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Eine Kontrollampe aufweisende Ladestromkontrolleinrichtung Es ist
bei Schaltungen für einen Gleichstromgenerator in Verbin.düng mit einer Akkumulatorenbatterie
bekannt, mittels eines polarisierten Elektromagneten im Ladestromkreis der Batterie
liegende Schalter bei sich ändernder Stromrichtung selbsttätig zu öffnen und, zu
schließen. Insbesondere bei Motorfahrzeugen, aber auch bei Flugzeugen, Schiffen
oder stationären Anlagen mit kombinierter Stromspeisung durch einen Gleichstromgenerator
und eine durch diesen aufladbare Akkumulatorenbatterie sind ferner Ladestromkontrolleinrichtungen
bekannt, welche eine Kontrolllampe aufweisen. Diese Kontrollampen sind bei den bekannten
Anlagen dieser Art so geschaltet, daß sie durch ihr Erlöschen anzeigen, wenn der
Gleichstromgenerator eine zum Laden .der Batterie ausreichende Klemmenspannung aufweist.
Es ist auch bekannt, zu diesem Zweck im Kontrollampenstromkreis Relaiskontakte vorzusehen,
durch deren Trennung das Erlöschen der Kontrollampe bewirkt wird. Eine solche Schaltung
:gibt jedoch noch keine absolute Gewähr dafür, daß nun tatsächlich Ladestrom vom
Generator nach der Batterie fließt. Vielmehr kann diese Spannung auch. dann vorhanden
sein, wenn z. B. die vom Generator nach der Batterie führende Leitung unterbrochen
ist.
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Um diese Unzulänglichkeit der Kontrollampe zu überbrücken, hat man
sich bisher der zusätzlichen Anordnung eines Amperemeters bedient. welches so geschaltet
ist, daß es beim Fließen von Ladestrom nach der einen Richtung, beim Fließen von
Entlad'estrom dagegen nach der .andern Richtung ausschlägt und in der Nullstellung
den Gleichgewichtzustand anzeigt, bei dem weder Lade- noch Entladestrom fließt.
Solche Amperemeter stellen, jedoch eine erhebliche Verteuerung der Kontrolleinrichtung
.dar. Insbesondere ist der nachträgliche Einbau bei gewissen elektrischen Anlagen,
insbesondere an Motorfahrzeugen, verhältnismäßig teuer und läßt sich außerdem unter
Umständen kaum in einer den ästhetischen Anforderungen, insbesondere bezüglich der
Ausstattung des Schaltbretts bei Kraftfahrzeugen gerecht werdenden Weise vornehmen.
Hinzu kommt noch, daß solche Amperemeter auf Vibrationen, wie sie insbesondere in
diesen Motorenanlagen vorkommen, sehr empfindlich sind und in solchen Fällen praktisch
nicht verwendbar sind.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, diese Nachteile zu vermeiden.
Die Kontrolleinrichtung ist gemäß,der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die
Kontrollampe einerseits über Kontakte eines Relais an den einen - den negativen
- Pol der beiden erwähnten Stromquellen, andererseits ;dagegen an den anderen Generator
und parallel hierzu über zwei in Achsrichtung hintereinanderliegende, gleichsinnig
und in Reihe geschaltete Magnetspulenwicklungen des Relais an den anderen Batteriepol
angeschlossen ist, wobei der als elektromagnetisch polarisiertes Pendel ausgebildete
Relaisanker mit seinem freien Pol zwischen den einander zugekehrten ungleichnamigen
Polen der Magnetspulen angeordnet ist und wich, solange die Spulenwicklungen vom
Batterieentladestrom durchflossen sind, in der die Relaiskontakte schließenden einen
Endlage, dagegen bei fließendem Lad estram in der die Relaiskontakte unterbrechenden
Endlage befindet. Hierdurch wind erreicht, daß die Kontrollampe im leuchtenden Zustande
das Fließen von Entladestrom und beim Erlöschen das Fließen von Ladestrom anzeigt,
unabhängig davon, welcher Verbraucherstrom jeweils von den Stromquellen geliefert
wind. Zweckmäßig umgeben die beiden Magnetwicklungen je einen Weicheisenkern, die
den Wechsel des Relaisankers von der einen in die andere Endlage jeweils erst dann
bewirken, wenn der die Magnetspulen. durchfließende Strom nach erfolgtem Richtungswechsel
eine vorbestimmte, zur Überwindung des magnetischen Ankerhaftvermögens ausreichende
Stärke erreicht hat. Hierdurch wird ein Flackern der Kontrollampe in der Nähe des
Gleichgewichtszustandes zwischen Lade-und Entladestrom vermieden, wie es eintreten
könnte, wenn die beiden Magnetwicklungen lediglich in Form vor kernlosen Solenoidspurlen
Verwendung finden. In letzterem Falle wechselt der polarisierte Relaisanker seine
Endlagen spontan mit dem Wechsel der Stromrichtung in den beiden Wicklungen, so
@daß es nur
eines minimalen Stromes in der einen oder anderen Richtung
bedarf, um das Pendeln des Relaisankers von der einen in: die andere Endlage und
damit das Erlöschen und Aufleuchten und Wiederaufleuchten der Kontrollampe zu bewirken.
