Schaltungsanordnung für Sammlerbatterien und Batteriebauart hierzu
- Doppelzellenbatterie -Die Zellenspannung von Stromsammlern zeigt zu Beginn und
Ende des Lade- und Entladevorgamges recht verschiedene Werte. Der Spannungsunterschied
.der voll geladenen Bleizelle'beträgt zwischen Beginn normaler Entladung und Ende
der Ladiung 0,72 biss 0,77 V, alsö 36 bis 40 v. H., und rund 35 v.
H. bei der alkalischen Nickel-Cadmium-Zelle, während der Entladung o, 15
bis o, 17 V, also 7,5 bäis io v. H., und rund 18 v. H. bei der Nicke.l-Cadim,i,um-Zelle.
Dveses Spannungsverhalten der Zellen fäßt ein unmittelbares Parallelarbeiten vom
Generator, Netz, Baitterie und Verbraucher nicht zu, begrenzt die Entladung insbesondere
alkalischer Zellen und maicht auch für den Entlade- und Ladebetrieb besondere Einrichtungen
und Bedien:ungshi.lfen notwendig.Circuit arrangement for collector batteries and battery type for this - double cell battery - The cell voltage of current collectors shows quite different values at the beginning and end of the charging and discharging process. The voltage difference "of the fully charged lead cell" between the beginning of normal discharge and the end of charging is 0.72 to 0.77 V, i.e. 36 to 40 v. H., and around 35 v. H. in the alkaline nickel-cadmium cell, while the discharge o, o 1 5 to 1 7 V, so 7.5 bäis io v. H., and around 18 v. H. at the Nicke.l-Cadim, i, um cell. Dvees voltage behavior of the cells does not allow a direct parallel work of the generator, network, battery and consumer, limits the discharge especially of alkaline cells and makes special equipment and operating aids necessary for the discharge and charge operation.
Zur Vereinfachung der Ladung sind zwar Gruppenschaltungen bekannt,
bei welchen die Batterie in zwei oder direi Gruppen aufgelöst lvürd und die Gruppen,
ohne dadurch eine gleichmäßige Aufladiunig zu Herreichen, teils in Paralilelischaltung,
teils 'hintereinander unter vorzeitiger Absehadtu,ng einer Gruppe aufgeladen werden.
Ferner Ist für die Batterieladung von Windkraftwerken die Unterteilung vom: Samim;lerbatterien
in eine gerade Anzahl, beispielsweise in wahlweise zwei oder vier Gruppen bekannt,
die entweder einizeiln nacheinander oder zu zweit iin Reihengruppen, auch nach-
einander, .Oder mit allen Gruppen in Reihe liegend
aufgeladen werden, um die stark veränderliche
Ladespannung (Windgescih@win@digkeit) möglichst
ausnutzten zu können.
Diese, Schaltungen sind jedoch mit der vorliegen-
den nicht vergleiahb@air"d'ie annähernd gleiche Span-
nung im Lalle- wie Entladebetri!eb, also eine Kom-
pensation des Spannungsanstieges bei Ladung bzw.
der Spannungseinbuße bei Entladung bez-weckt.
Auch erfordert die Schaltung ,erfirndünlgsb@emäß eine
besondere Batteriebanart,@die Doppel- bzw. Mehr-
ze@@@er@bcatterne für die stets ladleziustan@dsgleiche An-
passung (Kompensation) der Betniebssp:annun#,-sver-
hältnisse bei Ladung bzw. Entladung.
Dies erhellt auch aus der Schemasohal@bwng.
Die zwischen den Endklemmen i und 6 gezeidh-
nete Zellenreihe arbeitet als Sbam:m#batteriie und ist
in t, im Beispiel -indrei oder
in Reilie liegende Gruppen I, II, III unterteilt und
mit Gruppenklemmen :2 bis 3, ,4 bis 5
Eine
zugehörige zweite, zwischen dien Endkliemmen 7
und 12 gezeichnete Zellenreihe gleicher Zellenzahl
dient als Schaltbatterie und ist ebenso in t, im Bei-
spiel in drei offene, spannungsgleiche Gruppen I a,
II a, Ma mit den Gruppenklemmen 8 bis g, i o bis i i
unterteilt.
