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Selbsttätige Aufladevorrichtung für Akkumulatorenbatterien bei Fahrzeugbeleuchtungsanlagen
Bei den bekannten Einrichtungen zum selbsttätigen Aufladen von Akkumulatorenbatterien
mittels Dynamomaschinen stark veränderlicher Drehzahl, beispielsweise für Fahrzeugbeleuchtungsanlagen,
wobei der Ladestrom _ und die Ladespannung mit einem Regler und die konstante Lichtspannung
durch einen zweiten Regler geregelt werden und bei beiden Reglern die mechanischen
Gegenkräfte im Sinne einer Verkleinerung der Reglerwiderstände wirken, werden ziemlich
hohe Anforderungen an die Fabrikation in bezug auf Genauigkeit der Regulierung gestellt.
Ferner ist es ebenfalls bekannt, einen im Lichtstromkreis eingeschalteten Regler,
,dessen mechanische Gegenkraft im Sinne einer Vergrößerung des Regelwiderstandes
wirkt, zu benutzen; aber in solchen Fällen ist die Regelung der Lichtspannung nur
mangelhaft. Zweck der Erfindung ist nun, die hohen Anforderungen an die Genauigkeit
der Regelung nur für den Lichtregler zu beanspruchen und diese guten Eigenschaften
indirekt auch auf den Laderegler zu übertragen, indem die konstante Lichtspannung
als Grundspannung auch für den Laderegler benutzt wird, der an und für sich nur
die verhältnismäßig kleine Differenz zwischen Dynamo- und Lichtspannung zu regeln
braucht. Die Empfindlichkeit des Ladereglers (Zusatzregler) kann deshalb wesentlich
geringer sein als diejenige des Lichtreglers, ohne daß die Ladung irgendwie beeinträchtigt
wird. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die gleichzeitig als Ladegrundspannung
dienende Lichtspannung mittels des die Erregung der Dynamomaschine beeinflussenden
Reglers konstant gehalten wird, dessen mechanischeGegenkraft im Sinne einer Verkleinerung
des Regelwiderstanden
wirkt, während die mit dem Zustande der Batterieladung
sich ändernde zusätzliche Ladespannung (Zusatzspannung -[- Grundspannung = Dynamoladespannung)
unter gleichzeitigem Einfluß des Ladestromes mittels des zweiten Reglers geregelt
wird, dessen mechanische Gegenkraft im Sinne einer Vergrößerung des im Lichtstromkreis
eingeschalteten Regelwiderstandes wirkt. Nach dem Ausschalten des Verbrauchsstromes,
der vorn Höchstwert bis auf Null vermindert werden kann, bleibt noch der Erregerstrom
des Hauptreglers, der auch Tiber den Reglerwiderstand des Zusatzreglers fließt,
und ermöglicht auf diese Weise die Ladung der Batterie auch ohne eigentlichen Verbrauchsstrom.
Dieser Hauptreglerstrom kann auch in zwei Ströme geteilt werden, wovon der eine
Teilstrom über den Zusatzreglerwiderstand und der andere über eine Zusatzreglerwicklung
geleitet wird. Letzteres geschieht zu dem Zwecke, den Lade- bzw. Dynamostrom, der
durch die Stromspule des Zusatzreglers fließt, auch noch von der Differenzspannung
abhängig zu machen, damit mit zunehmender Ladung der Batterie der Lade-bzw. Dynamostrom
in einem entsprechenden Verhältnis abnimmt. In diesen Teilstromkreis kann auch noch
ein Ladebegrenzer eingeschaltet werden. der am Ende der Ladung den Ladestrom auf
Null oder einen unschädlichen Reststrom herabsetzt. Dieser Ladebegrenzer kann aus
einem elektromagnetischen Relais oder einem Bimetallauslöser bestehen.
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.Mit dieser Kombination einer steil ansteigenden Ladekurve mit nachfolgender
Verkleinerung des Ladestromes auf nahezu Null wird erreicht, daß die Batterie sowohl
ohne als mit Verbrauchsstrom in der kürzesten Zeit aufgeladen wird, ohne daß am
Ende der Ladung die Batterie überladen wird, und dies bei gleichzeitiger Konstanthaltung
der Verbrauchsspannung. Damit wird auch die beste Gewähr für die größte Betriebssicherheit
und längste Lebensdauer der Batterie geboten.
