DE1538313B2 - Regeleinrichtung fuer einen mit wechselnden drehzahlen antreibbaren nebenschlusserregten generator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für einen mit wechselnden Drehzahlen antreibbaren nebenschlußerregten Generator, insbesondere für einen Drehstromgenerator für Fahrzeuge, mit einem steuerbaren Halbleiterschalter als Stellglied, der abhängig von der jeweiligen Höhe der Generatorausgangsspannung die Erregerwicklung mit Strom versorgt, und mit einer Überspannungsschutzvorrichtung, die den Erregerkreis unterbricht, wenn die Generatorausgangsspannung einen zulässigen Höchstwert überschreitet.

Bei Regeleinrichtungen dieser Art, wie sie z. B. aus der österreichischen Patentschrift 237118 bekannt sind, muß der mit der Erregerwicklung in Reihe liegende steuerbare Halbleiter zur Sicherung der Selbsterregung des Generators beim Anfahren aus dem Stillstand heraus voll stromleitend sein. Er gelangt erst dann in seinen Sperrzustand, wenn der Sollwert der Generatorspannung erreicht ist. Dieser Sollwert ist an die Spannung der angeschlossenen Akkumulatorenbatterie angepaßt. Sollen an diese Batterie hochwertige und überspannungsempfindliche elektrische Geräte, z. B. Sendeeinrichtungen von Mietdroschken angeschlossen werden, so muß man besondere Maßnahmen treffen, um bei einem Reglerschaden und einer dadurch verursachten unzulässigen Erhöbung der Generatorspannung die Batterie und die angeschlossenen Geräte zu schützen. Nur so können Folgeschäden verhindert und kostspielige Reparaturen vermieden werden.

Außerdem ist es aus der Patentschrift Nr. 30 777 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen in Ost-Berlin bekannt, zum Schutz gegen Überspannungen in der Zuleitung zur Erregerwicklung eine Sicherung anzuordnen. In Reihe mit der Sicherung, jedoch parallel zur Erregerwicklung, liegt dabei ein Relaiskontakt, der beim Auftreten von Überspannungen die Erregerwicklung kurzschließt und die Sicherung zum Durchschmelzen 'bringt.

Aus den A. I. E. E. Transactions, Bd. 75, 1956, S. 407 bis 410, ist eine Überspannungsschutzvorrichtung für Luftfahrteinrichtungen mit einem in Abhängigkeit von der Höhe der Spannung an einem Generator gesteuerten Relais bekanntgeworden. Abweichend vom Anmeldungsgegenstand ist das Relais über einen Transformator an die Ausgangsspannung des Generators angeschlossen, und auch in anderen Punkten unterscheidet sich die bekannte Schaltung wesentlich von der Schutzschaltung nach dem Anmeldungsgegenstand.

Durch die belgische Patentschrift 669 313 ist weiterhin eine Schutzschaltung für einen nebenschlußerregten Drehstromgenerator bekanntgeworden. Dabei wird die Erregerwicklung in Abhängigkeit von der Drehzahl des Generators über einen mechanischen Trennschalter ein- und ausgeschaltet. Die Trennvorrichtung arbeitet zwar ebenfalls elektromagnetisch, jedoch unter Zwischenschaltung eines weiteren Relais, welches an eine zusätzlich vorhandene Hilfsspannungsquelle angeschlossen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Betriebssicherheit bekannter Spannungs-Regeleinrichtungen für Gleichstromgeneratoren oder Drehstromgeneratoren mit nachgeschalteten Gleichrichtern zu verbessern. Insbesondere sollen auch Folgeschäden aus einer Erhöhung der Generatorspannung verhindert werden, welche z. B. durch einen Defekt des Reglers oder durch einen Bruch des zur Batterie führenden Verbindungskabels entstehen können. Dies gilt besonders für Wechselstromgeneratoren mit nachgeschalteten Gleichrichtern, welche wegen der beim Gleichrichten auftretenden Kommunitierungsspitzen gewöhnlich nur zum Betrieb mit angeschlossener Batterie zugelassen sind.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schutzvorrichtung ein über einen Vorwiderstand an die Generatorausgangsspannung angeschlossenes Relais enthält, dessen in einer Zuleitung zur Erregerwicklung liegender Kontakt bei normaler Spannung geschlossen ist und daß zu der Wicklung des Relais ein zweiter steuerbarer Halbleiterschalter parallel geschaltet und derart gesteuert ist, daß er bei Überschreiten des zulässigen Höchstwertes der Generatorausgangsspannung stromleitend wird und mindestens so lange stromleitend !bleibt, bis die Generatorausgangsspannung auf einen Wert gefallen ist, der für die Erregung des Relais nicht mehr ausreicht.

Die Regeleinrichtung wird dabei mit Vorteil so ausgebildet, daß der zweite steuerbare Halbleiterschalter auf einen Ansprechwert eingestellt ist, welcher mindestens 5% höher ist als die von der Regeleinrichtung einzuhaltende Sollspannung des Generators. Bei geringen Schwankungen der Ausgangsspannung spricht die Schutzvorrichtung also nicht an; in diesen Fällen arbeitet die Regeleinrichtung unbehindert weiter. Erst bei Überschreiten der eingestellten Grenze spricht die Schutzvorrichtung an und unterbricht den Erregerstrom, und zwar so lange, bis ■ der Generator entregt ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Regeleinrichtung mit Vorteil so ausgebildet, daß der zur Spule des Relais in Reihe liegende Vorwiderstand und die Uberspannungsschutzvorrichtung über einen Schalter an die Batterie anschließbar sind, der mindestens zum Anfahren des Generators in seine Schließstellung gebracht werden muß. Man erreicht hierdurch, daß dieses Relais vor dem Anfahren unter Spannung gesetzt wird und damit die Regeleinrichtung betriebsbereit macht. Dabei wird dieser Schalter mit Vorteil gleichzeitig als Hauptschalter für weitere an die Batterie anschließbare Geräte ausgebildet.

Um ein Wiedereinschalten der Regeleinrichtung nach Ansprechen der Schutzvorrichtung zu verhindern, wird diese mit Vorteil so ausgebildet, daß ein Transistor vorgesehen ist, dessen Eingangselektrode über eine Zenerdiode an eine von der Generatorausgangsspannung abhängige Spannung anschließbar ist, und daß der Ausgang dieses Transistors an die Steuerelektrode eines als zweiter Halbleiterschalter dienenden steuerbaren Gleichrichters angeschlossen ist, so daß dieser leitend wird, wenn die Zenerdiode leitet.

Zur raschen Entregung bei Auftreten einer Überspannung geht man ferner mit Vorteil so vor, daß der Kontakt ein Wechselkontakt ist, dessen nicht mit der Erregerwicklung verbundenes Kontaktstück mit einem Widerstand verbunden ist, dessen anderer Anschluß mit dem entsprechenden anderen Anschluß der Erregerwicklung verbunden ist. Über den Widerstand wird dann der Generator schnell entregt, wenn das Relais stromlos geworden ist und der Wechselkontakt umgeschaltet hat.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im fol-

3 4

genden beschriebenen und in der Zeichnung darge- schaltung zweier Dioden 37 und eines Widerstands

stellten Ausführungsbeispielen. Es zeigt 38 und einen zu diesen drei Schaltelementen parallel-

F i g. 1 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen geschalteten Kondensator 39 mit dem Kollektor des

Regeleinrichtung in Verbindung mit einem Dreh- Vorstufentransistors 23 verbunden. Dieser Kollektor

stromgenerator und einer Akkumulatorenbatterie und 5 ist über einen Kollektorwiderstand 40 an die Leitung

