DE710217C

DE710217C - Automatic battery charger for mine locomotives

Info

Publication number: DE710217C
Application number: DEA84375D
Authority: DE
Inventors: Emil Poellenhofer
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1937-10-02
Filing date: 1937-10-02
Publication date: 1941-09-06

Description

Selbsttätige Batterieladeeinrichtung für Grubenlokomotiven In schlagwettergefährdeten Gruben hat man bisher .noch keine elektrischen Lokomotiven verwendet, bei denen eine Batterieladung von der Oberleitung aus vorgenommen wird. Mit Batteriestrom hat man zwar schon Lokomotiven auf schlagwettergefährdeten Strecken betrieben. Damit war aber eine unwirtschaftliche Betriebsweise verbunden, weil Ersatzbatterien vorgesehen und die Batterien in besonderen Ladestationen geladen werden mußten.Automatic battery charger for mine locomotives in fire-weather endangered So far, no electric locomotives have been used in pits where the battery is charged from the overhead line. With battery power Locomotives have already been operated on routes prone to fire weather. In order to but an uneconomical mode of operation was associated with it, because replacement batteries were planned and the batteries had to be charged in special charging stations.

Wenn Batterien in stationären Anlagen in denen keine Explosionsgefahr besteht, geladen werden, so geschieht dies so lange, bis eine Spannung pro Zelle von 2,7 Volt erreicht ist. Bei Grubenbahnen, tdie auf schlagwettergefährdeten St ,recken arbeiten, ist jedoch, eine so hohe Ladungsspannung pro Zelle nicht möglich, da bereits bei 2,3 Volt pro Zelle die sogenannte Gasung beginnt, die auf jeden* Fall wegen der damit verbundenen Explosionsgefahr vermieden werden muß.If batteries are charged in stationary systems in which there is no risk of explosion, this continues until a voltage per cell of 2.7 volts is reached. However, on mine railways that work on roads that are at risk of firedamp, such a high charge voltage per cell is not possible, as the so-called gassing begins at 2.3 volts per cell, which must be avoided in any case because of the associated risk of explosion .

Die Aufgabe, die Batterien in derartigen Lokomotiven bei deren Fahrt mit Oberleitungsspannung zu laden, konnte bisher noch nicht in einwandfreier Weise gelöst «erden. Eine der Hauptschwierigkeiten liegt darin, daß wegen der in den Gruben herrschenden großen Temperaturunterschiede niemals die gleiche Charakteristik der Schaltapparate bei allenBetriebszuständen vorliegt. Die im nachstehenden beschriebene Erfindung schafft hier Wandel. Die Bedingungen, die an die Batterieladeeinrichtungvonauf schlagwettergefährdeten Strecken arbeitenden Grubenlokomotiven gestellt «-erden müssen, sind zusammengefaßt folgende: r. Die verwendeten Schaltapparate müssen Temperaturunterschieden gegenüber unempfindlich sein und bei dem rauhen Betrieb unter Tage auf jeden Fall einwandfrei arbeiten.The task of running the batteries in such locomotives Charging with overhead line voltage has not yet worked properly solved «earth. One of the main difficulties is that because of the in the pits The large temperature differences that prevail never have the same characteristics Switchgear is present in all operating states. The one described below Invention creates change here. The conditions imposed on the battery charger those at risk of firedamp Lines that have to be provided to working mine locomotives are summarized the following: r. The switchgear used must be able to withstand temperature differences be insensitive and in any case flawless in the rough operation underground work.

a. Eine Batterieladung darf nur dann vorgenommen werden. wenn die Oberleitungsspannung größer als die Batteriespannung ist.a. The battery may only be charged then. if the Overhead line voltage is greater than the battery voltage.

