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Elektromagnetische Spannungsregelungseinrichtung für Stromerzeuger
auf Fahrzeugen Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische Spannungsregelungseinrichtung
für Stromerzeuger auf Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, deren Spannungsregler
durch einen Steuerregler in Abhängigkeit vom Belastungsstrom des Stromerzeugers
beeinflußt wird.
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Es sind Einrichtungen dieser Art bekannt, mit denen bis zu einer bestimmten
Stromstärke auf im wesentlichen gleichbleibende Spannung und beim Überschreiten
dieser bestimmten Stromstärke auf rasch abfallende Spannung geregelt wird und bei
denen auf dem Spannungsregler eine Stromspule angeordnet ist, die durch einen Steuerregler
in Abhängigkeit vom Strom des Stromerzeugers beeinflußt wird. Durch Kontakte des
Steuerreglers wird von der bestimmten Stromstärke ab die Stromspule des Spannungsreglers
periodisch zu der Stromspule des Reglers parallel geschaltet. Die Steuerreglerkontakte
führen also einen verhältnismäßig großen Strom, was sich auf die
Lebensdauer
der Kontakte ungünstig auswirken kann. Auch kann sich der an ihnen auftretende übergangswiderstand
auf die Spannungsregelung auswirken, da mit seiner :Inderung sich auch die Regelungscharakteristik
ändert.
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Es ist «-eiter eine Regeleinrichtung für elektrische Anlagen auf Fahrzeugen
bekannt, die zur Begrenzung des vom Stromerzeuger zu liefernden Stromes dient und
bei der ein den Stromerzeuger mit den Verbrauchern selbsttätig verbindender Schalter
zusätzliche Kontakte aufweist. die durch den Anker des Schalters betätigt werden
und durch die bei Erreichen der bestimmten Stromstärke ein in Leihe mit der Spanntitigsspule
des Spannungsreglers liegender Widerstand periodisch kurzgeschlossen oder eine auf
dem Spannungsregler vorhandene zusätzliche @pannttns:puIe periodisch eingeschaltet
wird.
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Gemäß der Erfindung ist eine in Reihe mit der Spannungswicklung des
Spannungsreglers geschaltete Wicklung auf dein Steuerregler angeordnet. die durch
die Steuerreglerkontakte kurzgeschlossen «-erden kann.
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Die Wicklung auf =lein Steuerregler dient gleichzeitig mehreren Aufgaben.
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Mit einer Spannungsregelungseinrichtung, wie sie beim Erfindtingsgegeiistand
vorausgesetzt wird. läßt sich eine Regelung erzielen. bei der die Spannung zunächst
auf einem etwa gleichbleibenden Wert gehalten wird. bei Erreichen einer bestimmten
Stromstärke durch Beeinflussung des Spannungsreglers durch den Steuerregler rasch
abfällt und danach wieder auf einen gleichbleibenden Wert geregelt wird. der jetzt
um einen bestimmten Betrag niedriger liegt als vorher. Die Höhe dieses Betrages
hängt von der Bemessung des in Reihe mit der Spannungswicklung des Spannungsreglers
liegenden Widerstandes ab. Als ein solcher in Reihe mit dieser Spannungswicklung
liegender Widerstand dient die auf dein Steuerregler erfindungsgemäß vorhandene
Wicklung.
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Diese Wicklung wird bestimmungsgemäl:l bei Beginn der Tätigkeit des
Steuerreglers periodisch kurzgeschlossen. Dieser Umstand wird gleichzeitig für den
Regelungsvorgang auf dem Steuerregler selbst ausgenutzt. Da die Wicklung sich auf
dein Steuerregler befindet. wirkt sie infolge ihre: periodischen Kurzschließens
für diesen als Zitterspule und ermöglicht eine ausreichende Regelfrequenz des Steuerreglers.
