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Gleichrichteranlage zum selbsttätigen Aufladen von Sammlerbatterien.
Die Aufladung von Batterien soll so weit selbsttätig erfolgen, daß der Vorgang von
einem ungeschulten Arbeiter überwacht werden kann. Die Erfindung besteht in einer
Lösung dieser Aufgabe und verbindet damit eine Reihe neuartiger Vorteile.
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Erfindungsgemäß soll die Auflad'ung von Batterien derart erfolgen,
daß durch ihre Zellen bis zum Zeitpunkt der .Gasentwicklung ein Strom konstanter
Größe hindurchgeschickt wird, wobei die hierzu erforderliche Ladespannung selbsttätig
durch einen Spannungsregler eingestellt wird, so daß man keine oder nur eine geringe
Induktivität zur Regelung der Ladestromstärke benötigt. Voin Zeitpunkt einsetzender
Gasentwicklung angefangen, in dem die gegenelektromotorische Kraft je Zelle 2,4
Volt beträgt, bis zum Zeitpunkt der vollen Aufladung der Batterie verstreicht bekanntlich
eine bestimmte, stets gleichbleibende Zeitspanne. Man kann daher vom Zeitpunkt einsetzender
Gasentwicklung ab ein Zeitschaltwerk in Tätigkeit setzen durch das im Zeitpunkt
der vollendeten Aufladung die Anlage stillgesetzt wird. Der Erfindung zufolge soll
im Zeitpunkt einsetzender Gasentwicklung außer der Einschaltung des bekannten Zeitschaltwerkes
unter Stillegung des selbsttätigen Spannungsreglers selbsttätig eine größere Induktivität
wie zuvor in die Speiseleitungen der Anlage geschaltet werden, die von diesem Zeitpunkt
ab die Regelung der Ladespannung übernimmt. Gegenüber den bekannten Anordnungen,
bei denen während des ganzen Ladevorganges Drosselspulen in den Speiseleitungen
liegen, zeichnet sich der Erfindungsgegenstand durch eine wesentliche Verbesserung
des Leistungsfaktors in der ersten Ladeperiode, d. h. bis zu einsetzender Gasentwicklung
in den Batteriezellen, aus. Der verhältnismäßig schlechte Leistungsfaktor, der sich
in der zweiten Ladeperiode, d. h. bis zur vollen Aufladung der Batterie, einstellt,
kann in Kauf genommen werden, da die Spannungsregeleinrichtungen wesentlich einfacher
ausfallen, wenn man in der zweiten Ladeperiode bloß Drosselregelung anwendet.
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Der Erfindungsgegenstand wird ferner durch verschiedene Signaleinrichtungen
gekennzeichnet, die Ausbleiben des Wechselstromes und selbsttätiges Ausschalten
der aufgeladenen Batterie gesondert anzeigen.
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Abb. i stellt den Verlauf des Ladestromes und der Ladespannung in
Abhängigkeit vor. der Ladezeit bei Benutzung der beispielsweisen Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes gemäß Abb.2 dar.
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Der Abb. i zufolge beträgt die -gesamte Ladezeit der Batterie fünf
Stunden. Nach Ablauf von drei. Stunden, während welcher Zeit unter. allmählichem
Hinaufsetzen der Spannung mit konstanter Stromstärke aufgeladen wird, setzt die
Gasentwicklung in den Batteriezellen ein. In diesem Zeitpunkt wird die selbsttätige
Spannungsregeleinrichtung außer Betrieb gesetzt und die Spannungsregelung einer
Drosselspule übertragen.
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Gemäß der Abb. 2 wird die Batterie 9 vom Gleichrichter i gespeist.
Der mit Anzapfungen 3 versehene Transformator 2 dient als Spannungsregler; ihm wird
vom Drehstromnetz d. über den Betätigungsschalter 5 mit der Spule ig elektrische
Energie zugeführt. Bis zur einsetzenden Gasentwicklung in den Batteriezellen geschieht
dies über Drosselspulen 16 von kleiner und hiernach über Drosselspulen 17 von größerer
Induktivität. Die Drosselspulen 16 können auch fortgelassen werden, ohne am Wesen
der Erfindung etwas zu ändern. Die Umschaltung von den Drosselspulen kleiner auf
die größerer Induktivität erfolgt mittels des selbsttätigen Nullspannungsschalters
6 mit der Spule 7. In der Gleichstromleitung 8 liegt ein Widerstand 13, parallel
zu dem die Stromspule des Kontaktamperemeters 12 geschaltet ist. Das Kontaktamperemeter
12 steuert das Zwischenrelais ii, durch das der Motor io des Stufentransformators
2 gesteuert wird. Der Schützenschalter 14 wird geöffnet, wenn die Spannung je Zelle
2,q. Volt erreicht hat. Werden die Kontakte des Schützenschalters 14. stromlos,
so wird einerseits der Stromkreis der Spule 7 des Schalters 6 unterbrochen, so daß
der Schalter 6 umgelegt wird, und andererseits wird die Spannungsregeleinrichtung
12, 11, io außer Betrieb gesetzt. Der Schalter i8 dient zur Beeinflussung der Spannungsregeleinrichtung;
durch dessen Hinundherbewegung kann die Spannung des Transformators
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von Hand aus beliebig eingestellt werden, auch dann, wenn die Spule des Kontaktamperemeters
12 stromlos ist. Der Schalter 5a dient zum Anschluß der Batterie 9 an die Sammelschiene
B. Wenn die Spannung je Zelle 2,q. Volt erreicht hat, wird das Zeitschaltwerk 15
eingeschaltet und läuft bis zur vollen Aufladung der Batterie. Dann wird der Schalter
SL und dadurch der Sehalter 5 geöffnet- so daß die ganze Anlage stilliegt.
