DE714595C - Schaltungsanordnung zur zyclischen Aufladung der in Reihe geschalteten Gruppen einer dauernd an Stromverbraucher angeschlossenen Sammlerbatterie - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung zur zyclischen Aufladung der in Reihe geschalteten Gruppen einer dauernd an Stromverbraucher angeschlossenen Sammlerbatterie Es kommt häufig vor, daß eine elektrische Anlage mit nur einer Batterie ausgerüstet ist, welche dauernd an die Stromverbraucher angeschlossen ist. Wenn eine solche Batterie periodische Aufladungen erhalten soll, was für den Bestand der Batterie notwendig ist, kann zeitweise eine erhöhte Klemmenspannung nicht vermieden werden.
• In vielen Fällen ist eine solche erhöhte Klemmenspannung bei dem Einbatteriesystem ein wesentlicher Nachteil, insbesondere in der Fernsprechtechnik. Um eine ziemlich konstante Verbrauchsspannung zu erhalten, hat man auf diesem Anwendungsgebiet unter an:lerem, je nach der Steigung der Batteriespannung, Gegenspannungszellen in den Verbraucherkreis eingeschaltet oder sich einer Gegenspannungsmaschine bedient.
• Bei einem anderen Verfahren, welches bei selbsttätigen kleineren Fernsprechämtern in großem Umfange benutzt wird, nimmt der in die Batterie fließende Strom selbsttätig einen niedrigen Wert an, wenn die Batteriespannung einen gewissen Höchstwert erreicht hat, und wird von diesem Zeitpunkt an die Ladung mit schwachem Strom als Konservierungsladung fbrtgesetzt.
• Mit diesem letzteren Verfahren kann man eine verhältnismäßig kleine Änderung der Batteriespannung und auch einen genügenden Ladezustand erzielen, falls der 1%'-onserv ierungsstrom während einer genügend langen Zeit wirken kann. Bei den in der Fernsprechtechnik bestehenden Anforderungen an Spannungskonstanz, welche voraussichtlich mit der Zeit noch mehr verschärft werden, ist aber nicht genügend Zeit vorhanden, mit dem Konservierungsstrom die Batterie vollständig aufzuladen, ehe Strom wieder entnommen wird. Außerdem ist dieses Verfahren sehr unökonomisch, weil die Ladevö@richtung, welche für den starken Ladestrom -dimensioniert ist, in bezug auf den Konservierungs-Rtioni einen kleinen Wirkungsgrad hat. Besonders unökonomisch wird das Verhältnis. ,venn die Ladung von eineng Wechselstromnetz aus über Gleichrichter erfolgt, teils durch ` der. Gleichrichter, teils durch den Transforinator, sowohl bei Glübkathodengleichrichtern als auch bei Trockengleichrichtern. Der Wirkungsgrad einer Ladevorrichtung der angedeuteten Art hat ini allgemeinen einen Höchst- ! wert für eine gewisse Belastung. Dieser Höchstwert ist jedoch bei den bekannten Ladevorrichtungen nur unvollständig ausgenutzt worden.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird sowohl die Starkladung als auch die Konser-@-ierung@lalung von @;:rschicaenen IStroniquellen mit versrhieden:n @haralaeristik;n vorgenommen, indem dauernd in Reilie geschaltete Gruppen der Sammlerbatterie in en sich bekannter `'eise nacheinander finit einer genlegend starken L adestroni liefernden Strom- ' quelle dadurch selbsttätig verbunden werden, daß ein der zu ladenden Gruppe -zugeordnetes Spannungs- oder Säuregewiclitsrelais o. dgl. bei Volladung oder nahe der Volladung ein elektromagnetisches Schrittschaltwerk betätigt, das cyclisch die jeweils (z. B. bis =,6 Volt) aufgeladene Gruppe von der Stromquelle abschaltet und eine nachfolgende Gruppe zur Aufladung mit dieser Strom- , quelle v: rbindet lind lall daneben in ebenfalls an sich bekannter Weise die gesamte Batterie, gegebenenfalls dauernd, mit ` schwachem Strom durch eine hierfür geeignete zweite Stromquelle zu ihrer Konservierung geladen wird. Die beiden Stromquellen werden dann je für sich der betreffenden Ladeart besonders angepaßt, so daß die Ladung während des ganzen Betriebes mit dein - ö r ßtin#)"#liclieiiWirlztiii"s"raderfol,#t. Durch diese -Lösung, welche zunächst eine umständlichere Ladevorrichtung zu ergeben scheint, wird das Einbatteriesystem in anderen Beziehungen i vereinfacht und verbessert und die Ladung bedeutend Fkonorilischer, als dies ' früher möglich war.
• In Abb. r wird eine Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, die besonders für selbsttätige Ladeüberwachung geeignet ist.
• Die Batterie r, z. h. eine I-ileiakkumulatorenbatterie, ist in drei Gruppen Dl, I3, un#1 B3 eingeteilt. Diese Gruppen sind über das hontaktfelrl eines Wählers TI hintereinander geschaltet. Der Wähler kann gemäß jeder . bekannten Konstruktion ausgeführt und die Batterie auch in mehr als drei Gruppen unterteilt werden. Dia beiden Kontaktarme a und 11 des M`ählers sind leben eine Glättungs-

