Regeleinrichtung für Nebenschlußgeneratoren, insbesondere für Fahrzeuglichtmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung mit Knickkennlinie für Nebenschlußgeneratoren,
insbesondere Fahrzeuglichtmaschinen, die ein elektromagnetisches, mit seinem Kontaktpaar
in den Feldstromkreis des Generators eingeschaltetes Spannungsrelais hat, das außer
einer an die zu regelnde Spannung angeschlossenen Spannungsspule noch eine Hilfsspule
trägt, die in Reihe mit einem als nichtlinearer spannungsabhängiger Widerstand dienenden,
in Durchlaßrichtung beanspruchten Gleichrichter parallel zu einem im Laststromkreis
des Generators angeordneten Widerstand geschaltet ist.Control device for shunt generators, in particular for vehicle alternators
The invention relates to a control device with a kink characteristic for shunt generators,
in particular vehicle alternators that have an electromagnetic, with its contact pair
voltage relay switched into the field circuit of the generator, the except
a voltage coil connected to the voltage to be regulated and an auxiliary coil
in series with a non-linear voltage-dependent resistor,
in the forward direction stressed rectifier parallel to one in the load circuit
the generator arranged resistor is connected.
Bei bekannten Regeleinrichtungen dieser Art ist in den Hauptstromkreis
des Generators ein konstanter Widerstand eingeschaltet, zu welchem die Reihenschaltung
aus einem nichtlinearen spannungsabhängigen Widerstand und einer mit der Spannungsspule
magnetisch gekoppelten Stromspule parallel geschaltet ist, wobei als spannungsabhängiger
Widerstand eine Sperrzelle oder ein Heißleiter vorgesehen ist. Der nichtlineare,
spannungsabhängige Widerstand ergibt in Verbindung mit dem einen gleichbleibenden
Wert beibehaltenden Widerstand im Hauptstromkreis eine bei kleinen Laststromwerten
annähernd gleichbleibende Ausgangsspannung, welche mit zunehmender Annäherung an
den Höchstwert des Laststromes in einer von der Spannungsabhängigkeit des nichtlinearen
Widerstandes abhängigen Weise absinkt.In known control devices of this type is in the main circuit
of the generator switched on a constant resistance, to which the series connection
from a non-linear voltage-dependent resistor and one with the voltage coil
magnetically coupled current coil is connected in parallel, being as voltage-dependent
Resistance a blocking cell or a thermistor is provided. The non-linear,
voltage-dependent resistance results in connection with the one constant
Resistance maintaining value in the main circuit at low load current values
approximately constant output voltage, which with increasing approach to
the maximum value of the load current in one of the voltage dependence of the non-linear
Resistance-dependent way decreases.
Es ist auch bereits bekannt, daß man eine solche Regelkennlinie bei
einer Regeleinrichtung erzielen kann, bei welcher der im Hauptstromkreis liegende
Widerstand einen hohen positiven Temperaturkoeffizienten hat, während der mit der
Stromspule in Reihe liegende Widerstand einen gleichbleibenden Wert beibehalten
soll.It is also already known that such a control characteristic can be used
can achieve a control device in which the one in the main circuit
Resistance has a high positive temperature coefficient, while the one with the
Current coil in series resistor maintain a constant value
target.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regelkennlinie zu erreichen,
welche gegenüber diesen bekannten Anordnungen einen besonders stark ausgeprägten
Knick aufweist, der bei dem zulässigen Höchstwert des Laststromes liegt und oberhalb
dieses Höchstwertes eine steile Absenkung der Generatorausgangsspannung mit sich
bringt. Dies läßt sich bei einer Regeleinrichtung der eingangs beschriebenen Art
erfindungsgemäß dadurch erreichen, daß als Gleichrichter ein Halbleiter mit pn-tlbergang
verwendet ist und der im Laststromkreis liegende Widerstand in an sich bekannter
Weise als Kaltleiter ausgebildet ist.The invention is based on the object of achieving a control characteristic
which is particularly pronounced compared to these known arrangements
Has a kink that lies at and above the maximum permissible value of the load current
this maximum value results in a steep drop in the generator output voltage
brings. This can be done with a control device of the type described at the beginning
According to the invention, a semiconductor with a pn junction is used as the rectifier
is used and the resistance in the load circuit is known per se
Way is designed as a PTC thermistor.
