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Selbsttätige Vorrichtung zur abwechselnden Umschaltung eines Verbraucherkreises
auf zwei Batterien, die an den Verbraucherkreis oder eine von Wechselstrom gespeiste
Ladevorrichtung angeschlossen werden. Die vorliegende Erfindung betrifft eine selbsttätige
Vorrichtung für die ununterbrochene Stromversorgung eines Verbraucherkreises mit
zwei Batterien, die abwechselnd an den Verbraucherkreis, z. B. ein Fern= sprechnetz,
und an eine Ladevorrichtung angeschlossen werden.
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Man hat in solchen Fällen schon da, wo Gleichstrom zum Laden der Batterien
zur Verfügung steht, vorgeschlagen, für die einzelnen erforderlichen Schaltvorgänge
selbsttätige Schalter zu verwenden, die durch unter bestimmten Bedingungen wirksame
Relais gesteuert werden.
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In den Fällen jedoch, wo Wechselstrom zur Verfügung steht, der erst
in Gleichstrom umgeformt werden muß, hat man das Abschalten der Batterien von der
Ladevorrichtung in Abhängigkeit von der gelieferten Energie oder nach einer bestimmten
Zeit v3rgesehen. Solche Vorrichtungen müssen der Kapazität der Batterie und den
verschiedenen Entladungsumständen-genau angepaßt sein.
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Nach der vorliegenden Erfindung nun hängt das Abtrennen der Batterie
ganz unabhängig von ihrer Größe oder ihrem Verwendungszweck nur von ihrem Zustand
ab, indem in der Wechs.elstromspeiseleitung und dem Umformerkreis ein unter der
Wirkung der Spannung der Betriebsbattelrie stehendes Mindestspannungsrelais und
in dem Gleichstromladekreis ein unter der Spannung der zu ladenden Batterie stehendes
Höchstspa,nnungsrelais vorhanden ist.
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Die Abbildungen stellen beispielsweise zwei. Schaltschemate zur Verwirklichung
der Erfindung dar, und zwar zeigt die Abb. i ein Schaltschema für eine Ladung durch
einen Motorgenerator, während bei Abb. 2 zum Laden ein Röhrengleichrichter vorgesehen
ist.
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Die Schaltanordnung umfaßt zwei Batterien ioo und ioi, die abwechselnd
mit den Leitungen i und 2 des Verbraucherstromkreises und mit der Ladestation über
einen Umschalter i i i verbunden werden.
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Bei der vorliegenden Schaltanordnung besteht der Umschalter i i i
aus einer Reihe von Scheiben und Halbscheiben 3, 4 5, 6, 7, $, welche auf .einer
Steuerwelle fest angebracht sind, die außerdem ein Sperrad i o trägt, das
von
einer Federklinke i 1' durch ein Relaisi 12 gesteuert wird. Ferner gehört zu dem
Umschalter ein Anker 12, der mit einem geerdeten halbkreisförmigen Kontakt
13 zusammenwirkt. Jede Scheibe und Halbscheibie des Umschalters 111 befindet sich
in 'einem Quecksilbergefäß, um einen Kontakt mit möglichst geringer Reibung zu bilden,
und zwar sind die einzelnen Teile des Umschalters so miteinander verbunden, wie
die Abbildung zeigt.
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Die Vorrichtung umfaßt : ein MindestspanmmgsreJ,ais i02, das an die
Leitung angeschlossen ist, die den Strom liefert. Dieses Relais steuert eine Reihe
Relais 103, i06, 112 zur Betätigung des Umschalters i I 1, wenn die geladene Batterie
eingeschaltet und die entladene abgeschaltet und mit der Ladevorrichtung verbunden
werden soll; ferner ein Relais i05, das infolge der Erregung des Mindestspannungsrelai's
102 erregt wird und die Ladevorrichtung einschaltet; schließlich noch ein Höchstspannungs.relais
128, das den Ladevorgang unterbricht, wenn die einzelnen Zellen der Batterie die
vorgeschriebene Span nung erreicht haben.
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Die Abbildungen, zeigen die Anlage, wie die Batterie Zoo an den Verbrau;cherkreirs
über Sicherungen. 132 und die Scheiben 7 und 8 des Umschalters i i i angeschlossen
ist, während die Batterie i o i geladen, in Bereitschaft steht und die Ladevorrichtung
abgeschaltet ist.
