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Mehrfachgeneratoranlage.
Die Erfindung bezieht sich auf Anlagen mit einem mit veränderlicher Drehzahl angetriebenen Mehrfachgenerator, z. B. einen Gleichstrom-Doppelspannungsgenerator mit zwei Ankerwicklungen und dazugehörigen Kollektoren. Solche Generatoren mit einer Hoch-und einer Niederspannungswicklung werden beispielsweise zur Speisung des Anoden-und Heizstromkreises eines Rohrensenders,-empfängers oder-verstärkers verwendet und durch eine Brennkraftmaschine, beispielsweise den Antriebsmotor
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bleibender Erregung einerseits von der Tourenzahl der Maschine, anderseits von der Belastung der beiden
Kreise abhängig.
Zum Konstanthalten der Spannung dient ein Spannungsregler, der von der Klemmenspannung des Niederspannungskreises beeinflusst wird und in an sich bekannter Weise diese Spannung durch Verändern des Erregerstromes konstant hält. Da die Belastung durch den Heiz-und Anodenkreis eines Röhrengerätes nach erfolgter Einstellung praktisch konstant ist, wird dadurch die Spannung in beiden Kreisen konstant gehalten werden.
Wenn aber von der Niederspannungswicklung der Maschine auch eine Akkumulatorenbatterie aufgeladen und Lampen gespeist werden sollen, so ist die Belastung nicht mehr konstant, sondern vom
Ladezustand der Batterie bzw. von der Zahl der eingeschalteten Lampen abhängig. Zweck der Erfindung ist, eine Mehrfachgeneratoranlage zu schaffen, bei der die Spannung beider Kreise, des Nieder-und des Hochspannungskreises, durch lediglich im Niederspannungskreis angeordnete Eeguliereinriehtungen nicht nur bei wechselnder Drehzahl der Antriebmaschine, sondern auch bei verschiedenen Belastungen im Niederspa, nnungskreis stets konstant gehalten wird.
Diese Mehrfachgeneratoranlage gemäss der Erfindung ist besonders zur Stromversorgung von Radioempfangs-und-sendeeinrichtungen in Flug- zeugen geeignet, wobei von demselben Generator auch die Batterie für Beleuchtungs-und andere Zwecke aufgeladen wird.
Ein weiterer Zweck der Erfindung ist, die Anlage so auszugestalten, dass bei abgeschalteter Radioanlage die gesamte zur Verfügung stehende Leistung der Niederspannungsseite für das Aufladen der Batterie oder andere Zwecke verfügbar ist. Die Erfindung bezweckt weiters, die Einrichtungen zum Regeln des Stromes im Niederspannungskreis so auszugestalten, dass diese den Strom im Verbraucherkreis mit veränderlicher Stromaufnahme (Batterie und Liehtanlage) auf zwei verschiedenen Stromwerten konstant halten, je nachdem der Kreis mit konstanter Belastung (Radioanlage) eingeschaltet ist oder nicht.
Die Zeichnung zeigt schematisch einige beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung, ohne jedoch die im Rahmen der Erfindung möglichen Ausführungen zu erschöpfen.
Fig. 1 der Zeichnung zeigt im Schema eine Ausführungsform der Erfindung. Fig. 2 und 3 ebenfalls schematisch andere Ausführungsformen der Erfindung, die insbesondere für die Verwendung bei auf Fahrzeugen vorgesehenen Radioanlagen eingerichtet sind.
Die Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 1 betrifft eine Anlage mit einem Gleichstromgenerator mit zwei Ankerwicklungen. Vorzugsweise führt man den Generator vierpolig mit einem Trommelanker mit zwei getrennten Wicklungen aus, der jederseits einen Kommutator besitzt, wobei die Wicklungen so beschaffen sind, dass ein Kommutator hohe, der andere niedere Spannung abgibt. Die Niederspannungsankerwicklung und der zugehörige Kollektor sind im Schema bei 4 angedeutet und die entsprechenden Hoehspannungsteile bei 5.
Das beiden Ankerwicklungen gemeinsame Feld wird durch eine
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eine konstante Belastung eingerichtet, die aus den Leitern 7, 7 und einem veränderlichen Widerstand 8 besteht, und die Hochspannungsseite 5 mit einem Stromkreis konstanter Belastung 9, 9, 10 verbunden. Die Ankerwelle 11 des Generators ist für den Antrieb durch eine beliebige Kraftquelle, z. B. eine Ver- brennungsmaschine, eingerichtet.
Um die an der Hoch-bzw. Niederspannungsseite des Generators abgenommene Spannung von Veränderungen der Drehgeschwindigkeit der Ankerwelle unabhängig zu machen, ist ein stromunter- breshender Spannungsregler 12 irgendeiner geeigneten Konstruktion der Nebenschlusswicklung 6 vorgeschaltet. Die zwei von den Widerständen 8 und 10 dargestellten Belastungen werden, wenn sie einmal eingestellt sind, nicht mehr geändert, dagegen ist es erwünscht, die Niederspannungsseite 4 des Generators zur Speisung eines Kreises mit veränderlicher Belastung, etwa der Batterie 13, verwenden zu können.
Wie allgemein bekannt, verändert sich aber der Strom in einem Belastungskreis, der eine aufzuladende Batterie enthält, entsprechend der Aufladung der Batterie.
Jede Zunahme des Stromflusses von der Niederspannungsseite des Generators zur Batterie bedeutet aber eine Mehrbelastung des Niederspannungskreises und somit eine Senkung der Klemmenspannung an diesem, wodurch zunächst auch eine Abnahme des die Erregerspule 6 durchfliessenden Stromes eintreten würde. Da jedoch der Regler 12 die Spannung der Niederspannungsseite konstant zu halten trachtet, würde er den Erregerstrom erhöhen, so dass die Spannung der Niederspannungsseite wieder auf den richtigen Wert gebracht werden würde. Da aber die Hochspannungsseite von derselben Erregerwicklung beeinflusst ist, würde auch deren Spannung steigen, was unzulässig wäre.
Erfindungsgemäss sind daher im Batteriekreis, dessen Leitungen 14, 15 einen Nebenschluss zu den Hauptleitungen 7, 7 bilden, Enrichtungen vorgesehen, um den an die Batterie 13 abgegebenen Strom mit Sicherheit konstant zu halten, u. zw. unabhängig vom Ladezustand der Batterie, wodurch dann auch die erzeugte Hochspannung konstant gehalten wird.
In der gezeigten Ausführungsform besteht die erwähnte Regelungseinrichtung aus einem Stromregulator, der ein Paar Kontakte 16, 17 besitzt, von denen der mit 16 bezeichnete sich auf einem schwenkbaren Arm 18 befindet und im Ruhezustand durch die Feder 19 auf den Kontakt 17 gedrückt wird. Der Kontakt 16 ist in Verbindung mit der Leitung 14, u. zw., wie bei 20 ersichtlich, über den Arm oder Hebel 18 und eine entsprechende Verbindungsleitung. Parallel zu dem die Kontakte 16 und 17 enthalten- den Zweig liegt ein Regel widerstan. d 21. Nahe dem schwenkbaren Arm befindet sich ein Elektromagnet 22, welcher der Feder 19 entgegenwirkt ; die Spule des Elektromagneten liegt in der Leitung 14. Im Strom-
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Der Lampenkreis 24 kann gegebenenfalls zur Batterie 18 parallel geschaltet werden.
Im praktischen Betrieb liefert die Hoehspannungsseite des Generators beispielsweise 400 Volt an den die konstante Belastung 10 enthaltenden Kreis. An der Niederspannungsseite des Generators werden dagegen beispielsweise 2 Ampere bei 15 Volt zur Ladung der Batterie 13 und 4 Ampere bei 10 Volt für die konstante Belastung, die durch den Widerstand 8 dargestellt wird, abgenommen, wobei die Spannung der Feder 19 so eingestellt wird, dass die Kontakte 16, 17 gerade noch geschlossen bleiben, wenn dieser Strom der Batterie 13 zufliesst.
Wenn die Drehgeschwindigkeit der Ankerwelle 11 wächst, wird das Ansteigen des Erregerstromes
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wird durch den Stromregler 16, 17, 21, 22 verhütet.
Die auf Fig. 2 gezeigte Ausführungsform der Erfindung ist speziell für die Anwendung bei der
Stromerzeugung für Radiosender der auf Flugzeugen gebräuchlichen Type entwickelt worden, wobei der Generator vom Flugzeugmotor entweder direkt oder unter Zwischenschaltung eines entsprechenden
Getriebes angetrieben werden kann. Bei dieser Verwendungsart ist es wünschenswert, Einrichtungen vorzusehen, durch die die gesamte Leistung der Niederspannungsseite des Generators zum Laden der Batterie 13 verfügbar ist, wenn der Sender nicht arbeitet, und unter diesen Umständen ist eine Ver- änderung der Spannung auf der Hochspannungsseite nicht schädlich.
