DE2352226C2 - Drehstromgenerator - Google Patents

Description

a) im Wickelraum der Phasenwicklung (4) ist eine zusätzliche Phasenwicklung (15) angeordnet,

b) die einzelnen Zweige der zusätzlichen Phasenwicklung (15) sind in Reihe geschaltet,

c) die anderen Anschlüsse der zusätzlichen Dioden (13) sind miteinander verbunden, und

d) in die Reihenschaltung der einzelnen Zweige -43 der zusätzlichen Phasenwicklung (15) ist die Schaltungsanordnung aus der zusätzlichen Erregerwicklung (14), den zusätzlichen Dioden (13) und der weiteren zusätzlichen Dioden (113) so gelegt, daß die zusätzliche Phasenwicklung ><> (15) und die Schaltungsanordnung (13, 14, 113) eine in sich geschlossene Reihenschaltung bilden (F ig. 3).

Die Erfindung betrifft einen Drehstromgenerator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. t-o

Drehstromgeneratoren für die Versorgung einer Batterieladeeinrichtung und weiterer Verbraucher in Kraftfahrzeugen werden in einem sehr weiten Drehzahlbereich betrieben. Dabei soll jedoch die Ausgangsspannung der Generatoren stets konstant sein. Aus der *■-, bekannten Generator-Kennlinie kann man entnehmen, daß bei einer konstanten Ausgangsspannung der erreichbare Ausgangsslrom eines Generators etwa in Form einer liegenden Parabel mit wachsender Drehzahl zunächst stark ansteigt. Im höheren Drehzahlbereich nimmt der erzielbare Ausgangsstrom jedoch nur noch wenig zu. Der Ausgangsstrom wird also begrenzt Bei der Dimerisionierung eines Generators ist man daher gezwungen, einen Kompromiß zu schließen dahingehend, daß ein Generator schon im unteren Drehzahlbereich einen ausreichenden Ausgangsstrom liefern kann, im oberen Drehzahlbereich aber ebenfalls einen möglichst großen Ausgangsstrom aufweist Die Ziele einer optimalen Dimensionierung sind: niedrige Einschaltdrehzahl, hohe Belastbarkeit, geringes Bauvolumen. Generatoren für Kraftfahrzeuge werden daher üblicherweise dreiphasig und mehrpolig ausgeführt sie haben eine Ständerwicklung mit großer Stromdichte. Der Wickelschritt ist gleich der Polteilung. Der Ständerwicklung ist ein Dreiphasen-Brückengleichrichter nachgeschaltet.

Bei solchen üblichen Generatoren sind die Phasenspannungen bei größeren Belastungen und höheren Drehzahlen sehr verzerrt, die Oberschwingungen der Spannungen sind sehr groß. Die dritte, die neunte, die fünfzehnte, die einundzwanzigste usw. Oberschwingung ist bei den üblichen Generatoren nicht belastbar. Die Oberschwingungen bei im Stern geschalteten Ständerwicklungen verursachen Potentialänderungen des Sternpunkts gegenüber dem positivei, und negativen Gleichstromausgang des Generators. Oberhalb einer bestimmten Drehzahl und/oder oberhalb einer bestimmten Belastung ist der Sternpunkt positiver als der positive Ausgang oder negativer als der negative Ausgang des Generators. Diese Potentialänderung hat die dreifache Frequenz der Grundschwingung, da der Gehalt der Phasenspannung an der dritten Oberschwingung überwiegt.

Dieser Umstand läßt sich durch geeignete Maßnahmen leistungssteigernd ausnützen, dahingehend, daß ein weiteres Anwachsen der Oberschwingungen begrenzt wird. Aus der DE-OS 21 05 364 ist schon eine Schaltungsanordnung bekannt, bei der vom Sternpunkt aus eine zusätzliche Plusdiode an den positiven Ausgang und eine zusätzliche Minusdiode an den negativen Ausgang des Generators gelegt ist. Diese Schaltungsanordnung bewirkt eine Leistungssteigerung dadurch, daß mit Hilfe der Zusatzdioden dem Verbraucher ein zusätzlicher Laststrom zugeführt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, Generatorleistung und Wirkungsgrad des gattungsgemäßen Drehstromgenerators zu erhöhen, sowie die Beanspruchung des Spannungsreglers herabzusetzen, um einen zuverlässigen Betrieb zu ermöglichen

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Generators möglich.

Bei dem ersten und bei dem zweiten Ausführungsbeispiel liegt die zusätzliche Erregerwicklung nicht im geregelten Haupterregungsstromkreis, die zusätzliche Erregerwicklung ist jedoch an den Ausgangsstromkreis des Generators angeschlossen. Beim dritten Ausführungsbeispiel ist die zusätzliche Erregerwicklung sowohl vom geregelten Haupterrcgerstromkreis als auch vom Ausgangsstromkreis des Generators getrennt, der Strom infolge der dritten Oberschwingung wird hier nur zur Steigerung der Erregerleistung verwendet.

Da der Generator bestimmungsgemäß mit einer

konstanten Spannung am Bordnetz des Kraftfahrzeuges arbeitet, werden bei allen drei Ausführungsbeispielen der benötigte Erregerstrom im geregelten Haupterregungsstromkreis geringer und die bei der Abschaltung der Haupterregerwicklung entstehenden Spannungsspitzen am Regler kleiner.

Die Erfindung kann besonders günstig bei schleifringlosen Generatoren angewandt werden, da in diesem Fall keine zusätzlichen Schleifringe erforderlich sind.

Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Generators sind ^;n der Zeichnung dargestellt und im zugehörigen Text beschrieben. Gleiche Schaltelemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt ein e:stes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Generators. Der Generator weist in bekannter Weise Plusdioden 1, Minusdioden 2 und Erregerdioden 3 auf. Die Dioden 1, 2, 3 sind an eine Phasenwickhingsanordnung 4 angeschlossen, die in einem Sternpunkt 104 zusammengeschaltet ist. Eine Erregerwicklung 5 ist einerseits an die Anoden der Minusdioden 2 und andererseits über einen Spannungsregler 6 an die Kathoden der Erregerdioden 3 angeschlossen. Ein Zündschalter 7 ist während des Betriebs des Kraftfahrzeugs, in den der erfindungsgemäße Generator einbaubar ist, geschlossen; eine Ladekontrollampe 8 zeigt die ordnungsgemäße Funktion des Generatorsystems an. Die Verbraucher 9 des Kraftfahrzeugs sind mit Hilfe eines Lastschalters 12 an das Generatorsystem anschaltbar; üblicherweise ist auch eine Batterie 10 im Kraftfahrzeug vorgesehen. An der Plusklemme 18 liegt die Kathode einer zusätzlichen Plusdiode 13a, an deren Anode ein Ende einer zusätzlichen Erregerwicklung 14 angeschlossen ist. Das andere Ende der zusätzlichen Erregerwicklung 14 ist an die Kathode einer zusätzlichen Minusdiode 13b angeschlossen, deren Anode an der Minusklemme 19 des Generators liegt. Eine Mittelanzapfung 114 der zusätzlichen Erregerwicklung 14 ist mit dem Sternpunkt 104 der Phasenwicklungsanordnung 4 verbunden.

Mit Hilfe des ersten Ausführungsbeispiels ist es möglich, die Ströme der Oberschwingungen als zusätzliche Erregerströme zu verwenden. 1st das Potential des Sternpunkts 104 beispielsweise positiver als das Potential der Plusklemme 18, so fließt ein zusätzlicher Strom aus dem Stempunkt 104 in die Mittelanzapfung 114 der Erregerwicklung 14 und über die zugehörige zusätzliche Plusdiode Ma zur Plusklemme 18. Über die Parallelschaltung aus den Verbrauchern 9 und der Batterie 10, die MinuskJemme 19 und die Minusdioden 2 ist der Stromkreis zu den Phasenwicklungen 4 geschlossen. Entsprechend verhält es sich, wenn der Sternpunkt 104 negativer ist als die Minusklemme 19.

in Bei dem in F i g. 2 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel weist die zusätzliche Erregerwicklung 14 keine Mittelanzapfung auf. Statt dessen sind von den beiden Enden der zusätzlichen Erregerwicklung 14 weitere zusätzliche Dioden 113 zum Sternpunkt 104 geführt.

ι--, Beim zweiten Ausführungsbeispiel wird jeweils die gesamte zusätzliche Erregerwicklung 14 von einem Strom durchflossen, wenn das Potential des Sternpunkts 104 vom Potential der Plusklemme 18 oder dem Potential der Minusklemme 19 abweicht.

;n Beim dritten Ausführ ngsbeispiel. das in Fig. 3 gezeigt ist, ist in den WicKtlraum der Phasenwicklung 4 eine zusätzliche Phasenwicklung 15 eingelegt. Die einzelnen Zweige der zusätzlichen Phasenwicklung 15 sind im Dreieck geschaltet, die Dreieckschaltung ist an

;-> einer Stelle jedoch geöffnet. An das eine Ende der offenen Dreieckschaltung der zusätzlichen Phasenwicklung 15 sind die beiden Diodenanschlüsse gelegt, die beim zweiten Ausführungsbeispiel an den Sternpunkt 104 angeschlossen waren. Die beiden Diodenanschlüsse,

jo die beim zweiten Ausführungsbeispiel an die Plusklemme 18 und die Minusklemme 19 gelegt waren, sind beim dritten Ausführungsbeispiel zusammengeschaltet und an das andere Ende der geöffneten Dreieckschaltung der zusätzlichen Phasenwicklung 15 gelegt.

!■■> Beim dritten Ausführungsbeispiel werden die dritte, die neunte, die fünfzehnte, die einundzwanzigste usw. Oberschwingung in der im Dreieck geschalteten und geöffneten zusätzlichen Ständerwicklung 15 erfaßt und über den aus den zusätzlichen Dioden 1?, 113

JIi bestehenden Einphasen-Zweiweggleichrichler zu einem Zusatzerregungsstromkreis geführt, der — wie oben schon geschildert — sowohl vom Stromkreis der Erregerwicklung 5 als auch vom Ausgangsstromkreis 18,19 des Generators getrennt ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Drehstromgenerator, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einer im Stern geschalteten Phasenwicklungsanordnung, vorzugsweise im Ständer, mit einer der Phasenwicklungsanordnung nachgeschalteten Plusdioden, Minusdioden und ggf. Erregerdioden enthaltenden Gleichrichteranordnung, mit einer Vorrichtung zum Erregen einer im Generator enthaltenen Erregerwicklungsanordnung, und mit zusätzlichen Dioden, die an den Sternpunkt und an den Generatorausgang angekoppelt sind und zur leistungssteigernden Ausnutzung der dritten Oberschwingung dienen, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Erregerwicklung (14) ;=, vorgesehen ist, daß die zusätzliche Erregerwicklung (14) eine Mittelanzapfung (114) aufweist, daß die Mittelanzapfung (114) an den Sternpunkt (104) der Phasenwicklungsanordnung (4) und die Enden der zusätzlichen Erregerwicklung (14) an die einen Anschlüsse der zusätzlichen Dioden (13) angeschlossen sind, und daß die anderen Anschlüsse der zusätzlichen Dioden (13) mit den Gleichstromausgangsklemmen (18, 19) des Generators verbunden sind (F ig. 1).

2. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion der Mittelanzapfung(114) von zwei weiteren zusätzlichen Dioden (113) übernommen ist, von denen je eine zwischen je einem Ende der zusätzlichen Erregerwicklung (14) und den Sternpunkt (104) der Phasenwicklungsanordnung (4) angeordnet ist (F i g. 2).

3. Generator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion des Anschlusses an den Sternpunkt (104) und an die Gleichstromausgangs- » klemmen (18,19) des Generators von der folgenden Anordnung übernommen ist: