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Schaltanordnung zum Konstanthalten der Spannung von Wechselstroirgeneratoren
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltanordnung zum Konstanthalten der Spannung von Wechselstromgeneratoren, die trotz Schwankungen der Belastung und bzw. oder Drehzahl der Maschine im wesentlichen auf einem bestimmten Wert bleiben soll. Die Generatoren sollen dabei gleichzeitig zum Aufladen einer Akkumulatorenbatterie mit gleichgerichtetem Strom und zur Speisung anderer Verbraucher, z. B. von Heizgeräten, mit Wechselstrom dienen können.
Der Wechselstromgenerator, welche Bezeichnung auch Drehstromgeneratoren umfasst, kann insbesondere ein Stromerzeuger für Fahrzeuge sein, der von einem Fahrzeugmotor, oder bei Schienenfahrzeugen von einer Achse, oder auch auf andere Weise angetrieben ist, wobei die Art des Antriebes Drehzahlschwankungen in weiten Grenzen bedingt.
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(österr. Patentschrift Nr. 173123)besteht aus einem Wechselstrom- oder Drehstromgenerator, der über einen Gleichrichter auf die Batterie arbeitet. Eine Erregerwicklung des Generators ist über einen besonderen Erregergleichrichter an den Generator angeschlossen. Zwischen Gleichrichter und Generator ist eine mit Gleichstrom vormagnetisierte Drossel geschaltet, deren Vormagnetisierung mit Hilfe zweier, in entgegengesetztem Sinn wirkender Wicklungen hervorgerufen ist.
Eine dieser Wicklungen ist von einem konstanten, die andere von einem der Batteriespannung proportionalen Strom durchflossen. Die Drossel und die Wicklungen sind derart ausgebildet, dass beim Erreichen einer bestimmten Batteriespannung die Erregung des Generators so weit verringert ist, dass praktisch kein Ladestrom mehr fliesst. Um den Strom in der einen Richtung konstant zu halten, ist in diesen Stromkreis ein Eisenwasserstoffwiderstand eingeschaltet. Um die Einrichtung zur richtigen Funktion zu bringen, ist der Generator als Spezialmaschine mit mehreren Erregerrichtungen ausgebildet. Der gesamte von dem Wechselstromgenerator gelieferte Strom wird gleichgerichtet.
Dies ist auch bei einer andern bekannten Steuereinrichtung für Wechselstromgeneratoren (deutsche Patentschrift Nr. 926147) der Fall, mit denen ausser einer Batterie auch noch ein anderer Verbraucher gespeist werden kann. Die an dem Verbraucher liegende Spannung wird mit Hilfe eines Kohlensäulenreglers konstant gehalten und liegt an einer, Gleichstromwicklung eines Transduktors, der noch zwei weitere Gleichstromwicklungen aufweist, die von dem Ladestrom der Batterie bzw. von dem Belastungsstrom durchflossen sind. Der Transduktor steuert den mittels eines gesonderten Gleichrichters gleichgerichteten Erregerstrom des Wechselstromgenerators.
Nach einem weiteren Vorschlag (USA-Patentschrift Nr. 2, 519,650) wird die Erregung eines zum Aufladen einer Batterie bestimmten Wechselstromgenerators mit Hilfe einer dessen Feld beeinflussenden Drosselspule gesteuert, die mit einer zusätzlichen Gleichstromwicklung zur Regelung ihrer Impedanz versehen ist. In Serie mit dieser Wicklung liegt ein von der Batteriespannung abhängiger Widerstand, nämlich ein Kohlensäulenregler.
Weiters wurde vorgeschlagen (Schweizer Patentschrift Nr. 316.006), das Feld eines Wechselstromgenerators mit Hilfe eines Streutransformators, einer diesem vorgeschalteten Drosselspule und einer mit mehreren Gleichstromwicklungen versehenen Regeldrossel zu regeln, welche gemeinsam den Regelmechanismus darstellen, zu dem noch Einstellwiderstände hinzutreten.
Diesen Vorschlägen haften als Mängel teils die Verwendung empfindlicher Regelwiderstände, energieverzehrender Vorschaltwiderstände oder die Notwendigkeit einer speziellen Bauart des Wechselstromgenerators an. Die entsprechenden Anlagen sind daher entweder für rauhen Betrieb nicht sehr tauglich,
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weisen einen geringen Wirkungsgrad auf oder bedingen teure Spezialkonstruktionen der Maschinen von grösserem Platzbedarf.
Von diesen Nachteilen ist die vorgeschlagene Schaltung frei, bei welcher die Erregerwicklung des Generators über einen Transduktor an die Generatorklemmspannung angeschlossen ist und bei welcher erfindungsgemäss der letztere Transduktor ausser der den Erregerstrom des Generators führenden Wicklung sechs weitere Wicklungen aufweist, von denen die eine mit der Batteriespannung proportionalem Strom, eine zweite bzw.
eine weitere mit der Differenz zwischen Generator-und Batteriespannung proportionalem Strom, wie eine vierte mit von einem Gleichrichter, der von einem in einer Zuleitung zu dem Wechselstromverbraucher gelegenen Stromtransfolmator versorgt ist, geliefertem Strom gespeist, eine weitere Wicklung als Rückkopplungswicklung von dem Erregerstrom durchflossen, eine letzte Wicklung mit einer Drosselspule in Serie und samt der vorgeschalteten Drossel parallel zu der den Erregerstrom führenden Wicklung geschaltet und ausschliesslich durch Anordnung und Bemessung dieser Wicklungen die Klemmenspannung des Generators bei überwiegender Belastung durch den Wechselstromverbraucher ohne zusätzliche Widerstände im wesentlichen konstant und stabil erhalten ist.
In der Zeichnung ist ein Schaltschema dargestellt, das eine beispielsweise Ausführungsform der erfindungsgemässen Schaltung wiedergibt, die im folgenden näher erläutert ist.
Die Erregerwicklung einer als Drehstromgenerator angenommenen Wechselstrommaschine wird von einem z. B. als Trockengleichrichter ausgebildeten Gleichrichter U 1 gespeist. der über einen selbsttätigen Überstromschalter mit Kontakten K,K an der verketteten Spannung des von diesem Generator versorg- ten Drehstromnetzes liegt. Der Erregergleichstrom durchfliesst eine Wicklung eines mit sechs weiteren Wicklungen 1-6 versehenen Transduktors. An den drei Phasen liegt ein Wechselstromverbraucher und über einen Gleichrichter U eine aufzuladende Batterie.
Der Transduktor regelt die Stromzufahrung in den Gleichrichter U je nach dem Stande seiner Gleichstromsättigung, welche durch das Verhältnis der Amperewindungen der Wicklung 1, zu den entgegenwirkenden Amperewindungen der von dem Ladestrom der Batterie durchflossenen Wicklung 2 und gegebenenfalls der Wicklung 3 bestimmt ist. Die letztere führt nur bei vollgeladener Batterie Strom, da die von der Batteriespannung elektromagnetisch gesteuerten Kontakte K, K sich öffnen, wenn diese den entsprechenden Wert erreicht. Die Wicklung 4wird über einen Stromtransformator T über einen Trockengleichrichter U3 gespeist und bewirkt eine Gleichstromsättigung des Transduktors in Abhängigkeit von der Belastung des Generators.
Die Wicklung 5, der eine Drossel L vorgeschaltet ist, liegt an den Klemmen der von dem Erregergleichstrom durchflossenen Wicklung, sie stabilisiert die Funktion des Regelsystems und verhindert dessen Eigenschwingung. Zur Erhöhung des Wirkungsgrades der Vorrichtung dient die als Rückkopplungswirkung ausgebildete Wicklung 6.
Das Arbeiten der Anlage kann in einfacher Weise mit Hilfe eines Kontrollichtes sichtbar gemacht
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tential, so dass in diesem Fall durch eine dort angeschlossene Kontrollampe kein Strom fliesst. Diese leuchtet aber auf, wenn infolge zu niedriger Generatordrehzahl oder nach Trennung der Kontakte K, K, zwischen den Punkten A, B Strom aus der Batterie fliesst. Die Kontakte K., K, bilden das Schaltorgan eines Überspannungsschutzes und werden von einem Hilfsrelaissystem selbsttätig voneinander getrennt, sobald die Generatorspannung die zulässige Grenze überschreitet. Der Erregerstrom des Generators ist dann un- terbrochen. D äs aufleuchtende Kontrollicht zeigt diese Störung an.
Die Trennung der beiden Kontakte Kl, K, bleibt bestehen, bis ein Schalter V ausgeschaltet ist, der ferngesteuert sein, aber auch durch andere Relaissysteme ersetzt werden kann.
Die erfindungsgemässe Schaltung kann nicht nur an Stromversorgungsanlagen für Fahrzeuge, sondern auch an stabilen Anlagen überall dort mit Vorteil verwendet werden, wo neben einem Gleichstromverbraucher ein Wechselstromverbraucher an einen Generator angeschlossen ist und der Wechselstromverbrauch überwiegt.
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