DE2335992A1

DE2335992A1 - Spannungsregelsystem fuer wechselstromgeneratoren

Info

Publication number: DE2335992A1
Application number: DE19732335992
Authority: DE
Inventors: Riwen Abramowitsch Bot; Irschi Grus; Geb Tomskaya Olga Geor Maldowa; Geb Blinowa Swetla Neschdanowa; Geb Burdo Inna Anato Sinowiewa; Irschi Ulegla
Original assignee: NII EX I AVTOMOBIL ELEKTROOBOR; Pal Magneton np
Current assignee: NII EX I AVTOMOBIL ELEKTROOBOR; Pal Magneton np
Priority date: 1973-07-14
Filing date: 1973-07-14
Publication date: 1975-01-30

Description

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SPAHNUKGSEEGEIßYSTM FOE

Die vorliegende Erfindung betrifft Regelungssysteme elektrische. £*Maschinen, insbesondere die Spannungsregelsyeteme für Wechselstromgenerator^beispielsweise für Kraftfahrzeuge, Schlepper und andere Verkehrsmittel·

Es sind Spannungsregelsysteme für den Wechselstromgene-

cen
rator* mit einer Gleichrichteranlage, z.B. einem. Leistungsgleichrichter zur Spe^-isung der Akkumulatorenbatterie und anderer Verbraucher mit Gleichstrom bekannt, die einen kontaktlosen Spannungsregler zur Stomsteuerung der Generatorfeldwicklung enthalten. Der gennante Regler besitzt einen Eingangsspannungsteiler und zwei Anodenanschlüsse» von denen der eine mit der

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Akkumulatorenbatterie und der andere mit dem genannten Geneilen
rator verbunden ist, wobei zwischen^zwei erwähnten Anodenanschlüssen ein Einspeisungskreis des Generators geschaltet ist, welcher seine Anfangserregung beim Anlaufmoment gewährleistet. Zum Schutz vor Abreißender Plusleitungen, die den Generator mit dem Verbraucher und die Akkumulatorenbatterie mit dem Regler verbinden, ist im Regelungssystem ein gesonderter Schutzkreis für diese. Plusleitungen vorgesehen.

Die Anwendung in solchen Regelungssysömen eines kontaktlosen Spannungsregelers, der eine erhöhte Zuverlässigkeit gegenüber dem Vibrationsspannungsregler sowie geringere Abmessungen aufweist, gestattet es, die Störungsanfälligkeit des Systems durch den Einbau des Spannungsreglers in den Generator wesentlich zu verringern.

Hierbei werden die bein Verwechseln von Leitungen

Klemmen _θ
und Kurzschließen der ^v des Reglrs auftretenden gefährlichen

ν behoben. Beim Einbau des Spannungsreglers in den Generator werden jedoch nicht alle Betriebsstörungen im System vermieden.

Zur Verhinderung der Batterieentladung über die Generatorfeldwicklung bei stillstehendem Motor werden gegenwärtig drei zusätzliche Dioden, die auch im Generator untergebracht sind, angewendet.

Diese drei Zusatzdioden bilden gemeinsam mit der Minusgruppe von Dioden des Hauptleitungsgleichrichters eine unabhängige Speisequelle für den Erregerwicklungsstromkreis, wodurch die Batterieentladungüber den Generatorfeldwicklungs-

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kreis vermieden wird, wenn die EMK des Generators kleiner ist als die der Batterie.

Zur Erhöhung der Regelgenauigkeit wird der Eingangsspannungsteiler des Reglers mit empfindlichem Schwellenelement zu einer einzelnen Klemme herausgeführt und an die Batterie angeschlossen.

Hierbei ist die gefährlichste Betriebsstörung das Abreißen der Plusleitung, die vom Generator her zur Batterie und zum anderen Verbraucher geht, was zum Verbrennen der Generatorfeldwicklung sowie zum Ausfall des Spannungsreglers führt. Beim Abreißen der Plusleitung wird der Eingangäspannungsteiler vom Generator abgeschaltet und bleibt nur an der Batteriespannung angeschlossen.

