-
Einrichtung zum Konstanthalten der Spannungen eines Generators mit
mehreren Ankerwicklungen und mehreren Kommutatoren Die Erfindung betrifft eine Einrichtung
zum Konstanthalten der Spannungen eines Gleichstromgenerators mit mehreren Ankerwicklungen
und mehreren diesen Ankerwicklungen zugeordneten Stromwendern.
-
Solche Generatoren, deren Ankerwicklungen vom Kraftfluß einer gemeinsamen
Feldwicklung induziert werden und verschieden hohe Spannungen abgeben, sind an sich
bekannt.
-
Demgegenüber besteht die Erfindung in einer Einrichtung zum Konstanthalten
der Spannungen eines Generators mit mehreren Ankerwicklungen, die von einem gemeinsamen
Felde erregt werden und an Kreise wechselnder oder konstanter Belastungen angeschlossen
sind, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die an den Stromkreis mit veränderlicher
Belastung angeschlosseneFeldwicklung von einem die Konstanthaltung der Spannungen
bewirkenden Regler beeinflußt ist und Mittel vorgesehen sind, um die von Belastungsschwankungen
hervorgerufenen Spannungsschwankungen zu kompensieren. ZVeiterhin will die Erfindung
neue Mittel zum Steuern der elektrischen Leistung beider Stromwender eines Doppelankergenerators,
d. h. eines Generators mit zwei Ankerwicklungen schaffen, die zu der Leistung eines
der Kommutatoren allein in Beziehung stehen.
-
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, neue Mittel zum Steuern
der hohen und niederen Spannungen eines Gleichstromnebenschlußgenerators mit Doppelanker
zu schaffen, welche Mittel eine Einrichtung zum Steuern des von dem einen Kommutator
des Generators gelieferten Stromes oder der mit dem Kommutator im Kreis liegenden
Last enthalten.
-
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, die Hochspannung eines
Doppelankergenerators mit gemeinsamer -',Zebenschlußfeldwicklung zu steuern, indem
sowohl die Spannung und der Strom oder die Belastung der Niederspannungsseite gesteuert
wird.
-
Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, den Doppelankergenerator
zur Speisung einer Funkanlage zu verwenden, indem z. B. der Kreis niederer Spannung
zum Speisen der Kathoden und der Kreis mit höherer
Spannung zum
Speisen der Anoden einer Hochfrequenzröhrenanlage dient. Gleichzeitig ist gemäß
der Erfindung dafür Sorge getragen, daß in dem Niederspannungskreis neben dem Stromkreis
zum Speisen der Kathoden der Röhre ein Stromkreis zum Entladen einer Batterie vorgesehen
ist. Dabei kann gemäß der Erfindung die gesamte von einem Stromerzeuger der angegebenen
Art gelieferte Energie zum Laden der Batterie benutzt «-erden.
-
Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, neue Mittel zum selbsttätigen
Ausschalten der Belastungssteuerung aus dem Stromkreis mit dem Generator zu schaffen,
wenn letzterer für andere Zwecke als zum Speisen von Funkröhrensätzen benutzt werden
soll.
-
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Einrichtung zu
schaffen, durch die in dem wechselnden Belastungen unterworfenen Kreis die Belastungssteuerung
gesteuert wird.
-
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Auf der Zeichnung ist Abb. i das Schaltungsschema einer Steuervorrichtung
gemäß der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel, und Abb. : und 3 sind zwei Schaltungsschemata
anderer Ausführungen gemäß der Erfindung, welche besonders für Funkapparate geeignet
sind.
-
In der Ausführung gemäß Abb. i wird ein Gleichstromdoppelankergenerator
verwendet. Vorzugsweise ist dieser Generator eine vierpolige Maschine mit einer
Ankertrommel, welche zwei getrennte Wicklungen hat und an jedem Ende der Trommel
mit einem Stromwender versehen ist. Die Wicklungen sind von der Art, daß der eine
Stromwender Hochspannung und der andere Niederspannung liefert. Die Wicklung und
dci Koinmutator des Niederspannungankers ist bei ¢ schematisch angedeutet, und die
entsprechenden Teile der Hochspannungsseite sind bei 5 angedeutet. Eine Nebenschlußwicklung
6 dient zur Erregung des Feldes, das den beiden Ankerwicklungen gemeinsam ist. Die
Niederspannungsseite q. des Generators vermag einen durch die Leiturigen 7, 7 angedeuteten
konstanten Stromverbraucher mit dem veränderlichen Widerstand 8 zu speisen, und
die Hochspannungsseite vermag einem konstanten Verbraucherkreis 9, 9, io Strom zuzuführen.