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Vereinigt man in an sich bekannter Weise den Steuerregler mit einem
den Stromerzeuger selbsttätig mit den Verbrauchern, beispielsweise auch einer vom
Stromerzeuger zu ladenden Sammlerbatterie verbindenden Ladeschalter, so kann die
ertindungsgeinäß für den Steuerregler angeordnete t1-ickIung so geschaltot werden,
daß sie die Spannungsspule des Ladeschalters unterstützt. Die Spannungsspule des
Ladeschalters kann also entsprechend dem durch die Wicklung des Steuerreglers geleisteten
Anteil geringer bemessen werden. Das bedeutet, daß für die besagte Wicklung des
Steuerreglers kein zusätzlicher Wickelraum auf dein Ladeschalter benötigt wird.
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Aber auch auf dem Spannungsregler wird kein zusätzlicher Wickelraum
1>etiötigt im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen. bei denen zur Erzielung einer
der genannten iihn-Iichen Regelungsarten auf dein Spannungsregler eine Stromspule
vorhanden ist oder bei denen statt des in Reihe mit der Spannungsspule des Spannungsregler:
liegenden Widerstandes auf dein Spannungsregler eine z_tt.;itzliche Spule aufgebracht
ist.
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Die neue Anordnung ist weiterhin dadurch vorteilhaft, daß sich der
L'bergangswiderstand alt den Steuerre-lerkontakten nicht mehr auf die Regelungscharal;t#-ristilc
auswirken kann.
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In Fortführung Fies Erhndungsge4lankens können die Steuerrelerl;ontalcte
in Reihe finit einem in Abhängigkeit von der Erwärmung des Stromerzeugers wirkenden
W:irineschalter geschaltet werden. Diese Anordnung bewirkt. daß der Steuerregler
erst von einer bestimmten Erwärmung des Stromerzeugers an wirksam wird, wodurch
eine bessere Atisnutzunder -Maschine erzielt wird. Auch in dieser Hinsicht ist die
Anordnung der genannten Wicklung auf dem Steuerregler vorteilhaft. da für die Einwirkung
des Wärmeschalters auf den Regelvorgang kein besonderes Relais benötigt wird, wie
das die bekannten Anordtiungen mit Stromspulen nötig machen.
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In der Zeichnung ist ein Ausfiihrungsbespiel des Erfindungsgegenstands
dargestellt. Die Abbildung zeigt eine SpannungSrege-Iungseinrichtung für einen Stromerzeuger.
wie er insbesondere auf Kraftfahrzeugen verwendet wird.
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Eine Lichtmaschine i in einer elektrischen Anlage eines Kraftfahrzeuges
besitzt eine \ebenschlulätvichlung 2. die in Reihe mit einem Widerstand geschaltet
i#t. Eilte Satrmlerbatterie -1 utid Stromverbraucher können durch die Lichtmaschine
i mit Strom versorgt werden.
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Auf dein Magnetgestell (i eines Elektromagnet: sind zwei Anker; und
R mittel Blattfedern 9 bzw. io aufgehängt. Der Anker ist gegen das Magnetgestell
f_= elektrisch isoliert. Der Anker 7 trägt einen Kontakt t i. dem ein im Magnetgestell
ö isoliert befestigter Kontakt 1a gegenübersteht. von dein eine Leitung i9 zum Sainmier
.I und zu den Verbrauchern 5 führt. Der Anken , trägt einett Kontakt
13, der mit einem im Magnrtgestell G isoliert befestigten Kontakt i1 z!i:;titinieiiarbeitet.
Der
Kern 15 des Elektromagnets trägt drei Wicklungen, die sämtlich im gleichen Sinn
magnetisch wirken: eine Stromwicklung 16, eine Spannungswicklung 17 und eine zusätzliche
Wicklung i8.
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Am Magnetgestell 2o eines Spannungsreglers ist ein Anker 21 mittels
einer Feder 22 aufgehängt. Der Kern 23 des Reglers trägt eine Spannungswicklung
24. Am Anker 21 befindet sich ein Kontakt 25, der mit einem am Magnetgestell 2o
isoliert befestigten Kontakt 26 zusammenarbeitet. Die Spannungswicklung 24 ist einerseits
über einen Abgriff am Widerstand 3 an den einen Pol der Lichtmaschine i, anderseits
an den Kontakt 14 angeschlossen und weiter mit der W fcklung i8 verbunden. Die Wicklung
i8 liegt also in Reihe mit der Spannungswicklung 2,4 und ist bei geschlossenen Kontakten
13, 14 kurzgeschlossen. Die Kontakte 25, 26 des Spannungsreglers sind im Ruhezustand
geschlossen und schließen dadurch den Widerstand kurz.
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Die Anlae ist einpolig an die Masse des Fahrzeuges' angeschlossen.
Der Kontakt 13 ist über den Anker 8 und die Feder io mittels einer Leitung 27 mit
Masse verbunden.
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Der vom Magnetgestell 6 umfaßte Elektromagnet stellt einen vereinigten
Ladeschalter und Steuerregler dar. Der Anker 7 und die Kontakte i i, 12 gehören
dem Ladeschalter an, der Anker 8 und die Kontakte 13, 14 dem Steuerregler.
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Wird die Lichtmaschine i in Umdrehung versetzt.und erreicht ihre Spannung
einen bestimmten Wert, die Einschaltspannung, so wird der Anker 7 des Ladeschalters
durch Wirkung der Wicklungen 17 und 18 angezogen und schließt die Kontakte 11, 12.
Dadurch sind die Batterie 4. und die Verbraucher 5 über die Leitung i9 mit der Lichtmaschine
i verbunden. Der von der Batterie und den Verbrauchern aufgenommene Strom fließt
über die Stromwicklung 16, durch deren Wirkung der Anker 7 des Ladeschalters sicher
festgehalten wird und die Kontakte i i, i2 geschlossen bleiben. = Die Feder io des
Ankers 8 ist so bemessen, daß der Anker 8 zunächst noch nicht angezogen wird. Die
Kontakte 13, 14 bleiben also, zunächst noch offen. Infolgedessen liegt die Wicklung
i8 in Reihe mit der Spannungswicklung 24 des Spannungsreglers. Die Spannungswicklung
24 und die Wicklung 18 wie auch die Feder 22 des Ankers 21 sind so bemessen, daß
in dieser Schaltstellung der Span:-nungsregle:r in bekannter Weise die Spannung
der Lichtmaschine auch bei veränderlichen Drehzahlen dadurch auf einem etwa gleichbleibenden
Wert hält, daß bei diesem Wert und zunehmender Drehzahl die Kontakte 25, 26 periodisch
geöffnet und geschlossen werden, wodurch der Widerstand 3 periodisch mit der Feldwicklung
2 in Reihe geschaltet bzw. kurzgeschlossen wird.
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Diese Spannungsregelung setzt sich so lange fort, bis der von der
Lichtmaschine i gelieferte Strom einen bestimmten Wert erreicht, der beispielsweise
dem für die Lichtmaschine zulässigen Höchststrom entsprechen möge. Wird dieser Strom
erreicht, so wird nunmehr der Anker 8 des Steuerreglers angezogen, der die Kontakte
13, i-4 schließt und dadurch die Wicklung i8 kurzschließt. Damit ist der Gesamtwiderstand
der Spannungswicklung 24. des Spannungsreglers verringert, und dieser regelt die
Spannung rasch auf einen niedrigeren Wert. Infolgedessen sinkt der Strom, der Anker
8 wird wieder losgelassen, die Spannung steigt wieder und wird bei wiederum steigendem
Strom durch abermaliges Anziehen des Ankers 8 und Schließen der Kontakte 13, 14
wieder rasch. auf einen niedrigeren Wert geregelt. Dieses Spiel wiederholt sich
in rascher Folge. Da die Wicklung i8 auf dem Kern 15 sitzt und bei Tätigkeit des
Steuerreglers durch die Kontakte 13, 14 periodisch kurzgeschlossen wird, so wirkt
sie für den Steuerregler als Zitterspule, wodurch eine ausreichende Regelfrequenz
für den Steuerregler erzielt wird.
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Bei Zuschaltung weiterer Verbraucher und weiterem Ansteigen des Stromes,
wird der Anker 8 ständig in der angezogenen Lage festgehalten. Die geschlossenen
Kontakte 13, 14 halten dann ständig die Wicklung i8 kurzgeschlossen. Die Spannung
der Lichtmaschine i wird in dieser Regelstellung dann wiederum auf einem etwa gleichbleibenden,
jedoch niedrigerem Wert als vorher gehalten.
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Die Wicklung i8 dient, wie aus ihrer Wirkungsweise hervorgeht, gleichzeitig
mehreren Aufgaben. Für den Ladeschalter dient sie zusammen mit der Wicklung 17 als
Spannungsspule, die das Einschalten des Ladeschalters bei Erreichen der Einschaltspannung
bewirkt. Für den Steuerregler dient sie als Zitterspule, da sie bei Vibrieren des
Ankers 8 durch die Kontakte 13, 14 periodisch kurzgeschlossen wird. Für die Spannungswicklung
24 des Spannungsreglers schließlich dient sie als Vorschaltwiderstand, durch dessen
Steuerung die gewünschte Regelcharakteristik erzielt wird, die darin besteht, daß
die Spannung der Lichtmaschine zunächst auf einem etwa gleichbleibenden Wert gehalten;
bei einer bestimmten Stromstärke auf rasch abfallende Werte und bei weiterer Zunahme
der Belastung auf einen niedrigeren, wiederum etwa gleichbleibenden Wert geregelt
wird.
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Ein besonderer Vorschaltwiderstand ist nicht erforderlich. Auf dein
Spannungsregler= wird kein zusätzlicher Wickelraum für eine
zusätzliche
Wicklung benötigt. Desgleichen ist auch auf dem vereinigten Ladeschalter und Steuerregler
kein zusätzlicher Wickelraum erforderlich. da die Wicklungen rfi und 18 zusammen
den Raum einnehmen, den sonst die Spannungswicklung des Ladeschalters für sich allein
beansprucht hätte.
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Der Steuerregler beginnt seine Tätigkeit bei Erreichen einer bestimmten
Stromstärke. Diese wird zweckmäßig so gewählt, daß durch sie die Lichtmaschine nicht
gefährdet wird. Ein und dieselbe Stromstärke kann aber, z. B. bei kalter Maschine,
für die Maschine 4urchaus noch tragbar sein, während sie bei warmer Maschine eine
die Maschine gefährdende Überlastung darstellen kann. Es ist daher zweckmäßig, den
Steuerregler in Abhängigkeit von der Maschinentemperatur wirken zu lassen. Dies
kann bei der neuen Anordnung in einfacher Weise dadurch geschehen, daß der Kontakt
13 in Reihe mit einem Wärmeschalter, etwa einem Bimetallschalter 28 (in der Abbildung
gestrichelt dargestellt), gelegtwird. Die Masseverbindung =7 wird in diesem Fall
aufgehoben. Der Bimetallschalter 28 ist in der Lichtmaschine i angeordnet und schließt
sich erst bei Erreichen einer bestimmten Maschinentemperatur. Erst nach Schließen
des Wärmeschalters kann der Steuerregler die Spannungsregelung beeinflussen. Die
neue Anordnung ist hierbei insofern vorteilhaft, als für den Wärmeschalter kein
besonderes Relais erforderlich ist, wie es etwa die Anordnung einer Stromspule auf
dem Spannungsregler nötig macht, die durch den Steuerregler zu steuern ist. Bei
dieser bekannten Anordnung würde sich schon der Widerstand der Zuleitung zum Wärmeschalter
in der Weise nachteilig auswirken, daß die Regelcharakteristik verändert würde.
Bei der neuen Anordnung spielt dagegen dieser Leitungswiderstand keine Rolle.