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Elektrischer Spannungsregler für Lichtmaschinen
EMI1.1
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dgl.,leitung 10 angeschlossen ist. In Reihe mit der Spannungsspule 12, die 1200 Windungen eines 0,2 mm starken Drahtes aufweist, liegt die bei 11 angedeutete Hilfswicklung. Die Hilfswicklung hat 200 Windungen aus 0,5 mm starkem Kupferdraht und weist einen Gleichstromwiderstand von etwa 1 Ohm auf. Sie liegt mit ihrem andern Wicklungsende an der Plusklemme a des Generators G und ist gleichzeitig mit einem Widerstand 14 verbunden, der einen Widerstandswert von etwa 0, 03 Ohm hat. Vom Verbindungspunkt der Spannungsspule 12 und der Hilfswicklung 11 zweigt ein Trockengleichrichter 13 ab, der mit seiner Ab- leitungselektrode an die Plusklemme der bei 15 angedeuteten Batterie angeschlossen ist.
Zwischen dem Widerstand 14 und der Plusklemme der Batterie 15 ist ausserdem ein für den vollen Laststrom des Generators bemessener Gleichrichter 16 angeordnet, der bei stillstehender und ungenügend erregter Lichtmaschine G verhindert, dass sich die Batterie über den Anker der Lichtmaschine entladen kann.
Die Regeleinrichtung arbeitet folgendermassen :
Sobald die Lichtmaschine G mit ausreichender Drehzahl angetrieben wird, bildet sich an ihren Klemmen infolge der in den Eisenteilen der Lichtmaschine vorhandenen magnetischen Restfeldstärke eine geringe Klemmenspannung aus, die einen über die Feldwicklung F und den dann in seiner Schliessstellung stehenden Schaltarm c fliessenden Erregerstrom Je zur Folge hat.
Dieser verstärkt die magnetische Erregung der Lichtmaschine, so dass die Klemmenspannung U rasch auf einen Wert von etwa 13,5 V ansteigt, bei dem nicht nur ein geringer Laststrom JL zur Sammlerbatterie 15 fliessen kann, sondern auch durch die Hilfswicklung und die Spannungsspule 12 ein so grosser Magnetisierungsstrom von etwa 0,33 A fliesst, dass der Schaltarm c entgegen der Kraft einer nicht dargestellten Rückstellfeder von seinem Gegenkontakt abgehoben wird und dabei den Feldwiderstand R zur Wirkung bringt. Hiedurch wird der über die Feldwicklung F gehende Erregerstrom Je erheblich geschwächt und die Klemmenspannung der Lichtmaschine geht geringfügig soweit zurück, dass der Schaltarm c wieder in seine Schliessstellung gelangt.
Auf diese Weise wird durch abwechselndes, in rascher Folge vor sich gehendes Öffnen und Schliessen des Schaltarms c ein Mittelwert des Erregerstroms Je eingestellt, der die Klemmenspannung der Lichtmaschine auf einem praktisch gleichbleibenden Wert von 13,5 V hält.
Ausser dieser Spannungsregelung wird noch die im folgenden näher beschriebene Stromregelung wirksam, wenn an die Lichtmaschine ein oder mehrere Verbraucher, von denen in Fig. 1 einer bei 20 angedeutet ist, angeschlossen werden und einen so niedrigen Widerstand haben, dass der von der Lichtmaschine zum Verbraucher fliessende Laststrom JL einen durch die Baugrössen der Lichtmaschine festgelegten Höchstwert überschreiten würde. In diesem Fall wird nämlich die Erregung der Lichtmaschine so stark herabgesetzt, dass die der Lichtmaschine entnommene Leistung den zulässigen Höchstwert nicht überschreitet. Für eine 270 W-Maschine bei einer Sollspannung von 13,5 V beträgt der Höchstwert des Laststroms JL = 20 A.
Durch den Laststrom JL wird am Widerstand 14 und an dem mit ihm in Reihe liegenden Gleichrichter 16 ein Spannungsabfall U3 erzeugt, der mit dem Laststrom ungefähr linear anwächst. Sobald die Spannung U grösser wird als die am Gleichstromwiderstand R1 von 1 Ohm der Hilfswicklung 11 erzeugte Vorspannung U1 = 0, 33 V, kann über den Gleichrichter 13 ein Teil J3 des Laststroms JL fliessen. Dieser Strom J3 erzeugt in der Hilfswicklung 11 ein zusätzliches Magnetfeld, das sich mit vom Strom Jl in der Spannungswicklung 12 erzeugten Feld überlagert und dieses in seiner Wirkung auf den Schaltarm c unterstützt. Dies hat zur Folge, dass sich an den Klemmen der Lichtmaschine eine umso kleinere Spannung U einstellt, je stärker die vom Strom J3 erzeugte zusätzliche Erregung des Spannungsrelais ist.
Der besondere Vorteil besteht dabei darin, dass die Stromregelung bei einem genau definierten, durch die Grösse der Vorspannung Ul festgelegten Wert des Laststroms JL einsetzt. Dadurch ergibt sich eine bis zu diesem Wert des Laststroms praktisch gleichbleibende Lichtmaschinenspannung und ein scharfer Knick der Regelkennlinie bei dem zulässigen Höchstwert des Laststroms.
Als besonders zweckmässig hat es sich erwiesen, den Wert des den Laststrom führenden Widerstands 14 zwischen 0,01 und 0, 1 Ohm, vorzugsweise von 0,025 bis 0,. 04 Ohm zu wählen. Dabei kann der Gleichstromwiderstand R1 der Hilfswicklung 11 so niedrig gewählt werden, dass sich im Leerlauf der Lichtmaschine eine durch den die Spannungsspule 12 durchfliessenden Strom J1 hervorgerufene Vorspannung U1 von mindestens 0,3 V einstellt. Wesentlich bei der beschriebenen Anordnung ist jedoch, dass die am Widerstand 14 entstehende Verlustleistung klein gehalten werden kann.
Hiezu ist es erforderlich, dass das Verhältnis des Gleichstromwiderstands R2 der Spannungsspule 12 zum Gleichstromwiderstand Rl der Hilfswicklung 11 wesentlich grösser als l, vorzugsweise grösser als 10 gewählt wird. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel beträgt der Gleichstromwiderstand R2 der Spannungsspule 12 das Vierzigfache des Gleichstromwiderstands R1 der Hilfswicklung 11. Wenn man bereits bei kleinen Werten des am Widerstand 14 entstehenden Spannungsabfalles U, die Stromregelung zur Wirkung bringen will, empfiehlt es sich, einen Gleichrichter 13 zu wählen, der bei einem Durchlass-Strom von 2 A einen Durchlasswiderstand von höchstens 0,2 Ohm hat.