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Elektromagnetischer Zitterregler für Stromerzeuger mit veränderlicher
Drehzahl, insbesondere für Lichtmaschinen von Kraftfahrzeugen Die Erfindung betrifft
einen Spannungsregler für mit stark veränderlichen Drehzahlen arbeitende Stromerzeuger,
bei dem eine von einem Winkelanker gesteuerte, mit einem Doppelkontakt versehene
Kontaktfeder zwischen zwei feststehenden Kontakten schwingt, und zwar so, daß sich
der bewegliche Kontakt je nach dem Drehzahlbereich der Lichtmaschine - in sehr rascher
Folge gegen einen der beiden feststehenden Kontakte schließt und öffnet. Durch den
einen, den unteren Drehzahlbereich regelnden fixen Kontakt wird ein Widerstand während
des öffnens vor die Erregerspule des Feldes der Lichtmaschine geschaltet und während
des Schließens der beiden Kontakte kurzgeschlossen.
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Bei Erhöhung der Drehzahl wird der mittlere Federkontakt gegen den
anderen feststehenden Kontakt geschlossen und geöffnet. Bei dieserRegelstufe wird
während des Schließens beider Kontakte die Feldwicklung kurzgeschlossen, und damit
erreicht die magnetische Feldstärke in den Polen kurzzeitig theoretisch den Wert
Null (oberer Drehzahlbereich).
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Das Schließen und öffnen der Kontakte geht in beiden Regelstufen in
sehr rascher Folge vor sich, wodurch sich die so auf Spannung geregelte Lichtmaschine
auf einen mittleren Spannungswert einstellt. In der Praxis können die oben geschilderten
Einstellwerte im stationären Einstellprüfstand leicht erreicht werden, während jedoch
die im Fahrbetrieb, insbesondere in Kraftfahrzeugen mit Dieselantrieb auftretenden
harten Stöße und raschen Schwingungen die Funktion des Reglers derart beinflussen,
daß die Einstellwerte im ungünstigen Sinne sehr stark verschoben werden.
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Zur Beseitigung dieses Übelstandes wurde bereits vorgeschlagen, eine
sehr weiche Kontaktfeder zu verwenden, die gegen eine mit ihr gemeinsam
bewegte
starre oder steife Stützplatte mit Vorspannung anliegt und so angeordnet ist, daß
die Kontaktfeder beim Schwingen gegen den Kontakt für den unteren Drehzahlbereich
starr und beim Schwingen gegen den Kontakt für den oberen Drehzahlbereich federnd
anschlägt.
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Diesem Stand der Technik gegenüber schafft die Erfindung einen Zitterregler,
bei dem eine wesentlich gleichmäßigere Konstanthaltung der Spannung dadurch erreicht
wird, daß die Doppelkontaktfeder an beide starren Regelkontakte, also sowohl an
den für den unteren als auch an den für den oberen Drehzahlbereich, weich federnd
anschlägt. Zu diesem Zweck sind Kontaktfeder und Stützplatte erfindungsgemäß in
solchem Abstand voneinander angeordnet, daß die Kontaktfeder nur bei Anpressen an
den Kontakt für den unteren Drehzahlbereich, das ist in stromlosem Zustand des Relais,
von der Stützplatte gestützt wird, dagegen in Betrieb an beide feststehenden Kontakte
frei federnd anschlägt, so daß die Prellungen zwischen dem beweglichen und den beiden
festen Kontakten vollkommen ausgeschaltet sind.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Kontaktfeder
oder die mit dieser gemeinsam am Winkelanker befestigte Anschlagplatte gekröpft
ausgebildet, so daß die beiden schwingenden Teile im entspannten Zustand in räumlichem
Abstand etwa parallel zueinander liegen.
