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Elektrische Beleuchtungsanlage mit einem Generator, welcher mit stark
wechselnder Drehzahl angetrieben wird, und einer Sammlerbatterie. Den Gegenstand
der Erfindung bildet eine elektrische Beleuchtungsanlage mit einen Generator, welcher
mit stark wechselnder Drehzahl angetrieben wird, und einer Sammlerbatterie, welche
für gewöhnlich voll geladengehalten wird, und deren Überladung .furch einen Amperestundenzähler
verhütet wird, welcher den Ladestrom verringert, wenn die Batterie voll geladen
ist, und zu anderer Zeit den vollen Ladestrom hineingehen läßt.
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Von den bekannten ähnlichen Einrichtungen unterscheidet sich die neue
Artlage in erster Linie da@du.rch, daß der Generator stets unter dem Einfluß eines
äußeren selbsttätigen elektromagnetischen Spannungsreglers steht, welcher dahin
wirkt, einen bestimmten Regelungsmaßstab so lange aufrechtzuerhalten, als die Batterie
noch nicht voll geladen ist, während alsbald nach Erreichung der vollen Ladung der
Amperestundenzähler eine Änderung der Wirkungsweise des Spannungsreglers herbeiführt,
welche eine Überladung der Batterie verhindert.
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Nach einem weiteren Merkmale der Erfindung ist der Regler derart veränderlich
und einstellbar, d'aß, wenn eine bestimmte Ladung an die Batterie geliefert worden
ist, der Zähler die Wirkungsweise des Spannungsreglers so ändert, daß die Stromlieferung
in gewünschtem Maße entsprechend der vorherigen Einstellung des Reglers verringert
wird.
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Mit besonderem Vorteil ist ferner die Einrichtung so getroffen, daß
der von dem Generator gelieferte Strom mittels des Spannungsreglers, der von dem
in Reihe mit der Batterie liegenden umsteuerbaren .%mperestundenzähler gesteuert
wird, auf den der Durchschnittsbel.astqng entsprechenden Strom verringert wird,
wenn die Batterie volle Ladung erhalten hat.
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Es hat sich gezeigt, daß ältere Vorrichtungen ähnlicher Art nicht
befriedigend und zuverlässig arbeiten, da sie von der Spannung ausgehen., um den
Punkt zu bestimmen, an welchem die Batterieladung aufhören muß. Im praktischen -Betriebe
zeigt aber .die Spannung den Stand der Batterieladung nicht genau an. Die Spannung
wechselt mit ler Temperatur des Elektrolyten, dem Alter der Plattem, der Intensität,
mit der die Laltlli-r sich vollzogen hat, und weiterhin noch finit einer ganzen
Reihe anderer Bedingungen. Bei der praktischen Anwendung, 'besonders bei Fahrzeugbeleuchtung,
ist die Spannungskontrolle demgemäß völlig unbrauchbar. Das Spannungsrelais kann
auf irgendeine bestimmte Spannung an einem Ende des Zugbetriebes eingestellt werden,
dä,nn ist aber die Einstellung des Spannungsrelais am anderer Ende dieses Betriebes,
wo unter Umständen völlig verschiedene Temperaturbedingungen obwalten, außer jeder
Übereinstimmung mit dem wirklichen Ladungszustan"de der Batterie. Dies ergibt eine
kurze Lebensdauer für die Batterie, -die entweder ungenügend geladen oder überladen
wird. Die aktive Masse der Batterieplatten löst sich von den Gittern ab, und die
Batterie -muß häufig überholt und der Bodensatz entfern-r werden. Die Überladung
verursacht ein Verkochen des Elektrolyten, so daß häufig Wasser nachgefüllt werden
muß.
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Gründliche praktische Erprobung hat gezeigt, ,daß das oben berebgte
neue System mit Kontrolle durch Amperestundenmesser das einzig zufriedenstellen@d'e
Batterieladesystem ist, und der praktische Betrieb dieses Systems hat ergeben, @daß
-es absolut zuverlässik ist und die Lebensdauer der Batterie verlängert.
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Nun ist zwar auch bereits ein System mit Amperestundenmesser bekannt;
der letztere wirkt dort aber nicht, :wie bei dem neuen @Sy stein, auf denGeneratorregler
ein, und der Generator ist nicht jederzeit bereit, unter Kontrolle eines Reglers
die äußere Belastung zu tragen, wenn die Batterie geladen wird oder nur in vollgeladenem
Zustande an dieUitung angeschaltet ist. Nach dem älteren System schaltet der Amperestun@denmesser
lediglich schrittweise Widerstand in der nötigen Höhe in den Feldstromkreis. ein,
um .den Ladestrom
hinreichend zu schwächen, während bei dem neuen
System der Amperestundenmesser -den Regler steuert, indem er dem. Regelapparat selbst
beeinlußt, so daß er weiter auf den Generator wirkt, welcher die Belastung zu tragen
hat, während die Batterie nur während der kurzen Pausen des Zuglaufes zu arbeiten
braucht.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
schematisch veranschaulicht.
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Abb. r zeigt das Schema einer Fahrzeugbeleuchtung, Abb.2 das Schema
eines AmperestundenzähIers, Abb. 3 eine abgeänderte Zählerschaltung. Bei der Anlage
nach Abb. I ist; ein Gerierator mit Anker i und Nebenschlußfeldwicklung z vorgesehen.
Der Generator speist einen äußeren Stromkreis 3, .4. Zwischen die Leiter 3 und 4
sind die .Sammlerbatterie 5 und die Lampen 6 parallel zueinander geschaltet.
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Die Generatorleistungwird durch irgendeinen Regefwiderstarnd im Feldstromkreis
verändert. Dieser Widerstand kann die Form eines -durch veränderlichen Druck regelbaren
R,heostaten7 haben. DerDTuck auf die Reihen von einander berührenden Widerstaindsplatten
wird durch die -in Reihe mit dem äußeren Stromkreis geschalteteStromspule8und durch
die parallel zu !dien Generatorklemmen geschaltete Spannungsspund 9 beherrscht.
Die Spannungsspule 9 strebt, sofern sie mit Strom gespeist wird!, dahin, die Spannung
des Generators konstant zu halten. Sie ist aber für gewöhnlich stromlos, da sie
durch irgendein geeignetes Kurzschließungsrelais kurzgeschlossen -wird. Das dargestellte
Relais besteht aus einem Kurzschließungskontakt io, der für gewöhnlich !durch eine
oben am Kern angedeutete Feider aufwärts getrieben wird, den Stromkreis. aber öffnen
kann, wenn die Spannungsspule i r unter Strom gesetzt wird, welche zwischen die
Generatorklemmen geschaltet ist und auf die Spannung der letzteren anspricht. Die
Hilfsspule 12 ist für gewöhnlich kurzgeschlossen, wird aber periodisch unter Strom
gesetzt, .um der Wirkung der Wicklung i i entgegenzuarbeiten, wenn der Kurzschließungskontakt
io nach unten gezogen ist. Dieser Kontakt kann, wie
weiter unten erläutert,
rasch vibrieren, so daß die Spannungsspule 9 in rascher Aufeinanderfolge - für kurze
aufeinanderfolgen:de Augenblicke ein- und ausgeschaltet wi,rl In den Stromkreis
sind! geeignete Schmelzsicherungen eingeschaltet, wie in A'bb. i angedeutet ist.
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Der .Stromkreis vom Generator zur Batterie wird in bekannter Weise
durch den automatischen Schalter 13 geschlossen, wenn die -Generatorspannung etwas
höher als die Bat-. teriespanniunggestiegen ist. Die in Reihe zLun Hauptstromkreise
liegende Spule 15 hilft den automatischen Schalter geschlossen halten ,und soll,
wenn sich die Batterie .durch -sie entlädt, der Hubspule entgegenwirken, um den
automatischen Schalter zu öffnen.
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Der Stromkreis der Lampen kann durch irgendeinen geeigneten Schalter
r6 geschlossen werden. Ein Regler 17 ist vorgesehen, um zu verhindern, daß
eine übertrieben hohe Spannung zu den Lampengelangt.
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Der Zähler 18 ist mit -dem Batteriestromkreis verbunden, um die der
Batterie zugeführte Zahl voniAmperestunden zu messen. In Verbindung mit diesem Zähler
sind geeignete :Mittel vorgesehen,-. um den Batterieladestrom zu vermindern, wenn
die Batterie bereits eine bestimmte Ladung empfangen hat. Dieser Zähler ist eingehender
in Abb. 2 dargestellt und besteht vorzugsweise aus einem Motor, Lassen Anker i9
in dem Felde eines permanenten Magneten 2o -rotiert. Dieser Motor Ireht sich in
dem einen oder anderen Sinne, je nach :.der -Richtung des Batteriestromes, :1. h.
also je nachdem ob die Batterie geladen oder entladen wird. Der Motor treibt eine
Anzahl von Rädern, deren letztes beispiels-,weise einen Zeiger 22 trägt, :der mit
dem einstellbaren festen Kontakt 23 zusammenwirkt; sofern die Batterie keine Ladung
hat, steht .der Zeiger auf Null.
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Ein Widerstand 24 ist mit Odem Motoranker i9 in Reihe geschaltet.
Dieser Widerstand ist vorzugsweise einstellbar und- kann durch ,das polarisierte
Relais 25 kurzgeschlossen werden. Wenn die Batterie ;geladen wird, so !dreht sich
der Motor mit .einer Geschwindg-#keit, welche :durch die Zahl 85 :dargestellt sein
möge. Das polarisierte Relais schließt 'zu dieser Zeit den Widerstand nicht kurz.
Angenorumen beispielsweise, .die Batterie 5 sei eine solche für aoo Amperestunden,
so .steht gier vorerwähnte Zeiger auf Zoo, wenn die Batterie eine Ladung von Zoo
Amperestunden erhalten hat. Der Zeiger schließt dann den Stromkreis am Kontakt 23
und stärkt den Strom in der Spule i r zufolge Kurzschließung ihres Vorschaltwiiderstandes.
Die Spannungsspule i i öffnet demzufolge den Kontakt io ,und erregt dadurch die
.Spannungsspule 9, wodurch !der Feldwiderstand 7 vergrößert ;wird. Die Generatorleistun@g
und :damit !der Batterieladeström wird @dadurch vermindert. Wenn die Spannungsspule
i i anspricht, so wird, wie gesagt, das Kontaktglied io gegen die Wirkung seiner
Feder heruntergezogen; dadurch wird einmal die Spannungsspule 9, aber zugleich fauch
die Hilifsspule 12 erregt. Die !durch die !Speisung der :Spule 9 bewirkte Ver-,mehrung
:des Generaiorfeldwiderstandes und
die entsprechende Verminderung
der Generatorspannung und -leistung äußert sich in einer verminderten Spannung an
der Spannungsspule ii, so daß derKontaktarm .iodurch r.iie Fe.derwieder in normale
Kurzschtießungsstellung,zurückgeführt wird. Die Speisung :der Gegenspule 12 bewirkt,
daß die letztere der Spannungsspule i i entgegenwirkt, wodurch der Kurzschließ@ungs.vorgang
noch beschleunigt wird. Soba1:d .die Spannungsspule 9 wieder kurzgeschlossem ist,
wird der Regel;widerstand 7 vermindert und die Spannung an ler Spannungsspule i
i vermehrt, so daß sich das eben beschriebene Spiel wiederholt und ler Kontakt io
rasch vibriert. Die Speisung der Spule 9 wird daher durch die Schnelligkeit ler
Vibrationen .beherrscht. Diese wird alllnählich zunehmen, @da die gegemelektromotorische
Kraft der Batterie nahe ihrer välligen Ladung ebenfalls anwächst und die .Spannung
an der Spannungsspule i i auch zunimmt, so laß eine stetige Verminderung .des vorn
Generator gelieferten Stromes stattfindet und die Batterie so den letzten Ladungsteil
in allmählicher Abnahme .erhält.
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Es ist :klar, daß, falls gewiinsclit, der Batterieladestrom auch augenblicklich
vermindert wer:len kann. Beispielsweise wird gemäß Abi). 3 die Spannungsspule 9
:unmittelbar durch die Schließung des sie enthaltenden Neibenschlußstromkreises
durch den Zählerzeiger gespeist. In ,diesem Falle wird der Generatorstrom :durch
die Wirkung der Spannungsspule 9 augenblicklich verringert. In der letzterwähnten
Abbildung sind :die Einzelheiten der Abb. i ewecks klarerer Darstellung fortgelassen
worden.
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Wenn .die Sammlerbatterie sich entlädt, so läuft der Motor mit einer
Geschwindigkeit, welche durch die Zahl ioo dargestellt sei, und somit hat der Zeiger,
wenn 170
Amperestunden der Batterie entnommen sind (das sind 8ä Prozent von
2ooAmperestunden), :die Nullstellung erreicht. Diese Änderung -der :Gescliwindigkeit
desZählermotorswird durch das polarisierte Relais bewirkt, das bei dieser umgekehrten
Stromrichtung denZählerwiderstand 2.1. kurzschließt und so den Motor bei :der Entladung
1 5 Prozet rascher laufen läßt als bei ler Ladung. Der Widerstand 26 verhindert,
daß der volle Batterieladestrom durch den :Totoranker hindurchgeht.
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Aus :dem Obigen ergibt sich, daß der Regler es Generators durch positive
Mittel gesteuert wird, welche den Betrag der Batterie-'alung festlegen, und daß
er nicht von dem Anwachsen der Spannung des Systems oder irgendeiner anderen Funktion
üer Batterie-'alung abhängig ist.