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Wenn. die Batterie i oo entladen ist und die Spannung zwischen den
Leitern i und z den geringsten zulässigen Wert erreicht hat, wird die Spule des
Mindestspannungs@relais i o,-" welche zwischen, i und Erde geschaltet ist, ihren
Anker loslassen, so daß das Relais mit verzögertem Abfall i03 über Erde, Ruhekontakt
105a, Kontakt 102, Relais 103, Ruhekontakt i oq.b des Relais 10q., Scheiben
3 und 5 des Umschalters i i i und die- geladene Batterie i o i -eingeschaltet ist.
Also wird der Kontakt 103a des Relais i o3 den Kreis des Relais i06 über Erde, Kontakt
103a, Widerstand 107, Spule i06, Widerstand i08, Ruhekontakt 1oq.b des. Relais 10q.,
Scheiben 3 und 5, Batterie i o i schließen.
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Infolgedessen. schließt sich über den Arbeitskontakt des Relais i06
der Stromkreis. der Spule i i-- über Erde, Kontakt des Relais i06, Spule 112, Sicherung
136, Sichel her 3 und 5, Batterie i o i, so daß die Klinke i i durch die
Spule 112 angezogen wird und das Rad der Welle 9 des Umschalters i i i um einen
Zahn vorwärts schiebt. Der Widerstand i o9 und der Kondensator i i o dienen zur
Unterdrückung von Funken am Kontakt des Relais i06.
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Die Erregung der Spule 112 bewirkt auch die Schließung des Kontakts
I12. Infolgedessen wird das Relais 1o6 kurzgeschlossen und aberregt, so daß seine
Kontakte in die-Ruhestellung zurückkehren. Die Spule 112 ist also ebenfalls aberregt
und öffnet wieder den Kurzschluß des. Relais 1o6. Dies erregt sich -von neuem, bewirkt
wieder die Erregung der Spule 112, .so daß das Sperrad i o mit der Welle 9 des Umschalters
i i i um einen weiteren Zahn vorwärts geschoben wird und so fort, bis der Umschalter
i i i eine Umdrehung von i80° gemacht hat und die Stellung der Halbscheiben q.,
5, 6 und 7 in bezug auf die Darstellung in: 'der Abb. i ihre Stellung vertauscht
haben.
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Diese Vorgänge werden durch die unverzügliche Rückkehr des Mindestspannungsh
relais i02 in seine Betriebsstellung nicht gestört, weil das Relais 103 sich mit
Verzöge rntng öffnet und gleich nach Beginn der Umdrehung der Welle 9 der Anker
12, welc 'her auf der Welle 9 befestigt ist, mit dem halbkreisförmigen, Kontakt
13 in Berührung kommt, so daß das Relais i06 für die entsprechende Periode der Drehung
um 18o° wirksam bleibt. Erst dann reißt 'der Anker 12 von dem halbkreisförmigen
Kontakt 13 ab, und das Relais i06 ist endgültig abgeschaltet, die Spule 112 kann
nicht mehr erregt weaiden und wirkt nicht mehr auf die Klinke i i.
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Die Erregung des Relais 103 bewirkt auch die Schließung des Kontaktes
103b und schaltet dadurch die Spule 114 zwischen die geladene Batterie und Erde.
Die Spule 114 zieht die Klinke 14 an und läßt den Zähler, dien sie betätigt, um
eins weiterspringen, so daß die Zahl der Ladungen der Batterie ioo angezeigt wird.
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Die Umdrehung des Umschalters i 1 i um
i 8o' bewirkt
die Schließung 'der Kontakte q. und 6 und die öffnung der Kontakte 5 und 7, so daß
nunmehr die Batterie i o i an die Leitungen i -und 2 und die Batterie ioo an die
Ladeleitung angeschlossen ist. Dieses Auswechseln der Batterien ist .ohne Stromuntei#-brechung
vor sich gegangen, denn die Kontakte 6 und 8 sind schon eingeschaltet, ,ehe die
Kontakte 7 und 8 unterbrochen sind.
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Gleichzeitig hat die Erregung des Relais 103 die Schließung. seines
Kontaktes i 03c bewirkt und damit die Spule des Relais i o 5 zwischen Leitung i
und Erde gelegt, dessen Anker io5a angezogen und den Kreis Leitung i, Spule i o5,
Ruhekontakt des Relais 13o, Anker io5a in Arbeitsstellung, Erde geschlossen. Dieser
Kreis bleibt für die ganze Dauer der Ladung ,erhalten, trotzdem die Umstellung des
Ankers 105a das Relais i03 aberregt (während der Kontakt des Relais i02 geschlossen
bleibt) und die Anker dieses Relais mit Verzögerung in ihre Ruhestellung
zurückkehren,
während das Relais 1o6 im Betrieb bleibt, bis der Umschalter i i i eine Umdrehung
von 18o° ausgeführt hat.
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Die Schließung des Relais 1o5 erregt das Relais i 15 über Leitung
i und Erde und bewirkt infolgedessen die Schließung der Kontakte des Relais i 15
erst über die Widerstände i 16 und 117, um Funkenbildung zu vermeiden, und
dann urimittelbar. Dadurch wird das Dreiphasenrelais 118 erregt, das an eine Dreiphasenspeiseleitung
über Sicherungen 134 angeschlossen ist und nur dann wirksam ist, wenn alle drei
Phasen erregt sind, so daß der Motor nicht nur auf einer Phase eingeschaltet werden
kann. Die Schließung der Kontakte i 18 bewirkt die Erregung der Spule i 19 über
die Leitung i, den Kontakt io5b, Spule i 19, den Kontakt i 18 und Erde, so daß sieden
zweipoligen Schalter 16 schließt. Dieser schaltet den Dreiphasienmotor 12o an sein
Netz an und läßt so das Ladeaggregat, Motor 120 und Dynamo 121 an.
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Der Ladekreis bleibt trotzdem vorläufig offen, bis die Spannung des
Generators 121 die Ladespannung der Batterie erreicht hat. Bis dahin durchfließt
der Strom den Nebenschluß, Spule 123, Kontakt i 18, Erde, ohne ZVirkung. Das Relais
123 zieht seinen Anker aber erst bei voller Spannung an und bewirkt dann über den
Umschalter die Verbindung des Generators mit der zu ladenden Batterie.
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Das Relais 125, das im Nebenschluß zu dem Widerstand 124 in der Leitung
15 liegt, zieht seinen Anker an und unterbricht durch seinen Ruhekontakt den Kreis
Leitung i, Erde, in dem die Lampe 126 und eine Glocke 124 liegen. Dieser Kreis war
während der voraufgehenden Periode durch den Kontakt 105r des Relais 1o5 geschlossen,
das während der Ladezeit erregt ist. Infolgedessen ist der Alarmkreis unterbrochen,
der sich einsclia.l.-tet, sobald das Relais 1o5 erregt ist, d. h. die entladene
Batterie von der Verbraucherleitung abgeschaltet ist und der Einschaltvorgang der
Ladegruppe einsetzt.
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Schließlich schaltet der Arbeitskontakt 125 über die Batterie i o
i, die geladen werden soll, das Höchstspannungsrelais 128 ein (Erde, Anker des Relais
125, Spule des Relais 128, Widerstand 129, Leitung 15). Sobald die Spannung der
einzelnen Batteriezellen ihre Ladespannung erreicht hat, schließt das Höchstspannungsrelais
128 den Kreis des Verzögerungsrela.is 13o über die Leitung i, Spule 13o, den Schalter
141, den Arbeitskontakt des Relais 128, Erde, so daß die Spule des Relais 1o5 abgeschaltet
wird, dessen verschiedene Kontakte die öffnungsstellung einnehmen., wie auf der
Zeichnung dargestellt ist, und die Relais i 15, 118, 119, 123, 125 aberregt werden
und die Ladevorrichtung i 2o, 121 abgesehaltet wird.
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Der Umschalter i i i hält die Betriebsbatterie i o i eingeschaltet,
während die Batterie i oo nach ihrer Ladung in Reserve bleibt. Sie wird sofort an
die Verbrauchsleitung angeschlossen, wenn die Batterie ioi entladen ist und das
Mindestspannungsrelais in Tätigkeit tritt und einen neuen Schaltvorgang deis Umschalters
i i i bewirkt.
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In die verschiedenen Leitungen sind Sicherungen eingeschaltet, während
Alarmvorrichtungen vorgesehen sind, welche die eventuelle - Zerstörung einer Sicherung
anzeigen und unzeitige oder unvollständige Schaltvorgänge verhüten.
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Wenn beispielsweise die Sicherung 132 der Batterie ioo unterbrochen,
ist, welche nach den Bedingungen der Abbildung 'm Betrieb ist, so durchfließt der
Batteriestrom eine Spule des Relais 104 und legt seinen Kontakt i 04ü an Erde, so
daß die Glocke 127 eingeschaltet wind.
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Wenn die Sicherung 131 der Reservebatterie i o i zerstört ist; so
wird ebenfalls eine Spule des Relais 104 erregt und die Glocke 127 eingeschaltet.