Deswegen sind Einrichtungen zum Kurzschliessen des Stromregulators in der Batterieleitung 14 vorgesehen, die dann zur Wirkung kommen, wenn die Funkstation nicht in Betrieb ist.
Bei der dargestellten Ausführungsform bestehen die erwähnten Einrichtungen aus einem Paar federbetätigter Kontakte 27, 28, die durch einen Elektromagneten geöffnet werden können. Die Kontakte sind durch die Leitungen 29 und 30 zum Stromregulator parallel geschaltet. Die Spule 31 des Elektro- magneten liegt in Serie mit dem Heizkreis des Senders, welch letzterer durch Schalter 32, 32 a in Tätig- keit gesetzt werden kann, die im Heiz-bzw. Anodenkreis liegen und ein gemeinsames Betätigungs-
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werden durch den Elektromagnet 61 geolinet.
Der btromreguiator regelt aann die btromstärke des Batteriestromes und verhindert hiedurch jede Veränderung in der Felderregung infoige von Veränderungen der Leistungsabgabe der Niederspannungsseite und regelt zugleich die Spannungen auf der Hoch-und Niederspannungsseite des Generators. Die Tourenzahl des Generators kann zwischen 1800 und 4000 Umdrehungen in der Minute schwanken, was der Schwankung der Umdrehungszahl des Flugzeugmotors entspricht, aber jede auf dieser Schwankung der Tourenzahl beruhende Spannungsänderung wird vom Spannungsregler 12 ausgeglichen.
Die Schalter 32, 32 a können in geeigneter Weise in der Pilotenkabine des Flugzeuges angebracht sein und wenn der Bedienende durch Öffnung des Schalters den Sender abschaltet, schliessen sich die Kontakte 27, 28 selbsttätig unter dem Einfluss ihrer Feder, wodurch der Stromregler überbrückt wird. Die volle Leistung der Niederspannungsseite steht nun zur Ladung der Batterie 13 zur Verfügung. Durch die Verwendung dieser Ausführungsform der Erfindung umgeht man die Notwendigkeit der Verwendung eines windgetriebenen Radiogenerators, der wegen seines hohen Luftwiderstandes und der notwendigen exponierten Aufstellung unbefriedigend ist. Weiter entfällt auch die Notwendigkeit der Mitführung schwerer Heizbatterien.
Bei der Ausführungsart der Erfindung, wie sie Fig. 3 zeigt, ist der Generator 4,5 imstande, konstante hohe und niedrige Spannungen an zwei Kreise, etwa Anoden-und Heizkreis einer Funkstation zu liefern, und die Niederspannungsseite kann ausserdem auch noch den Ladestrom für einen Sammler beistellen, wobei die ga : (Leistung der Niederspannungsseite für letzteren Zweck verfügbar ist, wenn die Funkstation nicht in Betrieb ist. Wie zu erkennen ist, ist als Stromregler ein Elektromagnet mit doppelter Wicklung zur Regelung der Ladestromstärke für die Batterie 13 vorgesehen.
Eine Wicklung 33 des Elektromagnets, der vorteilhaft mit einem lamellierten Kein 34 versehen ist, liegt in der Leitung 14 und ist mit den Kontakten 16, 17 verbunden. Die andere Wicklung 35 des Magnets ist an einem ihrer Enden mit dem Kreis 14, 33 der Wicklung 33 und den Kontakten 16, 17 und am andern Ende über einen Schalter 36 mit dem Heizkreis der Funkstation verbunden. Zufolge dieser Schaltung sind die Stromrichtungen in den Wicklungen 33 und 35 einander entgegengesetzt und dementsprechend weisen die Spulen auch entgegengesetzten Wicklungssinn auf, um durch ihr Zusammenwirken den notwendigen Kraftfluss zu erzeugen.
Die Radioeinrichtung kann durch Umlegen der Schalter 36 und 36 a im Anoden- bzw. Heizkreis, die vorteilhaft ein gemeinsames Bedienungsorgan haben, ein-und ausgeschaltet werden.
Wenn man nun während des Betriebes der Radioanlage z. B. 10 Ampere an den Heizkreis und zirka 3 Ampere an die Batterie 13 und bei ausgeschalteter Radioanlage etwa 23 Ampere an die von der
Batterie 13 und den Lampen 24 gebildete Belastung abgeben will, so stellt man die Feder 19 so ein, dass die Kontakte 16 und 17 gerade geschlossen sind, wenn der Kraftfluss im Elektromagneten dem von
23 Ampere erzeugten entspricht. Wenn die Schalter 36,36 a offen sind, fliessen 23 Ampere über den
Leiter 14, die Wicklung 33 und die Kontakte 16 und 17 der Batterie 13 zu. Jede Steigerung dieser Strom- stärke ruft durch den Elektromagneten ein Trennen der Kontakte 16, 17 hervor, wodurch der Wider- stand 21 in den Kreis eingeschaltet und die eigentliche Regelung des von der Niederspannungsseite der
Maschine gelieferten Stromes bewirkt wird.
Wenn die Schalter 36 und 36 a geschlossen sind und dadurch die Radioanlage in Tätigkeit gesetzt wurde, fliesst durch die Spule 33 ein Strom von 13 Ampere, der sich aus 10 Ampere des Stromkreises 26 und 3 Ampere Batteriestrom zusammensetzt. Durch die Spule 35, die die Spule 33 in ihier Wirkung unterstützt, fliessen ebenfalls die 10 Ampere des Stromkreises 26. Der durch diese Spule erzeugte
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magnetische Fluss addiert sich dann zu dem von der Spule 33 erzeugten. Der Kraftfluss in dem Elektromagneten ist daher derselbe wie bei geöffneten Schaltern 36,36 a, wenn 23 Ampere Batteriestrom durch die Spule 33 fliesst. Es wird daher in diesem Falle jede Steigerung der Stromstärke in der Spule 33 über 13 Ampere hinaus ein Öffnen der Kontakte 16 und 17 bewirken.
Hiemit ist also tatsächlich eine Einrichtung geschaffen, die die Spannung an den Kollektoren eines Mehrfachgenerators konstant hält und den Strom des einen Kollektors auf zwei verschiedenen Werten konstant hält, je nachdem, ob die Belastung des andern Kollektorkreises eingeschaltet ist oder nicht. Dabei sind sämtliche Regelorgane ausschliesslich in einem der Kreise vorhanden, so dass z. B. der Hochspannungskreis frei von solchen empfindlichen Organen ist.
Die elektrisch mechanischen Einzelheiten der Erfindung können in ganz verschiedener Weise ausgeführt werden. Beispielsweise kann es erwünscht sein, Messinstrumente, nämlich Strom-und Spannungsmesser, in die einzelnen Kreise, so wie in Fig. 1 gezeigt, einzuschalten. Der zwischen den Kontakten M, ? und der Batterie eingeschaltete Widerstand 23 kann auch entfallen. Je nach Bedarf können an verschiedenen Stellen Schalter angebracht werden ; besonders vorteilhaft werden aber vor allem die vorhandenen Schalter 32, 32 a und 36,36 a so ausgebildet, dass sie ein gemeinsames Bedienungsorgan besitzen, und schliesslich können noch weitere Abänderungen vorgenommen werden, wie jedem Fachmann ohne weiteres verständlich sein wird.
Es muss noch hervorgehoben werden, dass die Erfindung durchaus nicht auf Fälle, bei denen ein Anker mit zwei Wicklungen oder eine vierpolige Nebenschlussmaschine verwendet wird, beschränkt ist ; vielmehr kann die Maschine jede beliebige Anzahl von Polen aufweisen und die Erregerwicklung und-schaltung kann ebenfalls von beliebiger Art sein ; z. B. kann eine Compoundwieklung verwendet werden. Weiter ist die Erfindung auch nicht gerade auf einen Hoch- und Niederspannung liefernden Generator beschränkt, da ja die beiden Spannungen in jedem beliebigen Verhältnis stehen können, ebenso wie ihre absoluten Werte nicht beschränkt sind.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Anlage mit einem mit veränderlicher Drehzahl angetriebenen Zwei-oder Mehrfachgenerator mit zwei oder mehreren Ankerwi (klungen, die Verbraucherkreise verschiedener Spannung speisen, insbesondere den Anoden-und den Heizstromkreis von Radioanlagen auf Fahr-oder Flugzeugen, wobei die Spannungen aller Verbraucherkreise durch einen den gemeinsamen Nebensehlusserregerkreis beeinflussenden Spannungsschnellregler unabhängig von den Drehzahlschwankungen konstant gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Stromkreis, der Verbraucher veränderlicher Stromaufnahme speist, etwa im Ladestromkreis einer Sammlerbatterie (13), die Stromstärke durch einen eigenen Schnellregler (16-22) konstant gehalten wird,
damit die Klemmenspannungen der übrigen Stromkreise durch den gemeinsamen Spannungsregler (12) konstant gehalten werden (Fig. 1).