DE1588576A1 - Regelschaltung fuer einen Wechselstromgenerator - Google Patents

Description

Patentanwalt

Anmelder: N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken

Akte Na- PHB- 31 608
Anmeldung vom» 21 .April

Ή.Υ. Philips¹ Gloeilampenfabrieken, Eindhoven/Holland

"Regelschaltung für einen Wechselstromgenerator"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelschaltung zur Verwendung mit einer Spannungsregelschaltung eines Wechselstromgenerators.

In derartigen Spannungsregelschaltungen wird im allgemeinen eine Steuerspannung vom Ausgang des Generators hergeleitet und einem in den Feldkreis des Generators geschalteten Steuerelement zugeführt, das zur Steuerung des der Feldwicklung des Generators zugeführten Stroms unddadurch zur Steuerung von dessen Ausgangsspannung dient, und die Erfindung betrifft eine Regelschaltung zur Verwendung mit einer derartigen Spannungsregelschaltung.

Spannungsregelschaltungen vom oben erwähnten lyp werden im allgemeinen mit einem Anzeigeelement versehen, das die Spule eines mit einer akustischen Alarmvorrichtung, wie einem Summer, verbundenen Relais enthalten kann, und das im elektrischen System eines Kraftfahrzeuges im allgemeinen aus einer Anzeigelampe besteht. Der Summer muß aussetzen oder die Lampe muß erlöschen, wenn der Wechselstromgenerator eine Spannung abgibt, die ausreicht, um seine Feldwicklung zu speisen und/oder eine Batterie des elektrischen Systems aufzuladen.

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Die Erfindung bezweckt, zweckmäßige Mittel zu schaffen, um das erwähnte Anzeigeelement auszuschalten, wenn die Ausgangsspannung des Generators einen vorausbestimmten Wert überschreitet.

Die Regelschaltung nach der Erfindung weist das Kennzeichen auf, das eine Steuergröße vom Ausgang des Generators hergeleitet und einem Schaltelement zum Kurzschließen eines Anzeigeelementes zugeführt wird, wenn die erwähnte Steuergröße ein vorausbestimmtes Niveau überschreitet.

Das Steuerelement kann ein Transistor sein, der bei einer relativ hohen, z.B. durch das Vorhandensein eines Anzeigeelementes in seiner Emitterschaltung verursachten Umgebungstemperatur u.U. nicht völlig sperrt, wenn er dies eigentlich sollte. In diesem Fall ermöglicht es die Erfindung, daß das Anzeigelement eingeschaltet wird, um anzugeben, daß der Generator nicht läuft, und daß die Spannungsregelschaltung ausgeschaltet wird, wenn diese nicht verwendet wird, und dabei zu gewährleisten, daß der Transistor, der das Steuerelement bildet, zweckmäßigerweise gesperrt sei, so daß größere Toleranzen für die Sättigungsspannung eines Treibers für diesen Transistor und für die Basis—Emitter—Schwellenspannung des erwähnten Transistors zulässig sind, ohne die zulässige maximale Betriebstemperatur des Systems für ein einwandfreies "Sperren" des über die Spannungsregelschaltung zugeführten Feldstromes herabzusetzen.

Die Feldwicklung des Wechselstromgenerators kann in vielen Fällen von dessen gleichgerichteten Ausgang her über das Steuerelement, das Anzeigeelement und einen Ein-Aus-Schalter erregt werden. Dies ist im allgemeinen in den elektrischen Systemen von Kraftfahrzeugen der Fall, bei denen der Ein-Aus-Schalter mit dem Zündschalter des Kraftfahrzeugs verbunden und bei eingeschaltetem Zündschalter eingeschaltet ist. Dieser Ein-Aus-Zündschalter hat oft ziemlich schlechte Kontakte mit einem beträchtlichen und veränderlichen Kontaktwiderstand, welcher die Steuerwirkung der Spannungsrßjelschaltung nachteilig beeinflußt. 0 0 9833/0342

BAD ORiGiNAL - 3 -

Deswegen wird das Schaltelement vorzugsweise derart ausgebildet, daß sowohl das Anzeigeelement als auch der Ein-Aus-Zündsehalter kurzgeschlossen werden, wenn die Steuergröße das vorausbestimmte Niveau überschreitet.

Wenn die Spannungsregelschaltung vom oft angewandten Rückkopplungstyp ist, wird die Steuergröße vorzugsweise über eine Impedanzvorrichtung, unabhängig von der erwähnten Steuerspannung, hergeleitet, und falls der Wechselstromgenerator ein Drehstromgenerator ist, bildet ein symmetrisches, sterngeschaltetes Netzwerk eine geeignete Impedanzvorrichtung, von dessen Sternpunkt die Steuergröße hergeleitet und dem Schaltelement, z.B. der Basiselektrode eines Schalttransistors, zugeführt wird. Zur Verdeutlichung der Erfindung werden im untenstehenden drei Beispiele von Regelschaltungen nach der Erfindung anhand der Figuren näher beschrieben. In jeder der drei Figuren bildet die Regelschaltung einen Teil einer Spannungsregelschaltung, welche die von einem Drehstromgenerator dem elektrischen System eines Kraftfahrzeuges gelieferte Spannung regelt. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 eine Abwandlung dss Ausführungsbeispiels nach Fig. 1,

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Regelschaltung nach der Erfindung.

In jeder der drei Figuren sind entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

Fig. 1 zeigt die sterngeschalteten Dreiphasenwicklungen 1 eines Wechselstromgenerators und dessen Feldwicklung 2, welche diesen Wicklungen parallel geschaltet ist. Die Wicklungen 1 sind über die Gleichrichterdioden 5 mit einer positiven Spannungsleitung 4

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und über andere Gleichrichterdioden 7 mit einer negativen Spannungsleitung 6 verbunden. Die Dioden 5 und 7 bilden eine Zweiweggleichriehterbrücke. Die positive Spannungsleitung 4 ist geerdet und mit der positiven Klemme einer Grleichspannungsspeisequelle 8, in diesem Fall einer Batterie, verbunden, deren andere Klemme mit der negativen Leitung 6 verbunden ist. Die Feldwicklung 2 ist ebenfalls mit der Leitung 4 verbunden, und durch eine Diode 9 überbrückt.

Ein Spannungsabtastnetzwerk der Spannungsregelschaltung enthält die Widerstände 1o, 11, 12 und 13 und ist auf der einen Seite mit der Leitung 4 und auf der anderen Seite über einen Schalter 14, der mit dem Zündschalter des Kraftfahrzeuges verbunden ist und geschlossen ist, wenn der Kontakt eingeschaltet ist, mit der Spannungsleitung 6 verbunden. Das Spannungsabtastnetzwerk ist auch, über eine Zenerdiode 15, mit der Basiselektrode eines Steuertransistors 16 verbunden. Der Emitter dieses Transistors 16 ist über den Schalter 14 mit der Leitung 6 und der Kollektor mit der Basiselektrode eines Ausgangstransistors 17 verbunden. Der Kollektor des Transistors 17 ist mit der Feldwicklung 2 und der Emitter mit dem Kollektor eines Schalttransistors 18 verbunden, dessen Emitter mit der Leitung 6 verbunden ist. Parallel zum Transistor 18 und dem Schalter 14 liegt die Parallelschaltung einer Ladeanzeigelampe 19 und eines Überbrückungswiderstandes 2o. Der Widerstand 2o hat einen dem Betriebswiderstandswert der Lampe 19 entsprechenden Wert und ist als Hilfsstromweg vorgesehen, falls diese Lampe defekt wird.

Der Schalttransistor 18 wird von einer seiner Basiselektrode zugeführten Spannung gesteuert, die vom Sternpunkt eines symmetrischen Netzwerkes mit drei gleichwertigen sterngeschalteten und je mit einer der drei Phasen des Wechselstromgenerators verbundenen Widerständen 21, 22 und 23 herrührt.

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Die Schaltung ermöglicht es, die Spannungaregelschaltung mit der Feldwicklung 2 von der Speisequelle 8 zu entkoppeln, wenn der Zündschalter geöffnet ist. Wenn der Zündschalter geschlossen wird, wird der Schalter 14 ebenfalls geschlossen und die Lampe 19, die von dem durch die Lampe, den Parallelwiderstand 2o und die Feldwicklung 2 fließenden Strom erregt wird, fängt zu glühen an.

Die Spannungsquelle 8 des Systems ist über den Schalter 14 mit dem Spannungsabtastnetzwerk 1o, 11, 12, 13 des Reglers verbunden, aber dies braucht die Wirkung der Regelung nicht nachteilig zu beeinflussen, denn die Eontakte dieses Schalters führen nicht mehr als o,5 A beim Einschalten und nicht mehr als ungefähr o,2 A, wenn der Motor des Kraftfahrzeugs läuft und die Lampe 19 erloschen ist, und letzteres ist während des größten Teils des Betriebs des Schalters der Fall.

Wenn der Motor angelassen wird, liefern die Wicklungen 1 eine Ausgangsspannung, die dem Transistor 18 über die Widerstände 21, 22 und 23 einen Basisstrom zuführt und diesen also einschaltet. Wenn der Transistor 18 leitend ist, schließt dieser den Widerstand 2o und die Lampe 19 kurz, die also erlischt. Wenn der Motor aussetzt, wird der Transistor 18 gesperrt, da kein Speisestrom für seine Basis mehr vorhanden ist, und die Lampe 19 glüht wieder auf, bis die Zündung ausgeschaltet wird.

Die der Wicklung 2 bei normalem Laufen zugeführte Spannung wird durch den Ausgangstransistor 17 bestimmt, dessen Leitfähigkeit durch die Widerstände des Spannungsabtastnetzwerkes gesteuert wird.

Auch der Transistor 18 arbeitet mit der Spannungsregelschaltung zusammen, indem er dafür sorgt, daß der Ausgangstransistor 17 genügend gesperrt werden kann, so daß die Sättigungsspannung des Steuertransistors 16 und die Basis-Emitter-Spannung des Ausgangstransistors 17 größere Toleranzen aufweisen können, ohne daß der erlaubten maximalen Betriebstemperatur des Systems für ein genügendes Sperren der Feldspeisung durch die Spannungsregelschaltung

Grenzen gesetzt werden.

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Das beschriebene System kann für den Gebrauch mit einem "negativ geerdeten" elektrischen System abgeändert werden, indem der Zündschalter an der positiven Seite des Systems liegt und wenn es aus irgendeinem Grunde unerwünscht ist, daß die Hilfskontakte gegen die Hauptkontakte des Zündschalters elektrisch isoliert sind. Eine derartige Änderung bringt mit sich, daß ein pnp-Transistor anstelle eines npn-Transistors verwendet werden muß.

Fig. 2 zeigt das abgeänderte System. Aus dieser Figur ist ersichtlich, daß das Verfahren im wesentlichen dem nach Fig. 1 entspricht.

In einem anderen Spannungsregelschaltungstyp, wie er in Fig. 3 dargestellt ist, sind die Emitter der Transistoren 16 und 17 zur Erhaltung der notwendigen Rückkopplung für die Schaltwirkung durch einen Widerstand 25 verbunden. In diesem Reglertyp ist es üblich, daß ein anderer (nicht dargestellter) Widerstand mit dem Emitter des Transistors 17 in Reihe geschaltet wird, dies zur Gewährleistung dafür, daß der Feldstrom genügend "sperrt", insbesondere wenn der Regler bei hohen Temperaturen funktionieren muß. In Fig. 3 ist dieser Widerstand durch den Transistor 18 ersetzt, der auf die in Fig. 1 dargestellte Weise in Basisschaltung betrieben wird. Die Zündanzeigelampe 19 und ihr Überbrückungswiderstand 2o sind dem Transistor 18 und dem Koppelwiderstand 25 parallel geschaltet. Die negative Seite der Spannungsregelschaltung ist mittels des mit dem Zündschalter verbundenen Schalters 14 mit der negativen Klemme des Speisesystems verbunden. In diesem Beispiel führt dieser Schalter den ganzen Feldstrom von ungefähr 3A. Dies ist aus dem Gesichtspunkt einer befriedigenden Spannungsabtastung oft nicht zulässig, und die Vorrichtung nach Fig* 2 ist in diesem Fall verwendbar, da diese' auch in Kombination mit einer Spannungsregelschaltung vom emittergekoppelten Typ geeignet ist. In diesem Fall wird die Zünd-Anzeigeschaltung, die den Transistor 18, den Schalter 14 und den Widerstand 2o enthält, zur positiven Spannungsseite des Speisesystems . hin verlegt, obschon dies im Falle eines positiv geerdeten Systems eine elektrische Trennung zwischen den Hilfskcmtakten und den Hauptkontakten des Zündschalt ere erfordert. ^₀ ORIGINAL

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Die oben beschriebenen Systeme enthalten je eine Spannungsregelschaltung, bei der npn-Transistören 16, 17 und 18 verwendet werden. Diese Systeme sind jedoch auch bei Spannungsregelschaltungen anwendbar, bei denen pnp-Iransistören 16, 17 und 18 verwendet werden. Die Wahl irgendeiner speziellen Konfiguration kann aus Gründen einer befriedigenden Abtastung, einer gewünschten Anordnung des Hilfssehalters, entweder an der positiven oder an der negativen Seite des Systems, der etwaigen Erdung der Feldwicklung, oder aus irgendeinem sonstigen Grund beeinflußt werden.

Es dürfte einleuchten, daß die Erfindung außer der Spannungsregelschaltung sowohl die Möglichkeit bietet, eine Anzeigelampe zu verwenden, als auch die Möglichkeit, bei ausgeschalteter Zündung die Regelschaltung von der Batterie zu trennen.

Im Falle der Schaltung nach Fig. 1 und 2, bei hohen Umgebungstemperaturen, könnte der Leckstrom des Transistors 18 zu einem unerwünschten Stromverbrauch der Batterie führen, wenn die Zündung ausgeschaltet, d.h. der Schalter H geöffnet iet. Dieser Strom kann dadurch auf ein Minimum beschränkt werden, daß ein Widerstand zwischen dem Sternpunkt der Generatorwicklungen und der Spannungsleitung, mit der der Emitter des Transistors 18 verbunden ist, angeschlossen wird. Der Leckstrom kann auch dadurch völlig gestoppt werden, daß der*Emitter des Transistors 18 und der Rest der Spannungsregelechaltung mittels des Schalters H mit der Speisespannung verbunden wird, wie in Fig. 3 dargestellt ist. In diesem Fall führt der Schalter H den ganzen Feldstrom von ungefähr 3A.

Patentansprüche:

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Claims (1)

1. ³atentansprüche:

   Regelschaltung zur Verwendung mit einer Spannungsregelschaltung eines Wechselstromgenerators, in der eine Steuerspannung vom Ausgang des Generators hergeleitet und einem in den Feldkreis des Generators geschalteten Steuerelement zugeführt wird, das zur Steuerung des der Feldwicklung des Generators zugeführten Stroms und dadurch zur Steuerung der Ausgangsspannung dient, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuergröße vom Ausgang des Generators hergeleitet und einem Schaltelement (18) zum Kurzschließen eines Anzeigeelementes (19) zugeführt wird, wenn die erwähnte Steuergröße ein vorausbestimmtes Niveau überschreitet.

   I. Schaltung nach Anspruch 1, in der die erwähnte Feldwicklung über das Steuerelement, das Anzeigeelement und einen Ein-Aus-SchaXtsr vobs gleichgerichteten Ausgang des Wechselstromgeneratore k©r erregt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltel©ment (18) derart angeordnet ist, daß es sowohl das lässige©!ement (18) als auch den Ein-Aus-Schalter (14) kurzschließt, wenn die Steuergröße das vorausbestimmte Niveau überschreitet.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, in der die erwähnte Spannungsregelschaltung vom rückgekoppelten schaltenden Typ ist, dadurch gekennzeichnet, daß dieerwähnte Steuergröße unabhängig von der Steuerspannung über eine Impedanzvorrichtung hergeleitet wird.

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