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Batterieladeeinrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf Batterieladeeinrichtungen, insbesondere auf solche, die Teile von
Stromversorgungseinrichtungen von Schienenfahrzeugen bilden, welche zur Beleuchtung, Beheizung und bzw. oder ähnlichen Zwecken dienen. Einrichtungen, bei welchen die Energie von den umlaufenden
Achsen des. Fahrzeuges abgeleitet werden, weisen bezüglich ihrer Regelung besondere Probleme auf. Es ist ein Ziel der Erfindung, eine wirkungsvolle Regelung für eine Batterieladeeinrichtung mit einfachen
Mitteln und unter Vermeidung von Reglern mit sich bewegenden Teilen zu schaffen.
Die Erfindung sucht Verbesserungen an Einrichtungen zu schaffen, die einen zur Erzeugung von Wechselstrom geeigneten Generator aufweisen, von welchem Wechselstrom nach Gleichrichtung der Genera- torerregerstrom und der Batterieladestrom oder der Generatorerregerstrom alleine abgeleitet ist und die weiters einen Regler für die Erregung umfassen, der eine Sättigungsdrossel aufweist, die durch einen Steuerstrom beeinflusst ist, der einer Wicklung dieser Drossel zugeführt wird.
Die Erfindung besteht darin, dass in der einen sättigungsfähigen Drossel ein Steuerstrom fliesst, der durch die Batterieladespannung und den Batterieladestrom sine duale Batterieladecharakteristik bewirkt, wobei der Strom begrenzt wird, während die Spannung bis zu einem bestimmten Wert veränderbar ist, worauf ohne über Steuereinrichtungen zu schalten, die Spannung begrenzt wird, während der Strom ver- änderbar ist.
Zu diesem Zweck kann eine Hauptsteuerwicklung der Sättigungsdrossel durch getrennte Gleichrichter mit Spannungen versorgt werden, die vom Generatorstrom und von der Generatorspannung abhängen. Die genannte Wicklung wird dann entweder durch eine spannungs- oder stromabhängige Erregung beeinflusst, je nachdem, welcher Gleichrichter die höhere Spannung liefert.
Bei bereits bekannten Ausführungen ist eine sättigungsfähige Regulierdrossel mit getrennten Steuerwicklungen versehen, welche gleichzeitig von der Batterieladespannung und dem Batterieladestrom beeinflusst werden. Solche Regler erzeugen eine Compound-Batterieladecharakteristik und keine duale Batterieladecharakteristik, welche die Erfindung zum Gegenstand hat.
Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
Fig. 1 der Zeichnung stellt eine Schaltung einer Batterieladeeinrichtung dar und zeigt alle wesentlichen Teile derselben. In Fig. 2 ist die Schaltung einer modifizierten Anordnung gezeigt. In der Einrichtung gemäss Fig. 1 ist der Generator ein Einphasenwechselstromgenerator 1, der unter Zwischenschaltung eines Hauptgleichrichters 3 zur Ladung der Batterie 2 dient. Falls gewünscht, kann er auch Lampen oder eine andere Belastung einer Zugsbeleuchtungseinrichtung speisen. Die Erregung der Nebenschlusswicklung 4 des Wechselstromgenerators wird von diesem über einen Gleichrichter 5 abgenommen. Eine Serienerregung kann, falls gewünscht, von der Gleichstromseite des Hauptgleichrichters 3 abgegriffen werden.
Der Wechselstromgenerator 1 wird mittels einer Sättigungsdrossel geregelt, die den Wechselstrom beeinfluss, von dem die Nebenschlusserregung abgeleitet wird. Die Drossel hat eine Vergleichs- oder Vormagnetisierungswicklung 6, die einen konstanten Strom führt, zu welchem Zweck sie über eine Konstantstromeinrichtung 7 (Fig. 1), beispielsweise einen Eisenwasserstoffwiderstand, mit dem Hauptgleichrich- ter verbunden ist. Die Wechselstrom- oder Leistungswicklung 8 der Drossel ist dazu bestimmt, den den Gleichrichter 5 speisenden Wechselstrom zu führen. Die Hauptsteuerwicklung 9 der Drossel, welche die Aufgabe hat, der Vergleichswicklung 6 entgegenzuwirken, ist mit dem Ausgang des Hauptgleichrichters 3 und der Batterie über einen eventuell verstellbaren Vorwiderstand 10 verbunden.
