DE1213518B

DE1213518B - Alternator regulator based on semiconductors for vehicles

Info

Publication number: DE1213518B
Application number: DEB68591A
Authority: DE
Inventors: Helmut Domann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1962-08-28
Filing date: 1962-08-28
Publication date: 1966-03-31
Also published as: GB1045750A

Description

Lichtmaschinenregler auf Halbleiterbasis für Fahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf einen Lichtmaschinenregler für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit einem über Gleichrichter auf eine Batterie arbeitenden Drehstromgenerator, dessen im Nebenschluß liegende Feldwicklung einerseits an eine Gleichstrom führende Generatorausgangsleitung angeschlossen, andererseits über mindestens zwei steuerbare, sowohl für die Gleichrichtung als auch zur Sperrung des Erregerstromes in einer von der jeweiligen Höhe der Ausgangsspannung abhängigen Folge dienende Halbleitergleichrichter mit je einer von zwei Drehstromwicklungen verbunden ist, und ferner mit einem zur Steuerung der Halbleiterelemente dienenden Transistor, der in Selbsterregungsschaltung auf einen Transformator einwirkt und mit seiner Emitter-Basis-Strecke im Diagonalzweig einer Brücke lieg die aus zwei über der Ausgangsspannung liegenden Spannungsteilem besteht und wenigstens einen nichtlinearen, von einer Zenerdiode gebildeten Widerstand enthält.Semiconductor-based alternator regulator for vehicles The invention relates to an alternator regulator for vehicles, in particular motor vehicles, with a three-phase generator working via a rectifier on a battery, whose shunted field winding is connected on the one hand to a generator output line carrying direct current, on the other hand via at least two controllable ones, both for the Rectification and also to block the excitation current in a sequence dependent on the respective level of the output voltage, semiconductor rectifiers are connected to one of two three-phase windings each , and also to a transistor which is used to control the semiconductor elements and which acts in a self-excitation circuit on a transformer and with its emitter -Based line in the diagonal branch of a bridge consists of two voltage dividers above the output voltage and at least one non-linear wide, formed by a Zener diode contains rstand.

Es ist eine Drehstromlichtanlage bekanntgeworden, bei welcher die im Nebenschluß liegende Feldwicklung in einer von der jeweiligen Höhe der gleichgerichteten Ausgangsspannung abhängigen Folge periodisch mit gleichgerichtetem Strom aus zwei Wechselstromwicklungen des Generators versorgt wird. Bei dieser Anlage ist mit der Feldwicklung ein steuerbarer Gleichrichter in Reihe geschaltet, welcher die Aufgabe hat, als spannungsabhängiger Schalter den Erregerstrom zu unterbrechen, wenn die Ausgangsspannung ihren Sollwert erreicht. Zur Umformung des der Feldwicklung zuffießenden Stromes in einen Gleichstrom ist die Feldwicklung über je einen von zwei Gleichrichtern an zwei Phasenwicklungen des Generators angeschlossen. Durch diese vorgeschalteten, nicht steuerbaren Gleichrichter wird nach den der Erfindung zugrunde liegenden Erkenntnissen die beim Anlauf des Generators zur Selbsterregung notwendige Remanenzspannung um die Schwellspannung dieser Gleichrichter erhöht. Außerdem muß der steuerbare Gleichrichter auch beim Anfahren und bei abgeschalteter Batterie einen genügend hohen Steuerstrom erhalten, damit er den Erregerstrom durchlassen kann.A three-phase lighting system has become known in which the shunted field winding is periodically supplied with rectified current from two alternating current windings of the generator in a sequence that depends on the respective level of the rectified output voltage. In this system, a controllable rectifier is connected in series with the field winding, which has the task of interrupting the excitation current as a voltage-dependent switch when the output voltage reaches its setpoint. For transforming the zuffießenden the field winding current into a direct current, the field winding is connected via one of two rectifiers to two phase windings of the generator. By means of these upstream, non-controllable rectifiers, according to the knowledge on which the invention is based, the remanence voltage required for self-excitation when the generator starts up is increased by the threshold voltage of this rectifier. In addition, the controllable rectifier must receive a sufficiently high control current when starting up and when the battery is switched off so that it can let the excitation current through.

Ein besonders günstiges Anfahrverhalten des Drehstromgenerators unter Verwendung eines in bekannter Weise als Oszillator dienenden Transistors, von welchem die steuerbaren Halbleitergleichrichter in einer von der jeweiligen Höhe der Ausgangsspannung abhängigen Folge stromleitend gemacht oder gesperrt gehalten werden, läßt sich erfindungsgemäß dadurch erzielen, daß zwischen der ersten der beiden zur Batterie führenden Ausgangsleitungen und der zweiten Ausgangsleitung ein nichtlinearer Spannungsteiler aus einem Widerstand und einer Zenerdiode vorgesehen ist und daß an den Verbindungspunkt des Widerstandes und der Zenerdiode die einen Parallelstromkreis zur Zenerdiode bildende Reihenschaltung aus der Rückkopplungswicklung des Transformators, der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors und der mit der zweiten Ausgangsleitung verbundenen Primärwicklung des Transformators angeschlossen ist und daß vom Verbindungspunkt zur Basis des Transistors ein Gleichrichter und von dieser Basis zu der zweiten Ausgangsleitung ein weiterer Widerstand führt und daß zwischen den Ausgangsleittmoren ein zweiter Spannungsteiler vorgesehen ist, dessen Ab- griff mit der Basis des Transistors über einen zweiten Gleichrichter verbunden ist.A particularly favorable start-up behavior of the three-phase generator using a transistor serving as an oscillator in a known manner, by which the controllable semiconductor rectifier is rendered conductive or blocked in a sequence dependent on the respective level of the output voltage, can be achieved according to the invention in that between the first of the Both output lines leading to the battery and the second output line, a non-linear voltage divider consisting of a resistor and a Zener diode is provided and that at the connection point of the resistor and the Zener diode, the series circuit of the feedback winding of the transformer, the emitter-collector path of the, which forms a parallel circuit to the Zener diode Transistor and connected to the second output line primary winding of the transformer is connected and that from the connection point to the base of the transistor, a rectifier and from this base to the a second output line leads a further resistor and that a second voltage divider is provided between the output conductor , the tap of which is connected to the base of the transistor via a second rectifier.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Transistor-Oszillator-Kreises erhält der Transistor im Anfahrbereich bis zum Erreichen der Sollspannung gleichmäßig gute Schwingbedingungen, weil die als Sollwertgeber dienende Zenerdiode gleichzeitig als Stabilisierungseinrichtung für die Betriebsspannung des Oszillatortransistors verwendet ist und durch die beiden, mit der Basis des Transistors verbundenen Gleichrichter verhindert wird, daß der Oszillatortransistor übersteuert wird und schon zu schwingen aufhört, bevor der Sollwert erreicht ist.Due to the inventive design of the transistor oscillator circuit the transistor receives evenly in the start-up area until the target voltage is reached good vibration conditions because the Zener diode serving as a setpoint generator at the same time as a stabilization device for the operating voltage of the oscillator transistor is used and by the two rectifiers connected to the base of the transistor prevents the oscillator transistor from being overdriven and already oscillating stops before the setpoint is reached.

