AT227335B - Nebenschlußschnellregler für Lichtmaschinen - Google Patents

Description

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  Nebenschlussschnellregler für Lichtmaschinen 
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   Zenerspannung etwas grösser als die Referenzspannung 24 sein muss, der Transistor 22 leitend und der nachfolgende Leistungstransistor 23 gesperrt wird. Zur besseren Sperrung dieses Transistors dienen ein in der Durchlassrichtung beanspruchtes Ventil 34 und ein Widerstand 54, dessen Kniespannung grösser als die des Transistors 22 ist, so dass die Basis von 23 etwas positiver als der Emitter ist. 



  Der Kollektor des Transistors 23 ist über die Klemme 7 mit dem positiven Pol der Erregung verbunden, die im geschilderten Zeitpunkt stromlos ist. Ein Sperrventil 29 verhindert dabei Überspannungen am Leistungstransistor 23 die ansonsten durch die Selbstinduktion der Erregerwicklung entstehen. 



  Bei zu kleiner Batteriespannung erfolgt der gegengleiche Vorgang, wobei der Leistungstransistor 23 voll leitend wird und die Lichtmaschine voll erregt. 



  Infolge der hohen Zwischenverstärkung genügen bereits Spannungsunterschiede von wenigen Millivolt, um den Leistungstransistor 23 von dem gesperrten in den leitenden Zustand zu überführen. so dass durch den Spannungsabfall des Erregerstromes verursacht, die Regelstrecke instabil wird und in konstantem Rhythmus zwischen den beiden Zuständen wechselt. Der Leistungstransistor 23 arbeitet daher stets als Schalttransistor. Die sichergebende Frequenz liegtbei etwa 20 Hz und ergibt bei kleinen Ladeströmen kurze, bei grossen Ladeströmen dagegen lange Leitzeiten, die sich bis zur vollen Erregung steigern können. 



  Die Uberregelungselilrichtung tritt bei geöffneten Klemmen 9,10 dann in Funktion, wenn die Batteriespannung nach vorangegangenem Stillstand oder langsamer Fahrt unter 2, 1 V pro Zelle abgesunken war. 



  Von der Schelle des Justierwiderstandes 43 für das Spannungsniveau führt ein Spannungsteiler 46,47 zum negativen Pol der Batteriespannung, wobei 46 klein gegen 47 ist. Der Mittelpunkt dieses Spannungsteilers führt an die Basis des Transistors 14, der dadurch oberhalb einer Zellenspannung von 2, 1 V leitend wird. Bei Ladebeginn ist er jedoch gesperrt, so dass ein weiterer Transistor 15 wegen des Spannungstei- 'lers 51,52 leitend ist. Dadurch reduziert er über den Justierwiderstand 25, der zur Einstellung des Überregelungsniveaus dient, den zur Basis des Transistors 12 zugeleiteten Istwert um einen vorgegebenen Be- trag, so dass zunächst auf ein höheres Spannungsniveau geregelt wird.

   Steigt nun mit zunehmender Ladung die Batteriespannung so weit an, dass der Transistor 14 leitend wird, so erfolgt durch die Sperrung von 15 die Rückkehr zum Normalniveau, wobei aber 14 leitend bleibt. Bei geschlossenen Klemmen 9,10 bleibt 15 dauernd gesperrt, so dass auf das Normalniveau geregelt wird. 



  Da beim Start die Maschinenspannung kurzzeitig höher als die Batteriespannung wird, könnte der Transistor 14 leitend werden, so dass die Überregelungseinrichtung vorzeitig in ihre Normalstellung zurückkehrt. Dies verhindert ein Speicherkondensator 48, der über ein Ventil 28 und einen Widerstand 50 den Transistor 15 während der Startdauer leitend erhält. Ein hochohmiger Widerstand 49 beschleunigt die Umladung von 48 beim Stillstand der Maschine. 



  Für die zum Zweck der Strombegrenzung notwendige Erfassung des Ladestromes ist ein Speicherring 37 vorgesehen, dessen Abfragewicklung II gemeinsam mit der Wicklung II eines weiteren Speicherringes 36 mit dauernden Abfrageimpulsen beaufschlagt wird. Diese Impulse werden einem Schalttransistor 18 über einen Widerstand 54 entnommen, der von einem instabilen Multivibrator 19, 20 gesteuert wird. Von einem ladestromdurchflossenen Nebenwiderstand 40 wird über die Drossel 39 und den Vorwiderstand 55   
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 nügend grosser Ladestrom fliesst, wird sich trotz der vorhandenen Abfrageimpulse am magnetischen Zustand des Ringes nichts ändern und es können an der dritten Wicklung III keine Ausgangsimpulse auftreten.

