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Regelungseinrichtung für Gleichstromerzeuger mit stark veränderlicher
Drehzahl, insbesondere auf Fahrzeugen Mit stark veränderlicher Drehzahl angetriebene
Gleichstromerzeuger für elektrische Anlagen auf Fahrzeugen'besitzen in der Regel
einen Spannungsregler. Damit die Maschine nicht durch Abgeben von zu hohen Leistungen
überlastet wird, hat man außer dem Spannungsregler einen nach diesem in Tätigkeit
tretenden Stromregler vorgesehen, der den Maschinenstrom auf ein bestimmtes Maß
begrenzt und als Höchstleistungsbegrenzer wirksam ist. Diese Ausführung hat jedoch
den Nachteil, daß die Höchstleistung der Maschine nur an einer Stelle erreicht werden
kann, nämlich kurz bevor der Stromregler in Tätigkeit tritt. Nach dieser Stelle
geht die erzeugte Spannung unter dem Einfluß des Stromreglers schlagartig zurück,
so daß die Maschine unvollständig ausgenützt wird.
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Bei einer bekannten Regelungseinrichtung dieser Art mit einem Spannungsregler
und einem Stromregler ist dieser außer mit seiner dicken Stromspule noch mit einer
feindrahtigen Spannungsspule versehen. Dabei ist die Amperewindungszahl der Spannungsspule
im Verhältnis zu der Amperewindungszahl der Stromspule absichtlich derart klein
gewählt, daß die Wirkung der feindrahtigen Spannungsspule gegenüber der dicken Stromspule
vernachlässigbar ist. Auf die durch den Stromregler bewirkte Regelung soll somit
die Spannungsspule ohne Einfluß sein.
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Gemäß der Erfindung ist der Stromregler
als Leistungsregler
ausgebildet, und zwar derart, daß mittels der ihm zusätzlich gegebenen Spannungsspule
im Zusammenwirken mit der Stromspule bei annähernd gleichgehaltener Leistung mit
steigendem Strom auf fallende Spannung bis zur Leistungsgrenze geregelt wird. Dadurch
wird der Vorteil erzielt, daß der Stromerzeuger bei hoher Stromabgabe besser ausgenützt
wird und gleichwohl vor Überlastung bewahrt bleibt.
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Die Verwendung eines Leistungsreglers für sich allein, mit dem die
Lichtmaschine oberhalb einer Drehzahl, die einer bestimmten Leistung entspricht,
für alle Drehzahlen auf konstante Leistung geregelt wird, ist vor vielen Jahren
für Zugbeleuchtungsanlagen beschrieben worden. Bis zu der vorbestimmten Leistung
bleibt die Maschine ungeregelt, was jedoch eine Zerstörung der Batterie und Maschine
nach sich zieht. Außerdem sind die auftretenden Spannungsunterschiede größer, als
den üblichen Glühlampen zuträglich ist. Dieses Regelungsverfahren ist daher für
Fahrzeuglichtmaschinen mit ihren großen Drehzahl-und Belastungsschwankungen völlig
ungeeignet und konnte keinerlei Anregungen geben.
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In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstands
dargestellt. Es zeigt Abb. i eine Anlage, in welcher der Spannungsregler, der Leistungsregler
sowie der selbsttätige Ladeschalter einzeln angeordnet sind, Abb. 2 eine Anlage,
in. welcher der Leistungsregler und der selbsttätige Schalter zusammengebaut sind,
Abb.3 eine Anlage, in welcher der Leistungs- und Spannungsregler sowie der selbsttätige
Schalter zusammengebaut sind und Abb.4 eine Draufsicht auf den in der Abb. 3 angewandten
Reglerschalter von oben. Bei der in der Abb. i dargestellten Anlage sind eine Gleichstromlichtmaschine
i mit einer Feldwicklung 2 sowie ein Sammler 3 vorhanden, an dem eine Anzahl von
Stromverbrauchern 4 liegt. 5 ist ein elektromagnetischer Spannungsregler mit einer
Spannungswicklung 6, einem Anker 7 und einem Kontaktpaar 8, zu dem ein Widerstand
9 parallel angeordnet ist. io ist ein als Leistungsregler ausgebildeter elektromagnetischer
Stromregler mit einer Stromwicklung i i, einer Spannungswicklung 12, einem Anker
13 und einem Kontaktpaar 14, zu dem ein Widerstand 15 parallel angeordnet ist. 16
ist ein elektromagnetischer Ladeschalter mit einer Stromwicklung 17, einer Spannungswicklung
18, einem Anker i9 und einem Kontaktpaar 20.