Da aus der USA.-Patentschrift 2 650 341 die Verwendung von mit einem
Widerstand in Reihe geschalteten Germaniumkristallgleichrichtern zur. Spannungsregelung
eines Generators oder als Spannungssollwertgeber in Spannungskonstanthaltern bekannt
ist, erstreckt sich der Patentschutz nur auf die Kombination der obengenannten Merkmale.Since US Pat. No. 2,650,341 describes the use of with a
Resistance in series connected germanium crystal rectifiers for. Voltage regulation
a generator or as a voltage setpoint generator in voltage stabilizers
is, the patent protection extends only to the combination of the above features.
In der Zeichnung sind als Ausführungsbeispiele zwei Spannungsregler
in ihrem Schaltbild dargestellt. Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 ist die
Lichtmaschine mit 17, ihre im Nebenschluß liegende Feldwicklung mit 16 und der mit
dieser in Reihe liegende Widerstand mit 18 bezeichnet. Die Spannung der Lichtmaschine
wird durch ein Spannungsrelais geregelt, dessen Spannungsspule mit 10 bezeichnet
ist und über ein nicht dargestelltes Magnetgestell auf den beweglichen Schaltarm
il einwirkt, der mit einem Ruhekontakt 12a und einem Arbeitskontakt 22b besetzt
ist. Das Ruhekontaktpaar 12a/ 12b wird geöffnet und dabei der seither kurzgeschlossene
Feldwiderstand 18 zur Wirkung gebracht, wenn der in der Spannungsspule 10 fließende
Strom die Rückstellkraft einer in der Zeichnung nicht dargestellten Feder überwiegt.
Das Arbeitskontaktpaar 22 a/22 b dient dazu, die Feldwicklung periodisch
kurzzuschließen, wenn die Lichtmaschine 17 mit so hoher Drehzahl angetrieben wird,
daß auch bei geöffneten Ruhekontakten 12 a/12 b, d. h. trotz des Widerstandes 18
ein zu hoher Erregerstrom in der Feldwicklung fließt. Außerdem dienen diese Kontakte
dazu, die Lichtmaschinenspannung stark herabzusetzen, wenn der von der Plusklemme
der Lichtmaschine über die Stromspule 13 des Rückstromschalters fließende Batterieladestrom
einen vorgegebenen Höchstwert überschreitet. Um in diesem Fall eine mit einem scharfen
Knick bei der zulässigen Höchststromstärke einsetzende Spannungsabsenkung zu erzielen,
ist in die Batterieladeleitung außer dem Widerstand der Stromspule 13 noch eiA.
_ zusätzlicher Widerstand 25 eingeschaltet.
Dieser ist als Kaltleiterwiderstand
ausgebildet, der zwar bei geringen, der Lichtmaschine entnommenen Ladeströmen einen
niedrigen Wert hat, sich aber bei hohen Ladestromstärken erheblich erwärmt und dann
bei der zulässigen Höchststromstärke einen etwa auf das Doppelte angestiegenen Widerstandswert
zeigt. Er besteht im wesentlichen aus einer Drahtwendel, die aus Eisen- oder Nickeldraht
gewickelt ist. Bei einem ausgeführten Beispiel hatte der zusätzliche Widerstand
25 einen Widerstandswert von 4 Milliolun bei geöffnetem Schalter 14 und zeigte bei
geschlossenem Schalter bei einer Ladestromstärke von 10 Ampere einen Widerstandswert
von 5 Miniohm, bei 20 Ampere 5,9 Milliohm, bei 30 Ampere 6,6 Milliohm, bei 40 Ampere
7,75 Milliohm und wies schließlich bei 50 Ampere 10 Miniohm auf. Mit einem solchen
Kaltleiter ergab sich ein stark ausgeprägter Knick der Regelkennlinie bei 40 Ampere,
da sich die Kennlinien des Halbleiters 23 und des Widerstandes 25 annähernd rechtwinklig
schneiden.In the drawing, two voltage regulators are shown in their circuit diagram as exemplary embodiments. In the embodiment according to FIG. 1, the alternator is denoted by 17, its shunted field winding is denoted by 16 and the resistor in series with it is denoted by 18. The voltage of the alternator is regulated by a voltage relay, the voltage coil of which is denoted by 10 and acts via a magnet frame (not shown) on the movable switching arm 11, which is equipped with a break contact 12a and a make contact 22b. The pair of normally closed contacts 12a / 12b is opened and the field resistor 18, which has been short-circuited since then, is brought into effect when the current flowing in the voltage coil 10 outweighs the restoring force of a spring (not shown in the drawing). The normally open contact pair 22 a / 22 b is used to periodically short-circuit the field winding when the alternator 17 is driven at such a high speed that even when the normally closed contacts 12 a / 12 b are open, that is, an excitation current that is too high flows in the field winding despite the