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An Hand der Zeichnung ist die Erfindung näher erläutert, und zwar
zeigt Fig. i ein Prinzipscheina der Aufladeeinrichtun.g, während in Fig.2 charakteristische:
Ladekurveir und in Fig. 3 das Beispiel eines vollständigen Schaltbildes dargestellt
sind.
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In den Fig. i und 3 ist die für die Rufladung der Akkumulatorenbatterie
B vorgesehene Dynamo finit D bezeichnet. R ist der Hauptregler, Z der Zusatzregler
und L der Verbrauchsstromkreis.
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Die Wirkungsweise des Prinzipschemäs nach Fig. i ist wie folgt: Nachdem
die Parallel schaltunä von Dynamoinaschine D und Akkumulatorenbatterie
B in üblicher Weise erfolgt ist, wird die Erregung der Dynamomaschine D mittels
des Hauptreglers R so geregelt, daß die Spannung an den beiden Punkten 20 und 21
konstant bleibt. Gleichzeitig schaltet der Zusatzregler Z so viel Widerstand 22
in den Verbrauchsstromkreis, daß dieser Spannungsabfall zusammen mit der Verbrauchsspannung
die erforderliche Ladespannung gibt, die notwendig ist, um den Dynamostrom in der
Spule 23 des Reglers Z so weit zu steigern, daß dieser der I# eder 2:I das Gleichgewicht
hält. Die Dynamostromstärke wird alsdann unabhängig von der Größe des Verbrauchsstromes
auf einen konstanten Wert geregelt, d.li. der Ladestrom steigt bei abnehmendem Verbrauchsstrom,
und nachdem dieser ausgeschaltet ist, wird die Dynamostromstärke gleich dem höchstzulässigen
Ladestrom. Wenn aber die Batterie im \'erhältnis zur Maschinenleistung klein ist,
könnte die Gefahr bestehen, daß der zulässige Ladestrom für die Batterie überschritten
würde; dann ist es vorteilhafter, die WiCklung 23 in den Batteriestromkreis zu verlegen
und statt den Dynamostroin den Ladestruin konstant zu regeln. Der Verbrauchsstrom
bildet alsdann eine zusätzliche Belastung für die Dynamo. In den meisten Fällen
ist aber weder das eine noch das andere erwünscht, sondern man trachtet danach,
möglichst günstige Bedingungen für die Erhaltung der Batterie zu schaffen, indem
inaii diese in kürzester Frist immer wieder auf volle Kapazität bringt, und wenn
dies erreicht ist, wird der Ladestrom auf -Null oder einen unschädlichen Reststrom
herabgesetzt, wie dies die charakteristischen Kurven nach Fig. 2 zeigen. ' In F
ig. 2, wo die Abszisse den Strom und die Ordinate die Spannung zeigen, stellt die
Kurve a. den _liistieg des Ladestromes während des Anlaufs der hynanio dar, nachdem
diese mit der Batterie parallel geschaltet ist. Beim Lauf der Dynamo und mit zunehmender
Ladung der Batterie folgt der Ladestrom der Kurve b, d. h. er nimmt ab, bis die
Ladespannung ihren Höchstwert L + Ez (Grundspannung plus Zusatzspannung) erreicht
hat. Die Zusatzspannung F_z wird alsdann auf den Wert ez herabgemindert. wobei der
Lade= stroni der Kurve c folgt,. so daß schließlich nur noch ein zu vernachlässigender
Reststrom f fließt. Die Kurve d stellt den Reststrom dar, der bei
den höheren Ladespannungen auftreten und einen beträchtlichen Wert annehmen würde,
wodurch aber bekanntlich die Lebensdauer der Batterie stark verkürzt und die Betriebssicherheit
der Anlage herabgesetzt würde.
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Um den richtigen Verlauf des Ladestromes und die Wirkungsweise nach
Fig. 2 zu erzielen,
wird die Schaltung praktisch entsprechend dein
'Schaltbild der Tig. 3 ausgeführt.
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Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist folgende: Bei Stillstand
der Dynamo sind die drei Wicklungen 23, 26 und 32 des Zusatzreglers Z stromlos,
und infolgedessen schaltet die Feder 24. den ganzen Widerstand 22 vor. Letzterer
wird aber durch die Kurzschlußverbindung, welche vom Punkt 20 zum Parallelschalter
P führt, überbrückt, so daß die Batteriespannung, wie erwünscht, unmittelbar am
Verbrauchsstromkreis I_ liegt. Sobald nun aber die Dynamomaschine D Spannung erzeugt,
wird die Wicklung 32 des Zusatzreglers mit Strom gespeist, bis ihre Zugkraft die
Federkraft 2,4 überwindet und den Regelwiderstand 22 kurzschließt. Bei weiterer
Zunahme der Dynamospannung spricht der Pärallelschalter P an, wodurch die Überbrückung
des Widerstandes 22 aufgehoben, die Dynamo D mit der Batterie B verbunden
und der Hauptregler R mittels des Kontaktes 31 an die Punkte 2o und 2 1 angeschlossen
wird. Alsdann hat der Hauptregler R das Bestreben, die Spannung an diesen beiden
Punkten konstant zu regeln. Bei einer weiteren Zunahme der Dynamospannung wird durch
den Hauptregler R Widerstand in den Erregerstromkreis der- Dynamo eingeschaltet;
da er aber zu diesem Zweck zuerst den Kontakt 33 öffnen muß, hat dies zur Folge,
daß die Wicklung 32 stromlos wird, wodurch die Federkraft 24. überwiegt und den
Widerstand 22 vorschaltet. Gleichzeitig fällt aber auch die Spannung an den beiden
Punkten 20 und 21: so daß der Hauptregler R wieder in seine Anfangsstellung zurückkehrt.
Dieses Spiel wiederholt sich dann während des Anlaufs der Dynamo D, wobei der Kontakt
33 vorübergehend, mit nur wenigen Watt belastet, als Vibrationskontakt so lange
wirkt, bis der Strom in der Wicklung 23 des Zusatzreglers Z stark genug ist, um
den Einfluß der Haltespule 32 abzulösen. Daraufhin geht dann die Regelung des Ladestromes
nach Kure b (Fig. 2) normal vor sich, bis die Dynamodrehzahl wieder so weit abgenommen
hat, daß der Kontakt 33 zur Berührung kommt; er arbeitet nun wieder kurzzeitig als
Vibrationskontakt, bis der Parallelschalter P die Dynamo D von der Batterie
b' abschaltet, den Hauptregler R stromlos macht und den Widerstand 22 überbrückt.
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Wenn die Batterie B noch nicht voll geladen ist, wirkt bei normaler
Regelung durch den Zusatzregler Z in der Hauptsache die Stromwicklung
293, und der Emfluß der Wicklung 26 ist gering, solange der Widerstand
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vorgeschaltet ist. Steigt jedoch bei zunehmender Ladung der Batterie der
Strom in diesem von der Differenzspannung gespeisten Hilfsstromkreis, in welchem
auch der als Ladebegrenzer wirkende Bimetallauslöser 29 eingeschaltet ist, so kommt
am Ende der Ladung der letztere zum Ansprechen und schließt den Kontakt
28. Dies hat zur Folge, daß der Widerstand a7 kurzgeschlossen und der Strom
in der Wicklung 26 bei stark verminderter Differenzspannung ausreicht, um die Wirkung
der Stromspule23 abzulösen, die alsdann keinen oder nur noch einen zu vernachlässigenden
Reststrom führt.
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In Fig. 3 ist noch ein kleiner zusätzlicher Widerstand 3.4 im Stromkreis
des Zusatzreglers enthalten, der durch den Schalter 35 ein- oder ausgeschaltet werden
kann. Dies für den Fall, daß derselbe Apparat unter Umständen auch noch mit verschiedenen
Batterien zusammenarbeiten soll, z. B. Bleibatterien oder alkalische Batterien.
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Ferner ist parallel zu der Stromwicklung des Parallelschalters und
des Zusatzreglers ein einstellbarer Nebenschlußwiderstand 36 vorgesehen, damit derselbe
Apparat mit einer Einheitswicklung für verschiedene- Dvnamo-bzw. Ladeströme verwendbar
ist.