Fig. 2 eine Schaltungsvariante zur Regeleinrich- 15 angeschlossen. Der Emitter des Transistors 23

tung der F i g. 1. liegt an der zweiten Plusleitung 18; seine Basis ist mit

In F i g. 1 ist mit 10 ein Drehstromgenerator be- der Kathode einer Zenerdiode 43 und über einen

zeichnet, der drei in Y geschaltete Phasenwicklungen Widerstand 44 mit der Leitung 18 verbunden. Die

11 und eine Nebenschluß-Erregerwicklung 12 auf- io Anode der Zenerdiode 43 liegt am Abgriff 45 eines weist. Die Wicklungen 11 sind an den Eingang eines an die Leitungen 15, 18 angeschlossenen, aus drei Drehstrom-Brückengleichrichters 13 angeschlossen, Widerständen 46, 47, 48 bestehenden Spannungsder eine positive Laststromleitung 14 und eine nega- teilers.

tive Laststromleitung 15 speist, an welche eine Batte- Der Regler 21 arbeitet wie folgt: Solange die Spanne 16 angeschlossen ist und an die weitere, nicht 15 nung zwischen den Leitungen 15 und 18 noch nicht dargestellte Verbraucher angeschlossen werden kön- den (am Abgriff 45 einstellbaren) Sollwert erreicht nen. Außerdem sind an die Wicklungen 11 noch drei hat, ist die Zenerdiode 43 gesperrt, da ihre als Refegetrennte Gleichrichter 17 zum Liefern des Erreger- renzspannung dienende Zenerspannung noch nicht Stroms angeschlossen; ihre Kathoden sind mit einer erreicht ist. Der Transistor 23 erhält deshalb keinen zweiten Plusleitung 18 verbunden. 20 Basisstrom, so daß er nicht leitet und sein Kollektor-

Eine mit 21 bezeichnete Regeleinrichtung mit potential stark negativ ist, wodurch der Transistor 22

einem pnp-Leistungstransistor 22 und einem pnp- über den Widerstand 38 und die Dioden 37 in den

Vorstufentransistor 23 dient dazu, die Erregerwick- leitenden Zustand gesteuert wird. Durch ihn fließt

lung 12 in einer von der jeweiligen Höhe der Gene- dann ein Erregerstrom zur Erregerwicklung 12, so

ratorausgangsspannung zwischen den Leitungen 15 25 daß sich die Ausgangsspannung des Generators 10

und 18 abhängigen Folge periodisch mit Strom zu erhöht,

versorgen. Hat die Spannung zwischen den Leitungen 15 und

Weiterhin ist eine Überspannungsschutzvorrichtung 18 ihren Sollwert erreicht, so wird die Zenerdiode 43

24 mit einem pnp-Transistor 25 und einem Steuer- leitend, der Transistor 23 erhält einen Basisstrom und

baren Halbleiterschalter (steuerbarer Gleichrichter) 30 wird leitend, wodurch sein Kollektorpotential posi-

26 mit thyratronartiger Charakteristik vorgesehen, die tiver wird; dementsprechend wird der Transistor 22

ein Ansteigen der Spannung zwischen den Leitungen ' gesperrt, so daß der Erregerstrom durch die Erreger-

14 und 15 über einen zulässigen Höchstwert verhin- wicklung 12 unterbrochen wird,

dert. Dieser zulässige Höchstwert ist mindestens 5 % Wenn der Transistor 22 defekt wird, entsteht meist

höher als die vom Regler 21 einzuhaltende Sollspan- 35 eine leitende Verbindung zwischen seinem Emitter

nung des Generators 10. und seinem Kollektor, so daß dauernd ein Erreger-

Der Leistungstransistor 22 des Reglers 21 hat einen strom fließt und die Ausgangsspannung des Gene-

über einen Emitterwiderstand 27 mit der zweiten rators 10 zu groß wird. Dies kann zu Schäden bei den

Plusleitung verbundenen Emitter. Sein Kollektor ist angeschlossenenVerbrauchernführen.z.B.zumDurch-

über einen Wechselkontakt 28, der von einem Relais 40 brennen von Lampen oder zum Überladen der Batte-

29 betätigt wird, mit der Erregerwicklung 12 verbun- rie 16. Dies zu verhüten ist eine Aufgabe der Über-

den, wenn ein mit 32 bezeichneter Schalter eingelegt Spannungsschutzvorrichtung 24, die eine Minusleitung

und über ihn das Relais 29 an die Spannung der 51 aufweist, welche über den Schalter 32 direkt an

Batterie 16 gelegt ist. (Die Schaltung ist für den Zu- die Leitung 14 angeschlossen ist. An die Minusleitung

stand gezeichnet, in dem das Relais 29 erregt ist.) 45 51 sind auch alle übrigen Verbraucher angeschlossen,

Parallel zum Wechselkontakt 28 liegt ein Konden- wie das durch eine abgehende Leitung 53 symbolisiert

sator 33 zur Funkenlöschung. Die Erregerwicklung ist, z. B. bei einem Kraftfahrzeug die Scheinwerfer,

12 ist mit ihrem anderen Anschluß an die Minus- die Zündung und der Anlasser. Außerdem sind an leitung 15 angeschlossen. Parallel zu ihr liegt eine die Minusleitung 51 angeschlossen: Das Relais 29 Löschdiode 34, die Überspannungen beim Ein- und 50 über einen Vorwiderstand 54, der Emitter des Tran-Ausschalten des Erregerstroms verhindert. sistors 25, die Basis des Transistors 25 über einen

Wenn das Relais 29 nicht erregt ist, wird der Widerstand 55, der eine Belag eines Kondensators 56, Wechselkontakt 28 durch eine Rückstellfeder, die dessen anderer Belag an der Anode einer mit ihrer durch einen Pfeil symbolisiert ist, in seine andere Kathode an der Basis des Transistors 25 liegenden Lage gebracht, in der er den Kollektor des Tran- 55 Zenerdiode 57 liegt, sowie ein mit dem anderen Ansistors 22 über einen Widerstand 35 mit der Minus- Schluß an der Leitung 15 liegender Spannungsteiler, leitung 15 verbindet. In dieser Schaltstellung kann der aus drei Widerständen 58, 59, 60 besteht. Dieser kein Erregerstrom mehr in der Erregerwicklung 12 Spannungsteiler hat einen Abgriff 63, der mit der fließen, so daß die Spannung am Generator 10 auf die Anode der Zenerdiode verbunden ist.
Remanenzspannung absinkt und eine Anzeigelampe 60 Der steuerbare Halbleiterschalter 26 liegt parallel 36 aufleuchtet, die zwischen den Leitungen 14 und zum Relais 29, und zwar so, daß seine Kathode mit 18 liegt und der in diesem Schaltzustand über den der Leitung 15 verbunden ist, an die auch seine Transistor 22 und die Widerstände 27, 35 Strom von Steuerelektrode über einen Widerstand 64 und einen der Batterie 16 zugeführt wird. Die Anzeigelampe 36 zu diesem parallelgeschalteten Kondensator 65 angedient als Warnsignal dafür, daß am Regler 21 oder 65 schlossen ist. Außerdem ist diese Steuerelektrode am Generator 10 ein Defekt vorliegt und die Batterie über einen Widerstand 66 mit dem Kollektor des Tran-16 nicht geladen wird. sistors 25 verbunden, der seinerseits über einen Kon-

Die Basis des Transistors 22 ist über eine Serien- densator 67 und eine mit diesem in Serie liegende

Parallelschaltung einer Diode 68 und eines Widerstands 69 mit der Basis des Transistors 25 verbunden ist.

Die Uberspannungsschutzvorrichtung 24 der Fig. 1 arbeitet wie folgt: Wenn der Transistor 22 defekt ist und eine ständig leitende Verbindung zwischen seinem Emitter und seinem Kollektor besteht, fließt dauernd ein Erregerstrom durch die Erregerwicklung 12, so daß die Spannung zwischen den Leitungen 14 und 15 auf einen Wert ansteigt, der höher ist als die eingestellte Sollspannung. Erreicht diese Spannung einen bestimmten Wert, z.B. 110% der Sollspannung, so wird die bei niedriger Spannung gesperrte Zenerdiode 57 leitend. Im Transistor 25 kann nun ein Basisstrom fließen, der diesen leitend macht, so daß am Verbindungspunkt der Widerstände 64 und 66, der bei gesperrtem Transistor 25 das negative Potential der Leitung 15 hatte, ein positiver Spannungssprung auftritt, der der Steuerelektrode des Halbleiterschalters 26 zugeführt wird und diesen leitend macht. Da der Halbleiterschalter 26 parallel zum Relais 29 liegt, wird dieses kurzgeschlossen und erhält keinen Strom mehr, so daß der Wechselkontakt 28 abfällt und in Richtung des eingezeichneten Pfeils auf den Widerstand 35 umschaltet. Die Erregerwicklung 12 wird also stromlos, und die Spannung am Ausgang des Generators sinkt fast bis auf Null ab. Gleichzeitig leuchtet die Anzeigelampe 36 auf und gibt ein visuelles Warnsignal.

Die Schaltung nach F i g. 1 hat den Vorteil, daß die Überspannungsschutzvorrichtung, wenn sie einmal angesprochen hat, so lange wirksam bleibt, bis der Schalter 32 geöffnet und die elektrische Anlage abgeschaltet worden ist, daß sie aber danach automatisch wieder in ihren Normalzustand zurückkehrt, in dem der Halbleiterschalter 26 gesperrt ist.

F i g. 2 zeigt eine Schaltung, die ähnlich aufgebaut ist wie diejenige nach Fig. 1, bei der ikeine den Ausfall von Regler oder Lichtmaschine anzeigende Anzeigelampe vorgesehen ist.

Ähnlich wie in F i g. 1 zeigt F i g. 2 einen Drehstromgenerator 72, dessen drei in Y geschaltete Phasenwicklungen 73 über einen Drehstrom-Brückengleichrichter 74 eine positive Laststromleitung 75 und eine negative Laststromleitung 76 speisen, an welche über eine Rückstromdiode 77 eine Batterie 78 und gegebenenfalls weitere, nicht dargestellte Verbraucher angeschlossen sind. Parallel zur Rückstromdiode 77 liegt ein Kontakt 79 eines Relais 80, das nur während der Betätigung des Anlassers eingeschaltet werden kann. (Der Anlasser gehört zu einer ebenfalls nicht dargestellten Brennkraftmaschine, die den Generator 73 antreibt.)

Ein mit 83 bezeichneter Regler mit einem npn-Leistungstransistor 84 und einem npn-Vorstufentransistor 85 dient dazu, eine Nebenschluß-Erregerwicklung 86 des Generators in einer von der jeweiligen Höhe der Generatorausgangsspannung zwischen den Leitungen 75 und 76 abhängigen Folge periodisch mit Strom zu versorgen.

Weiterhin ist eine Uberspannungsschutzvorrichtung 87 mit einem npn-Transistor 88 und einem Relais 89 mit einem Schließerkontakt 90 vorgesehen, die ein Ansteigen der Spannung zwischen den Leitungen 75 und 76 über einen zulässigen Höchstwert verhindert. Parallel zum Kontakt 90 liegt ein Funkenlöschkondensator 93. Der Kontakt 90 ist geschlossen, wenn — wie in Fig. 2 dargestellt — das Relais 89 stromdurchflossen ist. Parallel zur Erregerwicklung 86, deren einer Anschluß mit dem Kontakt 90 und deren anderer Anschluß mit der Leitung 75 verbunden ist, liegt eine Löschdiode 94, die Überspannungen beim Ein- und Ausschalten des Erregerstroms verhindert. Der andere Anschluß des Kontakts 90 ist mit dem Kollektor des Transistors 84 verbunden, dessen Emitter an der Leitung 76 liegt. Seine Basis ist über die Serienschaltung einer Diode 95 und eines Widerstands 96 sowie einen zu diesen beiden Schaltelementen parallelgeschalteten Kondensator 97 mit dem Kollektor des Transistors 85 verbunden, der seinerseits über einen Kollektorwiderstand 98 an der Leitung 75 liegt. Der Emitter des Transistors 85 ist mit der Leitung 76 verbunden, an die auch seine Basis über einen Widerstand 99 angeschlossen ist. Sie ist außerdem mit der Anode einer Zenerdiode 100 verbunden, deren Kathode an einem Abgriff 103 eines aus drei Widerständen 104, 105, 106 bestehenden Spannungsteilers angeschlossen ist, der zwischen den Leitungen 75 und 76 liegt.

Der Regler 83 arbeitet wie folgt: Es sei angenommen, daß der Kontakt 90 geschlossen ist, so daß ein Erregerstrom durch die Erregerwicklung 86 fließen kann. Solange die Spannung zwischen den Leitungen 75 und 76 unterhalb des eingestellten Sollwertes liegt, ist die Zenerdiode 100 gesperrt, und im Transistor 85 fließt kein Basisstrom, so daß auch dieser gesperrt ist. Dementsprechend ist sein Kollektor stark positiv, so daß auch die Basis des Transistors 84 über den Widerstand 96 und die Diode 95 ein positives Potential erhält und dieser Transistor leitend ist, also ein Erregerstrom fließt.

Hat die Spannung zwischen den Leitungen 75 und 76 den gewünschten Sollwert erreicht, so wird die Zenerdiode 100 leitend und mit ihr auch der Transistor 85, wodurch der Transistor 84 gesperrt und der Erregerstrom unterbrochen wird, so daß die Spannung zwischen den Leitungen 75 und 76 wieder absinkt.

Wenn der Leistungstransistor 84 defekt wird, entsteht meist eine leitende Verbindung zwischen seinem Emitter und seinem Kollektor, so daß dauernd ein Erregerstrom fließt und. die Spannung zwischen den Leitungen 75 und 76 sehr groß wird. Um dies zu verhindern, ist die Uberspannungsschutzvorrichtung 87 vorgesehen, die beim Auftreten einer solchen Überspannung die Ausgangsspannung des Generators 72 auf Null herabregelt.

Das Relais 89 ist mit seinem einen Anschluß an die Leitung 76 und mit seinem anderen Anschluß über einen Vorwiderstand 107 an die Leitung 75 angeschlossen. Parallel zu ihm ist eine Löschdiode 108 geschaltet, die das Auftreten von schädlichen Span-

nungsspitzen verhindert. Beim Anfahren des Generators 72 wird das Relais 89 dadurch eingeschaltet, daß während des Anfahrvorganges das mit dem Anlasser verbundene Relais 80 kurzzeitig über seinen Kontakt 79 die Rückstromdiode 77 überbrückt, wodurch von der Batterie 78 ein Strom durch das Relais 89 und — über den nunmehr geschlossenen Kontakt 90 — durch die Erregerwicklung 86 fließt, so daß der Generator 72 eine Spannung erzeugen kann, die dann das Relais 89 geschlossen hält, wenn der Kontakt 79 nach Abschluß des Anlaßvorganges wieder geöffnet wird.

Parallel zum Relais 89 liegt die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 88, und zwar ist sein Kollek-

tor mit dem an den Vorwiderstand 107 angeschlossenen Anschluß des Relais 89, und sein Emitter über eine Kompensationsdiode 109 an die Leitung 76 angeschlossen. Zwischen seiner als Eingang dienenden Basis und seinem als Ausgang dienenden Kollektor ist ein Kondensator 112 angeordnet. Außerdem ist die Basis über einen Widerstand 113 mit der Leitung 76 verbunden sowie direkt mit der Anode einer Zenerdiode 114, deren Kathode mit einem Abgriff 115 eines aus drei Widerständen 116,117,118 bestehenden, an die Leitungen 75 und 76 angeschlossenen Spannungsteilers angeschlossen ist. Zwischen dem Abgriff 115 und der Leitung 76 liegt ein Kondensator 119.