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`'eitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung werden an Hand der
Zeichnung näher erläutert, deren Fig. i ein Prinzipschema des Spannungsreglers zeigt,
wobei die Stellung von Anker und Kontaktfeder dem stromlosen Zustand entspricht,
während in Fig. 2 und 3 die Stellungen der Regelorgane in den beiden Regelphasen
im unteren und oberen Drehzahlbereich festgehalten sind.
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Der in Fig. i dargestellte Zitterregler besteht aus einem :Magnetgestell
i mit einem Magnetkern 2, der eine Stromspule 3 und eine Spannungsspule 4 trägt.
An dem aufwärts gerichteten Schenkel des Magnetgestelles i ist ein Ankerträger 5
isoliert angebracht und auf diesem der rechtwinklig ausgebildete Anker 6 mittels
der Federplatte 7 aufgehängt, an dessen nach abwärts gerichtetem Schenkel eine weiche
Kontaktfeder 8 und eine starre oder zumindest wesentlich steifere, gleich lange
Stützplatte 9 gemeinsam befestigt sind. Die Kontaktfeder, die den durch eine Ausnehmung
der Stützplatte hindurchgreifenden Doppelkontakt 1o trägt, ist erfindungsgemäß nahe
ihrem oberen Ende gekröpft, so daß sie in entspanntem Zustand im Abstand d nahezu
parallel der Stützplatte 9 liegt. Kontakt io arbeitet mit zwei feststehenden Kontakten
i i und 12 zusammen, von denen i i die Regelung des unteren und 12 die des
oberen Drehzahlbereiches besorgt. Die Stützplatte 9 ist auf der dem Kontakt 12 zugewandten
Seite der Kontaktfeder 8 angeordnet.
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In dem Schaltplan bedeuten ferner 13 die Gleichstromlichtmaschine,
14. deren Erregerwicklung, 15 einen Vorschaltwiderstand, 16 eine Batterie und 17
einen zwischen Lichtmaschine und Batterie liegenden selbsttätigen Ladeschalter.
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In der Ruhelage des Reglers, das ist im stromlosen Zustand des Relais,
wird der Winkelanker 6 durch die in Richtung des Pfeiles wirkende Vorspannung der
Federplatte 7 so weit von dem Magnetkern 2 abgehoben, bis die an den feststehenden
Kontakt i i angepreßte Kontaktfeder 8 von der Stützplatte 9, gegen die sie sich
durchbiegt, abgefangen wird, so daß diese beiden Teile unter Druck aneinander anliegen.
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Bei eingeschaltetem Regler ergeben sich nun je nach der erreichten
Spannung bzw. Drehzahl folgende drei Hauptstellungen der Regelkontakte: A. Drehzahlbereich
bis zur Erreichung der eingestellten Vollastspannung.
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Das Reglerrelais liegt unter der Spannung -der Lichtmaschine 13, die
Lichtmaschinenspannung hat die am Regler eingestellte Vollastspannung erreicht,
der Anker 6 überwindet die Vorspannkraft der Federplatte 7, und die Stützplatte
9 nimmt den durch die gekröpfte Form der Feder 8 bedingten Abstandswert d' zur Feder
8 ein (s. Fig. 2), so daß die Kontakte io und ii noch mit mäßigem Kontaktdruck geschlossen
sind. Durch Schwingungen des Fahrzeugmotors wird jedoch Kontakt io von i i kurzzeitig
abgehoben, und es tritt eine vorzeitige Ausregelung des gewünschten Spannungswertes
ein. Beim Rückschwingen des Ankers drückt jedoch die starre Stützplatte 9 beim Schließen
der Kontakte den Kontakt io mit größerem Druck an den Kontakt i i, wodurch die Spannung
wieder auf ihren eingestellten Wert zurückgeführt wird, der dem geschlossenen Zustand
der Kontakte entspricht.
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B. Regelung der Lichtmaschinenspannung im unteren Drehzahlbereich.
Die hierzu gehörige Stellung der Kontakte ist in Fig. 2 dargestellt.
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Die Lichtmaschinenspannung übersteigt den eingestellten Regelwert;
der Anker 6 hebt den Kontakt io kurzzeitig von Kontakt i i ab; der Vorwiderstand
15 wird in die Feldregelung eingeschaltet und dadurch das Feld geschwächt; die Lichtmaschinenspannung
sinkt wieder unter den eingestellten Regelwert ab, die Kontakte io und ii werden
geschlossen und dadurch der Vorwiderstand 15 kurzgeschlossen. Dieses Spiel der Kontakte
wiederholt sich in rascher Folge (Zitterbewegung der Kontakte). Bei starrem Anschlag
des federnden Kontaktes io an den feststehenden Kontakt i i würde der erstere durch
die Wirkung der Motorschwingungen abprallen, und die elektrisch gesteuerte Pendelbewegung
deb Kontaktes io würde in Richtung zum anderen feststehenden Kontakt 12 abgelenkt
werden, was einem Vergrößern der Öffnungszeit der Kontakte und damit einer niedrigeren
Ausregelung der Spannung gleichkäme.
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Durch die erfindungsgemäße Ausführung der Kontaktfeder 8 wird die
durch das Ausschwingen des Ankers 6 in Richtung des Kontaktes 12 vergrößerte Öffnungsstrecke
zwischen den Kontakten io und ii beim Zurückschlagen des Ankers in
Richtung
zum Kontakt i i im Moment des Schließens beider Kontakte durch einen erhöhten Kontaktdruck
ausgeglichen, wobei durch den etwa auf den geringeren Wert d' eingestellten räumlichen
Abstand zwischen Kontaktfeder und Stützplatte verhindert wird, daß der Kontakt io
vom Kontakt i i abprallt. Die Spannung behält dadurch den gewünschten Wert bei.
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C. Regelung im oberen Drehzahlbereich. Fig. 3 zeigt die zugehörige
Stellung der Regelkontakte. Die Lichtmaschinenspannung steigt durch Drehzahlerhöhung
weiter, und Kontakt io berührt den am Pluspol der Lichtmaschine angeschlossenen,
der Regelung des oberen Drehzahlbereiches dienenden Kontakt 12, wobei sich zwischen
Stützplatte 9 und Kontaktfeder 8 infolge des Zurückfederns der letzteren der etwas
vergrößerte Abstand d" einstellt. Der Erregerstromkreis der Lichtmaschine wird kurzgeschlossen,
und die Lichtmaschinenspannung sinkt, wobei sich die Kontakte io und 12 wieder öffnen.
Dies wiederholt sich in rascher Folge. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung
und Anordnung der Kontaktfeder 8 und der Stützplatte 9 'kann derAnker 6 und mit
diesem die Stützplatte 9 sehr weit in Richtung zum Kontakt 12 ausschwingen, wodurch
der Kontaktdruck von Kontakt io auf 12 wesentlich vergrößert wird. Beim Zurückschwingen
des Ankers besteht durch den genügend großen Abstand von Kontaktfeder und Stützplatte
keine Gefahr der Beeinflussung der Kontaktfeder 8 und somit des Kontaktes io durch
die in Richtung zum Kontakt i i stark zurückschwingende Stützplatte. Der so für
den oberen Drehzahlbereich eingestellte Spannungsbereich (Leerlaufspannung) wird
selbst bei den größten auftretenden Stößen und Schwingungen mit großer Genauigkeit
nicht nur eingehalten, sondern dieser Wert kann auch in abnehmender Richtung beeinflußt
werden. Es wird also insbesondere in dieser Funktionslage die gewünschte Regelwirkung
durch die Form und Anordnung der Kontaktfeder 8 verbessert. Bei einer anderen Ausführungsform
der Erfindung wird der erforderliche Abstand zwischen Kontaktfeder und Stützplatte
durch Einlegen einer Distanzplatte an der Befestigungsstelle oder durch Anordnung
der beiden Teile beiderseits des entsprechend geformten vertikalen Schenkels des
Ankers hergestellt.