   Erst wenn der Ladestrom so gross geworden ist, dass eine Ummagnetisierung des Kernes stattfindet, wird bei jedem Abfrageimpuls ein Impuls in der Ausgangswicklung III induziert werden, dessen Amplitude mit steigendem Ladestrom vorerst noch grösser wird, um oberhalb einer gewissen Stromstärke wieder Null zu werden. Bevor aber dieser Zustand erreicht wird, hat schon die Ladestrombegrenzung eingesetzt und den Ladestrom reduziert. Dieses wird dadurch realisiert, dass die Basis des Transistors IL die mit einem Ende der Wicklung III verbunden ist, durch den Spannungsteiler 56, 57 positiv vorgespannt ist, wodurch II gesperrt ist. Erreichen aber die Ausgangsimpulse bei einem bestimmten Ladestrom ein Niveau, bei dem II leitend wird, so wird der Glättungskondensator 58, der durch den Widerstand 59 aufgeladen war, durch die nun entstehendenpositiven Kollektorimpulse entladen.

   Ein Siliciumventil 27 wird dadurch leitend, so dass der Erregerstrom nicht mehr vom Spannungsniveau, sondern von dem durch den Nebenwiderstand 40 bestimmten Stromniveau abhängt. Die Drossel 39 verhindert die Dämpfung der Ausgangsimpulse durch den Nebenwiderstand 40. 



     Die Rückstromauslösung   wird durch den Speicherkern 36 veranlasst, dessen Wicklung II ebenfalls dauernd Anfrageimpulse erhält. Die Wicklung I besteht hier nur aus einem durchgesteckten Leiter, dessen Feld bei Vorwärtsstrom gleichsinnig zum   Abfrageimpulsfeld   ist. Bei Rückstrom jedoch werden an der Ausgangswicklung III Impulse induziert, die über das Siliciumventil 32 oberhalb einer bestimmten Schwell- 

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 wertgrösse den bistabilen Multivibrator 16,17 in die Ausschaltestellung bringen, so dass Schütz 38 abfällt und durch Öffnen seines Arbeitskontaktes die Maschine von der Batterie trennt. 



   Die Wiedereinschaltung erfolgt mit steigender Drehzahl bei voller Erregung dann, wenn die Maschinenspannung etwas grösser als die Batteriespannung wird. Dann ist das Ventil 35 leitend geworden und bringt bei genügend grossem Basisstrom den Multivibrator wieder in die Einschaltstellung, wodurch Schütz 38 anspricht. Ein Sperrventil 26 verhindert unzulässig hohe Spannungsspitzen beim Abschalten des Schützes 38. 



   Da die Erregung der Maschine mit einer Frequenz von etwa 20 Hz zeitflächengesteuert ist, so wird der Ladestrom eine gewisse Welligkeit aufweisen. Bei kleinen Ladeströmen, wie es bei einer vollen Batterie nach dem Überregelungsvorgang eintreten kann, nimmt sogar der Stromfluss in die Batterie im selben Rhythmus wechselndes Vorzeichen an, so dass periodische Rückströme eintreten. Diese können die Rückstromauslösung zum Ansprechen bringen. Um diese Gefahr auszuschalten, ist ein weiterer Transistor 21 vorgesehen, der über eine Diode 30 die Rückstromimpulse der Wicklung III kurzschliesst, wenn die Endstufe zeitgesteuert oder gesperrt ist. Bei voller Erregung dagegen, wie es knapp vor der   Rückstromauslö-   sung stets der Fall ist, bleibt der Auslösemechanismus wirksam.

   Ein Speicherkondensator 61 verhindert Überschneidungsimpulse, während der Ladewiderstand 60 die Rückstromauslösung im notwendigen Augenblick schneller freigibt. 



   Die Schaltung der zweiten Ausführungsform ist in Fig. 3'dargestellt. Die Erzeugung der Referenzspannung, die Vorverstärkung, die Steuerung der Endstufe und die Überregelungseinrichtung entsprechen der Schaltung in Fig. 2, ebenso die Anschlüsse für Batterie, Lichtmaschine und   Schalterkontakt.   



   An Stelle des Rückstromschützes 38 ist eine Hochleistungsdiode 38 (Fig. 3) vorgesehen, die während des Ladebetriebes im Durchlassbereich beansprucht ist. Zwischen der positiven Generatorklemme 5 und der positiven Batterieklemme 8 entsteht daher ein lastabhängiger Spannungsabfall von O-calV, um den die Batteriespannung kleiner als die Generatorspannung ist. Im Interesse einer längeren Batterielebens- 
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 die Generatorspannung konstant zu halten. Der positive Pol des Vorverstärkers würde dann aber an der   positiven Batterieklemme 8 liegen,   so dass die Batterie bei Stillstand der Maschine mit der Stromaufnah- me des Verstärkers belastet wäre.

