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Elektromagnetischer Kontaktregler zur Regelung der Spannung von mit veränderlicher Drehzahl angetriebenen Stromerzeugern, insbesondere für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromagnetischen Kontaktregler zur Regelung der Spannung von mit veränderlicher Drehzahl angetriebenen Stromerzeugern, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem vom Hauptstrom des Stromerzeugers beeinflussten Bimetallstreifen, der derart auf den Regler ein- wirkt, dass dieser die Spannung des Stromerzeugers bei schwachen Strömen nur wenig, bei stärkeren Strö- men dagegen in wesentlich höherem Ausmasse herunterregelt.
Es sind Kontaktregler bekannt, bei denen ein auf den Regleranker einwirkender Bimetallstreifen durch den ihn durchfliessenden Hauptstrom des Stromerzeugers aufgeheizt wird. Diese unmittelbare Aufheizung des Bimetallstreifens ist insofern nachteilig, als sie einerseits einen verhältnismässig kleinen Querschnitt des Bimetallstreifens bedingt und daher auch die den Regler beeinflussende Kraft des Bimetallstreifens nur gering sein kann, anderseits die auf diese Weise erreichbare Stromspannungskennlinie des Stromerzeu- gers nicht den angestrebten Verlauf hat.
Dieser wird zwar beim sogenannten Knickregler-Regelung mit Spannungs-und Stromregler-erreicht, jedoch verteuert der notwendige Stromregler die Regeleinrichtung. Die bekannten Regler mit unmittelbar aufgeheiztem Bimetallstreifen sind wohl billiger, aber sie regeln die Spannung mit zunehmendem Strom zu rasch herunter, so dass der Stromerzeuger nicht in erwünschtem Mass ausgenutzt ist.
Die Erfindung hat den Zweck, diese Nachteile durch indirekte Aufheizung des Bimetallstreifens zu vermeiden und ausserdem ein besonders starkes Herunterregeln der Spannung des Stromerzeugers erst in der Nähe des höchstzulässigen Hauptstromes herbeizuführen.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der Bimetallstreifen durch einen Widerstand beheizt wird, der zusammen mit einem parallel zu ihm geschalteten Steuerwiderstand mit positivem Temperaturbeiwert (Kaltleiter) im Hauptstromkreis des Stromerzeugers liegt.
In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung eine elektromagnetische Schalteinrichtung zur Regelung der Spannung eines Stromerzeugers fUr Kraftfahrzeuge dargestellt.
Es zeigt : Fig. 1 ein Schaltbild der Regeleinrichtung ; Fig. 2 einen Teil der Regeleinrichtung in vergrö- ssertem Massstab ; Fig. 3 Reglerkennlinien, die den Spannungsverlauf in Abhängigkeit vom Hauptstrom des Stromerzeugers darstellen.
Ein Gleichstrom-Nebenschlussstromerzeuger 10 hat eine Erregerwicklung 11. die mit ihrem einen Ende am Pluspol und mit ihrem andern Ende über einen Widerstand 12 am Minuspol des Stromerzeugers 10 angeschlossen ist. Zur Regelung der Spannung des Stromerzeugers 10 dient ein sogenannter Zweielement- regler, der aus einem Kontaktregler 13 und einem elektromagnetischen Ladeschalter 14 besteht. Der Kontaktregler 13 hat eine Spannungswicklung 15, sowie ein bewegliches Kontaktglied 16, das zwischen zwei feststehenden Gegenkontakten 17 und 18 hin-und herschwingt und in seiner gezeichneten Ruhelage den Kontakt 17 berührt. Ein Schaltanker 19, an dem eine durch einen Pfeil angedeutete Federkraft sowie ein Bimetallstreifen 20 angreifen, bewegt das Kontaktglied 16.
Der Bimetallstreifen 20 wird durch einen aus einem Werkstoff mit negativem Temperaturbeiwert bestehenden Widerstand 21 (Heissleiter) beheizt, der zusammen mit einem parallel zu ihm geschalteten, aus einem Werkstoff mit positivem Temperaturbeiwert bestehenden Steuerwiderstand 22 (Kaltleiter) im Hauptstromkreis des Stromerzeugers 10 liegt.
Der elektromagnetische Ladeschalter 14 hat eine Stromwicklung 23 und eine Spannungswicklung 24
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sowie ein bewegliches Schaltglied 25, das mit einem feststehenden Gegenkontakt 26 zusammenwirkt. In seiner Arbeitsstellung schliesst der Ladeschalter 14 einen Stromsammler 27 und in Verbindung mit einem handbetätigbaren Schalter 28 Überdies Verbraucher 29 an den Stromerzeuger 10 an.
Die Minuspole des Stromerzeugers 10 und des Stromsammlers 27 sind durch eine Leitung 30 miteinander verbunden. Der Pluspol des Stromerzeugers 10 ist über eine Leitung 31, die parallel zueinander geschalteten Widerstände 21 und 22 und eine Leitung 32 jeweils an das eine Ende der Stromwicklung 23 so- wie der Spannungswicklung 24 des Ladeschalters 14 angeschlossen. Von der Leitung 31 führt eine sich verzweigende Leitung 33 einerseits zum Kontakt 18 und anderseits zum einen Ende der Spannungswicklung 15, deren anderes Ende ebenso wie die Spannungswicklung 24 des Ladeschalters 14 durch eine Leitung 34 an eine Leitung 35 angeschlossen ist, welche den Kontakt 17 des Kontaktreglers 13 mit der Leitung 30 verbindet. Die Stromwicklung 23 ist an dasSchaltglied 25 angeschlossen.
Vom Kontaktglied 16 des Kontaktreglers 13 führt eine Leitung 36 zum Verbindungspunktder Erregerwicklung 11 und des Widerstandes 12.
Um den Steuerwiderstand 22 gegen Korrosion zu schützen, wird er, wie Fig. 2 zeigt, in einen Glaskolben 37 eingeschmolzen, der mit einem inerten Gas gefüllt ist. Der Heizwiderstand 21 kann in bekannter Weise auf eine auf den Bimetallstreifen 20 aufgebrachte Isolierstoffschicht aufgedampft sein, um eine möglichst gute Heizwirkung zu erzielen.
In Fig. 3 zeigt die ausgezogene Linie a die Strom/Spannungskonnlinie einer mit der beschriebenen Regeleinrichtung zusammenarbeitenden Lichtmaschine. Zum Vergleich sind die Knickkennlinie b einer Lichtmaschine mit Spannungs- und Stromregelung sowie die geneigte Kennlinie c einer Maschine mit nachgiebiger Spannungsregelung gezeichnet.
Die Schalteinrichtung wirkt wie folgt :
Sobald der Stromerzeuger 10 seine "Einschalt-Drehzahl" erreicht hat, bei der die Spannung des Stromerzeugers höher als die Spannung des Stromsammlers ist, schliesst der Ladeschalter 14. Es fliesst nun ein Strom vom Pluspol des Stromerzeugers 10 über Leitung 31, die beiden parallel geschalteten Widerstände 21 und 22, Leitung 32 sowie Stromwicklung 23, Schaltglied 25 und Kontakt 26 des Ladeschalters 14 in den Stromsammler 27. Ausserdem fliesst in der gezeichneten Schliessstellung des Schalters 28 ein Strom durch die Verbraucher 29 zum Minuspol des Stromsammlers.
Die Stromverteilung in den Widerständen 21 und 22 ist durch deren Charakteristik bestimmt, u. zw. steigt der Widerstand des Elementes 22 mit steigendem Strom, während der Widerstand des Elementes 21 konstant bleibt oder sogar fällt.
Die Folge davon ist, dass bei schwachen Strömen der Hauptanteil durch den Widerstand 22 und bei starken Strömen der Hauptanteil durch den Heizwiderstand 21 fliesst. Die Aufheizung des Bimetallstreifens 20 ist also abhängig von der Überlagerung zweier nichtlinearer Funktionen. Die am Schaltanker 19 angreifende Kraft des Bimetallstreifens 20 nimmt etwa linear mit dessen Erwärmung ab und umgekehrt bei
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zunehmender Erwärmung des Streifens der Kontaktregler 13 bei abnehmenderLichtmaschinenspannung anspricht und umgekehrt.
Bei schwachen Strömen wird der Bimetallstreifen 20 nur wenig aufgeheizt, bei stärkeren Strömen dagegen in wesentlich höherem Ausmasse. Dementsprechend wird die Spannung des Stromerzeugers mit zunehmender Erwärmung des Streifens 20 heruntergeregelt. Durch geeignete Bemessung der beiden Widerstände 21 und 22 kann erreicht werden, dass die Spannung des Stromerzeugers erst in der Nähe des höchstzulässigen Hauptstromes stark heruntergeregelt wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. ELektromagnetischer Kontaktregler zur Regelung der Spannung von mit veränderlicher Drehzahl angetriebenen Stromerzeugern, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem vom Hauptstrom des Stromerzeugers beeinflussten Bimetallstreifen, der derart auf den Regler einwirkt, dass dieser die Spannung des Stromerzeugers bei schwachen Strömen nur wenig, bei stärkeren Strömen dagegen in wesentlich höherem Ausmasse herunterregelt, dadurch gekennzeichnet, dass der Bimetallstreifen (20) durch einen Widerstand (21) beheizt wird, der aus einem Werkstoff mit negativem Temperaturbeiwert besteht (Heissleiter) und zusammen mit einem parallel zu ihm geschalteten, aus einem Werkstoff mit positivem Temperaturbeiwert bestehenden Steuerwiderstand (22) (Kaltleiter) im Hauptstromkreis des Stromerzeugers (10) liegt.