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Vorrichtung zum Regeln der Spannung von Dynamomaschinen. Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zum Regeln der Spannung von Dynamomaschinen mit veränderlicher
Geschwindigkeit und pulsierender Belastung, wie solche im besonderen für Beleuchtungszwecke
von Fahrzeugen verwendet werden.
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Gemäß der Erfindung kommt ein schwingender Flügel oder Anker zur Verwendung,
der durch die Anziehungskraft eines Solenoids betätigt wird, dessen Feld durch Spannungsänderungen
der Dynamo beeinflußt wird. Der Schwinganker steht unter der Wirkung einer Feder
und kann den einen oder den anderen von zwei Kontakten berühren, die an Punkten
angreifen, welche ein unterschiedliches Potential besitzen, derart, daß Stromkreise,
die den Schwinganker sowie geeignete Widerstände und eine einzige regelnde Induktorwicklung
enthalten, gebildet werden. Diese Stromkreise sind so beschaffen, daß die regelnde
Induktorwicklung infolge der Vibrationen des Schwingankers von einem undulierenden
Strom #durchflossen wird, dessen mittlerer Wert der erforderlichen Erregung entspricht,
um die gewünschte Spannung aufrechtzuerhalten.
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Für eine gegebene Dynamo kann man den Betrag der Regelung erhöhen,
indem man einen Regler mit doppeltem Kontakt an Stelle eines solchen mit einem einzelnen
Kontakt verwendet. Die Verwendung eines doppelten Kontaktes ermöglicht u. a., bis
zur Umkehrung des Stromes in der einzigen Erregerwicklung zu gehen, wenn dies notwendig
ist, wie beispielsweise bei Verwendung einer Rosenbergdynarno mit begrenzter Spannung
und mit einer Kompensation der Ankerrückwirkung oder bei Verwendung einer Maschine
als Aufwärts- und Abwärtstransforrnator (Zusatzmaschine).
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In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise
veranschaulicht, und zwar ist Abb. i eine schematische Darstellung der Wirkungsweise
des Reglers der Erfindung, wobei der Lagerzapfen des Schwingankers mit dem einen
Ende der Induktorwicklung verbunden ist.
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Abb. 2 veranschaulicht schematisch die Steuerung des Schwingankers
durch ein Relais.
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Abb. 3, 4, 5 und 6 veranschaulichen Änderungen.
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Abb. 7 stellt in schematischer Darstellung die Anwendung irgendeiner
der obenerwähnten Einrichtungen, die eine Stromumkehrung in der Induktorwicklung
ermöglichen, bei einer Dynamo dar, die noch eine zweite, das Feld der Dynamomaschine
beeinflussende Wicklung aufweist.
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Abb. 8 veranschaulicht ebenfalls die Anwendung einer der oben
beschriebenen Anordnungen an einer Akkumulatorbatterie mit einer Zusatzinaschine,
die ihrerseits in den Erregerstromkreis eingeschaltet ist.
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Die in Abb. i dargestellte Einrichtung besteht aus einer Dynamo, deren
Anker bei 21 und deren Klemmen durch A und B angedeutet sind. 22 ist die
Induktor- oder Feldwicklung der Dynamo, deren Klemmen durch C
tind
1) bezeichnet sind. --6, 27", 27 b und :28 sind verschiedene Teile
eines Widerstandes oder bestimmter Widerstände, die in Reihe angeordnet und gleichfalls
von den Klemmen der Dynamo oder des von ihr gespeisten Stroinnetzes abgezweigt sind.
29 bezeichnet einen Anker, der zwischen den Kontakten E
und F schwingt, die
ihrerseits an die Verbindungsstellen der Widerstände 26, 27a bzw.
-27b und 28 angeschlossen sind. 3o bezeichnet einen Kondensator, der von
den Klemmen der Wicklung 22 abgezweigt ist, 36 den Netzstromkreis, beispielsweise
für Lampen, und 37 eine Batterie von Akkumulatoren, die zur Anwendung kommen
können, jedoch nicht vorgesehen zu sein brauchen. Falls diese
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aiterie zur Anwendung kommt, wird sie mit der Dynamo mittels eines Ein- bzw. Ausschalters,
der in der Zeichnung nicht dargestellt ist, gekuppelt, wenn die Voltzahl oder Spannung
dieses Schalters einen bestimmten Wert erreicht hat.
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, Der Schwinganker oder Flügel 29 steht einerseits unter der
Wirkung einer Feder und wird anderseits durch ein Solenoid 4 angezogen, das in Reihe
mit einem regelbaren Einstellwiderstand 5 an die Klemmen der Dy-
namo
oder an das Leitungsnetz geschaltet ist. Die Bemessung und Charakteristik der Feder
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und des Solenolds 4 sind. so berechnet und gehalten, daß die beiden Organe
bei normaler Voltspannung sich das Gleichgewicht halten.
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Das Solenoid 4 kann auch irgendwelche anderen, nicht dargestellten
Wicklungen besitzen, die durch die Gesamtheit des Stromes der Dynamo oder durch
einen Teil dieses Stromes durchflossen werden in den Fällen, wo man einer variablen
Spannung entsprechend der von der Dynamo gelieferten Leistu4g bedarf und wie dies
im besonderen für die Beleuchtung von Fahrzeugen der Fall ist. Je# .- nachdem
man dieser zusätzlichen Wicklung eine gleiche Wirkungsrichtung, wie sie die im Nebenschluß
liegende Wicklung hat, gibt oder nicht, wird man einen Regler erhalten, der der
Dynamo die Eigenschaften einer-Verbundmaschine oder einer einfachen Maschine#erteilt.
Man kann den Regler und den Ein- und Ausschalter einer Einrichtung mit Akkumulatorenbatterie
derart kombiniereft, da man für beide Organe -nur einen einzigen Elektromagneten
mit einer im Nebenschluß liegenden Wicklung und einer in Reihe geschalteten Wicklung
notwendig hat.
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Das Solenoid4 ist. anderseits- für Dynamo# von geringer Kraft geeignet
oder für solche, deren Erregerstromkieis schwache Strönie7 zum Ansprechen bringen.
Für größere N.iasch,inen würden in bekannter Weise Zwischenrelais angeordnet. In
Abb. 2 ist z. B. veranschaulicht, wie der Schwinganker bei 29 durch ein Relais4'
betätigt werden kann, welches selbst durch das Hauptsolenoid4 gesteuert wird.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende: Angenommen,
der PolA der Dynamo ist der positive und der Pol B der negative. Diese Regelung
ist so, daß bei einer gewissen Geschwindigkeit und einer gewissen Belastung der
Dynamo der Strom, der in der Induktorwicklung von D nach C fließt,
den notwendigen Wert hat, um die gewünschte Spannung zu erzeugen. Einem jeden Spannungsanstieg,
der aus irgendeinem Grunde, wie beLeiner Erhöhung der Geschwindigkeit oder einer
Verininderung der Belastung, eintritt, Wird eine Erhöhung der Spannung und demzufolge
eine Erhöhung der Anziehungskraft der Hauptsolenoidspule 4 bzw. 4! (Abb. 2) entsprechen.
Dies hat zur Wirkung, daß der Anker 29 in Berührung mit F kommt. Die Schließung
dieses Kontaktes bedingt eine Verringerung des Erregerstromes, da nach der Hypothese
über die Polarität das Potential an dem Punkte F geringer ist als an dem Punkte
E.
Das Umgekehrte wird bei jedem Spannungsabfall eintreten, derart, daß eine
Änaerung in der Erregung. die sich einer Änderung der Voltzahl entgegensetzt, unmittelbar
auf letztere folgt Es folgt hieraus eine Reihe von Vibrationen des Ankers 29, die
die Dauer der intermittierenden Kontaktschlüsse bei E
oder F erhöhen, jedoch
zum Nachteil der Berührungsdauer der Kontakte auf der gegenüberliegenden Seite,
je nachdem die Erregung zu verstärken oder zu vermindern sein wird. Infolge
hiervon wird in der Induktorwicklung.22, ein undulierender Strom auftreten, dessen
mittlere Stärke der notwendigen Erregung entsprechen wird, um die gewünschte Voltzahl
zu erhalten. Hierbei kann der Fall eintreten, daß der Anker nur gegen einen der
Kontakte vibriert, ohne den anderen zu be-
rühren, und dieses kann auf der
einen oder anderen Seite, je nach dem Regelungssinne, der Fall sein. Beim
Ausführungsbeispiel bilden die Widerstandsabschnitte #6, 27a einerseits und
27b, 28 anderseits Entladestromkreise für die Induktorwicklung, deren Selbstinduktionswirkungen,
die sich durch Funken an -den Kontakten äußern, hierdurch im großen Maße abgeschwächt
werden können. Ein Kondensator 39 vervollständigt die Entlädestroinkreise
derart, daß Funken möglichst unterdrückt werden. - -
Anstatt das eine Ende
der Induktorspule mit einer Hilfsbürste zu verbinden, die auf dem Kollektor der
Dynamo schleift, kann man diese Bürste auf einem Drehring schleifen lassen, der
mit irgendeiner Stelle des Ankers verbunden ist.
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Die Abb, 3 und- 4 veranschaulichen Ab-
änderungen. der
beschriebenen Ausführungsform. In diesen Abbildungen sind bei 32
und
33 Entladungshilfswiderstände angeordnet, von denen man Betriebsbedarf von
beträchtlicher Kraft ableiten kann.
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In allen diesen Anordnungen müssen diedar-estellten Widerstände Wert
haben, die für jeden besonderen Fall passen. Einige dieser Widerstände können gleich
Null und. andere unendlich sein, derart, daß ihre Kombinationen zur Verwirklichung
zahlreicher Schaltungsformen dienen können.
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Die-- Abb. 5 und 6 veranschaulichen weitere Ausführungsformen,
bei denen die Widerstände:26 gleich Null sind. In der Abb.
sind
mit 32 und 33 zwei Entladungshilfswiderstände bezeichnet, und in Abb.
0 stellen 34 und 35 Widerstände dar, welche an die Leiter angeschlossen
sind, die ihrerseits mit den Kontakten E und F verbunden sind, so daß die
Erzeugung eines Funkens zwischen diesen beiden,Kontakten in dem Falle vermieden
wird, wo der Potentialunterschied zwischen den Enden des Widerstandes
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Neigung zur Funkenbildung zeigt.
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Man kann auch an Stelle eines einzigen Kondensators 3o, der von den
Klemmen der Induktorwicklung abgezweigt ist, einen der beschriebenen Apparate in
der üblichen Weise zwischen dein Schwinganker und einem der KontakteE und F anordnen.
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In Abb. 7 ist ein allgemeines Schema der Verwendung einer der
oben beschriebenen Anordnungen zur Umkehrung des Stromes in der Induktorwicklung
bei einer Dynamo dargestellt, die eine zweite Erregerwicklung mit einer Erregung
im Nebenschluß zur Maschine oder mit einer unabhängigen Erregung besitzt, In dieser
Abbildung bezeichnet 61 den Anker, 62 die im _Nebenschluß liegende eine Induktorwicklung,
63 die andere Induktorwicklung zur Regelung der Strornumkehr, die mit einer
Widerstandsbrücke des Reglers entsprechend einer der beschriebenen Anordnungen verbunden
ist, wobei die Brücke als Ganzes durch die gestrichelten Linien 64 angedeutet ist.
65 bezeichnet den Nutzstromkreis.
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Wenn die Teile so geregelt sind, daß die Voltzahl an den Klemmen der
Dynamo im wesentlichen konstant bleibt, wird die Wicklung62 ein konstantes Feld
herstellen. Die Wicklung63 hingegen, die der Wirkung des Reglers unterworfen ist,
wird in der einen oder anderen Richtung von einem variablen Strom durchflossen,
und dieser Strom wird ein Feld herstellen, welches das erste verstärkt oder entgegengesetzt
zu demjenigen von der erforderlichen Größe verläuft.
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Abb.8 veranschaulicht in gleicher Weise die Anwendung einer der beschriebenen
Anordnungen zur Regelung der Einrichtung an einer Batterie von Akkumulatoren, welche
einen Aufwärts- und Abwärtstransformator (Zusatzmaschine74) enthält, der in den
Erregerstromkreis eingeschaltet ist. In dieser Abbildung bezeichnen 71 den
Anker des Stromerzeugers, 72 dessen im -Nebenschluß liegende Induktoren,
73 einen Regelungswiderstand, 74 den Anker für den Aufwärts-und Abwärtstransformator
und 75 die Induktorwicklung des letzteren, die mit einer Widerstandsbrücke
des Reglers entsprechend einer der beschriebenen Anordnungen verbunden ist. Die
Brücke ist durch die geqtrichelten Linien 76 dargestellt. 77 bezeichnet
die Akkumulatorenbatterie, 78 den Ein-und Ausschalter und 79 den Nutzstromkreis.
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,.Es ist ersichtlich, daß die Teile so geregelt werden können, daß
beispielsweise bei einer mittleren Geschwindigkeit und Belastung des Stromerzeugers
der durch die Wicklung75 gehende Strom und demzufolge die Spannung an den Klemmen
des kleinen Ankers 74 ungefähr gleich Null sind. Die normale Spannung an den Klemmen
des Stromerzeugers bestimmt alsdann allein den normalen Erregerstromm der Induktorwicklung72.
Bei einem Spannungsabfall an den Klemmen des Stromerzeugers infolge Änderungen der
Geschwindigkeit oder Belastung entsteht in der Wicklung75 ein Strom, der die Maschine74
zu einem Aufwärtstransformator macht. Diese Maschine schickt in den Stromkreis der
Induktoren des Stromerzeugers einen Strom, der zum Erregerstrom des letzteren hinzutritt,
um dem anfänglichen Spannungsabfall entgegenzuwirken. Wenn anderseits ein Spannungsanstieg
an den Klemmen des Stromerzeugers eintreten will, so entsteht, ohne daß irgendwelche
Umschaltungen benötigt werden, ein Strom in der Wicklung 75,
der aber dieses
Mal die Maschine 74 zu einem Abwärtstransformator macht, wobei dein in den Stromkreis
der Induktorwicklung 72 des Stromerzeugers fließenden Strom derart entgegengewirkt
wird, daß der anfängliche Spannungsanstieg wieder vermindert wird.