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Spannungsregelungseinrichtung für mit veränderlichen Drehzahlen angetriebene
Stromerzeuger, insbesondere in Anlagen auf Fahrzeugen Die Erfindung bezieht sich
auf eine Spannungsregelungseinrichtung für mit veränderlichen Drehzahlen angetriebene
Stromerzeuger, insbesondere in Anlagen auf Fahrzeugen, mit elektromagnetischem,
von der Spannung des Stromerzeugers abhängigem Regler, der im Erregerstromkreis
des Stromerzeugers angeordnete Kontakte betätigt, zu denen ein Widerstand parallel
liegt. Solche als Zitterregler bekannte elektromagnetische Regler halten die Spannung
des Stromerzeugers auf die Weise auf einem bestimmten Wert, daß sie bei Erreichen
dieses Wertes den parallel zu ihnen in Reihe mit der Erregerwicklung liegenden Widerstand
periodisch einschalten und wieder kurzschließen. Diese Arten von Reglern arbeiten
mit großer Genauigkeit. Mit Rücksicht auf die beim Schalten von Kontakten unter
Spannung bzw. unter Strom auftretenden (Erscheinungen (Stoffwanderung, Abbrand durch
Lichtbögen) ist ihr Wirkungsbereich jedoch auf bestimmte niedrige Spannungen und
geringe Ströme begrenzt.
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Um ihren Wirkungsbereich zu .erhöhen, d. h. um diese an sich sehr
zuverlässigen und bewährten Regler auch für höhere Spannungen bzw. zum Steuern größerer
Erregerströme geeignet zu machen, sind gemäß der Erfindung im Erregerstromkreis
des .Stromerzeugers den Erregerstrom beeinflussende Mittel eines weiteren elektromagnetischen
Reglers (Unterreglers) angeordnet, der von der an den Kontakten des von der Spannung
des
Stromerzeugers abhängigen (Haupt-)Reglers herrschenden Spannung
abhängig ist.
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Hierdurch kann man die für Regler der genannten Art zulässige Höhe
der Erregerleistung sowie der Erregerspannung wesentlich erhöhen. Haupt- und Unterregler
liegen sozusagen in einer Kaskadenschaltung. Die zu steuernde ,Erregerspannung wird
auf,die beiden Regler aufgeteilt, so daß sie, :da jeder Regler .die volle für ihn
zulässige Spannung steuern kann, als solche erhöht werden kann.
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Andererseits lassen sich auch die von den Kontakten der Regler zu
schaltenden Ströme aufteilen. Der ;Erregerstrom des Stromerzeugers ist beim Anlauf
bzw. bei niedrigen Drehzahlen groß und nimmt mit zunehmenden Drehzahlen ab. Muß
ein einziges Kontaktpaar den. Erregerstrom über den ganzen Reglerbereich steuern,
so muß der Kontaktwerkstoff zum Schalten sowohl kleiner als auch größerer Ströme
geeignet sein. Dieser Bedingung genügen die Kontaktwerkstoffe nur in begrenztem
Umfang. Vielmehr sind manche Stoffe besser zum Schalten größerer, andere zum Schalten
kleiner Ströme geeignet. Durch die erfindungsgemäße Kaskadenschaltung der Regler
kann der eine Regler im Drehzahlbereich mit großem Erregerstrom, der andere im -
Bereich kleiner Ströme arbeiten und mrit ,dementsprechend geeigneten Kontakten versehen
sein.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. .Die Abbildung zeigt einen Stromerzeuger in einer elektrischen .Anlage
für ein Kraftfahrzeug.
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Ein Stromerzeuger i, der vom Motor des Kraftfahrzeuges angetieben
wird, besitzt eine Nebenschlußfeldwicklung 2. Die Wicklung 2, die einerseits ebenso
wie der Stromerzeuger i an Masse angeschlossen ist, liegt anderseits über zwei Widerständen
3 und 4 an der Speiseleitung 5 des Stromerzeugers i. Ein elektromagnetischer Regler
6 weist auf seinem Kern 7 eine von der Spannung des Stromerzeugers i erregte Wicklung
8 auf. Vom Kern 7 kann ein Anker 9 angezogen werden, der einen Kontakt io trägt.
!Diesem steht ein ortsfester Kontakt i i gegenüber. Im Zuge -der Leitung 5 liegt
eine Wicklung 12 eines vom Strom des Stromerzeugers i abhängigen Reglers 13, die
auf dem Kern 14 dieses Reglers angebracht ist. Dem Kern 14 gegenüber ist ein Anker
15 angeordnet, der einen Kontakt 16 trägt, welchem ein ortsfester Kontakt 17 gegenübersteht.
Die Kontakte io, ii des !Spannungsreglers 6 und 16, 17 des Stromreglers 13 liegen
in Reihe miteinander und insgesamt parallel zum Widerstand 3, der somit bei geschlossenen
Kontakten io; ii und 16, 17 kurzgeschlossen ist. Parallel zum Widerstand 3 bzw.
zu den in Reihe liegenden. Kontakten io, i 1, 16, 17 liegt eine Wicklung 18 eines
elektromagnetischen Reglers i9, die auf einen Kern 2o dieses Reglers gewickelt ist.
Ein vor dem Kern 2o vorgesehener Anker 21 trägt einen Kontakt 22, der mit einem
ortsfesten Kontakt 23 zusammenarbeitet. Die Kontakte 22,23 liegen parallel
zum Widerstand 4, schließen diesen also kurz, sobald sie geschlossen sind. Über
einen nur schematisch angedeuteten selbsttätigen Schalter 24 können eine Batterie
2t5 sowie weitere Stromverbraucher'26 mit dem Stromerzeuger i verbunden werden.
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Die Spannungsregelungseinrichtung wirkt auf folgende Weise: Wird der
Stromerzeuger i angetrieben und erreicht bei einer bestimmten Drehzahl die Spannung,
auf die geregelt werden soll, so beginnt bei weiter zunehmender Drehzahl der Regler
6 dadurch zu regeln, daß der Anker 7 den Anker 9 entgegen einer den Anker in die
Ruhelage ziehenden Feder 27 periodisch anzieht, wodurch die Kontakte i o, li periodisch
geöffnet werden und der Widerstand 3 mit gleicher Frequenz mit der Feldwicklung
2 in, Reihe geschaltet wird.
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Hierbei nimmt die Spannung an den Kentakten io, i i bzw. am Widerstand
3 mit , zunehmender Drehzahl zu, da mit dieser die Öffnungsdauer der Kontakte io,
i i zunimmt. Erreicht diese Spannung an. !den Kontakten, i o, i i einen bestimmten
Wert, so beginnt der Regler i9 zu regeln, d. h. sein Kern 2o, zieht nun seinerseits
dien durch eine Feder 28 in der Ruhelage gehaltenem Anker 21 periodisch an,
wo-.durch mit gleicher Frequenz .die Kontakte 22, 23 geöffnet werden und,der Widerstand
4 mit der Feldwicklung 2 in Reihegeschaltet wird. Die Spannung .des Stromerzeugers
!i wird: d'ad!urch auf einem bestimmten, etwa gleichbleibenden Wert gehalten, Bei
dieser Regelung arbeitet der Regler 6 gewissermaßen als Hauptregler, der von, ihm
abhängige Regler i9 als Unterregler. Der Hauptregler 6 regelt also entweder unmittelbar
oder über den Unterregler i9 mittelbar. Er setzt seine Regeltätigkeit auch bei Tätigkeit
.des Unterreglers fort, d:. h. .sein Anker 9 übt ständig die Zitterbewegung weiter
aus, auch wenn der Unterregler angesprochen, hat, der nun seinerseits, @dta seine
Wicklung 18 von der Spannung an den Kontakten des Hauptreglers 6 abhängig ist, die
Spannung an idliesen Kontakten auf einem etwa gleichbleibenden Wert hält.
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Die Verhältnisse können nun :so gewählt werden, daß ider Hauptregler
6 zunächst nur innerhalb eines bestimmtenBereiches niedriger-Drehzahlen arbeitet.
In diesem Bereich besitzt,der Erregerstrom, der ja mit zunehmenden Drehzahlen abnimmt,
seine größten Werte. Der Werkstoff für die Kontakte io, i i kaum, also nach diesem
Gesichtspunkt, di. h. für die Steuerung dieser größeren Ströme ausgewählt werden.
Als solcher eignet sich insbesondere Silber. Auch die Wahl von Silber für den einen,
von Wolfram für den anderen Kontakt ist günstig.
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Damit der Hauptregler 6 zunächst nur ,in diesem unteren: Drehzahlbereich
arbeitet, wird-der Widerstand 3 verhältnismäßig kleingewählt. Sobald -die für d'as
Ansprechen des Unterreglers. i9 erforderliche. Spannung, für die die Wicklung 18
bemessen ist, an den Kontakten io, i.i herrscht, setzt dieser mit seiner Regeltätigkeit
ein und steuert den Widerstand 4, der im Verhältnis zum Widerstand 3 groß gewählt
wird, damit die Spannungsregelung nunmehr über den ganzen in Frage kommenden Drehzahlbereich
vonstatten gehen kann. Die Spannung an den Kontakten 22, 2!3i ist dann verhältnismäßig
hoch,
der von diesen zu steuernde Erregerstrom dagegen klein. Zur Beherrschung dieser
Verhältnisse sind andere Werkstoffe als die für die Steuerung größerer Ströme bei
kleinerer Spannung in Frage kommenden Stoffe geeignet. Zweckmäßig wird für die Kontakte
des Unterreglers ig Wolfram gewählt.
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Hat sich bei einer bestimmten Einschaltspannung der selbsttätige Schalter
24 geschlossen, so werden idtie Batterie 25 und die Stromverbraucher 26, soweit
sie eingeschaltet sind, vom Stromerzeuger i mit Strom versorgt. Dieser Belastungsstrom
fließt über die Wicklung 12 des Stromreglers 13. Hat er eine bestimmte Größe, z.
B. die für den Stromerzeuger i höchstzulässige Stromstärke erreicht, so beginnt
der Stromregler 13 zu regeln. Dieser regelt dann die Spannung auf rasch abfallende
Werte. Bei entsprechender Drehzahl, bei. der .die Spannung am Widerstand 3 bzw.
nunme'hr an den Kontakten 16,
17 den für,das, Artsprechen des. Unterreglers
ig erforderlichen Wert besitzt (die Kontakte des Reglers 6 sind ja während der Tätigkeit
des Stromreglers 13 geschlossen), unterstützt der Unterregler i9 dien Stromregler
13.
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Statt eines einzigen Unterreglers können auch mehrere solcher Unterregler
vorgesehen sein, zu deren Kontakten jeweils ein Widerstand parallel liegt und deren
Wicklung von der Spannung des Widerstandes bzw. an den Kontakten des jeweils vorhergehenden
Unterreglers abhängig ist. Auf diese Weise k=n ,die Erregerspannung weitgehend unterteilt
werden, die infolgedessen als Ganzes größer gewählt werden kann. Es lassen sich
auf diese Weise mittels einfacher Zitterkontaktregler größere Ströme und Spannungen
beherrschen, obwohl der einzelne Kontaktregler an, sich nur für begrenzte. Spannungs-
und Strombereiche geeignet ist.
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Der Unterregler kann auch außer mit dem zu dem Widerstand 4 parallel
liegenden, Kontaktpaar ein weiteres Kontaktpaar aufweisen, mittels, dessen der Unterregler
innerhalb eines bestimmten höheren Drehzahlbereichs in an; sich bekannter Weise
die Erregerwicklung :2 des Stromerzeugers i periodisch kurzschließt. Er wirkt dann
als sogenannter Zweikontaktreg ler.
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Statt eines Zitterkontaktunterreglers kann als Unterregler auch ein
sogenannter Kohledruckregler verwendet werden, bei dem durch Einwirkung des Elektromagneten
der Widerstand einer Kohl--Säule verändert wird.
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Durch die neue Anordnung ist die Anwendungsmögl.ic'hk eit des Zitterkontaktreglers
wesentlich erweitert. Er kann nunmehr auch für die Spannungsregelung von Stromerzeugern
@größerer Leistung verwendet werden, da infolge der Unterteilung der Eriregers;pannung
auf mehrere in Kaskade geschaltete Regler mit diesen einfachen und zuverlässigen
Reglern ,größere Erregerströme beherrschbar geworden sind.