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Anordnung zur stufenweisen Spannungs-Regelung einer Stromversorgungseinrichtung
mit permanent erregtem Wechselstromgenerator Die Erfindung bezieht sich auf eine
Anordnung zur stufenweisen Spannungs-Regelung einer Stromversorgungseinrichtung
mit permanent erregtem Wechselstromgenerator, Gleichrichter und Batterie, insbesondere
für Kraftfahrzeuge, die Widerstände oder Generatorwicklungsteile in Abhängigkeit
vom Gasdruck in der Batterie zu- und abschaltet.
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Ein Reglerschalter, der auf diesem Prinzip beruht, garantiert zwar
einen guten Schutz des Akkumulators. Die Betriebsspannung der Anlage wird jedoch
nicht in der Weise geregelt wie im Falle eines Spannungsreglers der allgemein gebräuchlichen
Typen, beispielsweise in Kraftfahrzeugen. Dieses Fehlen einer Regelung kann ein
schwerwiegender Nachteil sein, sei es, daß eine zu hohe Spannung Geräte zerstört
(z. B. Durchbrennen von Lampen), sei es, daß die plötzlichen Spannungsschwankungen
im Augenblick des Ansprechens des Reglers betriebliche Nachteile mit sich bringen
(z. B. plötzliche Änderung des Lichtstroms eines Scheinwerfers des Fahrzeugs).
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Um die Verbraucher gegen zu hohe Spannungen zu schützen, ist es ferner
bekannt, in den Entladestromkreis einer Akkumulatorenbatterie Widerstände einzuschalten,
die durch einen elektromagnetisch arbeitenden Regler zu geeigneten Zeitpunkten überbrückt
werden. Auch diese bekannte Regeleinrichtung genügt noch nicht den Anforderungen,
für die Einhaltung einer mittleren Spannung zu sorgen, ganz abgesehen davon, daß
sie aufwendig und teuer ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile bekannter Anordnungen
durch weitere Ausgestaltung der Anordnung zur stufenweisen Spannungs-Regelung der
eingangs genannten Art zu beseitigen.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Gasdruckschalter
zwei Schaltvorgänge direkt (mit Schließer und Öffner) oder über Relais ausführt
und damit z. B. einen Ladewiderstand zu- und einen Verbraucherschutzwiderstand abschaltet,
Spannungssprünge, wie sie in herkömmlichen Anlagen auftreten, werden bei einer Anordnung
mit den genannten Merkmalen stark verringert.
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Erfindungsgemäß können die obenerwähnten Maßnahmen so miteinander
kombiniert werden, daß die Spannungssprünge am vorteilhaftesten begrenzt werden.
Sie können direkt oder mit Hilfe von Relais eingeleitet werden.
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Die Widerstände, Unterbrecher und Relais können entweder in den Gleichstromkreis
oder in den Wechselstromkreis eingeschaltet werden. Die Verbraucherkreise können
unterteilt sein.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform für die Einleitung der
obenerwähnten Maßnahmen besteht darin, dem von dem Regler betätigten Schalthebel
einen zweiten Kontakt zuzuordnen, der sich in dem Augenblick schließt, in dem sich
der erste Kontakt öffnet, und der auf diese Weise einen anderen Stromkreis schließt.
Das zweckmäßige Schließen des zweiten Kontaktes wird entweder durch die Reglermembran
selbst oder, wie bei dem Hauptkontakt, durch ein geeignetes Hilfsmittel, z. B. eine
Feder oder einen Elektromagneten, sichergestellt.
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Gemäß einem weiteren wesentlichen Merkmal der Erfindung ist in einem
Hauptverbraucherstromkreis, beispielsweise den Scheinwerferstromkreis eines Kraftfahrzeuges,
die Spule eines Relais eingeschaltet, dessen Kontakte durch Kurzschließen eines
Widerstandes oder des Reglers selbst die Einwirkung des Reglers auf diesen Stromkreis
aufheben.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
verschiedener Ausführungsformen der Erfindung.
