Reglerschalter für elektrische Anlagen, insbesondere für solche in Kraftfahrzeugen. Als Reglerschalter in elektrischen Anla gen, insbesondere in solchen für Kraftfahr- zeuge, wird eine Kombination eines nach dem Tirril-Reglerprinzip arbeitenden Spannungs reglers mit einem Batterie-Ladeschalter be zeichnet.
Der Reglerschalter hat demgemäss die Aufgabe sowohl eines Spannungsreglers, als auch die eines Ladeschalters zu erfüllen,
das heisst die Spannung des Stromerzeugers nach einer vorgegebenen Regulierkurve ein- zuregulieren und die Batterie des Kraftfahr zeuges nach dem Erreichen der notwendigen Ladespannung im Stromerzeuger an den Stromerzeuger anzuschalten. Fällt die Dreh zahl des Stromerzeugers unter einen bestimm- ten Wert und damit die Klemmenspannung unter die Batteriespannung, so tritt ein den Stromerzeuger gefährdender Rückstrom auf.
Der Reglerschalter hat auch noch die Auf gabe, bei einem bestimmten vorgegebenen Werte dieses Rückstromes die Batterie vom Stromerzeuger abzuschalten.
Zum Schutze des Stromerzeugers und der Batterie soll die Spannungsregulierkurve einen bestimmten, durch die Kurve a der Fig. 1 der beiliegenden Zeichnung dargestell ten optimalen Verlauf haben. Ausserdem soll die Stromstärke, bei welcher der Knick der Regulierspannung in der Kurve a in Fig.1 eintritt, ein mehrfaches der Stromstärke in umgekehrter Richtung betragen, bei welcher nämlich der Reglerschalter die Batterie vom Stromerzeuger abschalten muss.
Die bisher bekannten Ausführungen die ser Reglerschalter, die diese vorgegebenen Anforderungen genügend genau erfüllen, sind kompliziert und kostspielig. Die bekann ten einfachen und billigeren Reglerschalter arbeiten wiederum nach einer unteroptimalen Regulierkurve b in Fig.1. Ausserdem sind sie mit dem Nachteil behaftet, dass sie erst bei einem verhältnismässig grossen, beim über wiegen der Batteriespannung über die Klem menspannung auftretenden Rückstrom die Batterie wieder vom Stromerzeuger abschal ten. Beides sind aber Eigenschaften, die einen Schutz des Stromerzeugers und der Batterie nicht gewährleisten.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Reglerschalter für elektrische Anlagen, ins besondere für solche in Kraftfahrzeugen, wel cher so bemessen werden kann, dass er diese Nachteile nicht besitzt und nach der optima len Regulierkurve a in Fig.1 arbeitet und ausserdem bei einem genügend kleinen Rück strom die Batterie vom Stromerzeuger ab schaltet.
Der erfindungsgemässe Reglerschalter ist dadurch gekennzeichnet, dass er mit einem, durch eine Strom- und eine Spannungsspule erregten und einen Anker enthaltenden ma gnetischen Kreis versehen ist, welcher einen magnetischen Nebenschluss aufweist, und dass der genannte magnetische Nebensehluss einen Teil des magnetischen Kreises überbrückt, welcher Teil den Kern der Stromspule, aber nicht den Ankerluftspalt enthält.
Bei einer solchen Anordnung bestimmen die Sätti gungsverhältnisse in diesem magnetischen Nebenschluss das Zusammenwirken der von der Spannungsspule und von der Stromspule erregten Flüsse auf den Anker des Regler- schalters.
Auf der beigefügten Zeichnung sind in Fig.1 zwei Spannungsregulierkurven gra phisch dargestellt.
Fig.2 veranschaulicht eine beispielsweise Ausführungsform des erfindungsgemässen Reglerschalters.
Der magnetische Hauptkreis des Regler schalters wird durch den Anker 1, der mittels ; einer Feder 2 am Joch 3 befestigt ist, das Joch 3, den Kern 8 der Stromspule 9 und den Kern 4 der Spannungsspule 5 gebildet. Der Jochbogen 11 über der Stromspule bildet den magnetischen Nebenschluss der über dem Kern der Stromspule verlaufenden Teile des magnetischen Hauptkreises.