Der Spannungsabfall
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an der Wicklung 9 ist daher der Batterieladespannung proportional.
Ein weiterer Gleichrichter 11, dessen Ausgang direkt mit der gleichen Steuerwicklung 9 der Drossel verbunden ist, wird von einem Stromtransformator gespeist, dessen Primärseite in Serie mit dem Gene- rator geschaltet ist und dessen Sekundärseite mit dem Gleichrichter 11 verbunden ist. Ein Belastungswider- stand 13, der mit der genannten Sekundärwicklung verbunden ist, hat die Aufgabe, einen im wesentlichen proportionalen Zusammenhang zwischen der Ausgangsspannung des Gleichrichters 11 und dem Batterie- ladestrom zu gewährleisten.
Zweckmässig wird der Wert des Widerstandes 10 etwa mit dem zweifachen Widerstand der Hauptsteuer wicklung 9, und der des Widerstandes 13 mit der Hälfte des Widerstandes der genannten Wicklung 9 ge- wählt. Der Widerstand 10 soll nicht kleiner und der Widerstand 13 nicht grösser als der angegebene Wert sein.
Wenn die Ausgangsspannung des Gleichrichters 11 den Spannungsabfall an der Steuerwicklung 9, die über den Widerstand 10 mit dem Hauptgleichrichter 3 verbunden ist, übersteigt, spricht der aus der Sät- tigungsdrossel bestehende Regler auf den vom Generator an die Batterie abgegebenen Strom an und be- grenzt diesen. Bei hoher Batterieladespannung kann jedoch der Spannungsabfall an der Wicklung 9 die
Ausgangsspannung des Gleichrichters 11 übersteigen, in welchem Fall der Regler auf die der Batterie durch den Generator aufgedrückte Spannung anspricht und diese begrenzt.
Es wird entweder eine strom-oder eine spannungsabhängige Regelung hergestellt und man erhält somit eine duale oder zweifache Reglercharak- teristik im Gegensatz zu einer Compound-Charakteristik, die man erhielte, wenn die Drossel eine ge- trennte Steuerwicklumg aufweist, die mit dem Ausgang des Hauptgleichrichters 3 in Serie liegt. Eine störende, gegenseitige Beeinflussung der beiden mit der Wicklung 9 verbundenen Stromkreise wird durch die Gleichrichter 3, 11 und den Widerstand 10 verhindert.
Die in Fig. 2 dargestellte Anordnung entspricht der Einrichtung nach Fig. 1 mit der Ausnahme, dass die Steuerwicklung 6 in Parallelschaltung mit einer Konstantspannungseinrichtumg 14, beispielsweise einer Glimmlampe, verbunden und über einen Vorwiderstand 15 an den Hauptgleichrichter 3 angeschlossen ist.
Bei der erfindungsgemässen Einrichtung sind zahlreiche Varianten möglich : An Stelle einer Vergleichswicklung kann die Drossel mit einem Permanentmagneten versehen sein. Die Drossel kann mit weiteren Wicklungen ausgerüstet sein, z. B. mit einer Selbsterregungswicklung oder einer Wicklung, die den Strom einer Lampe oder einer andem Belastung der Einrichtung führt und so eine Compoundwicklung in einer oder einer andem Phase des Dual-Reglers hervorruft. Zusätzliche Wicklungen können die Wicklung 9 unterstützen oder ihr entgegenwirken.
Ein Rückkopplungs-und bzw. oder ein Verstärkungseffekt kann eingeführt-werden. Ein Trennrelais kann vorgesehen sein, um die Batterie 2 bzw. die Batterie und andere Belastungen vom Hauptgleichrichter 3 abzuschalten.