   Es wird daher vorgeschlagen, zwischen dem negativen Pol des Ver- stärkers und der negativen Batterieklemme 6 einen n-p-n-Schalttransistor 63 anzubringen, der mittels eines Widerstandes 65 vom positiven Pol des Generators gesteuert wird. Bei Stillstand der Maschine ist nun der Verstärker spannungslos. 



   Der Spannungsabfall am ladestromdurchflossenen Nebenwiderstand 40 wird für den stromkonstanten
Betriebszustand benützt. Ist durch eine Steigerung des Ladestromes dieser Spannungsabfall grösser als der des Widerstandes 57 geworden, so wird Transistor 11 leitend, der nun über den Widerstand 74 und die Si- liciumdiode 27 an Stelle des Transistors 12 den Transistor 13 steuert. Durch einfaches Auswechseln des
Nebenwiderstandes 40 kann ohne Nachjustierung des Reglers ein anderes Stromniveau erzielt werden. 



   Bei Maschinen mit grosser Zeitkonstante könnte die entstehende Schaltfrequenz zu niedrig werden, so dass das Licht zu flimmern beginnt. Um bei solchen Fällen die Schaltfrequenz höher zu halten, ist ein   'i-Glied 68, 6 ,/0 vorgeseneu, das einerseits mit   dem Kollektor   zö   und anderseits mit der Basis 13 verbunden ist, wodurch die Auswirkung der Spannungsabfälle des Erregerstromes reduziert wird, so dass die
Umkippung in den jeweils andern Schaltzustand des Leistungstransistors 23 früher erfolgt. 

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Nebenschlussschnellregler für Lichtmaschinen, wobei der Basis eines ersten Verstärkertransistors (12) der Istwert in Form eines Teiles der konstant zu haltenden Batteriespannung, dem Emitter dagegen die Referenzspannung einer ersten Zenerdiode (24) als Sollwert zugeführt wird, wobei über einen zweiten Verstärkertransistor (13), dessen Kollektor mit der Anode einer zweiten Zenerdiode (25) verbunden ist, deren Zenerspannung grösser als der Sollwert ist und deren Kathode mit der Basis eines Schalttransistors (22) in Verbindung steht, ein Leistungstransistor (23) gesteuert wird, der die Erregerwicklung der Lichtmaschine mit Strom versorgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Istwert der Batteriespannung durch den Spannung abfall des Erregerstromes geringfügig verkleinert wird,

   wodurch der erste Verstärkertransistor (12) vorerst nahezu sperrt und dadurch den galvanisch angekoppelten zweiten Verstärkertransistor (13) leitend macht, wobei sich vermöge seines niederohmigeren Kollektorwiderstandes die Referenzspannung geringfügig er- höht und dadurch der erste Verstärkertransistor (12) völlig sperrt, wobei der volle Erregerstrom nun so lange fliesst, bis sich durch die Ladung der Lichtmaschine der Istwert wieder so. weit vergrössert, dass der erste <Desc/Clms Page number 4> Verstärkertransistor (12) leitend zu werden beginnt, den Verstärkertransistor (13) sperrt und dadurch selbst voll leitend wird, wobei die so gebildete Verstärkerschaltung zwischen zwei stabilen Zuständen pendelt, u. zw.

   mit einer sich aus den Maschinenkonstanten und der Schaltungsdimensionierung ergebenden Frequenz, wobei sich das Verhältnis Sperrzeit zu Leitzeit des Leistungstransistors (23) stets so einstellt, dass eine konstante Batteriespannung erzielt wird, wobei die Basis des Leistungstransistors (23) durch ein zwischen Emitter und positivem Generatorpol befindliches erregerstromdurchflossenes Siliciumventil (34) und einem Vorbelastungswiderstand (54) eine kleine positive Vorspannung gegen den Emitter bei gesperrtem Leistungstransistor (23) erhält und ein weiteres parallel zur Erregerwicklung geschaltetes Sperrventil (29) zur Brechung der Selbstinduktionsspannungsspitzen der Erregerwicklung vorgesehen ist.