Der an den Spannungsteiler angeschlossene Glimmstabilisator spricht nicht an und der Endstufentransistor des Reglers befindet sich im eingeschalteten Zustand, indem eine bedeutende Vergrößerung der Ausgangsspannung des Generators bei Überdrehzahl des Generatorläufers hervorgerufen wird.

Eine ähnliche Betriebsstörung kann in manchen Schaltungen des Reglers ohne drei Zusatzdioden auftreten, z.B. bei der Speisung des Erregerwicklungskreises von der Nulleiterausführung des Generators. Der Schutz des Regelungssystems beim obenbeShriebenen Havariebetrieb ist eines der wichtigsten Probleme der Regelungssysteme.

Durch die Beseitigung dieses Kachteils wird die Siehe:

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heit des Systems erhöht. Dies ist im Falle der Verwendung von Integralspannungsreglern, deren hohe Zuverlässigkeit "beim Fehlen eines Schutzes vor einem solchen Havariebetrieb nicht vollständig genutzt wird, von großer Bedeutung.

Die bekannten Schutzschaltungen gegen das Abreißen der Plusleitung (siehe beispielsweise die USA-Patentschriften 3 467 853 und 3 467 854, Klasse 322-28 der Firma General Motors Corporation, die britische Patentschrift 1 190 134, Klasse C3R der Firma General Motors Limited) sind sehr kompliziert oder nicht wirkungsvoll und entsprechen nicht den an moderne Regelungssysteme gestellten Anforderungen.

Die Schutzschaltung gemäß den USA-Patentschriften 3 467 853 und 3 467 854 enthält zahlreiche zusätzliche Glieder wie Eingangsspannungsteiler, Filter und Schwellenelement Glimmstabilisator«

Außer der Kompliziertheit weist diese Schutzschaltung noch einen wesentlichen Nachteil^ der darin besteht, daß beim Ansprechen des Schutzes die Spannung auf 19...20 V ansteigt, was zur Überlastung der Batterie und anderer Verbraucher führen kann.

Dieser Nachteil ist teilweise in der britischen Patentschrift 1 202 349, Klasse C3R der Firma General Motors Corpo-

um noch
ration durch die Ergänzung ^v eine η Transistor beseitigt·

in der Patentschrift 1 190 134 behandelte Schutzschaltung ist konstruktiv einfach. Sie schützt nur beim Abreißen der Plusleitung des Spannungsteilers, spricht aber nicht beim Abreißen der Generatorplusleitung an. Darüberhinaus ge-

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BAD ORiQINAL

währlei3tet eine solche Schutsschaltung keine Zuführung des Anfangserregerstroms des Generators im Zeitpunkt des Leitungssehutzes.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, die obengenannten Nachteile zu vermeiden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spannungsregeleystem für einen Wechselstromgenerator zu schaffen, das eine bedeutende Zuverläsigkeit aufweist und eine "perre eier Batterieentladung auf der Generatoprfeldwicklung bei nicht arbeitendem Motor und einen Stromkreis für dio Zuführung des Anfangserrogerstroms des Generators beim Anlaufen sowie eine Schutzeinrichtung gegen das Abreißen der Generatorplusleitung enthält.

Dies wird dadurch erreicht, daß im Spannungsrogelsystem eines Wechselstromgenerator mit einem den Verbraucher und darunter die Akkumulatorenbatterie speisenden Leistungsgleichrichter, welche einen kontaktlosen Spannungsregler zur Stromsteuerung der Generatorfeldwicklung mit einem Eingangsspannungsteiler und zwei Anodenanschlüssen, von denen der eine mit der Akkumulatorenbatterie und der andere mit dem Generator verbunden ist, einen zwischen^zwei erwähnten Anodenschlüssen geschalteten Einspeisungskreis des Generators, welcher seine Anfangserregung im Anlaufmoment gewährleistet, und einen Schutzkreis zum Schutz vor Abreißen der Plusleitungen, die den Generator mit dem Verbraucher und die Akkumulatorenbatterie mit dem Regler verbinden, enthält, erfindungsgemäß der

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Schutzkreis zwei in Reihe geschaltete Dioden enthält, zu einer von denen ein Widerstand parallel geschaltet ist und die gemeinsame Klemme dieses Widerstandes und der Diode an den Speisestromkreis des Generators und die andere Klemme des Schutzkreises an die Akkumulatorenbatterie abgeschlossen sind,

die

wobei zwischen^vz;wei Dioden ein Eingangsspannun/^steiler geschaltet ist.