  drossel 1)l und den Gleichrichter L1 an die

  Sekundärwicklung S1 des Transformators T

  angeschlossen. Der Transformator hat eine

  Primärwicklung P und liefert über eine

  zweite Sekundärwicklung .S# einen zweitcri

  t lleichrichter I__ und eine Drossel D_ gleich-

  zeitig den Konservierungsstrom für die gt--

  sainte Batterie 13. Der Ison@eri-ierun"sstrom-

  kreis kann nach Bedarf von Hand oder sell;st-

  tiitig ein- und ausgeschaltet werden. 'Übel-

  einen Ruhekontakt . arn Anker cles Wäh-

  lers I' ist an dis hontaktarinu a u l1, h ,1 ,:

  -

  Wähler: aas @lie Ladung ül@er@#:ach:#_l l

  Spannungsrelais R angeschlossen.

  Die Ladevorrichtung wirkt in folgen(lur

  Weise: Über die Wicklungen P lind .S1 des

  Transformators wird Wechselstrom dem

  Gleichrichter I_, zugeführt. Der gleichgerich-

  tete, durch die Drossel D, geglättete Strom

  geht über die @'@'ühlerarm: a ull-l b. an rlcll@n

  das Spannungsrelais R liegt. zti der Batterie-

  gruppe Bi. Während der Ladung steigt @lie

  .Spannung der Batteriegruppe D, bis zti et,#:a

  .#"6 Volt je Zelle wler etwas@l-enigei, je ll@:cil l.r

  I_a#_l@.stromstürhe. hei dieser @ellensl>anaal:

  zielet ciac Relais R seinen Anlwr an. Ki; rlurcil

  wir-1 '_1er Strolnkr.@i, teil" rlerl Stttt,#ama"ne:

  \` :llliers 1 ge@h:O@ell, welcher

  Anker anzieht und den Kontakt i unterbricht.

  Das Relais R wird dann stromlos und hier-

  durch auch der Wählermagnet, durch dessen

  Anker null mittels der Wählerarme a und >)

  die Batteriegruppe B1 von der Ladestrorn-

  quelle S,-L1 abgeschaltet und statt dessen die

  Batteriegruppe ß, angeschlossen wird. So-

  bald diese in gleicher Weise vollgeladen wor-

  den ist, wird wieder der Anker des Relais R

  und des Wählermagnets angezogen. Das Re-

  lais R und der Wähleranker rücke<? aus, und

  über die Wählerarme a und b wird der Lade-

  strom in die nächste Batteriegruppe geleitet

  Wenn sämtliche B-itteriegrtrppeil ", ollgelad( 1i

  worden sind, wird der Ladestrom wieder in

  die erste Batteriegrupe B, geführt. Es ist

  zwe:kmäßig; elie Batteriegruppen naci)eiilall-il#l-

  so oft an die Kontakte des Wählers anzu-

  schlieflen, als deren Anzahl (lies zulällt. Er-

  gehen sich hierbei ein oder inelirere üilcl---

  zählige K(,ntakte, so bewirkt die I_cerlaufpan

  nun" der Ladestroniquelle eine Betätigung

  des Spannungsrelais, wodurch der ähler

  diese Kontakte überspringt und riich der Aus-

  gali"sstelltiri5 2.uruckgeschaltet wird: <lic Auf-

  ladung der ersten Batteriegruppe erfol-t d@im

  von neuem.

  In Abb..2 wird eine Abänderung für Fern-

  sprechanlagen gezeigt, in denen der Strom-

  verbrauch aus der Batterie stark wechselt.

