DE1815617B2 - Einrichtung zum Entregen von Generatoren - Google Patents
Einrichtung zum Entregen von GeneratorenInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zum Entregen von Generatoren nach der Gattung des
Hauptanspruchs.
Zum Schutz von Stromkreisen vor Überlastungen, insbesondere von Strömen und Spannungen, die einen
vorgeschriebenen Höchstwert übersteigen, sind Sieherungselemente bekannt, die den zu schützenden
Stromkreis öffnen und so den Verbraucher vor Schaden bewahren. Im einfachsten Fall finden dafür Schmelzsicherungen
Verwendung, aber auch Schaltschütze oder ähnliche Geräte haben sich bewährt. Zum Schutz von
Halbleiterspannungsreglern von Generatoren, insbesondere von Drehstrom-Generatoren und von Fahrzeugbatterien,
sind jedoch solche Sicherungselemente nicht geeignet. Das hat folgenden Grund: Die
bekannten Anordnungen von Spannungsreglern halten *5
die: Ausgangsspannung des Generators auf einem vorgegebenen mittleren Wert. Kleine Abweichungen zu
höheren oder niedrigeren Spannungswerten ergeben sich laufend durch das Spiel des Reglers, der beim
Ansteigen der zu regelnden Generator-Ausgangsspannuing über einen oberen Grenzwert die Stromzufuhr zur
Erregerwicklung unterbricht und sie beim Absinken der Spannung unter einen unteren Grenzwert wieder
herstellt (Zweipunktregler). Unterbricht die Regleranordnung infolge eines Fehlers den Erregerstrom nicht,
wenn die Generator-Ausgangsspannung den oberen Grenzwert erreicht hat, dann steigt diese Spannung
entsprechend der Läuferdrehzahl weiter an, und zwar bis zu unzulässig hohen Werten. Diese Gefahr besteht
vor allem bei Reglern, die zum Steuern des Erregerstromes einen steuerbaren Halbleiter verwenden, beispielsweise
einen Transistor, da hier immer mit einem gewissen Anteil von fehlerhaften Halbleitern gerechnet
werden muß; diese werden dabei durch das Durchlegieren ihrer Emitter-Kollektor-Strecken ständig leitend. &1»
Steigt die Generator-Ausgangsspannung über einen zulässigen Höchstwert, dann besteht die Gefahr, daß die
Fäden der Fahrzeuglampen durchbrennen, daß die Fahrzeugbatterie überladen wird und daß die Batterieflüssigkeit
verdampft. Die Folgeschäden nach einem Defekt im Spannungsregler können also erheblich sein.
Sicherungsvorrichtungen, die auf einen Überstrom reagieren, sind in diesem Fall ungeeignet, denn die
Differenz zwischen dem im Normalfall fließenden Strom und dem Strom, der bei Überspannung fließt, ist
zu gering, um ein Sicherungselement funktionssicher zu steuern. Bekannt für diesen Fall sind Anordnungen, die
zum Vermeiden der obengenannten Schäden im Gefahrenfall den Erregerstrom beispielsweise mit Hilfe
eines Überspannungsrelais abschalten; diese mechanischen Anordnungen sind jedoch selbst störanfällig und
für viele Anwendungsfälle zu groß und dazu teuer. Man hat deshalb nach Sicherungsvorrichtungen gesucht, die
bei Überspannung die Generator-Ausgangsspannung kurzschließen und damit auch den Erregerstrom zum
Versiegen bringen. Eine schon bekannte Schaltungsanordnung mit einem Thyristor erfordert aber sehr viele
einzelne Schaltelemente und nimmt sehr viel Raum in Anspruch.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung anzugeben, die mit geringem Aufwand und mit einem
selbst nicht störanfälligen Schaltmittel einen Kurzschluß zwischen ihren Anschlußklemmen herstellt, sobald die
an diesen Anschlußklemmen liegende Spannung einen zugelassenen Höchstwert übersteigt.
Eine einfache und wirkungsvolle Lösung dieser Aufgabe wird mit einer Einrichtung mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs erreicht.
Die Anordnung eines erfindungsgemäßen zweipoligen Schaltelements an den Ausgangsklemmen eines
Generators parallel zu den Eingängen des zugehörigen Spannungsreglers schafft eine Schutzvorrichtung, die
mit geringem schaltungstechnischem Aufwand und auf sichere Weise den Erregerstrom abschaltet, wenn
infolge eines Defektes im Spannungsregler die Generator-Ausgangsspannung unzulässig hohe Werte erreicht.
Auf besonders einfache Art werden so die gefürchteten Folgeschäden von Überspannungen im Bordnetz
verhindert. Die vorliegende Erfindung schafft ein sehr einfach aufgebautes, betriebssicheres und raumsparendes
Sicherungselement, das bei über einem vorgegebenen Wert liegenden Spannungen einen Stromkreis
bleibend kurzschließt.