Bei der Anwendung von Weicheisenkernen in den Magnetwicklungen hat dagegen der Relasianker
auch bei stromlosen Magnetyvicklungen vermöge seines polarisiertenZustarndes ein
durch das Polarisierausmäß vorbestimmtes Haftvermögen an demjenigen Weicheisenkern,
an dem es gerade anliegt. Infolgedes#sen@bedarf es beim Richtungswechsel des Stromes
in den Magnetwicklungen vorerst eines Ansteigens des Stromes.- in der neuen Richtung,
um einen entsprechenden, vorbestimmten Wert und damit das Hinüberpendeln des Relaisankers
zu bewirken.. Dieser Wert wird vorteilhaft so gewählt, daß er als Anhaltspunkt für
ein Abschätzen des Ausmaßes des jeweils fließenden Lade- bzw. Erstladestromes dienen
kann. Hierdurch kann der Bedienende an Hand des Erlöschens und Wiederaufleuchtens
der Kontrollampe durch zwischenzeitliches, wechselweises Ein- bzw. Ausschalten von
einen bekannten Verbraucherstrom benötigenden Apparaturen, innerhalb gewisser Stufen.
verhältnismäßig genau abschätzen, wie hoch der beim je-,veili-en Zustand fließende
Lade-bzw. Erstladestrom bemessen ist. Die Kontrollampe gibt dann dem Bedienenden
auch Anhaltspunkte dafür, ob jeweils ein zu niedriger oder ein zu hoher Ladestrom
fließt, ferner ob Störungen oder Defekte in der elektrischen Anlage vorhanden sind.
Wenn sich der Bedienende ständig über die betreffenden Verhältnisse auf dem Laufenden
hält, dann hat er auch bei entsprechender Bedienung die Gewähr, daß sich die Batterie
im Durchschnitt ständig im optimalen Zustand befindet.
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Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
in Form eines Schaltschemas der Stromko.ntrolleinrichtung an der elektrischen Anlage
eines Motorfahrzeugs.
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Die Anlage weit eine Akkumulatorenbatterie 1 und einen vom nicht dargestellten
Motor in üblicher Weise angetriebenen Gleichstromerzeuger 2 auf. Die negativen Pole
beider Stromquellen 1 und 2 sind mit dem lediglich schematisch dargestellten und
mit 3 bezeichneten Chassis elektrisch verbunden. An üblicher, gut sichtbarer Stelle
ist eine rote Kontrollampe 4 angeordnet, welche einerseits mittels einer Leitung
5 über Relaiskontakte 6, 7 mit dem Chassis 3 verbunden ist, andererseits über :den
Schalter 8 mit dem positiven Pol des Generators 2 bzw. -dessen Rückstromschalter
und Regler 2' und parallel hierzu über zwei Magnetspülenwicklungen 9, 10 an ,den
positiven Batteriepol angeschlossen ist. Mit Schalter 8 soll eine bei Vergasermotoren
normalerweise erforderliche, in der Zeichnung nicht dargestellte elektrische Zündeinrichtung
leitend verbunden sein. Dieser Schalter soll daher mit Zündschalter bezeichnet werden.
