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Verfahren und Vorrichtung zur schnellen
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Vorerregung von Drehstromgeneratoren Zusammenfassung Es werden ein
Verfahren und eine Vorrichtung zur schnellen Vorerregung von Drehstromgeneratoren
vorgeschlagen, die dazu dienen, die Selbsterregung von Drehstromgeneratoren bei
wesentlich niedrigeren Drehzahlen einsetzen zu lassen, d.h.
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die sogenannte Angehdrehzahl des Generators zu verbessern. Drehstromgeneratoren
sind so geschaltet, daß ein Vorerregungsstrom über die Ladeanzeigelampe oder Kontrollampe
fließt. Zur Erhöhung des Vorerregungsstroms wird so vorgegangen, daß die Ladeanzeigelampe
während des Anlassens des Kraftfahrzeuges abgeschaltet und erst nach dem Anspringen
normal in den Stromkreis eingeschaltet wird, so daß sich unter Ausnützung des Kaltwiderstands
der Ladeanzeigelampe kurzfristig ein erheblich größerer Vorerregungsstrom
als
der üblicherweise bei heißer Lampenwendel fließende Vorerregungsstrom ergibt.
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Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach
der Gattung des Hauptanspruchs bzw. einer Einrichtung nach der Gattung des ersten
Vorrichtungsanspruchs.
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Es ist bekannt, den Erregerstrom für die Erregerwicklung eines Generators
vom hauptstrom der Maschine abzuzweigen; bei bestimmten Drehstromgeneratoren geschieht
dies mittels gesonderter Erregerdioden. Beim Anlaufen des Generators erfolqt dann
die Selbsterregung durch die sehr kleine Remanenzspannung des Generators, die dadurch
entsteht, daß der Restmagnetismus im Eisenkern die Entstehung einer geringen EMK
in der Generatorwicklung bewirkt. Diese geringe EMK verursacht einen geringen Strom
im geschlossenen Stromkreis zunächst der Erregerwicklung, so daß sich zur Remanenz
ein geringer Elektromagnetismus act.-diert, der das Erregerfeld dann immer stärker
beeinflußt. Es ergibt sich dann wieder eine höhere EMK, bis schließlich entsprechend
der Generatordrehzahl innerhalb vergleichsweise sehr, kurzer Zeit die gewünschte
EMK erreicht ist. diese Art der Selbsterregung kann jedoch durch einige Faktoren
nachteilq heeinflußt werden, nämlich durch die auch bei voll durchgesc-haltetem
Endstufentransistor des Reglers an diesem abfallende Spannung, sowie gegebenenfalls
durch weitere, im flrregerstrornkreis liegende Schaltungselemente, nämlich die l.rreqerdiode
und bei bestinunten Drehstromgeneratoren eine sogenannt:e rsin diode. Da die Hauptsteuerstrecke
des Reglers mit der Erregerwicklung oder Feldwicklung des Generators in Reihe liegt,
Kann sich hier insgesamt ein Spannungsabfall von bis ZU 5 V ergeben. Das vorhandene
Restmagnetfeld des Liufers erzeugt diese
Spannung erst bei hoher
Drehzahl, so daß es üblich ist, Drehstromgeneratoren während des Anlaufen vorzuerregen.
Dies geschieht zweckmäßigerweise dadurch, daß aufgrund der üblichen Schaltung der
Ladeanzeigelampe oder Kontrollampe ein Batteriestrom über diese zum Regler fließt,
und zwar zu dem Anschluß, der nach üblicher Übereinkunft als D+Klemme bezeichnet
ist.
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Dieser über die Ladeanzeigelampe fließende Vorerregungsstrom sorgt
dann bei entsprechender Drehzahl der Brennkraftmaschine und dementsprechend des
Generators für ein genügend großes Magnetfeld zur Einleitung der Selbsterregung
des Generators.
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Nachteilig ist jedoch, daß der Vorerregerstrom, der über die brennende
Ladeanzeigelampe fließt, nur gering ist, da dieser einen großen Vorwiderstand darstellt.
Daher ist die sogenannte Angehdrehzahl, die sich bei Drehstromgeneratoren mit Vorerregungsstromkreis
über die warme Ladeanzeigelampe ergibt r gleichsweise groß.
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Vorteile der Erfindung Das zfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs sowie die erfinduncWscJem;ane Einrichtung mit den kennzeichnenden
Merkmalen des ersten Vorrichtungsanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß sich
der VorerrecJerstrom vorübergehend... liest, so daß sich die Anvehdrehzahl des Drehstromgenerators
entscheidend verbessert. Von besonderer Bedeutung ist, daß sich die Erfindung praktisch
ohne qre5ßeren Aufwand realisieren läßt, wobei bei manchen Arten von Kraftfahrzeugen
schon Vorriditungen vorhanden sind, die für die Realisierung vorliegender Erfindung
sinnvoll eingesetzt werden können.
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Die Erfindung erzielt eine erhebliche Verbesserung der Angehkurve
ohne Mehraufwand, wobei sich bei
Generatoren mit großem Luftspalt
besonders deutliche Verbesserungen ergeben, die zu Drehzahlunterschieden in der
Angehdrehzahl von bis zu 600 min führen.
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Es ist auch möglich, die heutige Kontrollampe bei gleicher Angehkurve
auf kleinere Leistung umzustellen, so daß sich der Vorteil einer geringeren Verlustwärme
ergibt.
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Die vorliegende Erfindung ist in besonders vorteilhafter Weise anzuwenden
auf Generatoren mit kleiner Remanenz (geblechter Läufer), auf schleifringlose Generatoren
und auf Generatoren bei Dieselmotoren, wobei sich kein Drehzahlüberschwingen nach
dem Startvorgang ergibt.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Erfindung möglicil.
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Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine Schaltungsanordnung eines Drehstromgenerators einschließlich Regler
und Fahrtschalter (Zündschloßschalter) eines Kraftfahrzeugs und Fig. 2 in Form eines
Diagramms den Verlauf der Vorerregungsspannung über der Angehdrehzahl bei einem
Drehstromgenerator unter Ausnutzung des Kaltwiderstands der Lampe zur Zuführung
des Vorerregungsstroms und bei heißer Lampenwendel.
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Beschreibung der Erfindungsbeispiele Die Darstellung der Fig. 1 zeigt
einen Vorerregungsstromkreis für einen Drehstromgenerator, wobei die Erregerwicklung
im Läufer mit 1 und der Regler mit 2 bezeichnet ist. Da der spezielle Aufbau des
Drehstromgenerators für vorliegende Erfindung keine größere Bedeutung aufweist,
ist der Drehstromgenerator selbst nicht dargestellt; mit 3 sind jedoch die sogenannten
Plusdioden bezeichnet, die mit ihren Anoden an die jeweiligen äußeren Anschlüsse
der Ständerwicklungen (üblicherweise dreiphasige Ständerwicklung) geschaltet sind
und deren Kathoden am Anschlußpunkt B+ und damit am Pluspol der Batterie 4 angeschlossen
sind.
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Üblicherweise fließt von gesonderten Erregerdioden 5 aufgrund des
Restmagnetismus im Eisenkern ein Erregerstrom zum Regler 2 und von diesem zur Erregerwicklung,
so daß sich Selbsterregung ergibt. Wie weiter vorn schon erwähnt, werden bestimmte
Arten von Drehstromgeneratoren während des Anlaufens vorerregt, da die Selbsterregung
aufgrund verschiedener Spannungsabfälle im die Erregerwicklung enthaltenden Stromkreis
erst bei vergleichsweise hoher Drehzahl des Drehstromgenerators einsetzen würde.
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Der Vorerregungsstrom fließt von der Plusklemme der Batterie über
den Fahrtschalter 6 und die Ladeanzeigelampe 7 zum Regler und von diesem in die
Erregerwicklung 1 und baut dort ein zur Einleitung der Selbsterregung genügend großes
Magnetfeld auf.
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Der Grundgedanke vorliegender Erfindung besteht darin, während des
Anlassens der Brennkraftmaschine, also während eines Zeitraums, während welchem
der Drehstromgenerator wegen der nur geringen Anlaßdrehzahl ohnehin nicht in seinen
Selbsterregungsdie Ladeanzeigelampe 7 zustand gelangen kann, /abzuschalten und die
Lampe erst in
Fahrtstellung des Zündschlosses oder allgemein ausgedrückt
nach dem Anspringen der Brennkraftmaschine wieder zuzuschalten.
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In diesem Fall, also nach dem Anspringen der Brennkraftmaschine, dreht
der Drehstromgenerator schon mit einer vergleichsweise hohen Drehzahl und gleichzeitig
fließt, da die Wendel der Ladeanzeigelampe noch kalt ist, aufgrund deren erheblich
geringeren Kaltwiderstands ein den normalen Vorerregerstrom um ein Mehrfaches übersteigender
Vorerregerstrom. Dieser neue Vorerregerstrom fließt verständlicherweise nur kurzzeitig,
bis nämlich die Lampe 7 aufleuchtet; dieser kurzzeitige drei- bis viermal so hohe
Vorerregerstrom genügt jedoch, um die Angehdrehzahl des Drehstromgenerators entscheidend
zu verbessern, wie der Diagrammdarstellung der Fig. 2 entnommen werden kann.
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Der Kurvenverlauf I gibt die Vorerregungsspannung über der Angehdrehzahl
der Brennkraftmaschine bei heißer Lampenwendel an; man erkennt, daß ab Drehzahl
0 eine sehr geringe Vorerregungsspannung vorliegt, die erst bei einer Generatordrehzahl
von etwa 2300 min 1 (Angehdrehzahl bei warmer Lampe) zur Selbsterregung des Drehstromgenerators
eingesetzt werden kann. Der Kurvenverlauf II zeigt, daß durch Zuschalten der dann
noch kalten Ladeanzeigelarnpe 7 nach dem Anlassen die Angehdrehzahl -1 bei ca. 1700
min liegt. Die Messungen sind durchgeführt worden mit einer Ladeanzeigelampe von
2 W bei einer Bordnetzspannung von 12 V. Es versteht sich, daß diese zahlenmäßigen
Angaben lediglich zum besseren Verständnis angegeben sind, aber nicht einschränkend
zu verstehen sind; dies gilt auch für die Diagrammangaben in Fig. 2.
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Fahrtschalter 6 oder Relais, die eine solche Funktion (Abschaltung
der Ladeanzeigelampe 7 während des Anlassens) durchführen können, sind bei einer
Vielzahl von Kraftfahrzeugen heute schon vorhanden, da sie der Abschaltung von unnötigen
Verbrauchern während des Startvorgangs, beispielsweise Fahrlicht dienen.
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In diesen Fällen ist es lediglich erforderlich, einen zusätzlichen
Relaisschalter 8 an beliebiger Stelle in Reihe mit der Ladeanzeigelampe 7 zu schalten,
der jeweils wShrend des
Startvorganges der Brennkraftmaschine öfFnet,
aber Ihren des üblichen Fahrbetriebs gescl10ssen ist.
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Alternativ kann ein Fahrtschalter 6 verwendet werden, der beispielsweise
in die angegebenen drei Positionen 6a, 6b und 6c schaltbar ist. Bei der Position
6a kann es sich um die Park/ Radioeinschaltposition handeln, die Schaltstellung
6b ist die übliche "Ein"-Position des Fahrtschalters und die Stellung 6c entspricht
der Startposition. Erkennbar ist die Stromleitung vom Pluspol der Batterie 4 über
die Ladeanzeigelampe 7 dann unterbrochen, wenn sich der Fahrtschalter 6 in der Anlaßposition
6c befindet. Sobald die Brennkraftmaschine angesprungen ist, geht der Fahrtschalter
in die Position 6b zurück und die Ladeanzeigelampe wird zugeschaltet und führt dem
Drehstromgenerator kurzfristig, wie schon erwähnt, den etwa drei- bis vierfach größeren
Vorerregungsstrom zu.
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