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Relaisvorrichtung zur selbsttätigen Regelung der Ladung einer Hilfsbatterie
in Fernmeldeanlagen Die Erfindung bezieht sich auf eine Relaisvorrichtung zur selbsttätigen
Regelung der Ladung einer Hilfsbatterie in Fernmeldeanlagen, insbesondere Fernsprechanlagen.
Es ist bereits bekannt, für die Regelung der Ladung von Sammlerbatterien ein spannungsempfindliches
Relais zu benutzen, mittels dessen die Einschaltung der sog. Stark.. bzw. Schwachladung
in Abhängigkeit von der Höhe der Batteriespannung bei verschiedenem Ladezustand.
gesteuert wird. Die Klemmenspannung einer Sammlerbatterie steigt bekanntlich bei
der Ladung verhältnismäßig stark an, wodurch sich bei der Verwendung solcher Batterien,
z. B. zur Speisung von Fernsprechanlagen mit Wählerbetrieb, erhebliche Schwierigkeiten
ergeben können. Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, das Spannungsrelais mit
zwei zusammenwirkenden Wicklungen zu versehen, welche bei der Entladung beide eingeschaltet
sind und die Spannungsgrenze herabsetzen, bei welcher das Relais angezogen wird
und die Ladung unterbricht. Diese Spannungsgrenze entspricht also der höchstzulässigen
Klemmenspannung der Batterie während des Betriebes. Die Ladung wird erst wieder
eingeschaltet, wenn das Relais bei sinkender Klemmenspannung abgefallen ist. Hierbei
ergibt sich aber die Schwierigkeit, bei den verhältnismäßig kleinen Spannungsänderungen,
welche bei der Entladung zulässig sind, das Relais bei dem gewünschten Entladezustand
mit Sicherheit zum Abfall zu bringen. Man hat deshalb auch schon eine Verzögerungsv
orrichtung,
z. B. in der Form eines Thermokontaktes, angewendet, welcher in gewissen Zeitabschnitten
während kurzer Zeit das spannungsempfindliche Relais zum Abfall bringt und danach
das Relais wieder anziehen läßt, falls die Batteriespannung genügend hoch ist. Eine
solche Einrichtung ist beispielsweise in der schwedischen Patentschrift 81655
beschrieben. Auf diese Weise erhält man sozusagen eine fortlaufende Prüfung des
Entladezustandes der Batterie und eine wiederholte Einschaltung der Ladung, soweit
eine solche erforderlich ist.
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Gegenüber den oben beschriebenen Einrichtungen wird bei der -Relaisvorrichtung-
zur selbsttätigen Regelung der Ladung einer Eilfsbatterie in Fernmeldeanlagen, insbesondere
Fernsprechanlagen, nach der Erfindung dadurch eine erhebliche Vereinfachung, und
zwar unter Vermeidung jeglicher zusätzlicher Verzögerungsvorrichtungen o. dgl.,
erzielt, daß auf einem im angesprochenen Zustand die Ladung begrenzenden Relais
außer einer ständig an der Spannungsquelle liegenden Spannungswicklung eine dieser
entgegenwirkende Spannungswicklung angeordnet ist, welche bei jedem Stromverbrauch
mittels eines in Abhängigkeit von der Stromverbrauchseinrichtung, z. B. Fernsprechanlage,
gesteuerten Kontaktes selbsttätig an die Batterie geschaltet wird und das Relais
durch Ummagnetisierung zum Abfall bringt (Umschaltung auf starke Ladung), und daß
die beiden Wicklungen derart bemessen sind, daß das Relais im Ruhezustand der Verbrauchseinrichtung
erst bei einer bestimmten Höchstspannung, z. B. 4.5 Volt, über die erstgenannte
Wicklung, im Betriebszustande der Verbrauchseinrichtung dagegen schon bei einer
niedrigeren Spannung, z. B. 39 Volt, über beide Wicklungen anspricht und dadurch
den Ladestrom herabsetzt (Umschaltung auf schwache Ladung).
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In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele von Relaisvorrichtungen
nach der Erfindung dargestellt und nachstehend erläutert: Wie aus Abb. i ersichtlich,
liegt die Batterie b unter Vorschaltung von Sicherungen s mit ihren Polen an den
Zuleitungen z1 und z2 für den Ladestrom. Der Ladestrom wird vorzugsweise von einem
Gleichrichter geliefert, welcher selbst nicht dargestellt ist, wobei man in an sich
bekannter Weise mit Hilfe von Siebketten die Welligkeit des gleichgerichteten Wechselstroms
beseitigt. In der Zuführungsleitung z2 sind zwei regelbare Widerstände in, und yn2
angeordnet, von denen der Widerstand in, für die Regulierung des Ladestromes bei
sog. Starkladung benutzt wird. Beide Widerstände in, und in.. werden zusammen
verwendet, wenn mit schwachem Strom geladen werden soll. Die Steuerung erfolgt mittels
des Relais ER in der -oben beschriebenen Weise. Das Relais ER besitzt zwei 4Zagnetisierungswicklungen
I und II, welche, wie aus der Abb. ersichtlich, einander entgegenwirken und so dimensioniert
sind, daß bei gleichen Spannungen die Wicklung II eine größere AmFerewindungszahl
besitzt als die Wicklung I. Dic Wicklung I ist weiterhin so bemessen, daß, sofern
nur diese Wicklung stromführend ist, das Relais ER seinen Anker anzieht bei
.einer vollgeladenen, nicht unter Entladung befindlichen Batterie, z. B. bei 45
Volt. Das Relais ER ist weiterhin so dimensioniert, daß, wenn dieselbe Spannung
beiden Wicklungen aufgedrückt ist, in welchem Falle der Kontakt a: geschlossen ist,
das Relais anspricht und seinen Anker anzieht, und zwar so lange, als die aufgedrückte
Spannung höher ist als die maximale Spannung der Batterie während des Betriebes,
z. B. von 39 Volt. Die Spannungsgrenzen, bei denen die starke Ladung durch Ansprechen
des Relais ER unterbrochen wird, liegen somit bei Entladung der Batterie z. B. bei
39 Volt für eine 36 Voltbatterie und, wenn keine Ladung stattfindet und die Batterie
vollgeladen ist, bei .45 Volt. Das bedeutet also, daß die Batterie so oft wie möglich
auf Starkladung gesetzt wird und in sogenannter Pufferschaltung arbeitet, solange
die Batteriespannung unterhalb der höchstzulässigen Betriebsspannung von 39 Volt
liegt, was bekanntlich besonders wirtschaftlich ist. Wie leicht einzusehen, wird
der Kontakt x sehr häufig ein- und ausgeschaltet, wodurch jedesmal sozusagen eine
Spannungsprüfung der Batterie stattfindet. Hierdurch wird der besondere Vorteil
erzielt, daß die Batteriespannung kaum jemals unter die höchstzulässige Betriebsspannung
sinkt und nach dem letzten Gespräch abends auf Starkladung gesetzt wird, um am nächsten
:Morgen vollgeladen zur Verfügung zu stehen.
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Bei dem in der Abb.2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Relais
ER mit einer Hilfswicklung III versehen, «-elche mittels eines an dem Relais angebrachten
Kontaktes beim Ansprechen des Relais kurzgeschaltet wird. Hierdurch wird das Relais
in an sich bekannter Weise in höherem Grade spannungsempfindlich. Die Wicklung III
ist also eine Hilfswicklung, durch welche das Ansprechen des Relais erleichtert
wird und welche nach erfolgtem Ansprechen des Relais ausgeschaltet wird. Hierdurch
wird der Vorteil erzielt, daß das Relais bei einem Spannungswert abfällt, welcher
sehr nahe an der Spannungsgrenze liegt, bei welcher das Relais seinen Anker anzieht.
Es ist nämlich immerhin denkbar, daß, nachdem die Starkladung durch Anziehen des
Relais unterbrochen ist, der Kontakt x während eines so langen Zeitraumes in angezogener
Lage
verbleiben könnte, daß infolge der - weiteren Entladung der
Batterie die Spannung unter den zulässigen Wert absinkt.
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In Abb. 3 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem die
Kontaktvorrichtung x in Abhängigkeit von der Stromverbrauchseinrichtung betätigt
wird, wenn die ganze oder. ein Teil der Stromverbrauchseinrichtung in oder. außer
Betrieb genommen wird. Dies .geschieht, wie ersichtlich, mittels eines Hilfsrelais
HR, welches über einen in den Ladestromkreis in Serie geschalteten Widerstand m
eingeschaltet ist. Im übrigen erfolgt die Regelung der Ladung der Batterie mittels
der in den Abb. z und 2 dargestellten Einrichtungen. Durch geeignete Größe des Widerstandes
m und entsprechende Empfindlichkeit des Relais HR kann man den Kontakt x derart
steuern, daß er bei jeder kleinsten Entladestromstärke bereits anspricht, um die
Ein- und Ausschaltung der Wicklung II des Relais KR zu bewirken.
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Wie aus den dargestellten Ausführungsbeispielen und den obigen Ausführungen
ersichtlich, ist durch die vorliegende Erfindung eine Ladekontrollvorrichtung einfachster
Art geschaffen, welche nur ein einziges Relais und einen einzigen Kontakt besitzt.
Außerdem wird noch der sehr wichtige Vorteil erzielt, daß die durch die sonst benutzte
Ummagnetisierung der Relaisspule sich ergebenden Nachteile völlig vermieden sind.
Diese Nachteile beruhen vor allem auf der Remanenz der Spule, derart, daß die vorgeschriebene
Spannungsgrenze infolge der Remanenz nicht konstant gehalten werden kann. Weiterhin
wird durch die Einrichtung nach der Erfindung in einfachster Weise eine vollständige
Temperaturkompensierung ermöglicht. Eine solche Kompensierung wird leicht dadurch
erzielt, daß die eine Wicklung des Relais, nämlich II, aus demselben Material ausgeführt
wird wie in den Verbrauchseinrichtungen, während die Wicklung I aus einem. Material
mit einem der Temperaturabhängigkeit der Batterie entsprechenden Temperaturkoeffizienten
besteht.