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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 Direhzahlen angetriebene
Stromerzeuger, insbesondere in Anlagen: auf Fahrzeugen, mit mehreren geregelten
Nebenschlußerregerwicklungen, bei der nur auf eine der Nebenschlußwicklungen ein
Spannungsregler wirkt und die übrigen Nebenschlußwicklungen in Abhängigkeit von
Betriebsgrößen der durch den Spannungsregler geregelten Nebenschlußwicklung mittels
eines einzigen, mehrere in mehreren Stufen schaltende Anker aufweisenden Relais
gesteuert werden, nach; Patent 761781.
Nach dem Ausführungsbeispiel des Patents
761781 liegen die nicht durch den Spannungsregler geregelten Nebenschlußwicklungen
in der Schaltstellung, in der sie der durch den Spannungsregler geregelten Nebenschlußwicklung
entgegenwirken, in der einen Diagonalen einer durch Widerstände gebildeten Brücke,
so daß sie nicht zu voller Gegenwirkung gelangen. Von den Widerständen der Brücke
sind zwei zur Begrenzung des über die Kontakte des die nicht durch den Spannungsregler
geregelten Nebenschlußwicklungen steuernden Relais fließenden Stromes sowie zur
Verhinderung von
Kurzschlüssen zwischen den Speiseleitungen über
die im geringen Abstand voneinander befindlichen Kontakte des Relais vorgesehen.
WKe in der Beschreibung des Hauptpatents erwähnt, kann die Gefahr eines Kurzschlusses
über die Kontakte auch durch getrennte Anordung der Kontakte und Betätigung durch
mehrere Anker beseitigt werden.
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Die Eifindung besteht darin, daß das die nicht von dem Spannungsregler
geregelten @T.ebenschlußwicklungen steuernde Relais so ausgebildet ist, daß diese
Nebenschlußwicklungen auch bei den Betriehszuständen des Stromerzeugers, bei denen
sie der vom Spannungsregler geregelten Nebenschlußw icklung entgegenwirken, unmittelbar
mit den Netzpolen des Stromerzeugers verbunden werden können. Die Ausbildung kann
gemäß der Erfindung so getroffen werden, daß beide Enden der nicht durch den Spannungsregler
geregelten Nebenschlußwicklungen über je ein Kontaktpaar jedes Ankers des Relais
unmittelbar mit dem einen Netzpol und über je einen Widerstand, zu dem je ein Kontaktpaar
jedes Ankers parallel und je ein weiteres Kontaktpaar in Reihe liegt, mit ,dem anderen
Netzpol verbunden werden kann, wobei sämtliche Kontakte jedes Ankers jeweils in
einer in Richtung der Ankerbewegungen sich erstreckenden. Reihe angeordnet und teilweise
an Zwischenkontaktträgern angebracht sind, deren Schaltbewegungen in einer Richtung
durch Anschläge derart begrenzt sind, daß die die Wicklungsenden unmittelbar mit
dem einen Netzpol verbindenden Kontakte nicht geschlossen sein können, solange die
parallel und in Reihe mit den dlie Wicklungsenden mit dein anderen 'Netzpol verbindenden
Widerständen liegenden Kontakte geschlossen sind, und umgekehrt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel. des Erfindungsgegenstandes
dargestellt, und zwar zeigt Abb. i das Schaltschema einer elektrischen Anlage eines
Fahrzeuges mit einem Stromerzeuger mit mehreren Nebenschlußerregerwicklungen und
Abb. 2 die Aufsicht auf ein Relais.
