DE1538323C - Regeleinrichtung für einen Generator - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für richters angeschlossen ist. Der Thyristor muß jetzt einen mit stark wechselnden Drehzahlen antreib- nach einer Zündung nur noch das Basispotential des baren Generator, insbesondere für eine Fahrzeug- Regeltransistors in Richtung auf das Kollektorlichtmaschine, mit einem Spannungsregler, der über potential verschieben, um den Regeltransistor in einen Halbleiterschalter den Erregerstrom in der 5 seinen ganz leitenden Zustand überzuführen und Feldwicklung des Generators steuert und zur damit den Halbleiterschalter zu sperren. Es muß Steuerung des Halbleiterschalters in Abhängigkeit aber keineswegs das Basispotential gleich dem von der Generatorausgangsspannung einen Regel- Kollektorpotential werden, > ._; ^ ·:·;
transistor enthält, und mit einem steuerbaren Halb- Damit spielt die Restspannung des Thyristors leitergleichrichter, vorzugsweise einem Thyristor, io keine Rolle mehr, und der zweite Mangel der beder vom Spannungsabfall an einem in Serie mit dem kannten Regeleinrichtungen ist ohne Erhöhung des Halbleiterschalter liegenden Serienwiderstand ge- Schaltungsaufwands behoben.

steuert ist und bei zu großem Spannungsabfall am Durch den Zwischentransistor wird es möglich,

Serienwiderstand den Halbleiterschalter über einen einen sehr kleinen Serienwiderstand einzusetzen und

zwischengeschalteten Vortransistor sperrt. 15 dadurch den Wirkungsgrad der Regeleinrichtung zu

Bei Halbleiter-Regeleinrichtungen dieser Art ist erhöhen.

es aus Preisgründen üblich, den Leistungstransistor Weiterhin wird durch den Zwischentransistor eine im Erregerkreis so auszulegen, daß er gerade noch Temperaturkompensation der Regeleinrichtung erfür den höchsten im Betrieb vorkommenden Erreger- möglicht, indem gemäß einem weiteren Merkmal strom ausreicht. Tritt nun in.der Feldwicklung des 20 der Erfindung der- Spannungsabfall am Serienwider-Generators ein Kurzschluß auf, z. B. ein Windungs- stand über eine Parallelschaltung eines ohmschen schluß zwischen mehreren Wicklungen, so steigt der Widerstandes und eines Heißleiterwiderstandes der Erregerstrom über diesen Wert hinaus an. Der Eingangselektrode des Zwischentransistors zugeführt Leistungstransistor wird demzufolge durch ther- wird,
mische Überlastung innerhalb kurzer Zeit zerstört. 25 Durch den Heißleiterwiderstand wird der Tem-

Die deutschen Auslegeschriften 1176 752 und peraturgang der Halbleiterstrecken kompensiert. Die

1186 548 zeigen Schutzeinrichtungen zum Schutz Ansprechstromstärke wird damit weitgehend tem-

eines solchen Leistungstransistors, und zwar einmal peraturunabhängig.

für Regeleinrichtungen mit npn-Transistoren und Weiterhin ist es vorteilhaft, zur Stabilisierung der einmal für Regeleinrichtungen mit pnp-Transistoren. 30 Spannung am Zwischentransistor eine Zenerdiode Diese Schutzeinrichtungen arbeiten zwar zuverlässig, vorzusehen. Dies gilt besonders dann, wenn die Ausdoch ist dort zum Aussteuern des Thyristors ein gangsspannung des Generators eine große Welligrelativ großer Serienwiderstand im Erregerkreis not- keit zeigt, wie dies z.B. bei einem Drehstromwendig, was die Verluste erhöht und den Ge- generator mit nachgeschaltetem Gleichrichter der samtwirkungsgrad der Regeleinrichtung herabsetzt. 35 Fall ist, wenn der Generator im Leerlauf betrieben Außerdem ist die Restspannung zwischen Anode wird. Dabei hat es sich als günstig erwiesen, den und Kathode eines gezündeten Thyristors in vielen steuerbaren Gleichrichter an die von der Zener-Fällen so groß, daß die vollständige Sperrung des diode stabilisierte Spannung anzuschließen. Dadurch Halbleiterschalters nur mit ausgewählten Thyristor- wird es möglich, den Erregerstrom sehr genau einexemplaren möglich ist. 40 zustellen, bei dem der Leistungstransistor abge-

