DE277356C

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Publication number: DE277356C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 277356 KLASSE 21 a. GRUPPE

VALERE ALFRED FYNN in ST LOUIS, V. St. A.

die Batterie ladet.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 10. Mai 1913 ab.

Die Erfindung betrifft den Betrieb von Explosionsmotoren, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei dem eine Dynamomaschine mit zwei Ankerwicklungen zum Anlassen des Explosionsmotors mit Batteriestrom als Motor läuft, während sie nach Ingangsetzung des Explosionsmotors als Generator die Akkumulatorenbatterie ladet.

Auf den von Explosionsmotoren getriebenen Kraftfahrzeugen befinden sich in der Regel Akkumulatorbatterien, die dazu bestimmt sind, den Strom für die Zündung des Explosionsmotors und für Beleuchtungszwecke zu liefern. Ihre Spannung wird selten über 12 Volt gewählt. Es ist nämlich wünschenswert, auf Kraftfahrzeugen eine möglichst kleine Zahl Akkumulatorzellen anzuordnen. Die Zahl dieser Zellen sollte nur von der besten Lampenspannung abhängen, und Parallelschaltung der Zellen ist zu vermeiden. Wird nun diese Batterie, was bereits bekannt ist, zum Anlassen des Explosionsmotors durch einen Elektromotor benutzt, so tritt bei der kleinen verfügbaren Spannung die Schwierigkeit auf, eine genügend kleine Dynamo zu konstruieren, welche imstande ist, den Explosionsmotor in Bewegung zu setzen und ihn auf genügend hohe Drehzahl zu bringen. Diese Schwierigkeit wird noch erhöht, wenn die gleiche Dynamo auch zur Ladung der Batterie dienen und die Ladung bei verhältnismäßig niederer Drehzahl einsetzen soll. Diese verschiedenen Absichten können nur durch besondere Schaltungen erreicht werden, und es ist wichtig, dieselben unter Vermeidung von zerstörenden Funken vornehmen zu können.

Zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten werden nach der Erfindung auf der Dynamomaschine zwei Ankerwicklungen benutzt, die mittels eines Kontrollers zum Anlassen des Explosionsmotors parallel und beim normalen Betrieb in Reihe geschaltet werden. So wird z. B., um den Explosionsmotor anzulassen, die eine Ankerwicklung unmittelbar an die Batterie angeschlossen, während die andere zwar auch an die Batterie gelegt ist, aber unter Zwischenschaltung einer Erregerwicklung. Mit zunehmender Geschwindigkeit nimmt dann der Strom in der Erregerwicklung ab. Ist eine genügende Drehzahl erreicht, so werden mittels des Kontrollers die Stromkreise. ohne Unterbrechung derart umgeschaltet, daß die beiden Ankerwicklungen in Reihe liegen. Auf diese Weise erreicht die Maschine als Motor eine ausreichende Drehzahl, während sich die Dynamomaschine als Generator schon bei niedrigerer Drehzahl erregt.

Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung

schematisch. Fig. ι zeigt die gesamte Anlage, einschließlich der Schaltvorrichtungen, während die Fig. 2 bis 4 einzelne Phasen des Schaltvorganges wiedergeben.

In Fig. ι trägt der Anker der Dynamomaschine zwei Wicklungen 2 und 24, die je mit einem Stromwender verbunden sind; auf dem einen Stromwender schleifen die Bürsten 3, 4, auf ν dem anderen die Bürsten 26, 25.

5 ist eine Nebenschlußerregerwicklung mit wenigen Windungen und niedrigem Widerstand, 6 eine solche mit vielen Windungen und hohem Widerstand, welche mit ersterer in Reihe geschaltet ist. 7 ist eine zu den Wickhingen 5 und 6 gleichachsig angeordnete Reihenwicklung mit verhältnismäßig vielen Windungen. Die Batterie 14 kann mit der Dynamomaschine entweder durch den Kontroller 48 oder den selbsttätigen Schalter 18 verbunden werden. Zwei Widerstände 46, 47 liegen im Erregerstromkreis, und der Widerstand 47 liegt auch noch im Ladestromkreis. Beide Widerstände werden am besten in Eisen ausgeführt und in. einem luftleeren Raum untergebracht. Sie sind zweckmäßig so bemessen, daß ihr Widerstand nach Erreichung einer gewissen Stromstärke sehr rasch ansteigt. Dadurch wird einerseits . die Belastung der Dynamomaschine und anderseits ihre Spannung, einigermaßen auch bei Leerlauf, begrenzt, und zwar genauer, als dies mit der Wicklung 7 allein geschehen könnte. Der Kontroller 48 kann gemäß der Zeichnung sechs Kontaktstellungen einnehmen. Der Leiter 15 ist mit dem negativen Pol der Batterie 14 und auch mit einem Kontaktfinger 35 des Kontrollers 48 verbunden, während die anderen sechs Kontaktfinger an die Leiter 22, 23, 36, 37, 38 und 39 angeschlossen sind.

Steht der Kontroller 48 in der Stellung 40 (Ruhestellung), so sind die Verbindungen so, wie sie das Schema der Fig. 2 zeigt. Vom positiven Pol der Batterie ausgehend führt ein Stromkreis über Bürste 26, Ankerwicklung 24, Bürste 25, Leiter 38, Kontaktsegment 30 des Kontrollers, Leiter 39, Feldwicklungen 5, 6, Widerstand 46, Widerstand 47, Bürste 4, Ankerwicklung 2, Bürste 3, Leiter 36, Kontaktsegment 29 und Leiter 37 wieder zurück zum positiven Pol, während ein anderer Stromkreis in der erwähnten Weise über die beiden Ankerwicklungen 24, 2, aber, statt über die Wicklungen 5, 6 und die Widerstände 46, 47, über die Spannungsspule 8 des selbsttätigen Schalters 18 führt. Die Stromquelle 14 ist also nur einpolig mit der Maschine verbunden, führt letzterer somit keine Energie zu, und da die Ankerwicklungen 2, 24 z. B. gegeneinander geschaltet sind, so ist die Maschine

6p nicht selbsterregend, obgleich der Erregerstromkreis geschlossen ist; es ist also die Spannungsspule 8 auch stromlos. Bei dieser Schaltung ist es gleichgültig, ob die Dynamomaschine läuft oder nicht.

Soll die Maschine als Motor arbeiten und den Explosionsmotor in Gang bringen, so wird der Kontroller 48 in die Stellung 41 gebracht, wobei die Verbindungen der Stromkreise in diejenigen der Fig. 3. übergehen. Für diese Stellung, die Anlaßstellung, führt ein Stromkreis vom positiven Pol der Batterie 14 über Bürste 26, Ankerwicklung 24, Bürste 25, Leiter 38, Kontaktsegment 30, Leiter 39, Feldwicklung 5, Punkt 49, Leiter 23, Kontaktsegment 28 und Leiter 15 zurück zum negativen Pol der Batterie; ein anderer Stromkreis führt vom positiven Pol der Batterie über Leiter 37, Kontaktsegment 29; Leiter 36, Bürste 3, Ankerwicklung 2, Bürste 4, Leiter 22, Kontaktsegment 28 und Leiter 15 zurück zum negativen Batteriepol. Die eine Ankerwicklung (2) ist also unmittelbar, die andere (24) unter Zwischenschaltung der Erregerwicklung 5 an die Klemmen der Batterie 14 geschaltet. Hierdurch erreicht man, daß die Erregerwicklung 5, da sie nur von einem Teilstrom durchflossen wird, mit großer Windungszahl bei_: kleinem Drahtquerschnitt ausgeführt werden kann. Hierdurch wird sie für den Betrieb des Motors als Generator bedeutend geeigneter. Die Wicklung 6 ist kurzgeschlossen, und die Spule 8 liegt nur an einem Teil der Batteriespannung. Wie ersichtlich, ist die Änderung dadurch zustande gekommen, daß die Bürste 4 einerseits an den negativen Pol der Batterie, anderseits an Punkt 49 gelegt worden ist. Der Motor zieht stark an, da alle Ankerwindungen tätig sind und infolge des niedrigen Widerstandes der Wicklung 5 ein starkes Erregerfeld vorhanden ist. Der Motor kann also trotz niederer Spannung genügend klein gehalten werden. Mit zunehmender Drehzahl steigt die gegenelektromotorische Kraft in der Ankerwicklung 24, so daß der Erregerstrom sinkt und eine höhere Drehzahl erreicht wird. Für diese Anlaßperiode ist der selbsttätige Schalter 18 außer Wirkung.

Ist die Zündung des Explosionsmotors in Gang, so wird der Kontroller 48 in die Stellung 42 gebracht. Hierdurch wird nur die Batterie abgeschaltet, indem der Kontaktfinger 35 das Kontaktsegment 28 verläßt. Dies entspricht in Fig. 3 dem Unterbrechen des Leiters 15. Diese Abschaltung kann ruhig vorgenommen werden, da der Erregerstromkreis dadurch nicht unterbrochen wird.

Bei weiterer Bewegung des Kontrollers 48 in Stellung 43 werden die Verbindungen nicht geändert, damit die im Feld angesammelte Energie Zeit hat, durch Widerstand zerstört zu werden. Während dieser Zeit ist jede Selbsterregung ausgeschlossen, da die beiden

Ankerwicklungen sowohl in Stellung 42 wie 43 gegeneinander geschaltet sind.

Wird der Kontroller 48 in die Stellung 44 gebracht, so vergrößert sich der Widerstand des Erregerstromkreises; es werden aber keine Stromkreise unterbrochen. Dies entspricht in Fig. 3 der Aufhebung der direkten Verbindung zwischen Punkt 48 und Bürste 4. In Stellung 44 sind die Verbindungen dieselben wie in Stellung 40 und in Fig. 2.

Da jetzt alle kinetische Energie des Feldes verzehrt sein sollte, könnten alle Stromkreise geöffnet werden, um von der Schaltung in Fig. 2 zu derjenigen in Fig. 4 überzugehen.

Es ist aber vorzuziehen, statt dessen dieses Ziel durch momentanen Kurzschluß einer der Ankerwicklungen zu erreichen. Zu diesem Zweck sind im Kontroller 48 die Kontakte 31, 32, 33, 34 so nahe an die Kontaktsegmente 29, 30 herangelegt, daß die Kontaktfinger diese beiden Kontaktgruppen gleichzeitig berühren können.

Steht der Kontroller 48 in Stellung 45, so sind die in Fig. 4 dargestellten Stromkreise hergestellt. Ein Stromkreis führt von Bürste 26 über Leiter 37, Kontakt 33, Kontakt 31, Leiter 39, Erregerwicklungen 5 und 6, Widerstand 46, Widerstand 47, Bürste 4, Ankerwicklung 2, Bürste 3, Leitung 36, Kontakt 34, Kontakt 32, Leiter 38, Bürste 25 und Ankerwicklung 24. Die Dynamo wird selbsterregend, indem die zwei Ankerwicklungen 24, 2 nun in Reihe mit den Erregerwicklungen 5, 6 geschaltet sind. Die Spannungsspule 8 liegt an den Klemmen der in Reihe geschalteten Ankerwicklungen, indem auch ein Stromkreis von Bürste 26 über Leiter 37, Kontakt 33, Kontakt 31, Leiter 39, Spannungsspule 8, Bürste 4, Ankerwicklung 2, Bürste 3, Leiter 36, Kontakt 34, Kontakt 32, Leiter 38 und Bürste 25 zurück zur Ankerwicklung 24 führt. Die Spannungsspule 8 schließt dann die Kontakte 10, 11, sobald die Dynamospannung genügend hochgestiegen ist.

Arbeitet die Dynamomaschine auf die Batterie, so fließt der Ladestrom durch den Widerstand 47 und die entmagnetisierende Erregerwicklung 7. Das Feld wird nicht nur durch den Einfluß der Wicklung 7, sondern auch durch denjenigen von Widerstand 47 geschwächt ; denn je mehr Verluste im Widerstand 47 auftreten, desto kleiner wird die Spannung an den Klemmen der Erregerwicklungen 5 und 6. Die Belastung der Dynamomaschine wird hierdurch begrenzt. Läuft die Maschine leer, so kann der Erregerstrom eine gewisse Größe wegen des Widerstandes 46 nicht übersteigen, wodurch die Spannung der Maschine auch ohne Belastung einigermaßen in Schranken gehalten wird.

Obgleich die Wicklung 7 und die Widerstände 46 und 47 beispielsweise als Mittel zur Begrenzung der Dynamobelastung angeführt worden sind, könnte statt dessen irgendein anderes hierfür geeignetes Mittel benutzt werden; so z. B. ließe sich die sogenannte Sayers-Bürste benutzen, welche wenigstens auf dem ■ Stromwender des einen der beiden Anker 2, zwischen den Hauptbürsten anzuordnen wäre; die. Erregerwicklung 5 müßte dann bei Lauf der Dynamomaschine als Generator an eine Hauptbürste und an die Sayers-Bürste angeschlossen werden, würde also nur von einem Bruchteil der erzeugten Spannung gespeist werden.

Die beschriebene Erfindung ist natürlich auch für andere Anwendungsmöglichkeiten als den Betrieb von Kraftfahrzeugen brauchbar, sofern dort nur die gleichen Bedingungen zu erfüllen sind wie die in der Einleitung genannten. Hier kämen vor allem Motorboote in Frage.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Betrieb von Explosionsmotoren, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei dem eine Dynamomaschine mit zwei Ankerwicklungen zum Anlassen des Explosionsmotors mit Batteriestrom als Motor läuft, während sie nach Ingangsetzung des Explosionsmotors als Generator die Batterie ladet, dadurch gekennzeichnet, daß beim Anlassen des Explosionsmotors, also beim Betrieb der Dynamomaschine als Motor, beide Ankerwicklungen (2, 24) parallel, hingegen nach dem Anlaufen des Explosionsmotors, wenn die Dynamomaschine als Generator die Batterie ladet, hintereinander geschaltet werden.

2. Anordnung für den Betrieb nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Hintereinanderschaltung der Ankerwicklungen (2, 24) zum Laden der Akkumulatoren Einrichtungen vorgesehen sind, die eine Überlastung der Maschine verhüten.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhütung der Überlastung die Erregerwicklung (5) nur zu einem Teil der Ankerwicklungen mittels Sayers-Bürste parallel geschaltet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Anlassen des Explosionsmotors die eine Ankerwicklung (2) unmittelbar, die andere (24) aber in Reihe mit der Erregerwicklung (5) an die Batterie (14) angeschlossen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.