Die Uberspannungsschutzvorrichtung 87 arbeitet wie folgt: Wenn der Leistungstransistor 84 defekt geworden ist und eine ständig leitende Verbindung zwischen seinem Emitter und seinem Kollektor besteht, fließt dauernd ein Erregerstrom durch die Erregerwicklung 86, so daß die Spannung zwischen den Leitungen 75 und 76 auf einen Wert ansteigt, der höher ist als die eingestellte Sollspannung. Erreicht diese Spannung einen Wert von z.B. 110°/o der Sollspannung, so wird die bei niedrigeren Spannungen gesperrte Zenerdiode 114 leitend und im Transistor 88 kann ein Basisstrom fließen, der seine Emitter-Kollektor-Strecke leitend macht. Hierdurch wird das Relais 89 überbrückt und erhält keinen Strom mehr, so daß der Kontakt 99 abfällt und in Richtung des eingezeichneten Pfeiles öffnet. Die Erregerwicklung 86 wird also stromlos und die Spannung am Ausgang. des Generators sinkt ab.

Um zu verhindern, daß der Transistor 88 während des Absinkens der Spannung wieder nichtleitend ■ wird und durch ein erneutes Einschalten des Relais 89 ermöglicht, ist der Kondensator 112 vorgesehen. Sobald der Transistor 88 leitend geworden ist, lädt sich dieser Kondensator über die Zenerdiode 114 so auf, daß sein rechter Belag positiv und sein linker Belag, der über den Transistor 88 mit der Leitung 76 verbunden ist, negativ wird. Wenn nun die Generatorausgangsspannung sinkt, wird die Zenerdiode 114 wieder nichtleitend und der Transistor 88 hat die Tendenz, wieder zu sperren, so daß sein Kollektorpotential wieder positiver wird. Dieses positive Potential wird über den Kondensator 112 auf die Basis dieses Transistors übertragen, so daß weiterhin ein Basisstrom fließt und den Transistor leitend erhält. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß der Transistor 88 so lange leitend bleibt, bis die Spannung am Generator 72 auf einen Wert abgefallen ist, der nicht mehr dazu ausreicht, das Relais 89 zu erregen. Die Überspannungsschutzvorrichtung 87 schaltet also den Generator 72 vollständig ab; erst wenn die Generatorausgangsspannung sehr niedrig geworden ist, kehrt der Transistor 88 in seinen nichtleitenden Zustand zurück.

Auch die Schaltung nach F i g. 2 hat den Vorteil, daß die Schutzvorrichtung 87 nach dem Abschalten der Anlage automatisch wieder in ihren Normalzustand zurückkehrt. Es ist also nur notwendig, den Regler 83 auszuwechseln, wenn im Leistungstransistor 84 ein Defekt auftritt.

Auch bei der Schaltung nach F i g. 2 kann ein Warnsignal vorgesehen werden, z. B. eine Lampe, die über einen zweiten Kontakt des Relais 89 dann an die Batterie 78 angeschlossen wird, wenn die Uberspannungsschutzvorrichtung 87 angesprochen hat.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Regeleinrichtung für einen mit wechselnden Drehzahlen antreibbaren nebenschlußerregten Generator, insbesondere für einen Drehstromgenerator für Fahrzeuge, mit einem steuerbaren Halbleiterschalter als Stellglied, der abhängig von der jeweiligen Höhe der Generatorausgangsspannung die Erregerwicklung mit Strom versorgt, und mit einer Uberspannungsschutzvorrichtung, die den Erregerkreis unterbricht, wenn die Generatorausgangsspannung einen zulässigen Höchstwert überschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzvorrichtung (24, 87) ein über einen Vorwiderstand (54, 107) an die Generatorausgangsspannung angeschlossenes Relais (29, 89) enthält, dessen in einer Zuleitung zur Erregerwicklung (12, 86) liegender Kontakt (28, 90) bei normaler Spannung geschlossen ist, und daß zu der Wicklung des Relais (29, 89) ein zweiter steuerbarer Halbleiterschalter (26, 88) parallel geschaltet und derart gesteuert ist, daß er bei Überschreiten des zulässigen Höchstwertes der Generatorausgangsspannung stromleitend wird und mindestens so lange stromleitend bleibt, bis die Generatorausgangsspannung auf einen Wert gefallen ist, der für die Erregung des Relais (29, 89) nicht mehr ausreicht.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite steuerbare Halbleiterschalter (26,88) auf einen Ansprechwert eingestellt ist, welcher mindestens 5% höher ist als die von der Regeleinrichtung (21, 83) einzuhaltende Sollspannung des Generators (10, 72).