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Damit beim vorübergehenden Ausfall des Drehstromes die Gleichrichteranlage
eingeschaltet bleibt, muß die Spule ig des Schalters 5 von der Batterie 9 gespeist
werden. Mit Rücksicht auf die Ausbildung des Zeitschaltwerkes 15 ist in den Stromkreis
der Spule i9 der Schützenschalter 2o gelegt, dessen Kontakte sich öffnen, wenn der
Ladevorgang abgeschlossen ist. Parallel zur Spule ig liegt die Anzeigevorrichtung
26, die den Abschluß der Aufladung der Batterie 9 anzeigt. Eine andere Anzeigevorrichtung
23, die von der Batterie 24 in Tätigkeit gesetzt werden kann, dient dazu, um ein
Ausfallen des Wechselstromes anzuzeigen. In ihrem Stromkreis liegt der Handschalter
25 und der Schützenschalter 22, dessen Spule beispielsweise im Stromkreis 21 der
Hilfsanoden des Gleichrichters liegen kann.
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Ein Arbeitsspiel der Anlage vollzieht sich etwa folgendermaßen: Zu4Qrst
wird mittels des Schalters 18 die Spannung des Transformators 2 derart herabgesetzt,
daß beim Einlegen des Schalters 5a keine Überlastung der Batterie g stattfinden
kann. Nun beginnt der Ladevorgang, wobei durch das Kontaktamperemeter 12 das Relais
i i und den Motor io die Spannung des Transformators 2 selbsttätig derart geregelt
wird, daß die Ladestromstärke konstant bleibt. Setzt etwa während des Ladevorganges
die Wechselspannung in den Sammelschienen .. aus, so ertönt das Alarmsignal23. Der
Wächter der Anlage hat in diesem Falle nichts weiter zu tun, als die Dauer der Betriebsstörung
zu vermerken. Da der Schalter 5 in Einschaltstellung bleibt, beginnt sogleich mit
dem Einsetzen der Wechselspannung die Aufladung der Batterie von neuem. Bei Einsetzen
der Gasentwicklung in den Zellen wird das Uhrwerk des Schaltwerkes 15 in Bewegung
gesetzt, und gleichzeitig werden die Kontakte des Schützenschalters i¢ geöffnet.
Hierdurch wird das Kontaktamperemeter 12 stromlos, der Regelmotor io außer Betrieb
gesetzt, der Stromkreis der Spule 7 des Schalters 6 unterbrochen und die kleinen
Induktivitäten 16 gegen die größeren Induktivitäten 17 ausgetauscht. Ist die weitere
Aufladung bis 2,7 Volt je Zelle beendet, so wird der Schalter SZ geöffnet. Das Zwischenrelais
2o unterbricht dann den Stromkreis der Spule ig, wodurch der Schalter 5 geöffnet
wird, so daß die ganze Anlage nunmehr stilliegt. Gleichzeitig wird die Signaleinrichtung
26 in Tätigkeit gesetzt, die dem Wärter anzeigt, daß der Ladevorgang beendet ist.
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Damit ein Unterschied zwischen dem Ausfallen des Drehstromes und dem
selbsttätigen Ausschalten der vollgeladenen Batterie klar zum Ausdruck kommt, ertönt
beim Ausfallen des Stromes nur die Alarmglocke 23 durch das Relais 22; ist hingegen
die Batterie voll aufgeladen, so setzt das Zeitschaltwerk 15 durch das Relais 2o
eine Fallklappe am Relais 26 in Tätigkeit, wodurch ein Schild mit der Aufschrift
»Batterie ist aufgeladen« sichtbar wird. Ertönt demnach die Alarmglocke und das
Fallklappenrelais 26 zeigt nicht an, so wurde nur die Aufladung unterbrochen. Der
'Wärter hat bloß darauf zu warten, bis der Gleichrichter wieder zündet, und die
Dauer der Betriebsstörung zu vermerken. Ertönt hingegen .die Alarmglocke und ist
das Schild »Batterie ist aufgeladen« am Relais 26 sichtbar, so setzt der Wärter
nur die Alarmglocke außer Tätigkeit; die übrigen Schaltvorgänge sind bereits selbsttätig
erfolgt.
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Soll die Ladung unterbrochen werden, so erfolgt Ausschaltung der Schalter
5 und 25 von Hand aus.