DE3204904C2 - Ladespannungsreglerschaltung für eine Lichtanlaßmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine 'Ladespannungsreglerschaltung für eine Lichtanlaßmaschine mit einer Anlaßwicklung zur Speisung der Lichtanlaßmaschine als Reihenschlußmotor aus einer Batterie und mit einer Nebenschlußwicklung, über deren Spannung der Erregerstrom nach Abschalten der Batterie von der Anlaßwtcklung der dann als selbsterregter Gleichspannungsgenerator arbeitenden Lichtanlaßmaschine durch die Schaltung auf einen für die Ladung der Batterie günstigen Wert geregelt wird, wobei die Schaltung einen Regler zur Konstanthaltung der Lichtmaschinenspanrmng und des maximalen Lichtmaschinenstroms umfaßt, der auch die Führungsgröße für den Erregerstromsollwert eines Erregerstromreglers liefert, und eine Ansteuerschaltung für einen elektronischen Schalter umfaßt, durch dessen getaktetes Ein- und Ausschalten der Erregerstrom eingestellt wird

Derartige Ladespannungsreglerschaltungen sind als sogenannte Transistorregler neben elektromechanischen oder Magnetverstärkerreglern bekannt und werden vorwiegend in Eisenbahntriebfahrzeugen mit Dieselmotoren eingesetzt Sie lassen sich ü?:srall dort verwenden, wo sowohl zum Anlassen einer Verbrennungskraftmaschine aus einer Bordnetzbatterie als auch zur anschließenden Wiederaufladung dieser Batterie eine einzige elektrische Maschine, die sogenannte Lichtanlaßmaschine, zum Einsatz kommt Ein Ladespannungsregler ist zum BeLpiel in der eisenbahntechnischen Rundschau, Nr. 24 (1975), Heft 5, Seite 155/156, Absatz 22, beschrieben. Über die Art des elektronischen Reglers und die Beschallung der Lichtanlaßmaschine ist dort nichts näher ausgesagt

Bekannte Transistorregler schalten die Nebenschlußwicklung der Lichtanlaßmaschine impulsweise an die volle Generatorspannung, wobei sie auf die Eigeninduktivität der Erregerwicklung zur Begrenzung des Stromanstieges während der Einschaltphase angewiesen sind. Während der Ausschaltphase fließt der Erregerstrom durch eine parallel zur Wicklung geschaltete Freilaui'diode weiter und klingt infolge des ohmschen Wicklungswiderstandes ab. Ferner sind diese bekannten Transistorregler mit einem Überspannungsschutz ausgerüstet, der sowohl die an den Generator angeschlossene Last als auch den Regler selbst gegen Überspannung infolge eines Defektes im Regler schützt, indem die Klemmenspannung des Keglers durch einen Thyristor über einen Schutzschalter kurzgeschlossen wird, der durch den Kurzschlußstrom anspricht und den Erregerstromkreis unterbricht

Das impulsweise Zuschalten der vollen Klemmenspannung auf die Nebenschlußwicklung bedeutet, daß der über das Tastverhältnis eingestellten mittleren Erregergleichspannung eine hohe Wechselspannung überlagert ist, die einen entsprechend hohen Wechselstrom in der Nebenschlußwicklung (Erregerwicklung) hervorruft und sich damit ungünstig auf die Momentenbelastung und das dynamische Verhalten der Lichtanlaßmaschine auswirken kann. Ein weiterer Nachteil der alten Schaltung besteht darin, daß der beim Einschalten der Anlaßwicklung in die Nebenschlußwicklung induzierte Stromstoß in Rückwärtsrichtung durch den Regler hindurch zum Anker der Lichtanlaßmaschine abgeleitet wird und je nach Größe des ohmschen und induktiven Widerstandes auf dem Ableitwege zwischen Lichtanlaßmaschine und Regler an diesem eine Überspannung hervorrufen kann, die in ungünstigen Fällen zum unerwünschten Ansprechen des Überspannungsschutzes und damit zur Abschaltung des Reglers führt Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Schaltung ist, daß deF Schutzschalter verhältnismäßig teuer ist, da er für die Abschaltung des Kurzschlußstromes im Gleichspannungsnetz zu dimensionieren ist und daß der Überspannungsschutz in regelmäßigen Abständen auf seine Wirksamkeit hin überprüft werden muß, wofür ein zusätzlicher Schaltungsaufwand erforderlich ist Außerdem muß für den Prüfvorgan§ der Dieselmotor mehrmals gestartet werden.

it) Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Schaltung für einen Ladespannungsregler anzugeben, die ein unerwünschtes Abschalten des Reglers vermeidet und bei der eine Überprüfung des Überspannungsschutzes in regelmäßigen Abständen nicht erforderlich ist Die Erfindung besteht darin, daß die Schaltung einen Gleichspannungswandler umfaßt, der eingangsseitig an die Generatorspannung und ausgangsseitig an die Nebenschlußwicklung angeschlossen "ist, wobei der Gleichspannungswandler mit der Ansteuerschaltung und dem Erregerstromregler beschaltet ist und daß zwischen üem Eingang des Gleichspannungswandlers und der Ankerwicklung der Lichtanlaßmaschine ein den Rückstrom vom Gleichspannungswandler zur Lichtanlaßmaschine verhirtderndes Schaltelement vorgesehen ist und daß die Schaltung zwei Überspannungswächter aufweist die parallel zum Eingang des Gleichspannungswandlers geschaltet sind und deren erster so beschaltet ist, daß er nach Überschreitung einer ersten Schwellenspannung den

jo elektronischen Schalter für eine vorgegebene Sperrzeit sperrt, und wobei der zweite Überspannungswächter so geschaltet ist, daß er nach Erreichen einer über der ersten Schwellenspannung liegenden zweiten Schwellenspannung ein die Nebenschlußwicklung kurzschließendes Schaltelement ansteuert, daß parallel zum Eingang des Gleichspannungswandlers ein Kondensator (Eingangskondensator bzw. Ausgangskondensator) liegt, der durch den beim Anlassen von der Reihenschlußwicklung in der Nebenschlußwicklung induzierten Stromstoß auf einen Spannungswert oberhalb der Sclryellenspannung der Überspannungswächter aufgeladen wird, daß das kurzschließende Schaltelement so ausgebildet ist, daß es beim Anlaßvorgang den in der Nebenschlußwicklung induzierten ersten Stromstoß führen kann, und daß es bei dem durch das Abschalten der Reihenschlußwicklung folgenden zweiten Stromstoß umgekehrter Polarität sperrt, und daß die Sperrzeit des ersten Überspannungswächters so gewählt ist, daß der Gleichstromwandler erst dann Strom liefert, wenn die magnetische Energie in der Erregerwicklung als Folge des zweiten Stromstoßes auf ein niedriges Niveau abgesutiken ist.

Durch Einsatz eines Gleichspannungswandlers wird die an der Nebenschlußwicklung anliegende Gleiehspannung kontinuierlich verstellt, wobei d^;e Stellgröße von dem Regler zur Konstanthaltung der Lichtmaschinenspannung und des maximalen Lichtmaschinenstromes beeinflußt wird. Durch die Größe des Ausgangskondensators im Gleichspannungswandler und eine

μ entsprechend hohe Taktfrequenz kann der Oberschwingungsgehalt der Erregergleichspannung kleingehalten werden, so daß ungünstige Auswirkungen auf das dynamische Verhalten der Lichtanlaßmaschine vermieden werden. Die Verwendung eines stetig arbeitenden Reglers zur Vermeidung von Hochfrequenzstörungen ist dabei im Prinzip aus der DE-AS 21 04 833 bekannt.

Die Verwendung von Überspannungswächtern ist ebenfalls aus der Literatur bekannt. In Bosch, technische

Unterrichtung, 12/1970, Nr. VDT-UBE 315/30, ist zum Beispiel ein Überspannungswächter beschrieben, der die Erregerwicklung beim Ansprechen kurzschließt. Es ist auch möglich, beim Ansprechen die Ansteuerung des Stellgliedes durch den Regler zu unterbinden. Ein derartiger Überspannungswächter wird zum Beispiel in der US-PS 39 42 096 beschrieben. Neu ist demgegenüber die Kombination dieser Maßnahmen in einem zweistufigen Schutz sowie die automatische Überprüfung der Überspannungswächter durch den in der Nebenschlußwicklung induzierten Stromstoß.

Die beiden Überspannungswächter sind erfindungsgemäß so geschaltet, daß sie jedesmal beim Anlassen der Verbrennungskraftmaschine unmittelbar vor dem Betrieb des Ladespannungsreglers automatisch überprüft werden, wenn die Lichtanlaßmaschine als Reihenschlußmotor anläuft. Das den Rückstrom in die Licnianiaumäscniric verhindernde Schaltelement bewirkt, daß der beim Anlassen von der Anlaßwicklung in die Nebenschlußwicklung induzierte Stromstoß nur in den Ladespannungsregler fließen kann und dort für einen schnellen Spannungsanstieg an einem Ausgangskondensator und einem mit diesem über eine Rückstromdiode verbundenen Eingangskondensator sorgt. Wenn der zweite Überspannungswächter nach Erreichen des Schwellwertes das die Nebenschlußwicklung kurzschließende Schaltelement ansteuert, wird damit dann auch der Ausgangskondensator entladen. Wenn dieser zweite Überspannungswächter nicht funktionieren würde, würde die Kondensatorspannung am Ausgangskondensator auf ein Vielfaches der Nennspannung ansteigen und den Regler zerstören. Damit kann aber auch das richtige Arbeiten des ersten Überspannungswächters geprüft werden, dann würde er nicht ansprechen und die Sperrzeit des elektronischen Schalters nicht ausreichen, so würde das die Nebenschlußwicklung kurzschließende Schaltelement auch vom Gleichspannungswandler mit Strom gespeist werden, wodurch die Erregung der Lichtanlaßmaschine im Generatorbetrieb verhindert werden würde. Beide Überspannungswächter werden also automatisch vor Inbetriebnahme des Ladespannungsreglers überprüft, so daß eine zusätzliche gesondert vorzunehmende Überprüfung entfallen kann.

Das den Rückstrom verhindernde Schaltelement kann in vorteilhafter Weise eine Diode sein, die zwischen den plusseitigen Eingang des Gleichspannungswandlers und die entsprechende Klemme der Lichtanlaßmaschine geschaltet ist.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Schaltung ist zwischen dem Ausgang des Gleichspannungswandlers und der Nebenschlußwicklung in einem Querzweig als Schaltelement zum Kurzschließen der Nebenschlußwicklung ein Thyristor vorgesehen. Der Thyristor kann über den Ausgangskondensator gezündet werden und schließt danach die Nebenschlußwicklung bzw. den Ausgangskondensator kurz, so daß der Strom aus der Nebenschlußwicklung über diesen Kurzschlußthyristor fließt Dabei übernimmt der Thyristor den Stromfluß aus der Erregerwicklung so lange, bis dieser seine Richtung umgekehrt hat, was dann eintritt, wenn die durch den Anlaßmotor beschleunigte Verbrennungskraftmaschine ihre Zünddrehzahl überschritten hat und nun ihrerseits die elektrische Maschine beschleunigt, bzw. wenn die Anlaßwicklung abgeschaltet ist Zweckmäßig ist es. dabei, wenn der Thyristor so dimensioniert ist, daß er ohne Strombegrenzer den Ausgangskondensator entladen kann.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, zwischen der den Rückstrom verhindernden Diode und den Eingang des Gleichspannungswandlers und zwischen den Ausgang des Gleichspannungswandlers und die Nebenschlußwicklung jeweils einen bei einem Überstrom von einem Mehrfachen des Nennstroms wie eine Sicherung wirkenden Dämpfungswiderstand zu schalten. Dies ist eine zusätzliche Sicherungsmaßnahme für den Fall, daß innerhalb des Ladespannungsreglers

ίο schwerwiegende Defekte auftreten sollten, die einen unzulässigen Stromfluß zur Folge hätten, der nicht

durch die Überspannungswächter beendet wenden könnte.

Wenn an den Ausgang des Gleichspannungswandlers

is eine in Sperrichtung zur Ausgangsspannung betriebene Diode und die Anode einer weiteren Diode, deren Kathode mit der Plusseite des Eingangs verbunden ist. angeschlossen ist, kann die in Spernehning zur Ausgangsspannung betriebene Diode dann, wenn der Thyristor sperrt, den in der Nebenschlußwicklung induzierten Strom im Generatorbetrieb der Lichtanlaßmaschine übernehmen. Die Diode, welche den Eingang mit dem Ausgang verbindet, ermöglicht es. daß sich nach dem Zünden des Thyristors lediglich der

Ausgangskondensator über diesen er.tläd¹.. nicht aber

der Eingangskondensator, daß der Stromfluß zum einen durc-'i diese Diode und zum anderen durch den offenen elektronischen Schalter unterbunden ist.

Vorteilhaft ist es, wenn der Gleichspannungswandler

zusätzlich zu den parallel zum Eingang und zum Ausgang geschalteten Kondensatoren mit einer in Längsrichtung des Energieflusses liegenden Speicherdrossel, mit dem in Reihe zur Speicherdrossel vorgeschalteten, von der Ansteuerschaltung getakteten elektronischen Schalter, mit einer in Sperrichtung zur Eingangsspannung liegenden Diode in einem Quer/-weig zwischen dem elektronischen Schalter und der Speicherdrossei. und mit einem in Reihe zur Speicherdrossel liegenden Widerstand beschaltet ist. An diesem Widerstand erfolgt die Istwertbildung für den die Ansteuerschaltung beeinflussenden Erregerstromregler. Der Spannungsabfall ist dabei abhängig von dem die Speicherdrossel durchfließenden Strom, wobei dann abhängig von diesem Strom in der Ansteuerschaltung über den Erregerstromregler das Tastverhältnis des elektronischen Schalters verändert wird. In den Impulspausen wird dann die Speicherdrossel bei Stromdurchfluß durch die Freilaufdiode von der Spannung am Ausgangskondensator abmagnetisiert.

Der elektronische Schalter ist dabei in vorteilhafter Weise ein Transistor, der mit seiner Emitter-Kollektorstrecke in Längsrichtung des Energieflusses geschaltet ist und dessen Basis über die Ansteuerschaltung im Takt . angesteuert wird. ,

Günstig ist es weiterhin, wenn die Generatorspan- .' nung sowohl in Abhängigkeit vom Generatorstrom als \ auch in Abhängigkeit vom Batterieladestrom geregelt wird. Damit kann die Lebensdauer der Batterie erhöht i werden. j

Vorteilhaft ist es auch, zur Strommessung im ] Generator bzw. Batteriekreis den Spannungsabfall an je j einem Widerstand abzugreifen. Die Meßeingänge im \ Regler werden vorteilhaft hochohmig ausgeführt, so ξ daß der gleichzeitige Anschluß eines Anzeigegerätes an 1

den jeweiligen Widerstand möglich ist 1

Im folgenden wird die Schaltung anhand des in der 1 Figur gezeigten Schaltplanes weiter erläutert und |

beschrieben. Dabei zeigt dieser Schaltplan die Schaltung f

eines erfindungsgemäßen Ladespannungsregler 1 zusammen mit der Lichtanlaßmaschine 19 und der gepufferten BorJnetzbatterie 24. Am Eingang des Ladespannungsreglers 1 steht die an den Klemmen (G)A und (H)B erzeugte Generatorspannung Ua am Ausgang die Erregerspannung Ue der Erregerwicklung 19a( Vjschlüsse (3) und (k))an. Der Ladespannungsregler 1 is. mit einem Regler 18 zur Konstanthaltung der Lichtmaschinenspannung Ug und des maximalen Lichtmaschinenstromes Ic geschaltet, der an für sich bekannt to ist.

Kern dieses Reglers 18 ist eine nicht näher gezeigte ßrückcnschaltung, die dann, wenn die Lichtmaschinenspannung ihren Nennwert (z.B. 130V) aufweist, abgeglichen ist. so daß der augenblickliche Spannungswert beibehalten wird und auch der gerade fließende Erregerstrom in der Nebenschlußwicklung der Lichtmaschine unverändert weiterfließt. Wenn dieses Gleichgewicht durch eine Drehzahl- oder Laständerung gestört wird, so ändert sich die Generatorspannung nach oben oder unten, wodurch sich auch der Erregerstrom ändert. Durch entsprechend mit einer Rückführung versehene Verstärkerbauteile können die positiven oder negativen Schwankungen in bekannter Weise ausgeglichen werden. Die Regelung für den Strom erfolgt in analoger Weise.

Weiterhin ist der Ladespannungsregler 1 erfindungsgemäß mit dem Gleichspannungswandler 28 beschaltet, der eine Ansteuerschaltung 16 und einen Erregerstromregl' ; 17 umfaßt. Am Eingang dieses Gleichspannungs- wandlers 28 steht die Eingangsspannung U\ und am Ausgang die Spannung U₂ an. Zwischen der Lichtanlaßmaschine 19 und dem Eingang des Gleichspannungswandlers 28 ist in Energieflußrichtung eine Diode 2 und in Reihe dazu ein Dämpfungswiderstand 3 geschaltet. Der Ausgang des Gleichspannungswandlers 28 ist über einen weiteren Dämpfungswiderstand 1Ö mit der Nebenschlußwicklung 19a der Lichtanlaßmaschine 19 verbunden. Für die beiden Dämpfungswiderstände wird vorteilhaft eine Konstruktion gewählt, die bei einem Überstrom von einem Mehrfachen des Nennstromes wie eine Sicherung wirkt und den Stromkreis auftrennt. Dies ist eine zusätzliche Sicherungsmaßnahme für den Fall, daß innerhalb des Ladespannungsreglers durch welche Einwirkungen auch immer schwerwiegende Defekte auftreten sollten, die einen unzulässigen Stromfluß zur Folge hätten, der nicht durch andere Sicherungsmaßnahmen beendet werden könnte.

Parallel zum Ausgang des Gleichspannungswandlers 28 und zur Reihenschaltung von Dämpfungswiderstand 10 und Nebenschlußwicklung 19a liegt ein Thyristor 12 und parallel dazu in Sperrichtung eine Diode 11. Plusseitig ist zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Gleichspannungswandlers 28 eine in Sperrichtung betriebene Diode 13 geschaltet, während minusseitig Eingang und Ausgang über eine gemeinsame Leitung miteinander verbunden sind.

Der Gleichspannungswandler 28 besteht aus einem Eingangskondensator 4 parallel zum Eingang, einer Reihenschaltung aus einem elektronischen Schalter 5, einer Speicherdrossel 7 und einem Widerstand 8 im Längszweig der Energierichtung sowie einer Freilaufdiode 6 im Querzweig zwischen dem elektronischen Schalter 5, der ein Transistor sein kann, und der Speicherdrossel 7 einerseits und der' Minusleitung andererseits. Die Steuerung des elektronischen Schal-' ters 5 erfolgt von einer Ansteuerschaltung 16, die wiederum von einem Erregerstromregler 17 beeinflußt

Der Erregerstromregler 17 verändert über die Ansteuerschaltung 16 das Tastverhältnis des elektronischen Schalters 5 in Abhängigkeit von dem im Längszweig des Gleichspannungswandlers fließenden und am Widerstand 8 als Spannungsabfall gemessenen Strom und in Abhängigkeit von der Führungsgröße des Spannungs- und Stromreglers 18, dessen Istwerte im Generator- bzw. Batteriekreis abgegriffen werden.

Die Lichtanlaßmaschine 19 ist über einen Widerstand 21, eine Ladediode 22 und einen weiteren Widerstand 23 mit einer Bordnetzbatterie 24 verbunden. Zwischen der Ladediode 22 und dem Widerstand 23 zweigt ein Strompfad z'^- verschiedenen elektrischen Verbrauchern ab, symbolisch dargestellt durch den Lastwiderstand 27, der durch den Schalter 26 zu- und abgeschaltet werden kann. Beim Betrieb als Generator liefert die Lichtanlaßmaschine den Generatorstrom Ig, der sich hinter der Ladediode in den Batteriestrom /s und den Laststrom //. aufteilt. An den Widerstand 23 ist in der Regel ein Amperemeter 23a zur Kontrolle des Ladestromes angeschlossen. Bei stehender Verbrennungskraftmaschine kann die Lichtanlaßmaschine keinen Strom liefern. Die Last 27 wird dann aus der Batterie gespeist, wobei sich der Strom h in seiner Richtung umkehrt. Die Ladediode 22 ist dabei gesperrt und verhindert einen Rückstrom in den Anker der Lichtanlaßmaschine 19.

Parallel zum Eingang des erfindungsgemäßen Ladespannungsreglers 1, und zwar hinter der Eingangsdiode 2, sind ein erster Überspannungswächter 14 und ein zweiter Überspannungswächter 15 angeschlossen. Wenn der erste Überspannungswächter 14 anspricht, so beeinflußt er die Ansteuerschaltung 16 derart, daß der elektronische Schalter 5 für die Dauer der Überspannung bzw. für die Dauer einer festgelegten Zeit gesperrt wird. Der zweite Überspannungswächter 15 zündet beim Ansprechen den Thyristor !2. Die Ansprechschwellen der beiden Überspannungswächter sind so eingestellt, daß der erste Überspannungswächter 14 bei einer Spannung knapp über der höchsten zu regelnden Generatorspannung aktiviert wird, während der zweite Überspannungswächter 15 bei einer höheren, über der ersten Ansprechschwelle liegenden Spannung reagiert.

Zum Anlassen der Verbrennungskraftmaschine wird die Lichtanlaßmaschine 19 als Motor betrieben. Dazu fließt in einem gesonderten Stromkreis aus der Batterie 24 über den geschlossenen Kontakt des Anlaßschützes 20 Strom in die Reihenschaltung aus Anlaßwicklung 196 und Anker der Lichtanlaßmaschine. Wegen der Höhe des Anlaßstromes besitzt die Anlaßwicklung 19b nur wenige Windungen mit entsprechend großem Drahtquerschnitt, während die Nebenschlußwicklung 19a vieie Windungen mit entsprechend kleinem Drahtquerschnitt hat Infolge der magnetischen Kopplung beider Wicklungen wird im Augenblick des Einschalten des Anlaßschützes 2Q in der Nebenschlußwicklung 19a eine Stoßspannung induziert, deren Höhe ein Vielfaches der Batteriespannung betragen würde, wenn die Wicklung offen wäre. Da aber der Ausgang des Ladespannungsreglers 1 an die Nebenschlußwicklung 19a angeschlossen ist und ein Strom in Rückwärtsrichtung zuläßt, verhalten sich die Wicklungen der Lichtanlaßmaschine im Einschaltaugenblick des Anlaßschützes 20 wie ein Stromtransformator. Somit fließt ein kräftiger Stromimpuls in den Ladespannungsregler, der erfindungsgemäß dazu benutzt wird, die Wirksamkeit des aus Sicherheitsgründen zweistufig aufgebauten Oberspannungsschutzes zu prüfen.

9 10

Wenn also beim Anlassen Strom aus der Neben- . Störungsfall, dau zwar die zweite, nicht aber die erste Schlußwicklung 19a in den Ladespannungsregler fließt, Stufe des Überspannungsschutzes ordnungsgemäß so kann er nicht über den Reglereingang zum Anker des funktioniert, wird dadurch erkannt, daß die Lichtanlaß-Generators weiterfließen, weil dies erfindungsgemäß maschine 19 nach dem Anlassen der Verbrennungsdurch die Diode 2 verhindert wird. Er muß vielmehr in 5 kraftmaschine infolge fehlender Erregung keine Spandie beiden Kondensatoren 4 und 9 am Eingang und nung abgibt. Der Gleichspannungswandler 28 Hefen Ausgang des Gleichspannungswandlers 28 fließen, die dann Strom in den leitenden Kurzschlußthyristor, so daß jetzt über die Diode 13 miteinander in Verbindung dieser nicht mehr seine Sperrfähigkeit erreichen kann stehen. Die Spannung an beiden Kondensatoren steigt und durchgesteuert bleibt. Über den Erregerstromregdadurch an und überschreitet den Ansprechwert des io ler 17 ist dabei der Kurzschlußstrom des Gieichspanersten Überspannungswächters 14, worauf dieser das nungswandlers 28 so eingestellt, daß er Ober dem in der Sperren des elektronischen Schalters 5 für eine Nebenschlußwicklung 19a beim Übergang vom motorifestgelegte Sperrzeit veranlaßt. Weil aber dadurch die sehen in den generatorischen Betrieb der Lichtanlaßmavon der Nebenschlußwicklung eingekoppelte Energie schine 19 in Vorwärtsrichtung induzierten Stromstoß nicht abgeleitet wird, steigt die Spannung an den is liegt.

Kondensatoren 4 und 9 weiter, bis der zweite Die Ansteuerschaltung 16 kann so beschaltet sein, daß Überspannungswächter 15 anspricht, der wie der erste der elektronische Schalter 5 nur dann geschlossen wird, über den nämpfungswirferstand 3 die Spa^nnlmg des wenn der erste Oherspiinniingswächter 14 schon einmal Eingangskondensators 4 mißt. Dieser zündet nun die angesprochen hat. Durch diese Abhängigkeit ist bei Thyristor 12, wodurch sich der Ausgangskondensator 9 20 einem Nichtfunktionieren des ersten Überspannungsschlagartig über diesen Thyristor entlädt, nicht aber der Wächters nach dem Anlassen keine Erregung vorhan-Eingangskondensator 4, da dieser durch die nun den, da der Gleichspannungswandler 28 ausgeschaltet sperrende Diode 13 und den gesperrten elektronischen bleibt. Ein zusätzlicher Vorteil dieser Schaltungsabhän-Schalter 5 daran gehindert wird. Seine Entladung erfolgt gigkeit besteht darin, daß aucii ein Defekt an der vielmehr langsamer und wird bestimmt durch die 25 Eingangsdiode 2 festgestellt werrl_C!1 kann. Eine parallel zum Eingangskondensator 4 liegende Last, also Unterbrechung in der Diode würde ohnehin erkannt die beiden Überspannungswächter 14 und 15 und das werden, da dann keine Erregung möglich ist. Ein nicht zum Gegenstand der Erfindung zählende Netzge- fehlerhafter Durchgang in beiden Richtungen hätte aber rät für die Spannungsversorgung der Ansteuerschaltung zur Folge, daß der Überspannungsschutz beim Anlassen 16 und den Erregerstromregler 17, welches in der 30 nicht mehr zwangsläufig zum Ansprechen gebracht Zeichnung weggelassen wurde. werden könnte, da der in der Nebenschlußwicklung 19a

Damit sind die Überspannungswächter aber so induzierte Rückstrom wie bei den Ladestromreglern

geschaltet, daß sie jedesmal bei Inbetriebnahme vor bisheriger Ausführung zum Anker der Lichtanlaßma-

Einsetzen der Reglerfunktion automatisch überprüft schine 19 zurückfließen würde.

werden, so daß eine zusätzliche in gewissen Abständen 35 Bei dem erfindungsgemäßen Ladespannungsregler

vorzunehmende Überprüfung entfallen kann. liefert ein übergeordneter Spannungs- und Stromregler

Es ist vorteilhaft, die Größe des Thyristors 12 so zu 18 die Führungsgröße für den unterlagerten Erregerwählen, daß er ohne zusätzliche strombegrenzenden stromregier 17, d.h.. der Erregerstromregler 17 regelt Maßnahmen in der Lage ist, den Glättungskondensator den im Längszweig des Gleichspannungsspannungs-9 zu entladen. Der Thyristor 12 schließt nicht nur den 40 wandlers 28 am Widerstand 8 gemessenen Strom so, Ausgangskondensator ?, kurz, sondern übernimmt auch daß er dem vom übergeordneten Spannungs- und den weiteren Stromfluß aus der Erregerwicklung, bis Stromregler 18 vorgegebenen Sollwert entspricht. Der dieser aufgehört bzw. seine Richtung umgekehrt hat. Kondensator 9 am Ausgang des Gleichspannungswand-Das tritt ein, wenn die durch den Anlaßmotor lers 28 wandelt den dreieckförmigen Drosselstrom in beschleunigte Verbrennungskraftmaschine ihre Zünd- 45 einen glatten Erregerstrom bei giatter Erregerspannung drehzahl überschritten hat und nun ihrerseits die um. Dabei kann der Erregerstromregler 17 in einer elektrische Maschine beschleunigt, bzw. wenn das weiteren Ausgestaltung ein Spitzenwertregler sein, der Anlaßschütz die Anlaßwicklung abschaltet. Der nun in jedesmal beim Erreichen des vom übergeordneten Vorwärtsrichtung in der Nebenschlußwicklung 19a Spannungs- und Stromregler 18 vorgegebenen maximainduzierte Stromstoß fließt im erfindungsgemäßen 50 len Stromwertes mit Hilfe der Ansteuerschaltung 16 den Ladespannungsregler 1 entgegengesetzt zur Durchlaß- elektronischen Schalter 5 sperrt, wodurch die richtung des jetzt mit Sicherheit sperrenden Kurz- Speicherdrossel 7 in der Impulspause von der Spannung Schlußthyristors 12 über die dazu parallel geschaltete am Ausgangskondensator 9 bei gleichzeitigem Strom-Diode 11, bis die magnetische Energie der Lichtanlaß- fluß durch die Freilaufdiode 6 abmagnetisiert wird
maschine 19 auf das der höheren Drehzahl entsprechen- 55 Der übergeordnete Spannungs- und Stromregler 18 de niedrigere Niveau abgesunken ist, das benötigt wird, regelt normalerweise die Klemmenspannung Ug der als um die Generatorspannung auf einen für die Wiederauf- Generator arbeitenden Lichtanlaßmaschine 19 auf ladung der Batterie 24 im Pufferbetrieb günstigen Wert einen eingestellten konstanten, die Ladung der Batterie zu regeln. Erst dann liefert der erfindungsgemäße sicherstellenden Wert und senkt diese Spannung nur ab, Lädespannungsregler den jeweils benötigten Erreger- 60 um den Generatorstrom /_c auf einen eingestellten strom, wobei über den zur Anwendung kommenden maximalen Strom zu begrenzen. Der Istwert für den Gleichspannungswandler 28 die an der Wicklung 19a Generatorstrom wird dabei vom Widerstand 21 anliegende Spannung stetig verändert werden kann. abgegriffen.

Wie bereits erläutert, ist das Ansprechen des Um die Lebensdauer der Batterie zu erhöhen, kann Oberspannungsschutzes über den zweiten Spannungs- 65 vorgesehen werden, in an sich bekannter Weise neben wächter 15 beim Anlassen zwingend erforderlich, um dem Generatorstrom Ig auch den Batterieladestrom Ib

nicht den erfindungsgemäßen" Ladespannungsregler durch Spannungsabsenkung auf ein einstellbares Maxi-

durch Überspannung zu zerstören. Der theoretische mum zu begrenzen. Zur Erfassung des Batterieladestro-

me«; ist es vorteilhaft, den vorhandenen Widerstand 23, an den dai Amperemeter 23a angeschlossen ist, ;nitzubenutzen, d. h. zwei Meßleitungen vom Spannungs- und Stromregler 18 parallel zum Amperemeter 23a anzuschließen. Um keinen Meßfehler dadurch hervorzurufen, sind die Meßeingänge im Spannungsund Stromregler 18 vorteilhafterweise hochohmig ausgeführt.

Die Generatorspannung kann auch abhängig von der Säuretemperatur der Batterie 24 eingestellt werden. Es besteht ein physikalischer Zusammenhang zwischen der Zellenspannung der unbelasteten Batterie und der Säuretemperatur. Bei gleichem Ladezustand verhält sich die Zellenspannung umgekehrt proportional zur Säuretemperatur, d. h. mit steigender Säuretemperatur fällt die Zellenspannung ab und mit fallender Säuretemperamr steigt sie an. Wird die Batterie mit konstanter Spannun» geladen, so führt das bei hoher Säuretemperatur, z. B. im Satnmer, zum starken Gasen der Batterie oder aber sie wird bei niedriger Säuretemp^ratur, z. B. im Winter, nur unzureichend geladen. Dieser Nachteil kann dadurch ausgeschaltet werden, daß der Spannungssollwert im Spannungs- und Stromregler 18 durch den Temperaturfühler 25 an die Säuretemperatur angepaßt wird. Die Beeinflussung des Spannungssollwertes geschieht so, daß, ausgehend von einem Nennwert bis zur Nenntemperatur, bei sinkender Säuretemperatur der Sollwert bis zu einem maximalen Grenzwert erhöht und umgekehrt bei steigender s Säuretemperatur bis zu einem minimalen Grenzwert erniedrigt wird.

Statt der nicht immer zugänglichen Batteriesäwe kann auch ein fester Pol einer Batteriezelle zur Aufnahme des Temperaturfühlers dienen. Als Fühlelement kann z. B. ein NTC-Widerstand eingesetzt werden, bei dem die Leitungslänge vom Fühler bis zum Ladespannungsregler keinen Einfluß auf das Meßergebnis hat. Die Reglerschaltung 18 ist so ausgelegt, daß ein Betrieb sowoh; mit als auch ohne Temperaturfühler 25 möglich ist. Beim Betrieb ohne Temperaturfühler stellt sich dann selbsttätig der Nennsollwert ein, d. h. der Generator wird auf konstante Nennspannung geregelt. _ Entgegen der Darstellung in der Zeichnung kann die Eingangsdioue 2 im minüspfäu angeordnet werden, so daß die Anode dieser Diode 2 mit der Anode der Freilaufdiode 6 verbunden ist. Die genannten Dioden können dann auf einem gemeinsamen Kühlkörper montiert werden, da deren Gehäuse jetzt gleiches Potential haben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

1. Patentansprüche:. ..

   l.Ladespannungsreglerschaliung für eine lichtan-IaÖmaschine mit einer Anlaßwicklürig zur Speisung der lichtanlaßmaschine als Reihenschlußmotor aus einer Batterie und mit einer Nebenschlußwicklung, über deren Spannung der Erregerstrom nach Abschalten der Batterie von der Anlaßwicklung der dann als selbsterregter Gleichspännungsgenerator arbeitenden Lichtanlaßmaschine durch die Schal- to tung auf einen für die Ladung der Batterie günstigen Wert geregelt wird, wobei die Schaltung einen Regler zur Konstanthaltung der Lichtmaschinenspannung und des maximalen Lichtmaschinenstroms umfaßt, der auch die Führungsgröße für den Erregerstromsollwert eines Erregerstromreglers liefert, und eine Ansteuerschaltung für einen elektronischen Schalter umfaßt, durch dessen getaktetes Ein- und Ausschalten der Erregerstrom eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung einen Gleichspannungswandler (23) umfaßt, der eingangsseitig an die Generatorspannung (Uc) und ausgangsseitig an die Nebenschlußwicklung (19a,J angeschlossen ist wobei der Gleichspannungswandler (28) mit der Ansteuerschaltung und dem Erregerstromrcgler beschaltet ist, E7id daß zwischen dem Eingang des Gleichspannungswandlers (28) und der Ankerwicklung der Lichtanlaßmaschine (19) ein den Rückstrom vom Gleichspannungwandler (28) zur Lichtanlaßmaschine (19) verhinderndes Schaltelement vorgesehen ist und daß die Schaltung zwei Oberspannungswächter (If. 15) aufweist die parallel zum Eingang des Gleichspannungswandlers (28) geschaltet sind und deren erster (14) »-.beschältet ist, daß er nach Überschreitung einer ersten Schwellenspannung den elektronischen Schalter (5) für eine vorgegebene Sperrzeit sperrt, und wobei der zweite Oberspannungswächter (15) so geschaltet ist, daß er nach Erreichen einer über der ersten Schwellenspannung liegenden zweiten Schwellenspannung ein die «o Nebenschlußwicklung (19a;kurzschließendes Schaltelement (12) ansteuert, daß parallel zum Eingang des Gleichspannungswandlers (28) ein Kondensator (Eingangskondensator 4) liegt, der durch den beim Anlassen von der Reihenschlußwicklung (\9b) in der Nebenschlußwicklung (19a; induzierten Stromstoß auf einen Spannungswert oberhalb der Schwellenspannung der Überspannungswächter (14, 15) aufgeladen wird, daß das kurzschließende Schaltelement (12) so ausgebildet ist, daß es beim Anlaßvor- gang den in der Nebenschlußwicklung (19a; induzierten ersten Stromstoß führen kann, und daß es bei dem durch das Abschalten der Reihenschlußwicklung folgenden zweiten Stromstoß umgekehrter Polarität sperrt, und daß die Sperrzeit des ersten Überspannungswächters (14) so gewählt ist, daß der Gleichstromwandler (28) erst dann Strom liefert, wenn die magnetische Energie in der Erregerwicklung als Folge des zweiten Stomstoßes auf ein nidriges Niveau abgesunken ist. w
2. 2. Ladespannungsrfglerschaltung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß als den Rückstrom verhinderndes Schaltelement eine Diode (2) zwischen den plusseitigen Eingang des Gleichspannungswandlers (28) und die entsprechende Klemme (G, A) der Lichtanlaßmaschine (19) geschaltet ist.
3. 3. Ladespannungsreglerschaltung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das kurzschließende Schaltelement (12) ein Thyristor ist
4. 4. Ladespannungsreglerschaltung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der Thyristor (12) so dimensioniert ist daß er ohne Strombegrenzer einen Ausgangskondensator (9) des Gleichspannungswandlers (28) entladen

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5. 5. Ladespannungsreglerschaltung nach einem csr vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß zwischen der den Rückstrom verhindernden Diode (2) und den Eingang des Gleichspannungswandlers (28) und zwischen den Ausgang des Gleichspannungswandlers und die Nebenschlußwkklung (19a; jeweils ein bei einem Oberstrom von einem Mehrfachen des Nennstromes wie eine Sicherung wirkender Dämpfungswiderstand (3, 10) beschaltet ist
6. 6. Ladespannungsreglerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die den Rückstrom verhindernde Diode (2) am Minuseingang des Gleichspannungwandlers angeordnet und zusar.rfnen mit einer Freilaufdiode (6) im Querzweig des Gleichspannungswandlers (28) anodenseitig auf einem gemeinsamen Kühlkörper montiert ist.
7. 7. Ladespannungsreglerschaltung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß an den Ausgang des Gleichspannungswandlers (28) eine in Sperrichtung zur Ausgangsspannung (U₂) betriebene Diode (11) und die Anode einer weiteren Diode (13), deren Kathode mit der Plusseite des Eingangs des Gleichspannungswandlers (28) verbunden ist angeschlossen ist
8. 8. Ladespannungsreglerschaltung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der Gleichspannungswandler (28) zusätzlich zu dem Ausgangskondensator (9) und dem Eingangskondensator (4) mit einer in Längsrichtung des Energieflusses liegenden Speicherdrossel (7). mit dem in Reihe zur Speicherdrossel (7) vorgeschalteten, von der Ansteuerschaltung getakteten elektronischen Schalter (5). mit einer in Sperrichtung zur Eingangsspannung liegenden Freilaufdiode (6) in einem Querzweig zwischen dem elektronischen Schalter (5) und der Speicherdrossel (7) und mit einem in Reihe zur Speicherdrossel liegenden Widerstand (8) beschaltet ist
9. 9. Ladespannungsreglerschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schalter (5) ein Transistor ist.
10. 10. Ladespannungsreglerschaltung nach einem der vc-angegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerschältung (16) so beschaltet ist daß sie den elektronischen Schalter (5) nur dann schließt wenn der erste Oberspannungswächter (14) bereits einmal angesprochen hatte.
11. 11. Ladespannungsreglerschaltung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß zur Strommessung im Generator bzw. Batteriekreis der Spannungsabfall an je einem Widerstand (21,23) abgegriffen wird.
12. 12. Ladespannungsreglerschaltung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeingänge des Spannungs- und Stromregler (18) hochohmig ausgeführt sind.