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Selbsttätige elektrische Stromerzeugungsäniage.
Es sind selbsttätige elektrische Stron1l'rzeugungsanlagen mit einer Dynamomaschine und einem Primärmotor bekannt, der mittels der ans einer Batterie gespeisten als Motor wirkenden Dynamomaschine angeworfen wird, wobei sowohl das Anlassen und Abstellen in Abhängigkeit von einem vorausbestimmten Energiebedarf als auch der Übergang vom Anlass-zum Generatorbetrieb in Abhängigkeit von der Spannung selbsttätig bewirkt wird. Den Gegenstand der Erfindung bildet eine weitere Ausgestaltung solcher Strom-
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auch eine Betriebsreihenschlusswicklung besitzt und dass die Umschaltung von der Anlass-auf die Betriebswicklung unter dem Einfluss eines Ruckstromrelais erfolgt, dessen Erregerwicklung in der Verbindungleitung zwischen Dynamomaschine und Batterie liegt.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes in schematischer Darstellung veranschaulicht, u. zw. für eine dem Bedürfnis eines Privathauses entsprechende Anlage.
Als Dynamomaschine ist auf der Zeichnung ein Gleichstromgenerator dargestellt, der im wesentlichen einen Anker 1, eine Nebeusehlussfeldwicklung 5 zwischen den Bürsten 2 und 3, eine Hauptstromwicklung 4 und eine Hauptstromanlasserwicklung 6 aufweist. Der Hauptantrieb 101, der zur Bewegung des Ankers 1 mittels einer Welle 102 dient, kann von beliebiger Art sein, besteht aber im vorliegenden Falle aus einer Verbrennungskraftmaschine mit konstante Drehzahl erteilendem Regler und einem Drosselorgan 47, welches die Zuleitung des Betriebsstoffes zur Antriebsmasehine völlig zu unterbrechen vermag.
Die Betriebssehaltungen des Generators erfolgen von einem Betriebssehalter mit einem beweglichen Kontaktarm 9, der unbeeinflusst in der Offenstellung sieh befindet, jedoch durch Erregung einer Spule 10
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in der Schliesslage gehalten werden, in der sie die festen Kontakte 39 bzw. 41 berühren ; ferner einem Stromwenderelais 12 ; schliesslich einem Anlassschalter mit einem beweglichen Kontaktarm 7, der sich normal in Offenstellung hält, jedoch durch Erregung einer Spule 8 in die Schliesslage gebracht und in dieser festgehalten werden kann.
Der Sicherheitssehalter weist eine Spule 35 auf, die mit einem Tauchkolben 36 und einem Luftpuffer 37 derart zusammenwirkt, dass bei stromdurchflossener Spule 35 der Kolben gegen die Schwerewirkung und gegen die verzögernde Einwirkung des Luftpuffers sich während einer vorausbestimmten Zeit eine Strecke aufwärts bewegt, die ausreicht, um die Klinke 38 anzuheben, wodurch die Freigabe des am Kontaktarme 40 befindliehen Fortsatzes 153 veranlasst wird, so dass die Feder 43 die Kontaktarme 40 und 42 in ihre Offenstellung überführen kann.
Das Stromwenderelais 12 besitzt ein Joch 13 aus magnetischem Material, auf das eine Spule 14 gewickelt ist und von dessen Enden Polstücke 15 und 16 ausgehen ; es besitzt ferner einen aus dem Anker 17 und Polstücken 19 bestehenden Teil aus magnetischem Material, der um einen Zapfen 20 derart schwingbar
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aber nächst den Aussenseiten der Polstücke 15 und 16 befinden. Der Anker 17 kann aus einem permanenten Magneten bestehen, im vorliegenden Falle ist er als Weicheisenkern dargestellt, der von einer Spule 18
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umgeben ist, durch welche Strom in einer voraus festgesetzten Richtung fliessen kann.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, bilden der Kern 13 und die zu ihm gehörenden Polstücke 15, 16 und der Anker 17 mit seinen Polstücken 19 einen nahezu geschlossenen Kreis aus magnetischem Material. Auf dem beweglichen Teile des Stromwenderelais ist ein Kontaktarm 24 befestigt, der mit zwei festen Kontakten 22 und 23 zusammenwirken kann. Der bewegliche Relaisteil untersteht der Wirkung einer Feder 21 derart, dass bei unerregter Spule 14 der bewegliche Kontaktarm 24 den Kontakt 23 berührt.