Es ist zwar bekannt, zur Steuerung eines der Feldwicklung vorgeschalteten Leistungstransistors einen Oszillatortransistor zu verwenden und zwischen diesem und dem Leistungstransistor einen Transformator vorzusehen, der eine mit dem Steuerkreis des Leistungstransistors verbundene Sekundärwicklung, eine von dieser galvanisch getrennte Primärwicklung im Kollektorkreis des Oszillatortransistors und eine in den Emitter-Basis-Kreis des Oszillatortransistors eingeschaltete Rückkopplungswicklung hat. Zur spannungsabhängigen Steuerung ist der Oszülatortransistor über eine Zenerdiode derart mit einem -über der 7u regelnden Ausgangsspannung liegenden Spannungsteiler verbunden, daß er nur dann und so lange selbsterregte, den Leistungstransistor sperrende Schwingungen erzeugen kann, solange die Ausgangsspannung -über dem eingestellten Soffwert bleibt, unterhalb dieses Wertes jedoch gesperrt ist. Wenn man die Feldwicklung des Generators nicht an seiner gleichgerichteten Ausgangsspannung betreiben will, sondern zur Steuerung und gleichzeitigen Gleichrichtung des Erregerstromes mehrere steuerbare Halbleitergleichrichter vorsehen will, die zwischen der Feldwicklung und je einer von zwei Phasenwicklungen des Generators liegen, muß man dafür sorgen, daß diese Gleichrichter vom Oszillatortransistor auch dann stromleitend gehalten werden, wenn insbesondere beim Anfahrvorgang die Generatorwechselspannung nur sehr niedrige, weit unter dem Sollwert liegende Werte erreicht. Die erfindungsgemäße Ausbildung des Oszillatorkreises macht es möglich, daß trotz des großen Betriebsspannungsbereiches zwischen dem Anfahren und dem Erreichen des Sollwertes gleichmäßig günstige Schwingbedingungen für'den Oszillatortransistor erhalten bleiben. Darüber hinaus wird der Oszillatortransistor durch die Zenerdiode vor unzulässig hohen Spannungsspitzen geschützt, die dann entstehen können, wenn der Generator eine hohe Erregung aufweist und plötzlich durch Abschalten von Verbrauchern mit hoher Stromentnahine entlastet wird.It is known to use an oscillator transistor to control a power transistor connected upstream of the field winding and to provide a transformer between this and the power transistor, which has a secondary winding connected to the control circuit of the power transistor, a primary winding galvanically separated from this in the collector circuit of the oscillator transistor and one in the Emitter-base circuit of the oscillator transistor has switched-on feedback winding. For voltage-dependent control, the oscillator transistor is connected via a Zener diode to a voltage divider above the 7u regulating output voltage, so that it can only generate self-excited oscillations that block the power transistor as long as the output voltage remains above the set value, below this Value is locked. If one does not want the field winding of the generator to operate at its rectified output voltage, but wants to provide more controllable semiconductor rectifier for controlling and simultaneous rectification of the excitation current between the field winding and one each are of two-phase windings of the generator, it is necessary to ensure that this rectifier are kept current-conducting by the oscillator transistor even if, in particular during the start-up process, the alternating generator voltage only reaches very low values that are far below the setpoint value. The inventive design of the oscillator circuit makes it possible that, despite the large operating voltage range between start-up and reaching the setpoint, uniformly favorable oscillation conditions for the oscillator transistor are maintained. In addition, the oscillator transistor is protected from impermissibly high voltage peaks by the Zener diode, which can occur when the generator has a high level of excitation and is suddenly relieved by switching off loads with a high current consumption.

Die Erfindung ist. nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Drehstromlichtanlage in einem Übersichtsbild, F i g. 2 ein elektrisches Schaltbild der Lichtanlage nach F i g. 1, F i g. 3 ein Schaubild zur Erklärung der Wirkungsweise der Lichtanlage.The invention is. described and explained in more detail below with reference to an embodiment shown in the drawing. It shows F i g. 1 shows a three-phase lighting system in an overview, FIG. 2 shows an electrical circuit diagram of the lighting system according to FIG. 1, Fig. 3 a diagram to explain how the lighting system works.

