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Anordnung zum Regeln der Spannung von Stromerzeugern mit veränderlichen
Drehzahlen, insbesondere in Anlagen auf Fahrzeugen Die Erfindung bezieht sich auf
eine Anordnung zum Regeln der Spannung von Stromerzeugern mit veränderlichen Drehzahlen,
insbesondere in Anlagen auf Fahrzeugen, mit einem elektromagnetischen Zitterkontaktregler,
dessen Anker zwischen zwei Kontakten schwingen kann und bei Berührung des einen
Kontaktes einen im Stromkreis der Erregerwicklung des Erzeugers liegenden Regelwiderstand,
bei Berührung des anderen Kontaktes die Erregerwicklung selbst kurzschließt, wobei
der Regelwiderstand in Abhängigkeit von der an ihm selbst herrschenden Potentialdifferenz
verändert wird.
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Die Veränderung .des Regelwiderstandes wird vorgenommen, um den Regelbereich
der Zitterkontaktregler zu erweitern, der zunächst begrenzt ist, da die Kontakte
nur innerhalb bestimmter Strom-. und Spannungsgrenzen beansprucht werden können,
wenn sie nicht vorschnell unbrauchbar werden sollen. Man erreicht die Ausdehnung
des Regelbereichs für solche Regler dadurch, daß man den Regelwiderstand bei niedrigen
Drehzahlen, d. h. verhältnismäßig großem Erregerstrom klein wählt und ihn mit zunehmenden.
Drehzahlen und abnehmendem Erregerstrom vergrößert. Für dieses Veränderndes oder
der Regelwiderstände sind meist zusätzliche Regler bzw. Relais verwendet worden,
die einen besonderen Aufwand an Werkstoffen, Arbeitszeit und Raum bedeuten und die.
Anlage nicht unwesentlich verteuern.
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Einen einfacheren und billigeren Weg zur Erreichung des gleichen Zieles
weist die Erfindung, die darin besteht, daß der Regelwiderstand mit
Hilfe
einer durch den Regelwiderstand selbst beheizten Bimetallvorrichtung kontinuierlich
oder in Stufen verändert wird.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt, und zwar zeigt die Abbildung einen Schaltplan einer elektrischen Anlage
in einem Kraftfahrzeug.
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Ein durch den Fahrzeugmotor angetriebener Stromerzeuger i weist eine
Nebenschlußwicklung 2 auf. Im Stromkreis der Wicklung 2 ist ein aus zwei zueinander
parallel geschalteten Teilen 3 und 4 bestehender Regelwiderstand vorgesehen. Der
Teil 4 ist als Heizwicklung auf einem Bimetallschalter 5 angeordnet, der in kaltem
Zustand geschlossen ist. Die Darstellung der Abbildung entspricht dem aufgeheizten
Zustand des Schalters 5.
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Ein elektromagnetischer Zitterkontaktregler 6 weist eine an der Spannung
des Erzeugers i liegende Wicklung 7 und eine vom Strom des Erzeugers durchflossene
Wicklung 8 auf. Der Anker 9 dieses Reglers liegt in der Ruhestellung an einem ortsfesten
Kontakt io an, wodurch in dieser Lage die beiden Regelwiderstandsteile 3 und 4 kuf-zgeschlossen
sind. Dem Kontakt io steht ein ortsfester Kontakt i i gegenüber, mit dem der Anker
9 ebenfalls zusammenarbeiten kann. Berührt der Anker 9 den Kontakt i i, so ist die
Erregerwicklung 2 des Erzeugers i kurzgeschlossen.
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Über einen schematisch angedeuteten selbsttätigen Schalter 12 kann
der Stromerzeuger i mit einer Sammlerbatterie 13 und Stromverbrauchern, wie Lampen
14, verbunden werden. Hat der Stromerzeuger i, sobald er angetrieben wird, eine
bestimmte Spannung erreicht, so schließt sich der Schalter 12 und verbindet den
Erzeuger mit der Batterie 13 und den Verbrauchern 14. Der Regler 6 regelt auf sogenannte
nachgiebige Spannung, d. h. die Spannung, die im Leerlauf allein mit Hilfe der Spannungswicklung
7 auf dem gewünschten Wert gehalten wird, nimmt infolge des wachsenden Einflusses
der Stromwicklung 8 mit zunehmendem Strom langsam ab.
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Der Regelungsvorgang spielt sich in der für Zitterkontaktregler bekannten
Weise ab. Überschreitet die Spannung ihren Sollwert, was von einer bestimmten Drehzahl
an der Fall sein wird, so wird der Anker 9 in rascher Folge vom Kontakt i,o abgezogen
und wieder auf diesen zurückgeführt. Dadurch wird der Regelwiderstand 3, 4 periodisch
mit der Erregerwicklung 2 in Reihe geschaltet und wieder kurzgeschlossen. Dieser
Regelungsvorgang findet in einem bestimmten Drehzahlbereich statt. -Nimmt die Drehzahl
über diesen Bereich hinaus weiter zu, so wird der Anker 9 in einem darüberliegenden
bestimmten Drehzahlbereich in einer Schwebelage zwischen .den Kontakten io und i
i gehalten, ohne einen der Kontakte zu berühren. Der Regelwiderstand 3, 4 ist in
diesem Zustand mit der Erregerwicklung2 in Reihe geschaltet. Die Schwebelage des
Ankers wird nur über einen kleinen Drehzahlbereich beibehalten. Bei weiterer Drehzahlzunahme
auch über diesen Zustand hinaus schwingt der Anker 9 in rascher Folge gegen den
Kontakt i i und schließt dadurch periodisch die Erregerwicklung 2 selbst kurz. Durch
die auf diese Weise erreichte Steuerung des Erregerstromes wird die Spannung durch
die Spannungswicklung 7 auf dem gewünschten Wert gehalten bzw. nimmt sie mit zunehmendem
Strom infolge des wachsenden Einflusses der Stromwicklung 8 langsam ab.
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Da zu Beginn der Regelung" d. h. bei niedriger Drehzahl, beide Regelwiderstandsteile
3 und 4 zueinander parallel liegen, ist der Gesamtwert des Regelwiderstandes klein.
Das entspricht der Forderung an eine Begrenzung der Kontaktbeanspruchung, da bei
geringen Drehzahlen der Erregerstrom des Erzeugers i am größten ist. Ist bei diesem
Strom der Regelwiderstand klein, so ist auch die .durch die Kontakte 9, 10 zu steuernde
Leistung klein. Mit zunehmender Drehzahl nimmt in der aus Einschaltdauer und Ausschaltdauer
zusammengesetzten Spieldauer der periodischen Steuerung des Regelwiderstandes 3,
4 die Einschaltdauer zu. Damit nimmt auch die am Regelwiderstand selbst herrschende
Potentialdifferenz und demzufolge die im Regelwiderstand vernichtete Leistung zu.
Durch den Teil dieser Leistung, der auf den als Heizwicklung auf dem Bimetallschalter
angebrachten Widerstandsteil 4 entfällt, wird dieser erwärmt und heizt den Bimetallschalter
5 auf. Bei einer bestimmten Erwärmung des Schalters 5 öffnet sich dieser und schaltet
den Widerstandsteil 3 ab. Der Wert des Regelwiderstandes ist damit plötzlich vergrößert.
Auf diese Vergrößerung spricht der Regler 6 sofort an, d. h. er hält die Spannung
weiterhin durch periodisches Steuern des verbleibenden Widerstandsteiles 4 auf dem
gewünschten Wert. Der Bimetallschalter wird so bemessen und eingestellt, daß er
sich öffnet, wenn der Anker 9 des Reglers 6 sich dem Zustand der Schwebelage zwischen
den Kontakten io und äi nähert.
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Es wird auf diese Weise erreicht, daß der Anker 9 diesem Zustand möglichst
lange genähert bleibt. Das bringt den Vorteil mit sich, daß die Kontakte weitgehend
geschont werden, da die Kontaktbeanspruchung in der Schwebelage des Ankers 9 am
geringsten ist. Die Anordnung kann auch so getroffen werden, daß auch der Regelwiderstandsteil3
mit zur Beheizung des Schalters 5 herangezogen wird.
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Die Einhaltung der Schwebelage des Ankers 9 selbst bei verschiedenen
Drehzahlen kann erreicht werden,- wenn durch den Bimetallschalter der Regelwiderstand
nicht nur in einer Stufe, wie im geschilderten Beispiel dargestellt, sondern kontinuierlich
verändert wird. Dies kann beispielsweise durch eine Bimetallvorrichtung bewirkt
werden, die durch einen Teil des Regelwiderstandes aufgeheizt, einen auf dem anderen
als Schiebewiderstand ausgebildeten Teil gleitenden Schieber betätigt.