Es ist auch sv/eckmäßig, bei der Speisung des Stromkreises der Generaterregerwicklung von* dem Zusatzgleichrichter den Anodenansehluß des Spannungsreglers, an den die Speise- und Schutzkreise angeschlossen sind, mit dem obengenannten Zusatzgleichrichter zu verbinden.

Falls der Erregerwicklungskreis de3 Generators von dem Nullpunkt seiner Ausgangswicklungen gespeist wird, kann der Anodenansehluß des Spannungsreglers, an den die Speise - und Schutzkreise angeschlossen sind, mit dem erwähnten Nullpunkt verbunden sein.

ir.ichfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels des Spannungsregelsystems des Wechselstromgenerators und der beigelegten Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 d;is Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Spannung srege1systems mit dem Anschluß des Erregerwicklungskreises an einen zusätzlichen Gleichrichter,

Fig. 2 ein Prinzipschaltbild desselben erfindungsgemäßen Spannungsregelsystems mit dem Anschluß des Erregerwicklungs-

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lcreises an den Nullpunkt der ^Generatorausgangswieklungen.

Wie aus der Fig. 1 zu ersehen ist, enthält der Wechselstromgenerator 1 Ausgangswicklungen 2, 3, 4, die mit Leistungsdioden 5 des die Akkumulatorenbatterie und Verbraucher speisenden Zweipuls-Dreiphasengleichrichtcrs verbunden sind, sowie eine Erregerwicklung 6, die an einen zusätzlichen Gleichrichter 7 angeschlossen ist.

Der Zusatzgleichrichter 7 gewährleistet neben der Speisung des Stromkreises der Erregerwicklung 6 auch eine Sperrung äß*" Jatterieentladung über die genannte Erregerwicklung 6 bei nicht arbeitendem Motor. Das SpannungsregeIsystem des Wechselstromgenerators 1 enthält einen kontaktlosen Spannungsregler 8, der den Strom der Erregerwicklung 6 steuert. Der kontaktloser Regler 8 besitzt eine Ausgangsstufe, bestehend aus zwei Transistoren 9 und 10, die nach der Schaltung eines "zusammengesetzten Transistors" -an den Widerstand 11 im Kollektorstromkreis des Transistors 10 angeschlossen sind, wobei das zweite Ende des Widerstandes 11 mit dem Kollektor des Transistors 9 und der Ausgangsklemme F des Wechselstromgenerators 1 verbunden ist. Der Widerstand 11 dient zur Verminderung der Leistungsverluste "des zusammengesetzten Transistors" bei seinem offenen Zustand. Der Emitter des Transistors 9 ist mit der Basis des Transistors 10 verbunden.

Der gemeinsame Verbind* ngspunkt ist über den Widerstand 12 mit der Minusleitung des Reglers 8 geschaltet, an den auch der Emitter des Ausgangstransistors 10 angeschlossen ist.

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Die Eingangskreise des Reglers 8 stellen einen Spannungsteiler mit Widerständen 13 und 14 sowie einen Glimmstabilisator 15 dar, dessen einer Anschluß mit dem Mittelpunkt zwischen diesen Widerständen geschaltet ist. Der zweite Anschluß des Glimmstabilisator 15 ist mit dem Basiskreis des Steuertransistors 16 und dem Widerstand 17 geschaltet. Der Emitter des Transistors 16 und das zweite Ende des Widerstandes 17 sind in der gemeinsamen Minusklemme des Reglers 8 miteinander verbunden. Der Kollektor des Transistors 16 ist über die Diode 18 mit der Basis des Transistors 9 und über den Widerstand 19 mit der Plusklemme ^WA^M des Spannungsreglers 8 verbunden. Zwischen der Basis und dem Kollektor des Steuertransistors 16 ist eine Kapazität 20 eingeschaltet. Der Rückkopplungskreis - Widerstand 21 und Kondensator 22 - ist zwischen dem Kollektor des Transistors 9 und der Basis des Transistors 16 verbunden.