Die Erfindung kann auch bei Mehrphasensystemen verwendet werden. Die stromabhängige Erregung für die Hauptsteuerwicklung kann von einer, zwei oder allen. Phasen der Einrichtung abgenommen werden.
An Stelle eines Wechselstromgenerators kann ein Gleichstromgenerator verwendet werden, der Anschlussstellen an seiner Aussenwicklung aufweist, von welchen über Schleifringe ein Wechselstrom abgenommen wird, der die Erregung liefert. Es kann jedoch auch ein Gleichstromgenerator vorgesehen sein, der in den Polschuhen eine Wicklung aufweist, in welcher durch die Rotation des gezahnten Ankers ein hochfrequenter Wechselstrom induziert wird, von dem die Erregung abgeleitet wird. Schliesslich kann auch ein Generator mit einer getrennten Wechselstromerregermaschine verwendet werden. Wenn ein Gleichstromgenerator vorgesehen ist, kann der Hauptgleichrichter 3 entfallen.
Die Einschalteeinrichtung wird jedoch benötigt- PATENTANSPRÜCHE : 1. Batterieladeeinrichtung, bestehend aus einem Generator zur Wechselstromerzeugung, von welchem der Generatorerregerstrom oder der Batterieladestrom und der Generatorerregerstrom durch Gleichrichtung und über einen Erregerstromregler erhalten wird, der aus einer sättigungsfähigen Drossel besteht, die von der Batterieladespannung und dem Batterieladestrom beeinflusst wird, dadurch gekennzeichnet, dass in der einen sättigungsfähigen Drossel ein Steuerstrom fliesst, der durch die Batterieladespannung und den Batterieladestrom eine dualeBatterieladecharakteristik bewirkt, wobei der Strom begrenzt wird, während die Spannung bis zu einem bestimmten Wert veränderbar ist, worauf ohne über Steuereinrichtungen zu schalten, die Spannung begrenzt wird,
während der Strom veränderbar ist.
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Battery charger
The invention relates to battery charging devices, in particular those comprising parts of
Form power supply devices for rail vehicles, which are used for lighting, heating and / or similar purposes. Facilities in which the energy from the circulating
Axles of the vehicle are derived, have particular problems with regard to their regulation. It is an object of the invention to provide effective control for a battery charger with simple
Means and avoiding regulators with moving parts.
The invention seeks to improve devices which have a generator suitable for generating alternating current, from which alternating current after rectification the generator excitation current and the battery charging current or the generator excitation current alone is derived and which furthermore comprise a regulator for the excitation, which is a saturation choke which is influenced by a control current which is fed to a winding of this choke.
The invention consists in the fact that in one saturable choke a control current flows which, through the battery charging voltage and the battery charging current, brings about its dual battery charging characteristics, the current being limited while the voltage can be changed up to a certain value, whereupon without switching over control devices , the voltage is limited while the current can be changed.
For this purpose, a main control winding of the saturable choke can be supplied with voltages by separate rectifiers that depend on the generator current and the generator voltage. Said winding is then influenced either by voltage or current-dependent excitation, depending on which rectifier supplies the higher voltage.
In already known designs, a saturable regulating throttle is provided with separate control windings, which are simultaneously influenced by the battery charging voltage and the battery charging current. Such regulators produce a compound battery charging characteristic and not a dual battery charging characteristic, which is the subject of the invention.
In the following two exemplary embodiments of the invention are described with reference to the drawing.
Fig. 1 of the drawing shows a circuit of a battery charger and shows all essential parts of the same. In Fig. 2 the circuit of a modified arrangement is shown. In the device according to FIG. 1, the generator is a single-phase alternating current generator 1 which, with the interposition of a main rectifier 3, is used to charge the battery 2. If desired, it can also feed lamps or some other load on a train lighting device. The excitation of the shunt winding 4 of the alternating current generator is taken from the alternator via a rectifier 5. A series excitation can, if desired, be tapped from the direct current side of the main rectifier 3.
