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Die Erfindung betrifft eine Erregeranordnung für eine rotierende elektrische
Maschine, die eine Anker-und eine Feldwicklung aufweist, bei der der betriebsmäßige
Erregerstrom von der Ankerwicklung (für den Fall der Wechselstrommaschine über einen
Gleichrichter) geliefert wird und bei der der Erregerstrom für die Auferregung aus
einer selbsttätig wiederaufladbaren Akkumulatorenbatterie entnommen wird, bei der
in der Ladeleitung ein Richtleiter liegt und bei der parallel zu dem Richtleiter
ein Kontakt zur vorübergehenden Zuschaltung der Baterie auf die Erregerwicklung
vorgesehen ist.
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Elektrische Maschinen, die eine Anker- und eine Feldwicklung aufweisen,
gibt es in mehreren Variationen. Die einfachste besteht aus einem selbstmagnetisierenden
Nebenschlußgenerator, bei dem der Remanenzmagnetismus des Feldsystems einen Strom
induziert, der direkt oder über einen Reglerwiderstand der Feldwicklung zugeführt
wird. Es gibt auch selbstmagnetisierende Maschinen, bei denen die von einer Feldwicklung
erzeugte Leistung oder ein Teil von dieser über einen komplizierten Kreis gekoppelt
wird, der z. B. einen Gleichrichter und weitere Stator- und Rotorwicklungen enthalten
kann. Besonders in solchen Fällen kann es vorkommen, daß die Spannung, die in der
Rotorwicklung von dem remanenten Fluß induziert wird, nicht dafür ausreicht, daß
die selbstmagnetisierende Maschine auf Spannung kommt. Man kann dann der Feldwicklung
einen Stromstoß geben, indem man sie kurzzeitig über eine Batterie, z. B. ein Trockenelement,
anschließt. Dieses Verfahren ist bekannt (österreichische Patentschrift 211922),
wird aber immer noch als eine zeitweilige Notmaßnahme betrachtet.
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Bei einer Anordnung der eingangs genannten Gattung (deutsche Auslegeschrift
1151591), die für Wechselstrom-Lichtmaschinen von Kraftfahrzeugen bestimmt ist,
wird die von der Lichtmaschine aufzuladende Batterie auch zur anfänglichen Erregung
der Lichtmaschine benutzt. Die Batterie ist bei dieser Anordnung für die volle Spannung
der Lichtmaschine ausgelegt, da ja die Lichtmaschine zur Aufladung der Batterie
dient.
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Bei einer anderen bekannten Anordnung (französische Patentschrift
1024 250) ist die Akkumulatorenbatterie so groß ausgelegt, daß sie die gesamte
Erregungsspannung liefern kann. Die Batterie bleibt während der gesamten Betriebsdauer
der Maschine in dem Stromkreis des Ankers eingeschaltet. Da die Batterie die gesamte
Erregungsspannung hergeben soll, muß sie verhältnismäßig groß ausgebildet werden.
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Bekannt ist auch eine Erregeranordnung (deutsche Patentanmeldung M
26 174 VIIIb/21 dl), bei der die Batterie für die volle Feldspannung und die volle
Erregerenergie eines Synchrongenerators dimensioniert ist. Auch in diesem Fall ist
eine verhältnismäßig große Batterie erforderlich.
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Schließlich ist auch eine Anordnung bekannt (deutsche Patentschrift
155 972), mit deren Hilfe eine zufriedenstellende Parallelarbeit zwischen einer
Batterie und einem mit wechselnder Drehzahl laufenden Generator erreicht wird. Die
Batterie wird auch für die Anfangserregung ausgenutzt und hat ungefähr die gleiche
Spannung wie der Generator und ist deshalb auch in diesem Fall verhältnismäßig groß.
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Durch die Erfindung soll eine Erregeranordnung der eingangs genannten
Gattung so ausgebildet werden, daß eine Batterie angewendet werden kann, deren Spannung
wesentlich kleiner ist als die Normalspannung der Feldwicklung. Der Erfindung liegt
die Aufgäbe zugrunde, eine Schaltung vorzuschlagen, die verhindert, daß die Batterie
nicht der bei Spannungsaufnahme schnell anwachsenden Spannung der Feldwicklung ausgesetzt
wird.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Batterie
nur für einen Bruchteil der Erregerspannung und der Erregerleistung ausgelegt ist,
daß mit dem Kontakt und der Batterie ein weiterer Richtleiter derart in Reihe geschaltet
ist, daß bei geschlossenem Kontakt Erregerstrom von der Batterie zur Erregerwicklung
fließen kann, und daß mit dem parallel zu dem Kontakt liegenden Richtleiter ein
Widerstand in Reihe geschaltet ist.
