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Einrichtung zur Regelung der Arbeit einer Dynamo mit veränderlicher Geschwindigkeit, welche mit einer Akkumulatorenbatterie parallel arbeitet.
Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Einrichtung, welche dazu bestimmt ist, den Betrieb einer mit einer Akkumulatorenbatterie parallel arbeitenden Dynamo mit veränderlicher Geschwindigkeit zu regeln, bei welcher eine Regelung sowohl der Dynamospannung als auch des Dynamostromes stattfindet. Bei den bis dahin bekanntgewordenen Einrichtungen dieser Art erfolgt die Regelung der Dynamospannung entweder in Abhängigkeit vom Strom der Batterie oder in Abhängigkeit vom Nutzstrom. Bei einer weiteren bekannten Regelungsart erfolgt die Regelung der Dynamospannung unabhängig davon, ob Nutzstrom fliesst oder nicht, immer in Abhängigkeit des Dynamostromes, u. zw. nach ein und demselben Gesetze, wobei nur eine Grundspannung als Ausgangspunkt vorgesehen ist.
Als wesentlicher Nachteil solcher Einrichtung ist die schlechte Ausnutzung der Dynamoleistung ohne Lichtkonsum und die zu hohe Lampenspannung zu bezeichnen. Im Gegensatz hiezu werden bei vorliegendem System für die Regelung mindestens drei Grundspannungen und mindestens zwei Reguliergesetze zugrunde gelegt.
Diese verschiedenen Grundspannungen und Reguliergesetze erlauben das Problem der mit Batterien versehenen Beleuchtungsanlagen unter den günstigsten Verhältnissen zu lösen.
Der Erfindungsgegenstand soll nun an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. Ein solches ist in der Zeichnung dargestellt.
D ist die Dynamo mit Nebenschlusserregung, E deren Erregerwicklung, R bezeichnet den Nebenschlussregler, welcher mit Kontakten C versehen ist, die mit der biegsamen, mit dem Kern A der Solenoide M und N verbundenen Metallplatte oder-band P zusammenwirken ; F bezeichnet eine Spannungsfeder, welche ihre Wirkung in der Richtung des Pfeiles ausübt und der elektro-magnetischen Zugkraft der Solenoide M und N entgegenwirkt, von welch letzteren die Wicklung M mit der Spule S und dem Widerstand in Reihe und dem Anker der Dynamo parallel verbunden ist, während die Spule N in Reihe mit dem Anker liegt.
B ist die Akkumulatorenbatterie ; R'ist der im Nutzstromkreis liegende Reglerwiderstand, versehen mit Kontakten 0', welche mit der biegsamen Metallverbindung pI zusammen- wirken. Die biegsame Metallplatte Pu zist verbunden mit dem Kern A'des Solenoides T, dessen Wicklung, mit dem Widerstand W und der Spule t des Elektromagnetankers (l in Reihe, parallel zum Verbrauchsstromkreis liegt.
Das Solenoid T wirkt der Federkraft der Spannfeder F'entgegen, J ist der Ausschalter für den Nutzstrom L ; H'ist ein Hebel, der sich unter der Wirkung des Elektromagneten c'um den Punkt 0'bewegen kann und auf der einen Seite mit dem Kontakt t und auf der andern Seite mit der Kontaktbrücke y versehen ist, die dazu dient, die Kontakte z und z'kurzzuschliessen. Der Hebel H'ist ferner mit der Stange m versehen ; diese hat den Zweck, den Kontakt e zu öffnen, wenn dieser letztere in dem Augenblick des Einschnappen des Schalters y geschlossen sein sollte. Dieser Fall kann eintreten, wenn der Schalter J (Licht) geschlossen wird bei angezogenem Relais c. Der Kontakt e muss in dem Fall wieder geöffnet werden, damit der Kontakt t seine Wirkung ausüben kann, d. h. der Regler I auf eine etwas erhöhte Spannung regulieren kann.
