DE97545C

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE 21: Elektrische Apparate un

VorliegendeErfindung betrifft eine Schaltungsweise zum Laden von Stromsammlern und hat den Zweck, auf einfache und trotzdem zweckentsprechende Weise die zum Laden der Zellen erforderliche höhere Spannung so weit- herabzudrücken, dafs während des Ladens auch Strom in die Verbrauchsleitung abgegeben werden kann.

- Bisher hat man entweder den Verbrauchsstrom von einem veränderlichen Theil der Batterie abgenommen oder aber die Batterie an einem geeigneten Punkt getheilt und dann den abgetrennten Theil der Zellen durch den Verbrauchsstrom geladen.

Derartige Schaltungen sind in der Elektrotechnischen Zeitschrift vom Jahre 1892, S. 262 (Trumpy) und S. 553 (Gebrüder Naglo) beschrieben. Bei diesen Schaltungen tritt aber eine ganz ungleicbmäfsige, zum Theil sogar unmittelbar schädliche Beanspruchung der Zellen auf. Aufserdem aber sind bei diesen Schaltungen für jede Zusatzzelle -«stets zwei Leitungen zum Schaltbrett bezw. zum Zellenschalter erforderlich, und es sind entweder ganz umständliche Schaltapparate oder aber es ist eine verwickelte Bedienung der Schalter erforderlich. Bei der Gegenschaltung der Zusatzzellen hat man aufserdem noch den grofsen Mifsstand, dafs die letzten Zellen entweder stets den Verbrauchsstrom mit erhalten, oder dafs dieselben in Gegenschaltung nicht genügend geladen werden, weil eben die Gesammtspannung des gröfseren Theiles der Batterie noch nicht so hoch ist, dafs alle Zusatzzellen als" Gegenzellen eingeschaltet sein können.

Alle diese Mifsstände sollen nach vorliegender Erfindung in ebenso einfacher als wirksamer und zweckentsprechender Weise beseitigt werden. Bei derselben werden die Zellen von vornherein in zwei ungleiche Theile getheilt, und dieser Theilpunkt bleibt unabänderlich bestehen, so dafs der kleinere Theil der Zellen dauernd vor die Verbrauchsleitung geschaltet wird, wobei die letzten Zellen abgeschaltet werden können, sobald dieselben voll geladen sind. Die zum Laden benutzte Maschine mufs nun eine gegenüber der Verbrauchsspannung um die Ladespannung der vorgeschalteten Zellen erhöhte Spannung haben. Da der andere Batterietheil nun aber nicht in jedem Zustand der Ladung die richtige Gegenspannung aufweisen wird, um dem Ladestrom die erforderliche und gewünschte Gröfse zu geben, so ergänzt man diesen Theil der Batterie durch Hinzuschaltung einer entsprechenden Zahl von Hülfszellen bezw. auch von anderen Widerständen.
■ Die Anwendung der Gegenschaltung in einem Theil und der Ausgleichszellen oder Widerstände im anderen Theil der Batterie bildet das wesentliche Merkmal vorliegender Erfindung gegenüber allen bisher bekannten Schaltungsweisen.

Die vorliegende Schaltungsanordnung ist auf der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellt worden.

Fig. ι zeigt die Schaltung in der einfachsten' Form.

Fig. 2 zeigt dieselbe in einer Anordnung für den Fall, dafs die Verbrauchsstromstärke sehr grofs ist.

Die Fig. 3 bis 6 zeigen verschiedene Schaltstellungen.

Die Theilung der ganzen Batterie in zwei ungleiche. Theile wählt man zweckmäfsig so, dafs bei höchster Ladespannung der einzelnen Zellen möglichst kein Ausgleichswiderstand bezw. keine Ausgleichszellen vorgeschaltet sind, wobei zu berücksichtigen ist, dafs gegen Ende der Ladung die letzten Zellen bereits abgeschaltet sein können.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Batterie von 60 Elementen und eine Verbrauchsspannung von 110 Volt vorausgesetzt. Da gegen Schlufs der Ladung die beiden letzten Elemente jedenfalls abgeschaltet sein können, so würde sich für die hinter einander geschalteten 58 Zellen eine Ladespannung von 58 X 2,55, also etwa 148 Volt ergeben. Das würde eine Ueberspannung von 38 Volt bedeuten.

Nach vorliegender Erfindung erhöht man nun die Maschinenspannung um 19 Volt und verringert die Gebrauchsspannung ebenfalls um ig Volt. Die Spannung von 19 Volt entspricht bei 2,55 Volt pro Zelle γ^ι/₂ Zellen. Man wird also dem Gebrauchsstrom 8 Zellen vorschalten müssen, woraus sich mit den oben erwähnten beiden letzten Zellen eine Theilung der Batterie in 50 und 10 Zellen ergiebt.

