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Anordnung zum Regeln der Spannung eines Stromerzeugers, insbesondere
in Anlagen auf Fahrzeugen Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Regeln
der Spannung eines Stromerzeugers, insbesondere in Anlagen auf Fahrzeugen, durch
Steuerung eines im Stromkreis der Erregerwicklung des Erzeugers angeordnetenRegelwiderstandes
mittels eines Schnellreglers, z. B. eines Zitterkontaktreglers.
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Für die Spannungsregelung in Anlagen auf Fahrzeugen, in denen der
vom Fahrzeugmotor angetriebene Stromerzeuger meist mit stark veränderlichen Drehzahlen
umläuft, werden häufig elektromagnetische Zitterkontaktregler angewendet, die die
Spannung durch periodisches Einschalten und Kurzschließen eines im Stromkreis der
Erregerwicklung des Erzeugers liegenden Regelwiderstandes mittels der sich in rascher
Folge öffnenden und schließenden Kontakte des Reglers auf den gewünschten Wert regeln.
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Die Kontakte solcher Regler sind bekanntlich nur bestimmten Beanspruchungen
gewachsen. Bei sich stark verändernden Drehzahlen gleichen sich bestimmte Abnutzungs-
und Materialwanderungserscheinungen an den Kontakten selbsttätig in gewissen Grenzen
aus. Bleibt jedoch die Umdrehungszahl des Erzeugers zeitweise konstant, so können
Schäden an den Kontakten auftreten, durch die die Spannungsregelung gestört werden
kann. Selbst wenn solche Schäden nicht entstehen, ist es in jedem Fall vorteilhaft,
die Kontakte der Schnellregler soweit als möglich vor unnötigen Beanäpruchungen
zu
schützen. Gemäß der Erfindung wird dieses Ziel dadurch erreicht, daß parallel zum
Schnellregler ein Langsamregler vorgesehen ist, der bei eigener Regeltätigkeit den
Schnellregler außer Wirksamkeit setzt.
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Solange die Drehzahlen schwanken, ist der Schnellregler in Tätigkeit
und hält die Spannung konstant, bleibt aber aus irgendwelchen betrieblichen Gründen
die Drehzahl über eine gewisse Zeit konstant, so kommt der Langsamregler mit seiner
Regeltätigkeit langsam nach und setzt den Schnellregler für die Zeit der konstanten
Drehzahl außer Wirksamkeit. Die Kontakte des Schnellreglers sind ,dadurch soweit
als möglich entlastet. Insbesondere in Flugzeuganlagen können solche Betriebszustände
auftreten, bei denen die Drehzahl des Stromerzeugers über längere Zeit, beispielsweise
bei Flügen mit konstanter Geschwindigkeit über mehrere Stunden, konstant bleibt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt, und zwar zeigt .
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Abb. i das Schaltschema der Anlage eines auf ein Flugzeugbordnetz
arbeitenden Stromerzeugers und Abb. 2 einen Langsamregler.
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Nach Abb. i weist ein Stromerzeuger i, der beispielsweise vom Flugmotor
angetrieben wird, eine Nebenschlußerregerwicklung 2 auf. Mit dieser Wicklung, die
mit ihrem einen Ende am Pluspol des Erzeugers i liegt, liegen drei zueinander parallel
geschaltete Widerstände 3, 4, 5 in Reihe. Die Widerstände 4 und 5, sind als Heizwicklungen
auf eine das Verstellglied eines Langsamreglers bildende Bimetallfeder 6 gewickelt,
die in kaltem Zustand an dem mit dem anderen Ende der Erregerwicklung 2 verbundenen
einen Ende des Widerstandes 3 anliegt, :dessen anderes Ende an den Minuspol des
Erzeugers i angeschlossen ist. Der Widertand 4 ist mit einem Ende mit der Bimetallfeder
6, mit dem anderen Ende mit dem Minuspol des Erzeugers i verbunden. Der Widerstand
5 ist mit einem Ende an die Erregerwicklung 2, mit dem anderen Ende an die Bimetallfeder
6. angeschlossen. Die Bimetallfeder 6, die sich um ein ortsfestes Lager 7 bei Erwärmung
in Richtung des Pfeiles x verbiegt, ist außerdem mit zwei Kontakten 8 und 9 zweier
Schnellregler io: und i i verbunden. Gegen diese Kontakte legen sich die Anker 12
bzw. 13 der Schnellregler in der Ruhelage der Regler an. Die Schnellregler werden
durch Spannungswicklungen 14s bzw. i,51 erregt.
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Über einen schematisch angedeuteten selbsttätigen Schalter 16 kann
der Erzeuger i mit dem Bordnetz 17 verbunden werden. Die Teile 3, 4, 5 und 6 bilden
zusammen einen Langsamregler.