Mit dem Anlassrelais steht ein Hilfsrelais im Zusammenhang, das aus einem beweglichen Kontaktstück 34 besteht, welches sich normal in Offenstellung befindet, jedoch die drei festen Kontakte 32, 31 und 33 miteinander verbindet, sobald es durch den Anker 30, bei erregter Spule 29, von verhältnismässig grosser Belastungsfähigkeit, in die Schliesslage gelangt.
Das Drosselorgan47istbei46 drehbar gelagert und derart ausgebildet, dass es bei unerregter Spule 48 den Zufluss von Betriebsstoff zur Maschine vollständig unterbricht. Wird jedoch die Spule 48 erregt, so bewegt der mit dieser Spule in Verbindung stehende und an die Drosselklappe angelenkte Anker 49 die letztere in eine Stellung, in der sie den Brennstoffzufluss zur Maschine gestattet.
Der Generator liefert Strom zu den Verbrauchern (Lampen) 44, deren Stromkreise durch Schalter 45 gesteuert werden.
Bei ausser Betrieb gestellter Anlage und geöffneten Schaltern 45 befinden sich die beweglichen Kontaktarme 7 und 9 des Anlass-und Betriebssehalters in ihrer Offenstellung, desgleichen die beweglichen Kontaktstüeke 27 und 34 des Anlass-und Hilfsrelais ; die Batterie 11 liefert daher keinen Strom.
Wird einer der Schalter 45 geschlossen, so fliesst Strom vom positiven zum negativen Pol der Batterie über die Spulen 25 und 29, Schalter 45, Lampe 44 und die Kontaktteile 41, 42 des Sicherheitsschalters.
Der durch die einzige Lampe fliessende Strom reicht aus, um das bewegliche Kontaktstück 27 des Anlassrelais infolge der auftretenden Erregung seiner Spule 25 in die obere Stellung anzuheben, wodurch ein Stromkreis von der positiven Klemme der Batterie 11 durch Spule 25, Kontakte 28 und 27, Spule 48 der Drosselklappe, Kontakte 24 und 23 des Stromwenderelais und Anlassschalterspule 8 zur negativen Batterieklemme geschlossen wird.
Die Drosselklappe 47 wird daher geöffnet und der bewegliche Kontaktarm 7 bewegt sieh in die Schliessstellung, wodurch die Antriebsmaschine Betriebsstoff erhält und ein Stromkreis geschlossen wird von der positiven Klemme der Batterie 11 durch die Kontakte 51 und 7 des Anlasssehalters, Spule 35 des Schutzschalters, dessen Kontaktteile 39 und 40, die nur kurze Zeit unter Strom stehende und daher hoch beanspruchte Feldwicklung 6, Bürste 2, Anker 1 des Generators, Bürste 3, Spule 14 und Kontaktteile 41 und 42 des Sicherheitssehalters zur negativen Batterieklemme.
Es fliesst selbstverständlich auch Strom parallel zum Anker 1 des Generators durch die Nebensehlussfeldwicklung 5 ; die Wicklungen 5 und 6 erzeugen einen gleichsinnigen Kraftlinienfluss in den Feldpolen des Generators.
Der Generator läuft daher als Motor an und wirft die Verbrennungskraftmaschine an.
Nach dem Anlassen der Kraftmaschine wird im Anker 1 eine Spannung erzeugt, und es fliesst daher ein Strom von der Bürste 2 durch Anlasswicklung 6, Kontaktteile 40 und 39, Spule 35, Kontaktteile 7 und 51, Spulen 25 und 29, Schalter 45, Lampe 44 und Spule 14 zur Bürste 3. Dieser Strom durchfliesst also die Anlasswieklung 6 in entgegengesetzter Richtung ; ehe dieser Stromrichtungswechsel die Feldstärke des Generators wesentlich vermindert, verursacht dieser Richtungswechsel in der Spule 14 eine Bewegung des Kontaktarmes 24 vom Kontakt 23 zum Kontakt 22. Die Spule 8 des Anlassschalter wird durch die am Kontakt 23 bewirkt Unterbrechung ihres Stromkreises stromlos mit dem Erfolg, dass der Kontaktarm 7 sich in die Offenstellung begibt und den Strom, der durch die Anlasswicklung 6 und die Spule 35 fliesst, unterbricht.
Gleichzeitig damit wird jedoch ein Stromkreis von der positiven Klemme der Batterie 11 durch Spule 25, Kontaktteile 28 und 27, Spule 48, Kontaktteile 24 und 22 und Spule 10 des Betriebssehalters zur negativen Batterieklemme geschlossen. Der Kontakt 9 des Betriebssehalters geht daher in Schliessstellung und schliesst einen Stromkreis für die Lampen 44 durch Anker 1, Bürste 2, Feldwicklung 4, Schalter 9, Kontakt 50, Spulen'25 und 29, Schalter 45, Lampen 44, Spule 14, Bürste 3 und Anker 1. Der Generator versorgt dann die Verbraucher 44 mit Strom ; der Strom fliesst durch die Spule 14 in gleicher Richtung fort, wodurch der Stromfluss durch die Spule 10 des Betriebssehalters aufrechterhalten bleibt.
Der Anker 17 des Stromwenderelais ist selbstverständlich durch den Strom, der durch seine Spule 18 fliesst, von dem Augenblicke an polarisiert worden, in dem das Kontaktstück 27 des Anlasserrelais sich in die obere Stellung begab.
Sobald der durch die Spule 35 des Sicherheitsschalters fliessende Strom unterbrochen wird, beginnt der Tauchkolben 36 die Bewegung in seine unterste Stellung ; wenn aber das Anlassen der Maschine misslingt und der Anlassschalter während einer vorbestimmten Zeit, nämlich länger als für das Anlassen der Maschine erforderlich, geschlossen bleibt, dann hebt der Kolben 36 die Klinke 38 an und der Schutzschalter unterbricht den sowohl durch den Generator als auch zu den Verbrauchern 44 fliessenden Batteriestrom.
Wenn während des Betriebes noch andere stromverbrauchende Vorrichtungen 44 in den Stromkreis geschaltet werden, so dass der durch die Spule 26 fliessende Strom auf einen Wert steigt, gleich oder höher als jener, für den diese Spule bemessen ist, so veranlasst der durch die Spule 29 des Hilfsrelais fliessende
Strom die Verbindung der Kontakte 31, 32 und 33 mittels des Kontaktstückes 34, wodurch die Spule 25 durch die Kontakte 31, 33 und 34 kurzgeschlossen wird. Anker 26 und Kontaktstück 27 bewegen sich
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daher in die Offenstellung. Der Stromkreis durch die Spulen 48, 18 und 10 bleibt jedoch erhalten, da der Strom über die Kontakte 33,34 und 32 fliesst.
Wenn nach Bewegung des Hilfsrelais in die geschlossene. - Stellung der Stromverbrauch sich in einem solchen Ausmasse verringert, dass der Stromfluss in der Spule 29 zu gering ist, um den Anker 30 in seiner angehobenen Stellung zu erhalten, fällt das Kontaktstück 34 in seine Offenstellung ab, wodurch der Stromkreis durch die Spulen 48, 18 und 10 augenblicklich an den Kontakten 32 und 33 unterbrochen wird. Zu gleicher Zeit wird jedoch der Kurzschluss der Spule 25 durch die Kontakte 31 und 33 aufgehoben, worauf der Anker 26 sofort in die Sehliessstellung geht, ehe die Drosselklappe 47 oder der Kontaktarm 9 des Betriebsschalters Zeit gefunden haben, sich aus ihrer Betriebsstellung zu bewegen, und der Generator verbleibt im Betrieb.
Wenn ein Strombedarf durch Öffnen des letzten Schalters 45 gänzlich aufhört, so wird die Spule 25 stromlos, das Kontaktstück 27 bewegt sich in die Offenstellung und der Strom durch die Spulen 48, 18 und ird unterbrochen, worauf die Drosselklappe 47 den Zufluss von Betriebsstoff zur Maschine gänzlich abschneidet, so dass letztere zum Stillstand kommt. Der bewegliche Teil des Stromwenderelais bewegt sich in die Anlassstellung, der Kontaktarm 9 in die Offenstellung. Die Anlage ist dann zum Wiederanlassen bereit.
Während der Generator im Betrieb ist, ist die Batterie an dessen Klemmen angeschlossen ; ihre Aufladung wird durch Generatorstrom aufrechterhalten. Sie kann durch eine auf Gasentwicklung ansprechend oder andersartig wirkende Absehaltvorriehtung gegen Überladung gesichert sein.
Wenn während des Betriebes, etwa infolge Erschöpfung des Brennstoffvorrates oder aus anderen Ursachen, die Antriebsmaschine stehen bleibt, der Strombedarf jedoch weiter besteht, so erfolgt selbsttätig ein Versuch, die Maschine wieder anzulassen, nach dessen Misslingen der Sicherheitsschalter in der früher beschriebenen Weise seine Kontaktarme 40 und 42 in die Offenstellung bringt.
Die beschriebene Anlage ist in verschiedener Weise der Abänderung fähig. Beispielsweise kann der Sicherheitsschalter die Form eines Ausschalters haben, dessen Auslösung durch ein kalorisches Element erfolgt, das von dem durch die Kontaktstellen dieses Ausschalters fliessenden Strom beheizt wird. Ausserdem kann die Maschine in irgend welcher Art stillgelegt werden, z. B. durch Anheben des Auslassventiles oder durch starke Verzögerung der Zündung.
Es kann auch der Generator durch eine Ölmasehine jener Art angetrieben m erden, bei der zum Anlassen der Brennstoffbehälter mit Benzin gefüllt, wogegen m während des Betriebes der Behälter mit Rohöl nachgefüllt wird, und durch Bewegung des Anlassrelais in die Offenstellung, während das in Offenstellung befindliche Hilfsrelais zur Stromlosmachung des Solenoides eines durch Solenoidwirkung betätigten Ventils benutzt wird, worauf das Ventil sich öffnet, den Brennstoffbehälter leer laufen lässt und dadurch die Maschine zum Stillstande bringt.
Das Füllen des Brennstoffbehälters mit Benzin während des Anlassens sowie der Übergang von Benzin auf Rohöl kann mittels eines durch Solenoidwirkung betätigten Ventils erfolgen, dessen Solenoid in Übereinstimmung mit der Stellung von Hilfskontakten der Anlassvorrichtung gesteuert w erden kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Selbsttätige elektrische Stromerzeugungsanlage, bestehend aus einer Dynamomaschine und einem Primärmotor, der mittels der aus einer Batterie gespeisten als Motor wirkenden Dynamomaschine angeworfen wird, wobei sowohl das Anlassen und Abstellen in Abhängigkeit von einem vorausbestimmten Energiebedarf als auch der Übergang vom Anlass-zum Generatorbetrieb in Abhängigkeit von der Spannung selbsttätig bewirktwird, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (1) ausser der Nebenschlusswicklung ) eine das Feld der Dynamomaschine während des Anlassvorganges hilfsw eise verstärkende Anlasswicklung (6)
und gegebenenfalls auch eine Betriebsreihenschlusswicklung besitzt und dass die Umschaltung von der Anlass-auf die Betriebswieklung unter dem Einfluss eines Rückstromrelais erfolgt, dessen Erreger- wicklung (14) in der Verbindungsleitung zwischen Dynamomaschine (1) und Batterie (11) liegt.