Vereinigter elektromagnetischer Regler und Schalter mit einer gemeinsamen Stromspule, insbesondere für elektrische. Anlagen auf Fahrzeugen. In elektrischen Anlagen auf Fahrzeugen mit Dynamo und Batterie befindet sich zwi schen diesen beiden ein elektromagnetischer Schalter, der mit einer Strom- und Span nungsspule ausgerüstet ist und bei Rückstrom aus der Batterie diese von der Dynamo trennt.
Bei einem Kurzschluss in den an den selbst tätigen Schalter angeschlossenen, zu den Stromverbrauchern führenden Leitungen öffnet und schliesst derSchalter abwechselnd, und zwar in gewissen Abständen, indem die entsprechend bemessene Stromspule nach dem Schliessen des Schalters die Spannungsspule unterstützt, so dass dieser erst nach einem beträchtlichen Spannungsabfall geöffnet wird. Anderseits braucht die Dynamo wegen der niedrigen Spannung beim Öffnen des Schalters einige Zeit, um wieder auf die Schliessspannung zu kommen.
Wenn ein derartiger Schalter mit einem Regler so vereinigt wird, dass beide eine gemeinsame Stromspule haben, so muss diese entsprechend den Erfordernissen des Reglers klein gehalten werden. Daher öffnet und schliesst der selbsttätige Schalter bei einem Kurzschluss in schneller Folge, so dass die Schalterfeder und ihre Kontakte durch die dabei entstehenden ununterbrochenen Funken zerstört werden. Dieser Nachteil wird erfin dungsgemäss dadurch vermieden,': dass die Schalterkontaktfeder aus Bimetall besteht, das durch die Wärme der beim Öffnen des Schalters entstehenden Funken beeinflusst wird.
In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein vereinigter Reglerschalter mit einem einzigen Anker für elektrische Anlagen auf Fahrzeugen veranschaulicht.
Abb. 1 zeigt den Reglerschalter teilweise im Schnitt zusammen mit einem Schaltplan und Abb. 2 einen Schnitt in vergrössertem Massstab durch einen Teil des Reglerschalters bei erwärmter Schalterkontaktfeder. Auf der Grundplatte eines winkelförmigen Eisengestells 1 sitzt ein Eisenkern 2, um den eine Stromspule 3 und eine Spannungs spule 4 gewickelt sind. Ein Anker 5 wird durch eine am Gestell 1 befestigte Blattfeder 6 getragen und liegt in seiner Rubelage gegen einen am Eisenkern 2 isoliert befestig ten Anschlag 7 an.
Auf der Grundplatte des Eisengestelles 1 ist eine Bimetallfeder 8 be festigt, die einerseits einen Kontakt 9 und anderseits einen Messingwinkel 10 trägt. Dieser liegt gegen einen rechtwinklig abge bogenen Arm 11 des Ankers 5 an. Dem Kontakt 9 steht ein an einer Isolierplatte 13 befestigter Gegenkontakt 12 gegenüber. Die Kontakte 9, 12 bilden das Schalterkontakt- paar. Am Ankerarm 11 ist ein Anschlag 14 vorgesehen, der einem an einer Kontaktfeder 15 befestigten Anschlag 16 aus Isolierstoff gegenübersteht. Die Kontaktfeder 15 trägt an ihrem Ende einen Kontakt 17, der mit zwei feststehenden Gegenkontakters 18 und 19 zusammenarbeiten kann; 17, 18 und 19 sind die Reglerkontakte.
An die Plusbürste des Dynamoankers 20 ist die Erregerwicklung 21 angeschlossen, und zwar in Reihe mit einem Vorschaltwider- stand 22; dessen freies Ende an "Masse\ liegt. Zwischen der Erregerwicklung 21 und dem Widerstand 22 zweigt eine Leitung 23 ab, die zu der an der Isolierplatte 13 befe stigten Kontaktfeder 15 führt und bei ge schlossenem Kontaktpaar 17, 18 den Wider stand 22 kurzschliesst, weil der Kontakt 18 an "Masse" angeschlossen ist. Je ein Ende der Spulen 3 und 4 ist mit der Plusbürste des Ankers 20 verbunden. Das andere Ende der Spule 3 ist an die Bimetallfeder 8 ange schlossen, während das andere Ende der Spule 4 an "Masse" angeschlossen ist.
Von dem feststehenden -Schalterkontakt 12 führen Lei tungen zu den Pulspolen der Batterie 24 und der Lampen 25, deren Minuspole sämtlich ebenso wie die Minusbürste des Ankers 20 an "Masse" liegen.
Normalerweise arbeitet der Reglerschalter folgendermassen: Bei einer gewissen Dynamo spannung wird- durch die Erregung der Span- nungsspule 4 der Anker 5 so weit von dem Eisenkern 2 angezogen, dass die Bimetallfeder 8 sich mit ihrem Kontakt 9 gegen den fest stehenden Kontakt 12 legt, wodurch der Schalter geschlossen wird und die Stromver braucher 24-beziehungsweise -25 an die Dyna mo angeschlossen werden. Bei wachsender Dynamospannung wird dann durch den An schlag 14 die Kontaktfeder 15 so bewegt, dass zunächst .die Kontakte 17, 18 geöffnet und dann die Kontakte 17, 19 geschlossen werden.
In der letzten Stellung wird die Erregerwicklung 21 über die Leitung 23, die Kontaktfeder 15, die Kontakte 17 und 19, die Blattfeder 6, das Eisengestell 1, die Bimetallfeder 8 und die Spule 3 kurzge schlossen.
Entsteht während dem Betrieb ein Kurz schluss in den von dem Schalterkontakt 12 zu den Stromverbrauchern 24, 25 führenden Leitungen, so steigt die Stärke des von der Dynamo 20, 21 erzeugten Stromes schnell an, während seine Spannung sinkt. Deshalb öffnet der selbsttätige Schalter sein Kontakt paar 9, 12. Infolgedessen kommt die Dynamo bald wieder auf Spannung und der selbst tätige Schalter schliesst wieder, -worauf das Spiel weitergeht, und zwar in sehr rascher Folge. Die beim Öffnen des Schalterkontakt- paares entstehenden Funken erwärmen die Bimetallfeder 8 schnell.
Diese biegt sich beim Ausdehnen nach rechts ab, so dass das Schalterkontaktpaar 9, 12 geöffnet wird (Abb. 2). Nach einer gewissen Zeit, während der die Dynamospannung in normaler Weise durch den Regler 17, 18; 19 gleich gehalten wird, kühlt sich die Bimetallfeder 8 ab und nimmt dann wieder ihre normale Lage ein. Hierbei werden die Schalterkontakte 9, 12 wieder geschlossen, da der Anker 5 ent sprechend der Dynamospannung von- dem Eisenkern 2 angezogen ist.
Nach dem Schlie ssen des Schalters beginnt wegen des Kurz schlusses das schnell aufeinander folgende Öffnen und Schliessen des Schalters wie zu Anfang nur mit- dem Unterschied, dass sich die Bimetallfeder jetzt schneller auf die Tem peratur, bei welcher sie den Schalter am Schliessen verhindern kann, erwärmt als das erntemal, weil sie beim Schliessen des Schal ters noch nicht vollständig abgekühlt war. Deshalb genügt schon die durch wenige Öffnungsfunken erzeugte Wärme, um die Bimetallfeder von neuem genügend abzu biegen. In dieser Weise geht das Spiel des Schalters weiter, ohne dass seine Kontakte durch die verhältnismässig wenigen Funken beim jeweiligen Öffnen beschädigt werden.
