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Selbsttätige Regelvorrichtung für starken Erschütterungen ausgesetzte
elektrische Anlagen Es ist bekannt, elektrische Anlagen mit veränderlicher Beanspruchung
.durch Ab- und Zuschalten von Vorschaltwiderständen zu regeln. Um die Nachteile
von starren Kontakten, z. B. die Abnutzung infolge der Schleifwirkung und der Funkenbildung,
zu vermeiden, hat man Regelungseinrichtungen mit Quecksilberkontakten gebaut. Derartige
Vorrichtungen waren bisher jedoch nur für ortsfeste Anlagen brauchbar und -entweder
überhaupt nicht selbsttätig wirkend oder nur durch Einschaltung von Hilfsapparaten,
wodurch die Anlage umständlich und weniger zuverlässig wird. Es sind auch schon
aus Scheiben mit Widerstandsdraht bestehende Quecksilberkontakte bekannt geworden,
die in einer Rinne angeordnet sind. Aber auch diese Einrichtungen können nur für
ruhende bzw. ortsfeste Anlagen verwendet werden; sie sind durchaus unbrauchbar für
Erschütterungen ausgesetzte Anlagen, insbesondere für Anlagen auf Kraftfahrzeugen.
Bei dem gewaltigen Aufschwung im Gebrauch von Kraftwagen in den letzten Jahren ist
dieser Übelstand besonders fühlbar geworden.
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Durch den Apparat gemäß der Erfindung wird dieser Nachteil beseitigt,
und zwar dadurch, daß eine genügende Dämpfung des Quecksilbers selbst und der übrigen
Apparatorgane erfolgt, so daß nunmehr Quecksilberkontakte an direkt gesteuerten
Widerstandsapparaten mit gutem Erfolg verwendet werden können. Die vollständig selbsttätige
Wirkungsweise des vorliegenden Apparates wird durch Schwankungen und Erschütterungen
des Fahrzeuges in keiner Weise beeinträchtigt. Überdies ist die Vorrichtung von
größter Einfachheit und in einem Gehäuse untergebracht, das außen die An.schlußklemmen
trägt, so daß die Vorrichtung leicht an geeignetem Ort im Augenbereich des Fahrzeugführers
untergebracht werden kann.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt, das insbesondere als selbsttätige-Regulier- und Schaltvorrichtung für
elektrische Anlagen von Kraftfahrzeugen geeignet ist, in denen. eine durch den Motor
mit verschiedenen Geschwindigkeiten angetriebene Gleichstromdynamo eine Batterie
und die Beleuchtung speisen soll. Es zeigen: Abb. i das Schema der Anlage, Abb.
2 einen Längsschnitt durch die Regelungsvorrichtung, Abb.3 einen Querschnitt nach
der Linie III-III von Abb. 2, Abb. ¢ einen Querschnitt nach der Linie IV-IV von
Abb. 2, Abb. 5 einen Querschnitt nach der Linie V-V von Abb. 2.
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In Ahb. i bedeutet r einen vom Wagenmotor anzutreibenden Nebenschlußgenerator
mit der Erregerwicklung 2. An diese ist ein Quecksilbergefäß 3 angeschlossen, in
dessen
Quecksilber eine auf der drehbaren Welle 4. sitzende Scheibe
5 aus Isoliermaterial .eintaucht, auf welche ein Widerstand 6 mit Kontaktgliedern,
7 aufgewickelt ist. Auf der gleichen Welle sitzt eine zweite Scheibe 8 aus Isoliermaterial
mit gleicher Wicklung g wie die der Scheibe 5, die mit der Wicklung 6 in Reihe geschaltet
ist. Die Scheibe 8 taucht in das Quecksilber eines Behälters io, der mit dem zweiten
Pol der Maschine verbunden ist. Auf der Welle 4 sitzt ferner ein ringsektorförmiger
Eisenkern i z bekannter Art, der unter der Wirkung einer Spannungsspule 12 steht,
durch welche die Welle verdreht werden kann. Die Spannungsspule 12 ist in Reihe
:geschaltet mit einer Spannungsspule 13; diese beiden Spannungsspulen sind dem Hauptstromkreis
parallel geschaltet. Unter der Wirkung der Spannungsspule 13 steht ein Ringsektoreisenkern
14, welcher auf einer Welle 15 festsitzt, welche durch ihn gedreht werden
kann. Auf dieser sind die Scheiben 16 und 17 mit den Widerstandsspulen 18 und ig
angeordnet, welche in Quecksilbergefäße 2o bzw. 21 eintauchen. Das Gefäß 21 ist
an den einen Pol der Batterie 22 und des Beleuchtungsstromkreises 23 angeschlossen,
während das Gefäß 2o an das Ende einer Stromspule 24 angeschlossen ist, die ebenfalls
auf den Eisen= kern 14 einzuwirken 'vermag und deren Anfang an der Klemme 25 der
Maschine liegt. Die Eisenkerne i i und 14 stehen unter .der Wirkung von, Federn
26 bzw. 27, die ein Drehmoment entgegen der Zugkraft der Spulen. 12, 13, 24 auf
.sie ,ausüben.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung ist die folgende; Bei Ingangsetzung
des Motors, wenn .die genügende Tourenzahl und damit die nötige Spannung noch nicht
-vorhanden sind, wird die Speisung des Beleuchtungsnetzes von der Batterie übernommen.
