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Beleuchtungsanlage für Fahrzeuge. Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsanlage
für Fahrzeuge mit einem mit einer Sammlerbatterie zusammenarbeitenden Generator
wechselnder Geschwindigkeit, dessen Spannung dadurch geregelt wird, daß in einen
Feldstromkreis Widerstände mit verschiedenen Temperaturkoeffizienten in Wheatstonescher
Brückenanordnung oder eine Stromquelle mit im wesentlichen konstanter elektromotorischer
Kraft geschaltet sind.
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Von den bekannten Anlagen dieser Art unterscheidet sich die neue dadurch,
daß die Regelspannung bei Volladung der Batterie selbsttätig durch eine die von
der Batterie aufgenommene Elektrizitätsmenge messende Vorrichtung auf die Klemmenspannung
der vollgeladenen Batterie herabgesetzt wird. Hierdurch wird es ermöglicht, die
Ladung mit einer die Spannung der vollgeladenen Batterie übersteigenden Spannung
rasch, dabei aber ohne Gefahr einer Überladung und Schädigung der Batterie zu bewirken.
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Gegenüber einer älteren, den Ursprung der neuen Einrichtung bildenden
Anlage der Erfindung mach Patent 35o816 unterscheidet sich die neue dadurch, daß
bei ihr vor dein Eingreifen der Meßvorrichtung: die Spannung nicht bloß annähernd
sondern genau konstant gehalten wird.
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Auf der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht.
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Abb. i zeigt eine Ausführungsform, Abb. 2 eine Abänderung derselben,
Abb. 3 eine schematische Darstellung einer weiteren Verkörperung des Erfindungsgedankens.
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Gemäß Abb. i ist ein Generator der bekannten Rosenbergschen Ausführung
vorgesehen, der als Ganzes mit io bezeichnet ist. Der Generator besitzt einen Anker
i i und Feldpole 12. Der Anker ist mit Hauptbürsten 13 versehen, welche mit der
Batterie 16 und dem Arbeitsstromkreise 17 durch die Leitungen 14 und 15 verbunden
sind. Der. Kurzschlußleiter 18 des Generatorankers ist an die Hilfsbürsten i9 und
2o angeschlossen.
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An die Hauptleitungen 1q. und 15 ist die . Wheatstone-Brücke angeschlossen,
die als Ganzes mit 21 bezeichnet ist. Die vier Eck-, punkte der Brücke sind
A, B, C und D bezeichnet. Zwischen die Punkte A und
D ist ein Widerstand X eingeschaltet, welcher einen Temperaturkojeffizientenwesentlich
vomWerte Null besitzt. Zwischen die Punkte C und B ist ein ähnlicher Widerstand
eingeschaltet. Zwischen den Punkten A und C sowie D
und B liegen
geringere Widerstände Y mit positivem Temperaturkoeffizienten, beispielsweise
Eisendrahtballaste. Die Feldwicklung 22 des Generators liegt zwischen den Punkten
C_ und D. In den Batteriestromkreis ist ein Amperestundenmesser 23 eingeschaltet,
um die Ladung und Entladung der Batterie zu messen. Der Messer besitzt die elektrischen
Kontakte 2q. und 25. Er kann von beliebiger Ausführung sein, gehört aber vorzugsweise
zu
derjenigen Art, welche ihr Registrierverhältnis für die Entladung der Batterie ändert,
um den Energieverlusten in der Batterie Rechnung zu tragen, so daß der Messer also
jederzeit die in der Batterie verfügbare Ladung angibt. Z@\>ischen den Punkten
C
und D der Brückenleitungen liegt ein Stromkreis, welcher den Widerstand
26 und die Kontakte 24, 25 enthält. Ein automatischer Schalter 27 ist vorgesehen,
um den Generator lo in einen Stromkreis mit der Batterie 16 und dem Arbeitsstromkreis
17 zu schalten, wenn der Generator eine Betriebsspannung entwickelt.
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Die Wirkungsweise der oben beschriebenen Einrichtung ist im wesentlichen
die folgende: Es sei angenommen, daß die Batterie 16 bei Betriebsbeginn teilweise
entladen ist. In diesem Fall sind die Kontakte 2.4 und 25 voneinander getrennt.
Wenn der Generator eine Betriebsspannung enfwickelt, so wird der automatische Schalter
27 geschlossen lind Strom fließt in der Ladungsrichtung durch den Amperestundennlesser
in die Batterie 16. Auch kann Strom in den Arbeitsstromkreis 17 fließen. Die Klemmenspannung
zwischen den Punkten A und B nähert sich dann einem bestimmten Endwert,
weil bei Erreichung einer gewissen Generatorspannung der Strom durch die Eisendrahtballaste
I', deren Widerstand sich so steigern würde, daß hierbei leiche Klemii g (Y -ienspannungen
an den Zweigen X und h entwickelt werden und mithin keine Potentialdifferenz -zwischen
den Punkten C und D besteht.
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Wird nun der Widerstand zwischen den Punkten C und D verringert, so
fließt ein stärkerer Strom zwischen C: und D, welcher einen weiter ausgeglichenen
Spannungszustand an der Brücke bei einer verringerten Spannung zwischen den Punkten
.1 und B hervorruft. Diese Verringerung in dem Widerstand zwischen den Punkten C
und D wird gemäß Abb. 1 durch die Wirkung des Amperestundenmessers 23 zustande gebracht.
Wenn der Messer eine volle Ladung der Batterie anzeigt, so kommen die Kontakte 24
und 25 zum Eingriff und. schalten den Widerstand 26 zwischen die Punkte C und D
parallel mit der Feldwicklung 22. Der im Widerstand 26 fließende Strom fällt praktisch
so gering aus, daß die Kontakte 2.4 und 25 des Messers diesen Strom ohne Gefahr
des Verschmorens führen können. Durch richtige Einstellung kann die Generatorspannung
auf die Spannungshöhe der vollgeladenen Batterie verringert werden, und der Generator
fährt fort, Strom für den Arbeitsstromkreis 17 zu liefern.
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Gemäß Abb.2 wird durch den Messer 23, wenn die Batterie voll geladen
ist, Relais 2$ eingeschaltet, um den der Brücke vorgeschalteten Widerstand 3o durch
Kontakt 29 kurzzuschließen. Durch richtige Einstellung können hierbei dieselben
Ergebnisse wie bei der Ausführungsform nach Abb.1 erzielt werden.
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In Abb. 3 ruhen die Bürsten a. und b auf ;lein Kommutator
eines Generators G und die Bürsten c und d auf einem zweiten Kommutator, der mit
einer Hilfswicklung verbunden ist. F ist die erregende Feldwicklung und Tf' eine
Ausgleichswicklung, «-elche den vollen Generatorstrom-führt und dazu benutzt wird,
die Ankerrückwirkung zu vernichten. Bei diesem System werden zwei Batterien B' und
B' verwendet. Die eine derselben entlädt sich ein wenig, um den Erregerstrom F für
den Generator zu liefern. Unterdessen empfängt die andere Batterie einen Ladestrom
vom Generator. Durch einen an der Generatorwelle angebrachten Fliehkraftregler I-Icwird
der Schalter H entweder nach rechts oder nach links verstellt, wenn der Generator
oberhalb einer bestimmten Geschwindigkeitsgrenze arbeitet. So wie Schalter H dargestellt
ist, wird die Batterie BI geladen, während die Batterie B= den Erregerstrom für
die Spule F liefert. Wenn die Geschwindigkeit des Generators unter die bestimmte
Grenze fällt, so verstellt der Fliehkraftregler den-Schalter in seine Mittellage
und öffnet gleichzeitig den Schalter Hr, so daß der Generator von dem Arbeitsstromkreis
7@ abgeschaltet wird und die Batterien B', B= zwecks Speisung des Arbeitsstromkreises
parallel geschaltet werden. Wenn die Generatorgeschwindigkeit wieder über die bestimmte
Grenze steigt, so verstellt der Fliehkraftregler den Schalter H nach rechts und
schließt gleichzeitig den Schalter Hr. Die Batterien werden auf diese Weise bei
jeder Beschleunigung bzw. Verzögerung des Generatorlaufes umgeschaltet. Der Fliehkraftregler
und der Schaltmechanismus sind bekannt und sind deshalb hier nicht dargestellt oder
beschrieben worden.
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Das hier behandelte Svstem soll eine konstante Spannung an den Generatorklemlnen
auf Grund der Tatsache hervorbringen, daß das Generatorfeld durch die Differenz
zwischen zwei sich entgegenwirkenden Spannungsquellen erregt wird, deren eine im
wesentlichen konstant ist. Eine der Sammlerbatterien, beispielsweise B=, welche
sich etwas entlädt, um den Erregerstrom zu liefern, stellt die konstante Spannungsquelle
dar, der Generatoranker die entgegengesetzte Kraft. Offenbar kann die Spannung des
Ankers nicht diejenige der Batterie BI überschreiten, da dies zur Folge haben würde,
daß der Erregerstrom in der Feldwicklung F
durch den Nullwert hindurchgehen
und seine Richtung umkehren müßte, was naturgemäß eine physikalische Unmöglichkeit
darstellt.
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Die zweite Ankerwicklung, welche ungefähr 2o Prozent der. Spannung
zwischen den Hauptbürsten entwickelt, ist mit der ersten Ankerwicklfung in Reihe
geschaltet und wird dazu benutzt, der Batterie B1 einen geeigneten Ladestrom zuzuführen.
Die Spannungen, die zwischen den Hauptbürsten a, b und den Hilfsbürsten
c, d entwickelt werden, stehen in einem festen Verhältnis, so daß die Ladespannung
für die Batterie BI zwischen den Bürsten a, c eine konstante Spannung ist. Um den
Strom zu begrenzen, welcher in die zu ladende Batterie B1 eintritt, die sich zeitweise
in etwas, erschöpftem. Zustande befinden könnte, ist ein Widerstand RB in den Ladestromkreis
eingeschaltet. Der Messer M mißt entweder nur den vom Generator zu einer der Batterien
fließenden Strom, gleichviel, welche Batterie sich im Ladestromkreis befindet, oder
der von den Batterien zu den Lampen entladene Strom läßt den Messer in umgekehrter
Richtung wirken. Das Anzeigeverhäl'tnis des Messers ändert sich derartig, daß: er
die Summe der Elektrizitätsmengen in den beiden Batterien anzeigt. Sind beide Batterien
in Parallelschaltung an den Lampenstromkreis gelegt, so fließt ein Strom von der
stärker geladenen Batterie zu der anderen Batterie. Auf diese Weise zeigen im praktischen
Betriebe die Batterien das Bestreben, einen gleichen Ladungszustand aufrechtzuerhalten.
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Es ist zu beachten, daß, der von der Batterie B= ausgehende geringe
Erregerstrom durch den Messer 11V1 nicht angezeigt wird. Dieser Entladestrom geht
durch die Spule F, den Widerstand R, wird durch die Spannung zwischen den Bürsten
d, c b.eeinflußt und hilft die Batterie B1 laden. Was aus der Batterie B2 entnommen
wird, kommt der Batterie BI zugute, so daß die Ladungssumme der beiden Batterien
durch den Erregerstrom nicht beeinträchtigt wird. Der Messer 111
zeigt daher
jederzeit die Summe der Ladung in den beiden Batterien an, und da die beiden Batterien
dem Ausgleich zustreben, so zeigt der Messer auch, wenn die in der Ladeperiode begriffene
Batterie voll geladen ist.
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Ein Schalter L ist mit einer Solenoidwicklung Ll versehen, welche
an die Batterie B1 angelegt ist, wenn die Kontaktpunkte des Amperestundenmessers
in Eingriff sind, beispielsweise also, wenn die Batterie B1 eine Ladung von einer
be#3timnnten. Arnperestundenzahl empfangen hat. Schalter L schließt dann die Hinke
Klemme der Feldwicklung an die von der Bürste c herkommende Leitung an, so daß jetzt
die Spannung zwischen den Bürsten a und c auf den Wert der vorher zwischen den:
Bürsten cz und 1: herrschenden Spannung vermindert wird. Die Spannung zwischen den
Bürsten a und b wird naturgemäß entsprechend verringert, nichtsdestoweniger
aber wird dieselbe Klemmenspannung im Lannpenstromkr--is aufrechterhalten.
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Statt eines Amperestundenmessers könnte auch eine wattmetrische Zählvorrichtung
oder eine elektrolytische Vorrichtung verwendet werden.