Die Spannungs- spule 5 liegt an den Ankerklemmen des züi regulierenden Stromerzeugers, während die Stromspule 9 im Ankerkreise des Stromerzen ; gern liegt und also vom gesamten Belastungs strom des Stromerzeugers durchflossen wird.
Der Reglerschalter umfasst weiter die dreiteilige Kontaktgruppe 6, 12 und den Schalter 7. B ist die aufzuladende Batterie, D der Stromerzeuger, III seine Erregerwick- hm.g und B ein einstellbarer Widerstand.
Bei Inbetriebnahme der Anlage wächst mit steigender Drehzahl die Spannung an den Ankerklemmen des Stromerzeugers und da mit auch der von der Spannungsspule 5 er regte, zwischen den Teilen 1 und 4, und 1 und 3 übergehende Fluss.
Hat die Spannung des Stromerzeugers einen bestimmten Wert, das heisst die Ladespannung der Batterie er reicht, so bewirkt der dieser Spannung ent- sprechende, durch die Spannungsspule 5 er regte Fluss das Anziehen des Ankers unter überwindimg der Federkraft der einstellba ren Feder 2, also das Einschalten der Bat ;
terie B über den Schalter 7 an den Strom erzeuger. Steigt mit wachsender Motordreh zahl die Spannung des Stromerzeugers -und damit auch der von der Spannungsspule 5 erregte Fluss im Ankerluftspalt weiter an, so zieht auch der Anker weiter an, und mit der erstmaligen Aufhebung des Kurzschlusses über dem Widerstand R durch die Kontakt gruppe 12 beginnt die Regelwirkung des Reg lerschalters nach dem Tirril-Reglerprinzip. Von nun an bleibt daher der Fluss im Anker luftspalt konstant.
Ohne Anordnung des Nebenschlusses würde der Ladestrom - der Batterie ein sofortiges Zurückfallen der Klemmenspannung zur Folge haben, da dieser die Stromspule durchflie ssende Strom einen zusätzlichen Fluss im Ankerluftspadt erregt, der im magnetischen Hauptkreise, insbesondere im Ankerluftspalt, dem von der Spannungsspule erregten Fluss richtungsgleich ist.
Da der Fluss durch den Anker, noch besser ausgedrückt der Summen fluss über dem Anker, konstant gehalten wird, muss beim Auftreten eines Stromanteiles der von der Spannungsspule erregte Flussanteil kleiner werden, und die Spannung muss zu- rückfallen. Ist aber im Sinne der Erfindung über dem Kern der Stromspule der Neben- schluss angeordnet,
so wird der von der Stromspule erregte Fluss bis zur Sättigung dieses magnetischen Nebenschlusses über haupt nicht zur Geltung kommen, das heisst die Spannung an den Klemmen des Strom erzeugers bleibt konstant.
Hat hingegen der magnetische Nebenschluss seine Sättigungs grenze erreicht, so beginnt mit weiter anstei gendem Strome ein immer grösser werdender Anteil des von der Stromspule erregten Flus ses über dem Ankerspalt zu fliessen, was nach dem vorigen ein Abfallen der Klemmenspan nung zur Folge haben muss.
Der Reglerschal- ter arbeitet also nach der optimalen Regulier- kurve a in Fig.1. Ordnet man nun in dem Reglerschalter einen Luftspalt oder eine Verengung des Eisenweges in dem von dem Nebenschluss überbrückten Teile des magnetischen Kreises des Reglers an,
so wird mich ein wesentlicher Teil des von der Spannungsspule erregten Flusses seinen Weg über den magnetischen Nebensehluss nehmen. Beim Ladebetrieb ist nun die Flussrich- tung des von der Stromspule erregten Flus ses mit der Flussrichtung des von der Span nungsspule erregten Flusses im Ankerluft spalt zwar gleichsinnig, im magnetischen Nebenschluss des erfindungsgemässen Reg lerschalters aber gegensinnig.
Der durch die Stromspule fliessende Belastungsstrom des Stromerzeugers muss nun erst die auf den magnetischen Nebenschluss ent fallende Erregung durch die Spannungs spule überwinden, bevor er den magnetischen Nebenschluss in umgekehrter Richtung zum Spannungsfluss sättigt und damit an der Re gelung teilnimmt, das heisst der Knick der optimalen Kurve a in Fig.1 wird nach stei gendem Strome hin verschoben.
Beim Abfall der Drehzahl des Stromerzeu- gers unter einen bestimmten Wert und damit beim Überwiegen der Batteriespannung über die Spannung des Stromerzeugers kehrt, der Strom in der Stromspule seine Richtung um. Es ist nun die Richtung des von der Span nungsspule erregten Flusses mit der Richtung des von der Spannungsspule erregten Flusses im Ankerluftspalt gegensinnig, im Neben schluss des erfindungsgemässen Reglerschal- ters aber gleichsinnig.
Bei gleichsinnig gerich teten Flüssen im magnetischen Nebenschluss genügt nun aber ein geringer Strom, um den magnetischen Nebenschluss zu sättigen, das heisst der von der Stromspule erregte Fluss geht schon bei einer geringen Stromstärke über den Ankerluftspalt, wirkt dort dem Spannungsfluss entgegen und schaltet die Batterie ab, wodurch die Forderung nach einem geringen Rückschaltstrom erfüllt ist.
Es sei der Vollständigkeit halber noch darauf hingewiesen, dass bei Drehzahlen des Stromerzeugers, bei denen die Klemmenspan nung die Ladespannung nicht mehr erreicht, die Konstanthaltung des Flusses im Anker luftspalt durch den Regler nicht mehr ge währleistet ist, da bei diesen niedrigen Dreh zahlen der Regler nicht mehr arbeitet.
Regulator switches for electrical systems, in particular for those in motor vehicles. The regulator switch in electrical systems, especially in those for motor vehicles, is a combination of a voltage regulator operating on the Tirril regulator principle and a battery charging switch.
The regulator switch has the task of both a voltage regulator and a charging switch,
That means regulating the voltage of the power generator according to a predetermined regulation curve and switching the battery of the motor vehicle on to the power generator after reaching the necessary charging voltage in the power generator. If the speed of the power generator falls below a certain value and thus the terminal voltage falls below the battery voltage, a reverse current occurs which endangers the power generator.
The regulator switch also has the task of switching off the battery from the power generator at a certain predetermined value of this reverse current.
To protect the generator and the battery, the voltage regulation curve should have a certain, dargestell th optimal course by the curve a of Fig. 1 of the accompanying drawings. In addition, the current intensity at which the kink of the regulating voltage occurs in curve a in FIG. 1 should be a multiple of the current intensity in the opposite direction, namely at which the regulator switch must switch off the battery from the power generator.
The previously known versions of these regulator switches that meet these specified requirements with sufficient accuracy are complicated and costly. The well-known, simple and cheaper regulator switches again work according to a suboptimal regulating curve b in FIG. In addition, they have the disadvantage that they only switch off the battery from the power generator when there is a relatively large reverse current that occurs when the battery voltage overrides the terminal voltage. However, both are properties that do not guarantee protection of the power generator and the battery .
The present invention relates to a regulator switch for electrical systems, in particular for those in motor vehicles, wel cher can be dimensioned so that it does not have these disadvantages and works according to the optima len regulating curve a in Fig.1 and also with a sufficiently small reverse current the battery switches off the generator.
The regulator switch according to the invention is characterized in that it is provided with a magnetic circuit excited by a current and a voltage coil and containing an armature, which has a magnetic shunt, and that said magnetic shunt bridges part of the magnetic circuit which Part contains the core of the power coil but does not contain the armature air gap.
In such an arrangement, the saturation conditions in this magnetic shunt determine the interaction of the fluxes excited by the voltage coil and the current coil on the armature of the regulator switch.
On the accompanying drawing, two voltage regulation curves are shown graphically in FIG.
2 illustrates an exemplary embodiment of the regulator switch according to the invention.
The main magnetic circuit of the controller switch is through the armature 1, which means; a spring 2 is attached to the yoke 3, the yoke 3, the core 8 of the current coil 9 and the core 4 of the voltage coil 5 is formed. The yoke 11 above the current coil forms the magnetic shunt of the parts of the main magnetic circuit that run above the core of the current coil.
The voltage coil 5 is connected to the armature terminals of the power generator regulating the supply, while the power coil 9 is in the armature circuit of the power ore; likes to lie and is therefore traversed by the entire load current of the power generator.
The regulator switch further comprises the three-part contact group 6, 12 and the switch 7. B is the battery to be charged, D is the power generator, III is its exciter winding and B is an adjustable resistor.
When the system is put into operation, the voltage at the armature terminals of the generator increases with increasing speed, and with it also the flux that is excited by the voltage coil 5, between parts 1 and 4, and 1 and 3.
If the voltage of the power generator has reached a certain value, i.e. the charging voltage of the battery is sufficient, the flux corresponding to this voltage and excited by the voltage coil 5 causes the armature to be attracted while overcoming the spring force of the adjustable spring 2, i.e. that Turning on the bat;
terie B via switch 7 to the power generator. If the voltage of the power generator increases with increasing engine speed - and thus also the flux excited by the voltage coil 5 in the armature air gap continues to rise, the armature continues to attract, and the first time the short circuit across the resistor R is canceled by the contact group 12, it begins the control action of the controller switch based on the Tirril controller principle. From now on, the flow in the anchor remains constant with an air gap.
Without the arrangement of the shunt, the charging current of the battery would result in an immediate drop in the terminal voltage, since this current flowing through the current coil excites an additional flow in the armature air gap, which in the main magnetic circuit, especially in the armature air gap, is in the same direction as the flow excited by the voltage coil .
Since the flux through the armature, or to put it even better, the total flow across the armature, is kept constant, the flux component excited by the voltage coil must decrease when a current component occurs, and the voltage must fall back. If, however, the shunt is arranged above the core of the current coil within the meaning of the invention,
so the flux excited by the current coil will not come into play at all until this magnetic shunt is saturated, i.e. the voltage at the terminals of the current generator remains constant.
If, on the other hand, the magnetic shunt has reached its saturation limit, as the current continues to rise, an ever-increasing proportion of the flux excited by the current coil begins to flow across the armature gap, which must result in a drop in the terminal voltage after the previous one.
The regulator switch works according to the optimal regulating curve a in Fig. 1. If you now arrange an air gap in the regulator switch or a narrowing of the iron path in the part of the regulator's magnetic circuit bridged by the shunt,
so a substantial part of the flux excited by the tension coil will take its way over the magnetic shunt. During charging, the flow direction of the flux excited by the current coil is now in the same direction as the flow direction of the flux excited by the voltage coil in the armature air gap, but in the opposite direction in the magnetic shunt of the inventive regulator switch.
The load current of the power generator flowing through the current coil must now overcome the excitation due to the magnetic shunt through the voltage coil before it saturates the magnetic shunt in the opposite direction to the voltage flow and thus participates in the regulation, i.e. the kink of the optimal Curve a in Figure 1 is shifted towards increasing current.
When the speed of the power generator drops below a certain value and thus when the battery voltage outweighs the voltage of the power generator, the current in the power coil reverses its direction. The direction of the flux excited by the voltage coil is now opposite to the direction of the flux excited by the voltage coil in the armature air gap, but is in the same direction in the secondary circuit of the regulator switch according to the invention.
With flows in the same direction in the magnetic shunt, however, a small current is sufficient to saturate the magnetic shunt, i.e. the flux excited by the current coil already passes through the armature air gap at a low current strength, counteracts the voltage flow there and switches off the battery , whereby the requirement for a low switch-back current is met.
For the sake of completeness, it should be noted that at speeds of the power generator at which the terminal voltage no longer reaches the charging voltage, the regulator no longer ensures that the flow in the armature air gap is kept constant, as the regulator is no longer able to operate at these low speeds no longer works.