Weitere Einzelheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus dem im
folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel. Es zeigt
F i g. 1 den Stromlaufplan eines Spannungsreglers zum Regeln der Ausgangsspannung eines Drehstrom-Generators
mit einem zweipoligen elektrischen Schaltelement und
Fig. 2 den elektrischen Aufbau eines zweipoligen Schaltelements nach der Erfindung.
Die in F i g. 1 dargestellte Anordnung ist — bis auf das Schaltelement 21 — bekannt. Sie soll daher nur kurz
beschrieben werden. Ein Drehstrom-Generator 10 hat drei Wechselstromwicklungen 11, 12, 13 und eine
Erregerwicklung 14, drei Minusdioden 15, drei Plusdioden 16, eine an Masse angeschlossene Minusleitung 17,
eine erste Plusleitung IiS und eine Sammlerbatterie 19.
Eine zweite Plusleitung 22 ist über drei Erregerdioden 23 an die Wechselstromwicklungen 11 bis 13 angeschlossen.
Zwischen den Leitungen 22 und 17 ist ein zweipoliges elektrisches Schaltelement 21 nach der
Erfindung angeschlossen. Auch der Spannungsregler ist in bekannter Weise aufgebaut und enthält einen
Widerstand 24, einen Verbindungspunkt 25, einen Widerstand 26, einen als Abgriff 27 dienenden
Verbindungspunkt, einen Widerstand 28 und einer. Glättungskondensator 29, der kurzzeitige Spannungsschwankungen zwischen den Leitungen 17 und 22
glättet Weiter sind vorgesehen eine Zenerdiode 32, ein als Steuertransistor dienender npn-Transistor 33, ein
zweiter npn-Transistor 34, ein Widerstand 35, eüi Widerstand 36, ein Widerstand 37 und eine Diode 38.
Zwischen der Leitung 22 und der Plusleitung 18 liegt die Serienschaltung einer Ladeanzeigelampe 40 und eines
Zündschalter 41. Die Arbeitsweise der beschriebenen Schaltung ist an sich ebenfalls bekannt. Neu ist dagegen
die Funktion in Verbindung mit dem Schaltelement 21. Sollte der Transistor 34 aus irgendeinem Grund nicht
mehr gesperrt werden, sei es, daß der Strompfad vom Yerbindungspunkt 27 zur Basis des Transistors 33
beispielsweise durch einen Defekt an der Zenerdiode 32 unterbrochen ist oder daß der Transistor 34 selbst
durchlegiert hat, dann fließt dauernd ein Strom durch die Erregerwicklung 14. Die Folge davon ist ein
unerwünschtes Ansteigen der Ausgangsspannung des Generators 10.
Das zweipolige Schaltelement 21 ist in Fig. 2 im einzelnen dargestellt. Zwischen seiner ersten Anschlußklemme
und seiner zweiten Anschlußklemme 46 liegt die Schaltstrecke eines Transistors 47, wobei der
Kollektor des Transistors 47 mit der ersten Anschlußklemme 45 verbunden ist. Zwischen der Basis des
Transistors 47 und der ersten Anschlußklemme 45 lieg'. eine Zenerdiode 48, deren Kathode der ersten
Anschlußklemme 45 zugewandt ist. Die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 47 ist mit einem Widerstand 49,
die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 47 mit einem Kondensator 51 überbrückt. »
Das zweipolige Schaltelement 21 ist in der Schaltungsanordnung des Spannungsreglers so angeordnet,
daß die erste Anschlußklemme 45 der Plusleitung 22 und die zweite Anschlußklemme 46 der Minusleitung 17
zugewandt ist. <t0
Ist als Batterie 19 ein Akkumulator mit der Nenn-Zellenspannung 12 Volt eingebaut, so beträgt im
normalen Betrieb die höchste Ladespannung etwa 14,5VoIt. Bis zu diesem Spannungswert weist das
zweipolige Schaltelement 21 einen sehr hohen Innenwiderstand auf. Übersteigt aber — beispielsweise
infolge eines Defektes in dem Spannungsregler 39 — die Ladespannung diesen Höchstwert um einen bestimmten
Betrag, dann sinkt der Innenwiderstand des zweipoligen Schaltelements auf einen sehr kleinen Wert. Dies hat
folgenden Grund: Die Zenerspannung der Zenerdiode 48, also diejenige Sperrspannung, oberhalb der die
Diode 48 durchbricht, ist so bemessen, daß sie etwa 2 Volt über der höchsten Ladespan.mng liegt. Erreicht
im Schadensfall die über den beiden Anschlußklemmen 45, 46 liegende Spannung einen Wert, der die Summe
aus der Zenerspannung der Diode 48 und der zur Aussteuerung des Transistors 47 erforderlichen Basis-Emitter-Spannung
übersteigt, so bricht die Zenerdiode 48 durch und steuert den Transistor 47 in seinen
leitfähigen Zustand. Weil dieser Transistor 47 nun an der — zu hohen — Ladespannung ohne jeden in Serie mit
seiner Schaltstrecke liegenden Schutzwiderstand betrieben wird, nimmt der über die Kollektor-Emitter-Strecke
fließende Strom sehr hohe Werte an. Infolgedessen wird das Transistorelemeni 47 auch sehr stark erwärmt. Die
Wärme, die bei der örtlichen Erhitzung des Halbleiterelements entsteht, kann nicht genügend schnell abgeführt
werden, so daß die Kollektor-Emitter-Strecke durchlegiert. Dieser Vorgang ist irreversibel. Die
Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 47 weist dann also einen sehr kleinen ohmschen Widerstand auf,
der sich nicht mehr wesentlich ändert.
Der Widerstand 49 dient dazu, im normalen Betrieb die Basis des Transistors 47 auf den Emitter zu beziehen,
den Transistor 47 also gesperrt zu halten. Der Kondensator 51 hat die Aufgabe, Spannungsspitzen
abzufangen, die über dem zweipoligen Schaltelement auftreten können und unbeabsichtigt bereits ein
Auslösen des Sicherungselements bewirken würden. Alle die Elemente 47, 48, 49, 51 können in der
integrierten Schaltungstechnik auf einem Chip untergebracht werden.
Wenn nun im Schadensfall das zweipolige Schaltelement 21 bleibend einen sehr geringen Durchlaßwiderstand
aufweist, bricht die Ausgangsspannung des Generators 10 zusammen, der Strom durch die
Erregerwicklung 14 nimmt ab und die Lichtmaschine entregt sich somit selbsttätig. Über die Ladekontrollampe
40 — die nun aufleuchtet — fließt ein Strom von dem Pluspol 18 der Batterie 19 über den durchlegierten
Transistor 37 einerseits und die Erregerwicklung 18 sowie die Regleranordnung andererseits zum Minuspol
17.
Der geschilderte Vorgang ist nicht rückgängig zu machen. Im Fall eines Defekts muß also der gesamte
Regler geprüft werden, ohne daß zunächst durch unsachgemäßes Hantieren an der Schaltungsanordnung
noch mehr Schaden angerichtet werden kann.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Einrichtung zum Entregen von Generatoren, insbesondere in Kraftfahrzeugen, bei Überspannung,
die im regulären Betriebszustand einen hohen ilnnenwiderstand aufweist und bei einer an ihren
Anschlußklemmen anliegenden, über einen vorgegebenen Wert hinausgehenden Spannung ihren Innenwiderstand
in Richtung auf einen kleineren Wert "> bleibend verändert, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung einen Transistor (47) enthält, der über eine Schwellwertanordnung (48)
angesteuert ist und der im leitenden Zustand [iurchlegiert.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennr.eichnet,
daß die Schwellwertanordnung (48) als Zenerdiode ausgebildet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß eine erste Anschlußklemme (45) der M Einrichtung mit dem Kollektor des Transistors (47)
und der Kathode der Zenerdiode (48), die zweite Anschlußklemme (46) der Einrichtung mit dem
Emitter des Transistors (47) und die Anode der Zenerdiode (48) mit der Basis des Transistors (47)
verbunden ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1815617A DE1815617C3 (de) | 1968-12-19 | 1968-12-19 | Einrichtung zum Entregen von Generatoren |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1815617A DE1815617C3 (de) | 1968-12-19 | 1968-12-19 | Einrichtung zum Entregen von Generatoren |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1815617A1 DE1815617A1 (de) | 1970-06-25 |
DE1815617B2 true DE1815617B2 (de) | 1978-04-06 |
DE1815617C3 DE1815617C3 (de) | 1978-11-30 |
Family
ID=5716696
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1815617A Expired DE1815617C3 (de) | 1968-12-19 | 1968-12-19 | Einrichtung zum Entregen von Generatoren |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1815617C3 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2638178A1 (de) * | 1976-08-25 | 1978-03-02 | Bosch Gmbh Robert | Schutzvorrichtung fuer elektronische schaltungen gegen ueberspannungen |
DE3125198A1 (de) * | 1980-06-26 | 1982-03-04 | RCA Corp., 10020 New York, N.Y. | "transistorschutzschaltung" |
US6806107B1 (en) * | 2003-05-08 | 2004-10-19 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Electrical fuse element test structure and method |
CN106786464A (zh) * | 2017-01-12 | 2017-05-31 | 徐向宇 | 主动防护式传感器隔离保护方法及其隔离保护电路 |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2718658A1 (de) * | 1977-04-27 | 1978-11-02 | Bosch Gmbh Robert | Einrichtung zur erkennung von lagerschaeden elektrischer maschinen |
DE2841544A1 (de) * | 1978-09-23 | 1980-04-03 | Bosch Gmbh Robert | Diodenbaugruppe |
DE3119551A1 (de) * | 1981-05-16 | 1982-09-09 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | "stromerzeugungssystem" |
JP4830838B2 (ja) * | 2006-12-19 | 2011-12-07 | 株式会社デンソー | 電気電子回路 |
-
1968
- 1968-12-19 DE DE1815617A patent/DE1815617C3/de not_active Expired
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE1815617A1 (de) | 1970-06-25 |
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