Die dargestellte Lichtanlage enthält einen Drehstromgenerator 10, der drei feststehende Wechselstromwicklungen 11, 12 und 13 enthält. Der im üb- rigen nicht näher bezeichnete Anker des Generators wird über eine auf der Ankerwelle 14 sitzende Keilriemenscheibe 15 während des Fahrbetriebes mit stark wechselnden Drehzahlen angetrieben und trägt ,eine umlaufende Erregerwicklung 16. Zur Erzeugung .eines mit dem Anker umlaufenden und die Drehstromwicklungen 11, 12 und 13 induzierenden magnetischen Gleichfeldes ist die Feldwicklung 16 mit einem ihrer Wicklungsenden an eine gemeinsame, zu ,einer Sammlerbatterie 17 führende Minusleitung 19 angeschlossen und mit den Ableitufigselektroden zweier steuerbarer Gleichrichter 20 und 21 verbunden, deren Zuleitungselektroden mit den beiden Drehstromwicklungen 11 und 12 verbunden sind. Die Gleichrichter 20 und 21 dienen lediglich dazu, beim Betrieb des Generators den erforderlichen Erregerstrom zu liefern, während zur Versorgung der Batterie und der nicht dargestellten, an diese anschließbaren Verbraucher ein Gleichrichtersatz 22 vorgesehen ist, der drei Gleichrichterpaare 23, 24 enthält, von denen jeweils ein Gleichrichter zwischen einer der Wechselstromwicklungen 11, 12 und 13 und der gemeinsamen Phisleitung 18 angeschlossen ist, während die anderen Gleichrichter 24 zwischen der Minusleitung 19 und einer der Drehstromwicklungen liegen. Die Gleichrichterpaare 23, 24 sind in einem auf die der Antriebsscheibe 15 abgekehrte Stirnseite des Generatorgehäuses aufgesetzten Gleichrichtergehäuse 25 untergebracht.The lighting system shown contains a three-phase generator 10 which contains three fixed alternating current windings 11, 12 and 13 . The generator armature, which is not described in detail, is driven by a V-belt pulley 15 seated on the armature shaft 14 during driving at rapidly changing speeds and carries a rotating excitation winding 16 . 12 and 13 , the field winding 16 is connected with one of its winding ends to a common negative lead 19 leading to a collector battery 17 and connected to the discharge electrodes of two controllable rectifiers 20 and 21, the lead electrodes of which are connected to the two three-phase windings 11 and 12 . The rectifiers 20 and 21 serve only to supply the required excitation current when the generator is in operation, while a rectifier set 22 is provided to supply the battery and the consumers (not shown) that can be connected to them, which contains three rectifier pairs 23, 24, each of which a rectifier is connected between one of the alternating current windings 11, 12 and 13 and the common phase line 18 , while the other rectifiers 24 are connected between the negative line 19 and one of the three-phase windings. The rectifier pairs 23, 24 are accommodated in a rectifier housing 25 placed on the end face of the generator housing facing away from the drive pulley 15.

Um die Generatorausgangsspann'ung bei allen vorkommenden Betriebsdrehzahlen auf einem festgelegten Sollwert zu halten, ist ein auf dem Generatorgehäuse 10 sitzender Spannungsschnellregler 26 vorgesehen, dessen Bauteile im Schaltbild nach F i g. 2 mit unterbrochenen Linien umrahmt sind. Der Spannungsregler enthält außer den oben bereits erwähnten steuerbaren Gleichrichtern 20 und 21 einen für eine kleine Leistung bemessenen Transistor 30, der mit seiner Basis über einen Widerstand 31 von etwa 10 kOhm an die Minusleitung 19, angeschlossen ist. Zwischen den beiden Ausgangsleitungen des Generators ist ein Spannungsteiler 32 vorgesehen. Vom Abgriff 33 dieses Spannungsteilers führt zur Basis des Transistors 30 ein in dieser Richtung stromdurchlässiger Gleichrichter 34. Damit der Transistor 30 bei unterhalb des einzuhaltenden Sollwertes liegender Ausgangsspannung stromleitend gehalten werden kann und in seinen Sperrbereich erst dann gelangt, wenn der Sollwert erreicht wird, ist zwischen den beiden Ausgangsleitungen die Reihenschaltung aus einem im Emitterkreis des Transistors 30 liegenden Widerstand 35 von etwa 1 kOhm und einer Zenerdiode 36 vorgesehen, deren Durchbruchsspannung bei etwa 12 V, d. h. der Hälfte der Batteriespannung, liegt. Zwischen dem Transistor 30 und den beiden steuerbaren Gleichrichtern 20 und 21 ist ein Transfonnator 40 vorgesehen, der auf einem gemeinsamen Eisenkern 41 außer einer vom Kollektor des Transistors 30 zur Nausleitung 19 führenden Primärwicklung 42 und einer für beide Gleichrichter 20, 21 gemeinsamen Sekundärwicklung 43 noch eine Rückkopplungswicklung 44 trägt, die mit einem Wicklungsende an den Verbindungspunkt P des Emitterwiderstandes 35 und der Zenerdiode 36 angeschlossen ist. Sie steht mit ihrem anderen Wicklungsende mit dem En-litter des Transistors 30 in Verbindung und ist so gepolt, daß der Transistor über die Primärwicklung 42 und die Rückkopplungswicklung 44 selbsterregte Schwingungen von etwa 10 kHz erzeugen kann, solange sein Basispotential niedriger als das Potential des Verbindungspunktes P ist.In order to keep the generator output voltage at a fixed setpoint value at all operating speeds that occur, a high-speed voltage regulator 26 is provided, which is seated on the generator housing 10 and whose components are shown in the circuit diagram according to FIG. 2 are framed with broken lines. In addition to the controllable rectifiers 20 and 21 already mentioned above, the voltage regulator contains a transistor 30 which is dimensioned for a low power and whose base is connected to the negative line 19 via a resistor 31 of approximately 10 kOhm. A voltage divider 32 is provided between the two output lines of the generator. From the tap 33 of this voltage divider leading to the base of transistor 30 a current-permeable in that direction rectifier 34. Thus, the transistor 30 at below the to be maintained setpoint lying output voltage conducting current can be held, and only then reaches its stopband when the setpoint is reached, is between The two output lines are provided with the series connection of a resistor 35, located in the emitter circuit of the transistor 30 , of approximately 1 kOhm and a Zener diode 36 , the breakdown voltage of which is approximately 12 V, i.e. H. half of the battery voltage. Between the transistor 30 and the two controllable rectifiers 20 and 21, a transformer 40 is provided, which on a common iron core 41 apart from a primary winding 42 leading from the collector of the transistor 30 to the output line 19 and a secondary winding 43 common to both rectifiers 20, 21 Carries feedback winding 44, one end of which is connected to the connection point P of the emitter resistor 35 and the Zener diode 36 . The other end of the winding is connected to the en-litter of the transistor 30 and is polarized so that the transistor can generate self-excited oscillations of about 10 kHz via the primary winding 42 and the feedback winding 44, as long as its base potential is lower than the potential of the connection point P is.

Solange dieser Sehwingungsvorgang anhält, werden die beiden steuerbaren Halbleiter 20 und 21, deren Steuerelektroden 46 und 47 über je einen Schutzwiderstand 48 bzw. 49 an eines der beiden Wicklungsenden der Sekundärwicklung 43 angeschlossen sind, bei jeder der in den Wicklungen 11 und 12 induzierten Spannungshalbwellen stromleitend gemacht und führen dann der Feldwicklung 16 des Generators einen hohen Erregerstrom zu, der das Magnetfeld im umlaufenden Anker des Generätors verstärkt und dadurch eine Erhöhung der in den Wechselstromwicklungen 11, 12 und 13 induzierten Wechselspannungen bewirkt. Wenn das Magnetfeld so stark angewachsen ist, daß die gleichgerichtete Ausgangsspannung des Generators zwischen den Leitungen 18 und 19 den Sollwert von etwa 28 V erreicht, wird der Potentialunterschied zwischen dem Emitter und der Basis des Transistors 30 so gering, daß der Transistor die selbsterregte Schwingung nicht mehr aufrechterhalten kann und die Schwingung daher abreißt. Dann bleiben die seither in der Sekundärwicklung 43 induzierten, an den Steuerelektroden 46 und 47 der Gleichrichter 20 und 21 wirksamen Spannungen aus, so daß diese bei der nächstfolgenden, in den Wicklungen 11 bzw. 12 induzierten Wechselspannungshalbwelle nicht mehr stromleitend werden können und daher den seither über die Feldwicklung 16 fließenden Erregerstrom vollständig unterbrechen.As long as this visual oscillation process continues, the two controllable semiconductors 20 and 21, the control electrodes 46 and 47 of which are each connected to one of the two winding ends of the secondary winding 43 via a protective resistor 48 and 49, conduct current for each of the voltage half-waves induced in the windings 11 and 12 made and then lead the field winding 16 of the generator to a high excitation current, which strengthens the magnetic field in the rotating armature of the generator and thereby causes an increase in the alternating voltages induced in the alternating current windings 11, 12 and 13. When the magnetic field has grown so strong that the rectified output voltage of the generator between lines 18 and 19 reaches the desired value of about 28 V, the potential difference between the emitter and the base of transistor 30 becomes so small that the transistor does not self-excited oscillation can be sustained more and the oscillation therefore stops. Then the voltages that have since been induced in the secondary winding 43 and effective at the control electrodes 46 and 47 of the rectifiers 20 and 21 are absent, so that they can no longer conduct current during the next alternating voltage half-wave induced in the windings 11 and 12, and therefore have not been able to conduct the current since then Completely interrupt the excitation current flowing through the field winding 16.