Dadurch, dass der Bimetallstreifen unter halb des Kontaktes 9 am Schalterkontakt paar 9, 12 entlang geführt ist, ist er den Öffnungsfunken besonders stark ausgesetzt und wird von ihnen schnell erwärmt. Durch den Messingwinkel 10 wird einmal die Wärme det ersten verhältnismässig lange auftretenden Funken gut vorn Kontakt 9 abgeleitet, so dass er nicht unzulässig stark erhitzt wird;
ausserdem speichert der Messingwinkel die Wärme auf und verzögert dadurch das Ab kühlen der Bimetallfeder. Die Bimetallfeder 8 ist zweckmässigerweise versilbert, um zu verhüten, dass ein beim Erwärmen ent stehendes elektrisch schlecht leitendes Oxyd die elektrische Verbindung der Bimetallfeder mit dem Kontaktstück 9 beeinträchtigt. Das Oxydieren des Silbers ist unschädlich, weil Silberoxyd den elektrischen Strom gut leitet.
Im vorliegenden Beispiel besteht die Bi metallfeder aus einem Messing- und Eisen streifen, die miteinander verschweisst sind, und zwar liegt der Messingstreifen an der dem Kontakt 9 zugewandten Seite. Durch geeignete Zusammensetzung der Bimetall feder kann die Öffnungsdauer des_-Schalters verkürzt werden. Dabei wird die Schaltfolge rascher und die Aufschläge des Ankers ä gegen die Endfläche des .Kerns 2 beziehungs weise gegen den Anschlag 7 können als akustisches Zeichen wahrgenommen werden, das den Fahrer auf den Kurzschluss auf- inerksam macht.
Anstatt die Bimetallfeder zu benutzen, um das Öffnen des Schalters zu verlängern, kann sie auch benutzt werden, um das Schliessen des Schalters zu verlängern und so die andauern den Funken zu beseitigen. Hierzu braucht man zum Beispiel nur die beiden miteinander verschweissten Streifen der Bimetallfeder zu vertauschen, so dass der Eisenstreifen an der dem Schalterkontakt 9 zugewandten Seite liegt.
Combined electromagnetic regulator and switch with a common current coil, especially for electric. Systems on vehicles. In electrical systems on vehicles with dynamo and battery, there is an electromagnetic switch between these two, which is equipped with a current and voltage coil and separates the battery from the dynamo if there is reverse current from the battery.
In the event of a short circuit in the lines leading to the power consumers connected to the self-acting switch, the switch opens and closes alternately, namely at certain intervals, in that the correspondingly dimensioned current coil supports the voltage coil after the switch is closed, so that this only occurs after a considerable Voltage drop is opened. On the other hand, because of the low voltage when the switch is opened, the dynamo needs some time to come back to the closing voltage.
If such a switch is combined with a controller in such a way that both have a common current coil, this must be kept small in accordance with the requirements of the controller. Therefore, the automatic switch opens and closes in quick succession in the event of a short circuit, so that the switch spring and its contacts are destroyed by the uninterrupted sparks that are produced. According to the invention, this disadvantage is avoided by the fact that the switch contact spring is made of bimetal, which is influenced by the heat of the sparks produced when the switch is opened.
In the drawing, a combined regulator switch with a single armature for electrical systems on vehicles is illustrated as an embodiment of the invention.
Fig. 1 shows the regulator switch partially in section together with a circuit diagram and Fig. 2 shows a section on an enlarged scale through part of the regulator switch with the switch contact spring heated. On the base plate of an angular iron frame 1 sits an iron core 2, around which a current coil 3 and a voltage coil 4 are wound. An armature 5 is carried by a leaf spring 6 attached to the frame 1 and is in its ruble position against an isolated on the iron core 2 fastened stop 7 th.
On the base plate of the iron frame 1, a bimetallic spring 8 is fastened, which carries a contact 9 on the one hand and a brass angle 10 on the other. This lies against an arm 11 of the armature 5 which is bent at a right angle. Opposite the contact 9 is a mating contact 12 fastened to an insulating plate 13. The contacts 9, 12 form the switch contact pair. A stop 14 is provided on the armature arm 11, facing a stop 16 made of insulating material and fastened to a contact spring 15. The contact spring 15 carries at its end a contact 17 which can work together with two stationary counter-contacts 18 and 19; 17, 18 and 19 are the controller contacts.
