DE405860C - Schaltungsanordnung fuer elektrische Anlagen, insbesondere fuer Fahrzeugbeleuchtung - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung für elektrische Anlagen, insbesondere für Fahrzeugbeleuchtung. Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Schaltungsanordnung für elektrische Anlagen, insbesondere für Fahrzeugbeleuchtung mit einer Batterie und einem Stromerzeuger für veränderliche Drehzahl.
• Von den bekannten Anordnungen dieser Art unterscheidet sich die neue dadurch, daß der Stromerzeuger mit einer Steuerwicklung versehen ist, die im Zusammenwirken mit der Batterie konstante Polarität unabhängig vom Wechsel des Drehsinns gewährleistet, und daß auf einen bestimmten Ladezustand der Batterie ansprechende Schaltvorrichtungen vorgesehen sind, um mittels der Steuerwicklung die Erzeugerleistung nach beendeter Ladung niederzuhalten.
• Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt darin, daß obige Wirkungen, die bisher nur mittels zweier Maschinen erzielbar waren, jetzt mit einer einzigen einheitlichen Maschine erzielt werden können.
• Die Abb. i bis 3 sind schematische Darstellungen von Ausführungsformen der Erfindung.
• In der Anordnung nach Abb. i bat der Stromerzeuger i Nebenschluß-Feldspulen 2, Hauptbürsten 3, 4 und Hilfsbürsten 5, 6, welche elektrisch um 9o° gegen die Hauptbiirsten versetzt sind. Mit den Hauptbürsten ist ein Stromkreis verbunden, der die Spule 7 und die Hauptleiter 8 und 9 umfaßt. Die Hilfsbürsten 5 und 6 verbinden die Feldspulen 2 mit dem Anker. Die Feldspulen 2 sind mit den Hauptleitern 8 und 9 durch Leiter i o derart verbunden, daß der Strom in beiden Richtungen durch die Spulen geschickt werden kann, je nach der Stellung eines Polwechslers A. Der Polwechsler besteht aus einem leitenden Stück i i mit gegenüberliegenden Kontakten 12 und 13 und einem gleichen Stück 14 mit den Kontakten 15 und 16. Zwischen diesen- vier Kontakten ist drehbar ein Isolierstück 17 angebracht, welches einen Fortsatz 18 aus magnetischem Stoff und Kontaktstücke i9 und 20 trägt. Von dem unteren leitenden Stück 1.1. führt ein Leiter 21 über Spulen 22- und 23 zu der anderen Feldspule 2. Kontakt 20 ist mit dem Leiter 9 durch einen Zwischenleiter 24. verbunden und der gegenüberliegende Kontakt i9 mit einer um den magnetischen Fortsatz 18 gewickelten Spule 25, die über den Leiter 26 mit dem anderen Hauptleiter 8 in Verbindung steht.
• In einem der Hauptleiter liegt der Selbstschalter 27. Parallel zur Unterbrechungsstrecke des Schalters 27 liegt ein Stromkreis, der die Spule 28 und den Widerstand 29 umfaßt. Diese Spule 28 ist gegen die Feldspulen 2 elektrisch um go° versetzt.
• Zwischen den Leitern 8 und 9 liegen die Batterie 30 und der Beleuchtungskreis 31, welcher mit einem beliebigen Schalter 32 und mit einem Widerstand irgendeiner Form zur Aufrechterhaltung gleichbleibender Spannung an den Lampen ausgerüstet ist. In dem Batteriezweig liegt ein Amperestundenzähler 3.I, der zweckmäßig bei Stromumkehr seinen Maßstab ändert und so geeicht ist, daß die Stromverluste in der Batterie berücksichtigt sind und jederzeit die verfügbare Ladung angezeigt wird. Ein fester Kontakt 35 am Amperestundenzähler ist über einen Leiter 37 mit einem Ende der Feldspule 28 verbunden und ein beweglicher Kontakt 36 über einen einstellbaren Widerstand38 mit dein Hauptleiter 9.
• Die Feldspule 28 ist finit der Batterie 30 durch einen Stromkreis verbunden, der den Ainperestundenzähler 3d., den Widerstand 29, Feldspule -28, Anker i, Spule 7 und Leiter 9 umfaßt. Wenn der Anker i langsam anfängt sich zu drehen, fließt ein schwacher Strom durch die Feldspulen 2, Leiter io und i i, Kontakte 19 und 20, Leiter 14 und Spulen 22 und 23. Da die Spule 28 elektrisch um 9o gegen die Feldspulen 2 versetzt ist und einet magnetischen Fluß fester Polarität erzeugt, wird eine E. M. K. zwischen den Hilfsbürsten 5 und 6 in einer von dein Drehsinn abhängenden Richtung erzeugt. Dieser Erregerstrom durch die Feldspulen 2 ruft eine E. NI. K. zwischen den Bürsten 3 und d. hervor, so daß Strom von Bürste 3 durch den Leiter 2(i, Spule 25, den Polwechsler, Leiter 24 und 9 und von da zurück nach Bürste .I des Erzeugers fließt und den Schaltanker 18 magnetisiert. Bei geringen Drehgeschwindigkeiten reicht die Erregung der Spule 25 aus, das drehbare Stück 17 nach der einen oder anderen Seite, je nach der Polarität der Betätigungsspulen 22 und 23, umzulegen. Die beweglichen Kontakte i 9 und 2o legen sich gegen die festen Kontakte, und der Stromwechsler schickt den Strom von den Hauptleitern 8 und 9 durch die N ebensclilußspulen 2 in solcher Richtung, (laß die von den Hauptbürsten hervorgerufene E. M. K. clie von den Hilfsbürsten hervorgerufene verstärkt und beide gemeinsam sehr schnell die Spannung des Erzeugers aufbauen. Da die Spule 28 immer im gleichen Sinne erregt wird, so ändert ein Wechsel ini Drehsinn des Ankers die Polarität der Bürsten 5 und 6, so (laß die Spulen 22 und 23, ihr Feld umkehren und mit der Spule 25, die von fester Polarität ist, dahin zusammen wirken, immer die richtige Feldverbindung aufrechtzuerhalten. -Nach der Betätigung des Polwechslers wird der Erzeuger von den Nebenschlußspulen 2 erregt, und die erhöhte Spannung reicht aus, den Selbstschalter 27 zu schließen.
• Durch den Selbstschalter wird die Spule 28 mit ihrem Widerstand 29 kurzgeschlossen, so (laß die Maschine keine weitere Erregung von der Feldspule 28 erfährt, vorausgesetzt, (laß die Kontakte des Amperestundenzählers 34 offen sind. Der Hauptstrom ruft nun in den Ankerwindungen einen magnetischen Fluß in der Richtung der Bürsten 3 und d. und rechtwinklig zu dem von den Feldwicklungen 2 erzeugten Hauptfluß hervor. Der resultierende Fluß wird in der Drehrichtung verschoben und die Gesamterregung bei steigendem Ankerstrom derart geschwächt, daß der Arbeitsstrom des Erzeugers i unabhängig von der Drehgeschwindigkeit einen bestimmten Wert nicht überschreitet.
• Die mit dein äußeren Stromkreis in Reihe liegende Spule 7 hat die gleiche magnetische: Achse wie der Arbeitsstrom im Anker, aber eine entgegengesetzte Wirkung. Durch Änderung der magnetisierenden Kraft dieser Spule, z. B. durch Änderung der Winclungen, kann die verlangte Generatorleistung willkürlich verändert werden.
• Der Generator i speist die Batterie 30 über #len Aniperestundenzähler 3.a., bis dessen beweglicher Kontakt 36 mit dem festen Kontakt 35 in Berührung kommt. Die Batterie hat dann genügende Ladung empfangen, und es wird ein Stromkreis von Bürste 3, durch Spule 28, Leitung 37, Kontakte 35 und 36, den einstellbaren Widerstand 38, Speiseleiter 9, Spule 7 und Bürste 4. gebildet. Ein in diesem Stromkreis nun durch die Spule 28 entgegengesetzt wie beim Anlauf fließender Strom entwickelt eine verstärkte Gegen-E. M. K. zwischen den Hilfsbürsten 5 und 6, vermindert die Felderregung und schwächt den vom Generator gelieferten Strom. Der Widerstand 38 kann so eingestellt werden, (laß der Ladestrom beim - Schließen der Kontakte 34, 35 annähernd auf Null sinkt.
• An Stelle des Amperestundenzählers kann auch ein elektromagnetisches Relais verwendet werden, welches bei einer bestimmten Spannung der Batterie, z. B. der vollen Ladespannung, anspricht und den Kontalct 35, 3(schließt.
• Die Spule 7 kann auch in den Lampenstromkreis verlegt werden, um den Generator zu befähigen, die erhöhte Belastung bei Einschaltung vonLampen aufzubringen, ohne daß sich der Ladestrom der Batterie verringert.
• In der Ausführungsform der Erfindung nach Abb. 2 ist die Dvnainomascliine i mit zwei Hauptbürsten 3 und d. und einer Hilfsbürste. 5' ausgerüstet, die elektrisch uni 9o gegen die Hauptbürsten 3 und d. versetzt ist. Die Maschine kann, wie dargestellt, zweipolig, aber auch mehrpolig sein.
• Parallel zu den Kontakten des Selbstschalters 27 liegt ein Stromkreis, bestehend aus Widerstand 48 und den bei 58 angeschlossenen Feldwicklungen 49, 5o, 51 und 52. Die zweiten Feldwicklungen 53, 5d-, 55 und 56 liegen in IZeilie finit der Hilfsbürste 5'. den Wicklungen 59 und 6o und geben den Polen 45 und 47 die Polarität N bzw.S. Wird nun durch Drehung des Ankers in der Pfeilrichtung die Bürste 3 positiv und Bürste 5' negativ, so fließt ein Strom von der Bürste 3 durch Wicklung 59, Spule 22 des Feldwählers, Kontakt 15, Blattfeder 65, Spule 25, die Wicklungen 63 und 64 zur Hilfsbürste 5'. Dieser Strom gibt dem Pol 44 eine gewisse Polarität, angenommen Süd, und Pol 46 die entgegengesetzte, also Nord. Jetzt entsteht eine E. M. K. zwischen den Bürsten 3 und q., und fließt Strom von der Bürste 3 durch die Wicklung 59, Spule 22 des Feldwählers, Kontakt 15, Blattfeder 65, Kontakt 16, Spule 23, Wicklung 6o zur Bürste 4. Die gegenseitige Wirkung der Spulen 25, 22 und 23 legt das magnetische Glied 18 entgegen dem Uhrzeigersinne um, wodurch der Kontakt zwischen der Blattfeder 65 und dem festen Kontaktstück 16 geöffnet wird, Blattfeder 65 und festes Kontaktstück 15 dagegen fester zusamniengedrückt werden. Die Feldwicklungen 63 und 64. werden dadurch zwischen Bürste 3 und Hilfsbürste 5' gelegt. Gleichzeitig ist die Kompensationswicklung 6o ausgeschaltet, da ja der Kontakt zwischen der Blattfeder 65 und dem Kontaktstück 16 unterbrochen ist. Da die Kompensationswicklung 59 der Ankerrückwirkung entgegenwirkt, wird das Auflaufen des Generators i erleichtert. Wenn der Generator auf größere Geschwindigkeit kommt, entsteht auch eine höhere Spannung zwischen den Bürsten 3 und 4., und der Selbstschalter 27 wird sich schließen und Batterie und Arbeitskreis über die Wicklungen 59 und 6o an diese Bürsten legen. Durch das Schließen des Selbstschalters werden Widerstand .f8 und Feldspulen 61 und 62 kurz-,geschlossen und arbeiten nicht weiter mit.
• Die Kompensationswicklungen 59 und 6o regeln den Ankerquerfluß, wodurch eine bestimmte Charakteristik erzielt werden kann.
• Bei einem Anlauf des Dynamoankers entgegengesetzt der Pfeilrichtung fällt die Polarität der Wicklungen 63 und 64 umgekehrt aus und bewirkt mit der umgekehrten Drehrichtung, daß Bürsten 3 und q. ihre Polarität unverändert erhalten. Das magnetische Glied 18 wird in der Uhrzeigerrichtung umgelegt. Kompensationswicklung 6o arbeitet in ähnlicher Weise wie zuvor die KompensatiOnswicklung 59.
• Die Verbindung der Kompensationswicklungen 59 und 6o ist besonders ins Auge zu fassen. Da Wicklung 59 den Feldstrom bei cler einen Drehrichtung und Wicklung 6o den Strom bei der anderen Drehrichtung führt, wird die Kompensationswirkung unabhängig von der Drehrichtung vorhanden sein.
• Wenn die bestimmten Bedingungen für den Schluß des Schalters 3:1 eingetreten sind, wird dieser sich selbsttätig schließen. Der Schluß des Schalters 34 bezieht die Windungen 61 und 62 wieder in seinen Stromkreis ein, und der Strom in den Wicklungen 61 und 62 unterstützt die Ankerrückwirkung darin, die von den Hauptfeldwicklungen 63 und 64 hervorgerufene E. M. K. zu vermindern und eine Verkleinerung des Hauptfeldstr omes hervorzurufen.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Schaltungsanordnung für elektrische Anlagen, insbesondere für Fahrzeugbeleuchtung, mit einer Batterie und einem Stromerzeuger für veränderliche Drehzahl, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromerzeuger (i) mit einer Steuerwicklung (28 in Abb. 1; 49 bis 52 in Abb. 2; 61, 62 in Abb. 3) versehen ist, die in Zusammenwirken mit der Batterie konstante Polarität unabhängig vom Wechsel des Drehsinns gewährleistet, und daß auf einen bestimmten Ladezustand der Batterie ansprechende Schaltvorrichtungen (3q.) vorgesehen sind, um mittels der Steuerwicklung die Erzeugerleistung nach beendeter Ladung niederzuhalten.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Erzeuger Hauptbürsten (3, 4) und elektrisch uni 9o° gegen diese versetzte Feldbürsten (5, 6) mit daran angeschlossenen Hauptfeldwicklungen (2) hat und bei Volladung der Batterie das Relais (34) die Steuerwicklung (28) an die Generatorklemmen anlegt, um eine Gegen-E. M. K. zwischen den Feldbürsten zu erzeugen.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung (3d.) bei Volladung der Batterie einen Stromwechsel in der Steuerwicklung (28) hervorruft. Schaltungsanordnung für elektrische Stromerzeuger nach Anspruch i, gekennzeichnet durch einen Erzeuger für veränderliche Drehzahl mit Hauptbürsten (3, 4, Abb. 2 und 3) und einer Hilfsbürste (5') und durch einen von der Steuerwicklung (49 bis 52 in Abb. 2; 61 bis 62 in Abb. 3) abhängigen Polwender (A), der das Feld des Erzeugers zwischen die Hilfsbürste und die eine oder andere Hauptbürste schaltet. Der Feldwählerschalter_1 ist mit einem isolierenden Scliwenkkontaktstiick 17 mit Kontakten i9 und 20 und einer federnden Kontaktbrücke 57, j5, i 6 versehen, «-elche entweder mit Kontakt i9 oder mit 2o durch Drehung des Ankers 18 in Schluß kommen kann. Der Strom verläuft von der Hilfsbürste 5' durch die Spulen 53, ;4., 55 und 5b, Spule 25 des Feldwählers zur Brücke 57. All der Brücke 57 teilt sich der Strom; eine Hälfte geht durch Kontakte 16, 2o und Spule 23 zum Hauptleiter 9, die andere durch Kontakte 15, 19 und Spule 22 zum Hauptleiter B. Wenn der Anker i eben beginnt, sich zu drehen, wird Strom vom positiven Pol der Batterie 30 über den Widerstand .I8 durch die 1#eldwicklungen .I9, 50, 51 und 52 in der Richtung des Pfeils durch den Anker i und zurück zum negativenPol der Batterie fließen. Dieser schwacheMagnetisierungsstrom macht die beiden oberen Pole .f.i und 4.5 zu Nordpolen und die unteren Pole .I6 und 47 zu Südpolen, wie durch die Buchstaben N' hzw. S' angedeutet. Die Drehung des Ankers t in diesem Feld bringt eine E. M. K: solcher Richtung hervor, daß die Bürsten 3 und .I positiv und Bürste 5' negativ wirken. Infolgedessen fließt ein Magnetisierungsstrom voll der Bürste 3 durch Spule 22 des Feldwählers, Kontakte i9 und 15 und ebenso von der Bürste 1. durch Spule 23 des Feldwählers und Kontakte 2o und 16 zur Spule 25. Voll der Spule 25 fließt er weiter durch die Spulen 56, 55, 5-1 und 53 zur Hilfsbürste 5'. Dieser Magnetisierungsstrom macht die zwei linken Pole 44 und .I7 zu Südpolen und die rechten Pole 45 und 1.6 zu Nordpolen, wie durch die Buchstaben S und !V angedeutet, so daß jetzt eine E. M. K. zwischen den Bürsten 3 und d. entstellt, und Strom fließt von der Bürste 3 durch die Spule 22 des Feldwählers, Kontakte 19, 15, 16, 2o und Spule 23 zur Bürste 1. der Dynamo. Die Spulen 22 und 23 unterstützen sich und legen den Anker 18 entgegen der Uhrzeigerrichtung um, so daß der Kontakt der Stücke 16 und 2o aufgehoben wird und die Kontaktstücke i9 und 15 noch fester gegeneinalldergelegt werden. Dadurch werden, während der Aliker noch zweiter in der Pfeilrichtung läuft, die Feldspulen 53, 5-h 55 und z6 zwischen Hauptbürste 3 und Hilfsbürste 5' gelegt. `Fenn die nötige Geschwindigkeit erreicht ist und der Selbstschalter sich schließt, «-erden Widerstand :I8 und Spulen 49, 50, 51 und 52 kurzgeschlossen und arbeiten nicht mehr mit. Der Strom im Anker i, durch die Bürstell 3 und .l, entwickelt einen magnetischen Fluß in lotrechter Richtung rechtwinklig zu dem wagerechten Fluß, der von den Spulen 53, 5-f, 55 und 56 hervorgerufen wird. Dieser Ankerfluß strebt dahin, die oberen Pole 44 und 45 zu Südpolen und die unteren Pole zu Nordpolen zu machen, und bewirkt eine Verminderung der E. M. K. zwischen den Bürsten 3 und 5', zwischen denen die Hauptfeldwindungen liegen. Hierdurch wird die Leistung der Dynamomaschine wirksam beherrscht. Wenn der Anker i in entgegengesetzter Richtung zur Pfeilrichtung anläuft, wird der Strom in den Windungen 53, 54, 55 und 56 und in Spule 25 umgekehrt, was unveränderte Polarität der Hauptbürsten 3 und 1. und eine Drehung des Feldwählerschalters i g, 17 in der Uhrzeigerrichtung zur Folge hat. Nachdem die Batterie 30 mit einer bestimmten Anzahl von Amperestunden geladen worden ist, kommen die Kontakte des Amperestundenzählers 34 in Berührung, und es fließt wieder Strom durch die Feldwicklungen -19, 5o, 51 und 52, Faber entgegengesetzt der Richtung der Pfeilspitzen, die die Stromrichtung für den Ruhezustand oder den Anlaufzustand der Maschine andeuten, über den einstellbaren Widerstand 38. Dieser umgekehrte Strom unterstützt die Ankerrückwirkung in der weiteren Verminderung der zwischen den Bürsten 3 und 5' entwickelten E. M. K. und des Hauptstroms. Durch Einstellung des Widerstandes 38 kann veranlaßt werden, daß die Batterie nach der Ladung nur noch zwischen den Generatorbürsten hängt. In der Abb. 3 sind die Hauptbürsten 3 und d. mit den Hauptleitern 8 und 9 über die auf den Polstücken 1.5 bzw. .4; angeordneten Kompensationswicklungen 59 bzw. 6o verbunden. Parallel zu den Kontakten des Selbstschalters 27 liegt ein Stromkreis, der den Widerstand 1.8 und die Hilfswicklungen 61 und 62 auf den gleichen Polstücken einschließt. Die Polstücke .I1. und :I6 sind mit denHauptwicklungen 63 und 61. versehen, die hintereinander an der Bürste 5' liegen. Ein umlegbares, isoliertes Stück i 8 des Feldwählers ist mit einer Blattfeder 65 versehen, die in der Mittellage des Ankers 18 mit beiden festen Kontakten 15 und i 6 Schluß macht. Wenn der Generator stillsteht oder nur langsam läuft, hält die Blattfeder 65 das magnetische Glied 18 in dieser Mittelstellung und ist Schalter 27 offen. Es fließt dann Strom vom positiven Pol der Batterie 30 durch den Widerstand 1.8, Windungen 61 und 62, Windung 59, den Anker der Dynarnomaschine und Wicklung 6o. zurück zum negativen Pol der Batterie. nie Amperewindun- i gen der Wicklungen 61 und 62 überwiegen die entgegengesetzte Wirkung des Stroms in