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Die beiden Wicklungen 9; 10 liegen. in Achsrichtung hintereinander
und s nd gleichsinnig und in Reihe geschaltet. Sie umgeben je einen Weicheisenkern
11, bzw. 12, welche mit den einander abgekehrten Seiten an den Schenkelenden eines
U-förmigen, aus Weicheisen bestehenden Trägers 13 ,sitzen. Die Wicklungen 9, 10
und ihre Kerne 11, 12 sowie der Träger 13 gehören zu einem Relais, dessen Anker
14 als polarisiertes Pendel ausgebildet und mit seinem freien Pol S zwischen den
einander zugekehrten Polen der Kerne 11, 12 angeordnet ist. Das entgegengesetzte
Ende,des Ankers 14 ist um eine Querachse 15 pendelnd am U-förmigen Träger 13 befestigt.
Der betreffende Endteil des Ankers 14 ist von einer Spule 16 umgeben, welche durch
eine Leitung 17 parallel zur Kontrolllampe 4 am gemeinsamen Pol 3 der Stromquelle
liegt. Die Spule 16 liegt mit ,dem einen Pol 1," am mittleren Stegteil düs Trägers
13. Da die Spulen 9 und 10 gleichsinnig gewickelt sind, sind ihre einander zugekehrten.
Pole ungleichnamig. Da der Pol S des Ankers 14 stets die gleiche Polarität hat,
wird auf ihn je nach der Stromrichtung in den Spulen 9 und 10 von diesen eine Kraft
ausgeübt, welche die Tendenz hat, den Anker entsprechend in die eine oder andere
Endlage zu ziehen, in welcher er am betreffenden Kern 11 bzw. 12 anliegt. Bei Stromlosigkeit
der Spulen 9, 10 haftet der Anker 14 mit einer seinem Magnetisierungsgrad entsprechenden
Kraft an dem Kernende oder Kernpol, an dem der Anker vor .der Stromlosigkeit der
Magnetspulen angelegen hat.
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Die von der Kontrollampe 4 über den Zündschalter 8 nach der Abzweigstelle
18 in der Leitung zwischen Generator und, Spule 9 führende Leitung 19,19'
ist mittels eines Handschalters 20 an :einen Verbraucherstromkreis 21 anschließbar.
Als Verbraucher sind Glühlampen 22 für die Beleuchtung dargestellt. Analog können
durch entsprechende Schalter weitere Verbraucher an dieser Stelle angeschlossen
sein, wie z. B. Scheibenwischer u.,dgl.
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Der Anker 14 wird zweckmäßig :durch Federkraft in ,der in der Zeichnung
dargestellten Endlage kraftschlüssig gegen den Kern 12 angedrückt, .in welcher Lage
er ,die Rel.aiskontalcte 6, 7 schließt. Die Federkraft kann auch unmittelbar durch
Befestigung des Ankers 14 am Träger 13 mittels einer Blattfeder bewirkt werden,
welche dann die in der Zeichnung nicht besonders dargestellte Drehachse 15 ersetzt.
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Wird zum Betrieb -der Zündschalter 8 geschlossen, dann fließt sofort
Erstladestrom vom Pluspol der Batterie 1 über die Spulen 10, 9, Abzweigstelle 18
und Leitung 19', 19, Kontrollampe 4, Leitung 5, Relaiskontakte 6, 7 zum Minuspol
3 der Batterie. Die Wicklung der Spulen 9 und 10 ist so gerichtet, daß hierbei der
dem Anker 14 zugekehrte Pol der Spule 12 dem Ankerpol S entgegengesetzt ausfällt.
Der Anker 14 wird daher mit einer entsprechenden Kraft vom Kern 12 angezogen und
in, der gezeichneten Endlage Behalten.
