DE613685C - Einrichtung zur selbsttaetigen Ladung von Fernsprechbatterien mit Gegenzellen - Google Patents

Description

Bei der Ladung von Fernsprechbatterien ist darauf zu achten, daß die Speisespannung immer in den zulässigen Grenzen gehalten wird, auch dann, wenn die Speisebatterie mit höherer Spannung geladen wird. Bei einer Nennspeisespannung von 60 Volt, welche für Fernsprechzentralen in überwiegender Anzahl, jedenfalls in Deutschland, verwendet wird, liegen die Spannungsgrenzen etwa bei

ίο 58 und 64VoIt₁

Zur Regulierung der Speisespannung innerhalb der zulässigen Grenzen werden in Anlagen mit selbsttätigem Ladungsbetrieb Gegenzellen benutzt, die bei steigender Batterieladespannung nacheinander eingeschaltet und bei sinkender Batterieladespannung nacheinander ausgeschaltet werden. Die Zu- und Abschaltung der Gegenzellen erfolgt hierbei durch Spannungskontrollorgane, die bei den bekannten Anordnungen aus einem oder mehreren Relais oder einem Kontaktvoltmeter bestehen. Diese Organe müssen bei den geringen Spannungsunterschieden, auf die sie reagieren sollen, sehr empfindlich sein, und es sind daher besondere Konstruktionsmaßnahmen erforderlich, um eine ungewollte Kontaktauslösung durch mechanische Erschütterungen zu verhindern. Macht es an sich schon Schwierigkeiten, Relais auf die einzelnen wenig voneinander abweichenden Spannungsstufen abzustimmen, so wirkt sich hierbei noch ungünstig aus, daß Relais infolge der verschiedenen magnetischen Wege beim Anzug und Abfall des Ankers voneinander abweichende Spannungen benötigen. Die An- und Abschaltung der Gegenzellen erfolgt demnach nicht bei gleicher Batteriespannung.

Die Erfindung vermeidet Relais bzw. Kontaktvoltmeter für die Spannungskontrolle; sie benutzt eine Einrichtung, die gegen mechanische Erschütterungen unempfindlich und auf die einzelnen Spannungsstufen genau abstimmbar ist und bei der ferner die Spannungen für die Einschaltung mit denen für die Abschaltung übereinstimmen. Erfindungsgemäß werden die Gegenzellen durch ein Gasvolumen, das eine kontaktregelnde Quecksilbersäule entsprechend bestimmten Spannungsstufen und dadurch hervorgerufenen Erwärmungsgraden verdrängt und zu diesem Zweck ständig mittels Heizdrahts von der Batterie beeinflußt wird, nacheinander bei der Ladung in den Verbraucherkreis eingeschaltet und bei der Entladung, nach selbsttätiger Abschaltung der Ladestromquelle, bei denselben Spannungsstufen der Reihe nach aus dem Verbraucherkreis ausgeschaltet.

Die Spannungsempfindlichkeit der erfindungsgemäßen Einrichtung ist sehr groß; sie kann durch günstige Formgebung des Glaskolbens so weit gesteigert werden, daß ein Anstieg der Quecksilbersäule um etwa 2 mm erreicht wird, wenn die Batteriespannung von 60 auf 61 Volt steigt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß zufolge der thermischen

Trägheit der Schaltröhre diese ihre Schaltreihe ungestört von etwaigen Pendelschwingungen des Stromes durchführt.

In der Zeichnung sei B die Batterie der Fernsprechzentrale FZ. In der Verbindung 1-2 befinden sich beispielsweise drei Gegenzellen. Die Batterie wird durch irgendeine Stromquelle, z. B. Gleichrichter oder Maschinen oder ein Gleichstromnetz, über die ίο Zuleitung 3-4 geladen. Parallel zur Batterie liegt der Metallfaden S, welcher sich in einem luftdicht verschlossenen Gefäß befindet, das mit Gas gefüllt ist und an seinem unteren Ende mit einer Röhre 6 in Verbindung steht, die mit Quecksilber 7 gefüllt ist. Die beiden Schenkel der U-förmig gebogenen Röhre 6 haben verschiedene Durchmesser, und zwar hat der Schenkel 9 einen größeren Durchmesser als der Schenkel 8. Dies hat den Zweck, die Bauhöhe des U-förmigen Rohres möglichst zu beschränken und die Steighöhe des Quecksilbers in Abhängigkeit von der Batteriespannung möglichst groß zu halten; beispielsweise lassen sich bei einer von 60 bis 62 Volt steigenden Batteriespannung 5 mm Niveauunterschied mit dieser Einrichtung erzielen. Die Herstellung von Schaltvorgängen bei derartig kleinen Spannungsdifferenzen bietet also bei dieser Einrichtung keine Schwierigkeiten, während sie bei Verwendung von Relais die bekannten großen Schwierigkeiten bereitet. Außerdem hat die Einrichtung noch den weiteren Vorteil, daß die Schaltvorgänge sowohl beim Ansteigen als auch beim Absteigen der Spannung bei gleichen Spannungswerten einsetzen. Mit Relais ist diese Schaltung nicht möglich, da der magnetische Kreis des Relais im angezogenen und im abgefallenen Zustand des Ankers verschiedene Amperewindungen bedingt. Schenkel 8 trägt an seinem oberen Ende mehrere Zuführungen 10, 11, 12, 13 von verschiedener Länge. Die Zuführungen io, 11, 12 sind mit den Relaiswicklungen 14, 15, 16 verbunden, welche Wicklungen andererseits von der Batterie B über die Zuleitung 17 gespeist werden. Die Zuführung 13 ist mit der anderen Zuleitung der Batterie 18 verbunden. Die Relais 14, 15, 16 haben Kontakte 19, 20, 21, welche mit den Gegenzellen 22, 23, 24 so verbunden sind, daß sie diese Gegenzellen kurzschließen bzw. öffnen. Außerdem ist ein Relais mit der Wicklung 25 vorgesehen, welche Wicklung parallel zur Batterie liegt. Dieses Relais verbindet oder trennt die Batterie B mit der Ladestromquelle, beispielsweise mit Hilfe des Kontaktes 26.