resistor 18 . In addition, these contacts serve to greatly reduce the alternator voltage when the battery charging current flowing from the positive terminal of the alternator via the current coil 13 of the reverse current switch exceeds a predetermined maximum value. In order to achieve a voltage drop that begins with a sharp bend at the maximum permissible current strength, in addition to the resistance of the current coil 13, there is also eiA in the battery charging line. _ additional resistor 25 switched on. This is designed as a PTC resistor, which has a low value for low charging currents taken from the alternator, but which heats up considerably at high charging currents and then shows a resistance value that has increased roughly twice at the permissible maximum current intensity. It essentially consists of a wire helix that is wound from iron or nickel wire. In an example that has been carried out, the additional resistor 25 had a resistance value of 4 milliohms when the switch 14 was open and, when the switch was closed, at a charging current of 10 amperes, had a resistance value of 5 miniohms, at 20 amperes 5.9 milliohms, and at 30 amperes 6.6 milliohms , at 40 amps 7.75 milliohms and finally exhibited 10 miniohms at 50 amps. With such a PTC thermistor, there was a pronounced kink in the control characteristic at 40 amperes, since the characteristics of the semiconductor 23 and the resistor 25 intersect approximately at right angles.
Ähnlich gute Ergebnisse lassen sich bei dem in F i g. 2 dargestellten
Ausführungsbeispiel erzielen. Soweit die einzelnen Schaltelemente dieser Regeleinrichtung
gleich oder gleichwirkend sind wie diejenigen des vorher beschriebenen Ausführungsbeispieles,
sind sie mit den gleichen Bezugszeichen versehen. An Stelle eines Rückstromschalters
ist beim Regler nach F i g. 2 eine Kristalldiode 26 zwischen den Widerstand 25 und
die Batterie 20 eingeschaltet. Diese Kristalldiode verhindert an Stelle eines Rückstromschalters,
daß sich die Batterie über die stillstehende oder ungenügend erregte Lichtmaschine
entlädt. Aus diesem Grund ist es auch zweckmäßig, die Spannungsspule 10 des Spannungsrelais
an den Verbindungspunkt des Kaltleiterwiderstandes 25 und der Kristalldiode 26 anzuschließen.
Wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel sitzt auf dem gleichen Kern wie die Spannungsspule
10 des Spannungsrelais eine Hilfswicklung 24, die mit einer Germaniumdiode
23 in Reihe geschaltet ist und mit dieser zusammen zum Kaltleiterwiderstand 25 parallel
liegt. In Abwandlung dieses Ausführungsbeispieles kann man die Germaniumdiode 23
auch unmittelbar an die Batterie anschließen, wie dies in der Zeichnung mit unterbrochenen
Linien angedeutet ist. In diesem Fall braucht der Widerstand 23 statt 8 Milliohm
nur 2 bis 4 Milliohm zu betragen. Dies ist für Kraftfahrzeuglichtanlagen sehr wichtig,
weil dann auch die Wärmeentwicklung entsprechend niedriger gehalten wird.Similar good results can be obtained with the one shown in FIG. 2 achieve illustrated embodiment. As far as the individual switching elements of this control device are the same or have the same effect as those of the previously described embodiment, they are provided with the same reference numerals. Instead of a reverse current switch, the controller according to FIG. 2 a crystal diode 26 is connected between the resistor 25 and the battery 20. Instead of a reverse current switch, this crystal diode prevents the battery from discharging via the stationary or insufficiently excited alternator. For this reason, it is also expedient to connect the voltage coil 10 of the voltage relay to the connection point of the PTC resistor 25 and the crystal diode 26. As in the previous exemplary embodiment, an auxiliary winding 24 is seated on the same core as the voltage coil 10 of the voltage relay, which is connected in series with a germanium diode 23 and is parallel to this together with the PTC resistor 25. In a modification of this exemplary embodiment, the germanium diode 23 can also be connected directly to the battery, as indicated in the drawing with broken lines. In this case the resistor 23 need only be 2 to 4 milliohms instead of 8 milliohms. This is very important for motor vehicle lighting systems because the heat development is then kept correspondingly lower.