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Ein Ausführungsbeispiel eines solchen Langsamreglers stellt Abb. 2
dar. Der Widerstand 3; ist auf eine Säule 18 aufgewickelt, auf der ein Schieber
i9 gleiten kann. Dieser Schieber isg ist an einem Träger zot befestigt, der mittels
einer Blattfeder za an einem Lagerbock 22 aufgehängt ist. Der Lagerbock trägt außerdem
die Bimetallfeder 6, auf die die Widerstände 4 und 5' gewickelt sind. Bei Erwärmung
drückt: die Bimetallfeder 6 auf den Träger 2o- entgegen der Wirkung der Blattfeder
21 und verstellt dadurch den Schieber i9 auf dem Widerstand 3. Lagerbock 22 und
Säule 18& sind auf einer gemeinsamen Grundplatte 213 angebracht.
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Die Wirkungsweise der Anlage sei an Hand der Abb. i beschrieben. Solange
sich die Anlage in Ruhe befindet, liegen die Anker 12 und 131 der Schnellregler
io und ii an den Kontakten 8 bzw. 9 an. Die Bimetallfeder 6 nimmt die ausgezogen
dargestellte Lage am Anfang des Widerstandes 3. ein. Die Widerstände 3, 4 und 5,
sind in dieser Lage kurzgeschlossen, und zwar ist der Widerstand 3 durch die in
der Anfangsstellung stehende Bimetallfeder 6 und die geschlossenen Kontakte 8, 12
des Schnellreglers in kurzgeschlossen, der Widerstand 4, der parallel zu den Kontakten
8 und i2 des Schnellreglers io liegt, ist durch diese Kontakte kurzgeschlossen und
der Widerstand 5; durch die geschlossenen Kontakte 9, 13 des Reglers i i, zu, denen
er piarallel liegt, ;sowie pamalleldazu durch die. B-imetallfedier 6. Der Schnellregler
i i ist se eingestellt, daß er auf eine etwas geringere Spannung als der Schnellregler
io zu regeln sucht..
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Wird der Stromerzeuger i in Umdrehungen versetzt und erreicht seine
Spannung den Wert, auf den der Regler i i eingestellt ist, so zieht dieser seinen
Anker 13 an und hebt ihn vom Kontakt 9 ab. Da der Widerstand 5 nun immer
noch durch die in der ausgezogen dargestellten Anfangsstel= lung befindliche Bimetallfeder
6, kurzgeschlossen ist, so übt der Regler irz keine Reglungstätigkeit aus, er hält
vielmehr seine Kontakte 9, 13 ständig offen, wobei die Spannung des Erzeugers weiter
ansteigen kann. Erreicht diese den Wert, auf den der Schnellregler io eingestellt
ist, so beginnt dieser in der bei Zitterkontaktregl.ern bekannten Weise die Spannung
dadurch auf diesen Wert zu regeln, daß er in rascher Folge die Kontakte 8'., 12,
trennt und wieder schließt und dadurch den Widerstand 4 in gleich rascher Folge
mit der Erregerwicklung 2 des Erzeugers i in Reihe schaltet und wieder kurzschließt.
Durch die periodische Einschaltung des als Heizwicklung auf der Bimetallfeder 6
sitzenden Widerstandes 4 wird .dieser warm und heizt die Bimetallfeder, die sich
bzw. nach dem Ausführungsbeispiel in Abb. 2 den Schieber i9 auf dem Widerstand 3
so weit verstellt, beispielsweise bis in die in Abb. i gestrichelt eingezeichnete
Lage, bis der dadurch eingeschaltete Teil des Widerstandes 3 so groß ist, daß die
Spannung des Erzeugers etwas unter den Wert, auf den der Regler i o eingestellt
ist, sinkt und die Kontakte 8, 12 dieses Reglers ständig geschlossen bleiben. Bei
rasch sich ändernder Drehzahl wird allerdings der Langsamregler mit der Aufheizung
der Bimetallfeder 6 diesen Änderungen nicht nachkommen können. Dagegen wird er bei
konstanter Drehzahl die eben geschilderte Einstellung des Widerstandes 3 vornehmen.
Zu diesem Zustand liegt also ein Teil des Widerstandes 3@ ständig in Reihe mit der
Feldwicklung
2, die Kontakte des Schnellreglers io sind geschlossen,
die des Reglers i i geöffnet. Der Widerstand 5 liegt nunmehr dem in Reihe mit der
Feldwicklung 2 geschalteten Teil des Widerstandes 3 parallel und hält seinerseits
die Beheizung der Bimetallfeder 6 aufrecht, so daß diese in der eingestellten Regellage
verbleibt. Der Widerstand 4, ist durch die geschlossenen Kontakte 8, 12 wieder kurzgeschlossen.
Steigt die Drehzahl und damit die Spannung weiter an, so beginnt der Schnellregler
io sofort wieder durch periodisches Einschalten des Widerstandes 4, die Spannung
auf den Wert zu regeln, auf den er eingestellt ist. Dadurch wird die Bimetallfeder
6 stärker erwärmt und verstellt sich bzw. den Schieber ig weiter, so daß der Langsamregler
wieder nachfolgt, falls die höhere Drehzahl zeitweise konstant bleibt und einen
entsprechend größeren Teil des Widerstandes 3 mit der Feldwicklung 2 in Reihe schaltet.
Sinkt dagegen die Spannung unter den Wert, auf den der niedriger eingestellte Schnellregler
i i anspricht, so schließt dieser seinerseits den Widerstand 5i und den mit diesem
in Reihe liegenden eingeschalteten Teil des Widerstandes 3 periodisch kurz und hält
dadurch die Spannung auf dem Wert, auf den dieser Regler eingestellt ist. Da bei
geschlossenen Kontakten 8, 12 des Reglers io und jeweils geschlossenen Kontakten
. g, 13 des Reglers i i, abgesehen von denn Widerstand 3, auch die Widerstände
4 und 5; kurzgeschlossen sind, so können diese die Bimetallfeder bei Tätigkeit des
Reglers i i nicht mehr aufheizen, die Bimetallfeder 6 erkaltet und schaltet allmählich
wieder Teile des Widerstandes 3 ab, bis der verbleibende eingeschaltete Teil des
Widerstandes 3 so klein ist, daß der Regler i i seine Kontakte wieder ständig offen
hält.
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Bei sich starke ändernder Drehzahl regelt also der Schnellregler io
die Spannung auf den Wert, auf den er eingestellt ist, wobei der Regler i i seine
Kontakte ständig offen hält. Bleibt dagegen die Drehzahl zeitweise konstant, so
kommt der Langsamregler mit seiner Regelung nach und schaltet seinerseits von dem
Widerstand 3 einen solchen Teil ein, daß die Spannung auf einem Wert gehalten wird,
der um ein Geringes niedriger ist, als der, auf den der Regler io regelt. Sobald
der Langsamregler seinerseits die Spannung aufrechterhält, ist der Schnellregler
io; außer Wirksamkeit gesetzt. Der andere Schnellregler i i tritt nur in Tätigkeit,
sobald die Spannung bei einem eingeschalteten Teil des Widerstandes 3 unter den
Wert sinkt, auf den dieser Regler i i eingestellt ist.
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Durch den Langsamregler wird also der Schnellregler für die Zeiten
konstanter Drehzahlen außer Tätigkeit gesetzt. Für diese Zeiten werden die Kontakte
des Schnellreglers nicht betätigt und deswegen weitgehend vor unnötiger Beanspruchung
bewahrt. Der Langsamregler wird dabei jeweils mit Hilfe einer Betriebsgröße des
Schnellreglers, im geschilderten Beispiel mit Hilfe der Wärme des vom Schnellregler
periodisch mit der Feldwicklung 2 in Reihe geschalteten Widerstandes 4 in Tätigkeit
gesetzt. Statt zweier Schnellregler kann auch ein beide Schnellregler in sich vereinigender
Regler verwendet werden. Statt der Ausbildung des Langsamreglers in der geschilderten
Weise können auch andere geeignete Langsamregler, wie Walz- oder Kohledruckregler
u. dgl., gewählt -werden. Der in Abb. 2 dargestellte Langsamregler besitzt den Vorteil
besonderer Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Einwirkungen und Unempfindlichkeit
gegen Erschütterungen.
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Wegen der mit der neuen Anordnung ermöglichten weitgehenden Schonung
der Kontakte ist diese Anordnung besonders in Anlagen von Vorteil, in denen die
Drehzahlen über längere Zeiträume konstant bleiben, wie beispielsweise bei Flugzeugen,
die über längere Strecken mit gleichbleibender Geschwindigkeit fliegen; da in diesen
Fällen die bisher für Kontaktregler gebotenen Grenzen der Schaltleistung unbedenklich
überschritten werden können. Besonders in Anlagen mit größerer Netzspannung, beispielsweise
von 72 V olt, können mit der neuen Anordnung in den nach den vorstehenden Schilderungen
gelagerten Fällen mit Vorteil die an sich bewährten Kontaktregler Verwendung finden,
deren Verwendbarkeit an sich ohne die neue Anordnung auf wesentlich geringere Spannungen
beschränkt ist.