  Der Wähler I' hat hier eine Ausgangslage.

  in welcher die Ladestromquelle S,-L, vollstän-

  @üg @-nn_@ler Batteriel: allgeschaltet i#:. S@,ha#'.

  cin Anruf ankommt und Strom der Batterie entnommen wird, wird in an und für sich bekannter Weise ein für die Anlage gemeinsamer Kontakt x geschlossen, über welchen das Spannungsrelais R an die Ladestromquelle angeschlossen wird. Wenn keine Batteriegruppe angeschlossen ist, ist die Spannung so groß, daß das Spannungsrelais R :einen Anker unmittelbar anzieht und den Stromkreis für den Stufenmagnet des Wählers I' schließt, wobei der Kontakt r unterbrochen -wird. Das Relais R -wird dann stromlos und rückt aus. Hierdurch wird auch der Wählermagnet stromlos. Durch das lbfallen eines Ankers werden die Wählerarme a und b in bekannter Weise eine Stufe --ersetzt und -wird mithin die Batteriegruppe B1 an die Ladestromquelle angeschlossen. Gleichzeitig wird auch der Ausgangskontakt 2 des Wählers geschlossen, der so lange geschlossen verbleibt und das Spannungsrelais R unabhängig von dein Kontakt .i eingeschaltet hält, bis der Wähler wieder die :-iusgangslage erreicht hat. Wenn der Wähler für das Umschalten der Batteriegruppen in der schon beschriebenen Weise bis an die Ausgangslage getrieben -worden ist, -wird der ILontal:t 2 unterbrochen. Die Batterie ist jetzt genügend aufgeladen und -weitere Ladurig, mit Ausnahme der Konservierungsladung, erfolgt nicht vor erneutem Anruf.
• Eine solche Vorrichtung verhindert somit eine unnötige Ladung der Batterie sowie die Abnutzung der Umschalteinrichtung zu verkehrsschwacher Zeit.
• Man kann auch mit anderen, jedoch umständlicheren Mitteln das gleiche Ziel erreichen. Die Zusatzvorrichtungen 3, .4, und 5 (Kondensatoren oder Widerstände) sind zwecks Dämpfung der Funkenbildung angeordnet.
• Bei Ladung großer Batterien kann es notwendig werden, die Wählerarme für jede Batteriegruppe vorgesehene Starkstromrelais, z. B. Quecksilberrelais, steuern zu lassen, wie dies aus Abb.3 hervorgeht. Der Wählerarm a schaltet dann durch seine verschiedenen Stellungen auf der Wählerscheibe die Relais K1, K., und h3 ein, welche über ihre Starkstromkontakte z und z die L adestrorn= quelle S,-L, an die betreffenden Batteriegruppen anschließen. Um zu verhindern, daß mehr als ein TL-Relais gleichzeitig eingerückt ist, sind die Stromkreise so angeordnet, daß (las nachfolgende Relais keinen Einrückstrom erhält, ehe das vorherige Relais ausgerückt ist. Daraus kann folgen, daß das Spannungsrelais R während eines sehr kurzen Zeitraumes an keine Batteriegruppe angeschlossen ist, sogleich von neuem anspricht, da die Ladestromquelle die ganze Leergangsspannung erhält und den Wähler eine Stufe zu weit treibt. Dies kann dadurch verhindert «-erden, daß das Spannungsrelais beim Ansprechen eine Verzögerung erhält. Man kann aber auch je einen besonderen Schließkontakt 3 an das Starkstromrelais anbringen, welcher in Reihe mit dein Wählerarm b in dessen verschiedenen Lagen angeordnet wird. Hierdurch wird überwacht, daß das Spannungsrelais nicht an die Ladestromquelle angeschlossen -wird, ehe eine Batteriegruppe eingeschaltet worden ist.
• In der Regel -werden mit Rücksicht auf Netzunterbrechungen für selbsttätige Fernsprechämter so große Batterien gewählt, daß sie einem 48stündigen Verbrauch entsprechen, so daß gewöhnlich vorkommende Netzunterbrechungen keine zu tiefe Entladung der Batterie verursachen. Das vorliegende Ladesystem kann man nun leicht so ergänzen, daß nach einer Netzunterbrechung die Umschaltung von Gruppe zu Gruppe schneller erfolgt als unter normalen Verhältnissen, so daß die Ladezustände der verschiedenen Gruppen bald ausgeglichen werden. Hierzu kann man verschiedene Wege benutzen.
• Ein Verfahren, den Ladezustand.der Batterie dein Strombedarf anzupassen, besteht darin, den Ladestrom oder einen Teil desselben das Spannungsrelais beeinflussen zu lassen und ein magnetisches Zusatzfeld zu dem von der Spannungsspule erzeugten Feld zu erzeugen, z. B. durch Anordnung einer von dein Ladestrom durchflossenen Verbundwicklung oder durch eine an einem besonderen Kern angebrachte Ladestromwicklung. Wenn der Ladestrom dann stärker als geivöhnlich ist, was bei sehr entladenen Batterien gerade der Fall ist, wird das Spannungs-` relais ernpfndlicher, und die Umschaltung erfolgt schneller.
• Eine noch zweckmäßigere Anordnung ist in Abb. d. gezeigt. Das Spannungsrelais R ist hier mit einer Kompensationswicklung versehen, -welche an die ganze Batterie angeschaltet ist und der normalen Gruppenspannungswicklung des Spannungsrelais entgegenwirkt. Außerdem sind die beiden Wicklungen so bemessen, daß ihre Amperewindungszahlen gleich groß oder ungefähr gleich groß sind bei Spannungen, -welche den- Ruhespannungen der Zellen entsprechen. Bei normaler Aufladung einer Batteriegruppe erhält man dann durch die steigende Spannung dieser Batteriegruppe eine größere Erhöhung der Amperewindungszahl der Gruppenspannungswicklung als derjenigen der Kompensionswicklung. Wenn dieser Unterschied genügend groß geworden ist, wird das Spannungsrelais angezogen und schaltet die Ladestromquelle in gewöhnlicher Weise um. Nach einer Tiefentladung der Batterie ist die ganze Batteriespannung gesunken, so daß die Amperewindungszahl der Kompensationswicklung verhältnismäßig kleiner wird. Hieraus folgt, daß dann das Spannungsrelais bei niedrigen Spannungswerten der unter Ladung stehenden Batteriegruppe angezogen wird und die Umschaltung somit schneller geschieht, bis wieder die ganze Batteriespannung ihren Normalwert erreicht hat.
• Ein besonderer Vorteil dieser letzten Anordnung liegt auch darin, daß man durch die beschriebene Kompensationswicklung ein zuverlässiges und stabiles Spannungsrelais erhält und dasselbe auch leicht justieren kann.
• Es ist klar, dag man die angegebenen Anordnungen miteinander kombinieren kann.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Schaltungsanordnung zur zyclischen Aufladung der in Reihe geschalteten Gruppen einer dauernd an Stromverbraucher angeschlossenen Sammlerbatterie bei möglichst konstanter Verbrauchsspannung (Einbatteriesystem), dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppen nacheinander mit einer genügend starken Ladestrom liefernden Stromquelle dadurch selbsttätig verbunden werden, daß ein der zu ladenden Gruppe zugeordnetes Spannungs- oder Säuregewichtsrelais o. dgl. bei Volladung oder nahe Volladung ein elektromagnetisches Schrittschaltwerk betätigt, das zyclisch die jeweils (z. B. bis 2,6 Volt) aufgeladene Gruppe von der Stromquelle abschaltet und eine nachfolgende Gruppe zur Aufladung mit dieser Stromquelle verbindet, und daß daneben in an sich bekannter Weise die gesamte Batterie, gegebenenfalls dauernd, mit schwachem Strom durch eine hierfür geeignete zweite Stromquelle zu ihrer Konservierung gelade1 wird. Schaltungsanordnung gemäß Ansprucki i, dadurch gekennzeichnet, daß das elektromagnetische Schrittschaltwerk (I') zwei an die Batteriegruppen angeschlossene: Kontaktbänke mit an die Stromquelle angeschlossenen Kontaktarmen besitzt, welche die Batteriegruppen dadurch umschalten, daß der über das Spannungsrelais (R) zufolge Aufladung der angeschlossenen Batteriegruppe erregte Sehr ittschaltmagnet das Spannungsrelais abschaltet und hierdurch wieder stromlos wird. -3. Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schrittschaltwerk mit einer Ausgangslage versehen ist, in der die Ladestromquelle von allen Batteriegruppen abeschaltet ist (Fig.2). Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schrittschaltwerk in der Ausgangslageunter Kontrolle von Schalteinrichtungen steht, die bei Belastung der Batterie ansprechen und dabei das Schrittschaltwerk wieder in Tätigkeit setzen (Fig. 2). 3. Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch den Ladestrom gesteuertes Relais bei seiner Aherregung das Schrittschaltwerk in seine Ausgangslage treibt. 6. Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungsrelais (R) mit einer Gegenwicklung versehen ist, «-elche an die: ganze Batterie angeschlossen ist und die Empfindlichkeit des Spannungsrelais erhöht (Fig.4). 7. Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Amperewindungen des Spannungsrelais (R) einander aufheben oder beinahe aufheben, wenn die Zellen der Batterie sich auf Ruhespannung befinden.