DE1763598C3

DE1763598C3 - Excitation device for electrical generators

Info

Publication number: DE1763598C3
Application number: DE19681763598
Authority: DE
Inventors: Tetsuo Kariya Aichi Kato (Japan)
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1967-08-07
Filing date: 1968-06-29
Publication date: 1976-12-09

Description

5. Erregereinrichtung nach einem der An- gangs genannten Erregereinrichtung durch eine Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Ordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Überstromsicherung (24) eine Schmelzsicherung Hauptanspruchs erreicht.5. Excitation device according to one of the aforementioned excitation device by a claims 1 to 4, characterized in that the order with the characterizing features of the Overcurrent fuse (24) achieved a fuse main claim.

vorgesehen ist. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführtenis provided. By those listed in the subclaims

6. Erregereinrichtung nach einem der An- 35 Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die im Hai'ptanspruch angegebenen Erregereinrichtung Überstromsicherung (24) so bemessen ist, daß sie möglich. Die Erfindung bewahrt nicht nur Halbleiterauslöst, wenn der Effektivwert des durch sie fiie- Spannungsregler in Kraftfahrzeugen vor schädlichen ßenden Stromes einen bestimmten, in der Größen- Überspannungen infolge von Kabelbrüchen, Wackelordnung des maximalen, durch die Feldwicklung 40 kontakten und ähnlichem mit Hilfe von als span-(13) des Generators (11) fließenden Dauerstroms nungsbegrenzendes Element verwendeten Dioden; liegenden Wert überschreitet. durch die geringe Wärmekapazität des spannungsbegrenzenden Elements sinkt bei Vorhandensein eines Wackelkontakts die zunächst geringfügig über der6. Excitation device according to one of the 35 measures are advantageous developments of the Claims 1 to 5, characterized in that the excitation device specified in the main claim Overcurrent protection (24) is dimensioned so that it is possible. The invention not only preserves semiconductor trips, if the effective value of the voltage regulator in motor vehicles caused by it is harmful ßenden current a certain, in the size overvoltages due to cable breaks, loose order of the maximum, through the field winding 40 contacts and the like with the help of as span- (13) of the generator (11) flowing continuous current voltage-limiting element used diodes; exceeds the lying value. due to the low heat capacity of the voltage-limiting If there is a loose contact, the element initially sinks slightly above the

45 Ladespannung liegende Knickspannung rasch unter45 The buckling voltage quickly falls below the charging voltage

ihren normalen Wert, worauf die Überstromsicherung auslöst. Die Lichtmaschine entregt sich, dietheir normal value, whereupon the overcurrent protection trips. The alternator de-excites that

Die Erfindung bezieht sich auf eine Erregerein- Ladespannung sinkt, und so wird die elektrische Anrichtung für elektrische Generatoren, insbesondere lage des Kraftfahrzeugs vor den erheblichen Folge-Lichtmaschinen auf Fahrzeugen, nach der Gattung 5° schaden, wie Auskochen der Batterie, Durchbrennen des Hauptanspruchs. Eine solche Einrichtung ist be- der Fäden von Scheinwerferlampen usw., geschützt, kannt durch die FR-PS 11 77 030 oder die US-PS Wenn als Überstromsicherung eine Schmelzsicherung 3241031. verwendet ist, ist der Benutzer des KraftfahrzeugsThe invention relates to an exciter charging voltage drops, and so is the electrical equipment for electrical generators, in particular the motor vehicle was positioned in front of the considerable subsequent alternators on vehicles, according to the category 5 ° damage, such as boiling out the battery, burning out of the main claim. Such a device is protected from the threads of headlamps etc., known from FR-PS 11 77 030 or US-PS Wenn as overcurrent protection a fuse 3241031. is used, is the user of the motor vehicle

In den bekannten Schaltungsanordnungen von gezwungen, den Fehler in der Anlage unverzüglich zu Halbleiter-Spannungsreglern sind als Halbleiterele- 55 beheben. So werden die übrigen Anlagenteile vor tnente meist Dioden und Transistoren enthalten, die weiteren Belastungen bewahrt. Die Verwendung der ihren Eigenschaften entsprechend durch Überspan- Schmelzsicherung verhindert auch, daß das spannungen zerstört werden können. Solche Ubcrspan- nungsbegrenzende Element infolge thermischer Übernungen entstehen beim Betrieb von Kraftfahrzeugen lastung zerstört wird und seine Sicherungsfunktion häufig beim Zu- und Abschalten von Lasten im Kreis 60 verliert. Der Benutzer des Kraftfahrzeugs könnte der geregelten Spannung, beispielsweise von Schein- eine solche Zerstörung nicht ohne weiteres feststellen, werfern, vor allem aber dann, wenn eine Batterie und der Spannungsregler wäre in diesem Fall völlig absichtlich abgeklemmt oder unabsichtlich durch ungeschützt.In the known circuit arrangements of forced to rectify the fault in the system immediately Semiconductor voltage regulators are designed to be used as semiconductor elements. So are the remaining parts of the plant Tnente mostly contain diodes and transistors, which preserves further loads. Using the According to their properties, the overpan fuse also prevents tension can be destroyed. Such overvoltage-limiting element as a result of thermal overnight stays arise during the operation of motor vehicles load is destroyed and its security function often loses when switching loads on and off in circuit 60. The user of the motor vehicle could the regulated voltage, for example from apparent - such a destruction not easily detect, throwers, but especially if a battery and the voltage regulator would be completely in this case intentionally pinched or unintentionally by unprotected.

eine Unterbrechung in der von dem Generator zur Vorteilhaft ist auch die Anordnung der ÜberBatterie führenden Zuleitung abgetrennt wird. In die- 65 Stromsicherung innerhalb der Schaltkreise von Spansen Fällen erzeugt nämlich der Generator — begrün- nungsregler und Generator: Da die Sicherung in Reihe det durch den zunächst weiterfließenden hohen Er- zum Zündschalter liegt, kann durch nachträglichen reeerstrom — eine außergewöhnlich hohe Spannung, Einbau sowohl das spannungsbegrenzende ElementAn interruption in the supply of the generator is also advantageous in the arrangement of the overbattery leading supply line is disconnected. In the power fuse within Spansen's circuitry In some cases the generator - the greening controller and the generator: the fuse in series det is due to the initially continued flow of high Er- to the ignition switch, can be achieved by subsequent reeerstrom - an exceptionally high voltage, incorporating both the voltage-limiting element

als auch die Überstromsicherung an den schon vor- den Feldstrom wieder ein, und die Ladespannung erhandenen Klemmen angeschlossen werden. Anderer- höht sich wieder. Dieses Spiel wiederholt sich z. B. seits kann bei Neuentwicklungen, gegebenenfalls mit fünfzig- bis hundertmal in der Sekunde. Auf diese integrierten Schaltkreisen, das spannungsbegrenzende Weise hält der Spannungsregler 11 die Ladespannung Element mitintegriert werden, und die Überstrom- S praktisch auf einem konstanten Wert,
sicherung, die ja auswechselbar sein muß, kann an Wenn nun, während der Generator 11 in Betrieb nur einer Klemme des Schaltkreises anschließbar seil. ist, an der Stelle 25 infolge von Schwingungen, ErEinzelheiten der Erfindung sind nachstehend an schütterungen oder irgendwelchen anderen Ursachen Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfüh- ein Kabelbruch eintritt, dann wird dadurch die Batrungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt io terie 16 von der Stromzufuhr abgetrennt. Wegen der Fig. 1 den Wirkschaltplan einer Erregereinrich- plötzlichen Entlastung steigt die Ladespannung tung mit einem Halbleiter-Spannungsregler gemäß augenblicklich stark an. Der Spannungsregler 17 der Erfindung und allein ist nicht in der Lage, die scharfe Spannungs-F i g. 2 die Strom-Spannungs-Kennlinie eines im spitze zu verhindern, denn trotz des Abschaltens der Ausführungsbeispiel verwendeten spannungsbegren- 15 Stromzufuhr in die Feldspule 13 fließt der Feldstrom zenden Elements. durch die Löschdiode 20 noch geraume Zeit weiter; Der Wirkschaltplan nach F i g. 1 zeigt einen Drei- bis der Feldstrom ganz abgeklungen wäre, könnte phasen-Wechselstrom-Generator 11 mit einer Drei- der Spannungsregler 17 längst zerstört sein. Das phasen-Ausgangswicklung 12 und einer Feldwick- spannungsbegrenzende Element 22 fängt jedoch eine lung 13. Die negative Klemme eines Brückengleich- ao den gewünschten höchsten Wert der Ladespannung richters 14 ist mit einer Masseleitung 10 verbunden, um einen gewissen Betrag, beispielsweise um 5 °, 0, die an das Chassis angeschlossen ist, und die positive überschreitende Spannung an den Ausgangsklemmen Klemme ist über eine Plusleitung 15 mit dem Pluspol des Generators 11 auf. Sobald die Spannung des Geeiner Batterie 16 verbunden. Als Hauptbestandteile nerators den Knickspannungswert U_K des spannungseines an sich bekannten Spannungsreglers 17 sind as begrenzenden Elements 22 übersteigen will, fließt ein zwei Transistoren 18 und 19 und zwei Dioden 20 starker Strom von der Plusleitung 15 über dieses und 21 dargestellt. Parallel zum Spannungsregler 17 Element 22 nach Masse; die Ladespannung kann ist ein spannungsbegrenzendes Element 22 geschaltet; also den Knickspannungswert U_K nicht merklich in Reihe mit der Parallelschaltung von Spannungs- überschreiten.as well as the overcurrent fuse to the previous field current, and the charging voltage connected to the existing terminals. The other rises again. This game is repeated z. B. on the other hand, with new developments, if necessary with fifty to one hundred times per second. In this integrated circuit, the voltage-limiting way, the voltage regulator 11 keeps the charging voltage element also integrated, and the overcurrent S practically at a constant value,
fuse, which must be interchangeable, can be connected to If now, while the generator 11 is in operation, only one terminal of the circuit can be connected. is, at point 25 as a result of vibrations, details of the invention are below on vibrations or any other causes hand of an execution shown in the drawing a cable break occurs, then the battery example is explained in more detail. It shows io terie 16 disconnected from the power supply. Because of Fig. 1, the circuit diagram of a Erregereinrich- sudden discharge increases the charging voltage device with a semiconductor voltage regulator according to instantly strong. The voltage regulator 17 of the invention and alone is incapable of maintaining the sharp voltage fi g. 2 to prevent the current-voltage characteristic curve of a peak, because the voltage-limiting element used in the field coil 13 flows in spite of the disconnection of the exemplary embodiment. through the quenching diode 20 for some time; The circuit diagram according to FIG. 1 shows a three-phase until the field current had died down completely, if the phase alternating current generator 11 with a three-phase voltage regulator 17 could long have been destroyed. The phase output winding 12 and a field winding voltage-limiting element 22, however, catches a position 13. The negative terminal of a bridge equation ao the desired highest value of the charging voltage converter 14 is connected to a ground line 10, by a certain amount, for example by 5 °, 0, which is connected to the chassis, and the positive exceeding voltage at the output terminals terminal is via a positive line 15 to the positive pole of the generator 11. As soon as the voltage of the battery 16 is connected. The main components of the generator are the buckling voltage value U _{K of} the voltage regulator 17, which is known per se, as the limiting element 22 wants to exceed two transistors 18 and 19 and two diodes 20, a strong current flows from the positive line 15 via this and 21. In parallel with the voltage regulator 17, element 22 to ground; the charging voltage can be connected to a voltage-limiting element 22; so the buckling voltage value U _{K is} not noticeably exceeded in series with the parallel connection of voltage.

regler 17 und spannungsbegrenzendem Element 22 30 Es ist allerdings selten, daß das Batteriekabel völliegen ein Zündschalter 23 und eine Schmelzsiche- Hg abreißt. Viel öfter kommt eine zeitweise Unterrung 24. An einer Stelle 25 ist ein möglicher Kabel- brechung vor, beispielsweise durch nicht festgezogene bruch angedeutet. Batt.erieklemmen, lockere Klemmschrauben und an-In F i g. 2 ist mit U_K der Spannungswert bezeich- deres. Mit den Erschütterungen im fahrenden Kraftnet, bei dem die Sirom-Spannungs-Charakteristik des 35 fahrzeug wird dann die Batteriezuleitung abwechsoannungsbegrenzenden Elements 22 einen scharfen seid unterbrochen und wieder hergestellt. Während Knick aufweist. Übersteigt die an den Anschluß- der Zeit der häufigen kurzen Unterbrechungen erenden des Elements 22 liegende Spannung diesen zeugt der Generator 11 eine ungewöhnlich hohe Wert U_K, dann steigt der Strom durch das Element 22 Spannung; in dem spannungsbegrenzenden Element stark an, wogegen die anliegende Spannung weit- 40 22 fließt dabei dauernd ein starker Strom. Das hat gehend konstant bleibt. zur Folge, daß die Temperatur in diesem Element an-Die Einrichtung nach F i g. 1 arbeitet wie folgt: steigt und der Wert der Knickspannung U_K kleiner Beim Anlassen der nicht dargestellten, mit dem Ge- wird. Wenn der Wert von U_K unter den durch den nerator 11 gekuppelten Brennkraftmaschine wird Spannungsregler 17 festgelegten normalen Wert der auch der Zündschalter 23 geschlossen; dadurch 45 Ladespannung sinkt, steigt der Strom durch das spanfließt ein Strom vom Pluspol der Batterie 16 über nungsbegrenzende Element 22 sehr stark an, denn den Zündschalter 23 und die Schmelzsicherung 24 der Generator 11 versucht, den normalen Ladespanzum Spannungsregler 17. Die Stromkreise schließen nungswert aufrechtzuerhalten. Infolge des sehr stark sich über die Minusleitung 10 und Masse zum Minus- angestiegenen Stroms schmilzt die Sicherung 14 innerpol der Batterie 16; ebenso fließt ein Strom über 50 halb kurzer Zeit durch und unterbricht damit auch die Feldwicklung 13 nach Masse. Der Generator 11 den Strom in den Spannungsregler 17. Der Strom ist selbsterregt und mit ansteigender Drehzahl der durch die Feldwicklung 13 klingt ab, der Generator Brennkraftmaschine steigt auch seine Ladespannung 11 entregt sich und beendet damit die Spannungsan. Wenn die Ladespannung einen bestimmten, vom erzeugung. Die Anordnung der Schmelzsicherung 14 Spannungsregler 17 festgelegten Wert überschreitet, 55 im Stromkreis von Spannungsregler 17 und spanschaltet der Spannungsregler 17 den bis dahin in die nungsbegrenzendem Element 22 verhindert zugleich Feldwicklung 13 fließenden Strom ab, der Erreger- die Zerstörung des Elements 22 durch thermische strom im Generator 11 nimmt ab, und die Spannung Überlastung und schützt so die elektrische Anlage sinkt. Ist die Ladespannung unter einen gewissen des Kraftfahrzeugs vor den schon geschilderten Folge-Wert abgesunken, schaltet der Spannungsregler 17 60 schaden.regulator 17 and voltage-limiting element 22 30 However, it is seldom that the battery cable completely rips off an ignition switch 23 and a fusible link. Much more often there is a temporary interruption 24. At a point 25, a possible cable break is indicated, for example, indicated by a break that has not been tightened. Battery terminals, loose terminal screws and an-In F i g. 2, U _K denotes the voltage value. With the vibrations in the moving Kraftnet, in which the Sirom voltage characteristic of the vehicle, the battery supply line alternating voltage limiting element 22 is interrupted and re-established. While showing kink. If the voltage present at the connection of the element 22 ending the time of the frequent short interruptions exceeds this, the generator 11 generates an unusually high value U _K , then the current through the element 22 voltage increases; in the voltage-limiting element, whereas the applied voltage continues to flow a strong current. That has to remain constant going. As a result, the temperature in this element increases. The device according to FIG. 1 works as follows: increases and the value of the knee voltage U _K decreases. If the value of U _{K is} below the internal combustion engine coupled by the generator 11, the voltage regulator 17 is set to the normal value and the ignition switch 23 is also closed; as a result, the charging voltage decreases, the current through which a current flows from the positive terminal of the battery 16 via the voltage-limiting element 22 rises very sharply, because the ignition switch 23 and the fuse 24 of the generator 11 tries to maintain the normal charging voltage to the voltage regulator 17 . As a result of the very strong increase in the current via the negative line 10 and ground to the negative current, the fuse 14 melts inside the battery 16; Similarly, a current flows through 50 half a short time and thus also interrupts the field winding 13 to ground. The generator 11 feeds the current into the voltage regulator 17. The current is self-excited and with increasing speed of rotation it decays through the field winding 13, the internal combustion engine generator also increases its charging voltage 11 is de-energized and thus terminates the voltage input. When the charging voltage is a certain, from generation. The arrangement of the fuse 14 voltage regulator 17 exceeds the specified value, 55 in the circuit of voltage regulator 17 and the voltage regulator 17 switches the current flowing into the voltage limiting element 22 at the same time prevents the field winding 13 from flowing current, the exciter the destruction of the element 22 by thermal current in the Generator 11 decreases, and the voltage overload, thus protecting the electrical system, drops. If the charging voltage has dropped below a certain value of the motor vehicle before the subsequent value already described, the voltage regulator switches 17 to 60 damage.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

which goes back relatively slowly to the normal patent claims: value. As a remedy against the risk of destruction,

1. Excitation device for electrical Generato- orders known, in which between the at the ren, in particular alternators on vehicle 5 charging voltage lying terminals of the voltage gene, in which parallel to the voltage regulator a regulator one or more diodes connected in series Voltage-limiting element in series with or Zener diodes are provided, the surge voltage Overcurrent protection is arranged to intercept voltage peaks. Is now e.g. a bat through marked that the span- terie of a motor vehicle is not completely limited Element (22) with respect to io separates, but still inseine via a loose contact The heat capacity is so tight that a cable break sometimes occurs with the generator after several over-connected in quick succession, then lead as overvoltage protection In the long run, voltage surges will cause its Knickspannunn under the provided diodes The nominal voltage set on the voltage regulator (17) has a considerable average current, so that it is due to thernung sink *. 15 mixer overload are destroyed and their safety

2. Excitation device according to claim 1, da- can lose function without the bedurch marked that as the voltage limiter of the motor vehicle notices this. The sparkling one Element (22) a plurality of voltage regulators in series is then entirely without overvoltage protection switched di- polarized in the forward direction and will also soon be unusable. Thereby uiioden, preferably silicon diodes is provided. 20 are the known consequential damage, for example

3. Excitation device according to claim 1, there- boiling out of the battery, destruction of lamps characterized in that as a voltage limit by overvoltage, and others.

zendes element (22) one or more in locking In order to avoid the disadvantages described is

polarized zener diodes are provided. it is an object of the invention to provide an excitation device

4. Excitation device according to one of the An 25 device for generators to create with a Übersp claims 1 to 3, characterized in that the voltage protection device, which also with frequent kür-knee voltage of the voltage-limiting EIe- zeren interruptions in the charging circuit, for example (22) with normal Operating temperature wise in the event of a loose contact, the generator safely switches off about 5% above the charging voltage of the generator and thus protects the voltage regulator.
(11) lies. 30 According to the invention, this goal is achieved in a single