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Regelschaltung für Fahrzeugbatterieladeeinrichtungen od. dgl.
Die Verwendung von Magnetverstärkern zur Feldregelung von Gleichstromgeneratoren in Fahrzeugen bereitet insofern Schwierigkeiten, als die relativ starken Schwankungen der von der Generatorspannung abhängigen Betriebsspannung des Magnetverstärkers dessen Wirkungsweise in unerwünschter Weise beein- trächtigen. Das einwandfreie Funktionieren eines Magnetverstärkers hängt nämlich weitgehend davon ab, dass das in einem bestimmten Betriebszustand auftretende Verhältnis zwischen dem jeweils wirksamen Hub des magnetischen Flusses und dem Sättigungsfluss konstant bleibt.
Da sich die steuernde Wirkung eines Ma- gnetverstärkers letztlich durch Induktionsspannungen äussert, die als Folge der zeitlichen Änderungen des gesamten magnetischen Flusses auftreten, ergeben sich analoge Flussverhältnisse immer nur dann, wenn die Zeitintegrale der vom Magnetverstärker gelieferten Spannungen je Periode des Speisestromes gleiche
Werte aufweisen. Änderungen der Speisespannung eines Magnetverstärkers wirken sich auf die Stärke des zustandekommenden Speisestromes und somit auf den resultierenden magnetischen Fluss im Sinne einer Veränderung des Zeitintegrales der Spannung je Periode aus, wodurch die Wirkungsweise des Magnetver- stärkers nicht mehr eindeutig ist.
Die Erfindung betrifft eine Regelschaltung mit mindestens einem Magnetverstärkerregler, der an schwankender Betriebsspannung liegt, insbesondere für Gleichstromgeneratoren in Fahrzeugbatterieladeeinrichtungen, bei der Schwankungen der Betriebsspannung weitgehend ohne Einfluss auf die Wirkungs- weise des Magnetverstärkers sind. Erfindungsgemäss dient zur Erzeugung des Arbeitsstromes mindestens eines Magnetverstärkers ein von der veränderlichen Betriebsspannung gespeister Wechselrichter, dessen Ausgangsimpulse ein konstantes Zeitintegral der Spannung je Impuls aufweisen.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung dient als Wechselrichter ein astabiler Multivibrator mit in Gegentakt geschalteten elektronischen Schaltern zur Steuerung einer nachgeschalteten Leistungsverstärkerstufe.
Als Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung eine Regelschaltung eines Zuglichtgenerators 1 dargestellt, dessen Erregerwicklung 2 mit einem Leistungstransistor 3 in Serie geschaltet ist, dessen Basis durch einen Magnetverstärker 4 im Schaltbetrieb gesteuert wird. Die Basis des Leistungstransi- stors 3 ist durch einen aus den Widerständen 5 und 6 bestehenden Spannungsteiler auf einem solchen Potential gehalten, dass sich das System in Abwesenheit hemmender Impulse auf volle Erregung schaltet, so dass schon die kleinste Remanenzspannung einen Beitrag zur Basisspannung im Sinne einer Aufsteuerung des Leistungstransistors 3 liefert, wodurch bei zunehmender Erregung auch der Leistungstransistor 3 immer stärker leitend wird.
Für basisseitige Abschaltflanken wird durch einen Gleichrichter 7 parallel zur Erregerwicklung 2 eine zuverlässige Überspannung unterbunden.
Mit 8 ist der Strom- und bzw. oder Spannungsregler bezeichnet, der auf nicht näher beschriebene Weise dafür sorgt, dass die Erregung nach einem bestimmten Programm so beeinflusst wird, dass der Gene- rator 1 einen konstanten Strom oder eine konstante Spannung liefert oder sonst irgend eine funktionale Be- ziehung zwischen Generatorstrom und Generatorspannung herstellt. Hiezu wird dem Eingang des Reglers 8 einerseits die Generatorspannung und anderseits eine vom Generatorstrom abhängige Spannung zugeführt, die aus einem Gleichstromwandler 9 durch nachfolgende Gleichrichtung gewonnen wird.