Der zweite Mangel kann nach der deutschen Aus- ' schaltet wird.

legeschrift 1186 548 dadurch behoben werden, daß . ·. Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der

zwischen den Thyristor und den Halbleiterschalter Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und

ein zusätzlicher Vortransistor eingeschaltet wird, nachfolgend beschrieben. Esleigt

doch bringt das naturgemäß eine Verteuerung der 45 F i g. 1 die Schaltung eines Generators mit einem

Regeleinrichtung mit sich. . erfindungsgemäß ausgebildeten Transistorregler und

Ferner ist aus der USA.-Patentschrift 3 032 701 Fig. 2 eine Schaltung entsprechend Fig. 1, die

eine Regeleinrichtung bekannt, bei der ein Über- besonders für stark wellige Spannungen geeignet ist.

strom in der Erregerwicklung über einen Zwischen- - In Fig. 1 ist mit 1Ö ein Generator bezeichnet, der

transistor einen Thyristor einschaltet, der die Er- 50 über eine Rückstromdiode 11 eine Batterie 12 sowie

regerwicklung überbrückt und dadurch eine Re- gegebenenfalls weitere nicht dargestellte Ver-

duzierung des Erregerstroms bewirkt, die jedoch braucher speist. Über einen Schalter 13 ist an ihn

keinen Schutz für die Leistungs-Halbleiter-Schalt- eine Minusleitung 14 angeschlossen, während eine

elemente im Erregerkreis bietet. Plusleitung 15 direkt mit dem Generator 10 ver-

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, die S5 bunden ist.

Nachteile der bekannten Regeleinrichtungen zu ver- Zum Regeln der zwischen den Leitungen 14 und

meiden und insbesondere eine Schutzeinrichtung zu 15 liegenden Ausgangsspannung des Generators 10

schaffen, die bei gutem Wirkungsgrad, d. h. geringen dient ein pnp-Leistungstransistor 16, der in Serie

Verlusten im Erregerkreis, den Leistungstransistor mit einer Nebenschluß-Feldwicklung 17, deren einer

sicher vor Überströmen schützt. 60 Anschluß an der Minusleitung 14 liegt, und einem

Erfindungsgemäß wird das bei einer eingangs ge- Serienwiderstand 18, der mit einem Anschluß an

nannten Regeleinrichtung dadurch erreicht, daß als der Plusleitung 15 liegt, an der Ausgangsspannung

Vortransistor der Regeltransistor verwendet ist (der des Generators 10 liegt. Wie dargestellt, ist sein

auch den Erregerstrom regelt), daß zur Verstärkung Kollektor mit der Feldwicklung 17 verbunden, zu

des Spannungsabfalls am Serienwiderstand ein 65 der. eine Löschdiode 19 parallel geschaltet ist; sein

Zwischentransistor vorpesehen ist und daß die Aus- Emitter ist mit dem Widerstand 18 und über einen

gangselektrode des Zwischentransistors an die ohmschen Widerstand 22 und einen Heißleiter 23,

Steuerelektrode des steuerbaren Halbleitergleich- die einander parallel geschaltet sind, sowie ein mit

Claims (4)

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   diesen Widerständen in Serie geschaltetes Potentio- Steuerelektrode des steuerbaren Gleichrichters 38

   meter 24 mit der Basis eines pnp-Transistors 25 ver- ein positives Potential erhält und dieser Gleichrichter

   bunden, dessen Emitter an der Plusleitung 15 liegt. leitend wird. Der leitende Zustand des Gleichrichters

   Die Basis des Transistors 16 steht mit der Anode 38 bleibt dabei so lange erhalten, wie zwischen den

   einer Schutzdiode 26 sowie über einen Kondensator .5 Leitungen 14 und 15 eine Spannung liegt, auch wenn

   27 mit dem Kollektor eines pnp-Transistors 28 in die Spannung an der Steuerelektrode des Gleiche Verbindung, dessen Emitter an der Plusleitung 15 richters wieder auf Null absinkt.

   liegt. Die Kathode der Schutzdiode 26 liegt über Der. Strom im steuerbaren Gleichrichter 38 hat

   einem Widerstand 29 am Kollektor des Transistors einen Spannungsabfall am Widerstand 41 zur Folge,

   28, der seinerseits über einen Kollektorwiderstand io so daß die Basis des Vortransistors 28 über den

   32 mit der Minusleitung 14 verbunden ist. Widerstand 39 ein negatives Potential erhält und

   Die Basis des Transistors 28 ist über einen Wider- dieser Transistor leitend wird. Hierdurch wird, wie

   stand 33 mit der Plusleitung 15 verbunden und liegt bereits oben beschrieben, der Transistor 16 gesperrt,

   außerdem an der Kathode einer Zenerdiode 34, so daß er nicht infolge des Schadens in der FeId-

   deren Anode mit dem Abgriff eines an den Leitun- 15 wicklung 17 überlastet werden kann,

   gen 14 und 15 liegenden Potentiometers 35 liegt. Wenn der Schaden an der Feldwicklung 17 be-

   Das Potentiometer 35 dient in üblicher Weise dazu, hoben ist, ist der Transistorregler ohne weitere Maß-

   den Sollwert der Spannung zwischen den Leitungen nahmen sofort wieder verwendungsfähig; es ist also

   14 und 15 einzustellen. nicht notwendig, beispielsweise Sicherungen auszu-

   Der Kollektor des Transistors 25 ist über zwei in 20 tauschen oder sonstige Bauteile auszuwechseln.
   Serie geschaltete Widerstände 36, 37 mit der Minus- In F i g. 2 ist eine Schaltung dargestellt, die beleitung 14 verbunden. An der Verbindung dieser sonders für Generatoren geeignet ist, deren Aus-Widerstände liegt die Steuerelektrode eines Steuer- gangsspannung eine große Welligkeit aufweist. Dies baren Gleichrichters 38, der eine thyratronartige ist z.B. bei Drehstromgeneratoren der Fall, deren Charakteristik hat, d. h. nurmehr durch Abschalten 25 Ausgangsspannung über einen Drehstrom-Brückenseiner Anodenspannung wieder in den sperrenden gleichrichter gleichgerichtet wird, wenn diese leer Zustand zurückgebracht werden kann. Seine Kathode laufen. Die Schaltung nach F i g. 2 stimmt weitist mit der Minusleitung 14 und seine Anode über gehend mit der nach F i g. 1 überein; deshalb wurden einen Widerstand 41 mit der Plusleitung 15 und über für gleiche oder ähnliche Teile die gleichen Bezugseinen Widerstand 39 mit der Basis des Transistors 30 zeichen wie in F i g. 1 verwendet; diese Teile wer-

   28 verbunden. Die Basis des Transistors 25 liegt den nicht nochmals beschrieben.

   über einen Widerstand 40 an der Minusleitung 14. Da die Ansprechgenauigkeit der Schutzvorrichtung

   Die beschriebene Anordnung nach F i g. 1 arbeitet für den Leistungstransistor 16 wesentlich von der

   wie folgt: Der Leistungstransistor 16 und der Vor- Spannung am Zwischentransistor 25 abhängt, ist

   transistor 28 bilden zusammen einen üblichen Tran- 35 diese Spannung über eine Zenerdiode 44 stabilisiert,

   sistorregler; solange die Spannung am Abgriff des die in Serie mit einem Widerstand 45 zwischen den

   Potentiometers 35 unter einem bestimmten Wert Leitungen 14 und 15 liegt. Die Zenerdiode 44 liegt

   liegt, ist die Zenerdiode 34 gesperrt, und es fließt dabei parallel zur Emitter-Kollektor-Strecke des

   kein Basisstrom im Vortransistor 28, so daß dieser Zwischentransistors 25 und parallel zum steuerbaren

   ebenfalls gesperrt ist und sein Kollektorpotential 40 Gleichrichter 38. Dadurch wird sichergestellt, daß

   stark negativ ist. Dadurch wird der Leistungs- die der Steuerelektrode des Gleichrichters 38 zu-

   transistorl6 leitend gehalten, und es fließt ein Er- geführte Spannung gegenüber der Kathode dieses

   regerstrom in der Feldwicklung 17. Gleichrichters das richtige Vorzeichen hat.

   Erreicht die Spannung am Abgriff des Potentio- Bei Spannungen mit nur geringer Welligkeit kann

   meters 35 einen bestimmten Wert, so wird die Zener- 45 an Stelle der Zenerdiode 44 auch ein Konden-

   diode 34 leitend und mit ihr auch der Vortransistor sator mit einem größeren Kapazitätswert vorgesehen

   28, wodurch sein Kollektorpotential positiv wird und werden.

   der Leistungstransistor 16 über den Widerstand 29 Die Wirkungsweise der Anordnung nach F i g. 2

   und die Diode 26 gesperrt wird. Dadurch wird der entspricht der bei F i g. 1 beschriebenen Wirkungs-

   Erregerstrom in der Feldwicklung 17 so lange unter- 5° weise; durch die Zenerdiode 44 wird die Spannung

   brachen, bis die Ausgangsspannung des Generators am Zwischentransistor 25 und am steuerbaren

   10 wieder auf einen Wert gesunken ist, bei dem Gleichrichter 38 stabilisiert. Der Erregerstrom, bei

   die Zenerdiode 34 sperrt. dem der Leistungstransistor 16 gesperrt wird, kann

   Transistorregler dieser Bauweise sind bekannt und deshalb noch genauer eingestellt werden,

   werden hauptsächlich bei Spannungsreglern für 55 τ> ·· u

   Lichtmaschinen von Kraftfahrzeugen verwendet. Patentansprüche:

   Steigt infolge eines Schadens in der Feldwicklung 1. Regeleinrichtung für einen mit stark 17, z. B. eines Kurzschlusses zwischen einigen Win- wechselnden Drehzahlen antreibbaren Generator, düngen derselben, der Erregerstrom durch den insbesondere für eine Fahrzeuglichtmaschine, Leistungstransistor 16 über einen bestimmten Wert, 60 mit einem Spannungsregler, der über einen HaIbso wird der Spannungsabfall am Serienwiderstand 18 leiterschalter den Erregerstrom in der FeIdso groß, daß der Zwischentransistor 25, der bisher wicklung des Generators steuert und zur gesperrt war, leitend wird. Mit dem Potentiometer Steuerung des Halbleiterschalters in Abhängig-24 kann der Erregerstrom eingestellt werden, bei keit von der Generatorausgangsspannung einen dem dies eintritt. Wenn der Zwischentransistor 25 65 Regeltransistor enthält, und mit einem steuerleitend geworden ist, wird sein vorher negatives baren Halbleitergleichrichter, vorzugsweise einem Kollektorpotential positiv und damit auch die Ver- Thyristor, der vom Spannungsabfall an einem bindung der Widerstände 36 und 37, so daß die in Serie mit dem Halbleiterschalter liegenden

   Serienwiderstand gesteuert ist, und bei zu großem Spannungsabfall am Serienwiderstand den Halbleiterschalter über einen zwischengeschalteten Vortransistor sperrt, dadurch gekennzeichnet, daß als Vortransistor der Regeltransistor (28) verwendet ist, daß zur Verstärkung des Spannungsabfalls am Serienwiderstand (18) ein Zwischentransistor (25) vorgesehen ist und daß die Ausgangselektrode des Zwischentransistors (25) an die Steuerelektrode des Steuerbaren Halbleitergleichrichters (38) angeschlossen ist.
2. 2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsabfall am Serienwiderstand (18) über eine Parallelschaltung eines ohmschen Widerstandes (22) und eines Heißleiterwiderstandes (23) der Eingangselektrode des Zwischentransistors (25) zugeführt wird.
3. 3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Stabilisierung der Spannung am Zwischentransistor (25) eine Zenerdiode (44) vorgesehen ist.
4. 4. Regeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Thyristor (38) an die von der Zenerdiode (44) stabilisierte Spannung angeschlossen ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen