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Schalteinrichtung für elektrische Lichtanlagen mit Gleichstromerzeugern
und Sammlern Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung für elektrische Lichtanlagen,
insbesondere auf- Schiffen. mit Gleichstromerzeugern und Sammlern.
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Bisher wurden Sicherheitsschaltungen für Lichtanlagen dieser Art,
insbesondere die auf Schiffen eingebauten, mit Rückstromschaltern versehen. Die
Rückstromschalter arbeiten nicht immer sicher .und führen oft zu Störungen, die
besonders auf Schiffen sehr nachteilig sind. Insbesondere liegt eine große Gefahr
für Schiff und Besatzung bei längerem Ausbleiben des Stromes vor, wenn an die Lichtanlage
auch die Rudermaschine angeschlossen ist, da das Schiff dann vorübergehend manövrierunfähig
wird. Bei Verwendung von Weicheisengeräten für die Sicherheitsvorrichtungen besteht
die Gefahr, daß die Umpolung des Generators erst dann wahrgenommen wird, wenn man
die Ladeeinrichtung einschaltet und die Ladesicherung durchschlägt. Um die Sicherheit
der Rückstromschalter zu erhöhen, baute man von Hand zu bedienende Umpolvorrichtungen
ein. Das unsichere Arbeiten derRückstromschalter wird z. B. auch dadurch bewiesen,
daß für die Funkentelegraphie die Vorschrift besteht, Polwender einzubauen. Ein
bekannter Ladeumschalter, der mit einem nicht sicher arbeitenden Rückstromrelais
und einem Drehschalter verbunden ist und die Ladevorgänge mit Hilfe des Hauptstromes
umschaltet, ist in seiner Wirkung durch die Stromstärke begrenzt. Dieser Sicherheitsladeumschalter
gibt nur die unsichere Möglichkeit, die Umpolung des Generators zu verhindern; eine
völlige Sicherheit des Generators oder der Anlage, also des Schiffes, bietet er
nicht.
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Diese Nachteile werden durch die Erfindung behoben. Die Erfindung
besteht in der Vereinigung folgender Einrichtungen und Merkmale: An den Stromerzeuger
ist von Hand mittels eines Umschalters ein Spannungsrelais anzuschalten, das bei
seiner Erregung durch die volle Betriebsspannung je nach der Stellung des Umschalters
Steuerstronikreise
schließt. über welche es len Stromerzeuger mittels
je eines Schützes entweder an das Netz oder gleichzeitig an das Netz und den aufzuladenden
Sammler anschließt, aber bei sinkender Betriebsspannung abfällt, den Stromerzeuger
ausschaltet und über weitere Steuerstromkreise und ein Schütz den Sammler an das
Netz legt; dabei schaltet jedes der Schütze eine den Betriebszustand anzeigende
Signallampe ein und aus.
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Bekannt sind über ein Steuerrelais erregte, bei sinkendem Strom abfallende
Ladeschütze, die Fernbetätigung von Ladeschaltern über Relais und die Anwendung
von Signallampen in Anlagen mit StromsarntnIern. Mit keiner Anlage, in welcher diese
bekannten Einrichtungen verwendet werden, wurde aber bisher der Erfindungszweck
erreicht.
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Durch die Erfindung wird jedes Unipolen des Generators bei irgendeiner
Störung unmöglich gemacht und die Batterie bei jeder Störung selbsttätig auf das
Netz geschaltet, so daß immer Stromzuführung gesichert ist. Ferner wird durch das
Steuerrelais nach Beseitigung der Störung, sei es selbsttätig oder von Hand, der
vorherige Arbeitsgang wieder eingeschaltet, und sind der von iland zu betätigendeLadeumschalter
und dasSteuerrelais unabhängig von der jeweiligen Generator--oder Ladestromstärke.
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Auf -den Zeichnungen ist clie Erfinclunbeispielsweise dargestellt.
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Fig. T zeigt das Schaltbild der Anlage. Fig. z zeigt das Steuerrelais
in Draufsicht. Fig. 3 ist eine Ansicht von oben zu Fig. 2 und zeigt die Kontakte
des Steuerrelais.
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Iin Schaltbild der Fig. i sind folgende Hauptteile dargestellt:
A, h und C sind Schütze. D ist das Nebenschlußsteuerrelais und E der Ladeumschalter
für das Steuerrelais; der nur von Hand zu betätigen ist. F, G und .1 sind
Signallampen zum Anzeigen des jeweils eingeschalteten Arbeitsganges. K und L sind
zwei Batteriegruppen. 1T und O sind Ladewiderstände. .1' ist das N etz, 0 der Generator.
R und S sind Stufenschalter für die Ladestromstärke in den Batteriegruppen K und
T_; Z ein Zellenschalter. i bis 3 sind Kontakte des Ladeumschalters E, dessen Schalterstellungen
mit I, 1I, III und IV bezeichnet sind. a ist der Elektromagnet und
f
cler Kontakthebel des Steuerrelais D; li, und v sind die Elektromagnete
und ä, q und zt, die Kontakthebel der Schütze A, B und C. b; c, d und
e sowie 1, in, ra und o sind die Kontakte des Steuerrelais
D, während b1, cl, i
und h Kontakte des Schützes A, r,
,s, t und ic Kontakte des Schützes B sowie x, 1" z und a1 Kontakte
des Schützes C sind. Relais D verbindet durch Kontaktbrücken um Hebel f bei erregtem
- Elektromagnet a Kontakt -!)-mit und i1 finit e. bei abgefallenem Anker Kontakt
l mit in und ra mit o.
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Bei Schalterstellung I sind die Schalterkontakte i und 2 von Hand
geschlossen. Liefen nun Generator h volle Spannung, so schließt Relais
D über seine Kontakte b und c den Stromkreis für den Elektrainagnet
lr. Da: Schütz A schließt dann seine Kontakte, und der Generator O speist das Netz
N über die Hauptstromkontakte i und k des Schützes <-3.
Hierbei leuchtet die -vom Kontaktstift g1 de, Hebels g gesteuerte Signallampe F
auf, cli -beispielsu-eise weiß sein kann.
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Bei Schalterstellung 1I sind die Schaltcikontakte i, a und 3 von Hand
geschlossen. Das Steuerrelais D schließt daher Stromkreise für die beiden Elektromagnete
k und v an den Kontakten b und c bzw. d und e. Die Schütz]
A und C schließen, und der Generator Q lädt die Batteriegruppen
K und L und speist da: Netz \". Hierbei leuchtet zusätzlich zur weißen
Signallampe F die Signallampe G auf, Uli: beispielsweise grün sein kann und voni
Kontaktstift zel des Hebels w gesteuert @z-ird.
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Bei den Schalterstellungen 1I1 und IV sind die Kontakte i, z und 3
des Handschalters L geöftnet. Das Relais D ist daher abgefallen: die Batteriegruppen
K und L sind hintereinandergeschaltet und speisen das Netz I`. Hierbei leuchtet
die Signallampe I auf. die bcispiels«#eise rot sein kann und .vorn Kontaktstift
q1 des Hehels q gesteuert wird. Die einzelnen Stromkreise sind unten näher erläutert.
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Das :#.nzuginonient des Steuerrelais D ist verstellbar. Wenn die normale
Spannung des Generators 0, die z. B. i i5 V betragen kann. unter eine festgesetze
Spannung, z. B. 9o V. sinkt, so schaltet .das Relais D sell3sttätig diu Batteriegruppen
K und L hintereinander, so daß diese das Netz- IV speisen. Erreicht dct-Generator
O wieder seine normale Spannung. so schaltet das Relais D selbsttätig den vorherigen.Arbeitsgang
wieder ein, In Verbindung mit dein Relais D bewirkt der Ladeumschalter E bei irgendeiner
Störuni in der Anlage ohne Rücksicht auf deren Art ein selbsttätiges Hinundzurückschalten,
oliv ,-daß irgendwelche Handgriffe -erforderlich sind.
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Zur Erläuterung seien folgende Beispiele gegeben: 'i. Der Generator
speist bei Sclialtei-stellung 1 das Netz.
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Eine auftretende Störung hat zur Folge, dai.ldie Generatorspannung
unter die tsretlz"# sinkt, auf welche das Relais D eingestellt ist. Die Störung
kann durch irgendeine bekannte Ursache bewirkt «-erden. z. B. durch zu holi"# Belastung.
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Durch den Elektromagnet a. des Relais D
wird also der
Hebel f freigegeben und selbsttütig auf die Kontakte 1, ;i1, ;i. un-i o uing;-stellt.
Dann
fließt. Strom vom Pol der Batteriegruppe1 - zum - Kontakt o des Relais D
und vöm #Kczntakt 7b.--über, den Elektromagnet p des -Schützes 2, ;zur" Batteriegruppe-K-
- und zurück-zur Batteriegruppe L, -dadie Kontakte L
und na-des Relai§
D den positiven Pol der Batteriegruppe K- mit dem negativen Pol der Batteriegruppe
L verbinden. Dadurch wird der Elektromagnet ll des Schützes B wirksam, und zieht
er den Hebel q an, der mit seinem Kontaktstift q1 die Signallampe l einschaltet.
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Derfiauptstrom verläuft nun von der Batteriegruppe L durch;den Entladehebel
des Zellenschalters Z über die Hauptstromkontakte #-, s des Schützes .B ins Netz
und weiter über Batteriegruppe K und die Hauptstromkontakte t, u des Schützes
B zum negativen Pol der Batteriegruppe L zurück.
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2. Der Generator lädt bei Schalterstellung II die Batterie in zwei
parallelen Teilen und speist das Netz.
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Durch den Nebenschlußstrom vom Generator O über die Schalterkontakte
i und 2;_wird Relais D umgesteuert. Dabei werden die Kontakte b, c und rl,
e, f geschlossen. über die Kontakte 2, b .und c fließt der Strom zum Elektromagnet
1a des Schützes A und über die Kontakte 3, d und e durch den Elektroinagnet
v des Schützes C'zum negativen Pol des Generators O zurück. Der #Elektromagnet 1a
des Schützes A schließt durch den Hebel g die Hauptstromkontakte i, k und
b1, cl, während der Elektromagnet v durch den Hebel iv die Kontakte x, y
und z, a1 schließt. Das Schließen der SchützeA und C wird durch das Aufleuchten
der Signallampen F und G angezeigt. Der Hauptstromkreis verläuft dabei vom Generator
0 durch die Hauptstromkontakte i, k des Schützes A ins Netz N und
gleichzeitig durch die Kontakte b1, e4 zu den Ladewiderständen 11#7 und 0, die durch
die Gruppenschalter R und S eine Regelung der Ladestromstärke ermöglichen. Vom Gruppenschalter
R fließt der Strom über die Batteriegruppe L und die Kontal,<te
z und a1 des Schützes C und vom Gruppenschalter S über die Kontakte
x, y des Schützes C und Batteriegruppe K zum negativen Pol des Generators
zurück.
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Tritt nun eine Störung auf und gibt infolge gesunkener oder fehlender
Generatorspannung cler Elektromagnet a des Relais D den Hebel f
frei,
so werden wieder die Kontakte b, c und '(I, e geöffnet und die Kontakte
L, m und rz, o
geschlossen. Schütz C unterbricht also die Ladestromkreise,
und der durch Schütz A geöffnete Netzstromkreis wird durch Schütz B über die Kontakte
r, s und t, u. an die in Reihe geschalteten Batteriegruppen K und
L gelegt. Dies wird durch Erlöschen der Lampen F und G und Aufleuchten der Lampe
1 angezeigt. Legt: man denUmschalter E in die Schalterstellungen III - und
IV, so "tritt -die gleiche bei -Störungen, d. h. das Steuerschütz D?, -fällt 'ab,
Schütz A und das etwa geschlossene-Schütz C öffnen ihre Stromkreise, und
Schütz B legt den Netzstromkreis an die in Reihe geschalteten Batteriegruppen. Es
leuchtet also-nur Lampe T.
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Das in Fig. 2 und 3 gezeigte Steuerrelais D trägt 'auf eindr Grundplatte
i den Elektroinagnet a mit den Spulen 2 und 3 und den Kernen ¢ und 5. Zwischen diesen
ist der Anker 6 auf einerAchse 7 drehbar angeordnet. Eine durch einen Schieber 8
mit Schlitzen und Schrauben verstellbare Feder 9, hält den Anker 6 in der in Fig.
2 gezeichneten Ruhestellung. Der Anker trägt einen Umschalthebel io, der in eine
am Schalthebel f vorgesehene Aussparung i i eingreift. Der Hebel f ist auf einer
Achse 12 drehbar. An der Grundplatte i sind die Kontakte b, c, d, e und
L, n2, 11, o an-
geordnet. In der gezeichneten Stellung der Fig: ._
verbindet der Hebel f die Kontakte L
und in sowie zz und o miteinander,
wodurch die Batteriegruppen K und L in Reihe als Stromquelle eingeschaltet sind.
Diese Stellung tritt also ein, wenn die Spannung zu niedrig, z. B. auf 9o Volt oder
weniger gesunken ist.
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Der Anker 6 hat zwei Zungen 13 und 1q.. die bei stromdurchflossenem
Magnet a angezogen werden, so daß der Anker entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn und
entgegen der Wirkung der Feder 9 gedreht wird. Die Luftspalte 15 und 16 zwischen
den Zungen 13 und 14 und den Kernen d. und 5 verlaufen keilförmig. Sie sind an den
Spitzen der Zungen 13 und 1,4 am größten und nehmen in der Uhrzeigerrichtung ab.
Die.Zunge 14. hat an dem ihrer Spitze entgegengesetzt liegenden Ende eine Nase 17,
die sich, wenn der Anker gedreht ist, in einem kleinen Abstand von einer Ecke 18
des Kernes 5 befindet. Die Spitze der Zunge 14 liegt in diesem Fall an einem als
Anschlag dienenden Isolierstück ig an, das das Ende des Kernes 5 bildet und eine
einstellbare Begrenzungsschraube 2o o.-dgl. hält, die eine im Uhrzeigersinn erfolgende
Drehung des Ankers begrenzt. Die besondere Formgebung der Zungen 13, 14 und der
Luftspalte 15, 16 ergibt ein zunächst langsames, dann schneller werdendes und zuletzt
schlagartig vor sich gehendes Drehen des Ankers. Auch bringt die besondere Form
-der Luftspalte 15, 16 und der Zungen 13, 14. die Magnetkraft und den Gegenzug der
Feder 9 über einen geringen Ankerhub hinweg miteinander ins Gleichgewicht. Während
der zunächst langsamen Bewegung des Ankers nach erfolgter Erregung des Magnets ca
bewegt sich der Umschaltstift= io unwirksam in der Aussparung
1i
des Schalthebels f. Erst wenn die Nase 17 sich der Ecke 18 des Kernes 5 nähert und
dadurch die geschnittene Kraftlinienzahl sich stark vergrößert, legt der dann an
der anderen Seite der Aussparung i i anliegende Stift io den Hebel f schlagartig
um. Die schlagartige Umschaltung beim Einschalten der Kontakte 1, na und
zz, o, d. h. bei Rückkehr in die in Fig.2 gezeichnete Stellung, wird durch die dann
überwiegende Federkraft bewirkt.