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Ein Stromerzeuger i, der vom Fahrzeugmotor angetrieben wird, weist
zwei Nebenschlußwicklungen 2 und 3 auf. Mit der Wicklung 2 liegt ein Widerstand
4 in Reihe, der durch Kontakte 6, 7 eines elektromagnetischen Zitterkontaktreglers
5 in der Ruhelage,des Reglers kurzgeschlossen ist. Eine Spannungswicklung8 dieses
Reglers liegt an den Netzpolen des Stromerzeugers i. Die zweite Nebenschlußwicklung
3 wird durch ein Relais 9 gesteuert, dessen. nebeneinanderliegende Anker- und Kontaktanordnungen
der Übersichtlichkeit wegen in Abb. i untereinander dargestellt sind. D(en iGrundriß
des Relais zeigt Abb. 2. Das Relais g trägt auf einem Magnetwinkel fo einen Kern
i i, auf den eine Wicklung 12 gewickelt ist. An dem einen Schenkel des Magnetwinkels
sind nebeneinander (s. .Abb. 2) zwei Anker 13 und 14 mittels Federn 15 bzw. 16 angebracht.
Die Wicklung 12 des Relais 9 liegt parallel zu den Kpntalcten 6, 7 des Spannungsreglers
5 bzw. zum Widerstand 4, wird also von der an diesem herrschenden Spannung erregt.
Diese Spannung stellt eine Betriebsgröße der durch den Spannungsregler 5 geregelten
Nebenschlußwicklung 2 dar. Die Federn 15 und 16 sind gegen den Magnetwinkel fo elektrisch
isoliert.
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Der Anker 13 weist zwei Zwischenkontaktträger 17 und 18 auf, die gegeneinander
elektrisch isoliert sind. Dler Zwischenkontaktträger 17 trägt an seinem freien Elnde
zwei Kontakte ig und 2o, von denen der Kontakt ig leitend mit dem Träger 17 verbunden,
der Kontakt 2o gegen den Träger 17 elektrisch isoliert ist. Am Zwischenkontakt 18
sitzen zwei leitend mit ihm verbundene Kontakte 21 und 22. Das freie Ende des Trägers
18 ragt über die Kontakte 2i und 22 hinaus und kann mit einem seine Schaltbewegungen
in Richtung auf den Kern i i zu begrenzenden Anschlag 23 zusammenarbeiten, der elektrisch
isoliert am Magnetwinkel fo angebracht ist. Über den Anker 13 ragt ein elektrisch
isoliert am Magnetwinkel fo befestigter Kontaktträger 2d., der einen Kontakt 25
an seinem freien E'ude aufweist. Dlem Kontakt 2o gegenüber liegt ein elektrisch
isoliert am Magnetwinkel f o angebrachter Kontakt 26. Die Kontakte 19, 2o, 21, 22,
25 und, 26 liegen in einer in Richtung der Bewegungen des Ankers 13 sich erstreckenden
Reihe. Es können die Kontakte 20 und 26, i9 und 21 sowie 22 und 25 zusammenarbeiten.
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Der Kontakt 25 Ist über den Träger 24 mit dem Pol des Stromerzeugers
verbunden. An den Zwischenträger 18 ist das eine Ehde 301 der Nebenschlußwicklung
3 angeschlossen, wodurch die Kontakte 21 und 2.2 mit diesem Ehde der Wicklung 3
verbunden sind, ebenso wie auch der Kontakt 2o, der leitend mit dem Zwischenträger
i8 verbunden ist. Der Kontakt ig: ist über den Träger 17, denn Anker 13 und die
Feder 15 an einen Widerstand! 27 angeschlossen, der andererseits mit dem +=P'ol
des Stromerzeugers verbunden ist. Der Kontakt 26 ist an den --Pol des Stromerzeugers
i angeschlossen.
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Der neben dem Anker 13 angeordnete Anker 14 (s. Abb. 2 und unterer
Teil von Abb, i) weist zwei Zwischenkontaktträger 28 und 29 auf, die gegeneinander
elektrisch isoliert sind. Der Träger 28 trägt zwei Kontakte3o und 31 und ragt mit
seinem freien Ende über diese Kontakte hinaus, mit dem er mit einem seine Schaltbewegungen
in Richtung vom Kern i i weg begrenzenden Anschlag 32 zusammenarbeiten kann, der
elektrisch isoliert am Magnetwinkel fo angebracht ist. Die Richtungen, in denen
die Schaltbewegungen der beiden Träger 18 und z8 durch die Anschläge 23 bzw. 32
begrenzt werden, sind also einander entgegengesetzt. Dler Träger 29, trägt an seinem
freien Ehd:e einen leitend mit ihm verbundenen Kontakt 33 und einen gegen ihn elektrisch
isolierten iKiontakt 34. !Über den Anker 14 ragt ein elektrisch isoliert am Magnetwinkel
fo befestigter Kontaktträger 35, der an seinem freien %.de einen Kontakt 36 trägt.
Dem Kontakt 3o liegt ein elektrisch isoliert am Magnetwinkel befestigter Kontakt
37 gegenüber. Me Kontalzte 30, 31, 33, 34, 36 und 37 liegen in einer in Richtung
der Bewegungen des Ankers 14 sich erstreckenden Reihe. Es
können
die Kontakte 30 und 37, 3 i und 33 sowie 34 und 36 zusammenarbeiten.
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Der Kontakt 36 ist über den Träger 35 mit dem --Pol des Erzeugers
i verbunden. Die Kontakte 30, 31 sowie der mit dem Träger 28 leitend verbundene
Kontakt 34 sind über den Zwischenträger 28, den Anker 14 und die Feder 16 mit dem
anderen Ende 3o2 der Nebenschlußwicklung 3 verbunden. Der Kontakt 33 ist über den
Zwischenträger 29 an das eine Ehde eines Widerstandes 38 angeschlossen, dessen anderes
Ende mit dem +-Pol des Erzeugers i verbunden ist.
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Über einen schematisch angedeuteten selbttätigen Schalter 39 kann
der Stromerzeuger i mit einem Netz 40 verbunden werden.
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In der Ruhelage sind am Spannungsregler 5 die Kontakte 6, 7 geschlossen
und am Relais 9 der Kontakt 22 mit dem Kontakt 25 in Berührung, der Kontakt i9 mit
dem Kontakt 21 und der Kontakt 34 mit dem Kontakt 36. Die Kontakte 20, 26 sowie
31, 33 und 30, 37 sind offen. Es sind in der Ruhelage also beide Erregerwicklungen
2 und 3 des Erzeugers i unmittelbar mit den Netzpolen verbunden, wobei die Erregerwicklung
3 die Wicklung 2 unterstützt. Die Wicklung 2 liegt einerseits unmittelbar am --Pol,
andererseits über die geschlossenen Kontakte 6, 7 des Reglers 5 am +-Pol des Erzeugers
i. Die Wicklung 3 ,ist einerseits über Feder 16, Anker 14, Zwischenträger 28, Kontakte
34,36 an den --Pol, andererseits über den Zwischenträger 18 und Kontakte 22, 25
an dien +-Pol des Erzeugers angeschlossen. Der Widerstand 27 ist durch die geschlossenen
Kontakte 22, 25 kurzgeschlossen.
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Durch entsprechend unterschiedliche Bemessung der Federn 15 und 16
ist erreicht, daß die Anker 13 und 14 bei verschiedenen Amperewindungszahlen des
Relais ansprechen, und zwar wird zunächst der Anker 13 angezogen und betätigt der
Reihe nach seine Kontakte, bevor der Anker 14 anspricht und nun seinerseits seine
Kontakte nacheinanderbetätigt. Eine Sicherheitsmaßnahme dagegen, daß der Anker 14
eher anspricht als der Anker 13 kann durch ,eine mechanische Verriegelung beider
Anker erzielt werden, durch die der Anker 14 beim Ansprechen den Anker 13 mit in
die angezogene Stellung drückt.
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Wird der Erzeuger i durch den Fahrzeugmotor in Umdrehungen versetzt,
so liefert er, durch seine beiden Nebenschlußwicklungen 2 und 3, die einander unterstützen,
erregt, bei einer bestimmten Dtehzahl eine Spannung, die ausreicht, um den selbsttätigen
Schalter 39 zu schließen. Sobald dieser sich schließt, kann der Erzeugerstrom in
das Netz 40 liefern.
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Wird bei weiter zunehmender Drehzahl die Spannung erreicht, auf die
geregelt werden soll, so beginnt der Spannungsregler 5 zu arbeiten. Durch periodisches
Öffnen und Schließen seiner Kontakte 6, 7 schaltet er periodisch den Widerstand
4 in Reihe mit dem Feld 2 und' schließt ihn wieder kurz. Dadurch wird der Erregerstrom
in der 'Wicklung 2 so gesteuert, daß die Spannung des Erzeugers i konstant gehalten
wird. Der Erregerstrom in der Wicklung :2 nimmt mit zun,#hmend'er Drehzahl durch
die Tätigkeit des Spannungsreglers 5 ab. Der Erregerstrom in der Wicklung
3 bleibt zunächst unverändert. Andererseits nimmt mit zunehmender Drehzahl des Erzeugers
i die Spannung am Widerstand 4 bzw. an den Kontakten 6, 7 des Reglers 5 zu, da mit
zunehmender Drehzahl die Öffnungsdauer der Kontakte 6, 7 zunimmt. In Abhängigkeit
von dieser Spannung arbeitet das Relais 9. Bei einem bestimmten Wert dieser Spannung
wird zunächst der Anker 13 angezogen. Die Spannungswerte, bei denen die Relaisanker
13 und 14 inT'ätigk eit gesetzt werden, sind in Übereinstimmung mit der Einrichtung
nach dem Häuptpatent so gewählt, daß der Erregerstrom in der Wicklung 2 bestimmte
Werte weder überschreitet -noch darunter bleibt. Zu Beginn der T'ätig'keit des Relais
9 wird also der Anker 13 angezogen, wodurch zunächst die K.ontakte 22, 25 geöffnet
werden und dadurch den Widerstand 27 in Reihe mit der Nebenschlußwicklung 3 schalten.
Über einen bestimmten Drehzahlbereich übt nun das Relais durch periodisches Öffnen
und Schließen der Kontaktre 22, 25 eine der des Spannungsreglers 5 ähnliche Regeltätigkeit
aus. Infolge des periodischen Einschaltens und Wiederkurzschließens des Widerstandes
27 nimmt der Erregerstrom in der Wicklung 3 mit zunehmender Drehzahl ab. Bei weiter
zunehmender Drehzahl öffnen sich auch die in Reihe mit dem W1iderstand 27 liegenden
Kontakte 19, 21, wodurch das Eide 301 der Wicklung 3 vom +-Pol des Erzeugers i getrennt
ist. Die Kontakte 19, 21 öffnen sich bei starkem Anziehen des Ankers 13 dadurch,
daß der Zwischenträger 18 sich auf den Anschlag 23 legt und den Kontakt 21 an der
Weiterbewegung in Richtung des Ankerzuges hindert. Schließlich wird der Anker 13
so weit angezogen, daß die Kontakte 20, 26 sich schließen und dadurch das Ende 301
der Nebenschlußwicklung 3 mit dem --Pol des Erzeugers verbinden. Die `Wicklung 3
ist nun über die Kontakte 2o, 26 des Ankers 13 und 33, 34 des Ankers 14 kurzgeschlossen.
Nimmt die Drehzahl weiter zu, so steigt auch die Spannung an den Reglerkontakten
6, 7 weiter an, so daß nunmehr auch der Anker 14 angezogen wird. Dieser öffnet zunächst
die Kontakte 34, 36 und hebt damit die Verbindung des vom Beginn der Spannungslieferung
-des Stromerzeugers i an mit .dem --Pol verbunden gewesenen Endes 302 der
Wicklung 3 mit diesem Pol auf. Die Kontakte 31, 33 konnten sich bis dahin nicht
berühren, da der Zwischenträger 28 durch den Anschlag 32 zurückgehalten worden war.
Bei weiterem Anzug des Ankers 14 schließen sich auch die in Reihe mit dem Widerstand
38 liegenden Kontakte 3 i, 33, so daß nun die Wicklung 3 über diesen Widerstand
mit dem Eh-de 302 an den +-Pol des Erzeugers i gelegt ist. Die Wicklung 3
wirkt nun der Wicklung 2 entgegen, zunächst noch geschwächt durch den in Reihe mit
ihr liegenden Widerstand 38. Dieser Widerstand wird bei weiter zunehmender
Drehzahl durch periodisches Schließen und Öffnen der parallel zum Widerstand 38
liegenden Kontakte 3o, 37 des Ankers 14 periodisch kurzgeschlossen
und
cvieder eingeschaltet. In einem bestimmten Drehzahlbereich übt also das Relais 9
auch mit dem Anker 14 eine Regeltätigkeit aus, die der des Spannungsreglers 5 ähnlich
ist. Nur wirkt diese Regeltätigkeit der des Spannungsreglers 5 entgegen.
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Schließlich bleiben die Kontakte 30, 37 ständig geschlossen, so daß
nun die Wicklung 3 in umgekehrter Richtung wie zu Beginn der Regelung unmittelbar
mit den Netzpolen verbunden ist. Die Gefahr eines Kurzschlusses zwischen den Netzpolen
ist dabei weder in der Anfangs- noch in der Encllage beider Anker 13 und 14 des
Relais 9 gegeben da infolge der Anordnung der Anschläge 23 und 32 die Kontaktego,
26 des Ankers 13 und 31, 33 sowie 30,37 des Ankers 14 nicht geschlossen sein:
können. solange die Kontakte i9, 21 sowie 22, 25 des Ankers 13 und 34 36 des Ankers
i.i geschlossen sind, und umgekehrt. Die Gefahr eines beim Schalten der Kontakte
stehentleibenden Lichtbogens ist dadurch vermindert, daß in Reihe mit den Widerständen
27
bzw. 38 die Kontaktpaare i9, 21 bzw. 31, 33 vorhanden sind, wodurch die
auf die einzelnen Kontaktpaare entfallende Lichtbogenspannung herabgesetzt ist.
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Gemäß der beschriebenen Einrichtung ist die Anordnung der Kontakte
sowie die Begrenzung ihrer Schaltwege durch die Anschläge so gewählt, daß, solange
die Kontaktpaare 22, 25 des Ankers 13 und 30, 37 des Ankers 14 sich periodisch öffnen
und schließen, solange also das Relais durch Betätigung dieser Kontaktpaare eine
Regeltätigkeit ausübt, keine anderen Kontakte und Zwischenträger aufeinander bzw.
an den Anschlägen reiben, so daß die Regelung ungehindert und nur, unter dem gewünschten
E'infiuß der zu regelnden Größe stattfindet.
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Entsprechend ihrer Aufgabe, nämlich der Ausübung einer Regelungstätigkeit,
bestehen die Kontakte 22, 25, 30 und 37 aus einem sehr harten Werkstoff,
zweckmäßig aus Wolfram; die übrigen KÄntakte bestehen beispielsweise aus Silber.
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Die geschilderte Anordnung läßt sich auf eine beliebige Anzahl weiterer
Nebenschlußwicklungen, die in Abhängigkeit von der durch den Spannungsregler geregelten
Nebenschlußwicklumg zu steuern sind, ausdehnen. Die übrigen Einrichtungen nach dem
Ausführungsbeispiel des Hauptpatents können auch bei der erfindungsgemäßen Anordnung
angewendet werden.