F"'ist eine Spannfeder, die bestrebt ist, den Schalter y offen zu halten, k ist ein Nebenschluss zur Wicklung N, welcher vermittels der durch die Bürste y kurzzuschliessenden Kontakte Z und Z'eingeschaltet wird. Der Elektromagnet c trägt zweiWicklungen S und v, wovon die mit S bezeichnete in Reihe mit dem Widerstand W'und der Wicklung M des Regulators I, und v in Reihe mit der Akkumulatorenbatterie verbunden ist. Die Wirkung der Wicklung v ist derjenigen
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der Wicklung 8 entgegengesetzt ; H ist ein Hebel, der von dem Elektromagneten C beeinflusst, sich um den Punkt 0 bewegen kann und mit einem Kontakt e versehen ist. F"ist eine Spannfeder, welche den
Kontakt zu unterbrechen bestrebt ist. WI ist ein Widerstand, versehen mit zwei Hilfskontakten 1 und 2.
Die beschriebene Einrichtung arbeitet, wenn kein Verbrauch an Nutzstrom vorhanden, d. h. bei offenem Lichtschalter J, auf folgende Art : Die Wicklungen T und t sind ohne Strom, der Regulator 11 befindet sich in der Ruhestellung, d. h. die Kontakte des Rheostaten RI sind durch den Metallstreifen pI, welcher sich unter dem Druck der Feder FI befindet, kurzgeschlossen, der Hebel Hui steht unter der Wirkung der Feder F"'und seine Kontakte y und i-sind geöffnet. Der Widerstand WI ist ganz in den Spannungkreis des Regulators I eingeschaltet, und die Spannung ist so weit erhöht, dass die-Batterie vollständig nachgeladen werden kann. Um die Ladestromstärke zu regeln, dient eine besondere Wicklung N am
Regulator I, durch die der Dynamostrom fliesst.
Bei zunehmendem Strom sind die Vorgänge folgende :
Indem der Strom die Wicklung N durchfliesst, verstärkter das durch die Spule M erzeugte Feld. Da aber das mechanische Moment der Spannfeder praktisch als konstant angenommen werden darf und der gemeinsamen Zugkraft der beiden Solenoide M und N entgegenwirkt, so verschiebt sich der Kern A in der der Federwirkung von F entgegengesetzten Richtung und schaltet dadurch in den Erregerstromkreis einen Teil des Widerstandes R ein, welcher die Spannung im Verhältnis der Stromzunahme in der Spule N erniedrigt.
Die entgegengesetzte Wirkung tritt ein, wenn der Strom abnimmt, während die Batterie B geladen wird : der Ladungsstrom, welcher die Wicklung N durchfliesst und anfänglich sehr stark ist, nimmt allmählich ab, weil der innere Widerstand der Batterie zunimmt, und dadurch verringert sich das durch die Spule N erzeugte Feld, was eine Verschiebung des Kernes A veranlasst, auf dem der biegsame Ver. bindungsstreifen P ruht, der bei nun überwiegender Federwirkung einen Teil des Widerstandes R kurzschliesst, so dass die Spannung. ansteigt. Diese Anordnung ermöglicht, dass die Batterie auf die für die Erhaltung der Elemente am besten geeignete Weise nachgeladen werden kann, nämlich mit Maximalstrom beim Beginn und mit Minimalstrom gegen Ende der Ladung.
Um Überladungen und vorzeitige Abnutzung der Elemente sowie auch unnützen Stromverbrauch zu vermeiden, wird das Differentialrelais e verwendet. Dieses ist mit zwei Wicklungen 8 und v, sowie mit dem Hebel H versehen, auf welchem eine Platte angebracht ist, welche vermittels des Kontaktes e einen Teil des Widerstandes WI kurzschliesst.
Wenn durch allmähliches Zunehmen des Ladungszustandes der Batterie die Ladespannung steigt und einen bestimmten Wert erreicht, so geht der Ladestrom um einen gewissen Wert zurück ; in einem bestimmten Augenblick erreicht dann das durch die Wicklungen 8 und v erzeugte Differenzfeld einen Wert, der genügt, die Kraft der Spannfeder jF zu überwinden und den Hebel H anzuziehen, welcher die Teile 1 und 2 des Widerstandes WI vermittels des Kontaktes e kurzschliesst ; in diesem Augenblick steigt der Strom in der Spule M des Regulators I, welcher infolgedessen einen Teil des Widerstandes R in den Erregerkreis der Dynamo einschaltet und setzt die Spannung der Dynamo derartig herab, dass der Ladestrom etwa gleich Null wird.