Infolge des fehlenden Erregerstromes wird das Magnetfeld des Ankers rasch verkleinert, und die Ausgangsspannung des Generators sinkt geringfügig unter den Sollwert ab. Sobald diese Spannungsabsenkung eingetreten ist, wird der Transistor 30 erneut stromleitend und erzeugt erneut selbsterregte Schwingungen, durch welche die steuerbaren Halbleiter 20 und 21 stromleitend gemacht werden, bis der Sollwert der Spannung wieder erreicht ist und das beschriebene Spiel von neuem beginnen kann.As a result of the lack of excitation current, the armature's magnetic field is rapidly reduced, and the output voltage of the generator drops slightly below the setpoint value. As soon as this voltage drop has occurred, the transistor 30 becomes conductive again and again generates self-excited oscillations, by means of which the controllable semiconductors 20 and 21 are made conductive until the desired value of the voltage is reached again and the described game can begin again.

Im Schaubild nach F i g. 3 ist die Wirkungsweise des Spannungsreglers näher erläutert. Wenn der Generator aus dem Stillstand heraus angetrieben wird, entsteht infolge der in seinen Eisenteilen verbliebenen magnetischen Kräfte eine kleine Spannung in den Wechselstromwicklungen 11, 12 und 13, die jedoch ausreicht, um den Transistor 30 zur Erzeugung der selbsterregten, an der Sekundärwicklung 43 des Transformators 40 entstehenden Steuerschwingungen U, zu veranlassen. Solange diese Schwingungen vorhanden sind, kann jeder der beiden gesteuerten Gleichrichter 20 und 21 bei jeder der in den Wechselstromwicklungen 11 und 12 induzierten Spannungshalbwellen eine Stronihalbwelle der Erregerströme J, bzw. f. führen, wie dies in F i g. 3 angedeutet ist. Durch diese Ströme wird die magnetische Erregung des Generators vregrößert, und die zwischen den Ausgangsleitungen 18 und 19 entstehenden, vom Gleichrichtersatz 22 gleichgerichteten Wechselspannungshalbwellen können so lange ansteigen, bis eine der Spannungshalbwellen in dem bei T, angedeuteten Zeitpunkt den Wert U, erreicht, bei welchem der Steuertransistor 30 nicht mehr stromleitend gehalten werden kann. Die seither erregten Steuerschwingungen U, reißen dann ab. In dem dargestellten Zeitpunkt Ti sind beide Gleichrichter 20 und 21 noch stromleitend. Sie bleiben in diesem Betriebszustand für eine kurze Zeitspanne noch so lange, bis die zugehörige Wechselspannungshalbwelle auf Null abgesunken ist, und bleiben von dann ab gesperrt. Demzufolge sinkt die magnetische Erregung und daher auch der Spitzenwert der induzierten Wechselspannungen in der in F i g. 3 dargestellten Weise ab, bis im Zeitpunkt T 2 die Ausgangsspannung unter den unteren Grenzwert U2 absinkt, bei welchem der Steuertransistor 30 erneut stromleitend wird und neue selbsterregte Steuerschwingungen U, erzeugt. Im Zeitpunkt T, werden beide Gleichrichter 20 und 21 stromleitend und können dann neue Erregerstromhalbwellen Ji und 12 zu der Erregerwicklung 16 durchlassen. Infolge der wieder anwachsenden magnetischen Erregung des Generators steigen die in den Wechselstromwicklungen induzierten Wechselspannungen ebenfalls an bis zum Zeitpunkt T3, in welchem der obere Grenzweit Ul erreicht wird und demzufolge die Steuerschwingungen U, wieder unterbrochen werden.In the diagram according to FIG . 3 the mode of operation of the voltage regulator is explained in more detail. When the generator is driven from standstill, the magnetic forces remaining in its iron parts create a small voltage in the alternating current windings 11, 12 and 13, which, however, is sufficient to drive the transistor 30 to generate the self-excited voltage on the secondary winding 43 of the transformer 40 resulting control oscillations U, to cause. As long as these oscillations are present, each of the two controlled rectifiers 20 and 21 can conduct a current half-wave of the excitation currents J or f for each of the voltage half-waves induced in the alternating current windings 11 and 12, as shown in FIG. 3 is indicated. The magnetic excitation of the generator is increased by these currents, and the alternating voltage half-waves generated between the output lines 18 and 19 and rectified by the rectifier set 22 can rise until one of the voltage half-waves reaches the value U, at the point in time indicated at T, at which the control transistor 30 can no longer be kept conductive. The control oscillations U, which have been excited since then, then break off. At the time Ti shown, both rectifiers 20 and 21 are still conducting. They remain in this operating state for a short period of time until the associated alternating voltage half-wave has dropped to zero, and from then on they remain blocked. As a result, the magnetic excitation and therefore also the peak value of the induced alternating voltages in the circuit shown in FIG. 3 until the output voltage drops below the lower limit value U2 at time T 2, at which point the control transistor 30 becomes conductive again and generates new self-excited control oscillations U. At the point in time T 1, both rectifiers 20 and 21 become conductive and can then pass new excitation current half-waves Ji and 12 to the excitation winding 16. As a result of the increasing magnetic excitation of the generator, the alternating voltages induced in the alternating current windings also rise up to time T3, at which the upper limit U1 is reached and consequently the control oscillations U1 are interrupted again.

Um den Generator ILO und die Gleichrichter 23 und 24 des Gleichrichtersatzes 22 vor überlastung zu schützen, wenn an die Batterie 17 Verbraucher mit zu niedrigem Widerstand angeschlossen werden, ist in die von der Wechselstromwicklung 13 zum Gleichrichtersatz 22 führende Phasenleitung 50 die Primärwicklung 51 eines Stromwandlers eingeschaltet, dessen Sekundärwicklung 52 mit einem niederohnügen Widerstand 53 überbrückt und an eine aus vier Gleichrichtem 54 bestehende Gleichrichteranordnung angeschlossen ist. Die negative Ausgangsklemme der Gleichrichteranordnung ist über eine Leitung 55 an den Verbindungspunkt P des Emitterwiderstandes 35 und der Zenerdiode 36 angeschlossen, während ihre positive Ausgangsklemme über eine Leitung 56 mit der Basis des Transistors 30 dem Basiswiderstand 31, dem Gleichrichter 34 sowie einem weiteren Gleichrichter 57 verbunden ist, dessen Zuleitungselektrode an dem Verbindungspunkt P liegt. Sobald die Ausgangsspannung der Gleichrichteranordnung 54 einen bestimmten Mindestwert von etwa 0,5 V überschreitet, wird der Transistor 30 unabhängig von der jeweiligen Höhe der Generatorausgangsspannung gesperrt, so daß keine weiteren Erregerstromhalbwellen f, und J2 der Erregerwicklung zufließen können und die Generatorausgangsspannung daher stark erniedrigt wird.In order to protect the generator ILO and the rectifiers 23 and 24 of the rectifier set 22 from overload when loads with too low a resistance are connected to the battery 17, the primary winding 51 of a current transformer is switched on in the phase line 50 leading from the alternating current winding 13 to the rectifier set 22 , the secondary winding 52 of which is bridged with a low resistance 53 and is connected to a rectifier arrangement consisting of four rectifiers 54. The negative output terminal of the rectifier arrangement is connected via a line 55 to the connection point P of the emitter resistor 35 and the Zener diode 36 , while its positive output terminal is connected via a line 56 to the base of the transistor 30, the base resistor 31, the rectifier 34 and another rectifier 57 whose lead electrode is at the connection point P. As soon as the output voltage of the rectifier arrangement 54 exceeds a certain minimum value of about 0.5 V, the transistor 30 is blocked regardless of the respective level of the generator output voltage, so that no further excitation current half-waves f, and J2 can flow to the excitation winding and the generator output voltage is therefore greatly reduced .

