DE1803212C3 - Schaltungsanordnung für eine alternativ als Motor oder Generator arbeitende elektrische Maschine - Google Patents
Schaltungsanordnung für eine alternativ als Motor oder Generator arbeitende elektrische MaschineInfo
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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 (9)
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.
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