Elektrische Anlage, insbesondere für Fahrzeuge. Die Erfindung bezieht sich auf eine elek trische Anlage, insbesondere für Fahrzeuge, mit einem Verbundstromerzeuger, dessen Hauptstrom- und Nebenschlusserregerwick- lungen einander gleichgerichtet sind und dessen Spannung mittels eines elektromagne tischen Schnellreglers geregelt wird.
Gemäss der Erfindung ist die Haupt stromwicklung des Verbundstromerzeugers so bemessen, dass bei einer vorbestimmten höchstzulässigen Drehzahl und einem vorbe stimmten höchstzulässigen Belastungsstrom der Nebenschlusserregerstrom mindestens bis auf seinen Wert bei Leerlauf und der vor bestimmten höchstzulässigen Drehzahl zu rückgeht.
Verbundstromerzeuger mit elektromagne tischem Schnellregler bieten bei einer solchen Bemessung der Hauptstromwicklung wesent liche Vorteile. Bei Nebenschlussmaschinen be hält der Erregerstrom bei Belastung der Ma schine beträchtliche Werte bei. Dieser Er- regerstrom -muss bei Verwendung von Kon taktreglern für die Spannungsregelung von den Kontakten des Reglers gesteuert werden.
Da die Werkstoffe für diese Kontakte nur bestimmten Beanspruchungen standhalten, war man bislang bei Überschreitung eines bestimmten Stromwertes bezw. einer bestimm ten Maschinenleistung gezwungen, den Er regerstrom auf mehrere Kontakte zu vertei len.
Mit einem Verbundstromerzeuger in einer elektrischen Anlage gemäss der Erfindung ist es dagegen möglich, die Spannungsregelung auch bei Maschinen grösserer Leistung mit einem einzigen Regler zu bewältigen, da der Erregerstrom in der Nebenschlusswicklung nunmehr mit zunehmender Drehzahl selbst beim vorbestimmten höchstzulässigen Be- lastungsstrom der Maschine rasch geringe Werte annimmt.
Bei Verwendung sogenannter Zweikon- taktregler wird durch den Verbundstrom erzeuger in einer elektrischen Anläge gemäss der Erfindung folgender wesentlicher Vorteil erzielt. Bei Anlagen mit diesen Zweikontakt reglern wird in einem bestimmten untern Dreh zahlbereich ein in Reihe mit der Nebensehluss- wicklung geschalteter Widerstand periodisch kurzgeschlossen, in einem anschliessenden obern Drehzahlbereich die Erregerwicklung selbst periodisch kurzgeschlossen. Bei niedri gen Drehzahlen ist bekanntlich der Neben schlusserregerstrom am grössten, so dass dem untern Drehzahlbereich ein verhältnismässig grosser Erregerstrom entspricht, der mit zu nehmender Drehzahl abnimmt.
Die rasche Abnahme des Nebenschlusserregerstromes, wie sie mit dem neuen Verbundstromerzeu ger erzielt wird, bedeutet also, dass der Reg ler schon bei verhältnismässig niedrigen Dreh zahlen der Maschine in der dem obern Dreh zahlbereich entsprechenden Kontaktstellung regelt. Eine praktische Erfahrung, für die eine Begründung noch nicht bekannt ist, lehrt, dass die im Betrieb auftretenden Er schütterungen bei Regelung in der "Ober- lage" praktisch keinen Einfluss haben, so dass der Regler gegen Erschütterungen im Betrieb unempfindlich wird.
In der beiliegenden Zeichnung sind meh rere Ausführungsbeispiele des Erfindungs gegenstandes dargestellt, und zwar zeigen: Abb. 1 eine Stromerzeugeranlage mit elektromagnetischem Zweikontaktregler, Abb. 2 einige Nebenschluss-Erregerstrom- kurven und Abb. 3 eine Anlage mit einer Anlasslicht- maschine.
In Abb. 1 ist ein Verbundstromerzeuger schematisch dargestellt, der einen Anker 1, eine Hauptstromerregerwicklung 2 und eine Nebenschlusserregerwicklung 3 aufweist. Die Hauptstromwicklung 2 und die Nebenschluss- wieklung 3 sind einander gleichgerichtet, wirken also im gleichen Sinne erregend. Die Nebenschlusswicklung 3 ist hinter der Hauptstromwicklung 2 angeschlossen, so da.ss der Nebenschlusserregerstrom die Haupt stromwicklung durchfliesst.
In Reihe mit der Nebenschlusswicklung 3 liegt ein Widerstand 4, der in der Ruhelage durch Kontakte 5, 6 eines elektromagne tischen Schnellreglers 8 kurzgeschlossen ist, der im wesentlichen einen Magnetkern 81 mit einer von der Spannung des Stromerzeu gers beeinflussten Wicklung 82 und einen Anker 83 aufweist.
Mer einen selbsttätigen Schalter 9, der nur schematisch dargestellt ist, können ein elektrischer Sammler<B>10</B> und Stromverbrau cher 11 mit dem Stromerzeuger 1, 2, 3 ver bunden werden.
Die Hauptstromwieklung 2 ist nun so be messen, dass hei einer für den Stromerzeuger vorbestimmten höchstzulässigen Drehzahl und einem vorbestimmten höchstzulässigen Belastungsstrom der Erregerstrom in der Ne benschlusswicklung 3 mindestens bis auf sei nen Wert bei Leerlauf und der vorbestimm ten höchstzulässigen Drehzahl zurückgeht.
Die Stromverhältnisse seien an Hand der Kurven in Abb. 2 veranschaulicht.
In Abb. 29 ist der Nebenschlusserreger- strom .J" in Abhängigkeit von der Umdre hungszahl des Stromerzeugers aufgetragen. Darin ist a eine Kurve für den sich unter dein Einfluss des Reglers ergebenden Strom verlauf in der Erregerwicklung einer Neben schlussmaschine, bei der der Widerstand der an die Maschine angeschlossenen Verbrau cher einen solchen konstanten Wert besitzt. dass die Maschine. mit einem vorbestimmten höchstzulässigen Läuferstrom belastet ist.
Die Kurve b zeigt den Erre--erstroniverlauf der selben Nebenschlussma.sehine bei Leerlauf. gilt also für den Fall, dass die Stromver braucher und der Sammler nicht mit dem Stromerzeuger verbunden sind. der Maschine also kein Strom entnommen wird.
Der unterschiedliche Verlauf der Kurven a und 1) ist, wie allgemein bekannt, auf die mit zunehmendem Läuferstrom zunehmende Ankerrückwirkung und auf den Ohmschen Widerstand im Läuferstromkreis der Ma schine zurückzuführen.
Die Kurve a zeigt einen wesentlich fla cheren Verlauf als die Kurve b. Der Er regerstrom der Nebenschlussmaschine behält also bei Belastung der Maschine beträcht liche Werte bei.
Bei Anwendung der in der besonderen Weise bemessenen Hauptstromwicklung 2 er gibt sich dagegen, bei höchstzulässiger Be lastung des Verbundstromerzeugers, für den Stromverlauf in der Nebenschlusswicklung 3 die Kurve c. Diese Kurve c fällt ziemlich steil ab und erreicht bei der Umdrehungszahl x, die der vorbestimmten höchstzulässigen Drehzahl des Stromerzeugers entsprechen möge, die Leerlauferregerstromkurve b.
Wäh rend also bei einer Nebenschlussmaschine der Erregerstrom in der Nebenschlusswicklung bei höchstzulässiger Belastung und höchst zulässiger Drehzahl A -f- B Amp. (siehe Abb. 2) betragen würde, wird nun beim Ver bundstromerzeuger der Differenzbetrag A zwischen den Kurven a und c von der Haupt stromwicklung 2 bestritten, und die Neben schlusswicklung 3 führt nun noch den ge ringfügigen Strom B.
Die Hauptstromwicklung 2 ist also be messen nach der Differenz zwischen den Amperewindungen bei höchstzulässiger Be lastung und denen bei Leerlauf der Maschine, die bei der höchstzulässigen Drehzahl von der Erregerwicklung einer Nebenschluss- maschine allein aufgebracht werden. Zur näheren Erläuterung diene ein Zahlenbeispiel. Die Erregerwicklung einer Nebenschluss- maschine von 130 Watt Leistung habe 200 Windungen. Der höchstzulässige Be lastungsstrom dieser Maschine betrage 30 Am pere.
Bei der höchstzulässigen Drehzahl sei der Erregerstrom bei Leerlauf (Strom B in Abb. 2) zu 0,2 Amp. gemessen worden, bei höchstzulässiger Belastung (Strom A + B in Abb. 2) zu 1,4 Amp. Die Differenz A beträgt also 1,2 Amp. Das ergibt bei 200 Windungen der Nebenschlusswicklungen 1,2 X 200 - 240 Amperewindungen. Bei einem Verbundstromerzeuger müssen nun diese 240 Amperewindungen von der Haupt stromwicklung aufgebracht werden.
Da der höchstzulässige Belastungsstrom der Ma schine 30 Ampere betragen soll, muss also die Hauptstromwicklung
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erhalten. Die Kurve c kann bei entsprechender Be messung der Hauptstromwicklung 2 noch steiler verlaufen und im Grenzfalle bei der höchstzulässigen Belastung beim Werte Null anlangen.
Durch die Erzielung eines solchen steil abfallenden und bei sehr niedrigen Werten anlangenden Nebenschlusserregerstromverlau- fes bei Belastung der Maschine ist erreicht, dass bei Anwendung von Einkontakt-Schnell- reglern mit dem einen Kontaktpaar Maschi nen wesentlich grösserer Leistungen als bis her gesteuert werden können. War man bis lang gezwungen, bei Nebenschlussmaschinen von einer bestimmten Leistung an mit Döp- pelerregerwicklungen und mehreren Reglern zu arbeiten, so kommt man jetzt mit der neuen Verbundmaschine für diese Leistungen mit einem einfachen Regler aus.
Belässt man anderseits die Anordnung mehrerer Regler, so kann man nunmehr durch entsprechende Bemessung des Ankers der Maschine die Leistung der Maschine wesentlich steigern.
Bei Anordnungen mit Zweikontaktregler, wie in Abb. 1 dargestellt, ergibt sich durch die neue Hauptstromwicklung 2 noch folgen der wesentlicher Vorteil. In einem bestimmten untern Drehzahlbereich regelt der Regler mit den "untern" Kontakten<B>5,</B> 6. Durch diese wird periodisch der Widerstand 4 kurzge schlossen bezw. in Reihe mit der Neben schlusswicklung 3 geschaltet und dadurch die Spannung der Maschine 1, 2, 3 auf den ge wünschten Wert geregelt.
Ist mit zunehmen der Drehzahl der Nebenschlusserregerstrom auf einen bestimmten Wert gesunken, so regelt der Regler 8 in einem bestimmten an den untern Drehzahlbereich anschliessenden obern Drehzahlbereich mit den "obern" Kon takten 6, 7. Durch diese wird die Neben schlusswicklung 3 periodisch kurzgeschlossen und dadurch die Spannung der Maschine ge regelt.
Es ist eine bisher nicht ergründete Erfahrungstatsache, dass ein Zweikontaktreg- ler, sobald er mit den "obern" Kontakten regelt, gegen Erschütterungen, wie sie im Be trieb auftreten, praktisch unempfindlich ist, bei der Reglung mit den "untern" Kontakten dagegen nicht in dem Masse. Je früher, d. h. bei je geringeren Drehzahlen der Regler mit den "obern" Kontakten regelt, um so ein wandfreier wird also die dann von den Er schütterungen unbeeinflusste Spannungsrege lung.
Durch Anwendung der in der besonderen Weise ausgelegten Hauptstromwicklung 2 wird nun, wie Kurve e in Abb. 22 zeigt, er reicht, dass der Nebenschlusserregerstrom sehr rasch, d. h. bereits bei niedrigeren Drehzah len als bei einer Nebenschlussmaschine ge ringe Werte annimmt, so dass der Regler früher mit den "obern" Kontakten regelt.
Neben der Möglichkeit, wegen des kleinen Drehzahlbereiches für die "untern" Kontakte mit der Belastung dieser .Kontakte hinauf gehen zu können (und dadurch die oben für den Einkontaktregler geschilderten Vorteile zu erzielen), ist also die neue Anordnung deswegen vorteilhaft, weil der Regler in folge frühzeitiger Regelung mit den "obern" Kontakten aus der oben genannten Tatsache heraus gegen Erschütterungen unempfind licher wird.
In Fortführung des Erfindungsgedankens lassen sich alle diese Vorteile auch bei einer elektrischen Anlage für Fahrzeuge mit An lasslichtmaschinen erzielen. Bislang diente bei solchen Maschinen für den Anlasser betrieb eine Hauptstromwicklung, die beim Stromerzeugerbetrieb entweder ausgeschaltet oder kurzgeschlossen wurde.
Nunmehr kann die Anlassliehtmaschine mit einer in vor stehend beschriebener Weise bemessenen Hauptstromwicklung ausgerüstet und eine Einrichtung vorgesehen werden, durch die die Lichtmaschine bei Umschaltung vom An lasser- auf den Lichtmaschinenbetrieb als Verbundstromerzeuger mit einander gleichge richteten Hauptstrom- und Nebenschlusswick- lungen geschaltet wird. Ein Ausführungs beispiel zeigt Abb. 3. Eine Anlasslichtniisebine weist einen An ker 12. eine Hauptslromwicklung 13 und eine Nebenschlusswicklung 23 auf.
Die Enden der Hauptstromwichlung 13 sind an zwei Kontaktbriielien 17, 18 eines Relais 1.6 an geschlossen. Der Anker 12 ist mit einem Ar beitskontakt 20 und einem Ruhekontakt 21 des Relais 1.6 verbunden, während an einem andern Arbeitskontakt 19 des Relais<B>1.6</B> ein Sammler 15 angeschlossen ist. Mit der Kon taktbrücke 18 sind ausserdem ein (schema tisch dargestellter) selbsttätiger Schalter ?5 und ein Widerstand ?2 verbunden. Der Wi derstand ?? liegt in Reihe mit der Neben schlusswicklung 23 und wird in der Ruhelage durch Kontakte 241, 242 eines elektromagne tischen Reglers 24 kurzgeschlossen.
Zu dem Regler 24 gehört ein Magnetkern ?43. eine Spannungsspule 244 und ein die Kontakte 241, 242) betätigender Anker 245.
Durch Einschalten eines Anlassschalters 14 wird die Spule<B>161</B> des Relais 16 mit dem Sammler 15 verbunden und das Relais 16 er regt, wodurch die Kontaktbrücken 17 bezw. 18 auf die Arbeitskontakte 19 bezw. 20 ge legt werden. Dadurch ist die Hauptstrom wicklung 13 einerseits in. Reihe mit dem Anker 12 geschaltet, anderseits an den Samm ler 15 angeschlossen. und der Anlasserbetrieb ist hergestellt.
Durch Ausschalten des Anlassschalters 14 schaltet sich auch das Relais l f, wieder aus. In der Ausschaltstellung legt sich die Kontaktbriieke 1.7 an den Ruhekontakt. 21, wodurch die Hauptstromwicklung <B>13</B> aber mals in Reihe mit dem Anker 12, und zwar gleichgerichtet mit dei- Nebenschlusswieklung 23 geschaltet wird, so dass die Maschine nun mehr beim Stronierzeugerbetrieb als Ver bundmaschine arbeitet.
Erreicht der Stromerzeuger 12, 13, 23, der beispielsweise vom Motor eines Kraft wagens angetrieben wird, eine bestimmte Drehzahl, so schliesst sich der selbsttätige Schalter 25 und verbindet den Stromerzeu ger mit dem Sammler 15. so dass dieser ge laden wird. Bei weiterer Drehzahlsteigerung erreicht der Stromerzeuger die für den Be- trieb gewünschte Spannung, auf die der Reg ler 24 dann in bekannter Weise durch perio disches Kurzschliessen und Einschalten des Widerstandes 22 regelt.
Wie aus Abb. 3 ersichtlich, wird sowohl im für den Anlasserbetrieb eingeschalteten Zustand das Relais 1.6 als auch im für den Stromerzeugerbetrieb ausgeschalteten Zu stand des Relais 16 die Hauptstromwicklung 13 einbezogen. Die Hauptstromwicklung 13 ist nun in der gleichen Weise bemessen wie die Hauptstromwicklung 2 des Beispiels nach Abb. 1. Beim Stromerzeugerbetrieb werden somit die gleichen Vorteile erzielt, wie sie zu dem Beispiel nach Abb. 1 bezw. vorstehend allgemein geschildert worden sind.
An Stelle des dargestellten doppelpoligen Relais können auch zwei einpolige Relais verwendet werden, deren Erregerspulen mit tels des Anschlussschalters 14 entweder par allel zueinander oder in Abhängigkeit von einander an die Erregerstromquelle, als welche der Sammler 15 dient, angeschlossen werden können.