3. Der Ladestromkreis muß schon dann unterbrochen werden, wenn die Batteriespannung die Netzspannung noch nicht ganz erreicht hat, um auf jeden Fall einen Rücksteotn zu verhindern.3. The charging circuit must be interrupted when the Battery voltage has not quite reached the mains voltage, in any case to prevent a return.

d.: Die Ladung muß dann aufhören, wenn die Gasgrenze, die bei einer Spannung von 2,3 Volt pro Zelle liegt, erreicht ist, da sollst Explosionsgefahr besteht.d .: The charge must then stop when the gas limit, which is a voltage of 2.3 volts per cell, is reached, there should be a risk of explosion.

5. Die Ladung muß auch dann unterbrochen bzw. verhindert werden, wenn die Umschaltvorrichtung nicht mehr einwandfrei arbeitet.5. The charge must also be interrupted or prevented if the switching device no longer works properly.

6. Schließlich wird noch die Bedingung gestellt, daß die durch Ausschalten eines Automaten spannungslos gemachte Oberleitung nicht mehr von der- Batterie der Lokomotive unter Spannung gesetzt werden kann.6. Finally, the condition is set that the by switching off a machine no longer voltage-free from the battery of the Locomotive can be energized.

Die vorstehend genannten Forderungen werden restlos durch die selbsttätige Batterieladeeinrichtung nach der Erfindung erfüllt, welche in bekannter Weise die Batterie immer dann auf Ladung schaltet, «-eng sie aufnah'inefähig und die Netzspannung größer als die Batteriespannung ist. Das Neue und Erfinderische besteht darin, daß zwecksErmöglichung des Ladens der Batterie während des Fahrens mit Oberleitung ein polarisiertes Differential -relais benutzt wird, das den Ladestromkreis vor dem- Durchgang der Differenzspannung durch -Null unterbricht; also°das Fließen von Rückstrom vollständig verhindert.The above-mentioned claims are completely covered by the automatic Battery charger according to the invention met, which in a known manner The battery always switches to charge when it is able to receive and the mains voltage is greater than the battery voltage. What is new and inventive is that to enable the battery to be charged while driving with overhead lines polarized differential relay is used to control the charging circuit before the The passage of the differential voltage through -zero interrupts; also ° the flow of reverse current completely prevented.

Uni auf jeden Fall eine Batterieladung bis in die Gaszone zu vermeiden, ist eine Zwangsauslösung, für das Differentiairelnis: vorgesehen,. die in dem Augenblick wirksam wird, wenn die Gasung beginnt, wenn also 2,3 Volt pro Zelle erreicht sind, Die Zwangsauslösung besteht aus einer Spule, die.im stromdurchflossenen Zustand mittels ihres beweglichen Kernes auf den Schalthebel der Umschalttorrichtung mechanisch im Sinne einer Unterbrechung des Ladestromkreises einwirkt.. Um diese Auslösespule ton der. Temperatur unabhängig. zu machen, wird sie erfindungsgemäß aus einem Werkstoff mit niedrigem Temperaturkoeffizienten, z. B. Konstantan, Rheotan, Nickelin usw., hergestellt. Damit bei Ausfall der Auslösespule .auf jeden Fall die Batterieladung unterbrochen wird bzw. die Umschaltvorrichtting nicht mehr geschlossen werden kann, wird das Fließen des Ladestromes erfindungsgemäß von der Erregung der Ausli>ser:;t»ile abhängig gemacht.Uni to avoid charging the battery into the gas zone in any case, a forced release is provided for the differential relationship :. those in the moment takes effect when gassing begins, i.e. when 2.3 volts per cell are reached, The forced release consists of a coil which, in the current-carrying state by means of its movable core on the switching lever of the switching device mechanically acts in the sense of an interruption of the charging circuit .. To this trip coil tone of. Temperature independent. To make it, according to the invention, it is made of a material with low temperature coefficient, e.g. B. Constantan, Rheotan, Nickelin etc., manufactured. So if the trip coil fails, the battery will definitely be charged is interrupted or the switching device can no longer be closed, according to the invention, the flow of the charging current depends on the excitation of the initiators:; t »ile made dependent.

':Differentialrelais und Ladeschutzschaltun-`j@n zur Verinei(lung des Fließens von l,üch-#;troin sind an sich bekannt. Bei einer dieser Schaltungen kann (las Flielien ton Rückstroni jedoch nur dann verhindert «-erden, wenn die L adestrotnstärlce infolge steigender Spannung der Batterie langsam kleiner wird. Dies trifft nur bei stationären Anlagen zti. Ganz andere Betriebsbedingungen liegen aber bei Gruben unter Tage vor. hier tritt fast stets ein plötzliches Absinken der Netzspannung unter die Batteriespannung ein. Das bei der bekannten Schaltung Verwendunri findende Relais würde in diesem Falle überhaupt nicht ausschalten, da sich die Spannungsdifferenz derart schnell umkehrt, (iaß der Anker nicht folgt und das Relais s iiter bei umgekehrtem E#r-re gepi gerstrom schlossen bleibt, da der Apparat in geschlossenem Zustand Schutzcharakter hat. Bei einem anderen bekannten Differentialrelais muß erst ein erheblicher Rückstrom fliehen, bevor die Öffnung der Kontakte eintritt. Ein derartiger Rückstrom ist jedoch, wie im vorstehenden erläutert wurde, für Gruben unter Tage überhaupt nicht zulässig.': Differential relays and charge protection circuitry for the connection of the flow of l, üch - #; troin are known per se. With one of these circuits, however, reverse current can only be prevented if the The voltage of the battery slowly decreases as a result of the increasing voltage of the battery. This only applies to stationary systems. However, the operating conditions are quite different in pits underground. Here there is almost always a sudden drop in the mains voltage below the battery voltage. This is used with the known circuit relay would not turn off in this case, since the voltage difference reverses so quickly (IASS the anchor does not follow, and the relay's iiter with reversed e # r-re gepi gerstrom closed remains because the apparatus in a closed state protective character. in In another known differential relay, a considerable reverse current must first escape before the contacts open However, as explained above, reverse current is not permitted at all for pits underground.

In den Abbildungen. sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens veranschaulicht. -Darin sind tnit 1l,, H.=, JI;, und 1I,, die Fahrmotoren, finit O die Oberleitung und finit W der Ladewiderstand an-edeutet. r stellt die aufzuladende Batterie der Gruben-. lokomotive un:(1.@2,:,rjas Differentialrelais (lar. Die Hauptteile des letzteren bestellen ans einem durch die E'i#regerspule e erregten Eisenstern l?, aus der Spannungsspule a und der vom 'Ladestrom durchflossenenHälfesliul'el), ferner atts einem 'in Bereitsclriftsstellung gezeicliiieteii, waagebalkenartig aufgehängten Schalthebel-, den im Ladestromkreis liegenden Kontakten f und der Auslösespule c. Mit S, ist (las @läerleitungsc:Izüt@:::mi.t:.S.r -clas Batterieschütz, mit R. ein Hilfsrelais und finit cl die Spule eines den Ladestromkreis hei Ausfall der Auslösespule c_unterbrechenden Relais bezeichnet. Statt des letztgenamiten-Relais kanii auch, wie inAbb.2. dargestellt.ist; eine Schalteinrichtung H treten, die die Kontakte f des Differentialrelais R,. bei, stromdurchflossener Spule i, entgegen der..Kraft einer Feder g in der Bereitschaftsstellung hält.In the pictures. two embodiments of the inventive concept are illustrated. -Herein tnit 1l ,, H. =, JI ;, and 1I ,, the traction motors, finite O the overhead line and finite W the charging resistor are indicated. r represents the mine battery to be charged. locomotive un: (1. @ 2,:, rjas differential relay (lar. The main parts of the latter order from an iron star l ?, from the voltage coil a and the half through which the charging current flows), also atts a 'in ready position drawn, horizontal bar-like suspended gear lever, the contacts f in the charging circuit and the release coil c. With S, is (las @ läerleitungsc: Izüt @ ::: mi.t: .Sr -clas battery contactor, with R . An auxiliary relay and finit cl denotes the coil of a relay that interrupts the charging circuit when the trip coil c_interrupting failure. Instead of the last-mentioned relay, as shown in Fig. when current-carrying coil i holds against the force of a spring g in the standby position.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemä lieg Batterieladeeinrichtung ist . folgende: Es sei zunächst, angenommen, daß das Batterieschütz S= durch eine nicht gezeichnete Vorrichtung einbeschaltet .und #damit sein oberes Hilfskontaktpaar geöffnet ist. Tritt-nun eine Oherleitungsspannung auf, dann spricht das Hilfsrelais R. an und unterbricht den Spulenstromkreis des Batterieschützes S'.. Gleichzeitig wird dadurch der Spulenstromkreis des 015erleitungsscliützes S1 geschlossen. Dies hat ein Schließen des Stromkreises der Spule (I und desjenigen der Spannungsspule a des Differentialrelais R1 zur Folge. Wenn nun die Netzspannung größer als die Batteriespannung ist, fließt ein Strom'von der Oberleitung "durch die Spannungsspule a zur Batterie. Der Heben wird dann im Einschaltsinn., gedreht, und die Hauptkontakte f des Relais R1 werden damit geschlossen. Der Batterieladestrom fließt nun durch die Stromspule b, die als Haltspule dient. Sie hält den Hebell in sei-. ner Einschaltlage fest und schließt die Spannungsspule kurz: Mit fortschreitender Batterieladung wird die Differenzspannung kleiner und kleiner, bis die Stromspule b die Kraft zum Halten des Hebels/ in der Einschaltlage nicht mehr aufzubringen vermag und die Hauptkontakte f geöffnet werden. Das letztere tritt ebenfalls ein, wenn die Spannung der Batterie B größer ist als die Netzspannung. Dann fließt nämlich ein Strom von der Batterie durch die Spannungsspule a des Relais R1 zur Oberleitung. Der Hebel[ des Differentialrelais R1 dreht sich in diesem Falle im Uhrzeigersinne und öffnet damit die Kontakte/.The mode of operation of the battery charger according to the invention is . the following: It is initially assumed that the battery contactor S = by a device not shown switched on. and #thus its upper pair of auxiliary contacts is open. Now kick one Oherleitungsspannung on, then speaks the auxiliary relay R. on and interrupts the coil circuit of the battery contactor S '.. At the same time the coil circuit of the 015erleitungsscliützes S1 closed. This has a closing of the circuit of the coil (I and the one the voltage coil a of the differential relay R1 result. If now the mains voltage is greater than the battery voltage, a current flows through the overhead line the voltage coil a to the battery. The lifting is then turned in the switch-on direction., and the main contacts f of the relay R1 are closed. The battery charging current now flows through the current coil b, which serves as a holding coil. She holds the lever in his-. ner switch-on position and short-circuits the voltage coil: With advancing When the battery is charged, the differential voltage becomes smaller and smaller until the current coil b to no longer apply the force to hold the lever / in the switch-on position able and the main contacts f are opened. The latter also occurs, when the voltage of battery B is greater than the mains voltage. Because then flows a current from the battery through the voltage coil a of the relay R1 to the overhead line. The lever [of the differential relay R1 rotates clockwise in this case and opens the contacts /.

Wenn die Spannung der Oberleitung über ihrem normalen Wert liegt, besteht die Gefahr, .daß das Öffnen des Ladestromkreises bei einer Batteriespannung vor sich geht, die unter Umständen weit' über der Gasungsgrenze liegt. Um einen derartigen Betriebsfall sicher vermeiden zu können, ist darum die Auslösespule c derart ausgelegt, daß sie bei einer Spannung anspricht, die die Größe 2,3 Volt # Zellenzahl aufweist. Mittels ihres beweglichen Kernes drückt sie dann den Hebel l des Differentialrelais R1 in eine in der Abb. i strichpunktiert angedeutete unwirksame Lage. Beim Abgleiten des Bügels von der Oberleitung oder beim Spannungsloswerden der Oberleitung fallen das Hilfsrelais R. und -das Oberleitungsschütz S1 ab und schließen damit den Betätigungsstromkreis der Spule des Batterieschützes, das nunmehr anzieht. ' In der Abb. i hat das Relais, dessen Spule d mit der Auslösespule c -des Differentialrelais R1 in Reihe liegt, den Zweck, daß bei Ausfall der letzteren auf jeden Fall die Batterieladung unterbrochen wird. Statt diesesRelais kann auch, wie in Abb. :2 angedeutet ist, eine Schaltvorrichtung H treten. Ist der Stromkreis der Auslösespule c unterbrochen, dann wird auch die Spule= der Vorrichtung H nicht an Spannung liegen. In diesem Fall d@iickt die Feder g die Schaltvor@ichtunb H in die in Abb. ? strichpunktiert angedeutete unwirksame Lage. Nur bei stromdurchflossener Spule i. werden also die K=ontakte f des Differentialrelais R1 in der Bereitschaftsstellung gehalten. ,If the voltage of the overhead line is above its normal value, there is a risk that the charging circuit will open when the battery voltage is well above the gassing limit. In order to be able to safely avoid such an operating case, the trip coil c is designed in such a way that it responds to a voltage which has the magnitude 2.3 volts # number of cells. By means of its movable core it then pushes the lever 1 of the differential relay R1 into an ineffective position indicated by dash-dotted lines in Fig. I. When the bracket slides off the overhead line or when the overhead line is de-energized, the auxiliary relay R. and the overhead contactor S1 drop out and thus close the actuating circuit of the coil of the battery contactor, which now picks up. In Fig. I, the purpose of the relay, the coil d of which is in series with the tripping coil c of the differential relay R1, is to interrupt the battery charge in any case if the latter fails. Instead of this relay, a switching device H can also be used, as indicated in Fig. 2. If the circuit of the trip coil c is interrupted, then the coil = of the device H will not be connected to voltage. In this case, the spring g pushes the switching device H into the position shown in Fig.? Ineffective position indicated by dash-dotted lines. Only with current flowing through the coil i. So the K = ontacts f of the differential relay R1 are held in the standby position. ,

Claims

I'A TL: N CLAIM: i. Automatic battery charging device for mine locomotives, which are set up for overhead line and battery operation, whereby the battery is always switched to charge when it is capable of receiving a battery and the mains voltage is greater than the battery voltage, characterized in that in order to enable the battery to be charged ( B) while driving with overhead lines, a polarized differential relay (R1) is used, which interrupts the charging circuit before the differential voltage passes through zero, i.e. completely prevents the flow of reverse current. Device according to claim i, characterized in that a forced release for the differential relay (R1) is provided, which consists of a release coil (c) which, in the current-carrying state, acts by means of its movable core on the switching lever of the differential relay (R1) in the sense of an interruption of the charging current acts, and which then responds, disconnect when the battery is charged, a cell voltage of 2.3 volts has been reached. 3. Device according to claim i and z, characterized in that the trip coil (c) is made of a material with a low temperature coefficient (constantan, rheotan, nickel = n, etc.). d .. Device according to claim i to 3, characterized in that the actuating coil (d) of a relay is placed in the circuit of the trip coil (c), which relay interrupts the battery charging circuit in the dropped state (Fig. i). 5. Device according to claim r to 3, characterized in that the actuating coil (i.) Of a switching device (H) is connected in series with the tripping coil (c) which connects the contacts (f) of the differential relay (R1) when the actuating coil (i ) brings it into the ready position against the force of a spring (g) (Fig. 2). (. Device according to claim i, characterized in that the current coil (b) of the differential relay (R =) is designed as a holding coil and in the circuit of the voltage coil (a) of this relay (fi-e contacts of an auxiliary relay (R.) are located, which are then closed «-earth when the overhead line is voltage. is (1 H- his .1I4) applies the driving motors to the battery (I '') connected S. device according to claim Z, and;., characterized in that the sloping battery contactor (p) the circuit of the actuating coil of the overhead line contactor ( Sl) closes.