbindung und einen mit Widerständen ausgerüsteten Commutator dar.

Wie ersichtlich, sind diese Widerstände aus Windungen oder Spulen gebildet, die zwischen den Punkten auf jeder Seite derjenigen Stelle oder Stellen, an denen die Unterbrechungen eintreten können, passend angeordnet und in Nebenschlufs geschaltet sind. Sobald nun eine Unterbrechung eintritt, wird der Strom, von dem bisher nur ein sehr schwacher Theil in eine dieser Windungen von hohem Widerstände abgelenkt ist, ganz durch letztere hindurchströmen und seine Intensität daher beträchtlich vermindert werden.

Man kann auch, falls dies wünschenswerth erscheint, eine Reihe von Widerständen rR u. s. w., wie in Fig. 5 angedeutet ist, hinter einander einschalten, so dafs der Strom allmälig verringert wird, bis er hinlänglich schwach geworden ist, um bei einer etwa eintretenden Unterbrechung keine Gefahr befürchten zu müssen. .

Welche Anordnung man nun auch wählen möge, so mufs man vermeiden,' dafs in den angewendeten Widerstandsspulen sich durch Selbstinduction hervorgerufene Ströme bilden. Man mufs daher die Spulen nach einer der bekannten und zur Verhütung von Selbstinduction gewöhnlich angewendeten Methoden anordnen und z. B. in der in Fig. 4 angedeuteten Art und Weise verfahren, wo der Widerstand durch zwei isolirte Drähte gebildet ist, die zusammen und parallel zu einander um einen mit der Erde verbundenen Kern' aus nicht magnetischer Masse gewickelt sind, während die beiden Enden dieser Drähte mit einander verbunden sind.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Bei dem Verfahren, elektrische Ströme' auf Entfernungen zu übertragen, darin bestehend, eine Batterie Accumulatoren mit hochgespanntem Strom zu laden, und dieselbe dadurch zu entladen, dafs ihre Elemente in der Weise gruppirt werden, dafs die gewünschte Intensität und elektromotorische Kraft zur Vertheilung gelangt, die Anwendung eines Umschalters, der im wesentlichen aus zwei Scheiben besteht, von denen die obere A sich frei um eine Achse c und auf der unteren Scheibe B drehen kann, wobei die erstere Scheibe auf ihrer oberen Fläche mit concentrisch zu einander liegenden Metallreifenpaaren versehen ist, gegen welche Bürstenpaare reiben, und deren untere Fläche Knöpfe trägt, die zu zweien auf gleich weit von einander liegenden Radien und alle zusammen auf zwei concentrisch zu" einander liegenden Peripherien angeordnet sind, wobei jedes Paar Knöpfe mit einem der Metallreifenpaare verbunden ist, und die zweite Scheibe B auf ihrer oberen Fläche Knöpfe hat, die ebenfalls genau in der eben beschriebenen Weise angeordnet sind, und von denen jedes Paar mit zwei Klemmen verbunden ist, die auf der äufseren cylindrischen Oberfläche der Scheibe sich befinden, wie solches in den Fig. 1 bis 3 dargestellt und oben beschrieben ist.

   . Hierzu ι Blatt Zeichnungen