Die Gruppen der Stamnicbatterie bleiben während
des Lade- und Entladebetriebes unverändert in
Reihe :geschaltet. Die Schaltbatterie hingegen wird
w ,ahlweise entweder gruppenweise zu den zugehöri-
gen Gruppen der Stammbatterie, im Beispiel I a
zu I, 1I a zu: II, III ca zu III para-Iliel giesehaltet,
oder
es werden -die Gruppen der Sohaltbatiterie I ct, II a,
Ma untereinander paraillel zusammengesehaltet als
(t+ r)-te Gruppe, im Beispiel als vierte Gruppe in
Reühei zurr Sitammibatteriie geschaltet. Beide Schal-
tungen ermöglicht ein einflacher 2 t-poliger, Im Bei-
spiel also ein 6paliiger Urischalter. Beträgt die
Kap-aziität jeder S,dhalctzellie den t-ten Teil, im Bei-
spiel ein Drittel der einzelnen, Stammvene (bzw.
j-edie Stammzelle das t-fache der einzelnen Schalt-
zelle), so, csind alle Gruppen in jeder der beiden
Schaltstellungen kapazitätsgleich und damit bei
gleichem Ladezustand auch gleichmäßig bean-
sprucht. Eikönnen also Stamm- und. Schalitbattemie
zu Beginn der Ladung in Reiche, bei fo,rb#-,eschritte-
ner Laidlung parallel, zur Entladung in Reiche oder,
wenn die Batterie für Tiefentladung ausgelegt isst,
wie dies bei dien unempfindlichen, tief enit@adun@s-
fähigen alkalischen Batterien erwünscht sein kann,
parallel geschaltet werden. Die Umschwltung kann
auch selbsttätig mittels spannur gs- oder stram-
Zellenzahlen und Spannungsverh@alteneiner vergleii.chswense
.drei- und vierfach unterteilten Doppel-
zellenb:atterie für 220 biss 230 V Betriebsspannung
Zellenzahl der Stammbatterie wie auch der Schalt-
batterie..................................... 81 84 87 go 93
96
88 92 96 Ioo 104
Anzahl der Schaltgruppenzellen je Schaltgruppe .. 27 28 29
30 31 32
22 23 24 25 26
Zellenzahl bei Reihenzuschaltung der Schaltbatterie-
gTllpperi .................................... Io8 112 116
120 124 128
I10 115 1:20 125 130
Ladespannung je Zelle bei Parallelzuschaltung-der
Schaltbatteriegruppen, auch Entladespannung
bei 230 V 2,84 2,74 2,65 2,56 2,48 2,40
2,61 2,5 0 2,40 2,30 2,2I
-I- 5 v. H. bei 242 V 2.99 2,88 2,87 2,69 2,6o 2,52
2,75 2,63 2,52 2,42 2,33
- 5 v. H. bei 218 V 2,69 2,6o 2,51 2,42 2,35 2,27
2,48 2,37 2,27 2,18 2,096
Lade- und Entladespannung je Zelle bei Reihen-
zuschaltung der parallel geschalteten Schaltgruppen
bei 230 V 2,13 2,05 1,98 1,92 I,86 I,8o
2,02 2,00 1,92 1,84 1,77
-E- 5 v. H. bei 242 V 2,24 2,16 2,09 2,02 1,95 1,89
2,20 2,10 2,02 1,94 1,86
- 5 v. H. bei 218 V 2,o2 1,95 1,88 1,82 1,76 1,7o
1,98 1,9o H82 1,74 1,677
Spannung der Batterie nach Reihenzuschaltung der
parallel geschalteten Schaltgruppen bei 1,98 V
Zellenspannung .. . . ... .... .... ....... ... .... . 213,8
221,8 229,7 237,6 2455 253,3
217,8 227,7 237,6 247,5 257,3
Anmerkung: Obere Zahlenreihe: Werte bei Dreifachunterteilung
Untere Zahlenreihe: Werte bei Vierfachunterteilung
abhängiger Hilfseinrichtungen bekannter Bauarten
oder bei Bleisammlern abhängig vom spezifischen
Elektrolytgewicht mittels bekannter Aräom,eter-
schalter geschehen.
Gleiche Aufl-adung und Entladung parallel ge-
schultoter Zellen -setzt gleiche innere Widerstände
vo@raaus, die sich häufig im Laufe des Betriebes,
wenn auch nur wenig ändern. Bei der beschriebenen
Anordnung wird der Ladiezustand der einzelnen
Schahgruppen der Schaltbatterie teils :durch die
Parallelschaltung dieser Gruppen untereinander,
teils über die Gruppenverhindungsleiitungen i-7,
2-8 usw. und 6-i2 ausgeglichen und durch die
laufenden Aufladungen der bei keiner Schalt-
stellung aufgelösten, sondern ununterbrochen in
Reihe liegenden Stamm'batterievel.len laufend sta-
bilisieTt. Ladezustandsänderungen werden also
bauartbed!ingt bzw. sdhaltungsbechnisch in trag-
baren Grenzen gehalten.
Die Anzahl der positiven Platten muß, um be-
sagte Unterteilung vornehmen zu können, ein Viel-
faches = n von t, also Pst = it - t, im
Beispiel lt-- 3
sein. Die Plattenzahl der Schakbatterie ist
Psclt = )a. Die Anzahl Ader positiven Platten deir
Stamm- und Schaltbaatterie zusammen beträgt
P(st+sch) = it - t+n. Die durcih Umsohailtung er-
z@ielbare Spannungsänderung beträgt i t v. H., im
Beispiel also- 331/s v. H.; bei Vierfachunterbeilung
25 v. H. Zum Vergleich beider Untertei:l.ungen s:in.d
in nebenstehender Tabelle die Spannungsverhält-
nisse einer drei- wie auch vierfach unterteilten, für
22o bis 230 V Betriebespan@nung ausgelegten Blei
ba.tterie gegenübergestellt zu erszehe:n.
Um eine getrennt4 Anordnung untersch.ied.licdi
großer Zellen zu vermeiden, ist eine Stamm- und
eine Schaltzelle zu einer Doppelzelle vereinigt. Sie
besteht aus zwei räumlich vereinigten z. B. durch
eine Wanne zu@samm.enbmehaltenen kompletten Zellen,
oder es wird der gemeinsame, Trog bzw. Zellen-
kasten durch eine elelztrolytd;ichte Zwischen-
wandung in eirne Stamm- v:nd Schaltzelle unterteilt.
Ist in Sonderfällen eine stufenwei,se Spannungs-
änderung notwendig, so kann z. B. eine
Unterteilung auch als dreifache Unterteilung ge-
schaltet werden, so, daß @die, Baitteriespann:ung je
nach Bedarf um i61/2 bzw. 331/s v. H. geändert
werden kann. Dazu werden z. B. bei Seeih@sfa'ch-
untertei-lu:ng zwei @glieiche Schaltbatterien mit je
einem Umschalter vorgesehen und wah:lwei,se
a) beide Scihalltbiatterien zur Stammhatterie parallel
geschaltet (niedrigste Batteriespannung), b) eine
Scliaftbatterie parallel zur Stammbatterie gelegt
und die parallel geschalteten Gruppen der anderen
Sch.altbatterie in Reihe zur S,tammb@atteri,e, ge-
schaltet (r6,6 v. H. Spannungserhöhung), c) die .
pmal.lel geschallt'eten Gruppen beider S,chaltbatte#rien
hintereinander mit der Sta.mmhatterie in Reihe ge-
schaltet (33'/s v. H. Spannunigslerhöhu@ng).
To simplify charging, group circuits are known in which the battery is divided into two or three groups and the groups are charged partly in parallel connection, partly in succession, with premature retirement, without reaching a uniform charge. Furthermore, for the battery charging of wind power plants, the division of: Sampling batteries into an even number, for example optionally into two or four groups, is known, which are either one after the other or two in series groups, also one after the other. each other, .or with all groups in a row
charged to the highly changeable
Charging voltage (wind speed) if possible
to be able to exploit.
These, circuits are however with the present-
the not compared @ air "d'ie approximately the same span
in the loading and unloading operation, i.e. a com-
compensation of the voltage increase during charging or
the voltage drop when discharging.
The circuit also requires a
special type of battery, @ the double or multiple
ze @@@ er @ bcatterne for the always ladleziustan @ ds same approach
Adjustment (compensation) of the operating sp: annun #, - sver-
conditions during loading and unloading.
This is also evident from the schema sohal @ bwng.
The lines drawn between the end clamps i and 6
The third row of cells works as a sbam: m # battery and is
in t, in the example -indrei or
divided into Reilie lying groups I, II, III and
with group terminals: 2 to 3,, 4 to 5
One
associated second, between the end clamps 7
and 12 row of cells drawn with the same number of cells
serves as a switch battery and is also in t, in the case of
play in three open, equal-tension groups I a,
II a, Ma with group terminals 8 to g, io to ii
divided.
The groups of the Stamnic battery remain during
of loading and unloading operations unchanged in
Series: switched. The switch battery, however, is
w, either in groups to the associated
gen groups of the main battery, in the example I a
to I, 1I a to: II, III ca to III para-Iliel held, or
- the groups of Sohaltbatiterie I ct, II a,
Ma held together paraillel as
(t + r) -th group, in the example as the fourth group in
Reühei switched to the Sitammibatteriie. Both scarf
a flat 2 t-pole, in the case of
so play a 6paliiger original switch. Is the
Capacity of each S, i.e. the t-th part,
play a third of the individual, trunk vein (resp.