Das Relais 104 bleibt eingeschaltet und hält das Signal, auch wenn die Leitung 15
oder die Leitung i und 2 nicht eingeschaltet sind, über die Spule des Voltmeters
102 aufrecht, wenn die Sicherung der Betriebsbatterie, oder über den Widerstand
133 und den Arbeitskontakt 104b, wenn die Sicherung der Reservebatterie zerstört
ist. Gleichzeitig öffnet der Kontakt 104b des Relais 104 den Stromkreis der Relais
1o3 und 1o6, um zu verhüten, daß, wenn das Mindestspannungsrelais i o2 anspricht,
der Umschalter i i i betätigt wird, welcher sonst auf der Hälfte seiner Schaltbewegung
in dem Augenblick stehenbleiben würde, wo sein Elektromagnet 112 an die Batterie
mit der zerstörten Sicherung angeschlossen wird.
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Wenn die durch Sicherungen 134 geschützte Speiseleitung für den Motor
12o keine: Spannung hat oder die Sicherung 135 des Ladegenerators, zerstört ist,
können die Relais. 123 und 125 nicht ansprechen, deren Spulen von dem Strom der
Dynamo maschine 121 gespieist werden, während in dem Augenblick, wo die Ladegruppe
eingeschaltet werden sollte, der Kontakt des Relais 1o5 geschlossen bleibt, der
durch den Strom der Betriebsbatterie erregt wird. Infolgedessen bleibt die Lampe
126, welche zwischen. Leitung i und Erde liegt, über den Ruhekontakt des Relais
125 angeschlossen und leuchtet auf.
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Die verschiedenen Relaisstromkreise sind durch kleine Schmelzsicherungen
136 geschützt; sobald eine dieser Sicherungen durch.-brennt, wird ein Federkontakt
137 ausgelöst,
der- mit dieser Sicherung verbunden ist; und dieser
Kontakt schließt dein. Stromkreis der Glocke 127-Schließlich sind noch mehrere Schaltervorgesehen,
die der Tätigkelt der Hauptrelais entsprechen, damit man jederzeit die einzelnen.
Schaltvorgänge von Hand auslösen kann. Besonders der Schalter 138 gestattet die
Erregung der Relais 103 und die Betäfigung des Umschaltfs I I I für den Austausch
der B.atteTien, während der Schalter 139 das Relais iä5 erregt und so die Ladegnippe
einscha.Ltet. Der Schalter 1¢o erregt das Relais i3o, aberregt infolgedessen, das
Relais 105 und unterbricht den Ladevorgang, wenn er eingeschaltet war. Schließlich
kann man durch Öffnen des Schalters 141 das Höchstspannungsrelais i-28 unwirksam
machen und so die Ladezeit der Batterie verlängern. Der Umschalter für zwei Stellungen
142 gestattet, das Voltmeter 143 mit der einender anderen Batterie zu verbinden,
um ihre Spannungen zu messen.
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Die Ausführungsform nach der Abb.2 ist der eben beschriebenen vollständig
gleichwertig, nur ist die Motorgeneratorgruppe 120, 121 durch einen Transformator
22o ersetzt, der in die Einphasenleitung der Speiseleitung durch ein Relais mit
Kohlekontakten 2 19 eingeschaltet ist, dessen Spule durch die Schließung
des Kontaktes 105b des Relais io5 erregt wird, wie vorher beschrieben. In den Sekundärkreis
des Transformators., der mit dem Umschalter i i i und den Batterien ioo, i o i verbunden
ist, ist der Röhrengleichrichter 221 geschaltet, dessen Heizdraht durch eine Anzapfung
der Sekundärspule gespeist wird.
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Die Anordnung nach der vorliegenden Erfindung beseitigt alle Schwierigkeiten,
die der Instandhaltung und dem Auswechseln der Batterien anhaften, wie sie in. Fernsprechzentralen
gebraucht werden, ob sie nun selbsttätig oder von Hand betätigt werden. Das Arbeiten
'der Vorrichtung geht unter den günstigsten Bedingungen vor sich; denn kaum ist
die Betriebsbatterie entladen, so wird schon die Reservebatterie eingeschaltet,
wobei die Betätigung der einzelnen Relais durch die neue, frisch geladene Batterie
hervorgerufen wird, so daß alle Bedingungen für einen sicheren Betrieb gegeben sind.
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Schließlich kann; die Ladegruppe nicht in Tätigkeit treten, wenn die
Speiseleitung für ihren Antriebsmotor nicht den vorgeschhebenen Bedingungen entspricht,
und kaum wird die Ladung .einer Batterie erforderlich, so tritt ein Signal in Tätigkeit,
das erst zur Ruhe kommt, wenn die Ladevorrichtung in Ordnung gebracht ist.
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Schließlich gestatten die verschiedenen Alarm- und Steuervorrichtungen
eine gute Überwachung und Handhabung des Betriebes der ganzen Anlage und sichern
seine Regelmäßigkeit. -