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Durch die Erfindung ist es mit Hilfe einer einfachen, aus billigen
Elementen aufgebauten Schaltung möglich geworden, eine kleine Batterie zu verwenden,
deren Ausgangsspannung sehr viel niedriger liegt als die Normalspannung der Feldwicklung.
Auch bei geschlossenem Kontakt kann die Batterie nicht durch eine zu große Spannung
geschädigt werden, da der mit dem Kontakt in Reihe geschaltete Richtleiter verhindert,
daß die hohe Feldspannung an die Batterie angelegt wird. Durchlässig ist nur der
Weg über den Widerstand, durch den die Feldspannung auf die Batterieladespannung
herabgesetzt wird. Da die Batterie nur für einen Bruchteil der Erregerspannung und
der Erregerleistung ausgelegt ist, kann ein wartungsfreier gasdichter Akkumulator
verwendet werden, so daß die gesamte Anordnung keiner besonderen Pflege bedarf.
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Im folgenden ist die Erfindung an Hand der schematischen Zeichnung
beschrieben, in der 2 eine Ankerwicklung eines Generators bezeichnet und 1 eine
Feldwicklung derselben Maschine, die mit Gleichstrom gespeist wird und dabei eine
Spannung in der Ankerwicklung 2 erzeugt. Das System 3 und der Regler 4 bilden zusammen
eine Rückführungsverbindung zwischen der Ankerwicklung 2 und der Feldwicklung
1. Das System 3 enthält die Mittel zur Kopplung des Erregerkreises
an den Generatorausgang.
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Ein Reihenkreis, der einen Akkumulator 5, einen Widerstand 9 und einen
Gleichrichter 8 enthält, ist ständig mit der Feldwicklung 1 derart parallel geschaltet,
daß die der Wicklung 1 zugeführte Magnetisierungsspannung einen Ladestrom durch
den Akkumulator 5 ergibt. Parallel zum Widerstand 9 und zum Gleichrichter 8 sind
ein Gleichrichter 7 und ein Schalter 6 geschaltet. Während der Gleichrichter 8 Strom
in Richtung der Batterie 5 fließen läßt, sperrt der Gleichrichter 7 einen solchen
Strom.
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Dadurch, daß die Batterie 5 ein fester Bestandteil der Anordnung ist,
ist man nicht von der Remanenzspannung für die Spannungserzeugung abhängig. Dies
bedeutet u. a., daß man die Blechqualität für die Magnetkerne der rotierenden Maschine
ohne Rücksicht auf hohe Koerzitivkraft wählen und dadurch die Blechqualität wählen
kann, die im Hinblick auf die übrigen magnetischen Eigenschaften vorzuziehen ist.
In ähnlicher Weise erhält man eine größere Freiheit bei der Dimensionierung des
Reglers und der übrigen Glieder der Rückführungsverbindung, weil die Spannungsaufnahme
nicht von dem remanenten Magnetismus im Polsystem abhängt. Es besteht weiter keine
Gefahr, daß die Spannungserzeugung
dadurch gefährdet wird, daß
sich durch Altern des Materials, durch Vibrationen usw. die magnetischen Eigenschaften
der Maschine verändern.
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Der Akkumulator 5 ist nur für die Spannung bemessen, die erforderlich
ist, um einen für die Spannungsaufnahme ausreichend starken anfänglichen Stromstoß
zu ergeben. Diese Spannung ist niedrig im Vergleich mit der Spannung, die bei voller
Magnetisierung über der Wicklung 1 liegt, weshalb der Widerstand 9 so bemessen
ist, daß er den Hauptteil der letztgenannten Spannung aufnimmt und so, daß der Strom
durch den Akkumulator bei normaler Spannung und voll geladenem Akkumulator auf die
sehr niedrige Stromstärke begrenzt wird, die für die Aufladung des Akkumulators
5 erforderlich ist. Daß der Ladestrom so niedrig gehalten werden kann, hat einmal
seinen Grund darin, daß eine unzulässige Entladung des Akkumulators vom Gleichrichter
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verhindert wird, und zum anderen in der Tatsache, daß der erforderliche
anfängliche Stromstoß sehr kurzzeitig ist. Der Schalter 6 kann mit Vorteil wie ein
Druckknopfkontakt mit federnder Rückführung ausgeführt werden. Da der Schalter 6
mit dem Gleichrichter 7 in Reihe geschaltet ist, besteht kein Risiko, daß
sich die volle Feldwicklungsspannung über den Akkumulator legt und diesen zerstört,
was eintreten könnte, wenn der Schalter 6 nicht schnell genug geöffnet wird, sobald
die Maschine begonnen hat Spannung aufzunehmen.
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Der Akkumulator 5 kann mit Vorteil als gasdichter Akkumulator
ausgeführt werden.