Der gesamte Vorgang spielt sich dann in folgender Weise ab:

Es sei beispielsweise die Zentrale in Betrieb und die Ladestromquelle von der Batterie B getrennt. Die Batteriespannung beträgt beispielsweise 60 Volt und sinkt im Verlaufe der Arbeitszeit der Zentrale auf 59 Volt. Auf 59 Volt spricht das Relais mit der Wicklung 25 an und verbindet durch seinen abfallenden Anlier die Ladestromquelle über den Kontakt 26 mit der Batterie B. Damit wird die Batterie geladen. Die Batteriespannung steigt langsam auf 60, 62, 64 Volt. Bei 04VoIt ist die für die Zentrale höchstzulässige Spannung erreicht. Jetzt müßte eine Gegenzelle hinzugeschaltet werden. Dies geschieht automatisch auf folgende Weise:

Der Draht 5 wird durch die steigende Spannung stärker erhitzt und dehnt die ihn umgebende Gasmenge aus. Diese drückt auf den Spiegel der Quecksilbersäule 7, und zwar ist diese steigende Quecksilbersäule derartig abgestimmt, daß sie bei 64 Volt mit Hilfe der Zuleitung 12 die Leitungen 17, 14, 12, 13, 18 schließt, d. h. das erste Relais 14 zieht an und öffnet dadurch den Kontakt 19, welcher parallel zur Gegenzelle 22 liegt. Dadurch ist automatisch die erste Gegenzelle zwischen Batterie B und Fernsprechzentrale FZ eingeschaltet. Nunmehr kann die Batteriespannung weitersteigen, ohne daß die Zentrale eine unzulässig hohe Spannung erhält. Die Zentralenspannung bleibt 64 Volt maximal, 9" während die Batteriespannung auf 66VoIt beispielsweise steigen kann, vorausgesetzt daß eine Gegenzelle 2VoIt sperrt. Bei weiterem Steigen der Batteriespannung steigt auch die Quecksilbersäule 7 weiter und schließt den Kreis 17, 15, 11, 13, 18, d.h. also: das zweite Relais 15 zieht an und öffnet den Kurzschluß der Gegenzelle 23. Dasselbe Spiel wiederholt sich jetzt, wie vorbeschrieben, bis zum Steigen der Batteriespannung auf 68 Volt, während die Fernsprechzentralenspannung ihre 64 Volt maximal beibehält, und dann nochmals bis 70 Volt, auch unter Beibehalten der Zentralenspannung von 64 Volt. Bei 70 Volt sind sämtliche drei Gegenzellen 22, 23, 24 eingeschaltet. Beim Erreichen der Spannung von 70 Volt zieht das Relais 25 seinen Anker wieder an und trennt damit die Ladestromquelle von der Batterie. Bei dem dadurch erfolgenden Absinken der Batteriespannung werden durch Sinken des Quecksilbers im Rohr 8 automatisch die Gegenzellen nacheinander kurzgeschlossen. Die Batteriespannung sinkt langsam im Verlaufe der Arbeitszeit der Fernsprechzentrale, so daß sich nach einigen Stunden oder Tagen, je nach der Belegung der Fernsprechzentrale, dasselbe Ladespiel wiederholt. Die Schaltung ist hier in solcher Form dargestellt, daß sie möglichst Übersicht-Hch ist. Es sei aber die Ausführungsform nicht beschränkt, insofern als für die Steue-

rung größerer Ströme mit Hilfe der angegebenen Schaltmittel auch noch Zwischenrelais (Schaltschütze) benutzt werden können. Diese Ausführungsform wird aber praktisch seltener in Frage kommen, da die direkte Schaltungsform ohne Zwischenrelais bereits für eine Zentrale von looo Teilnehmern ausreicht. ·

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung zur selbsttätigen Ladung einer Fernsprechbatterie, bei der Gegenzellen bei steigender Batterieladespannung nacheinander eingeschaltet und bei sinkender Batterieentladespannung nacheinander ausgeschaltet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenzellen je nach den von bestimmten Spannungsstufen abhängigen Erwärmungsgraden eines ständig mittels Heizdrahts von der Batterie beeinflußten Gasvolumens, das eine kontaktregelnde Quecksilbersäule verdrängt, beim Laden der Reihe nacheinander in den Verbraucherkreis eingeschaltet und bei der Entladung nach selbsttätiger Abschaltung der Ladestromquelle bei denselben Spannungsstufen der Reihe nach aus dem Verbraucherkreis, z. B. durch Kurzschließung, ausgeschaltet werden.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur die Ein- und Ausschaltung der Gegenzellen selbst durch das Gasvolumen und die Quecksilbersäule erfolgt, während die Einschaltung des Ladevorganges bei niedrigstzulässiger Batterieentladespannung sowie die Unterbrechung der Ladung bei höchstzulässiger Batterieladespannung in an sich bekannter Art durch ein spannungsabhängiges Relais bewirkt wird.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gedehnte Gasvolumen auf eine Ouecksilbermenge wirkt, welche sich in einem U-förmigen Rohr mit zwei verschieden weiten Sehenkein befindet.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen