DE73053C - Stromwender zum Laden von elektrischen Sammlern mit Wechselstrom - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Vorrichtung beruht auf folgenden Erwägungen : In einer Wechselstromanlage ändert sich die Klemmenspannung periodisch etwa nach der Form einer Sinuslinie. Dagegen ist die elektromotorische Kraft einer Stromsammlerbatterie nahezu gleichbleibend und nur langsamen, stetigen Aenderungen bei Ladung und Entladung unterworfen.

Ist nun das Höchstmafs der Klemmenspannung der Wechselstromanlage gröfser als die elektromotorische Kraft der Stromsammlerbatterie, so giebt es bei jeder Periode zwei Punkte, und wenn es gelingt, durch einen Stromwender die negative Hälfte der Periode im umgekehrten Sinne mit der Batterie zu verbinden, im Ganzen vier Punkte in jeder Periode, in welchen die Klemmenspannung der Wechselstromleitung gleich der elektromotorischen Kraft der Batterie ist.

Stellt z. B. in Fig. 1 die Curve abcdef eine Periode der Klemmenspannung derWechselstromanlage, die Linie g-h die elektromotorische Kraft der Stromsammlerbatterie dar, so sind bed und e die Punkte, in welchen in dem genannten Sinne die Klemmenspannung der Wechselstromanlage gleich der elektromotorischen Kraft der Sammelbatterie ist. Stellt man daher einen Stromwender her, der im Punkte b die Stromsammler mit der Wechselstromanlage in leitende Verbindung setzt, bei c dagegen die Verbindung unterbricht, ferner ebenso, jedoch im umgekehrten Sinne die Batterie bei d einschaltet und bei e wieder ausschaltet, so erfolgt jedesmal, so lange die Klemmenspannung das Stück b c und ebenso das Stück de durchläuft, ein Stromstofs im Sinne der Ladung in die Batterie. Während der Phasen ab, cd und ef bleibt die Verbindung unterbrochen. Da ferner in den Punkten bed und e die Summe der elektromotorischen Kräfte in dem Stromkreis, in welchem die Batterie liegt, gleich Null ist, so kann auch weder beim Ein- noch beim Ausschalten schädliche Funkenbildung am Stromwender entstehen.

Ein abgewickeltes Stück eines Stromwenders, welcher obige Bedingungen erfüllt, stellt Fig. 2 dar. Die Streifen -A B und CD sind Schleifringe aus Messing, auf welchen Bürsten schleifen, die beständig mit der Wechselstromanlage verbunden sind.

Der Pfeil R deutet die Drehrichtung des Stromwenders an. An diese Schleifringe sind die keilförmigen Messingschienen E F G HIK angeschlossen, wie aus der Figur ersichtlich ist, während die Zwischenräume Z aus isolirendem Stoff (Ebonit) bestehen. Ueber diese Schienen schleifen senkrecht zum Stromwender stehende Bürsten nopqrs von ebenfalls keilförmigem Querschnitt, welche in zwei Abtheilungen abwechselnd unter einander und mit der Batterie leitend verbunden sind, und zwar stehen npr mit dem negativen, oqs mit dem positiven Pol der Batterie in Verbindung.

In diese Verbindung ist mindestens ein Ausschalter eingefügt.

An die Ringe A B und C D sind nach der anderen Seite noch schmale Messingstreifen LMN und OPQ angeschlossen. Der Zwischenraum zwischen denselben besteht ebenfalls aus isolirender Masse. Die Streifen LMN liegen genau parallel und in gleicher Höhe mit den

Unterkanten der Schienen EGI, während OPQ parallel und in gleicher Höhe mit den Oberkanten von FHK liegen. Ueber die Streifen L M'N schleifen die schmalen Bürsten Ar₁ Ar₂ Ar₃ in dem Augenblick, in welchem npr die Unterkanten der Schienen EGI berühren, dagegen schleifen die Bürsten I₁ Z₂ Z₃ in dem Augenblick über OPQ, in welchem die Bürsten ops die Schienen FHK verlassen.

Sämmfliche Bürsten sind an einem gemeinsamen Bürstenhalter befestigt und gemeinsam sowohl nach rechts und links als auch nach vorwärts und rückwärts verstellbar.

Die Bürsten Ar₁ Ar₂ Ar₃ stehen gemeinsam durch ein empfindliches Galvanometer mit grofsem Widerstand mit dem negativen Pol der Batterie, die Bürsten Z₁ i₂ Z₃ durch ein zweites Galvanometer mit dem positiven Pol der Batterie in Verbindung.

Der Stromwender wird nun entweder unmittelbar mit der Wechselstrommaschine oder mit einem kleinen synchron laufenden Wechselstrommotor verbunden. Setzt man beide auf gemeinsame Achse, so mufs die Zahl der Schienen EFG u. s. w. gleich sein der Zahl der Pole des Motors.

Soll nun die Batterie geladen werden, so stellt man den Stromwender so ein, dafs die Nadeln beider Galvanometer auf Null stehen; es ist dies ein Zeichen, dafs weder beim Eintritt, noch beim Austritt der Bürsten Spannungsünterschiede zwischen der Wechselstromanlage und der Batterie vorhanden sind; hierauf überzeugt man sich noch durch eine kleine Drehung des Stromwenders aus dem Sinn des jetzt erfolgenden Ausschlags der Galvanometernadeln, dafs der Strom der Batterie im richtigen Sinne durchlaufen wird, stellt abermals auf Null und schaltet ein.

In den ersten Minuten der Ladung steigt die elektromotorische Kraft der Batterie ziemlich bedeutend. Man wird daher in dieser Zeit fortwährend die Stellung des Stromwenders regeln und die Galvanometernadeln auf Null .halten müssen.

- Später wird die elektromotorische Kraft einigermafsen gleichbleibend, um erst gegen Ende der Ladung abermals stark anzusteigen.

Will man das fortwährende Beobachten der Galvanometer vermeiden, so kann man statt derselben empfindliche Relais verwenden und vermittelst Elektromagnete oder anderer Triebwerke die Regelung selbsttätig geschehen lassen.

Ein System Bürsten Ar₁ Ar₂ Ar₃ und Stromwender LMN läfst sich in Verbindung mit einer Batterie kleiner elektrischer Sammler übrigens auch vortrefflich verwenden, um die Curve der Klemmenspannung einer Wechselstromanlage zu verfolgen.

Wenn man nämlich, hinter einander von Null beginnend, immer mehr Elemente einschaltet und durch Drehung des Bürstenhalters jedesmal den Punkt bestimmt, in welchem das Galvanometer stromlos wird, so erhält man der Reihe nach Punkte der Curve, in welchen die Klemmenspannung in der Wechselstromanlage gleich der elektromotorischen Kraft der Batterie entsprechend der Anzahl der eingeschalteten Elemente ist.

Anstatt, wie in der beiliegenden Zeichnung angegeben, mehrere Collectorbürsten EFG... und mehrere Hülfsbürsten Z₁ z₂ z'_s . . . Ar₁- Ar₂ Ar₃ ... zu verwenden, von denen immer die positiven und negativen parallel geschaltet sind, kann man auch zwei Hauptbürsten EF und zwei Hülfsbürsten i Ar benutzen, sofern die Spannung der Maschine nicht zu hoch und die Bürsten hinreichend breit sind, um eine Funkenbildung nach Möglichkeit zu verhindern.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   ι . Ein synchron umgetriebener Stromwender, welcher behufs Ladung elektrischer Sammler durch Wechselstrom die Ein- und Ausschaltung der Sammler in den Augenblicken bewirkt, wo der nach einer Sinuslinie verlaufende Wechselstrom eine der Spannung der Sammler entsprechende Höhe erreicht bezw. dieselbe unterschreitet, und zwar dadurch, dafs die zahnförmig in einander greifenden und von einander isolirten Schienen des Stromwenders nach einer Richtung hin sich verjüngen und zwei oder mehr gleich gestaltete, in Richtung der Achse verschiebbare Bürsten auf den Schienen entsprechend eingestellt werden.
2. 2. Bei dem unter ι. gekennzeichneten Stromwender die Anordnung von zwei oder mehr parallel zu den Kanten der keilförmigen Stromwenderschienen liegenden Hülfsschienen (L MN... und O PQ . ..), welche durch zwei oder mehr Bürsten (i_x I₂ Z₃ ... und Ar₁ Ar₂ Ar₃ .. .) mit Galvanometern (oder Relais) verbunden sind und erkennen lassen, ob im Augenblicke des Stromschlusses und der Strom unterbrechung zwischen den keilförmigen Stromwenderschienen und den dazu gehörigen Abnehmerbürsten die Klemmenspannung der Maschine der Spannung der zu ladenden Batterie gleich ist.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.