Der eine Pol der Maschine M ist auf den einen Pol der Verbrauchsleitung L und an die Zelle ι angeschlossen. Der andere Pol der Maschine ist einerseits durch den Regelungswiderstand W an das Stromschlufsstück a des Schaltarmes U und gleichzeitig an das Stromschlufsstück d des Schaltarmes V angeschlossen. Andererseits ist der zweite Pol der Maschine an das Stromschlufsstück e des Schaltarmes V angeschlossen. Der Schaltarm U ist an die Zelle 50 und der Schaltarm V an den einen Pol der Verbrauchsleitung angeschlossen. Die unter einander verbundenen Stromschlufsstücke b und c sind an die Zelle 51 und e an den Schaltarm Z eines Zellenschalters angeschlossen.

Bei der Ladung und gleichzeitigen Stromabgabe in die Verbrauchsleitung werden nun die ein- für allemal abgetheilten Zusatzzellen unter Vermittlung des Schaltarmes Z vor die Verbrauchsleitung geschaltet, während die übrigen 50 Zellen unter Vorschaltung des Widerstandes W parallel zu dem anderen Stromkreise liegen.

Zu Anfang der Ladung, wo die Ladespannung jeder Zelle, etwa 2,2 Volt beträgt, mufs die Maschine 60 X 2,2, also 132 Volt leisten, während die 50 Zellen 110 Volt haben, so dafs die Differenz von 22 Volt durch den Regelungswiderstand W bezw. die an diesen angeschlossenen Hülfszellen ergänzt werden mufs, damit man 'die richtige Ladespannung erhält. Bei einer Gegenspannung von 2,4 Volt in jeder Zelle beträgt die Differenz 110 +' 10 X 2,4 — 50 X 2,4 = 14 Volt. Da aber jetzt die beiden letzten Elemente jedenfalls schon geladen sind und abgeschaltet werden können, so wird die Differenz thatsächlich nur 110+ 19,2 — 120 Volt betragen. Bei 2,55 Volt Gegenspannung und drei abgeschalteten Zellen beträgt sie dann 128 — 127,5 = 0,5 Volt, , d. h. sie verschwindet. ■ '

Der Verbrauchsstrom geht hierbei über f zum Schaltarm Z, durch die vorgeschalteten Zellen und den Schaltarm V zur Verbrauchsleitung, während der die 50 Zellen ladende Strom über f zum Regelungswiderstand und dem Schaltarm U fliefst.

Falls die Verbrauchsstromstärke zu grofs wird, kann man, um eine Ueberanstrengung der Vorschaltzellen zu vermeiden, den Vorschaltzellen einen Widerstand bezw. Hülfszellen parallel schalten. Zu diesem Zweck verwendet man am einfachsten den ohnehin erforderlichen Regelungswiderstand W und führt die Schaltung nach Art der Fig. 2 aus. Dabei fliefst der Verbrauchsstrom einerseits durch die Vorschaltzellen und andererseits durch den Regelungswiderstand zum Schaltarm V und von da zur Verbrauchsleitung. Ϊ

Fig. 3 zeigt die Stellung der Umschalter, wenn Maschine und Sammlerbatterie zusammen auf das Leitungsnetz arbeiten, Fig. 4 die Stellung, dafs der Sammler ausgeschaltet ist und die Maschine allein auf das Leitungsnetz arbeitet. Bei Fig. 5 kann die ganze Batterie geladen werden, während der Verbrauchsstrom, der in diesem Falle klein sein wird, in der Spannung von dem Vorschaltwiderstande oder Hülfszellen. geregelt wird.

Fig. 6 zeigt endlich die auch in Fig.· i und 2 gezeichnete Stellung der Umschalter, wenn unter Gegenschaltung der letzten Zellen Verbrauchsstrom abgegeben werden soll. Die beschriebene Umstellung der Umschaltung ermöglicht also, jede Schaltungsart zum Laden anwenden zu können. -

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Schaltungsweise für Stromsammler, dadurch gekennzeichnet, dafs die Batterie in zwei ungleiche Theile mit unveränderlichemTheilpunkt zerlegt wird, und dafs der kleinere Theil unter Vermittelung eines Zellenschalters vor die Verbrauchsleitung in einen Stromkreis, der gröfsere Theil aber unter Vorschaltung eines Regelungswiderstandes in einen Parallelstromkreis geschaltet wird, wobei die Spannung des letzteren durch eingeschalteten Widerstand oder Ausgleichszellen so weit erhöht wird, als es die Spannung der Verbrauchsleitung, vermehrt um die Spannung der vor dieselbe geschalteten Zellen, erfordert.

2. Schaltungsweise für Stromsammler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, dafs mit

Hülfe eines Schaltarmes (U) der gröfsere Theil der Batterie entweder mit dem Regelungswiderstand (W) oder mit dem kleineren abgetrennten Theil der Batterie hinter einarider- oder aber ausgeschaltet werden kann, während durch einen'zweiten Schaltarm (V) die Verbrauchsleitung entweder an . den kleineren Theil der Batterie oder an den Widerstand (W) oder aber gleichzeitig an die Maschine und den Zellenschalthebel (Z) angeschlossen' werden kann, zu dem Zweck, durch vier verschiedene Schalterstellungen sowohl die Batterie bei gleichzeitigem Verbrauchsstrom laden, als mit Maschine und Batterie gemeinsam auf die Verbrauchsleitung arbeiten, sowie auch die Batterie ganz abschalten oder bei geringerem Verbrauchsstrom in Reihe laden zu können.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.