j-e the stem cell t times the individual switching
cell), so, care all groups in each of the two
Switch positions have the same capacitance and thus at
the same charge status also evenly
says. Eggs can be stem and. Schalitbattemie
at the beginning of the charge in Reiche, at fo, rb # -, eschritt-
ner Laidlung parallel, to the discharge in realms or,
if the battery eats designed for deep discharge,
as is the case with the insensitive, deep enit @ adun @ s-
capable alkaline batteries may be desirable,
can be connected in parallel. The revolution can
also automatically by means of tensioning g or tight
Cell counts and voltage behavior in a comparative.chswense. Three- and four-fold subdivided double
cell: battery for 220 to 230 V operating voltage
Number of cells of the main battery as well as the switching
battery ..................................... 81 84 87 go 93 96
88 92 9 6 ioo 104
Number of vector group cells per vector group .. 27 28 29 30 31 32
22 23 24 25 26
Number of cells with series connection of the switch battery
gTllpperi .................................... Io8 112 116 120 124 128
I10 115 1:20 1 25 130
Charging voltage per cell when connected in parallel
Switching battery groups, also discharge voltage
at 230 V 2.84 2.74 2.65 2.56 2.48 2.40
2.61 2.5 0 2.40 2.30 2.2 I.
-I- 5 v. H. at 242 V 2.99 2.88 2.87 2.6 9 2.6o 2.52
2.75 2.63 2.52 2.42 2.33
- 5 v. H. at 218 V 2.6 9 2.6o 2.51 2.42 2.35 2.27
2.48 2.37 2.27 2.18 2.096
Charge and discharge voltage per cell for series
Activation of the switching groups connected in parallel
at 230 V 2.13 2.05 1.98 1 , 92 I, 86 I, 8o
2.02 2,00 1, 92 1,84 1, 77
-E- 5 v. H. at 242 V 2.24 2.16 2.09 2.02 1.95 1.89
2.20 2.10 2.02 1.94 1.86
- 5 v. H. at 218 V 2, o2 1.95 1.88 1.82 1.76 1.7o
1, 98 1,9o H82 1.74 1.677
Voltage of the battery after series connection of the
vector groups connected in parallel at 1.98 V.
Cell voltage ... . ... .... .... ....... ... ..... 213.8 221.8 229.7 237.6 2455 253.3
217.8 227 7 237.6 247.5 257.3
Note: Upper row of numbers: values when divided into three
Lower row of numbers: values with fourfold subdivision
dependent auxiliary equipment of known types
or for lead collectors depending on the specific
Electrolyte weight by means of known araeom, eter-
switch happen.
Same charging and discharging in parallel
school-dead cells - poses the same internal resistance
vo @ raaus, which often occur in the course of operation,
if only a little change. With the described
Arrangement becomes the ladie condition of each
Shah groups of the switching battery partly: by the
Parallel connection of these groups with each other,
partly via the group management lines i-7,
2-8 etc. and 6-i2 balanced and by the
ongoing charging of the no switching
position dissolved, but uninterrupted in
Main battery level lying in the row.
bilisTt. State of charge changes are so
construction-related! ingt or maintenance-related in structural
kept within limits.
The number of positive plates must be
said to be able to make a subdivision, a lot of
times = n of t, i.e. Pst = it - t, in the example lt-- 3
be. The number of plates on the shak battery is
Psclt =) a. The number of wire positive plates deir
Main battery and switchgear assembly together
P (st + sch) = it - t + n. The compliance
Targetable voltage change is it v. H., in
Example thus- 331 / s v. H.; with quadruple subdivision
25 BC H. To compare the two subdivisions, see in.d
in the adjacent table the voltage ratio
nisse a three- as well as four-way subdivided, for
22o to 230 V operating voltage designed lead
ba.tterie to be seen opposite: n.
A separate4 arrangement different.licdi
Avoiding large cells is a stem and
a switching cell combined into a double cell. she
consists of two spatially united z. B. by
a tub of complete cells,
or the common, trough or cell-
box through an elelztrolytd; tight intermediate
wall divided into a stem v: nd switch cell.
If in special cases a step-by-step voltage
change is necessary, Legs
Subdivision also as a threefold subdivision
be switched so that @ the, battery voltage: ung each
as required by i61 / 2 or 331 / s v. H. changed
can be. For this purpose z. B. at Seeih @ sfa'ch-
subdivision: two similar switch batteries with each
provided a switch and chose: lwei, se
a) both Scihalltbi batteries parallel to the main battery
switched (lowest battery voltage), b) one
Scliaft battery placed parallel to the main battery
and the parallel groups of the others
Switching battery in series with S, tammb @ atteri, e, ge
switches (r6.6% voltage increase), c) the.
pmal.lel schallt'ten groups of both power batteries
one behind the other with the main battery in series
switches (33 '/ s v. H. Spannunigslerhöhu @ ng).