Die Wirkung der Wicklung v mit starkem Querschnitt, welche vom Ladestrom durchflossen wird, schliesst die Möglichkeit einer Unterbrechung der Ladung aus, so lange die Batterie nicht vollständig geladen ist, d. h. so lange die Spannung nicht ihren bestimmten höchsten und der Strom seinen niedrigsten Wert erreicht hat. Diese Eigenschaft ist sehr wertvoll, da die volle Aufladung der Batterie nicht nur von der Höhe der Spannung am Ende der Ladung abhängig ist, sondern auch von der Stromstärke. Eine Batterie kann z.
B. bei einer Spannung von 2-5 Volt pro Element voll aufgeladen werden, wenn der Strom am Ende der Ladung auf zirka 50% des normalen Anfangsladestromes reduziert wird, während die Ladung mit konstantem Strom (Anfangsladestrom) erst bei einer Spannung von zirka 2-7 Volt pro Element vollendet ist.
In dem Falle, wo Verbrauch an Nutzstrom vorhanden ist, d. h., wenn der Ausschalter J geschlossen ist, arbeitet das System auf folgende Art : Die Wicklungen T und t sind, untereinander in Reihe, parallel an den Nutzstromkreis L gelegt ; der Elektromagnet c'zieht den Hebel H'an und schliesst die Kontakte y und f. Der Kontakt e wird, sofern derselbe geschlossen ist, im Moment des Einschalten des Lichtschalters J durch den Anschlagstift m geöffnet. Dadurch wird die Wirkung der Wicklung M erhöht, da der Widerstand WI um den Teil 2 verringert ist ; dagegen ist durch teilweise Überbrückung auf Widerstand k die Wirkung der Wicklung N herabgesetzt.
Der Teil 2 des Widerstandes W'ist so bemessen, dass unter der Wirkung von M allein, der Regler I eine Spannung einstellt, welche genügt, die Batterie in gutem Ladezustand zu halten, aber anderseits keine Überladung bewirken kann. Durch die Wicklung N fliesst infolge der Überbrückung auf Widerstand k nur noch ein Teil des Generatorstromes, welcher die Wirkung von M unterstützt. Die unter diesen Umständen durch Regler I eingestellte Spannung wird um etwas herabgesetzt, u. zw. im Verhältnis mit dem Zunehmen der Belastung der Dynamo. Der Widerstand E ist so bemessen, dass unter den schwersten Betriebsverhältnissen, d. h. mit dem maximalen Nutzstromverbrauch und voll entladener Batterie, die Belastung des Generators innerhalb zulässiger Grenzen bleibt.
Eine
Abnahme der Nutzstromstärke ruft eine Spannungserhöhung hervor ; dieselbe kann aber nur teilweise zum Ausdruck kommen, da die Batterie, die an den Klemmen der Dynamo liegt, einen grösseren Ladestrom aufnimmt. Dieser besondere Umstand ermöglicht eine bessere Ausnutzung der Dynamo, indem ihre Leistung fast konstant wird. Bei geladener Batterie genügt jedoch die regulierte Spannung nicht, um der Batterie einen grossen Ladestrom aufzudrücken, so dass letztere vor Überladungen geschützt ist.
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Bei minimalem Verbrauch an Nutzstrom und vollgeladener Batterie erreicht die regulierte Spannung beinahe diejenige, die sich unter der Wirkung von M allein ergeben würde (Wicklung N stromlos), da die
Dynamo fast keinen Strom abgeben muss.
Die Spannung an den Verbrauchskörpern L wird, vermittels des regulierbaren Widerstandes R', dessen Kontakte unter der Wirkung der Wicklung T ganz oder teilweise überbrückt werden, konstant gehalten, wobei die Spannungsdifferenzen zwischen Netz L und Dynamo D im obengenannten Wider- stande R vernichtet wird.