The excitation winding 21 is connected to the plus brush of the dynamo armature 20, specifically in series with a series resistor 22; the free end of which is connected to "ground". Between the excitation winding 21 and the resistor 22, a line 23 branches off which leads to the contact spring 15 fastened to the insulating plate 13 and when the contact pair 17, 18 is closed, the resistor 22 short-circuits because the contact 18 is connected to "ground". One end of each of the coils 3 and 4 is connected to the positive brush of the armature 20. The other end of the coil 3 is connected to the bimetallic spring 8, while the other end of the coil 4 is connected to " Ground "is connected.
From the fixed switch contact 12, lines lead to the pulse poles of the battery 24 and the lamps 25, the negative poles of which are all connected to "ground" as is the negative brush of the armature 20.
Normally the regulator switch works as follows: At a certain dynamo voltage, the excitation of the voltage coil 4 attracts the armature 5 so far from the iron core 2 that the bimetal spring 8 lies with its contact 9 against the fixed contact 12, whereby the switch is closed and the power consumers 24 or -25 are connected to the Dyna mo. When the dynamo voltage increases, the contact spring 15 is then moved by the stop 14 in such a way that first the contacts 17, 18 are opened and then the contacts 17, 19 are closed.
In the last position, the excitation winding 21 via the line 23, the contact spring 15, the contacts 17 and 19, the leaf spring 6, the iron frame 1, the bimetallic spring 8 and the coil 3 is closed short.
If a short circuit arises during operation in the lines leading from the switch contact 12 to the power consumers 24, 25, the strength of the current generated by the dynamo 20, 21 increases rapidly while its voltage drops. Therefore the automatic switch opens its contact pair 9, 12. As a result, the dynamo soon comes on again and the automatic switch closes again, whereupon the game continues, and in very quick succession. The sparks produced when the switch contact pair is opened heat the bimetal spring 8 quickly.
This bends to the right when expanding, so that the switch contact pair 9, 12 is opened (Fig. 2). After a certain time, during which the dynamo voltage is normally controlled by the regulator 17, 18; 19 is held the same, the bimetal spring 8 cools down and then resumes its normal position. Here, the switch contacts 9, 12 are closed again since the armature 5 is attracted to the iron core 2 in accordance with the dynamo voltage.
After the switch is closed, the short circuit means that the switch opens and closes in rapid succession, as at the beginning, with the only difference that the bimetallic spring now reaches the temperature at which it can prevent the switch from closing more quickly. warmed up than the harvest because it hadn't cooled down completely when the switch was closed. Therefore, the heat generated by just a few opening sparks is enough to sufficiently bend the bimetal spring again. In this way, the play of the switch continues without its contacts being damaged by the relatively few sparks when it is opened.
Because the bimetal strip is guided along the pair of switch contacts 9, 12 under half of the contact 9, it is particularly exposed to the opening sparks and is quickly heated by them. Through the brass angle 10, the heat of the first relatively long occurring spark is dissipated well from the contact 9, so that it is not heated to an inadmissible level;
In addition, the brass angle stores the heat and thereby delays the cooling of the bimetal spring. The bimetal spring 8 is expediently silver-plated in order to prevent an electrically poorly conductive oxide arising during heating from impairing the electrical connection of the bimetal spring with the contact piece 9. The oxidation of silver is harmless because silver oxide conducts electricity well.
In the present example, the bi-metal spring consists of a brass and iron strip that are welded together, namely the brass strip is on the side facing the contact 9. The opening duration of the switch can be shortened by suitable composition of the bimetal spring. The switching sequence is faster and the impacts of the armature against the end face of the core 2 or against the stop 7 can be perceived as an acoustic signal that makes the driver aware of the short circuit.
Instead of using the bimetallic spring to lengthen the opening of the switch, it can also be used to lengthen the closing of the switch, thereby eliminating the persistent spark. For this purpose, for example, one only needs to swap the two strips of the bimetal spring that are welded to one another, so that the iron strip lies on the side facing the switch contact 9.