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Schutzvorrichtung gegen Kurzschlüsse und Leitungsunterbrechung nebst
Verriegelungsvorrichtung für die elektrische Beleuchtungsanlage und die Anlaßvorrichtung,
insbesondere von Kraftfahrzeugen Gegenstand der Erfindung bezieht sich auf eine
Schutzvorrichtung gegen Kurzschlüsse und Leitungsunterbrechungen nebst Verriegelungsvorrichtung
für die elektrische Beleuchtungsanlage und die Anlaßvorrichtung, insbesondere von
Kraftfahrzeugen. Gemäß der Erfindung besteht die Vorrichtung,. aus einem mit zwei
Wickelungen versehenen Überstromschalter, der ausschließlich durch einen von einer
Batterie kommenden Überstrom im Nebenschluß. geschaltet wird, einem Handschalter
mit drei Kontakten, einem Vibrator zur Regelung der Spannung der Dynamomaschine,
einem selbsttätigen Umschalter zur Ladung der Batterie und einem Umschalter für
die Hilfslampen. Ferner ist noch eine Sicherungsvorrichtung vorgesehen, die aus
einem elektromagnetischen Relais und einem Schalter mit abziehbarem Schlüssel besteht.
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Die Zeichnung zeigt schematisch eine Ausführungsform der Erfindung.
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Hiernach besteht die Vorrichtung in bekannter Weise aus einer Dynamomaschine
r, einer Akkumulatorenbatterie 2, einer Schalttafel 3, einer Beleuchtungs- und Signalanlage
q., einem Anlasser 36 und einem Fußschalter 37 bis 38. Ferner sind außerdem eine
Reihe von Schutzvorrichtungen vorhanden, die z. B. in dem Gehäuse 5 eines
allseitig einstellbaren Hilfsscheinwerfers untergebracht sind. Andere ähnliche Vorrichtungen
sind an geeigneten Stellen für besondere Zwecke angebracht, so z. B. ein Verriegelungsschalter
32 in der Nähe der Schalttafel 3, ein Vibrator 42 zum Herabsetzen der Spannungen
in der Nähe der Dynamomaschine und ein Verriegelungsrelais 28 in der Nähe der Akkumulatorenbatterie
2.
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Die Batterie 2 wird von der Dynamomaschinen durch die Drähte 6, 7
und 39 gespeist. In die Leitung 39 ist ein Überstromschalter 8 mit
Kern 8a eingesetzt, um welchen zwei parallele Wickelungen herumgelegt sind, die
eine, 8b, aus dickem Draht, die andere, 8e, aus feinem Draht. Wenn Überstrom eintritt,
wird der Anker 8d des Schalters 8 von dem Endkontakt g der Leitung 39 abgezogen
und auf den Kontakt =o gelegt. Durch das Abheben des Ankers 8d vom Kontakt g wird
der normale Stromkreis unterbrochen, und der Strom durch die dünndrahtige, zwischen
der Leitung 39 und der Stelle, welche den Überstrom verursacht hat, geschaltete
Wickelung -8c geleitet. Die Unterbrechung dauert bis zur Wiederherstellung der normalen
Arbeitsweise. Wenn aber der berstromschalter 8 die Stärke des Stromes, der in Richtung
von der Batterie 2 zu den Anlagen q. geht, vermindern soll, muß er unempfindlich
bleiben, wenn ein starker Strom normal von der Dynamomaschine
i
zur Batterie 2 hindurchgeht. In diesem Falle muß eine größere Stromstärke, als die
durch einen Kurzschluß erzeugte, hindurchgehen können, ohne den Überstromschalter
8 zu schalten. Zu diesem Zwecke legt ein selbsttätiger Schalter =i den Überstromschalter
8 in Nebenschluß, und zwar so lange, wie die Dynamomaschine i Ladestrom liefert.
Der selbsttätige Schalter =i, der lediglich aus einer feindrähtigen Wickelung iib
besteht, ist in Nebenschluß in. die Leitung 39 gelegt, die von der Dynamo
z zur Batterie 2 führt, wird also lediglich durch die Dynamospannung beeinflußt.
In der Ruhe ist der Schalter =i geöffnet, so daß der Überstromschalter 8 seine volle
Empfindlichkeit behält. Wenn der Schalter =i geschlossen ist, nimmt der Ladestrom
zwei Wege, den einen durch den Überstromschalter 8 und den andern durch den Schalter
=i. Auf diese Weise wird der Überstromschalter 8 durch den von der Batterie 2 kommenden
Strom, und der Schalter =i durch die Spannung der Dynamomaschine i geschaltet. Der
Schalter =i verhindert also eine nicht beabsichtigte Öffnung des Überstromschalters
8 infolge des starken, wenn auch normalen Ladestromes. Wenn beim Laden die Kontakte
der beiden Vorrichtungen 8 und =i geschlossen sind, ist dennoch ein Schutz vorhanden,
indem ein Kurzschluß in einem beliebigenSicherungsdraht der Ausrüstung den Anschluß
der Hauptleitung der Dynamomaschine an die Masse bewirkt und den Strom unterbringt.
Da dann die Dynamomaschine den selbsttätigen. Schalter -Ti nicht mehr schließt,
erhält der Überstromschalter 8 seine ganze Empfindlichkeit wieder.
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Da der Kurzschluß, der den Strom der Dynamomaschine abstellt, gleichzeitig
eine unregelmäßige Entladung der Batterie an der Unfallstelle hervorruft, öffnet
sich auch der Überstromschalter 8 und unterbricht dadurch den Hauptstromkreis ohne
Rücksicht auf die Stelle, wo der Kurzschluß eintritt, weil der Überstrom durch den
in der Hauptleitung eingeschalteten Überstromschalter hindurchzugehen gezwungen
ist.
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Ein elektromagnetischer Vibrator 13 wird gleichzeitig mit dem Überstromschalter
8 und dem Schalter i= in Nebenschluß in die Hauptleitung 39 gelegt. Der Widerstand
der Wickelungen des Vibrators z3 ist so groß, daß lediglich eine sehr hohe Voltspannung
ihn zu schalten vermag. Dies tritt z. B. ein, wenn die Batterie, welche der Dynamomaschine
als Puffer dient und ihre Spannung herabsetzt, aus der Hauptleitung ausscheidet.
Die Dynamomaschine erzeugt dann eine so starke Spannung, daß alle Scheinwerfer und
Lampen sowie die dünndrähtigen Wickelungen bald verbraucht sein würden, wenn nicht
der Vibrator 13 vorgesehen wäre. Dadurch, daß der Strom hierdurch geführt
wird, kommt der Vibrator 13 in eine aussetzende Berührung mit .einem an die Masse
gelegten Kontakt 12, wobei die Anzahl der vom Vibrator in der Sekunde ausgeführten
Ausschläge von der Geschwindigkeit der Dynamomaschine und von der Spannung der Stromverbraucher,
über welche der Stromkreis sich schließt, abhängig ist. Hierdurch wird die Spannung
der Dynamomaschine wieder normal und gleicht der der verschiedenen Stromverbraucher,
auch wenn die Spannung der letzteren der der Dynamomaschine anfänglich nicht entspricht.
Es kann daher z. B. eine Sechs-Volt-Lampe von einer Zwölf-Volt-Dynamomaschine ohne
Schaden gespeist werden, da der Vibrator die Spannung auf die der Stromverbraucher
herabsetzt, was mit den sogenannten »Spannungsbegrenzern« nicht möglich ist. Zur
Erhöhung der Sicherheit kann man auch noch einen zweiten Vibrator 42 in der Nähe
der Dynamomaschine anbringen Eine weitere Kontaktvorrichtung 15 ist auch in der
Nähe der anderen oben beschriebenen Vorrichtungen 8, =i und 13 vorgesehen. Diese
gleicht ungefähr dem Überstromschalter 8, ist aber in anderer Weise in die Leitung
eingesetzt und dient nicht zum Herabsetzen einer zu großen Stromstärke. Im normalen
Zustande, wenn alle Stromverbraucher durch den Dynamo- und Batteriestrom gespeist
werden, ist der Anker der Vorrichtung 15 von dem Gegenkontakt 16 abgezogen.
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Die Vorrichtung 15 erhält ihren Betriebsstrom durch einen neutralen
Draht 17, der von einer mittleren Klemme 18 der Batterie 2 ausgeht. Der Draht 17
ist stromlos, solange der Handhebel =g eines besonderen Umschalters 2o sich auf
einem Kontakt 2i in Ruhe befindet. Wird jedoch der Hebel =g auf die Kontakte 21
und 22 oder auf die Kontakte 21 und 23 des Umschalters 2o umgelegt, so wird die
Kontaktvorrichtung 15 entweder mit dem Teil 2a der Batterie oder mit dem Teil 2b
derselben verbunden, wodurch der Anker der Kontaktvorrichtung 15 sich von dem Kontakt
16 entfernt und eine vorzeitige Entladung eines der Teile der Batterie nicht stattfinden
kann.
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Wenn aber in einem der Teile 2a und 215 der Batterie eine Stromunterbrechung
stattfindet, kann die Batterie von der Klemme 14 über die Masse und den Kontakt
22 des Umschalters 2o bzw. über die Klemme 27 und den Kontakt 23 des Umschalters
keinen Strom liefern. Die Vorrichtung 15 wird somit unwirksam, und ihr Kontaktanker
kommt mit dem Kontakt 16 in Berührung, wodurch der Strom von der Dynamomaschine
in Richtung des unversehrten Teiles der Batterie hindurchgeht. Es ist deshalb nötig,
den Umschalter 2o passend auf eine seiner fünf möglichen Stellungen einzustellen.
Wenn z. B. eine Unterbrechung in dem Teil 2b der Batterie 2 stattfindet oder wenn
die Klemme 27 versagt, stellt man den Hebel =g des Umschalters
2o
in die Zwischenstellung zwischen die Kontakte 22 und 23. Hierdurch wird die Kontaktvorrichtung
15 geschlossen, da der von der Klemme 14 abgeleitete Stromkreis unterbrochen ist
und der durch den Draht 6 von der Dynamomaschine kommende Strom nicht durch den
Draht 7 zur Klemme 27 gelangen kann, da diese oder ein in der Nähe befindlicher
Teil als ausgefallen angenommen ist.
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Der Strom der Dynamomaschine nimmt dann folgenden Verlauf:
Draht 6 und -7z, Kontakt 23, Kontakt 2z, Vorrichtung 15, Kontakt z6, Draht 17, neutrale
Klemme 18, die in diesem Falle positiv wird. Wegen der Unterbrechung kann der Ström
nicht durch 27 hindurchgehen, vielmehr geht er durch den Teil -.', der Batterie,
den er ladet. Sodann tritt er an der Klemme 14 aus und kehrt durch den Draht 39,
den Kontakt 9, den Überstromschalter 8 zu dem Pol der Masse zurück. Dasselbe geschieht
bei den entsprechenden übrigen Kontakten und Drähten, wenn der Teil 2#z der Batterie
ausfällt. In diesem Falle wird der Teil 2b der Batterie geladen, die neutrale Klemme
wird negativ und ladet durch die positive Klemme 27. Beim Laden einer Halbbatterie
hat diese nicht mehr die nötige Spannung, um der Dynamomaschine als Puffer zu dienen
und dadurch ihre Spannung herabzusetzen. Die Vibratoren 42 und 13 (oder einer derselben,
wenn nur einer vorhanden ist) treten aber in Tätigkeit, und ihre zahlreichen Schwingungen
veranlassen wiederholte Anschlüsse der Dynamo an die Masse und ersetzen dadurch
den ausgefallenen Teil der Batterie. Durch die verschiedenen Kontakte des Umschalters
2o kann-man nach Belieben den Scheinwerfer 24 einschalten.
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Ein Stromverbraucher 25, der in Reihe mit einem Widerstand 26 geschaltet
ist, liefert einen Hilfsstrom für die verschiedenen Zubehörteile des Kraftfahrzeuges,
z. B. für die Schlußlampe, für die Standlampe, für die Traglampe. für den Ladedraht
einer Hilfsbatterie oder für einen Hilfssteckkontakt, falls die Zündung - durch
Funkeninduktor versagt. Der Widerstand 26 hat den Zweck, die Wirkung eines Kurzschlusses
an der Lampe 25 zu dämpfen und die inneren Verbindungsleitungen des Scheinwerfers
zu schützen. Diesen vorher beschriebenen Einrichtungen kann man gleichzeitig eine
Sicherheitsvorrichtung beifügen zum Schutze der dicken Anlaßkabel, durch welche
ein sehr starker Strom hindurchgeht. Diese Vorrichtung dient gleichzeitig zum Verriegeln
der elektrischen Ausrüstung des Wagens. Die Benutzung dieser Ausrüstung ist daher
ausgeschlossen, wenn der Besitzer des Wagens einen Schlüssel aus der Sicherungsvorrichtung
abzieht.
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Entsprechend der Abbildung ist die Verriegelungsvorrichtung 32 einerseits
an die Hauptleitung 6 durch den Kontakt 33 des Schalthebels gelegt und andererseits
durch einen Kontakt 31 an die Masse abgeschlossen. 35 ist der Kontakt der Nullage,
34 der Kontakt für ein in einem Kasten 43 untergebrachtes Relais 28, das durch einen
Draht 39a mit dem Kontakt 34 verbunden ist.
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In der Ruhelage steht der Hebel 33 der Verriegelungsvorrichtung 32
auf dem neutralen Kontakt 35. Es geht daher kein Strom durch den Draht 39a. Das
Relais 28, welches den Anker 28a anzieht, ist wirkungslos, und der über die negative
Klemme 14 der Batterie 2 gehende Anlaßstromkreis kann nicht über die Masse geschlossen
werden, weil die Kontakte 40' und 43 sich nicht berühren. Damit in dieser Stellung
die Dynamomaschine die Batterie laden kann, wird der Strom durch den Draht 39 und
den Überstromschalter 8, dessen einer Pol an die Masse angeschlossen ist, geleitet.
Infolgedessen ist der Stromkreis über die Dynamomaschine geschlossen. Wird hierbei
der Fußschalter 37, 38 für den Anlasser 36 geschaltet, so bleibt der Anlasser 36
trotzdem in Ruhe, weil der Draht 39, der für eine gewöhnliche Ladestromstärke genügt,
zu großen Widerstand bietet, um den Anlasser 36 zu speisen, der oft mehr als das
Zehnfache der Stromstärke des Ladestromes verbraucht.
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Da dieser Anläßeffekt beinahe dieselbe Wirkung hat, wie ein Kurzschluß
der Batterie, so öffnet sich der Überstromschalter 8 und gegebenenfalls auch die
Kontaktvorrichtung 15 in derselben Weise wie bei auftretendem Kurzschluß. Der Anlaßstrom
müßte dann durch den dünnen Draht 39 hindurchgehen, was nicht möglich ist. Statt
des -Anlasses erfolgt daher in diesem Falle eine Verriegelung der übrigen Stromkreise
durch die Unterbrechung der Hauptleitung. Hierdurch würde der Kurzschluß keine Beschädigung
der Drähte des Anlassers oder seines Schalters eintreten.
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Wenn der Schlüssel bei auf dem Kontakt 35 aufliegenden Hebel 33 abgezogen
wird, ist es deshalb unmöglich, den Motor in Gang zu setzen. Wenn der Besitzer außerdem
die Handkurbel für den Motor vorher abnimmt und das Ende der Kurbelwelle mit einem
Vorlegeschloß versieht, ist es überhaupt ausgeschlossen den Wagen zu benutzen. Diese
Einrichtung hat noch den Vorteil, Unfälle zu verhindern, die auftreten könnten,
wenn Kinder z. B. durch Niederdrücken des Anlaßfußschalters 37 bis 38 den Wagen
in Gang zu setzen versuchen.
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Durch Umstellung des Hebels 33 der Verriegelungsvorrichtung 32 auf
den Kontakt 31 wird dann nicht nur derAnlasser unbenutzbar, sondern auch die Beleuchtungsanlage
und sämtliche elektrischen Zubehörteile des Wagens, da die Hauptleitung 6 durch
den Zweigdraht 7-' an die Masse kurzgeschaltet ist. Der Hilfsscheinwerfer 24 bleibt
gebrauchsfähig, um auch
während der Nacht die Verriegelung vornehmen
zu können.
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Um die Anlaß- und Beleuchtungsanlage nebst den Zubehörteilen wieder
freizugeben, stellt man den Hebel 33 der Verriegelungsvorrichtung 32 auf den Kontakt
34. Durch die Zweigleitung 7b des Drahtes 6 speist man den Draht 3911, der den Strom
zum elektromagnetischen Relais 28 führt, dessen anderer Pol durch die Klemme 3o
an die Masse geschlossen ist. Der Anker 28a, der durch die Feder 29 abgehoben ist,
wird durch das elektromagnetische Relais angezogen, und der Kontakt 4o des Ankers
28a kommt in Berührung mit einem dicken Kabel, das mit dem einen Ende mit der Klemme
30, mit dem andern mit einem metallischen Teil des Fahrzeuggestelles verbunden ist.
In dieser Stellung kann man die Kontakte 37 des Fußschalters 38 schließen. Der Anlasser
36, dessen Stromkreis durch ein Kabel passenden Querschnittes geschlossen ist, setzt
den Fahrzeugmotor in Gang. Dieser treibt die Dynamo, die die Ladung der Batterie
bewirkt. Wenn der Fahrzeugmotor läuft, stellt man den Hebel 33 --der Verriegelungsvorrichtung
32 auf den' Kontakt 35, wodurch der Anlaßstromkreis wieder ausgeschaltet wird. Das
Relais 28 der Verriegelungsvorrichtung 32 liegt in einem Metallkasten 43, der durch
das Fahrzeuggestell verdeckt wird:. Wenn man das gemeinschaftliche Kabel der drei
Scheinwerferdrähte 7a, 39, 17
unterbricht, wird es unmöglich, den Stromkreis
an die Masse anzuschließen, wie dies der Überstromschalter 8 tut. In manchen Fällen
kann man aus praktischen Gründen die oben beschriebenen und auf der Zeichnung dargestellten
Schutzmittel auch an anderer Stelle der Ausrüstung anbringen. Ebenso kann man sie
auch nur teilweise anwenden, falls nur einzelne bestimmte Teile der Anlage gegen
Kurzschluß und Stromunterbrechung geschützt werden sollen, wobei dann die elektrischen
Schaltungen entsprechend eingerichtet werden.