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Einrichtung zur Erzielung der Anfangserregung von Gleichstromerzeugern
auf Fahrzeugen
| Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur |
| Erzielung der Anfangserregung selbsterreg- |
| ter Gleichstromerzeuger von Stroiinerzeu- |
| gungsanlagen auf Fahrzeugen durch vorzugs- |
| weise über einen Widerstand geschickte |
| Stromstöße aus der Speicherbatterie und be- |
| zieht sich darauf, daß parallel zu (lern selbst- |
| tätigen Unterbrecher zwischen Batterie und |
| Stromerzeuger ein weiterer selbsttätiger |
| Hilfsschalter vorgesehen ist, der den Unter- |
brecher kurzzeitig überbrückt, wenn die Antriebsvorrichtung des Stromerzeugers in
Bewegung gesetzt ist. Der Grundgedanke der Erfindung besteht also darin, daß, im
Falle die Selbsterregung aus irgendeinem Grunde ausbleibt, kurze Zeit ein elektrischer
Strom durch eine Erregerwicklung oder die ganze Maschine geleitet wird, der an sich
die Maschine, die vorhandenen Apparate oder die sonstigen Anlagen nicht schädigen
kann.
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Der selbsttätige, durch irgendeinen Tcil oder Teile der Maschine gesandte
kurzseitige Erregerstrolnstoß kann iln besonderen durch Vibrationen oder Stöße ausgelöst
werden, welche auf das Fahrzeug einwirken. Des weiteren kann der Stromstoß durch
irgendeine Beschleunigung des Stromerzeugers oder des Fahrzeuges ausgelöst werden.
Der besondere Vorteil der Erfindung gegenüber bekannten Vorrichtungen besteht darin,
daß sie erstens vollständig selbsttätig arbeitet und daß sie weiterhin nicht nur
die Anfangserregung sicherstellt, sondern auch die nötige Normal- bzw. Betriebsspannung.
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In Durchführung der Erfindung kann der Stromstoß zur Erregung des
Stromerzeugers unter Kurzschluß des Stromunterbrechers erzeugt werden, welch letzterer
in Stromerzeugungsanlagen von Kraftfahrzeugen regelmäßig vorgesehen ist. Diese überbrückung
wird kurzzeitig herbeigeführt und kann den ganzen Unterbrecher oder nur einen Teil
desselben betreffen.
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Des weiteren umfaßt die Erfindung Mittel, durch welche die Höhe des
Stromstoßes zur Erregung des Stromerzeugers begrenzt wird, um irgendwelche Beschädigungen
der Maschine und Anlage hintanzuhalten. Ebenso werden durch die Erfindung Mittel
vorgesehen, welche verhindern, daß ein solcher Erregerstromstoß unbeabsichtigt erzeugt
wird, wenn der Stromerzeuger stillsteht.
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Durch die Erfindung werden auch Anordnungen geschaffen, bei denen
der selbsttätige Erregerschalter unmittelbar mit dem Stromunterbrecher der Stromerzeugungsanlage
zusammengebaut ist.
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Schließlich kann aber auch der Erregerschalter gemäß der Erfindung
als Prüfeinrichtung für den Zustand der ganzen elektrischen Anlage, in die er eingebaut
ist, benutzt werden.
Die Erfindung sei an Hand der Zeichnung näher
erläutert.
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Es stellen dar Fig. i die elektrische Beleuchtungsanlage eines Fahrzeuges,
in welche willkürlich ein Stromstoß begrenzter Stärke eingeleitet werden kann, um
den Stromerzeuger zu erregen, Fig. 2 einen selbsttätigen Schalter zur Herbeiführung
des Erregerstromstoßes, Fig. 3 einen selbsttätigen Schalter, der den Erregerstromstoß
einleitet und gleichzeitig auf elektromagnetischem Wege die Höhe des Stromstoßes
begrenzt, Fig. 4 einen selbsttätigen Schalter, der durch einen Fliehkraftregler
betätigt wird, Fig. 5 einen selbsttätigen Schalter für den Erregerstromstoß, der
die Höhe des letzteren begrenzt und durch einen Beschleunigungsmesser gebildet wird,
Fig.6 einen selbsttätigen Schalter für den Erregerstromstoß, der durch die bewegliche
Masse eines Ouecksilbertropfens betätigt wird, Fig.7, 8 und 9 selbsttätige Schalter
für den Erregerstromstoß, die mit einem Unterbrecher zusammengebaut sind.
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In F ig. i, die nicht zur Erfindung gehört, ist zunächst zum besseren
Verständnis der in den Fig.2 bis 9 enthaltenen erfindungsgemäßen Einrichtungen die
elektrische Lichtanlage eines Fahrzeuges gezeichnet, in der i den Stromerzeuger
darstellt, der mit drei Bürsten ,ausgerüstet sein mag. 2 ist eine Speicherbatterie,
3 der Nutzstromkreis, 4 der Stromunterbrecher des Betriebsstromkreises, 5 die Welle
des Stromerzeugers. Diese Welle kann beispielsweise vom Fahrzeugmotor, von der Radachse
eines Eisenbahnwagens, der Schraubenwelle eines Flugzeuges o. dgl. angetrieben werden.
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Es sei nun angenommen, daß der Stromerzeuger i umläuft, sich jedoch
zufällig nicht selbst ,erregen kann, beispielsweise infolge zu starker Schmierung
oder Änderung der Fahrtrichtung. Um nun eine Erregung des Stromerzeugers augenblicklich
herbeiführen zu können, genügt es, an die Punkte 6, 7 parallel zum Unterbrecher
.4 einen Schalter 12 mittels zweier Leitungen 8, 9 anzulegen, die einen Widerstand
enthalten, welcher der leichteren Unterbringung wegen aus zwei einzelnen Widerstandsteilen
io und i i bestehen .mag, von denen der erste mit der Leitung 8 und der zweite mit
der Leitung 9 t erbunden ist. Gegebenenfalls kann einer dieser Widerstandsteile
auch weggelassen werden. Die beiden Leitungen 8, 9 können durch den Schalter 12
mit Handhabe 13 und festem Kontakt 14 miteinander verbunden werden.
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Wird die Handhabe 13 niedergedrückt und Hierdurch der Schalter 12
geschlossen, so wird der Unterbrecher -. überbrückt bzw. kurzgeschlossen, und ein
Strom aus der Speicherbatterie 2 fließt durch den Stromerzeuger i, wodurch dieser
augenblicklich erregt wird.
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Die Größe der Widerstände io, ii ist so gewählt, daß der durchgehende
Strom zur Erregung des Stromerzeugers ausreicht, im übrigen .aber die Schaltungsanlage
in keiner Weise beschädigen kann.
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Um nun die Erregung des Stromerzeugers selbsttätig gemäß der Erfindung
hervorzurufen, kann man einen Schalter gemäß Fig. 2 -
benutzen. Dort ist
15 eine Dose aus :Metall mit Deckel 15', an der zwei Klemmen 16, 17 isoliert
befestigt sind. An der Klemme 16 ist im Innern der Dose 15 eine sehr elastische
Feder 18 befestigt. An der Klemme 17 ist im Innern der Dose 15 ein Kontakt i9 befestigt.
Gegenüber Kontakt i9 ist an der Feder 18 ein Kontakt 2ö befestigt. An der Feder
i8 ist ferner eine Masse 21 mit isolierendem Knopf 21' angebracht, welcher den Anschluß
des elektrischen Kontaktsystems an die Maschine und somit einen Kurzschluß verhindert.
Die Dose 15 ist durch einen Boden 22 geschlossen. Die Dose wird durch Schrauben
23 mit dem Bolzen verbunden und auf die Maschine aufgesetzt. Vibrationsstöße, die
das Fahrzeug treffen, werden daher auf die Masse 21 und somit auf die Feder 18 übertragen,
welche hierdurch eine Schwingbewegung erhält.
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Die Größe der Masse 21 und die elastische Kraft der Feder 18 sind
so gewählt, daß in der Stellung der Dose 15, in welcher der Deckel 15' oben liegt,
das Gewicht der Masse 21 die Feder i8 so weit nach unten ausbiegt, daß die Kontakte
ig, 2o einander nicht berühren. Die Klemmen 16, 17 sind nun an die Punkte 6, 7 der
Schaltung gemäß Fig. i angeschlossen. Man kann die Verbindungsleitungen zwischen
den Klemmen 16, 17 und den Punkten 6, 7 so wählen, daß ihr Widerstand gleich demjenigen
der Widerstände io, ii ist, wenn man die Widerstände io, ii vermeiden will. Natürlich
kann man aber auch Sonderwiderstände erforderlichenfalls innerhalb der Dose 15 einbauen.
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Wird nun der Stromerzeuger i in Bewegung gesetzt, gleichzeitig mit
dem Fahrzeug oder bei stillstehendem Fahrzeug, dann werden Vibrationsstöße auf das
Fahrzeug und so weiter auf die Dose 15 übertragen, die Klasse 21 setzt die
Feder 18 in Schwingbewegungen, und sowie dieAmplitude dieser Schwingungen ausreicht,
gelangen die Kontakte i9, 2o zur Berührung und bewirken einen augenblicklichen kurzzeitigen
Kurzschluß des Unterbrechers 4., so daß ein Strom aus der Batterie
2
in den Stromerzeuger i fließen kann. Dieser erregt sich sofort, und der Unterbrecher
d. schließt sich. Die Fortdauer der Schwingungen der Masse 2i infolge Vibrationen
des Wagens oder der Maschine haben nunmehr die Wirkung, daß die Kontakte i9, 2o
gereinigt werden.
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Man kann diese Erregerschaltung in verschiedenster Weise ausführen.
Entweder kann der vollständige Unterbrecher d. kurzgeschlossen werden, oder man
schließt nur seine Kontakte 25, 26 kurz, welche zwischen den Punkten 7 und 27 liegen.
Im letzteren Falle wird die Stromspule 28 des Unterbrechers .I nicht durch das Spiel
der Kontakte 19, 20 des Erregerschalters 15 kurzgeschlossen.
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Anstatt die Höhe des Erregerstromstoßes durch besonders hierfür vorgesehene
Widerstände, z. B. io, i i, zu begrenzen, kann man auch eine elektromagnetische
Anordnung wählen, deren :Magnetspule vom Erregerstromstoß durchflossen wird und
auf eine magnetische :Masse einwirkt, welche von einer Feder getragen wird. Eine
entsprechende Ausbildung zeigt Fig. 3.
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Dort ist 29' ein Sockel, auf dem ein Elektroniagnet 29 mit Kern
30 und Schenkel 31 befestigt ist, gegenüber dem eine magnetische Masse 32
angeordnet ist. An der letzteren sind zwei Isolierknöpfe 32', 32" befestigt, und
das Ganze wird von einer Feder 33 getragen, die bei 3.4 im Sockel 29' gehalten und
von diesem isoliert ist. Weiter ist an der Feder 33 ein Kontakt 35 befestigt, gegenüber
dem ein fester Kontakt 36 an einer Feder 37 angeordnet ist, welche isoliert an der
Dose 38 sitzt. An der Dose sind ferner die Zuführungskleininen 39, .4o entsprechend
den Klemmen 16, 17 der Abb. J ihrerseits isoliert befestigt. Man kann auch einen
Isolierknopf 4.1 vorsehen, der von Hand niedergedrückt wird und hierbei die beiden
Kontakte 35, 36 zur Berührung bringt. Das Eindrücken des Knopfes 41 ist durch einen
Kragen .I1' begrenzt, man kann den Knopf 4.1 nur so tief eindrücken, daß eine Trennung
der Kontakte 35, 36 unter allen Umständen stattfindet, wenn die Masse 32 durch den
Elektromagneten 29 angezogen wird. Im übrigen bewirkt auch diese Anordnung beim
Drücken des Knopfes einen Erregerstromstoß in gleicher Weise wie die Handhabe 13
in Fig. i.
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Die Klemmen 39, .I0 werden mit den Punkten 6, ; der Schaltanlage gemäß
Fig. i verbunden.
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Tretren nun Vibrationen, Stöße o. dgl. den Schalter gemäß Fig. 3,
so wird die Masse 3 2 ihrerseits zu schwingen beginnen und schließlich die Kontakte
35, 36 zur Berührung bringen. Der Erregerstromstoß wird eingeleitet, fließt aber
auch durch die Spule des Elektromagneten 29, infolgedessen wird die Masse 32 angezogen,
und der Erregerstromkreis wird unterbrochen, bevor er einen Wert erreicht, welcher
für die Anlage gefährlich sein könnte.
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Der Knopf :41 wird im besonderen dann benutzt, wenn in der Beleuchtungsanlage
auf Kraftfahrzeugen oder Flugzeugen eine Erregung des Stromerzeugers gewünscht ist,
wenn sich das Fahrzeug nicht in Bewegung befindet.
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Dieser Knopf 41 kann benutzt werden zur Prüfung, ob die Anlage in
Ordnung ist. Wird der Knopf eingedrückt, so muß ein Erregerstromstoß auftreten,
wenn die Schaltung störungsfrei ist.
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Natürlich kann man einen solchen Knopf .41 auch bei einem Schalter
gemäß Fig. 2 anbringen, wie dort gestrichelt eingezeichnet ist.
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Unter bestimmten Umständen kann man zur selbsttätigen Einleitung eines
Erregerstromstoßes .auch eine Fliehkraftanordnung gemäß Fig. 4 wählen. Dort ist
auf der Welle 5 des Stromerzeugers eine Feder 42 angebracht, die auf eine Scheib.I3,
vorzugsweise aus Isolierstoff, einwirkt, welch letztere durch Fliehkraftpendel bewegt
wird. Gegenüber dem Verschiebungsweg der Scheibe 43 ist das Ende 4.4 einer Feder
.:15 angeordnet, welche einen Kontakt _l6 trägt, gegenüber dem ein anderer Kontakt
.47 an einer Feder 48 angeordnet ist. Die beiden Federnd.5, 48 sind voneinander
isoliert und über einen Widerstand .1 .9 mit den Klemmen 6, 7 des Unterbrecherschalters
d. in Abb. i verbunden. Diese Anordnung wird durch Fliehkraftwirkung in der Weise
betätigt, daß die Scheibe 43 unter dem Ende 44 vorbeiläuft, wenn die Welle 5 eine
bestimmte Geschwindigkeit überschreitet. Im übrigen ist die Wirkungsweise dieser
Anordnung ohne weiteres verständlich.
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Man kann auch eine Anordnung benutzen, die auf dem Prinzip der Beschleunigungsmessung
beruht und selbsttätig den Erregerstromstoß einleitet, wie an Hand der Fig. 5 erläutert
werden möge.
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Dort ist 5o das Pendel eines Beschleunigungsmessers, an dem ein Kontakt
51 und ein Anker 52 befestigt sind. Gegenüber dem Kontakt 51 ist eine Klemme 53
angeordnet, die mit dem_ Punkt 6 der Schaltanlage gemäß Fig. i verbunden ist, während
gegeniiber dem Anker 52 ein Elektromagnet 54 angeordnet ist. Das Pendel 5o wird
mit der Klemme 7 (Fig. i) über die Spule des Elektromagneten 5:I verbunden. Tritt
nun eine Beschleunigung in der Pfeilrichtung 55
auf, so werden die
ILontal:te5i, 53 zur Berührung gebracht, und es wird ein Erregerstromstoß hervorgerufen,
da das Pende15o durch Trägheitswirkung zurückbleibt. Die Kontaktberührung wird durch
den Elektrotnagneten 54. wieder aufgehoben.
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Sind zwei Fahrtrichtungen für das Fahrzeug vorgesehen, dann wird mit
Vorteil ein Beschleunigungsmesser entsprechend Fig. 6 benutzt, wo die freie Masse
durch einen Quecksilbertropfen 56 gebildet wird, welch letztere im Inneren eines
gewölbten, vorzugsweise konkaven Gefäßes 57 angeordnet ist, in das zwei Kontakte
59 und ein mittlerer Kontakt 58 eintreten. Die Kontakte 59 sind mit der Klemme 7,
Kontakt 58 ist mit der Klemme 6 verbunden. Setzt sich das Fahrzeug in der einen
oder anderen Richtung in Bewegung, so wird der Quecksilbertropfen 56 kurzzeitig
die Kontaktverbindung zwischen dem Mittelkontakt 58 und einem der beiden Außenkontakte
59 herstellen.
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Unter bestimmten Verhältnissen ist es für Fahrzeugbeleuchtungen oft
von Vorteil, den selbsttätigen Schalter für die Erregung des Stromerzeugers mit
dem selbsttätigen Unterbrecher zu vereinigen, der bei Stromabgabe durch den Stromerzeuger
die Verbindung des letzteren mit dem Nutzstromkreis und der Speicherbatterie schließt,
bei stillstehendem Stromerzeuger diesen jedoch abschaltet, damit nicht der Strom
der Speicherbatterie nutzlos über den Stromerzeuger getrieben wird.
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Ausführungsbeispiele einer Vereinigung des Schalters gemäß der Erfindung
mit dem Unterbrecher sind in den Fig. 7, 8 und 9 gezeigt.
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Gemäß Fig. 7 ist eine Feder 6o am Anker 61 des Unterbrechers 62 elektrisch
isoliert befestigt und trägt einen Kontakt 63, gegenüber dem ein Kontakt 64 am Anker
61 befestigt ist. Die Feder 6o ist mit dem Punkt 7 oder 27 über einen Widerstand
66 verbunden. An der Feder 6o ist eine Masse 65 solcher Größe befestigt, daß sie
unter dem Einfluß von Schwingungsstößen o. dgl. selbst in Schwingung gerät und die
Kontakte 63, 64 sicher zur Berührung bringt.
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In Fig. 8 ist eine Abänderung der Vereinigung von Unterbrecher und
Erregerstromstoßschalter dargestellt. Hier ist die Feder 6o unmittelbar am Anker
61 ohne elektrische Isolation befestigt und trägt einen Kontakt 63 gegenüber einem
Hilfskontakt 67, der feststeht und über einen Widerstand 68 mit dem Punkte 7 oder
27 verbunden ist. Die Kontakte 63, 67 wirken in diesem Falle auch als Parallelfunkenstrecke
zu den Hauptkontakten des Unterbrechers.
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In der Abänderung der Fig.9 ist die Nebenfunkenstrecke des Unterbrechers
62 gleichzeitig als Hilfsschalter für den Erregerstromstoß benutzt. Es genügt, die
Nebenfunkenstrecke über einen Widerstand ; i mit dem isolierten Hauptkontakt 7o
des Unterbrechers zu verbinden und auf dem elastischen Arm 69 dieser Nebenfunkenstrecke
eine Masse 72 geeigneter Größe zu befestigen, welche die früher beschriebene Wirkung
herbeizuführen vermag.
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Durch eine solche Vereinigung des Hilfsschalters mit dem Unterbrecher
erreicht man den Vorteil, daß Sonderschaltverbindungen außerhalb des Apparates vermieden
werden. Durch die Schwingungen der Masse des Hilfsschalters wird auch die Trägheit
des Ankers des Unterbrechers überwunden, also dieser leichter in' seine Schließstellung
bewegt werden können.
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Durch die Anwendung eines besonderen Hilfsschalters, welcher den ganzen
Unterbrecher kurzschließt, erreicht man noch einen weiteren Vorteil. Ist der Unterbrecher
in unzulässiger Weise geschlossen worden, beispielsweise durch einen Rückstrom über
seine Stromspule, so wird diese letztere durch die Kontakte des Hilfsschalters kurzzeitig
kurzgeschlossen, wodurch das Öffnen des Unterbrechers augenblicklich herbeigeführt
werden kann und schwere Unglücksfälle vermieden werden können.
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Im übrigen ist die Erfindung durchaus nicht auf die dargestellten
Beispiele beschränkt. Insbesondere braucht bei der Einrichtung nach Fig. 9 die Nebenfunkenstrecke,
also die Feder 69, nicht vom Schaltarm 70 isoliert zu sein, sondern man kann statt
dessen auch den Gegenkontakt 74 vom Hilfskontakt 73 isolieren und diese beiden Teile
über einen Widerstand 75 verbinden, wie. gestrichelt eingezeichnet.
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Ein selbsttätiger Hilfsschalter gemäß der Erfindung ermöglicht in
einer Lichtstromanlage von Kraftfahrzeugen, den Stromzeiger wegzulassen, weil die
Erregung des Stromerzeugers sichergestellt ist, sobald er in Drehung versetzt ist,
und es daher einer besonderen Anzeige des Eintretens der Erregung nicht bedarf.