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Regelungseinrichtung für mit Dynamo und Akkumulatorenbatterie arbeitende
Fahrzeugbeleuchtungsanlagen u. dgl. torliegende Regelungseinrichtung bezieht sielt
auf Anlagen für Beleuchtung, Lüftung, Heizung usw. von Fahrzeugen, hei denen die
Dynamo von einer Achse des Fahrzeuges mit schwankender Drehzahl angetrieben wird.
Bei stillstehender Dynamo, als auch bei ungenügender Geschwindigkeit dieser, deckt
eine Akkumuniulatorenbatterie den Strombedarf des Netzes, in welchem sich die @'erbraucliskörper,
als Lampen, Lüfter, Heizkörper u. dgl., befinden. Bei laufender Dynamo und genügender
Prellzahl dieser speist die Dynamo das Netz Lind bewirkt gleichzeitig die Ladung
der Akkutnulatorenbatterie. Eine Batterieladung findet auch bei abgeschaltetem Netz
statt.
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Die Erfindung hat Bezug auf Regelungseinrichtungen, bei denen ein
unveränderlicher Widerstand in den Netzstromkreis bei stromliefernder Dynamo geschaltet
ist. Erfindungsgemäß wird bei eingeschaltetem Netz die selbsttätige Regelung der
Dynamo durch einen mit Nebcnschlußwicklung und gleichsinnig wirkender Stromwicklung
versehenen Regulator und durch ein Relais bewirkt, das in Abhängigkeit der Lampenspannung
und gegebenenfalls des Netzstromes den Gesamtwiderstand des \ebenschlußzweiges des
Regulators zeitweise verändert. Die Regelungseinrichtung ist in der Zeichnung schematisch
in einer beispielsweisen Ausführungsform dargestellt.
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Es bezeichnet i den Anker, 2 die Feldwicklung der Dynamo, 3 eine Akkumtilatorenbatterie,
.l die gegebenenfalls einzeln ein- und ausschaltbaren Verbrauchskörper des Netzes,
5 den plauptausschalter des Netzes, 6, 7, 8, 9 und io die Anschlußklemmen
des Reglers, ii die Hauptstromwicklung, 12 die Nebenschlußwicklung des Selbstschalters.
Mit letzterer ist ein Einstellwiderstand 13 und die Nebenschlußwicklung 1:1 eines
Relais hintereinandergeschaltet. Zum Selbstschalter gehören im weiteren die Kontaktplatten
1.9, 16 und die an einem drehbar gelagerten Ilebel befestigten Kontaktfedern 18,
wobei die Srannfeder io im Ruhezustande des Apparates die Kontaktfeder i8 gegen
die Nontaktplatte 16 drückt und den @am@ent@idc-rstand I j kurzschließt. In der
Zeichnung ist (lt., Regulator als Kammregler dargestellt, desst-n heldregulier«,iderst-,tnd
2o an die Lamellen 23 einer Kontaktbahn angeschlossen ist, wobei die Zinken des
Kammes 21 von eileer Leitschiene -21 betätigt werden. Die an der 1-eitschien:- angreifende
Spannfeder 22 wirkt der magnetischen Zugkraft eines Solenoides entgegen. Auf diesem
befindet sich eine \ebenschlußwicklung 23 und eine gleichsinnig wirkende Strotiim-icl;htn?
2f@, welch letztere im Batteriestromkreis liegt. , 28 und 20 bezeichnen Einstellwiderstände,
die mit der Nebenschlußwicklung 25 hintereinandergeschaltet sind. Gleichsinnig
mit den Ainl erc-Windungen der Nebenschlußwicklung il wirkt die vom Netzstrom durchflossene
Stromwicklung 3o des Relais, dessen doppelarmiger Anker ,;2 durch die Spannfeder
38 in die gez cichnetc Ruhelage gebracht ist. Am Anker ist, dein festen Gegenkontakt
3o gegenüberliegend, ein Kontakt 39' angebracht; außerdem ist ein zweiter,
dem festen Gegenkontakt .1o gegenüberliegender Kontakt an einer Blattfeder .11 angebracht,
die ihrerseits am Anker,-, befestigt ist. Die Kontaktschrauben 39 und .1o sind derart
eingestellt, daß zuerst der Kontakt zwischen Ankerkontakt 41 und dem festen Kontakt
.1o zustande kommt und dann erst in weiterer Folge bei erhöhter Zugkraft, nach Cberwindung
der Gegenkräfte der Blattfeder und der Spannfeder, der Kontakt zwischen Anker und
dem Kontakt 39. Der Anker 37 ist mit der Klemme io und dem einen Ende der
Nebenschlußwicklung 1.1 verbunden.
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In dem in der Zeichnung links dargestellten Relais bezeichnet 32 die
auf dem Magnetkern angebrachte Nebenschlußwicklung, die mit einem Einstellwiderstand
33 hintereinandergescbaltet ist, wobei das eine Ende des Nebenscliltit'zwciges mit
der Anschlußkletnme 6, das andere Ende des Zweiges mit dem doppelarmigen Anker 31
und dem festen Gegenkontakt 3y verbunden ist. her magnetischen Zugkraft wirkt die
am Anker angreifende Srarnfcdc-r ;f@ enr@.@@-gen. Ani 34
Anker 34
ist ein Kontakt angebracht, dem gegenüberliegend sich der feste Gegenkontakt 3,5
befindet. Auf dem Magnetkern des Relais ist noch eine vom Lampenstrom durchflossene,
deichsinnig mit den Ampere-Windungen der Nebenschlußwicklung 32 wirkende Stromwicklung
31 angebracht, welche gegebenenfalls entfallen kann.
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Die Schaltung der Wicklungen, Widerstände usw. geht aus dem gezeichneten
Schema hervor. Die vier Apparate, als der Selbstschalter, Regulator und die beiden
Relais, können auch anderer Bauart sein, als die in der Zeichnung dargestellten.
Es kann ferner die Wicklung 26 des Regulators statt vom Batteriestrom vom Ilauptstrome
der Dynamo durchflossen sein, auch kann die Verminderung des Gesamtwiderstandes
des N ebenschlußzweiges, in dem die Wicklung 25 des Regulators liegt, anstatt durch
Kurzschließen der Einstellwiderstände 29, 28 durch Parallelschaltung von Einstelliwzderständen
erfolgen. Die gezeichnete ilebelstellung der Apparate entspricht dem Betriebsfall
bei geüffnetem Netzschalter 5 und Stillstand der Dynamo.
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Die Wirkungsweise der Regelungseinrichtung bei geschlossenem Netzschalter
5 ist nun wie folgt: Bei Stillstand der Dynamo speist die Akkumulatorenbatterie
3 die Verbrauchskörper 4 des Netzes. Der Entladestrom fließt über die Wicklung 26,
den Kurzschlußkontakt 18, 16 des Selbstschalters, die Wicklungen 3o, 31 beider Relais
und den Schalter 5 ins Netz und von diesem zur Batterie. Bei großer Netzbelastung
ist das rechts gezeichnete Relais durch die Ampere-Windungen der Wicklung 3o derart
kräftig erregt, daß der Anker 37 beide Kontaktpaare 40, 41 und 39, 39' geschlossen
hält. Bei kleiner Netzbelastung und stillstehenderDynamo ist die Anziehungskraft
des Relais nicht groß genug, um die Gegenkraft der Spannfeder 38 zu überwinden.
Sobald aber die Dynamo angelassen wird, fließt mit zunehmender Selbsterregung dieser
ein der Klemmenspannung proportionaler Strom über den Nebenschlußzweig 12, 13, 14
zu.
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Die Ampere-Windungen der Nebenschlußwicklung 14 wirken im gleichen
Sinne wie die der Wicklung 3o. Die Wicklung 14 ist derart bemessen, daß der Anker
37 bereits kräftig angezogen wird, bevor die Klemmenspannung der Dynamo diejenige
der Batterie erreicht hat. Im Momente der Kontaktherstellung zwischen dem Anker
37 und den beiden Gegenkontakten 39 und to wird einerseits der Nebenschlußzweig
32, 33 an das Netz angeschlossen und anderseits der Widerstand 29 des \ebenschlußzweiges
25, 27, 28 kurzgeschlossen, wodurch der Gesamtwiderstand des Regulator-Nebenschlußzweiges
25 eine Verminderung erfährt. Der Selbstschalter ist nun derart einreguliert, daß
die Dynamo an die Batterie angeschlossen wird, sobald. die Klemmenspannung der Dynamo
diejenige der Batterie um einen gewissen Betrag übersteigt. Unter der Annahme, daß
eine Bleibatterie in Verwendung steht, deren Entladespannung kurz nach erfolgter
Ladung rund 2 Volt in jedem Element beträgt, erfolgt die Parallelschaltung der Dynamo
mit der Batterie durch den Selbstschalter bei etwa 2,1 Volt in jeder Zelle. Im Moment
der Parallelschaltung fließt der Maschinenstrom durch die Hauptstromwicklung z=
des Selbstschalters, und es wird gleichzeitig der Lampenwiderstand 17 in den Netzstromkreis
eingeschaltet, der derart bemessen ist, daß der Spannungsverlust bei maximalem Lampenstrom
rund o,r Volt für jede Zelle beträgt. Die Klemmenspannung der plötzlich entsprechend
belasteten Dynamo sinkt um einen gewissen Betrag, steigt jedoch infolge der Geschwindigkeitszunahme
der Dynamo wieder an, so daß die Spannung im Netz während dieses Vorganges sich
nur wenig verändern kann. Es speist nun die Dynamo das Netz bei gleichzeitiger Ladung
der Batterie. Die geregelte Klemmenspannung der Dynamo und der Ladestrom der Batterie
stehen zueinander in einer bestimmten Abhängigkeit, welche durch die Wirkung der
beiden Regulatorwicklungen 25, 26 gegeben ist, d. h. einem kleinen Ladestrom entspricht
eine. verhältnismäßig hohe Klemmenspannung und umgekehrt. Das links befindliche
Relais hat nun den Zweck, die Zunahme der Netzspannung über eine gewisse Größe zu
verhindern. Im vorliegenden Fall ist diese Grenzspannung auf rund 2,z Volt jeder
Zelle eingestellt. Die Wechselwirkung zwischen Relais und Regulator ist wie folgt
Im Momente der Erreichung der Grenzspannung von 2,1 Volt jeder Zelle schließt der
Anker 34 den Kontakt 35 und dadurch den Widerstand 28 kurz, demzufolge sinkt gleichzeitig
der Gesamtwiderstand des N ebenschlußzweiges, in dem sich die Wicklung 25 befindet
und gleichzeitig auch die Klemmenspannung der Dynamo infolge Einschaltung eines
entsprechenden Teiles des Feldregulierwiderstandes 2o. Durch das Sinken der geregelten
Klemmenspannung der Dynamo nimmt die Zugkraft des Relais ab, wobei der Kontakt zwischen
Anker 34 und dem festen Gegenkontakt 35 kurzzeitig unterbrochen wird. Das Relais
arbeitet somit bei genügender Drehzahl der Dynamo als Vibrationsrelais und vermeidet
durch die Rückwirkung auf den Regulator ein Überschreiten der Netzspannung über
die zulässige Grenzspannung. Da durch den Spannungsverlust in den beiden Relaiswicklungen
31, 30 und denjenigen des Lampenwiderstandes J 7 die an den Punkten 15 des
Selbstschalters und dem gemeinschaftlichen Pol von Dynamo, Batterie und Netz herrschende
Spannung
bestimmt ist, findet in der Folge die Batterieladung bei
konstanter Spannung von rund 2,25 Volt jeder Zelle statt, solange als der ins Netz
fließende Strom unverändert bleibt. Wird der Netzstrom durch Abschalten von Verbrauchskörpern
vermindert, so wird die an den oben erwähnten Punkten herrschende Spannung infolge
des verminderten Spannungsabfalles im Lampenwiderstand 17 und den Widerständen der
Wicklungen 30 und 31 um einen entsprechenden Betrag vermindert. Die Batterieladung
würde somit bei einem beispielsweise auf 1/, des maximalen Netzstromes gesunkenen
Strom bei einer Spannung erfolgen, bei der eine genügende Ladung der Batterie nicht
mehr erreicht werden könnte. 1J m daher auch bei vermindertem Netzstrom eine entsprechende
Ladung bezwecken zu können, wird die Netzspannung mit abnehmendem Netzstrom entsprechend
erhöht. Diese Erhöhung der Netzspannung in Abhängigkeit der Stärke des Netzstromes
wird durch die Einwirkung der Stromwicklung 31 erreicht. Die Veränderung der Netzspannung
in Abhängigkeit des Netzstromes ist nur bei Anlagen angebracht, die ungünstige Betriebsverhältnisse
aufweisen, im allgemeinen kann man von der Größenänderung der Netzspannung absehen,
so daß die Wicklung 31 gegebenenfalls entfallen kann.
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Die Wirkungsweise der Anlage bei geöffnetem Netzschalter 5 ist wie
folgt: Es wird angenommen, daß der Selbstschalter die mit genügender Geschwindigkeit
laufende Dynamo mit der Batterie verbunden hat und eine Batterieladung stattfindet.
Mit zunehmender Ladung steigt die Spannung der Batterie. Bei Erreichung einer gewissen
Spannung tritt das rechte Relais in Tätigkeit, schließt den Ankerkontakt 37, 4.1,
40 und bewirkt eine Spannungserniedrigung an der Dynamo, um eine Überladung der
Batterie zu verhüten. Die Batterie empfängt nach Kurzschließen des Widerstandes
29 nur noch einen verhältnismäßig kleinen Ladestrom. Das linke Relais bleibt bei
geöffnetem Netzschalter 5 wirkungslos, weil der Ankerkontakt 39', 39 geöffnet
bleibt. Die selbsttätige Regelung der Größe der Klemmenspannung der Dynamo sowie
der Stärke des Ladestromes besorgt bei in weiten Grenzen schwankender Geschwindigkeit
der Regulator, indem er den Erregerstrom der Dynamo durch Änderung der Größe des
Feldregulierwiderstandes 2o entsprechend einstellt.
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Sowohl bei geöffnetem, als auch bei geschlossenem Netzschalter 5 ist
also eine Überlastung der Dynamo infolge des Spannungsabfalles, der durch die Stromwicklung
26 des Regulators hervorgerufen wird, verunmöglicht. Die in der Beschreibung angeführten
Spannungswerte, bezogen auf die Zelle der Akkumulatorenbatterie, können auch andere
`'Werte erhalten, je nachdem man eine andere Grenzspannung im Netz der l@egelung
zugrunde legen wird. Wird anstatt einer Bleibatterie eine Edison-Batterie (Eisen-Nickel)
als Sammlerbatterie verwendet, so müssen die Spannungswerte den Eigenschaften dieser
angepaßt sein.