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Vorrichtung zur Verhinderung der überladung und Unterladung von Batterien
in Pufferschaltung Bei der Zusammenschaltung von Generatoren oder ruhenden Gleichrichtern
mit Batterien, die ein Stromverbrauchernetz in Pufferschaltung beliefern, besteht
insbesondere bei schwankendem Stromverbrauch für die Batterien die Gefahr der Überladung
und Unterladung, denn die-stufenweise Anzapfung der Transformatoren und die Spannungsänderungensm
Drehstromnetz gestatten keine genaue Einstellung eines mittleren Ladestroms. Bei
konstantem Stromverbrauch muß der Transformator des Gleichrichters sekundärseitig
so angezapft werden, daß gerade nur der Verbrauchsstrom und ein kleiner Ladestrom
für die -Batterie geliefert wird- damit diese nie entladen wird. Auch hier bestehen
bezüglich -der Ladestromeinstellung die oben angeführten Schwierigkeiten. Die in
diesem Falle an der Stromlieferung vollständig unbeteiligten Batterien werden binnen
kurzem hart und verlieren infolge Oberflächenverringerung an Kapazität.
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Es ist bekannt, durch elektrolytische Zähler die .Lade- und Verbrauchsstrommenge
zu messen und beim Erreichen einer bestimmten Entladung die selbsttätige Wiedereinschaltung
der Ladestromquelle und nach der Aufladung die selbsttätige Abschaltung zu bewirken.
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Gemäß der Erfindung werden die obengenannten Mßstände dadurch beseitigt,
daß in die Batterieladeleitung und in die Verbraucherleitung ein Ouecksilberabscheidungsmesser
nach Art der Elektrolytzähler eingebaut wird, dessen kippbarer Quecksilberbehälter
zwei um rSo° versetzte \l-eßröhren für das abgeschiedene Quecksilber besitzt; die
abwechslungsweise zur Messung der Lade-bzw. Entladestrommenge und Kontaktgabe zwecks
selbsttätiger Ein- und Ausschaltung der Ladestromquelle und Kippung des Quecksilberbehälters
herangezogen werden. Die lleßröhren werden vorteilhaft U-förmig auggeführt, wobei
der mit dem -,Llbscheidungsraum verbundene Teil teilweise den Elektrolyten enthält;
während der andere vom ersteren durch Quecksilber getrennte Teil luftleer ist, Die
Entlademeßröhre gestattet Kontaktgabe bei ganz verschiedenen Entladestrommengen,
während durch die Lademeßröhre die einmal festgesetzte Entladestrommenge nebst einem
beliebig festzusetzenden Verlust als- Ladestrommenge gemessen wird. Die Meßröhren
sind außer mit einstellbaren Parallel- und- nicht dargestellten Vorwiderständen
im luftleeren Schenkel mit Kontakten in verschiedener Höhenlage versehen, welche
mit je einem weiteren Zuführungskontakt durch das abgeschiedene Quecksilber leitend
verbunden werden, sobald es einen bestimmten Stand erreicht hat. Hierdurch wird
der Stromkreis der Umschaltvorrichtung geschlossen,
und das -ießgerät
umin eine Stellung gedreht, in welcher das abgeschiedene Oueck_iiber der ersten
Röhre in den Quecksilberanodenrauni zurückfließt, aus dem es nach der anderen Mehröhre
abgeschieden wird: da gleichzeitig die Entlade- bzw. Laden ießrölire sich mit Quecksilber
füllt, so ist für jeden folgenden Schaltvorgang der gleiche luftleere kaum gesichert.
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Sollten irgendwelche Störungen auftreten, wodurch der Doppelmeßbehälter
nicht gekippt wird. so füllt das Ouecksilber die Lade- bzw. EntlademeLTröhre über
das festgesetzte 'Maß und erreicht einen beliebig angebrachten Jignalkontakr. Hierdurch
wird der Stromkreis zu einer Hupe geschlossen, die auf diesen Mißstand aufmerksam
macht.
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Die Ausbildung des Doppelmeßgeräts und in welcher Weise es zur Messung
und Umschalteng Verwendung findet, ist nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben.
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Die Zeichnung zeigt den augenblicklichen Stand einer Batterieentladung
auf das Verbrauchernetz. Die Stromläufe bei einer Entladung und Ladung sind folgende:
Als Ladestromquelle i, 2 dient beispielsweise ein Gleichrichter GI, der gleichstromseitig
durch den Schalter 3, 4 abgeschaltet ist. Die Abschaltung kann auch drelistromseitig
erfolgen. Die Zuleitung i, 6 zum. Pluspol der Batterie ist auch an den Schaltalzenklemmen
3', .. unterbrochen. Der Verbraucher-Strom fließt vom Pluspol 6 der Batterie über
einen Lademeßw iderstand nach 5 und über einen Entlademeßwiderstand nach S an die
Plusklemme des Verbrauchers V und geht über 9 zum -Minuspol 7 der Batterie zurück.
An diesen beiden Meßwiderständen liegt je eine Röhre des Doppelmeßgerätes, derart"
daß bei ihrer jeweiligen Umschaltung keine auch nur kurzzeitige Stromunterbrechung
stattfindet, was im Überwachungsbetrieb der Reichsbahn, Reichspost, Feuerwehr usw.
von äußerster Wichtigkeit ist. Entsprechend dem Spannungsabfall am Widerstand 5,
San dem die die Entladestrommenge messende elektrolytische Einrichtung io, i i mit
ihrem Vorwiderstand liegt, scheidet die Anode io Quecksilber an der Kathode i i
ab, das in die Entlademeßröhre mit dem Kontakt 12 fällt und sich mit dem schon dort
befindlichen Quecksilber mengt.
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Beide Meßröhren sind nämlich [U-förmig gebogen und enthalten beim
Beginn des -Meßvorganges schon eine kleine Menge Quecksilber, welche die beiden
Schenkelräume voneinander trennt. Während der Entladezeit befindet sich in dem rechten
Schenkel der unteren Röhre über dem Quecksilber der Elektrolyt, während in dem linken
Schenkel ein luftleerer Raum ist, derart, daß die Ouecksilberkuppen eine ungleiche
Höhenlage besitzen. Während .der Ladezeit befindet sich in dem linken Schenkel,der
Elektrolyt und in dem rechten der luftleere Raum. Dieser luftleere Raum gestattet
die Anbringung von r Tontakten.
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An dein Widerstand 5, 6 liegt die :die Ladestrommenge messende elektrolytische
Einrichtung 30, 31; hier kann jedoch trotz des Spannungsabfalls an dem Widerstand
5, 6 kein Strom auftreten, da sich zwischen der Anode 3o und der Kathode 31 kein
Elektrolyt befindet.
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Durch das während des Stromdurchgangs zum Verbraucher abgeschiedene
Quecksilber wird die Entlademeßröhre gefüllt. Hat das Quecksilber im Vakuumraum
den Kontakt 13 erreicht, so ist der Stromkreis 6; 5, 8, i2;, i3; 1q., 18, 7 über
die Spule 1q., 18 eines 'Um-, schaltrelais geschlossen; durch den Magnetanker dieses
Relais wird ein Schalthebel nach rechts gezogen, welcher die Kontakte i9, 2o überbrückt,
und damit der Stromkreis 6, i9; 2ö, 21, 22, 15, 16, 7 über einen Zugmagneten geschlossen,
dessen Anker nach links hereingezogen -wird. Diese Zugbewegung wird in eine Drehung
umgesetzt, wobei ein großes Zahnrad einem wesentlich kleineren eine größere Winkelgeschwindigkeit
erteilt, so daß sich dieses letztere beim Hub des Magneten um iSo° dreht. Die Achse
dieses kleinen Zahnrades ist die Schaltachse; auf der zwei Schaltwalzen und der
Glaskolben des Doppelnießgeräts angebracht sind. Am Ende der Ankerbewegung wird
der Magnetstromkreis auf der einen Schaltwalze zwischen 2.1 und 22 unterbrochen
und ein zweiter Magnetstromkreis zwischen den Kontakten 4i und 42 auf derselben
Schaltwalze vorbereitet; auf der anderen Schaltwalze werden die Kontakte 3',, 4'
überbrückt, so daß der Gleichrichter, nunmehr angeschlossen ist. Gleichzeitig dreht
sich mit der Schaltachse auch das Doppelmeßgerät. Daher füllt sich der Anodenraum
wieder mit , der Quecksilbermenge;. die während der Entladung abgeschieden wurde.
Das Quecksilber in dem geschlossenen Schenkel der LademeB-röhre ergießt sich zum
Teil in den Kathodenraun der Röhre. Der Elektrolyf ergießt sich ebenfalls- in die
Lademeßröhre und verbindet die Anode 30 mit der Kathode 31. Die Verbindung
zwischen io und iz ist durch das Fehlen des-Elektrolyten getrennt. Das Gerät ist
nun in Ladestellung: Die Meßeinrichtung 30, 3 1 mit ihrem Vorwiderstand liegt
an dem Parallelwiderstand 5, 6 und soll die Strommenge messen, mit der die Batterie
wieder aufgeladen wird. Der Gleichrichterstrom i, 3, 3', q.`, q., 5 teilt sich [In
Punkt 5 in den Verbraucherstrom 5, 8 und den Ladestrom 5, 6: Letzterer fließt so
lange,
bis das Quecksilber in der Lademeßröhre den Kontakt 33 erreicht
hat, der so eingeschmolzen ist, dali die Ladestrommenge gleich der Entladestrommenge
einschließlich eines beliebig festgesetzten Verlustes ist. Eine Feinregelung wird
ermöglicht durch Einstellung des Vorwiderstandes. Erreicht das Quecksilber den Kontakt
33,. so ist der Stromkreis 6, 32, 33, 3-h 38, 7 über das Zwischenrelais geschlossen,
der Relaisanker und mit ihm der Schalthebel werden nach links eingezogen, die Kontakte
z9, q.o verbunden, und damit ist der Stromkreis 6, 19, 4:o, qa, 4.2, 35, 36, 7 über
den Zugmagneten der Kippvorrichtung geschlossen, dessen Anker nach rechts hereingezogen
wird. Damit dreht sich die Kipp-und Schaltachse wieder zurück, nach 18o° Drehung
wird die Verbindung zwischen den Kontakten4i und 4.2 unterbrochen und der Zugmagnet
stromlos; die Kontakte 21 und 22 sind dann wieder verbunden und auf der anderen
Schaltwalze ist die Verbindung zwischen 3' und 4' getrennt und hierdurch der Gleichrichter
wieder abgeschaltet. Das Doppelmeßgerät ist jetzt in die Entladestellung zurückgekippt.
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Diese Kippungen wiederholen sich immer dann, wenn der je«reils angeschlossene
Kontakt 13 bz«-. 33 von der Quecksilbersäule erreicht ist. Sollte aus irgendeinem
Grunde die Drehung beim Erreichen des Kontaktes nicht erfolgen, so würde sich bei
der Ladung wie bei der Entladung die Vakuumröhre immer weiter füllen, um schließlich
einen oberhalb des Kontaktes liegenden Signalkontakt 17 bzw. 3; zu erreichen. Dadurch
wird der Stromkreis 6, 5; S, 12, 17, So, 51, 7 bzw. 6, 32, 37, So, 51, i über eine
Hupe H geschlossen, die damit rechtzeitig anzeigt, daB die Batterie in zu
starkem Maße entladen bzw. geladen wird. Das Gerät muß alsdann nachgesehen werden.