Während dieser Zeit fließt noch kein Strom im äußeren Stromkreis, da die Amperewindungszahl
der Spannungsspule 13 so bemessen ist, daß sie noch keine genügende' Drehung ,des
Eisenkerns 14 zu bewirken vermag, um die Kontakte in den Gefäßen 2o und 21, die
zunächst noch unterbrochen sind, herzustellen. Dagegen wirkt die Spannungsspule
i2 sofort, so daß der Erregerstromkreis geschlossen wird, und zwar zunächst mit
kurzgeschlossenen Widerständen 6 und g. Hat die Spannung den für die Speisung der
Batterie und des Netzes .erforderlichen Wert erreicht, so bewirkt die Spule 13 die
Drehung der Welle z5 und damit der Scheiben 16 und 17, so daß der Außenstromkreis
-geschlossen wird, und zwar zunächst bei kurzgeschlossenen Widerständen 18, rg.
Dieser Teil der Einrichtung wirkt also als Minimalschalter. Steigt die Spannung
des Generators infolge Geschwindigkeitszunahme des Motors über das zulässige Maß,
so wird die Welle 4 so weit gedreht, daß ein entsprechender Teil der Widerstände
6 und g eingeschaltet wird, wodurch der Strom in der Erregerwicklung und damit die
Spannung herabgesetzt wird. Da hierbei eine gänzliche Abschaltung der Erregerwicklung
nicht eintritt, so tritt bei dieser Widerstandsänderung keine Funkenbildung auf,
die Kontakte werden daher nicht beschädigt. Die Reibung zwischen dem flüssigen Quecksilber
und der Scheibe ist eine sehr geringe und gleichmäßiger als bei eigentlichen Tauchkontakten.
Der Regler wird infolge dieses geringen mechanischen Widerstandes sehr rasch den
Spannungsänderungen folgen können. .
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Sollte durch irgendeine Ursache, z. B. eine plötzliche Belastung des
Außenstromkreises, der Nutzstrom über ein zulässiges Maß anwachsen, so werden die
bis anhin kurzgeschlossenen Widerstände 18, ig ,dieser Zunahme entsprechend eingeschaltet
durch die Wirkung der Stromspule 24, die einen entsprechend vergrößerten Ausschlag
des Eisenkerns i4. und damit der Welle 15 mit den Scheiben 16 .und 17 zur Folge
hat. Auch hierbei treten keine Funken auf, da diese Widerstandsänderung nach und
nach erfolgt. Die Funkenbildung beire Schließen und öffnen des Nutzstromkreises
wird infolge der Unterteilung der Kontakte (Anordnung mehrerer Quecksilbergefäße
mit mehreren Scheiben) auf ein geringes Maß beschränkt. Auch erleichtert diese Unterteilung
die Unterbringung eines .großen Gesamtwiderstandes.
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Gemäß. Abb. 2 sind die beiden Wellen 4 und 15, auf welchen die Scheiben
5, 8 bzw. 16, 17 mit den Widerständen angeordnet sind, in, an sich .bekannter Weise
in einem gemeinsamen Gehäuse28 aus Isoliermaterial gleichachsig gelagert. DieVerbindungderWiderstände
zweier zusammengehöriger Scheiben istbewerkstelligt durch Bolzen 2,9, die durch
die Naben der Scheiben hindurchgeführt sind. Die Anordnung der Widerstände auf den
Scheiben kann eine verschiedenartige sein, z. B. kann sie gemäß den Abb. 4 und 5
erfolgen. Die Q:uecksilberbefäße 3, io, 2o, 21 sind als zweiteilige Kapseln ausgebildet,
die .auf .einem Flansch des Gehäuses 28 befestigt sind. Ihre Seitenwandungen sind
nach innen .eingebogen., um die Bewegung des Quecksilbers möglichst zu dämpfen und
dessen Austritt zu erschweren. Die Klemmen 3o für die erforderlichen Anschlüsse
sind am Gehäuse angeordnet und ragen zu den -leitenden Quecksilberkapseln hinein.
Die Spule 12 sowie die ineinanderliegenden Spulen, 13 und 24 sind auf Konsolen
31 befestigt, welche an den Stirnwänden des
Gehäuses angeordnet
sind. Die Eisenkerne t i , 14 sind in bekannter Weise gebildet durch entsprechend
gebogene Stäbe, die in Naben 32 auf den Wellen 4 bzw. 15 befestigt sind.
Sie stehen unter der Wirkung von Spiralfedern 26, 27. Das Ganze bildet einen Apparat
von sehr gedrängter Bauart.
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Die Wellen 4. und 15 können auch auf den Stirnseiten des Gehäuses
herausragen und dort mit je einem Zeiger versehen sein, während am Gehäuse eine
Skala angeordnet sein kann, deren Einteilung derart ist, daß rechts die Spannung,
links die Stromstärke abgelesen werden kann, so daß der Apparat zugleich als Volt-
und Amperemeter dient.
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Statt gleichachsig, können die beiden Wellen 4 und 15 auch parallel
zueinander in einem Gehäuse angeordnet sein. Es würden dann die beiden Skalen direkt
nebeneinander zu liegen kommen, und der Apparat könnte zweckmäßig mit parallel zur
Längsrichtung des Wagens liegenden Wellenachsen an der Spritzwand des Wagens beim
Führersitz angeordnet werden, so daß er jederzeit unter den Augen des Führers wäre.
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Mit der vorliegenden Vorrichtung ist das Überladen der Batterie unmöglich,
da einerseits die Spannung nicht über die erforderliche ansteigen kann und anderseits
noch Widerstände in den Hauptstromkreis eingeschaltet werden können. Die Kontakte
nutzen sich nicht ab, beim Spannungsregler ist Funkenbildung ausgeschlossen und
beim Minimalschalter auf ein Minimum reduziert, so daß ein Verbrennen oder sonstiges
Beschädigen der Kontakte nicht eintreten kann.
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Die Vorrichtung kann auch für andere Anlagen als für Motorwagen verwendet
werden.