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Die Durchflutungen der Wicklungen i i und i2 bzw. 17 und 18 sind gleichgerichtet;
so daß sich die Strom- und Spannungswicklungen jeweils unterstützen. In der gezeichneten
Ruhelage sind die Kontaktpaare 8 und i.t ge-5chlossen und das Kontaktpaar 20 geöffnet.
Folgende Stromkreise sind geschlossen: Masse, Anker der Lichtmaschine i, Anker 7,
Kontaktpaar 8, Anker 13, Kontaktpaar i4, Feldwicklung 2, hasse; 'lasse, Anker der
Lichtmaschine i, Spannungswicklung 6, 'Masse Masse, Anker der Lichtmaschine
i, Spannungswicklung 12, iNZasse; 'Masse, Anker der Lichtmaschine i, Stromwicklungen
i i und 17, Spannungswicklung 18, :'lasse.
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Der selbsttätige Schalter 16 möge sein Kontaktpaar 2o beispielsweise
bei einer Lichtmaschirienspannung von 12 Volt schließen. Der Spannungsregler 5 möge
beispielsweise bei 14,5 Volt ansprechen und regelt die Spannung der Lichtmaschine
in der gewünschten Weise. Der Leistungsregler io möge beispielsweise beim Überschreiten
einer Höchstlast von 725 Watt ansprechen, so daß bei 14,5 Volt ein Strom von So
Ampere abgegeben werden kann. Seine beiden @N'icklungen i i und 12 sind so zueinander
abgestimmt, daß der Leistungsregler die erzeugte Leistung auf den gewünschten Wert
hält. Der Leistungsregler und der Spannungsregler arbeiten hierbei nach Art der
bekannten Zitterregler.
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Der Leistungsregler tritt somit nach dem Spannungsregler in Tätigkeit.
'Mittels der dem Stromregler io zusätzlich gegebenen Spannungsspule 12 wird im Zusammenwirken
mit der Stromspule i i bei annähernd gleichgehaltener Leistung auf fallende Spannung
bis zur Leistungsgrenze geregelt. Die Regelung kann dabei so bestimmt werden, daß
bei steigender Belastung die Leistung der Lichtmaschine nach Möglichkeit nahe an
der durch die Erwärmung der Lichtmaschine jeweils bedingten Grenze bleibt.
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Der Leistungs- und Spannungsregler sowie der selbsttätige Schalter
sind nur schematisch dargestellt; ihre Bauart kann an sich beliebig sein. Sie können
z. B. in bekannter Weise mit einer Zitterspüle versehen sein. Es können beispielsweise
Regler verwendet werden, die nicht je einen Widerstand sondern mehrere Widerstände
nacheinander vor die Feldwicklung schalten. Ferner kann die Regelung anstatt durch
Vorschalten von Widerständen durch Einschalten von Gedenfeldwicklungen oder durch
teilweises bz«-. ganzes Abschalten der Felfvicklung herbeigeführt werden.
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In der Abb. 2 bezeichnen i bis g dieselben Teile wie in der Abb. i.
Der Spannungsregler 5 ist unverändert beibehalten. Hingegen sind der Leistungsregler
und der selbsttätige
Schalter auf "einem geriieinsamen Magnetgeste112i
vereinigt, an dessen Kern sich eine Stromwicklung 22 und eine Spannungswicklung
23 befinden. Die linke Hälfte des Reglerschalters gehört- zum Leistungsregler und
die rechte Hälfte zum selbsttätigen Schalter.
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Der Leistungsregler hat einen-Anker 2,4 und ein Kontaktpaar .25, zu
dem ein Widerstand 26 parallel liegt. Der selbsttätige Schalter hat einen
Anker 27 und ein Kontaktpaar 28: In der gezeichneten Ruhestellung ist das Kontaktpaar
25 geschlossen und das Kontaktpaar 28 geöffnet. Dabei sind folgende Stromkreise
geschlossen: Masse, Anker der Lichtmaschine i, Stromwicklung 22, Magnetgestell 2i,
Kontaktpaar 25, Anker 2q., Anker 7, Kontaktpaar 8, Feldwicklung 2, Masse; Masse,
Anker der Lichtmaschine i, Spannungswicklung 23, Masse; Masse, Anker 'der Lichtmaschine
i, Stromwicklung 22, Magnetgestell 2i, Spannungswicklung 6, Masse. Der letzte Stromkreis
könnte auch folgendermaßen werden: Masse, Anker der Lichtmaschine i, Spannungswicklung
6, Masse.
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Die Arbeitsweise des Leistungs- und Spannungsreglers sowie des selbsttätigen
Schalters ist dieselbe wie beim ersten Beispiel. Es bereitet keine Schwierigkeiten,
die Stromwicklung 22 und die Spannungswicklung 23 so zu wählen, daß der selbsttätige
Schalter die Verbindung zwischen der Lichtmaschine und dem Sammler rechtzeitig schließt
bzw. öffnet und der Leistungsregler bei Belastung die Leistung der Maschine in der
gewünschten Weise regelt.
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Durch die Vereinigung des Leistungsreglers und selbsttätigen Schalters
fallen verschiedene Teile fort, wodurch nicht nur die Herstellung vereinfacht, sondern
auch Platz und Gewicht gespart werden.
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Diese Ersparnis wird noch größer, wenn Leistungs- und Spannungsregler
und selbsttätiger Schalter miteinander vereinigt werden, was bei der in den Abb.
3 und q. dargestellten Ausführung der Fall ist. Die Anordnung der drei Anker ist
aus der Abb. q. ersichtlich. Es bezeichnet 29 den Anker des Spannungsreglers, 3o
den Anker des Leistungsreglers und 3 i den Anker des selbsttätigen Schalters. Der
Anker 29 befindet sich an dem einen Schenkel eines Magnetgestells 32 und die beiden
Anker 30 und 31 sitzen nebeneinander an dem anderen Schenkel. Der
Übersichtlichkeit halber ist in der Abb.3 der Leistungsregler unter dem selbsttätigen
Schalter wiedergegeben. 33 ist die gemeinsame Stromwicklung und 34 die gemeinsame
Spannungswicklung.
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An demjenigen Schenkel des Magnetgestells, an dem der Anker 29 des
Spannungsreglers befestigt ist, ist eine Stromwicklung 35 angebracht, die in Reihe
mit der Stromwicklung 33 liegt. Durch die zusätzliche Wicklung 35 wird die Wirkung
der Stromwicklung 33 in bezug auf den Spannungsregler geändert. Je nach Bedarf kann
die Wicklung 35 so gewählt werden, daß die vom Spannungsregler geregelte Spannung
bei wachsender Stromstärke ab- oder zunimmt oder gleichbleibt. Unter Umständen kann
die Wicklung 35 auch fortfallen.
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Die Kontaktpaare 36 und 37 des Spannungs-und Leistungsreglers liegen
in Reihe, und parallel zu ihnen ist ein Widerstand 38 angeordnet. 39 ist das Kontaktpaar
des selbsttätigen Schalters.
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In der gezeichneten Ruhelage sind folgende Stromkreise geschlossen:
Masse, Anker der Lichtmaschine i, Stromwicklungen 35 und 33, Magnetgestell 32, Kontaktpaar
36, Anker 29, Anker 30, Kontaktpaar 37, Feldwicklung 2, Masse; Masse, Anker der
Lichtmaschine i, Stromwicklung 35., Spannungswicklung 34., Masse.
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Die Arbeitsweise des selbsttätigen Schalters ist dieselbe wie beim
ersten Beispiel, und auch der Leistungs- und Spannungsregler arbeiten ähnlich wie
dort. Es besteht lediglich der Unterschied, daß dem Leistungs-und Spannungsregler
nicht mehr je ein Widerstand, sondern ein gemeinsamer Widerstand 38 zugeteilt ist.
Dieser wird vor die Feldwicklung 2 geschaltet, sobald einer der beiden Regler sein
Kontaktpaar öffnet.
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Man kann auch parallel zu jedem Kontaktpaar einen besonderen Widerstand
legen, wie es bei der Ausführung nach den beiden Abbildungen i und 2 der Fall ist.
Umgekehrt kann man auch bei den beiden vorhergehenden Ausführungen nur einen einzigen
Widerstand verwenden, der parallel zu den beiden in Reihe liegenden Reglerkontaktpaaren
angeordnet ist.