DE1803212C3

DE1803212C3 - Schaltungsanordnung für eine alternativ als Motor oder Generator arbeitende elektrische Maschine

Info

Publication number: DE1803212C3
Application number: DE1803212A
Authority: DE
Inventors: Robert V. Los Angeles Calif. Jackson (V.St.A.)
Original assignee: Mcculloch Corp Los Angeles Calif (vsta)
Current assignee: Mcculloch Corp Los Angeles Calif (vsta)
Priority date: 1967-10-16
Filing date: 1968-10-16
Publication date: 1973-09-20
Also published as: DE1803212B2; SE348527B; JPS4725932B1; DE1803212A1; US3536982A; BE722292A; GB1188250A; FR1587004A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für eine alternativ als Motor oder Generator arbeitende elektrische Maschine, die mindestens eine Shunt-Feldwicklung hat und die über einen durch einen Startschaltcr übcrbrückbarcn Richtleiter (z. B. eine Diode) an einen Akkumulator angeschlossen ist. der die elektrische Maschine mit Strom versorgt und der von der Maschine bei Gencratorbetrieb wieder aufgeladen wird, welche Schaltungsanordnung eine von der Akkumulalorspannung steuerbare Regeleinrichtung mit einer die Akkumulatorspannung abtastenden Anordnung aufweist. Die Erfindung betrifft insbesondere einen Schutz der Regeleinrichtung vor übermäßig großen Strömen.

Alternativ als Motor oder Generator arbeitende

•ί

elektrische Maschinen werden mit besonderem Vorteil als Anlasser für Brennkraftmaschinen verwendet, bei denen die Energie für den AnlUivorgang einem Akkumulator entnommen wird Nach dem Anlassen muß der Akkumulator wieder aufgeladen werden. · wozu die elektrische Maschine von der Brennkraftmaschine angetrieben wird und als Generator wirkt (österreichische Patentschrift 116 699 und britische Patentschrift 701 121).

Derartige elektrische Maschinen sind besonders nützlich zur Verwendung mit tragbaren Werkzeugen, wie z. B. Kettensägen, weil in diesem Anwendungsfall besonderer Nachdruck darauf gelegt wird, daß das Werkzeug so leicht wie irgend möglich ist. Die elektrische Maschine soll also möglichst wenig Gewicht haben.

Bei bekannten Regeleinrichtungen für Akkumulaloren. die durch drehzahlvariable Generatoren, wie z. B. die elektrischen Maschinen von Kettensägen aufgeladen werden, wird die Kegeleinrichtung an den Ausgangsklemmen dos Generalors belassen und kann vom Batteriestrom durchflossen werden. Zum Schutz der Bauelemente der Batterieladeschallung wurden daher strombegrenzende Elemente wie /. H. Widerstände verwendet. Zur Strombegrenzung benutzte Bauteile wurden verhältnismäßig groß ausgeführt, um hohen Entladcströmen widerstehen zu können; sie waren daher verhältnismäßig kostspielig. Die nicht unerhebliche Größe der erwähnten Bauteile und der Zwang, überhaupt solche Bauteile wie z.B. strombegrenzende Widerstände zu verwenden, hat nicht nur die Kosten, sondern auch die Abmessungen und das Gewicht der bekannten Ladesysteme der erwähnten Art erhöhl. Besonders unangenehm sind dabei die vergrößerten Abmessungen und das erhöhte Gewicht, weil hierdurch gerade handbetriebene Werkzeuge besonders ungünstig beeinflußt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es. die Größe der benotigten Bauelemente sowie das Gewicht der Anlaßanordnung erheblich zu verringern, und darüber hinaus die Herstellungskosten zu senken.

Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Regeleinrichtung als Stellglied eine die Shunt-Eeldwicklung der elektrischen Maschine überbrückende Kurzschlußeinrichlung (z. B. einen Thyristor) aufweist und daß eine durch den Staltschalter betätigbare Schalteinrichtung /wischen der Kur/schlußeinriclitung und mindestens einem Anschluß der Shunt-Feldwicklung vorgesehen ist, die nur bei nicht durch den Starlschalter über brücklcm lichtleiter eingeschaltet ist.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Untcranspriichen.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der seheinatisch in den Zeichnungen gezeigten Auslührungsbcispicle näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung,

F i g. 2 zwei abgewandelte Ausführungsiormen der ^r"¹ F i g. 3 erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.

In Fig. ! ist eine mit einer Shunt-Feldwicklung 21 versehene elektrische Maschine 20 über eine Ladeschaltung 23 mit einem Akkumulator 22 verbunden, wodurch eine Anlaß- und Ladeanordnimg entsteht. die zum Betrieb mit einer Brennkraftmaschine verwendbar ist. Die Brennkraftmaschine 24 ist mechanisch mit dem Anker 25 der elektrischen Maschine 20 verbunden, die ihrerseits zwei Ausgangsklemmen 26, 27 besitzt, von denen die Ladeschaltung 23 zum Akkumulator 22 führt.

Die Ladeschaltung 23 besitzt eine Diode 28 (oder einen äquivalent wirkenden Richtleiter), die direkt im Strompfad zwischen der elektrischen Maschine 20 und dem Akkumulatoi 22 liep.t. Die Diode 28 verhindert ein weiteres Entladen des Akkumulators 22 in der Zeitspanne zwischen der Beendigung des Anlassens und dem Moment, in dem die elektrische Maschine 20 eine Drehzahl erreicht, bei der die abgegebene Spannung die Klemmenspannung des Akkumulators 22 zum Zwecke der Nachladung übersteigt.

Die Ladeschaltung 23 besitzt weiterhin eine Regeleinrichtung 29.

Die Regeleinrichtung 29 besitzt eine Anordnung zum Abtasten der Klemmenspannung des Akkumu lators 22, die an der Serienschaltung aus der Diode 28 und dem Akkumulator 22 liegt. Die Anordnung zum Abtasten tier Klemmenspannung schließt eine Induktivität 30 und einen Kondensator 31 ein. die als Stör- bzw. Stoßspannungslilter wirken; hierdurch wird erreicht, daß der spannungsempfindliche Teil der Regeleinrichtung 29 nur auf die Gleichspannung am Akkumulator 22 und nicht auf gelegentliche Spannungsstöße anspricht. Die Abtast-Anordnung für die Klemmenspannung weist weiterhin zwei Zener-Dioden 32. 33 auf, die als Sollwertgeber wirken und in Reihe mit einem Widersland 34 parallel zum Kondensator 31 geschaltet sind.

Die Regeleinrichtung 29 weist weiterhin einen Thyristor 35 auf Dieser spricht auf die Anordnung zum Abtasten der Klemmenspannung an und schließt die Shunt-Eeldwieklung 21 der elektrischen Maschine 20 kurz, um ein weiteres Nachladen des Akkumulators 22 nach Er;eichen der gewählten Klemmenspannung zu \ hindern. Sobald die Klemmenspannung des Akkumulators 22 die Durchbruchspannung der Zener-Dioden 32, 33 überschreitet, werden diese Zenei-Dioden leitend, so daß durch den Widerstand 34 ein Strom Hießt Der hierduuh einstellende Spannungsabfall gelangt an die Steueielekiiode des Thyristors 35, wodurch dieser leitend gesteuert wird und seinerseits die Shunt-Eeldwicklung 21 kurzschließt.