The alternator 1 is regulated by means of a saturation reactor which influences the alternating current from which the shunt excitation is derived. The choke has a comparison or bias winding 6 which carries a constant current, for which purpose it is connected to the main rectifier via a constant current device 7 (FIG. 1), for example a ferric hydrogen resistor. The alternating current or power winding 8 of the choke is intended to carry the alternating current feeding the rectifier 5. The main control winding 9 of the choke, which has the task of counteracting the comparison winding 6, is connected to the output of the main rectifier 3 and the battery via a possibly adjustable series resistor 10.
The voltage drop
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at the winding 9 is therefore proportional to the battery charging voltage.
Another rectifier 11, the output of which is directly connected to the same control winding 9 of the choke, is fed by a current transformer whose primary side is connected in series with the generator and whose secondary side is connected to the rectifier 11. A load resistor 13, which is connected to the named secondary winding, has the task of ensuring an essentially proportional relationship between the output voltage of the rectifier 11 and the battery charging current.
The value of the resistor 10 is expediently selected to be approximately twice the resistance of the main control winding 9, and that of the resistor 13 to be half the resistance of the winding 9 mentioned. The resistor 10 should not be smaller and the resistor 13 should not be larger than the specified value.
If the output voltage of the rectifier 11 exceeds the voltage drop on the control winding 9, which is connected to the main rectifier 3 via the resistor 10, the regulator consisting of the saturation choke responds to and limits the current delivered by the generator to the battery this. When the battery charging voltage is high, however, the voltage drop across the winding 9 can die
The output voltage of the rectifier 11 exceeds, in which case the regulator responds to the voltage impressed on the battery by the generator and limits it.
Either a current-dependent or a voltage-dependent regulation is produced and one thus obtains a dual or twofold regulator characteristic in contrast to a compound characteristic which would be obtained if the choke had a separate control winding connected to the output of the main rectifier 3 is in series. A disruptive, mutual influencing of the two circuits connected to the winding 9 is prevented by the rectifier 3, 11 and the resistor 10.
The arrangement shown in FIG. 2 corresponds to the device according to FIG. 1 with the exception that the control winding 6 is connected in parallel to a constant voltage device 14, for example a glow lamp, and is connected to the main rectifier 3 via a series resistor 15.
Numerous variants are possible in the device according to the invention: Instead of a comparison winding, the choke can be provided with a permanent magnet. The choke can be equipped with further windings, e.g. B. with a self-excitation winding or a winding that carries the current of a lamp or another load on the device and thus causes a compound winding in one or another phase of the dual regulator. Additional windings can support the winding 9 or counteract it.
A feedback and / or an amplification effect can be introduced. A cut-off relay can be provided in order to switch off the battery 2 or the battery and other loads from the main rectifier 3.
The invention can also be used in multi-phase systems. The current dependent excitation for the main control winding can be from one, two or all. Phases of the establishment are accepted.
Instead of an alternating current generator, a direct current generator can be used which has connection points on its outer winding, from which an alternating current is drawn via slip rings, which supplies the excitation. However, a direct current generator can also be provided which has a winding in the pole pieces, in which a high-frequency alternating current is induced by the rotation of the toothed armature, from which the excitation is derived. Finally, a generator with a separate alternating current exciter can also be used. If a direct current generator is provided, the main rectifier 3 can be omitted.
The switch-on device is required, however- PATENT CLAIMS: 1. Battery charger, consisting of a generator for alternating current generation, from which the generator excitation current or the battery charging current and the generator excitation current is obtained by rectification and via an excitation current regulator, which consists of a saturable choke, which is derived from the battery charging voltage and the battery charging current is influenced, characterized in that a control current flows in the one saturable choke, which through the battery charging voltage and the battery charging current causes a dual battery charging characteristic, the current being limited, while the voltage can be changed up to a certain value, whereupon without control devices to switch, the voltage is limited,
while the current is changeable.