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Durch Betätigung des nicht dargestellten Anlassers wird, falte dieser
über ein Hilfsrelais an die Batterie geschaltet wird, der :durch die Spulen 10 und
9 fließende Erstladestrom vorübergehend verstärkt, ohne daß eich an der Lage ,des
Ankers 14 etwas ändert. Der vom Motor angetriebene Generator 2 erzeugt nun eine
Spannung, welche über die Abzweigstelle 18 den Spulen 9 und 10 eine gegenelektromotorische
Kraft aufdrückt. Bei wachsender Leistung des Generators 2 nimmt daher die Stromstärke,
welche die Spulen 9, 10 durchfließt, ab und fällt im Gleichgewichtsfalle auf den
Nullwert. Der Anker 14 bleibt jedoch vermöge seines magnetisierten Zustandes mit
entsprechender Kraft am Kern 12 haften. Bei weiterer Leistungszunahme,des Generators
2 fließt nun vom Generator gelieferter Strom in umgekehrter Richtung durch die Spulen
9 und 10 zum Pluspol der Batterie und ladiet diese auf. Wenn dieser Strom eine vorbestimmte,
zur-Überwindung des magnetischen Ankerhaftvermögens ausreichende Stärke erreicht
hat, pendelt der Anker 14. vom Kern 11 angezogen, infolge der nunmehr gegenüber
dem Anfangszustand entgegengesetzt gepolten Spulen 9, 10 an den Kern 11 hinüber.
Hierdurch wird die Verbindung der Relaiskontakte 6 und 7 unterbrochen. Die Kontrollampe
4 wird stromlos. Ihr Erlöschen
zeigt an, daß nunmehr ein Ladestrom
vorbestimmter Stärke vom Generator nach der Batterie fließt. Die Bemessung wird
so gewählt, daß diese Stromstärke z. B. etwa 1 Ampere beträgt. Bei weiter zunehmender
Leistung des Generators verstärkt sich zwar die Kraft, welche von den Spulen 9 und
12 auf den Anker 14 ausgeübt wird, ohne daß die Endlage des Ankers dadurch geändert
wird. Wenn durch Betätigen ,des Schalters 20 bzw. anderer Schalter ein Verbraucherstromkreis
an die Leitung 19' angeschlossen wird, darin wird der durch die Wicklungen 9 und
10 fließende Strom entsprechend geschwächt. Übersteigt,der Verbraucherstrom den
vom Generator gelieferten Strom, dann bewirktdies eine Umkehr .der Stromrichtung
in den Wicklungen 9 und 10 und ein entsprechendes Fließen von Entladestrom aus der
Batterie über die Wicklungen 10 und 9 :in den Verbraucherstromkreis. Übersteigt
die Stärke dieses Stromes den vorbestimmten Wert von z. B. 1 Ampere, so wird wieder
das magnetische Haftvermögen: des Ankers gegenüber dem Kern 11 überwunden. und der
Anker 14 in die ursprüngliche Lage zurückgeschwenkt. Da der Bedienende die Höhe
des Verbraucherstromes kennt, so ist er ohne weiteres in der Lage, abzuschätzen,
welche Größenordnung vor dem Anschließen,des Verbraucherstromkreises an die Leitung
19', 21 der Ladestrom, der vom Generator nach der Batterie geflossen ist, hatte.
Er kann durch wedhselweises Anschalten unterschiedlicher Verbraucher an die Leitung
19, 21 schrittweise faststellen, welche Verbraucherstromzunahme gerade ausreicht,
um das Wechselnder Ankerlage herbeizuführen.
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Zweckmäßig werden die nach dem Relais führenden Leitungen über die
Klemme 18 bzw. die Klemrnen23, 24, 25 an die übrigen zur elektrischen Anlage gehörenden
Leitungen angeschlossen, so daß der die Kontrolllampe 4 umfassende Teil der Anlage,
der zwischen den Klemmen 18, 24 und 25 liegt, allein am Schaltbrett angeordnet zu
sein braucht, wogegen alle anderen Teile, insbesondere das Relais nebst .seinen
Zu-Leitungen, an einer beliebigen verdeckten Stelle im Chassis, z. B. unter der
Motorhaube, angeordnet werden können. Infolgedessen läßt sich auch bei Kontrolleinrichtungen
der bekannten Art, welche eine Kontrollampe am Schaltbrett bereits aufweisen, ohne
Änderungen am Schaltbrett das in der Zeichnung dargestellte polarisierte Relais
mit entsprechender Änderung der Schaltung in die bestehende elektrische Anlage nachträglich
einbauen.