DE632012C - Anordnung zur selbsttaetigen Schnelladung von Akkumulatorbatterien ueber gittergesteuerte Gleichrichter - Google Patents

Description

• Anordnung zur selbsttätigen Schnelladung von Akkumulatorbatterien. über gittergesteuerte Gleichrichter In vielen industriellen Betrieben und vor allem im Bahnbetrieb steht für die Ladung der Akkumulatorbatterien aus betriebstechnischen Gründen oft nur eine beschränkte Zeit zur Verfügung. Daher wäre an sich die günstigste Lademethode die mit konstanter Spannung, die auch den Vorzug besitzt, daß sie auf einfache Weise selbsttätig erfolgen kann. Die durch diese Lademethode bedingten hohen Stromspitzen zu Beginn der Ladung sind jedoch meist wirtschaftlich nicht tragbar wegen der notwendigen überbemessung der Ladeaggregate. Es sind bereits Einrichtungen bekanntgeworden, bei denen dieser Nachteil dadurch vermieden wird, daß die Regelung zunächst auf konstanten Strom erfolgt und nasch einer gewissen Ladezeit auf eine Regelung mit konstanter Spannung umgeschaltet wird, wobei vorteilhaft bei Erreichüng des für die Nachladezeit höchst zulässigen Stromes eine erneute Umschaltung der Regelung auf konstanten Strom erfolgt.
• Alle diese Anordnungen haben jedoch den Nachteil, daß sie für selbsttätige Ladung eine umfangreiche Hilfseinrichtung benötigen.
• Zweck der vorliegenden Erfindung ist daher die Nutzbarmachung der Regelung, auf konstanten Strom für die voll- selbsttätige Schnelladung mittels einer Einrichtung, die sämtliche Vorteile der bekannten Ladeeinrichtungen in sich vereinigt und mittels. welcher auf die denkbar einfachste Weise geregelt wird.
• Dies wird erfindungsgemäß mittels einer Schnelladeeinrichtung erreicht, durch welche der von einem gittergesteuerten Gleichrichter gelieferte Ladestrom bis zur Erreichung der Gasungsgrenze auf - einem hohen Wert und nach allmählicher Herabsetzung innerhalb einer Übergangsperiode während der darauffolgenden S.chlußperiode auf einem niedrigen Wert konstant gehalten wird. Diese Schnellladeeinrichtung ist dadurch 'gekennzeichnet, daß die die Steuerspannungen liefernde Regeleinrichtung vorn Beginn bis zum Ende der gesamten Ladung von ein und demselben stromabhängigen Relais beeinflußt wird, so daß dauernd auf konstanten Strom geregelt wird.- Dieses stromabhängige Relais wird während der Übergangsperiode durch ein beim Gasungszustand ansprechendes- Spannungsrelais derart beeinflußt, daß es den Regelwert des- Konstantstromreglers stufenweise nach einem beliebig festlegbaren Gesetz herabsetzt. Die Annäherung . an diese. gewünschte Ladestromkennlinie kann durch geeignete Bemessung der Anzahl und der Höhe der einzeinen--Stufer-fi-eiiebig weit getrieben werden. Für _Schnellädung wird man vor;, zugsweise eine- Annäherung an eine Kenhknie anstreben, wie sie -sich bei Ladung mit konstanter Spannung ergeben würde. Die Umschaltung von Stufe zu Stufe erfolgt er-` findungsgemäß durch ein Fortscbaltrelais, an dem leicht verschiedene Stromabstufungen zwischen den einzelnen Schaltschritten zur Anpassung des den Konstantstromregler steuernden Relais an die gewünschte Charakteristik eingestellt werden können.
• Der Aufbau der den Gegenstand der Erfindung bildenden Anordnung möge an dem in der Abb. i dargestellten Ausführungsbeispiel erläutert werden.
• Die Batterie i wird aus dem Drehstromnetz 2 über einen Hauptschalter 3 und einen aus Transformator 4 und Gleichrichtergefäß 5 bestehenden Gleichrichter 6 gespeist. Der Gleichrichter ist mit Steuergittern versehen und wird beispielsweise durch Phasenverschiebung der von dem Drehregler 7 gelieferten Gitterwechselspannungen gesteuert. Im Gleichstromkreis des Gleichrichters liegt außer einer Kathodendrossel 8 ein Widerstand 9, an dem die zur stromabhängigen Regelung verwendete Spannung abgegriffen wird. Diese Spannung wird einem Reglerrelais ib .zugeführt, dessen Kontaktarm ioi bei Überschreitung eines bestimmten - Stromes in der Relaisspule ia2 an den Kontakt 103, bei Unterschreitung dieses. Stromwertes an den Kontakt 104 angelegt wird. Dadurch wird jeweils der aus der Hilfsstromquelle i i gespeiste Stromkreis des Reglerantriebes 12, der z. B. ein kleiner Hilfsmotor sein kann, geschlossen, wobei .der Drehregler jeweils eine Drehung in dem Sinne ausführt, daB bei zu hohem Strom, d. h. bei Kontaktschluß Ioi bis io3,, die Phase- der Gitterwechselspannungen iiz Sinne- eines späteren Entladungsein. Satzes bei 'zu niedrigem Strom umgekehrt verschoben -wird. In dem Nebenschlußkreis .der Relaisspule io2 ist nun ein mit beliebig -einstellbaren Abgriffen versehener Widerstand 13 eingeschaltet, der so bemessen ist, daß der Regler i o bei. voll eingeschaltetem Widerstand 13 den vom Gleichrichter abgegebenen Strom . auf dem für die Ladung anfänglich erwünschten Höchstwert konstant hält. Die Abgriffe des Widerstandes 13 werden durch ein Tortschaltrelais 14 nacheinander kurzgeschlossen. Ein Spannungsrelais i 5 spricht bei dem durch den, Gasungszustand bestimmten Wert der Batteriespannung an. Das Fortschaltrelais 14 wird durch einen Hilfsmotor 142, beispielsweise einen Ferrarismotor, betrieben, der seine Spannung über das spannungsabhängige Relais 15 aus der Hilfsstromquelle i i erhält. Zur Abschaltung der Anlage nach beendigter Ladung ist außerdem beispielsweise ein Drehankerrelais 16 vorgesehen, das bei. überschreitung einer bestimmten Batteriespannung den Hauptschalter über die Au slösespule 1 7 auslöst.
• Zum besseren Verständnis der Wirkungsweise mögen noch die in den Abb.2 und 3 dargestellten Strom- bzw. Spannungskurven für die Ladezeit dienen. Der Ladestrom J (Abb. 2) ist zunächst auf den höchst zulässigen Wert begrenzt und würde, wenn bei Erreichung der Gasungsgrenze auf konstante Spannungsregelung umgeschaltet würde, nach der gestrichelt eingezeichneten Kurve verlaufen. Die Ladespannung V (Abb. 3) würde entsprechend auf dem gestrichelt eingezeichneten, der Gasungsgrenze entsprechenden Wert 2,4 Volt pro Zelle bleiben. Statt dessen wird jedoch erfindungsgemäß bei Erreichung der Gasungsgrenze, d. h. einer Batteriespannung von 2,4 Volt je Zelle, das Spannungsrelais 15 den Betätigungsstromkreis des Fortschaltrelais 14 schließen, dessen Kontaktwalze von nun lan schrittweise in Bewegung bleibt. Die Zeitabstände zwischen den einzelnen Schaltschritten, deren erster sofort beim Ansprechen des Relais 15 erfolgt, sind vorzugsweise .einander gleich, im Ausführcingsbeispiel 15 Minuten. Die Angleichung an jede beliebige -Charakteristik erfolgt durch entsprechende Einstellung der Abgriffe am Widerstand 13, .durch die dem Relais i o immer größere Ladestromwerte. vorgetäuscht werden. Die Angleichung .geschieht vorteilhaft entsprechend den in den Abb.2 und 3 dargestellten Verhältnissen so, daß die kritische Grenzspannung von 24 Volt je Zelle nicht überschritten wird. Die Anzahl der Schaltstufen richtet sich nach der durch Erfahrung bekannten Zeit, die vergehen muß, bevor der Wert des zulässigen Nachladestromes (im Beispiel 8oAmp.) erreicht wird. Ist der letztere Zeitpunkt überschritten, so wird der Betätigungsstromkreis des Fortschaltrelais 14 vorteilhaft von diesem selbst mittels des Hilfskontaktes 141 unterbrochen; der Ladestrom wird dann konstant auf dem Wert des Nachladestromes gehalten, wobei die Batteriespannung langsam ansteigt. Hat sie etwa 2,7 Volt je Zelle erreicht, so ist der Ladevorgang beendet; bei dieser Spannung spricht daher das hochempfindliche Relais 16, an und unterbricht den. Ladevorgang. .

Claims (3)

1. ' PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur selbsttätigen Schnellladung von Akkumulatorbatterien über gittergesteuerte Gleichrichter, bei welcher der Ladestrom bis zur Erreichung der Gasungsgrenze auf einem hohen Wert und nach allmählicher Herabsetzung innerhalb einer Übergangsperiode während der darauffolgenden Schlußperiode auf einem niedrigen Wert konstant gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die die Steuerspannungen liefernde Regeleinrichtung (7, 12) vom Beginn. bis zum Ende der gesamten Ladung von ein und demselben stromabhängigen ,Relais (io) gesteuert wird, welches während der Übergangsperiode durch ein bei Erreichung des Gasungszustandes ansprechendes Spannungsrelais (15) derart beeinflußt wird, daß es den Regelwert des Stromreglers (i o, 12) stufenweise nach einer vorbestimmten Kennlinie herabsetzt. .
2. 2.. Anbrdnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß .in dem Stromkreis des die stromabhängige Regelung bewirkenden Reglerrelais (i o) ein Widerstand (i3) vorgesehen ist, der stufenweise durch die Kontakte eines Fortschaltrelais (i4) überbrückt wird, das bei Erreichung der Gasungsgrenze in Betrieb gesetzt und bei Erreichung des Stromwertes des Nachladestromes stillgesetzt wird.
3. 3. Anordnung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke der Anpassung an jede beliebige Ladecharakteristik die Abgriffe des Widerstandes (i3) beliebig einstellbar ausgebildet sind.