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Anordnung zur Überwachung der Einstellung des Dauerladestromes _ einer
Akkumulatorenbatterie Der sogenannte Dauerladebetrieb, bei welchem einer Akkumulatorenbatterie
dauernd ein geringer Ladestrom als Ausgleich für meistens kurzzeitige, verhältnismäßig
starke Entladungen und für die unvermeidliche Selbstentladung zugeführt wird, erfordert
eine möglichst genaue Bemessung des Ladestromes; damit die Batterie weder durch
Unterladung noch durch Überladung Schaden leidet. Die gleiche genaue Einstellung
des Ladestromes ist nötig, wenn die Batterie betriebsmäßig überhaupt nicht entladen,
sondern nur in Bereitschaft für Notfälle stehen und stets auf voller Ladung erhalten
werden soll. Das beste Merkmal für die richtige Einstellung, der Ladestromquelle
ist die Batteriespannung, deren Durchschnittswert nach Möglichkeit auf einer bestimmten,
durch Erfahrung zu ermittelnden Höhe gehalten werden muß.
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Dieses Verfahren bedingt eine häufige Beobachtung des Spannungsmessers,
und da die Spannung (als Folge der Entladebeanspruchung, der Spannungsschwankungen
des Speisenetzes usw.) sich mehr oder weniger stark ändern kann, so beobachtet man
in der Regel Zufallswerte, die kein richtiges Urteil über die Einstellung gestatten.
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Man pflegt daher wohl in der Weise zu verfahren, daß man einen bestimmten
Bereich, z. B. auf die Zelle eines Bleiakkumulators umgerechnet, 2,1 'bis
2,3 V festsetzt, innerhalb dessen die Spannung sich bewegen darf, und als
Kontrollinstrument einen Spannungsmesser mit unterdrücktem Nullpunkt vorsieht, auf
dessen Skala der zugelassene Spannungsbereich oder die zugelassenen Grenzwerte auffällig
markiert sind. Dies Verfahren ist zwar für die Praxis recht bequem, es liegt aber
auf der Hand, daß es wenig genau und nur ein schlechter Notbehelf ist.
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Man ist daher dazu übergegangen, die Durchschnittsspannung selbst
zu messen, und zwar die eines abgelaufenen kürzeren oder längeren Zeitraumes, z.
B. eines Tages, einer Woche, je nachdem die Gleichmäßigkeit der Betriebsbedingungen
eine öftere oder weniger häufige Nachprüfung nötig macht. Die- Durchschnittsspannung
kann aus der Differenz der Ablesungen eines Amperestundenzählers errechnet werden,
der unter Vorschaltung eines entsprechend großen Widerstandes an die Batterieklemmen
angeschlossen ist, so daß er von einem der Batteriespannung proportionalen Strom
durchflossen wird und als Voltstundenzähler geeicht werden kann. Es eignet sich
hierzu besonders gut ein Elektrolytzähler, z. B. der auf Abscheidung von Quecksilber
beruhende Zähler. Gibt man dem Zähler einen solchen Meßbereich, daß die Skala bei
'Normalspannung für einen Monat ausreicht, und teilt man die Skala in Tage, so soll
die als Zeiger dienende Quecksilberkuppe an irgendeinem Tage des Monats auf dem
diesem Tage zugeordneten Teilstrich stehen, weil dann für die ganze abgelaufene
Zeit seit dem letzten Kippen des Zählers die richtige Durchschnittsspannung vorhanden
gewesen ist. Steht der Zeiger höher oder niedriger, als er soll, so ist die Stromquelle
entsprechend zu regeln, so daß der Dauerladestrom im ersten
Falle
etwas erniedrigt, im letzten etwas erhöht wird.
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Zähler mit dieser und ähnlicher Einrichtung sind in den Vereinigten
Staaten von Amerika unter der Bezeichnung Floatmeter zur Anwendung gekommen.
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Nun besteht die Schwierigkeit, daß man wegen der verhältnismäßig geringen
Höhe des einem Tage entsprechenden Skalenintervalls kleine Abweichungen von dem
Sollstande des Zählers schlecht feststellen kann, so daß man wohl eine Ableselupe
zu Hilfe zu nehmen pflegt. Die Feststellung der Durchschnittsspannung wird nun gemäß
der vorliegenden Erfindung dadurch erleichtert, daß man in dem Spannungsmeßkreis
- des Voltstundenzählers einen in Reihe mit einem Zusatzwiderstand liegenden Eisen-Wasserstoff-Widerstand
anordnet. Der Eisen-Wasserstoff-Widerstand hat die Eigenschaft, innerhalb eines
gewissen Bereichs seinen Widerstandswert fast proportional der an seine Klemmen
angelegten Spannung durch Temperaturzunahme zu erhöhen, so daß seine Stromstärke
nahezu konstant bleibt. Schal tungen für Meß- und Regelzwecke, bei denen diese Eigenschaft
für genauere Messung verwertet wird, sind bereits bekannt. Man schließt hier den
Eisen-Wasserstoff-Widerstand in Reihe mit einem gewöhnlichen Widerstand an eine
veränderliche Spannung an, und der Zusatzwiderstand verbraucht alsdann, weil er
von einem beinahe konstanten Strom durchflossen wird, eine nahezu konstante Spannung,
so daß also der Eisen-Wasserstoff-Widerstand die Schwankungen der veränderlichen
Anschlußspannung nahezu voll übernimmt, während sich der Mittelwert der Anschlußspannung
um den fast unveränderlichen Spannungsverbrauch des Zusatzwiderstandes vermindert.
Die prozentualen Schwankungen der veränderlichen Spannung wirken sich infolgedessen
am Eisen-Wasserstoff-Widerstand mit entsprechender Verstärkung aus.- Schwankt z.
B. die veränderliche Spannung um den Mittelwert ioo V zwischen iiö - 9o V, also
um ± io °11o, und verbraucht der Zusatzwiderstand z. B. 8o V, so ist die Spannung
am Eisen Wässerstoff-`Viderstand maximal ....... iio - 8o = 30 V,
normal ....... ioo -8o = 2o V, minimal ...... go -8o = io V. Die Abweichung
von der Normalspannung beträgt jetzt ± j0°10. Der Zählerstrom ändert sich jetzt
allerdings nicht proportional der veränderlichen. Spannung, doch kommt es bei dem
beschriebenen Zweck des Zählers hierauf auch nicht an. In der Abb. i ist die Anordnung
gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt. In dieser Abbildung bezeichnet
a die auf Dauerladung stehende Batterie, an deren Klemmen b und c der Meßstromkreis
mit dem Eisen-Wasserstoff-Widerstand d, dem Zähler e, dem Zählervorschaltwiderstand
f und dem Widerstand g angeschlossen ist. Der Widerstand f wird so bemessen, daß
bei Normalspannung der durch den Zähler e fließende Strom denselben Wert hat, wie
er ihn bei Fehlen des Eisen-Wasserstoff-Widerstandes d haben muß, damit die Zählerangabe
der. Skalenteilung entsprechend vorschreitet.
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In Abb.2 ist in der mittleren Senkrechten die Skala dargestellt. Die
Zahlen bedeuten die Tage eines Monats. Bei dauernd gleichmäßiger Spannung erreicht
der Zähler am Ende jeden Tages den Tagesteilstrich. Ist die Spannung veränderlich
und hat der Zähler z. B. zwar am ersten Tage im Punkt a den vorgeschriebenen Stand
erreicht, ist er aber am zweiten- Tage schneller vorgeschritten, so erreicht er
etwa den auf der linken Seite angegebenen Punkt b der Skala. Durch Einstellung des
Ladestroms soll der Zähler am dritten Tage derart langsamer fortschreiten, daß am
Ende des dritten Tages die Normalhöhe bei c wieder erreicht 'wird. Am Ende des vierten
Tages möge der Zähler erst den Punkt d erreichen, also zurückgeblieben sein. Eine
Einstellung auf höhere Ladespannung soll ihn dgnn am fünften Tage wieder auf den
vorgeschriebenen Punkt e bringen. Die rechte Senkrechte zeigt die Bewegung eines
Zählers mit nach der Erfindung verstärkter Empfindlichkeit. Ihre Punkte a bis e
entsprechen den gleich bezeichneten Punkten der linken Senkrechten: Die Meßgenauigkeit
des Voltstundenzählers wird also auf Grund der vorliegenden Erfindung gesteigert,
so daß in einer bisher noch nicht erreichten Genauigkeit der Dauerladestrom überwacht
und eingestellt werden kann.