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Einrichtung zur elektrischen Zugbeleuchtung Zweck der Erfindung ist
die Schaffung einer Zugbeleuchtungsanlage, welche zur Vereinfachung in der Bedienung
weder einen Kollektor noch. komplizierte, spannungsregelnde Vorrichtungen enthält
und trotzdem bei größtmöglicherWirtschaftlichkeit jederzeitbetriebsbereit und in
der Lage ist, die für die Speisung der Beleuchtungskörper erforderliche konstante
Spannung ohne unnötige Verluste zu liefern.
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Es ist zwar bereits eine elektrische Zugbeleuchtungseinrichtung bekannt,
bei der eine von einer Wagenachse angetriebene Wechselstrommaschine mit umlaufenden
Feldmagneten und stillstehendem Anker über Gleichrichter eine Akkumulatorenbatterie
lädt, an die die Beleuchtungsanlage angeschlossen ist. Wegen der mit der Zuggeschwindigkeit
stark schwankenden Maschinendrehzahl wird bei dieser Einrichtung die Einschaltung
einer Impedanz in den Wechselstromkreis vorgeschlagen, um die Leistung konstant
zu halten. Die Erregung der Maschine erfolgt durch die Batterie unter Zwischenschaltung
eines einstufigen Fliehkraftschalters, welcher bei Stillstand und niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit
geöffnet ist, damit während der Zeit, in der die Maschine zur Stromabgabe nicht
in der Lage ist, unnötige Verluste vermieden werden.
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Diese Anlage hat jedoch verschiedene Nachteile, die insbesondere darin
liegen, daß der Generator infolge der eingeschalteten Drossel nicht genügend ausgenutzt
und daher verhälteismäßig groß wird. Eine weitere Unwirtschaftlichkeit der Anlage
liegt auch noch darin, daß die Lampen nur von der Batterie aus mit Gleichstrom versorgt
werden, so daß daher nicht nur die in der Batterie aufzuspeichernde Leistung, sondern
auch die zum Betrieb der Lampen nötige Energie dauernd um die Verluste in der Gleichrichteranlage
vermindert wird. Der Wechselstromgenerator besitzt zwar keinen Kollektor, so daß
die Störungsmöglichkeiten geringer sind als bei Gleichstrommaschinen. Ganz ausgeschaltet
sind diese jedoch nicht, weil immer noch Schleifende Stromabnehmer vorgesehen sind
und eine umlaufende Erregerwicklung vorhanden ist, die erheblichen Fliehkräften
ausgesetzt ist.
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Ein weiterer bekannter Vorschlag geht dahin, zur Erzeugung des Zündstroms
und des Beleuchtungsstroms auf Kraftfahrzeugen mit dem Verbrennungsmotor eine Mittelfrequenzmaschine
mit permanentem Magneten zu kuppeln und dieser einerseits über einen Trans= formator
den Zündstrom und ihr andererseits einen Teil des Beleuchtungsstromes zu entnehmen
und außerdem über einen Gleichrichter eine Reservebatterie zu laden, an die eine
weitere Lampengruppe angeschlossen ist. Der Stromerzeuger dieser Einrichtung besitzt
zwar keine umlaufenden Wicklungen und keine reibenden Stromabnehmer, sein Wirkungsgrad
ist dafür aber, wie bei allen Maschinen mit permanentem Magneten, verhältnismäßig
gering.
Es ist durch einen anderen Vorschlag auch bereits bekannt,
zur elektrischen Beleuchtung i von Fahrzeugen die Lampen bei Stillstand und bei
niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit von einer Batterie aus mit Gleichstrom zu speisen
und die Lampen bei höherer iGeschwindigkeit auf einen Wechselstromgenerator umzuschalten.
Dies geschieht durch einen einstufigen Fliehkraftschalter, welcher gleichzeitig
durch Verschiebung eines Eisenkerns die Induktivität einer in den Maschinenkreis
eingeschalteten Drossel ändert, um die Generatorspannung konstant zu halten.
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Weiter ist es bekannt, die Lampen von der Wechselstromseite eines
vom Fahrzeug angetriebenen gleichstromerregten Wechselstrom-Gleichstrom-Generators
auf eine Sammlerbatterie mittels zweier elektromagnetischer Relais umzuschalten,
bei denen der Erregungszustand des einen von der jeweils vom Generator abgegebenen
Wechselspannung abhängig ist. Die Umschaltung ist bei dieser Anordnung deshalb unsicher,
weil sie unter Zuhilfenahme eines spannungsabhängigen Relais bewirkt wird, was gerade
bei den Er-' schütterungen, odenen eine Fahrzeugbeleuchtungsanlagg ausgesetzt ist,
von Nachteil ist.
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Endlich 'ist es bereits vorgeschlagen worden, zwischen Generator und
Lampen einen ' Transformator zu schalten, dessen Sekundärseite zwei Anzapfungen
hat, an deren eine die Lampen und an deren andere eine Sammlerbatterie angeschaltet
sind. Der Transforma- ' tor dient dabei sowohl zur Umwandlung der Generatorspannung
in die zum Betrieb der Lampen als auch in die zum Laden des Akkumulators geeignete
Spannung. Gleichgerichtet wird hierbei nicht nur der Ladestrom, sondern auch der
gesamte Lampen- , strom. ' Die Erfindung besteht demgegenüber in einer Kombination
zum Teil an sich bekannter Mittel und schafft eine.Einrichtung, durch welche die
den bekannten Einrichtungen an- i haftenden Nachteile behoben werden, und darüber
hinaus auf einfache Weise die erreichbar günstigste Ausnutzung des Wechselstromgenerators
ermöglicht wird.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines.
von einer Fahrzeugachse angetriebenen, nter Vermeidung von Strom- und Spannungsreglern
über einen Transformator und einen nur den Ladestrom ' umformenden ruhenden Gleichrichter
seine Sammlerbatterie ladenden gleichstromerregten Mittelfrequenzgenerators, dessen
Erreger- , Wicklung oberhalb einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit durch einen
von dieser abhängigen -zweistufigen Fiiehkraftschalter in der ersten Stufe an die
Batterie gelegt wird, der bei weiterer Geschwindigkeitssteigerung in der zweiten
Stufe die bei Stillstand und niedriger Geschwindigkeit des Fahrzeugs an der Batterie
liegenden Lampen unmittelbar oder unter Vermittlung eines Relais auf die Generatorwechselspannung
umschaltet, ohne die Gleichrichteranlage vom Generator zu trennen.
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Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß es nicht erforderlich
ist, bei einem Mittelfrequenzgenerator, der in üblicher Schaltung auf eine Batterie
arbeitet, besondere Mittel zur Spannungsregelung vorzusehen, wie es bisher als erforderlich
erachtet wurde, denn die Spannung wird von der Sammlerbatterie aus von selbst konstant
gehalten. Da die Selbstinduktion der Erzeugerwicklungen des Mittelfrequenzgenerators
auch ohne Anwendung besonderer Maßnahmen von vornherein ziemlich groß ist und die
Spannung an der Batterie annähernd die gleiche bleibt, wenn sich ihr Ladestrom ändert,
wächst mit zunehmender Drehzahl und damit zunehmender Stromstärke die Streureaktanzspannung
des Generators. Die Klemmenspannung bleibt daher annähernd konstant. Einerseits
werden hierdurch unnötige Verluste vermieden, und andererseits wird es möglich,
die Beleuchtungsanlage direkt durch den Mittelfrequenzgenerator zu speisen, sobald
dieser genügend Spannung liefert, wenn dafür gesorgt wird, da'ß durch entsprechende
Bemessung des Gleichrichtertransformators die Batterieentladespannüng gleich der
Generatorspannung ist und die Batterie auch während der Stromversorgung der Lampen
durch Wechselstrom am Generator liegenbleibt. Hierdurch wird der Vorteil erzielt,
daß zwischen Lampen und Stromerzeuger, soweit es die Betriebsverhältnisse nur irgendwie
erlauben, keine verlustbringenden Einrichtungen liegen. -Die Umschaltung der Beleuchtungsanlage
von der Batterie auf den Mittelfrequenzgenerator geschieht durch einen von der Fahrzeuggeschwindigkeit
abhängigen Fliehkraftschalter, welcher auch die Erregung des Mittelfrequenzgenerators
steuert. Die Schaltung ist derart getroffen, daß der Fliehkraftschalter bei einer
bestimmten Geschwindigkeit, bei der der Mittelfrequenzgenerator in der Lage ist,
`die zur Speisung- der Batterie nötige Spannung abzugeben, zuerst .die Erregerwicklung
des Generators an die Batterie anschaltet und bei weiterer Geschwindigkeitssteigerung
die Lampen von der Batterie trennt und auf Wechselstrom umschaltet, ohne daß die
Gleichrichteranlage von der Maschine getrennt wird.
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Die genaueren Einzelheiten der Erfindung werden an Hand des in der
Abbildung dargestellten Ausführungsbeispieles noch näher erklärt. Es bedeutet 111G
einen Mittelfrequenzgenerator
mit der Erregerwicklung E. An die
Klemmen des Generators ist über den normalerweise geschlossenen Schalter S die Primärwicklung
des Gleichrichtertransformators 7' angeschlossen, dessen Sekundärwicklung in bekannter
Weise mit einem Gleichrichter GL und einer Sammlerbatterie B verbunden ist.
Die Erregerwicklung E des Mittelfrequenzgenerators ist dabei über die Kontakte i
und 2 an die Batterie angeschlossen. Damit nun die Erregung nicht dauernd eingeschaltet
ist, sondern erst dann, wenn der Wechselstromgenerator eine Drehzahl erreicht hat,
bei der er eine bestimmte Leistung abzugeben vermag, ist das Zentrifugalgebilde
Z vorgesehen, welches proportional mit der Umdrehungsgeschwindigkeit des Mittelfrequenzgenerators
bzw. der Wagenachse rotiert. Bei Stillstand des Fahrzeuges sind die von dem Zentrifugalschalter
gesteuerten Kontakte i, 2, 3 Steigt die Geschwindigkeit, so läßt der Druck des Zentrifugalgebildes
auf die den Kontakt i tragende Feder nach, und es berühren sich die Kontakte i und
2. Damit wird die Erregung für den Mittelfrequenzgenerator eingeschaltet, so daß
dieser nun über den Gleichrichter die Batterie laden kann. Steigt die Geschwindigkeit
des Fahrzeuges noch um einen geringen Betrag weiter, so wird auch der Kontakt 3
geschlossen und dadurch ein Elektromal-net M erregt, welcher die Kontakte q., 5
uud 6 steuert. Im unerregten Zustande des Elektromagneten M sind die Kontakte 5
und 6 geschlossen und dadurch die Lampen L an die Batterie B angeschlossen. Beim
Schließen des Kontaktes 3, d. h. beim Erregen des Magneten M, wird der den Kontakt
5 tragende Anker angezogen und auf Kontakt 4 umgelegt. Dadurch werden die Lampen
von Gleichstrom auf Wechselstrom umgeschaltet und direkt an die Generatorspannung
gelegt. Parallel zu den Kleminen des Schalters S ist ein weiterer Verbraucher, beispielsweise
die Heizwicklung eines elektrischen Kochers K, angeschlossen, der durch Öffnen des
Schalters in die Wechselstromleitung der Beleuchtungseinrichtung eingeschaltet werden
kann. Im normalen Betriebsfalle wird daher die vom Wechselstromgenerator erzeugte
Energie den Verbrauchern direkt zugeführt, ohne daß diesen irgendwelche Einrichtungen
vorgeschaltet sind, welche den Wirkungsgrad der Anlage beeinträchtigen und die überschüssige
Leistung über den Gleichrichter der Speicherbatterie h zugeführt.