Die in Fig. 1 gezeigte Ladeanordnung besitzt weiterhin eine Schutzeinrichtung für die Regelemrich lung 29. die die Gelahr einer Beschädigung der Regeleinrichtung durch den Battenestrom verhindert I in solcher Strom winde Hießen, wenn der Anlaßschaltcr, der die Diode 28 überbrückt, versehentlich geschlossen würde, um im Molorbetrieb der elektrischen Maschine 20 einen Strom' ß \om Akkumulator 22 zur Maschine 20 zu gestalten [Diesen Schutz erhält man durch einen einpoligen Schalter 36. der zwei Festkontakt 37. 38 und einen bewegbaren Kontakt 39 besitzt Der Kontakt 39 steht mit der Ausgangsklcmme 26 der elektrischen Maschine 20 m Verbindung. Der Festkontakt 37 des Schalters liegt an der Verbindungsstelle /wischen Diode und Akkumulator 22. und der andere Festkontakt ist mit der einen Seile tier Regeleinrichtung 29 verbunden. Wenn nun tier Anlaßschalier. tier aus dem Kontakt 39 und dem Festkontakt 37 besieht, geschlossen wird, um den Sirompfad parallel zu der Diode 28 zu schließen, wird die Regeleinrichtung \0111 Akkumulator 22 und \on der elektrischen Maschine 20 abgeschaltet, so daß tier Sirompfad zu der Regeleinrichtung unterbrochen iM. Hierdurch wird

sichergestellt, daß die Bauelemente der Regeleinrichtung 29 niemals dem Battcriestrom ausgesetzt werden können. Nach dem anfänglichen Stromimpuls durch das Aufsteuern des Thyristors 35 wird durch diesen nur noch ein geringer von der elektrischen Maschine 20 erzeugter Strom fließen, da nunmehr die Shunt-Feldwicklung 21 kurzgeschlossen und damit die Ausgangsspannung der Maschine 20 klein ist. Auf diese Weise wird der potentielle große Stromfluß von dem Akkumulator 22 durch den Thyristor 35 vermieden, so daß der Thyristor der Regeleinrichtung sehr klein und leicht ausgebildet sein kann und stronibegrenzende Widerstände nicht benötigt werden, so daß die Gesamtgröße, die Kosten und das Gewicht der Ladeschaltung für die Anlaßanordnung beträchtlich verringert werden.

Alternativ besteht die Möglichkeit, die Diode 28 an den Festkontakt 38 des Schalters 36 gemäß F i g. 2 zu legen, so daß die direkte Verbindung der Diode mit der Ausgangsklemme 26 der elektrischen Maschine 20 entfällt. Die Betriebsweise ist jedoch in beiden Fällen dieselbe.

In anderen Fällen mag erwünscht sein, die Einrichtung zum Abtasten der Klemmenspannung des Akkumulators direkt an die Serienschaltung aus Diode 28 und Akkumulator bzw. an den Akkumulator allein zu legen. Eine derartige Abwandlung ist in F i g. 3 gezeigt. In diesem Fall ist die Abtastanordnung für die Klemmenspannung schematisch als Block 44 dargestellt, der direkt mit der Ausgangsklemme 26 der Maschine 20 verbunden ist. Alternativ kann die Einrichtung 44 zum Abtasten der Klemmenspannung des Akkumulators auch direkt an der Akkumulator angeschlossen sein. In beiden Fällen isl die als Block 45 dargestellte Kurzschlußeinrichtunj (z. B. der Thyristor 35) der einzige Teil der Ladcschaltung, der über den Schalter 36 ein- und ausgeschaltet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für eine alternativ als Motor oder Generator arbeitende elektrische Maschine, die mindestens eine Shunt-Feldwicklung hat und die über einen durch einen Startschalter überbrückbaren Richtleiter (z. B. eine Diode) an einen Akkumulator angeschlossen ist, der die elektrische Maschine mit Strom versorgt und der von der Maschine bei Generatorbetrieb wieder aufgeladen wird, welche Schaltungsanordnung eine von der Akkumulatorspannupg steuerbare Regeleinrichtung mit einer di·; Akkumulatorspannung abtastenden Anordnung aufweist, d a durch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (29) als Stellglied eine die Shunt-Feldwicklung (21) der elektrischen Maschine (20) überbrückende Kurzschlußeinrichtung (z. B. ein Thyristor 35) aufweist und daß eine durch den ao Startschalter (37, 39) betätigbare Schalteinrichtung (38, 39) zwischen der Kurzschlußeinrichtung (z. B. Thyristor 35) und mindestens einem Anschluß der Shunt-Feldwicklung (21) vorgesehen ist. die nur bei nicht durch den Startschalter (37, 39) überbrückten! Richtleiter (28) eingeschaltet ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (38, 39) so angeordnet ist, daß sie sowohl im Strompfad der Kurzschlußeinrichtung (z. B. des Thyristors 35) als auch der die Akkumulatorspannung ablastenden Anordnung liegt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Akkumulatorspannung abtastende Anordnung einen aus mindestens einer Zener-Diode (32, 33) und einem Widerstand (34) bestehenden Spannungsteiler aufweist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode des Thyristors (35) an die Verbindung zwischen Zener-Diode (32, 33) und Widerstand (34) gelegt ist.

5. Schaltungsanordnung nagh einem der An-Sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Startschalter von einem Festkontakt (37) und einem bewegbaren Kontakt (39) eines Schalters (36) gebildet ist, der einen weiteren Festkontakt

(38) besitzt, welcher zusammen mit dem Kontakt

(39) die Schalteinrichtung bildet, wobei die Kontakte (37 bis 39) so angeordnet sind, daß die Kontakte (38, 39) beim Schließen der Kontakte (37, 39) des Startschalters geöffnet sind.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegbare Kontakt (39) mit einer Ausgangsklemme (26) der elektrischen Maschine (20) verbunden ist, daß der von einer Diode (28) gebildete Richtleiter in Serie mit dem Akkumulator (22) geschaltet ist und daß der Verbindungspunkt zwischen der Diode und dem Akkumulator an den einen Festkontakt (37) gelegt ist, daß ferner der andere Festkontakt (38) des Schalters (36) an der einen Seite der Regeleinrichtung (29) liegt, deren andere Seite, direkt mit der anderen Ausgangsklemme (27) der elektrischen Maschine verbunden ist.

7. Schaltungsanordnung nach e>nem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Seite der Regeleinrichtung (29) sowie eine Seite des Akkumulators (22) gemeinsam an einer Anschlußklemme (27) der elektrischen Maschine (20) liegen, daß der Kontakt (39) des Schalters (36) mit der anderen Ausgangsklemme (26) der elektrischen Maschine verbunden ist, daß der eine Festkontakt (37) des Schalters (36) an dem Verbindungspunkt zwischen Diode (28) und Akkumulator (27.) liegt und daß der andere Festkontakt (38) des Schalters (36) mit der anderen Seite der Diode (28) sowie mit der anderen Seite der Regeleinrichtung (29) verbunden ist.

8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Festkontakt (38) des Schallers (36) mit der einen Seite der Kurzschiußeinrichtung (z. B. des Thyristors 35) verbunden ist, deren andere Seite an der einen Ausgangsklemme (27) der elektrischen Maschine liegt, und daß die eine Seite der die Akkumulatorspannung abtastenden Anordnung (44) L-inerseits an die andere Ausgangsklemme (26) sowie andererseits an die Ausgangsklemme (27) der elektrischen Maschine (20) angeschlossen ist.

9. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegbare Kontakt (39) des Schalters (36) mit der einen Ausgangsklemme (26) der elektrischen Maschine (20), der eine Festkontakt (37) des Schalters mit dem Verbindungspunkt zwischen der einen Seite der Diode (28) und der einen Seite des Akkumulators (22), dieser Verbindungspunkt mit der einen Seite der die Akkumulatorspannung abtastenden Anordnung (44), der andere Festkontakt (38) des Schalters (36) mit der anderen Seite der Diode (28) sowie mit der einen Seite der Kurzschlußeinrichtung (45) und die jeweils andere Seite des Akkumulators (22), der Anordnung (44) und der Kurzschlußeinrichlung (45) mit der anderen Ausgangsklemme (27) der elektrischen Maschine (20) verbunden sind.