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Vorrichtung zur Überwachung einer, insbesondere auf einem Fahrzeug
angeordneten Sammlerbatterie. Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Schutz
von elektrischen Sammlerbatterien, insbesondere solchen, die für Hilfszwecke auf
elektrischen Fahrzeugen verwendet werden, zum Einschalten von Plot- und anderen
Signalen, zur Abgabe von Energie an eine Vielfachschaltung mit Fernsteuerung für
Wagen oder Züge usw.
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Die Erfindung bezweckt in der Hauptsache, die Batterien der Wagen
oder Zugeinheiten gegen unerwünschte Einwirkung aufeinander vollständig und unabhängig
voneinander zu schätzen. Das ganze System arbeitet durchweg selbsttätig und kann
den Bedingungen eines langen und schweren Betriebes genügen.
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In der Zeichnung zeigen Abb. i- und 2 mit übereinstimmenden Bezugszeichen
schematisch zwei verschiedene Ausführungsformen.
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ist die Sammlerbatterie, welche die Zugleitung zu speisen hat, die
durch die Leitungen Z; dargestellt wird und aus welcher die Not- oder Signallampen
S oder anderL# Vorrichtungen, wie Vielfa chschaltungen mit Fernsteuerung, ihre Energie
empfangen. Die Zugleitungen 6. ; können durch jeden Waffen des Zuges gelegt werden,
und der Zugstromkreis wird durch Kupplung der Leitungen des einen @:"agens sin den
anderen geschIossen.
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Die Zugleitungen 6, ; des einen Wagens sind also mit den Zugleitungen
6,1, 7« eines folgenden Wagens gekuppelt. Die Zugleitung ist demnach mit so viel
Sammlerbatterien verbunden, als Wagen oder Einheiten in einem Zuge sind, und diese
Sammlerbatterien suchen ;nährend der verschiedenen Ladungszustände aufeinander einzuwirken.
Besonders ist dies der Fall, wo die Sammlerbatterie des einen Wagens ein Bleityp
und die Sammlerbatterie des anderen Wagens ein Edisontyp ist, da beide Batterietypen
Spannungscharakteristiken haben, die weit voneinander verschieden sind. Z. B. ist
die Spannung, die zur vollen Ladung einer Edisonbatterie geeignet ist, wesentlich
höher als die Spannung zum Laden einer ratterie nach dem Bleityp. Wenn zwei solcher
Batterien unter solchen Bedingungen stehen, die gewöhnlich an dieselbe Zugleitung
angeschlossen sind, dann entladet die Batterie von höherer Spannung in die Batterie
von niedrigerer Spannung, oder die Batterie niederer Spannung empfängt Ladestrom
aus dem Ladestromkreis der Batterie höherer Sp#,nnung, ohne dab die mit der ersteren
verbundene Vorrichtung gegen die un-ewünschte Beladung aus der an die Stromleitung
angeschlossenen Stromquelle schützen könnte.
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Gegenstand der Erfindung ist es, zu verhindern, d aß diese
ungewünschten und schädlichen Wirkungen eintreten.
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Diesem Zwecke dient eine Überwachungsvorrichtung, welche im wesentlichen
aus einem selbsttätigen Relaisschalter besteht, der drei Spulen enthält, von denen
eine dauernd durch
die Batterie erregt wird, eine zweite die Relaislrontakte
überbrückt, während die dritte in der Zuleitung zum Verbraucherstromkreis liegt,
so daß sie je nach der Richtung des Stromflusses gegenläufig durchflossen werden
kann und bei Erregung durch die Batterie die Schließung des Relaisschalters, bei
Gegenstrom aus der Verbraucherleitung dagegen die Öffnung sichert. Demgemäß ist
der eine Pol der Batterie 5 an die Leitung ,7 der Stromleitung durch einen Leiter
38 angeschlossen, der andere Pol der Batterie 5 an den anderen Leiter 6 der Stromleitung
durch den automatischen Relaisschalter 6,f. Der Stromkreis, der von diesem anderen
Pol der Batterie 5 zu dem Leiter 6 der Stromleitung verläuft, ist: Leiter 6o, Spule
6i des Schalters 64., Schalterkontakt 7o, Brücke 62 des Schalters 64, Schalterkontakt
; i und Leiter 63. Die Brücke 62 des Schalters 64. ist mechanisch mit einem Kern
65 verbunden, dessen Bewegung durch die Spule 61 und auch durch die Spulen 67 und
66 gesteuert wird. Die Brücke 6:3 steht gewöhnlich in elektrischer Verbindung mit
den beiden Schalterkontakten 70, 71, so daß der Entladestromkreis der Batterie 5
zu dem Arbeitsstromkreis oder zu den Zugleitungen 6,7
gewöhnlich geschlossen
ist; die Batterie 5 kann so allen Einrichtungen Energie -zuführen, die von dem Arbeitsstromkreis
oder den Zugleitungen 6, 7 bedient werden.
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Der Relaisschalter 64. kann wie folgt ausgebildet sein (vgl. Abb.
2.): die Spule 67' des Schalters 64.' ist an die Batterie 5' durch den Leiter 68'
und Leiter 69' angeschlossen,; sie wird gewöhnlich erregt, ist aber zu den beweglichen
Teilen der Schaltung 64' so bemessen, daß sie den Schalter zu öffnen sucht, aber
nicht kräftig genug ist, dies zu tun. Die Spule 67' und Spule 61' sind so zueinander
gewickelt, daß der Strom, der durch die Spule 61' aus der Batterie 5' in die Zugleitung
führt, in der Spule 61' eine magnetmotorische Kraft erzeugt, die derjenigen der
Spule 67' entgegengerichtet ist. Der Schalter 6.7' wird so während der Entladeperiode
der Batterie 5' kraftschlüssig geschlossen gehalten.
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Die Spule 66' des Schalters 6.1' ist über die- Kontakte
70', 71' des Schalters 6¢' angeschlossen, und wenn der Schalter 6
4 geschlossen ist, dann ist die Spule 66' entmagnetisiert. Angenommen jedoch,
daß die Spannung der Zugleitungen 6', 7' über diejenige der Batterie 5' gehoben
wird, wenn z. B. eine Edison-Samnilerbatterie (mit höheren Spannungscharakteristik-en
, an einen folgenden Wagen angeschlossen ist und die letztere oder höhere Spannungsbatterie
(die z. B. die Batterie 37' sein kann) anfängt, einen Ladestrom in die Batterie
zu drücken, dann hat dies zur Folge, daß die Richtung des Stromes durch die :pule
61' des Schalters 64' umkehrt, worauf die Spule 61' sofort die Spule 67' unterstützt
und beide Spulen 61' und 67' den Kern 65' lieben und den Stromkreis an den Kontakten
70', 71' öffnen. Sobald der Schalter 6.4' so ge-
öffnet ist, wird die Spule
66' sofort erregt; die Windungen dieser Spule haben zu der Spule 67' einen solchen
Verlauf, daß die erstere die letztere unterstützt. Die Spule 66' unterstützt so
die Spule 67' so weit, daß der Schalter 64.' offen gehalten wird, und die Batterie
5' wird infolgedessen gegen die Aufnahme einer Ladung aus dem Stromkreise der Zugleitung
geschützt, während sie sonst ungeschützt bleibt.
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Der Schalter 6.1' bleibt in der Offenstellung, solange die Spannung
über der Zugleitung 6', ;' die Spannung der Batterie 5' überschreitet; unter diesen
Bedingungen bleibt die Spule 66' des Schalters 64.' erregt. Sollte die Spannung
über der Zugleitung 6', 7' sich der Spannung der Batterie 5' in. einem Wagen nähern
oder ihr gleich kommen, dann wird die Haltespule 66' wesentlich geschwächt und gestattet
dem Schalter 64' sich zu schließen; hierdurch verbindet er die Sammlerbatterie 5'
finit den Zugleitungen 6', 7'. Diese verbindende Wirkung kann jedoch nur eintreten,
nachdem die Zustände in dem Zugstromkreis im wesentlichen ihre Spaanung zu derjenigen
der Batterie 5' ausgeglichen und einen solchen Zustand herbeigeführt haben, daß
die Batterie 5' der Zugleitung Energie zuführen, aber ihr keine .entnehmen kann.
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Eine abgeänderte Ausbildungsform des Relaisschalters 6,4 ist in Abb.
i dargestellt. Dort ist ebenfalls der eine Pol des Stromsammlers 5 des einen Wagens
durch einen Leiter 38 mit der Zugleitung 7 verbunden, während der andere Pol mit
dem Zugleiter 6 verbunden ist, und zwar durch einen Leiter 6o, die Spule 61 des
selbsttätigen Relaisschalters 6-, den Kontaktschließer 6= des Schalters 61 und einen
Leiter 63. Der Isontaktschließer 62 des Schalters 6.1 wird für gewöhnlich durch
die Spule 67, welche mit ihren Enden durch Leiter 68 bzw. fit und -54 an den Stromsammler
angelegt ist, geschlossen gehalten. Die Spule 67 wirkt auf den Kern 65 des Schalters
6-., so daß der durch die Spule erregte Kern 65 den Stromschließer 6a in Berührung
mit den beiden I,Iol.takten des Schalters hält. In der Schließstellung des Stromschließers
62 wird die Wirkung der Spule 67 durch die Stromspule 61 unterstützt, welche von
dem vom Stromsammler zu den Zugleitern 6, 7 fließenden Strom durchflossen wird.
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Wenn die den Zugleitern 6, 7 aus einer anderen Stromquelle, z. B..
dem Stromsammler 37, aufgedrückte Spannung größer als di:# Spannung des Stromsammlers
5 ist, die z. 11).
durch eine höhere Ladestromspannung des Stromsammlers
37 verursacht sein kann, dann würde der Stromsammler 5 Ladestrom aus der Zugleitung
erhalten. Da dieser zum Stromsammler 5 fließende Ladestrom durch die Stromspule
61 des Schalters 64 geht, so kehrt er die Wirkung der Spule 61 um, welche- somit,
anstatt die Spule 67 in ihrem Bestreben, das Stromschlußstück 62 in der Schließstellung
zu halten, zu unterstützen., derselben entgegenwirkt und dadurch einen Abfall des
Stronischlußstücks 62 herbeiführt, so daß der Stromsammler 5 von der Zugleitung
abgeschaltet wird. Durch passende Bemessung der Spule und der Gewichte der bewegten
Teile des Schalters 64 kann die öffnung des Schalters 6.1 in demjenigen Zeitpunkt
herbeigeführt werden, in welchem der zum Stromsammler 5 aus der Zugleitung 6, ;
fließende Ladestrom eine gewünschte Stärke erreicht. Sobald der Schalter 6.1 geöffnet
worden ist, wird die Spule 66 .erregt, welche im N ebenschluß zu den dem Stromschließer
62 zugeordneten Kontakten liegt. Diese Spule 66 ist so gewunden, daß sie bei offenem
Schalter 64 der Spule 67 entgegenwirkt und somit die Schließung des Schalters durch
die Spule 67 so lange verhindert, als der Spannungsunterschied zwischen dem durch
die Zugleiter 6, ; fließenden Strom und dem Stromsammler 5 besteht. Sobald die Spannung
der Zugleitung sich der Spannung des Stromsammlers 5 nähert oder ihr gleich wird,
wird die Spule 66 des Schalters 6.1 im wesentlichen stromlos, wodurch der Spule
67 die Möglichkeit gegeben wird, den Schalter zu schließen. Auf diese Weise wird
der Stromsammler wirksam gegen den Zutritt von Ladestrom aus unerwünschten Stromquellen
geschützt, gegen welchen Ladestrom der Stromsammler sonst durch den mit ihm verbundenen
Mechanismus nicht geschützt werden könnte. Wenn mit einer Stromleitung ein Stromsammler,
z. B. 37, verbunden ist, dessen Ladespannung, wie es beim Edisonsammler der Fall
ist, wesentlich höher ist als die Ladespannung des Stromsammlers 5, wenn dieser
ein Bleisammler ist, dann würde der letztere Ladestrom aus dem Ladestromkreis des
Edisonsammlers erhalten.
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In den Abb. i und 2 sind auch jene Vorrichtungen eingezeichnet, welche
zur Ladung der Batterie dienen sollen. Dies geschieht unmittelbar aus dem Leitungsnetz
i, welches an dem einen Pol des Generators 2 angeschlossen ist, dessen anderer Pol
bei 3 geerdet ist. Ein Bügelkontakt 4 dient zur Zuleitung des Stromes in das Fahrzeug.
Die Verringerung der für die Ladungszwecke zu hohen Spannung kann durch Vorschaltung
irgendeines spannungsverbrauchendtn Apparates (,z. B.'desKoinpre,ssorniotors 9 mit
selbsttätigem pneumatischen Schalter i i, 15-i 9 und selbsttätigem Anlasser 72'-7q')
geschehen oder durch Vorschaltung eines geeigneten Drosselwiderstandes 39. Soll
der Motorstrom zum Laden dienen, so ist zwecks Schutzes der Batterie 5 gegen die
hohe Ladestromstärke bzw. Überladung eine Stromverzweigung vorgesehen, in deren
einem Zweige die Batterie 5 sowie ein selbsttätiger Schalter 2 i liegen, während
in den anderen Stromzweig ein konstanterNViderstand 13 und in einen der beiden Stromzweige
- ein veränderlicher Widerstand 23 eingeschaltet ist. Der selbsttätige Schalter
21 besteht aus einem Kontaktschlie-Izer 32, einem damit verbundenen Kern 33, einer
Spannungsspule 3q. und einer Stromspule 35. Der veränderliche Widerstand 23 besteht
aus einer Kohlensäule, einem gefederten Druckhebel 25-27 und einem Magnetkern 28,
welcher von der Spannungsspule 29 überwacht wird.
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Soll dagegen die Ladung der Batterie bei stillstehendem Hilfsmotor
9 erfolgen, so geschieht dies durc'li selbsttätige Einschaltung des Stromes über
den Drosselwiderstand 39, und zwar vermittels des Schalters 4i, welcher durch den
Relaisschalter q.7 überwacht wird. Der Schalter q i weist eine Spannungsspule .I()
und einen Kontaktschließer q.5 auf. Der Relaisschalter :I7 enthält drei Spulen,
die Spannungsspulen 51 und 57 und die Stromspule 43. Der Anker 56 des Relaisschalters
.1 .7 ist mit einem federbelasteten zweiarmigen Nebel .19, 5o, 58 verbunden, der
den Stromkreis 61, 49. .18 für die Spannungsspule 46 des Schalters .11 schließt
und öffnet.
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Die Erfindung bietet hiernach ein System und eine Einrichtung, mittels
welcher die Sanunlerbatterie eines jeden Fahrzeuges gegen unerwünschte Rückwirkung
der Batterien anderer Wagen des Zuges geschützt werden, und zwar selbsttätig und
in durchaus einfacher und praktischer Weise.