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Gleichstromgenerator Beim Betrieb von Fahrzeugbeleuchtungs-und Kraftversorgungsgeneratoren
besteht häufig die Aufgabe, den Generator beispielsweise bei Betrieb von den Fahrzeugachsen
aus mit verschiedener Drehrichtung anzutreiben, ohne daß sich dabei die Polarität
der erzeugten Spannung umkehrt. Diese Aufgabe ist besonders schwierig bei Wendepol-Maschinen.
Man hat schon vorgeschlagen, für diesen Zweck eine Schaltung zu verwenden, bei der
die Erregung der Hauptmaschine durch eine Erregermaschine erfolgt, deren Anker fest
mit der Erregerwicklung der Hauptmaschine verbunden ist, während die Feldwicklung
der Erregermaschine von den Klemmen der Hauptmaschine gespeist wird. Werden beide
Anker von der Wagenachse aus angetrieben und kehrt sich ihre Drehrichtung immer
gleichzeitig um, so bleibt die Polärität der erzeugten Spannung in der Hauptmaschine
erhalten, sofern der remanente Magnetismus in der Erregermaschine genügend groß
ist. Es muß nämlich bei dem Wechsel der Fahrtrichtung der remanente Magnetismus
der Hauptmaschine durch die von der Erregermaschine jetzt in umgekehrter Richtung
gelieferte Erregung überwunden werden, woraus sich die Forderung nach hoher Remanenz
der Erregermaschine zwangsläufig ergibt. Die Fahrzeugbeleuchtungsgeneratoren müssen
in einem weiten Drehzahlbereich eine konstante Spannung zur Speisung der angeschlossenen
Verbraucher liefern. Die Spannungsregelung der Hauptmaschine erfolgt bei der erwähnten
Schaltung dadurch, daß der Feldstrom der Erregermaschine beeinflußt wird. Dazu ist
erforderlich, daß sich die Spannung der Erregermaschine durch Feldveränderung in
weitem Bereich regeln läßt. Wenn aber, um eine sichere Umerregung der Hauptmaschine
bei Fahrtrichtungswechsel zu bekommen, die Remanenz der Erregermaschine hoch gewählt
werden muß, etwa durch Verwendung magnetisch harten Materials im Eisenkreis der
Maschine und kleinen Luftspalt, dann kann durch Feldschwächung allein die Erregerspannung
und damit der Erregerstrom des Generators nicht unter einem gewissen Wert geregelt
werden. Bei weiterer Steigerung der Drehzahl liefert dann die Remanenzspannung der
Erregermaschine eine zu starke Erregung der Hauptmaschine, so daß eine unzulässige
Spannungserhöhung an deren Klemmen unvermeidbar ist.
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Das Wesen der Erfindung besteht darin, Einrichtungen vorzusehen, die
in diesem letztgenannten Betriebsfall den Feldstrom der Erregermaschine selbsttätig
umkehren, so daß
der remanente Magnetismus bei hohen Drehzahlen
geschwächt wird.
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Um dies zu vermeiden, muß die Richtung der Erregung der Erregermaschine
oberhalb einer bestimmten Drehzahl umgekehrt werden, so daß sie dem remaneliten
Fluh der Erregermaschine entgegenwirkt. Zu dieseln Zweck sind Einrichtungen mit
mehreren Erregerwicklungen der Erregermaschine bekanntgeworden. Diese Anordnungen
haben aber den Nachteil, daß sie die Ausführungen der Errebermasclline verteuern,
da der Wikl;elratilnbedarf für die einander entgegenwirkenden Erregerwicklungen
ein Mehrfaches dessen einer normalen Maschine ist.
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Erfindungsgemäß wird daher die Feldwicklung der Erregermaschine in
eine Brückenschaltung zwischen festen und elektromechanisch gesteuerten veränderlichen
Widerständen gelegt, so daß bei hohen Drehzahlen, hei denen bereits der unter dem
Einiluß der Reinanenzspannung der Erregermaschine zustande kommende Erregerstrom
zu einer unzulässigen Spannungssteigerung an den Kleminen der Hauptmaschine führen
würde, der Feldstrom der Erregermaschine in seiner Richtung umgekehrt wird, so daß
er vier Remanenzspannüng entge@emtirht.
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Durch die erfindungsgemäße Verlegung der Feldwicklung in eine Brückenschaltung
wird eine wesentliche Verringerung des Wickelraumes der Feldwicklung der Erregermaschine
erreicht. Wenn beispielsweise eine Erregung von -= iooiiö bis -- 5oi"o als notwendig
angenommen wird, so müssen nach bekannten Anordnungen. die eine negative und eine
positive Wicklung verwenden, die negative Wicklung -500o und die positive Wicklung
-- 150 AW erhalten, damit beide Wicklungen im ganzen ioo0'o der Erregung
aufbrins%n können. Hierzu wären also demnach t5oo'0 und 5ooo, im ganzen 2oo0,`o
Wickelraum erforderlich. Nach der Lehre der Erfindung sind nur einmal die iooo.'0
Erregung aufzubringen, d.li. es tritt eine Wickelraumersparnis auf von iooo'ci gegenüber
den bekannten Einrichtungen.
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Zur näheren Erläuterung mag Abb. i dienen. I?s bezeichnen in Abb.
i : i den Hauptgenerator, dessen Spannungsrichtung bei wechselnder Drehrichtung
erhalten bleiben soll, 2 die Erregerwicklung des Hauptgenerators, die von der Erregermaschine
3 gespeist wird.
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ist die Feldwicklung der Erregermaschine, die über die Pegeleinrichtung
.l, 5, 6 an die Klemmen der Hauptmaschine angeschlossen ist. Die Feldwicklung .l
bildet den Mittelzweig einer Brückenschaltung aus den festen @Viderständen 5 und
den veränderten Widerständen 6. die hier als druckveränderliche Kolilesiulewiderstände
dargestellt sind. Der Druck auf beide Kohlesäulen 6 wird in bekannter Weise durch
ein nicht gezeichnetes Magnetsy,tein verändert, dessen Spailnungswicklnng ;ui die
Klemmen der Hauptmaschine angescillas,en ist. so daß sie als spannungsregulierendes
Or-L4:iii arbeiten. Die beiden Kohlesäulen l>önnell durch ein gemeinsames Magnetsystem
gesteuert «erden, oder es wird jede Säule mit einem eigenen System versehen. Die
Auslegung der Widerstände 5 und 6 ist so getroff en, daß bei Stillstand des Generators
die Widerstände 6 klein sind gegenüber den fc,tcii Widerständen 5, so daß der Erregerstrom
beispielsweise vom positiven Pol über 6. .1, 6 zum negativen Pol des Hauptgenerators
lj=@°I_@t. Bei Steigerung der Drehzahl verringert drts :@Ictgnetsvstem den Druck
auf die Kohlesäulen, trenn die Nennspanntnig des Hauptgenerators erreicht ist. Damit
nimmt der Widerstand der Säulen 6 zu, und der über die Erregerwicklung 5 fließende
Erregerstrom tt-ird ;;eschwächt. Die Spannung des Haupt-enerators Bleibt unabhängig
von der Drehzahl konstant. hei weiterer Steigerung der Drehzahl wird der Punkt erreicht,
daß die Rcmanenzspanntin"-der Erregermaschine ausreicht, die Nennspannung an den
Klemmen des Hauptgenerator=s aufrechtzuerhalten. Dann muß der Strom der Erregertvicklung
.l. zu Null tverden. Dies ist der Fall, wenn die Kohlesäulen 6 so weit entlastet
sind, daß ihr Widerstand gleich dem der festen Widerstände 5 ist. Es fliel.ben dann
zwar Ströme über die beiden Kreise 5 und 6. die beiden Enden der Erregertvicklung
liallic-ii aber gleiches Potential, so daß kein Strom über die Erregerwicklung fließt.
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Bei noch weiterer Steigerung der Drehzahl werden die Widerstände 6
gi-öf@er als die festen Brückenwiderstände 5, so daß jetzt ein Stromfluß voll -
über 5, .l, 5 mich -- zustande kommt. Der Feldstrom der Erre gerinaschine kehrt
also seine Richtung um. Dieser umgekehrte Feldstrom schwächt den reinallenten Magnetismus
der Erregermaschine, die deshalb eine verminderte Erre-un- des Generators bewirkt,
so daß trotz der Stei;-erung- der Drehzahl die Generatorspannung auf ihren Sollwert
zurückgeht. Dadurch ist die Aufgabe, auch bei hohen Drehzahlen die Spannung des
Hauptgenerators konstant zu halten, gelöst. -Die gleiche Wirkung kann auch dadurch
erzielt werden. daß nur einer der beiden Widerstände 6 als veränderlicher @@'idcr,stand
ausgebildet wird. Nachteilig ist gegenüberdcierstheschriehenen :nordinnig, daß die
at:indig auftretenden Verluste in den Widerständen in diesem Falle höher werden.
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Ebenso können auch die Wider-:-nilu 5 als veränderliche Widerstände
a.tis;@el-@ildet tverclen, nur müsseil dann die U'iderstaiidsveränderungen
in
umgekehrtem Sinne wie die der Widerstände 6 erfolgen. Es ist auch dann noch die
Steuerung durch. ein gemeinsames Magnetsystem möglich. Die mechanische Anordnung
ist so zu treffen, daß, wenn die Widerstände 6 mechanisch entlastet werden, gleichzeitig
eine mechanische Belastung der Widerstände 5 eintritt.
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Eine Anordnung, die den gleichen Zweck ohne Verwendung von Kohlesäulewiderständen
erzielt, zeigt Abb.2. Es bezeichnen hier wieder i den Hauptgenerator, 2 dessen Erregerwicklung,
3 die Erregermaschine und .l deren Feldwicklung. 5 sind zwei feste Brükkenwiderstände.
6 und 7 sind zwei Brückenwiderstände, von denen einer oder beide durch die Kontakte
8, die von einem Regelmagneten 9 gesteuert werden, geöffnet werde-n können. Die
Wirkungsweise ist analog der Anordnung in Abb. i. Im Stillstand sind die Kontakte
8, die die Widerstände 6 bzw. 7 überbrücken, geschlossen, so daß ein Stromfluß von
über 8, 4, 8 nach - erfolgt, dessen Wirkung in den Feldspulen so gerichtet ist,
daß sie die Remanenz der Erregermaschine verstärkt. Beim Erreichen der N.ctinspannung
zieht der :Magnet 9 an und öffnet den liöntalzt B. Die Widerstände 5, 6 und 7 sind
so abgestimmt, däß nach öffnen des Kontaktes 8 ein Stromfluß von -1- über 5, ,4,
5 nacherfolgt, also die Stromrichtung in der Erregerwicklung sich gegenüber dem
Stromfluß bei geschlossenem Kontakt 8 umkehrt. Die Spannung der Erregermaschine
wird dadurch sehr plötzlich abfallen, so daß die Spannung des Hauptgenerators unter
seine Nennspannung absinkt. Magnet 9 läßt den Kontakt 8 wieder schließen, so daß
jetzt wieder die Magnetisierung der Erregermaschine in umgekehrtem Sinne erfolgt.
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Das Verhältnis von öffnungs- zu Schließungszeit des Kontaktes 8 wird
sich bei veränderlicher Drehzahl so einstellen, daß jeweils die Spannung des Hauptgenerators
konstant gehalten wird. .
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Auch diese Anordnung läßt sich noch dahingehend erweitern, daß nicht
nur die Widerstände 6 bzw. 7, sondern auch die Widerstände 5 durch einen entsprechenden
Kontakt gesteuert werden, der jeweils dann schließen muß, wenn der Kontakt 8 geöffnet
ist.
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Auf die Ausgestaltung der Regelmagnete 9 mit den Kontakten 8 können
"alle Verbesserungen Anwendung finden, die für Kontaktregler nach dem Tirrillsystem
bekannt sind.