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Zur Erläuterung der Erfindung ist in Fig. 1 schematisch die Spannungsänderung
in Abhängigkeit von der Zeit während der Arbeit des Reglers dargestellt. Während
der Perioden ab und cd hat der Gasdruckschalter angesprochen; während der
Perioden bc und da befindet er sich in nicht betätigtem Zustand. Die ausgezogene
Kurve A 1-A 2 stellt die Spannung an
den Klemmen der Batterie während
der Arbeitsbedingungen dar, bei denen die Spannung den höchsten Wert annimmt: Generator
während der vollen Ladung, Minimum der abgegebenen Leistung, Batterie geladen, kein
Widerstand im Ladekreis. Bei A 2 erfolgt zum Zeitpunkt b das Einschalten
von Widerstand, also Verringern der Ladung. Die Spannung fällt auf A 3-A 4
und steigt auf der Kurve A 5-A 6
wieder an, sobald sich der Gasdruckschalter
in betätigtem Zustand befindet und die Ladung wieder voll aufgenommen wird.
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Die Spannung am Verbraucher würde der Batteriespannung A1-A7 entsprechen,
wenn kein Verbraucherschutzwiderstand vorgesehen wäre. Mit der erfindungsgemäßen
Einschaltung bzw. Überbrückung des Verbraucherschutzwiderstandes bei gleichzeitiger
Überbrückung bzw. Einschaltung des Ladewiderstandes durch den Gasdruckschalter jedoch
verläuft die Verbraucherspannung nach dem Kurvenzug B 1-B 6.
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Die Fig.2 bis 5 der Zeichnung zeigen Ausführungsbeispiele der Anordnung
nach der Erfindung. Die Anordnung nach Fig.2 umfaßt eine Stromquelle 1, die aus
einem Einphasengenerator mit drei Wicklungen besteht, der einen Gleichrichter speist.
Die eine Klemme des Gleichrichters ist an eine Klemme 2 a einer Akkumulatorenbatterie
2 unter Zwischenschaltung eines Ladewiderstandes 9 angeschlossen. Die äußeren Klemmen
des Ladewiderstandes 9 sind mit den Klemmen 6 und 7 eines Gasdruckschalters 3 verbunden,
der durch den Druck der von der Akkumulatorenbatterie entwickelten Gase betätigt
wird. Die zweite Klemme der Batterie und die zweite Klemme des Gleichrichters sind
an Masse (Erde) gelegt. Die Klemme 2a der Batterie steht über einen Verbraucherschutzwiderstand
11 mit dem Verbraucherstromkreis 4 in Verbindung. Die äußeren Klemmen des
Schutzwiderstandes 11 sind an die Klemmen 6 und 8 des Gasdruckschalters 3 angeschlossen,
mit dessen Hilfe der Schutzwiderstand kurzschließbar ist. Die Batterieklemme 2 a
ist mit der Klemme 6 verbunden.
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Ist die Gasentwicklung normal, dann schließt der Gasdruckschalter
3 den über die Klemmen 6 und 7 führenden Stromkreis und damit den Ladewiderstand
9 kurz. Die Ladespannung folgt der Kurve A 1-A 2, während die Verbraucherspannung
der Kurve B 1-B 2 folgt. Ist die Gasentwicklung reichlicher als die normale, öffnet
der Gasdruckschalter 3 den über die Klemmen 6 und 7 geführten Stromkreis, schaltet
also den Ladewiderstand: 9 ein und stellt eine Verbindung zwischen- den Klemmen
6 und 8 her, so daß. der Schutzwiderstand 11 kurzgeschlossen wird. Die Verbraucherspannung
steigt von A 3-A 4 auf B 3-B 4. Die Verbraucherspannung folgt dann der in
Fig.1 dargestellten Regelkurve B 1 B 2-B 3-B 4-B 5-B 6; die Spannungsänderungen
sind offensichtlich wesentlich geringer.
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Fig.3 zeigt eine Anordnung, die die gleichen Resultate ergibt wie
diejenige der Fig. 2, die aber ein Relais 13 und zwei Verbraucherkreise 4 und 5
umfaßt; diese können beispielsweise die Stromkreise für die Scheinwerfer und sonstigen
Leuchten eines Fahrzeugs sein. Das Relais 13 besitzt eine Wicklung, die einerseits
an die Klemme 7 des Gasdruckschalters, andererseits an Masse gelegt ist, ferner
zwei mechanisch miteinander verbundene Kontakte, von denen der eine dazu dient,
einen Schutzwiderstand 11 im ersten Verbraucherkreis 4 und der andere, einen Schutzwiderstand
12 im Verbraucherkreis 5 kurzzuschließen. Zwischen die Klemme 7 und Masse ist eine
Kontrollampe 16 gelegt. Diese Lampe 16 und ein Unterbrecher 17, der zwischen die
Batterieklemme 2 a und die Klemme 6 des Reglers eingeschaltet ist, lassen es nicht
zu, daß die Spule 13 beim Halten unter Spannung bleibt. Ist der Gasdruckschalter
3 und gleichzeitig auch der Unterbrecher 17 geschlossen, dann schließt das Relais
13 den Ladewiderstand 9 kurz. Bei geöffnetem Gasdruckschalter 3 ist die Spule des
Relais 13 nicht mehr unter Spannung. Eine geeignete Rückführvorrichtung, z. B. eine
Feder oder ein Elektromagnet, führt die Kontakte in die ursprüngliche Lage zurück,
so daß die Verbraucherschutzwiderstände 11 und 12 kurzgeschlossen werden. Die den
Verlauf der Spannung in den Verbraucherkreisen darstellende Kurve ist der Kurve
B 1-B 2-B 3-B 4-B 5-B 6 der Fig. 1 analog.
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Fig. 4 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform, bei der das Relais
13 ebenfalls zwei mechanisch miteinander verbundene Kontakte betätigt, die die Verbraucherschutzwiderstände
11 und 12 kurzschließen können. Der bei der Ausführungsform nach Fig. 3 vorgesehene
Widerstand 9 ist hier durch ein Relais 14 ersetzt, dessen Spule parallel zu der
Spule des Relais 13 liegt und das einen Kontakt betätigt, dessen Klemmen parallel
zu den äußeren Klemmen von zwei Wicklungen des Wechselstromgenerators liegen. Ist
der Gasdruckschalter 3 und darüber hinaus auch der Unterbrecher 17 geschlossen,
dann schließt auch das Relais 14 seinen Kontakt und legt die drei Wicklungen des
Generators in einen Stromkreis. Ist der Schalter 3 offen, dann beläßt das Relais
14 nur eine der drei Wicklungen des Wechselstromgenerators im Stromkreis, und das
Relais 13 schließt die Schutzwiderstände 11 und 12 der Verbraucherkreise kurz. Die
anderen Elemente der Anordnung sind identisch mit denen der Anordnung nach Fig.3.
Die Spannungskurve entspricht in ihrem Verlauf derjenigen nach Fig. 1, und zwar
B 1-B 2-B 3-B 4-B 5-B 6.
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Fig. 5 zeigt eine Anordnung, bei der Widerstände 9 und 10 und ein
Spannungsrelais 15 zu deren Überbrückungbei Sollspannungsunterschreitungvorgesehen
sind. Weiter sind die Klemmen des Widerstandes 9 an die Klemmen eines Kontaktes
eines Relais 13 angeschlossen, dessen Spule einerseits an Erde und andererseits
an die Klemme 7 des Kontaktes 3 des Gasdruckschalters angeschlossen ist. Ferner
enthält der Verbraucherkreis 4 einen Schutzwiderstand 11, der an die gemeinsame
Klemme der Widerstände 9 und 10 angeschlossen ist und durch den Kontakt des Relais
13 kurzgeschlossen werden kann, wenn dieses sich in der betätigten Stellung befindet.
Die Anordnung enthält außerdem einen Unterbrecher 17, der zwischen die Klemme 2a
der Batterie und die Klemme 6 des Schalters 3 gelegt ist; diese Teile spielen die
gleiche Rolle wie bei der Anordnung nach Fig. 3. Die Spannung in den Verbraucherkreisen
4 und 5 folgt einer Kurve analog der Kurve B 1-B 2-B 3-B 4-B 5-B 6
der Fig. 1, die der anzustrebenden Idealkurve (Gerade) C 1-C 7 wesentlich näher
kommt als die Kurve A 1-A 6.