Zur Erhöhung der Ansprechgenauigkeit des Steuertransistors 30 im Spannungsregelungsbereich ist zur Zenerdiode 36 ein Glättungskondensator 58 von etwa 10 [tF parallel geschaltet, durch welchen erreicht wird, daß der Verbindungspunkt P auf einem nahezu oberwellenfreien Gleichspannungspotential von etwa 12 V gehalten wird. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel kann nur jeweils den beiden Wechselstromwicklungen 11 und 12 Erregerstrom für die Feldwicklung 16 entnommen werden, während die in F i g. 6 mit strichpunktierten Linien angedeuteten, in der Wechselstromwicklung 13 induzierten Spannungshalbwellen für die Erregung des Generators unausgenützt bleiben. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, auch die Wechselstromwicklung 13 für diesen Zweck hinzuzuziehen, wenn zwischen dieser und der Feldwicklung in gleicher Weise wie bei den anderen beiden Wechselstromwicklungen ein weiterer steuerbarer Gleichrichter vorgesehen wird, dessen Steuerelektrode mit einem eigenen Entkopplungswiderstand an der Sekundärwicklung 43 des Transformators angeschlossen ist. Es hat sich jedoch gezeigt, daß bereits bei Verwendung von nur zwei steuerbaren Halbleitern eine ausreichend hohe Regelgenauigkeit erreicht werden kann, weil der Übergangsbereich, in welchem die selbsterregten Schwingungen abreißen oder wieder einsetzen, außerordentlich klein gehalten werden kann.To increase the response accuracy of the control transistor 30 in the voltage regulation range, a smoothing capacitor 58 of approximately 10 [tF] is connected in parallel with the Zener diode 36 , by means of which it is achieved that the connection point P is kept at an almost harmonic-free direct voltage potential of approximately 12 V. In the illustrated embodiment, excitation current for the field winding 16 can only be taken from the two alternating current windings 11 and 12, while the circuit shown in FIG. 6 indicated by dash-dotted lines, in the alternating current winding 13 induced voltage half-waves remain unused for the excitation of the generator. However, it is easily possible to use the alternating current winding 13 for this purpose if a further controllable rectifier is provided between this and the field winding in the same way as with the other two alternating current windings, the control electrode of which has its own decoupling resistor on the secondary winding 43 of the transformer connected. It has been shown, however, that a sufficiently high level of control accuracy can be achieved even when only two controllable semiconductors are used, because the transition area in which the self-excited vibrations break off or start again can be kept extremely small.

Claims

Claim: Alternator regulator for vehicles, in particular motor vehicles, with a three-phase generator working via a rectifier on a battery, whose shunted field winding is connected on the one hand to a generator output line carrying direct current, on the other hand via at least two controllable ones both for rectification and for blocking the excitation current in one of de # r each level of the output voltage-dependent sequence serving semiconductor rectifiers each one is connected by two three-phase windings, and further 'acting with a serving to control the semiconductor elements of transistors in the self-exciting circuit has a transformer and with its emitter-base junction in the diagonal branch of a with Bridge is located, which consists of two voltage dividers lying above the output voltage and contains at least one non-linear resistor formed by a Zener diode, characterized in that between the first (18) of the two output lines leading to the battery and the second (19) output line a non-linear voltage divider consisting of a resistor (35) and a Zener diode (36) is provided and that at the connection point (P) of the resistor (35) and the Zener diode (36) the one Parallel circuit to the Zener diode forming series circuit of the feedback winding (44) of the transformer (40), the emitter-collector path of the transistor (30) and the primary winding (42) of the transformer connected to the second output line (19) is connected and that from the connection point (P) to the base of the transistor a rectifier (57) and from this base to the second output line (19) a further resistor (31) leads and that between the output lines (18, 19) a second voltage divider (32) is provided, its Tap (33) is connected to the base of the transistor (30) via a second rectifier (34). Documents considered: German Patent No. 622 971; German Auslegeschriften Nos. 1095 923, 1119 387; U.S. Patent No. 3,009,091.