   2. Nebenschlussschnellregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Interesse einer schnelleren Volladung der Batterie nach längerem Stillstand eine Überregelungseinrichtung vorgesehen ist, die nur bei abgeschalteter Beleuchtung wirksam ist und die das Batteriespannungsniveau vorübergehend überhöht, wobei ein Spannungsteiler (46, 47), dessen Mittelpunkt mit der Basis eines dritten Verstärkertransistors (14) verbunden ist, den unteren Einsatzpunkt festlegt, während ein Justierwiderstand (45), der mittels eines vom Verstärkertransistor (14) galvanisch gesteuerten Schalttransistors (15) während seines leitenden Zustandes eine einstellbare Verkleinerung des Istwertes bewirkt, und damit die obere Grenze des Überregelungsniveaus bestimmt, wobei weiters ein Kondensator (48), der in Serie mit einem Sperrventil (28), dem ein Widerstand (49),

   parallelgeschaltet ist, und mit einem weiteren Widerstand (50) liegt, mit der Basis des Schalttransistors (15) in Verbindung steht, so dass beim Start, wenn die Maschinenspannung kurzzeitig höher als die Batteriespannung wird, die Überregelungseinrichtung nicht vorzeitig auf das Normalniveau zurückschaltet.

   3. Nebenschlussschnellregler nach Anspruch l, wobei zum Schutze der Maschine und der Batterie eine Strombegrenzungseinrichtung vorgesehen ist, so dass die Batteriespannung innerhalb einer definierten oberen Strom grenze konstant bleibt, während sich bei Überschreitung der Belastung der Ladestrom auf die Strom- grenze einstellt und konstant bleibt, dadurch gekennzeichnet, dass für die Erfassung des Ladestromes ein Speicherring (37) vorgesehen ist, dessen Vormagnetisierungswicklung (I) über eine Drossel (39) und einen Vorwiderstand (55) vom Spannungsabfall eines maschinenstromdurchflossenen Nebenwiderstandes (40) ge- speist wird, wobei eine entgegengesetzt gerichtete Abfragewicklung (II) über einen Widerstand (54) von.

   einem Schalttransistor (18) dauernd Abfrageimpulse erhält, die in einem instabilen Multivibrator (19,20) erzeugt werden, so dass bei Überschreitung eines bestimmten Maschinenstromes in einer Ausgangswicklung (III) Impulse erzeugt werden, die, wenn ihre Amplitude grösser als die vom Spannungsteiler (56,57) gebildete positive Basisvorspannung für einen Verstärkertransistor (11) wird, im Kollektor dieses Transistors positive Impulse hervorrufen, wodurch sich die Kollektorspannung, die mittels eines Kondensators (58) ge- glättet ist, reduziert, wobei eine zwischen diesem Kollektor und dem Kollektor des ersten Verstärkertransistors (12) liegende Sperrdiode (27) leitend wird und über den zweiten Verstärkertransistor (13) die gewünsche Verminderung des Erregerstromes veranlasst, wobei weiters ein Ladewiderstand (59)

   bei Betrieb unterhalb der Stromgrenze den Kondensator (58) wieder aufladet und ein weiterer Widerstand (62) vorgesehen ist, durch dessen geeignete Dimensionierung das Stromniveau unabhängig von der Batteriespannung gehalten wird.

   4. Nebenschlussschnellregler für Lichtmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Rückstromauslösung ein weiterer Speicherring (36) vorgesehen ist, dessen Abfragewicklung (II) gemeinsam mit derselben des Ringes (37) vom Schalttransistor (18) mit Abfrageimpulsen versehen wird und dessen Wicklung (I) aus einem durchgehenden, den vollen Maschinenstrom führenden Leiter besteht, dessen Feld bei Ladestrom mit dem Feld der Abfragewicklung gleichgerichtet ist, so dass bei Rückstrom in einer Ausgangswicklung (III) Impulse induziert werden, die über ein Sperrventil (32) an die Basis des einen Transistors (16) eines bistabilen Multivibrators (16,17) gelangen und diesen in die Ausschaltstellung bringen, so dass ein Rückstromschütz (38)

   abfällt und durchöffnen seines Arbeitskontaktes die Lichtmaschine von der Batterie trennt, wobei die Wiedereinschaltung mit steigender Drehzahl und voller Erregung dann erfolgt, wenn die Maschinenspannung etwas grösser als die Batteriespannung geworden ist, worauf eine zwischen dem positiven Batteriepol (Klemme 8) und der Basis des andern Transistors (17) des Multivibrators liegende Sperrdiode (35) leitend wird und dadurch den Multivibrator (16,17) in die Einschaltstellung bringt und das Rückstromschütz (38), zu dessen Spule eine Diode (26) parallelgeschaltet ist, anspricht, wobei mittels einer zwischen der Ausgangswicklung (III) des Speicherringes (36) und dem Kollektor eines mit dem Schalttransistor (22) für die Endstufe'parallelgesteuerten weiteren Schalttransistors (21) liegenden Sperrdiode (30),

   eines parallel zum Schalttransistor (21) liegenden Speicherkondensators (61) undeinem als Ladewiderstand verwendeten Kollektorwiderstand (60) des Schalttransistors (21) eine allfällige Rück- <Desc/Clms Page number 5> EMI5.1