Die Plusklemme "A" des Spannungsreglers 8 ist an den Zusatzgleichrichter 7 im Generator 1 angeschlossen. Außer der Plusklemme "A" besitzt der Spannungsregler 8 eine zweite Plusklemme "B", die über den Schalter 23 mit der Batterie verbunden wird. Zwischen den Klemmen ^HA^M und "B" des Spannungsreglers 8 ist ein Stromkreis geschaltet, der die Funktion eines Speisestromkreises für die Erregerwicklung "beim Anlaufen

des Generators trägt, sowie ein Schutzkreis des Systems im Falle der Betriebsstörung beim Abreißen der Plusleitung, die den Generator mit Verbrauchern und die Akkumulatorenbat-

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terie mit dem Regler verbinden.

Der Speisestromkreis besteht aus einem Widerstand 24, der mit einem Ende an die Klömme ^wA^tt angeschlossen ist. Mit dem Widerstand 24 ist der Schutskreis in Reihe geschaltet, der aus einem parallel geschalteten Widerstand 25 und einer Diode 26 und einer mit der letzteren in Reihe geschalteten Diode 27 besteht. Die beiden Dioden 26 und 27 sind so geschaltet, daß der Strom von der Batterie durch den Schalter 25 an den Spannungsteiler 13, 14 und an den Kreis der Erregerwicklung 6 geleitet wird. Ein Arm des Spannungsteilers 13, 14 ist zwischen der Diode 27 und dem Widerstand 25 geschaltet, während der andere an die Klemme "-" des Spannungsreglers 8 angeschlossen ist.

Das SpannungsregeIsystem arbeitet wie folgt:

Beim Schließen der Kontakte des Schalters 23 fließt der Entladestrom der Akkumulatorenbatterie durch die Dioden 26 und 27, den Widerstand 24 im Speisestromkreis, die Erregerwicklung 6, den Widerstand 11, den Übergang Kollektor - Emitter des '-transistors 10 in die Minusklemme des Spannungsreglers 8, Die Transistoren 9 und 10 sind in diesem Zeitpunkt in einem offenen Zustand, da ihre Basis-Emitter-Übergänge iK Sinne

der Leitfähigkeit nach dem Stromkreis? Widerstand 19, Diode 18, Basis-Emitter-Stromkreise der Transistoren 9 und -..·]'> oh .lagt sind. Der von der Batterie durch den Stromkreis 27-24 zugeführte Strom gewährleistet üe :irif;i:i^liche Generat crerregung.

Sobald der Generator zu drehen beginnt, entsteht in sei-40988 5/0269

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-ionen Ausgangsklemmen und im Eingangsteiler eine Spannung, deren Größe ansteigen wird.

Erreicht der Cenerator den Spannungspegel, der gleich dem Pegelbereich ist, so werden der Glimmstabilisator 15 durchgeschlagen, der Steuertransistor 16 geöffnet, indem er den Eingang der Ausgangsstufe überbrückt, und die Transistoren 9 und 10 geschlocsen.

Der Erregerstrom und folglich die Generatorspannung fangen an^abzufallen. Dann wiederholt sich der Prozess und die Abwechslung der Schalt zustände "Oifel" - "GESCIiLOSSElI¹¹, die mit hinreichend großer Frequenz abläuft, gewährleistet die Aufrechterhaltung der Generatorspannung -auf rl»m erforderlichen Spannungspegel.

Die erfindungsgemäße Schaltung gestattet einen wirksamen Schutz vor Betriebstörungen, nämlich gegen das Abreißen der Plusleitung 28 des Generators 1 oder der Plusleitung 29 des Spannungsreglers 8,mit Hilfe der einfachen und zuverlässigen Einrichtung der obengenannten Schutzstrornkreise aus Elementen 25, 26 und 27.

Beim Abreißen der Plusleitung 28 des Generators 1 ermöglicht der erwähnte Schutskreis das Ansprechen des Glimmstabilisators 15. Zu diesen Zweck ist die Diode 27 in der Sperrrichtung vom Zusatz^leichrichter 7 aus in Bezug auf den Entladestrom der Akkumulatorenbatterie geschaltet, was die Überbrückung des Einganisstromkreises im Spannungsregler ausschließt. Die Änderung der Regelspannung beim Einschalten des

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Schutzes ist unbedeutend und es besteht keine Gefahr für Batterie und andere Verbraucher, Da die Größe des Widerstandes 24 im Speisekreis durch die Notwendigkeit, eine Selbstregelung des Generators bei einer bestimmten Drehzahl seines Läufers sicherzustellen, beschränkt ist, ist ein zusätzlicher Regelfehler möglich.

Der iusätzliche Regelfehler ist bedingt durch die Wir-

die .

kung der durch ^ Batterie nicht gefilterten Spannung am Ausgang des Susatzgleichrichters 7 beim Vorliegen der Diode 27. Die Schaltung sieht daher einen mit dem Widerstand 24 in Reihe geschalteten zusätzlichen Widerstand 25 vor. Damit dieser Widerstand die Bedingungen der Generatorselbsterregung nicht beeinträchtigt, ist er mit der Diode 26überbrückt. Die Diode 30 dient zum Löschen von EMK. der Selbstinduktion der Erregerwicklung. Das in der Fig. 2 dargestellte System unterscheidet sich von dem obenboschriebenen System durch das Einschalten des Stromkreises der Erregerwicklung 6. In dieser Ausführungavariante ist der Stromkreis der Erregerwicklung 6 an den Nullpunkt der als Stern geschalteten Ausgangswicklungen 2, 3» 4.des Generators angeschlossen» Wie aus der Schaltung zu ersehen ist, unterscheidet sich die Arbeit des Regelsystems von der des obenbeschriebenen Systems nicht.

Die erfindunsgemäße Einrichtung sichert die erforderliche Regelgenauigkeit und schützt das System vor der Erhöhung der Spannung beim Abreißen der Plualeitungen des Gene-rators und Reglers. Die Erfindung ist nicht auf den beschriebe-

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nen Spannungsregler "beschränkte ^m System kann ein beliebiger kontaktloser Spannungsregler _t beispielsweise ein Tii^Tristorregier verwendet werden.

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Claims

PAIENIANSPRÜCHE:

I.)Spannungsregelsystem für Wechselstromgeneratoren mit einem den Verbraucher und darunter auch die Akkumulatorenbatterie speisenden Leistungsgleichrichter, das einen kontak.£losen Spannungsregler zur Stromsteuerung der Generatorfeldw ick lung mit einem Eingangsspannungsteiler undjzwei Anodenanschlüssen, von denen der eine mit der Akkumulatorenbatterie und der andere mit dem genannten Generator verbunden ist, einen zwischen den zwei erwähnten Anodenanschlüssen geschalteten Einspeisungskreis des Generators, welcher seine Anfangserregung beim Anlauf^en gewährleistet, und einen Schutzkreis zum Schutz vor Abreißen der Plusleitungen, die den Generator mit dem Verbraucher und die Akkumulatorenbatterie mit dem Regler verbinden, enthält, dadurch g e ken nzeichnet, daß der Schutzkreis zwei in Reihe geschaltete Dioden (26, 27) enthält, zu einer von denen (26) Gin Widerstand (25) parallel geschaltet ist, und die gemeinsame Kle-^nme dieses Wideretandes (25) und der Diode (26) an den Speisestromkreis des Generators und die andere Klemme des Schutzkreises an die Akkumulatorenbatterie angeschlossen sind, wobei zwischen zwei Dioden ein Eingangsspannungsteiler geschaltet ist.
2. Spannungsregelsystem nach Anspruch 1, dad urch gekennzeichnet, daß bei der Speisung der Erregerwicklung (6) de s Generators (1) vom Zusatzgleichrichter

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(7) der Plusanschluß des Spannungsreglers, an den die Speise- und Schutsücreise angeschlossen sind, mit dem obengenannten Zusatzgleichrichter (7) verbunden ist (Fis· ¹)·
3. SpannungsregeIsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Speisung des Stromkreises der Erregerwicklung· (6) des Generators (1) vom Nullpunkt seiner Ausgangswicklungen (2, 3, 4) der Plusanschluß des Spannungsreglers, an den die Speise- und Schutzkreise angeschlossen sind, mit dem erwähnten Nullpunkt verbunden ist (Pig. 2).

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