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Regeleinrichtung für Stromerzeuger, insbesondere in Fahrzeugen Die
Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Regeleinrichtung für 'Stromerzeuger,
z. B. Lichtmaschine, die etwa vom Motor eines Fahrzeuges, d. h. mit veränderlichen
Drehzahlen angetrieben werden und ein die Stromentnahme begrenzendes Regelglied
aufweisen, das den Stromerzeuger gegen zu große Dauerüberlastung schützt. Der Erfindung
liegt die Erkenntnis zugrunde, daß der Stromerzeuger ohne Beeinträchtigung seiner
Lebensdauer bei niedrigen Drehzahlen höhere Strombelastungen verträgt als im oberen
Drehzahlbereich, in dem insbesondere .die Abnutzung des Stromwenders und der Kohlebürsten
bei holen Strombelastungen sehr stark zunimmt, und daß hierdurch der durch die Strombegrenzung
angestrebte Erfolg, den Stromerzeuger im Bedarfsfall an der oberen Grenze seiner
Leistungsfähigkeit betreiben -und damit eine 'hohe Ausnutzung des aufgewendeten
Werkstoffes gewährleisten zu können, stark eingeschränkt wird. Dieser Mangel wird
beseitigt durch eine Regeleinrichtung, .die erfindungsgemäß bei niedrigen Drehzahlen
des Stromerzeugers erst bei höherer Nutzstromentnahme im Sinn einer Strombegrenzung
anzusprechen vermag.als bei hohen Drehzahlen, bei denen sie bereits bei geringeren
Stromstärken die Stromlieferung einschränken kann. Ein besonders einfacher elektromagnetisch
wirkender Strombegrenzer mit diesen Eigenschaften wird dadurch geschaffen, .daß
sein Magnetsystem außer der vom Nutzstrom durchflossenen Wicklung noch eine weitere
Wicklung aufweist, die von einem mit der Stromerzeugerdrehzahl veränderlichen Strom
durchflossen wird.
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Zweckmäßigerweis.e kann eine vom Erregerstrom des Stromerzeugers durchflossene
Wicklung am Magnetsystem der Regeleinrichtung mit solchem Wickelsinn angebracht
sein, daß der in ihr fließende Strom das durch .den Nutzstrom im Strombegrenzer
erregte
Magnetfeld zu schwächen vermag. Da der Erregerstrom im niedrigen Drehzahlbereich
größer ist als bei höhen Drehzahlen, muß bei dieser Ausführungsform der Nutzstrom
bei niedrigen Drehzahlen höher ansteigen, um eine Strombegrenzung zu bewirken, als
bei hohen Drehzahlen, bei denen die durch den Erregerstrom bewirkte Feldschwächung
geringer, der Einfluß des Nutzstromes also größer ist als bei dem zuerst betrachteten
Betriebszustand. Selbstverständlich ist dies nicht die einzige Ausführungsmöglichkeit
des Gegenstandes der Erfindung; vielmehr kann auch eine beliebige andere von der
Drehzahl des Stromerzeugers abhängige Größe auf den Strombegrenzer zur Einwirkung
gebracht werden. So kann z. B. an Stelle des Erregerstromes ein von einer Hilfsbürste
abgenommener Strom zur Schwächung des durch den Nutzstrom im Strombegrenzer erzeugten
Magnetfeldes verwendet werden. Schließlich brauchen die die Tätigkeit des Stromerzeugers
in dem beschriebenen Sinn ergänzenden Mittel nicht unbedingt baulich mit dem Strombegrenzer
vereinigt zu werden. Ein besonders von Drehzahländerungen beeinflußtes Regelglied
kann in Ergänzung des Strombegrenzers den gleichen Zweck erfüllen.
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In der Zeichnung sind zlvei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt, und zwar zeigt Abb. i das Schaltschema einer elektrischen Anlage in
einem,Fahrzeug, Abb. 3 und 4 einige Kennlinien dieser Anlage, Abb. 2 das Schaltschema
eines zweiten Ausführungsbeispieles.
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Ein,voneinem Fahrzeugmotor mit veränderlicher Drehzahl angetriebener
Stromerzeuger 5 ist mit einer Nebenschluß- oder Erregerwicklung 6 vers e, >hen,
mit der eine auf dem Kern 8 eines Strombegrenzers aufgebrachte Spule 7 und
ein Widerstand 9 in Reine geschaltet sind. Parallel zu diesem Widerstand befindet
sich ein Nebenschluß, in dem zwei elektromagnetisch steuerbare Kontaktpaare io,
i i und 12, 13 ,angeordnet sind. Der mit einem Elektromagnetanker verbundene bewegliche
Kontakt i i wird durch den von .der Spule 7 und von einer gegensinnig zu dieser
Wicklung vom Netzstrom durchflossenen Spule 17 erregten Magnetkern 8 gesteuert,
während zur Betätigung des zweiten beweglichen Kontaktes 13 ein Kern 18 mit einer
Spannungswicklung 16 dient. Das eine Ende dieser Spannungswicklung kann. unmittelbar
.(gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines nicht gezeichneten Widerstandes)
oder mittelbar auf dem gestrichelten Weg über eine auf Iden; Kern; 8 aufgebrachte
Zusatzwicklung 27, die gleichsinnig zur Spule 17 angeordnet ist, .an .das Netz 15,
15 angeschlossen sein.
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Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Anlage dienen .außer den neben
den Reglerspulen eingezeichneten Pfeilen, die die Richtung und Größe der von den
Spulen erregten elektromagnetischen Kräfte veranschaulichen, auch die Kennlinien
in Abb. 3 und q., in denen in Abhängigkeit von dem Belastungsstrom J im Netz 15,
15 die Spannung U .des Stromerzeugers sowie die zugehörige Drehzahl i2 dargestellt
ist.
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Wenn .die Spannung, die der von einer Kraftmaschine mit veränderlicher
Drehzahl angetriebene Stromerzeuger 5 liefert, einen .gewissen Wert zu übersteigen
anfängt, beginnt der Spannungsregler 16, 18 seine Tätigkeit, indem er sein zunächst
geschlossenes Kontaktpaar 1:2, 13 in rascher Folge öffnet und schließt. Dadurch
wird der Widerstand 9 in kurzen Zeitabständen eigeschaltet und wieder kurzgeschlossen
und die Spannung des Stromerzeugers 5 auf einen ungefähr gleichbleibenden Wert Uo
eingeregelt. Beim Überschreiten, einer bestimmten Feldstärke im Kern 8 beginnt auch
der Strombegrenzer seine Tätigkeit. Da ,das: durch. die Stromspule 17 erregte Feld
durch den bei steigender Antriebsdrehzahl absinkenden Erregerstrom in der Wicklung
7 geschwächt wird, wird das Kontaktpaar fo, i i, wenn der Stromerzeuger mit hoher
Drehzahl betrieben wird, bereits bei niedrigerem Strom im Sinn einer Strombegrenzung
kurzzeitig geöffnet und geschlossen als bei niedriger Drehzahl, bei der die Feldschwächung
im Kern 8 infolge der höheren Erregerstromstärke größer ist und demgemäß in der
Wicklung 17 ein stärkerer Strom vorhanden sein muß zum Ausgleich dieser abschwächenden
Wirkung. Infolgedessen tritt bei hoher Drehzahl yz3 (Abb.4) eine Strombegrenzung
bereits bei einer niadirigeren Stromstärke mein als bei n#iedziger Drehzahl n.,
bei der der Strom einen höheren Wert Ih erreicht. Dementsprechend wird auch die
durch die Kennlinien N", N," und Nh in Abb. 3 veranschaulichte Belastung der Maschine
von einem bei niedriger Drehzahl n1 zulässigen honen Betrag Nh, bei hoher Drehzahl
n3 auf einen niedrigeren Wert N" herabgesetzt.
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Der aus der Abb. 3 ersichtliche steile Abfall der Spannungskenulinien
in den Knickpunkten A, B
und C kann herabgemindert werden durch eine in Abb.
i gestrichelt eingezeichnete, zusätzlich auf den Kern 8 einwirkende, bei Strombegrenzern
dieser Art an sich bekannte Spannungsspule 27, bei deren Anwendung die Spannungskennlinien
nach Erreichen der Knickpunkte beispielsweise den in Abb. 3 gestrichelt angedeuteten
Verlauf aufweisen.
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Das Ausführungsbeispiel nach Abb.2 unterscheidet sich von dem vorher
beschriebenen dadurch, daß die Gegenwicklung 7 ,an eine Hilfsbürste 3o des Stromerzeugers
angeschlossen ist, während die Erregerwicklung 6 unmittelbar mit dem beweglichen
Träger des Kontaktes i i verbunden ist.
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Diese Schaltung hat den Vorteil, daß die Wirkung der Gegenwicklung
hinsichtlibh ihrer Stänke durch Verstellen der Hilfsbürste verändert und den jeweiligen
Verhältnissen leicht angepaßt werden kann. Auch ist es vorteilhaft, daß die Lichtmaschine
bei einem etwaigen Ausfall der Gegenwicklung weiterarbeiten kann.
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Außerdem wird der -mit der Erfindung beabschtigte Zweck noch besser
erreicht als bei dem ersten Ausführungsbeispiel, weil der Strom von ,der Hilfsbürste
mit steigender Drehzahl und Belastung
im wesentlichen geradlinig,
der Erregerstrom des ersten Ausführungsbeispiels dagegen nach einer hyperbelartigen
Kurve abfällt. Das bedeutet, daß bei der Schaltung des ersten Ausführungsbeispiels
mit steigender Drehzahl und Belastung der Lichtmaschine gerade im Bereich niederer
Drehzahlen die Wirkung der Gegenwicklung rascher abnimmt als im Bereich höher Drehzahlen,
während es doch erwünscht ist, daß die Gegenwicklung 7 des Stromreglers von den
niederen bis zu den mittleren Drehzahlen nicht so rasch abnimmt wie der Erregerstrom
im ersten Beispiel. Es wird also bei der Schaltung mit der Hilfsbürste nach Abb.
4 erreicht, daß die Belastung der Lichtmaschine im Bereich niederer bis mittlerer
Drehzahlen langsamer abnimmt als bei der Schaltung nach der Abb. i, bei der die
Gegenwicklung vom Erregerstrom der Lichtmaschine durchflossen wird.