Die Ankerwelle i i des Generators kann durch irgendeine geeignete Kraftquelle, z.
B. durch eine Brennkraftmaschine, angetrieben werden.
-
Damit eine Änderung der Geschwindigkeit der Ankerwelle nicht eine
Änderung der von den Hoch- und Niederspannungsenden des Generators gelieferten Spannung
zur Folge hat, ist ein Spannungsregler 12 zum Öffnen des Stromkreises mit der ?N
ebenschlußfeldwicklung 6 in einen der Stromkreise gelegt. Die durch die Widerstände
8 und io dargestellten Belastungen ändern sich nicht mehr, wenn sie erst einmal
eingestellt sind, doch ist es wünschenswert, die Niederspannungsseite des Generators
zum Speisen eines Stromkreises zu verwenden, der eine veränderliche Belastung. z.
B. eine Batterie 13, enthält. Bekanntlich ändert sich der Strom in einem Belastungskreis,
der eine aufzuladende Batterie enthält, nach Maßgabe des Ladezustandes der Batterie.
Eine Verstärkung des Stromflusses auf der Niederspannungsseite des Generators zur
Batterie würde sich aber als Verstärkung des Stromes in der Feldwicklung 6 äußern.
Unter diesen Umständen würde die Spannung der Niederspannungsseite des Generators
konstant bleiben vermöge der Wirkung des Regulators 12, aber die von der Hochspannungsseite
des Generators gelieferte Spannung würde ansteigen. Deshalb sind im Batteriekreis
entsprechende Mittel vorgesehen, bestehend aus den Leitungen 1q., 15 im Nebenschluß
mit den Hauptleitungen 7, 7, zur Sicherung, daß der der Batterie 13 gelieferte Strom
konstant bleibt, einerlei, welches der Ladezustand dieserBatterie ist, und hierdurch
wird auch die erzeugte Hochspannung konstant gehalten.
-
Bei der dargestellten Ausführung besteht diese Steuerung aus einem
Stromregler mit zwei Kontakten 16, 17, von denen der Kontakt 16 auf einem angelenkten
Arm 18 sitzt und durch eine Feder 1g für gewöhnlich in Anlage mit dem Kontakt 17
gehalten wird. Der Kontakt 16 liegt im Stromkreis der Leitung 1d., wie bei 2o zu
erkennen ist, nämlich durch den Arm 18 und ein geeignetes Stück Leitung. Parallel
zu den Kontakten 16, 1 7 liegt ein Steuerwiderstand 21. F_in Elektromagnet 22 liegt
vor dem angelenkten Arm 18 und vermag der Wirkung der Feder i 9 entgegenzuwirken.
Seine Spule liegt im Kreis mit der Leitung 14.. In Reihe mit dem Kontakt 17 und
gewünschtenfalls parallel zum Widerstand 21 kann ein Widerstand 23 angebracht sein,
um den Stromfluß durch die Kontakte 16 und 17, wenn letzterer geschlossen ist, zu
drosseln. Der Lampenkreis 24 kann gewünschtenfalls parallel zur Batterie 13 angebracht
sein.
-
Im Betrieb liefert das Hochspannungsende des Generators z. B. 4oo
'"olt in den Stromkreis, der die unveränderliche Belastung io enthält. Die Niederspannungsseite
.des Generators liefert z. B. 2 Amp. zu 151 Volt zurr Ladender Batterie 13 und q.
Ainp. zu io Volt an die durch den Widerstand 8 dargestellte
unveränderliche
Belastung. Dabei ist die Spannung der Feder ig so eingestellt, daß sie gerade die
Kontakte 16, 17 geschlossen hält, wenn dieser Strom von 2 Amp. der Batterie 13 zugeführt
wird.
-
Wenn die Drehgeschwindigkeit der Ankerwelle i i wächst, wird das Ansteigen
des Feldstromes infolge dieser Geschwindigkeitsänderung vom Spannungsregler 1-2
verhindert, und dadurch wird jede Änderung in den vom Generator gelieferten Spannungen
verhütet. jede Änderung in dem von der Niederspannungsseite durch die Leitungen
14 und 15 gesandten Strom, wie sie durch eine Änderung des Ladungszustandes der
Batterie 13 auftreten könnte, wird vom Elektromagneten 22 verhindert, der, sobald
der -Strom einen bestimmten Betrag (2 Amp.) überschreitet. auf den Arm i8 einwirkt
und ihn entgegen der Spannung der Feder i9 zum Ausschwingen bringt und die Kontakte
16 und 17 trennt. Der so in den Kreis 14, 13, 15 eingeschaltete Zusatzwiderstand
21 verringert den Stromfluß in diesem Kreis, worauf die Feder ig die Kontakte wieder
schließt. Der Arm 18 führt somit während des Betriebes des Generators eine dauernde,
schwingende Bewegung aus. Eine Änderung in der Belastung 13 ist somit nicht in der
Lage, die Erregung des Feldes 6 zu ändern, und somit bleibt die von der Hochspannungsseite
des Generators gelieferte Spannung unverändert. Die von den beiden Enden des Generators
ausgehenden Spannungen werden somit jederzeit vom Regler 12 und vom Stromregler
16, 17, 22 konstant gehalten, welch letzterer die Belastung am Niederspannungsende
des Generators im Wesentlichen konstant hält.
-
Bei der in Abb. 2 dargestellten Ausführung des Generators gemäß der
Erfindung kann der Doppelankergenerator 4, 5 eine unveränderliche Spannung von z.
B. 4oo Volt dem Anodenkreis einer Hochfrequenzanlage, z. B. eines Funksenders, zuführen,
welcher Kreis der Einfachheit der Zeichnung halber durch den Widerstand 25 angedeutet
ist. Das Niederspannungsende des Generators kann z. B. 4 Amp. den Heizdrähten
26 der Hochfrequenzanlage liefern und ist auch in der Lage, :2 Amp. zu 15
Volt zum Laden der Akkumulatorenbatterie zu liefern.
-
Die dem Generator seitens des Anoden- und Heizdrahtstromkreises des
Senders auferlegte Belastung ist im wesentlichen unveränderlich, und deshalb bleiben
auch die diesen Kreisen vorn Generator gelieferten Spannungen unverändert, wenn
sich nicht dieAnkergeschwindigleit ändert. Jede Spannungsänderung aus diesem Anlaß
wird aber vom Regler 12 verhindert. Jede Änderung der Spannungen, die sich aus einer
Änderung des der veränderlichen Last, nämlich der Batterie 13, zugeführten Stromes
ergeben könnte, wird vom Stromregler 16, 17, 21, 22 verhindert.
-
Die in Abb. 2 dargestellte Ausführung der Anlage gemäß der Erfindung
ist besonders zur Stromerzeugung für solche Funksender geeignet, wie sie in Flugzeugen
verwendet werden, da der Generator vom Flugzeugmotor entweder unmittelbar oder mittels
Übersetzung angetrieben werden kann. Bei solcher Anwendung ist eine Einrichtung
erwünscht, bei der die volle Energie der Niederspannungsseite des Generators zum
Laden der Batterie 13 zur Verfügung steht, wenn die Funkanlage nicht in Betrieb
ist, und unter diesen Umständen stört eine Änderung in der Spannung der Hochspannungsseite
des Generators nicht. Zu diesem Zweck sind Mittel vorgesehen zum Kurzschließen des
Stromreglers, der in der Leitung i:1. zur Batterie angebracht ist, wenn die Funkanlage
nicht in Betrieb ist.
-
Bei der dargestellten Ausführung bestehen diese Mittel aus zwei durch
Federkraft geschlossenen Kontakten 27 und 28, die von einem Elektromagneten geöffnet
werden können. Diese Kontakte sind durch Leitungen 29 und 30 im Nebenschluß
zum Strornregler gelegt. Die Spule 31 des Elektromagneten liegt im Stromkreis mit
dem Heizdrahtkreis des Senders, und er wird von Schaltern 32, 32a gesteuert, die
in die Heizdraht- und Anodenkreise eingefügt sind und ein gemeinsames Schaltorgan
besitzen, mit dein die Funkanlage in oder außer Betrieb gesetzt wird.
-
Wenn der Funksender in Betrieb ist, wird die Schaltergruppe 32, 32a
geschlossen, und dadurch werden vom Elektromagneten 31 die Kontakte 27 und 28 geöffnet.
Der Stromregler kann dann den Stromfiuß zur Batterie steuern und -dadurch jede Änderung
in der Felderregung verhindern, die durch Änderung der Belastung der Niederspannungsseite
verursacht werden könnte. Die Drehzahl des Generators kann von etwa i 8oo Umdrehungen
in der Minute auf -. ooo Umdrehungen in der Minute vermöge Geschwindigkeitswechsels
des Flugzeugmotors steigen, aber. jede der aus solchem Geschwindigkeitswechsel sich
ergebende Änderung wird vom Spannungsregler 12 gesteuert. Die Schalter 32, 32a können
in geeigneter Weise am Führersitz. des Flugzeuges angebracht werden. Wenn der Führer
diese Schalter öffnet, um den Sender auszuschalten, werden die Kontakte 27 und 28
durch die mit ihnen verbundenen Federn von selbst geschlossen, worauf der Stromregler
kurzgeschlossen wird. Alsdann steht die gesamte Energie der Niederspannungsseite
zum Laden der Batterie 13 zur Verfügung. Durch
diese Einrichtung
entfällt die Notwendigkeit, einen vom Propellerwind angetriebenenRadiogenerator
anzuwenden, der wegen seines großen Luftwiderstandes und seiner exponierten Lage
unzweckmäßig ist. Auch braucht man dann nicht mehr die schweren Batterien zur Speisung
des Heizstromkreises mitzunehmen.
-
Bei der Ausführung der Erfindung gemäß Abb. 3 vermag der Generator
q., 5 gleichbleibende Hoch- und Niederspannungen den beiden Stromkreisen, z. B.
dem Anoden- und dem Heizdrahtkreis einer Funkanlage, zu liefern, und die Niederspannungsseite
des Generators vermag auch Strom zum Laden einer Batterie zu liefern, wobei die
Gesamtleistung der Niederspannungsseite zum Laden der Batterie 13 zur Verfügung
steht, wenn die Funkanlage nicht in Betrieb ist. Wie man sieht, ist ein Stromregler
verwendet. der einen Elektromagneten mit doppelter Wicklung zum Steuern des Stromflusses
zur Batterie 13 enthält.
-
Eine Spule 33 des Elektromagneten, der zweckmäßig einen aus Blechen
zusammengesetzten Kern 34 besitzt, liegt in Reihe mit der Leitung 14 und mit den
Kontakten 16, 17.
Die andere Spule 35 des Elektromagneten ist mit ihrem einen
Ende an die Leitung 1d. zwischen Spule 33 und Kontakten 16, 17 und mit ihrem anderen
Ende über einen Schalter 36 an den Heizdrahtkreis der Funkanlage angeschlossen.
Der Stromfluß durch die Spulen 33, 35 infolge ihrer Verbindungen mit den Stromkreisen
geht in entgegengesetzten Richtungen, und deshalb sind diese Spulen entgegengesetzt
gewickelt, damit sie zusammenwirkend den gewünschten Stromfluß ergeben.
-
Will man den Heizdrahtkreis mit io Amp. und die Batterie 13 mit 3
Amp. speisen, wenn die Funkanlage in Betrieb ist, oder durch Einrücken der Schalter
36, 36a, die vorzugsweise einen gemeinsamen Griff haben, mit 23 Amp. die Last speisen,
die aus der Batterie 13 und den Lampen 24 besteht, wenn die Funkanlage ausgeschaltet
ist, so wird die Feder ig so eingestellt, daß die Kontakte 16, 17 gerade
geschlossen sind, wenn der Stromfluß im Elektromagneten gleich demjenigen ist, der
von 23 Amp. erzeugt wird. 'Wenn die Schalter 36, 36a offen sind, fließen 23 Amp.
durch Leitung i4., Spule 33 und Kontakte 16, 17 zur Batterie 13. Jede
Verstärkung dieses Stromes veranlaßt den Elektromagneten, die Kontakte 16, 1- zu
öffnen, wodurch der Widerstand 21 in den Stromkreis eingeschaltet wird, um den von
der Niederspannungsseite des Generators gelieferten Strom richtig zu steuern. Wenn
die Schalter 36, 36a geschlossen werden, um die Funkanlage in Betrieb zu setzen,
so erzeugt ein StrOmfluß von 13 Amp. durch die Spule 33 einen Stromfluß im
Elektromagneten, der demjenigen äquivalent ist, der erzeugt wird, wenn 23 Amp. durch
die Spule 33 fließen und die Schalter 36, 36a offen sind. Das ergibt sich
aus der Tatsache, daß nun io Amp. durch die Spule 35 dem Heizdrahtkreis zugehen
und der von dieser Spule erzeugte Stromfluß zu demjenigen hinzukommt, der von den
durch die Spule 33 fließenden 13 Amp. erzeugt wird. Jedes Ansteigen über
einen Strom von 13 Amp. in der Spule 33 ergibt somit ein Offnen der Kontakte 16,
i7.
-
Auf dieseWeise sind neue Mittel geschaffen zum Steuern der Spannung
an den Kommutator en eines Generators mit Doppelanker, welche Mittel mit der Niederspannungsseite
des Generators verbunden sind.
-
Die Erfindung eignet sich besonders für Funkanlagen von der Art, wie
sie in Flugzeugen verwendet werden, weil sie diejenigen Nachteile vermeidet, welche
zur Zeit bei Benutzung eines vom Propellerwind getriebenen Generators für solche
Zwecke noch bestehen.
-
Es sind auch Mittel vorhanden, wodurch die beiden vom Generator gelieferten
Spannungen konstant gehalten werden, einerlei, wie die Geschwindigkeit des Triebmotors
wechselt und wie der Ladezustand der Batterie ist. Zufolge dieser Erfindung hat
man die volle Leistung der Niederspannungsseite des Generators zur Verfügung zum
Aufladen der Batterie, wenn die Funkanlage außer Betrieb ist. Die Verwendung der
Schalter 32, 32a und des Elektromagneten 31 ermöglicht es dem Führer, den Stromregler
selbsttätig ein-oder auszuschalten, wodurch die dem Anoden-und dem Heizdrahtkreis
der Funkanlage gelieferte Spannung konstant gehalten wird oder die volle Leistung
der Niederspannungsseite des Generators zum Laden der Batterie zur Verfügung steht.
-
Die elektromechanische Ausführung der Erfindung kann auf ganz verschiedene
Arten erfolgen und kann auch anders gewählt werden, wie hier beschrieben ist. Z.
B. kann es erwünscht sein, Anzeigevorrichtungen, wie Voltmeter und Amperemeter,
in den verschiedenen Stromkreisen anzubringen, wie in Abb. r angedeutet ist. Der
neben den Kontakten 16, 17 angeordnete Widerstand 23 vor der Batterie
kann gewünschtenfalls fortfallen-. An gewünschten Stellen können Schalter angebracht
werden, und die Schalter 32, 32a und 36, 36a werden vorzugsweise so gebaut, ,daß
sie einen gemeinsamen Griff o. dgl. haben, und der Fachmann wird nach Bedarf noch
weitere derartige Änderungen vornehmen. Es versteht sich von selbst, daß die Erfindung
nicht auf die Verwendung einer vierpoligen Maschine mit Nebenschlußfeldwicklung
beschränkt ist, denn es kann ja irgendeine geeignete Polzahl zur Anwendung kommen
und
die Feldwicklung kann von irgendeiner geeigneten Art sein, z.
B. kann sie aus einer Verbundwicklung bestehen. Ferner ist die Erfindung nicht auf
einen Generator beschränkt, der ausgesprochen hohe und niedrige Spannung liefert;
vielmehr können diese Spannungen in jedem gewiinschten Relativverhältnis zueinander
stehen.