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Um zu verhindern, dass sich der Erregerstrom bis zum maximal möglichen Wert aufsteuert, liefert der Magnetverstärker 4 periodisch Sperrimpulse steuerbarer Breite an die Basis des Leistungstransistors 3. Ein Wechselrichter 10, der im einzelnen aus einem astabilen Multivibrator besteht, der zwei im Gegentakt geschaltete Transistoren 11 und 12 aufweist, speist über eine nachgeschaltete Leistungsverstärkerstufe 13 die Arbeitswicklungen 4'des Magnetverstärkers 4. Die in den Schaltstromkreisen der Transistoren 11 und 12 liegenden Arbeitswicklungen der Leistungsverstärkerstufe 13 sind mit 13'bezeichnet, während mit den Arbeitswicklungen 13'gekoppelte und an die Basen der Transistoren 12 und 13 angeschlossene Steuerwicklungen mit 13"bezeichnet sind.
Die Steuerwicklungen 13"speisen zwischen die Basen und Emitter der Transistoren 11 und 12 des Wechselrichters 10 jeweils solche Steuerspannungen ein, die den jeweils herrschenden Schaltzustand der Transistoren in den entgegengesetzten Schaltzustand überführen, wodurch das astabile Verhalten des aus den Transistoren 11 und 12 bestehenden Multivibrators erzwungen wird.
Die Ausgangswicklung 9'der Leistungsverstärkerstufe 13 dient zur Speisung des Gleichstromwandlers 9, während an eine zweite Ausgangswicklung 13'" die Arbeitswicklungen 4'des Magnetverstärkers 4 angeschlossen sind. Der Wechselrichter 10 liefert über seine Leistungsverstärkerstufe 13 eine Mittelfrequenzspannung mit Rechteckimpulsen wechselnder Polarität und mit einer von der jeweiligen Generatorspannung abhängigen Frequenz, derart, dass das Zeitintegral der Spannung je Impuls konstant bleibt. Der Magnetverstärker 4 liefert an die Basis des Leistungstransistors 3 gleichgerichtete breitenmodulierte Rechteckimpulse, deren Impulsbreiten-Impulspausen-Verhältnis von der Stärke eines vom Regler 8 guelteferten Steuerstromes abhängt. Durch die Konstanz des Zeitintegrales der Spannung ist gewährleistet, dass
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sorgt wird.
Dem Wechselrichter 10 ist eine Zenerdiode 14 vorgeschaltet, die den Zweck hat, zu verhindern, dass der Magnetverstärker 4 schon bei kleinen Generatorspannungen hemmende Impulse an den Leistungstransistor 3 liefert. Hiedurch wird eine Störung des Selbsterregungsprozesses des Generators 1 durch hemmende Einflüsse verhindert, die vorzeitig vom Regler 8 über den Magnetverstärker 4 an den Leistungstransistor gelangen könnten. Zur Sicherstellung eines Regelbetriebes ab einer einen einwandfreien Betrieb gewährleistenden Betriebsspannung dient eine weitere Zenerdiode 15. Die Betriebsspannung, bei der der Wechselrichter 10 anspricht, ist durch Wahl der Zenerdiode 14 so festgelegt, dass dabei der Regler 8, dessen Einsatz durch die Zenerdiode 15 bestimmt ist, bereits richtig arbeitet.
Damit ist gewährleistet, dass keine die Selbsterregung störenden Impulse an den Leistungstransistor 3 gelangen können, da auch der Magnetverstärker 4 eine Sperrschwelle besitzt. Erst wenn die erforderliche Mindestspannung auftritt, gelangt ein richtiges Steuerkommando an den Leistungstransistor 3.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Regelschaltung mit mindestens einem Magnetverstärkerregler, der an schwankender Betriebsspannung liegt, insbesondere für Gleichstromgeneratoren in Fahrzeugbatterieladeeinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des Arbeitsstromes mindestens eines Magnetverstärkers ein von der ver- änderlichen Betriebsspannung gespeister Wechselrichter dient, dessen Ausgangsimpulse ein konstantes Zeitintegral der Spannung je Impuls aufweisen.