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Spule des Relais (29, 89) in Reihe liegende Vorwiderstand (54, 107) und die Uberspannungsschutzvorrichtung (24, 87) über einen Schalter (32, 79) an die Batterie (16,78) anschließbar sind, der mindestens zum Anfahren des Generators (10, 72) in seine Schließstellung gebracht werden muß.

4. Regeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (32) gleichzeitig als Hauptschalter für weitere an die Batterie anschließbare Geräte (53) ausgebildet ist.

5. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Transistor (25) vorgesehen ist, dessen Eingangselektrode über eine Zenerdiode (57) an eine von der Generatorausgangsspannung abhängige Spannung anschließbar ist, und daß der Ausgang dieses Transistors (25) an die Steuerelektrode eines als zweiter Halbleiterschalter dienenden steuerbaren Gleichrichters (26) angeschlossen ist, so daß dieser leitend wird, wenn die Zenerdnode (57) leitet (F i g. 1).

6. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt (28) ein Wechselkontakt ist, dessen nicht mit der Erregerwicklung (12) verbundenes Kontaktstück mit einem Widerstand (35) verbunden ist, dessen anderer Anschluß mit dem entsprechenden anderen Anschluß der Erregerwicklung (12) verbunden ist (Fig.l).

7. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als zweiter Halbleiterschalter ein Transistor (88) vorgesehen ist, dessen Eingangselektrode über eine Zenerdiode (114) an eine von der Generatorausgangs-

109 536/197

spannung abhängige Spannung anschließbar ist, und daß die Ausgangselektroden dieses Transistors (88) mit den beiden Anschlüssen der Spule des Relais (89) in Verbindung stehen, so daß das Relais (89) stromlos wird, wenn die Zenerdiode (114) leitet (Fig.2).

8. Regeleinrichtung nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kollektor und der Basis des Transistors (25, 88) ein Kondensator (67, 112) angeordnet ist, um diesen Transistor auch bei einem Absinken der Generatorausgangsspannung so lange leitend zu halten, bis diese Spannung für die Erregung des Relais (29, 89) nicht mehr ausreicht.

9. Regeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Generator (72) und Batterie (78) eine Rückstromdiode (77) angeordnet ist, die beim Anfahren durch einen Kontakt (79) überbrückt wird, und daß der erste und der

zweite steuerbare Halbleiterschalter (84 und 88) über diesen Kontakt (79) mit der Batterie (78) verbindbar sind (F i g. 2).

10. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Verwendung bei einem Drehstromgenerator, welcher als Leistungsgleichrichter einen ersten Dreiphasen-Brückengleichrichter und zum Speisen seiner Erregerwicklung einen zweiten Dreiphasen-Brückengleichrichter aufweist, welch letzterer mit dem ersten Brückengleichrichter vorzugsweise drei Dioden gemeinsam hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung (12) über den von der Schutzvorrichtung (24) gesteuerten Kontakt (28) und den ersten steuerbaren Halbleiterschalter (22) an den zweiten Brückengleichrichter (17) anschließbar ist und daß die Schutzvorrichtung (24), vorzugsweise über den Hauptschalter (32) des Fährzeugs, an den ersten Brückengleichrichter (13) anschließbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen