DE2238500A1 - Spannungsgeregelter wechselstromerzeuger - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE £ £ s? Ö 5 U O

DIPL.-ING. LEO FLEUCHAUS DR.-ING. HANS LEYH

München 71, 5. ΛUgUSt L\Y?2 Melchiorstr. 42

Unser Zeichen: M022P-839

Motorola, Inc.

0401 West ⁽lrand Avenue

franklin Park, Illinois

V.3t,A.

Spannungsgeregelber Wechselstromerzeuger

Die Erfindung betrifft einen spannungsgeregelten Wechselstromerzeuger mit ausgangsseitigen Wicklungen zur Erzeugung einer Wechselspannung entgegengesetzter Polarität, einer bei den ausgangsseitigen Wicklungen angeordneten Feldwicklung zur Erzeugung eines die Wechselspannung in den ausgangsseitigen Wicklungen induzierenden Hagnetfeldes, und mit Gleichrichtern, die mit den ausgangsseitigen Wicklungen verbunden sind.

«echselstromerzeuger, wie sie in Kraftfahrzeugen, insbesondere für Ladesysteme Verwendung finden, werden in der Regel als sehr wirtschaftliche Stromerzeuger zum Laden der Batterie und zum Betreiben der elektrischen Einrichtung im Vergleich zu Gleichstromerzeugern angesehen. Diese Wechselstromerzeuger liefern eine Wechselspannung, die über eine Vielzahl von Dioden gleichgerichtet wird. In der Hegel werden die Dioden dabei als Vollweggleichrichter geschaltet_s um die notwendige

Jj's/wi Gleichspannung

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GLoichspannung zu erhalten. Derartige l/echselsbromerzeuger ILefern auch noch bei vernal tmisiaasnig niedriger Drehzahl den erforderlichen Jtrom, was bei Gleichstromerzeugern Schwierigkeiten bereitet. Obwohl daher die Wechselstroinerzeuger aLs sehr wirtschaftlich angesehen werden, ergeben sich nichtsdestoweniger linergieverluste, die aufgrund der raschen Umschaltung der benötigten Gleichrichterdioden stattfinden. Die Abschaltung der GLeichrichterdioden verursacht hohe Gegonspannimgsimpiilse, die in den ausgangssoitigen Wicklungen des \.^;echselstromerzeugers entstehen, da )eim Sperrzustand der Diode nur noch ein sehr geringer Jtrom fliesst.

uie bekannten Wechselstromerzeuger verwenden rotierende f.leichstromerregte Felder, wobei der Gleichstrom entweder von der Batterie oder den Ausgangsklemmen des Uechselstromerr.ougers nach der Gleichrichtung abgegriffen wird. Diese Ausgangs spannung ist in der Regel mit Hilfe von Spannungsreglern konstant gehalten. Kin solcher Betrieb für den Wechselstromerzeuger ist verhältnismässig allgemein üblich und stellt auch die einfachste Methode dar, um die Feldwicklung zu erregen. Sie bedarf jedoch einer externen Energiequelle für den Starb des Wechselsbromgenerators, da dieser in der Regel nur einen sehr geringen Restmagnetisitius hat. Diesen Nachteil kann aan überwinden, indem der Wechselstromgenerator zunächst mit hoher Geschwindigkeit angefahren wird. LJm die daraus sich ergebenden Schwierigkeiten zu überwinden, ist es auch bekannt, kleine Permanentmagnete vorzusehen, die das notwendige Magnetfeld für den Starb des Viechseistromerzeugers liefern. Die zur Verfügung stehende Ausgangsleistung bzw. die Ausgangsspannung bei bekannten V/echselstromgeneratoren lässt sich generell im einem gegebenen Drehzahlbereich und Lastbereich verhältnismässig konstant halten. Dabei liegt der typischerweise zur Verfugung stehende Ausgangsstrom in der Grössenordnung von 40 A, wenn das Feld über die Batterie erregt'wird und an ν Rotor mit einer Drehzahl zwischen etwa 2000 und 8000 ümdg/MLn

- 2 - umläuft

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umlauft. Diese' vierte lassen sich erreichen bei einer Vollweggleichrichtung am Ausgang des Wechselstromerseugers. 1/enn jedoch eine -Einweggleichrichtung Verwendung findet, nimmt die ; usgangsleiGtiHi^ bei höheren Drehzahlen zu, jedoch bei niedrigen Drehzahlen ab. In jedem Fall, unabhängig davon, ob das jeld von der Batterie oder von Ladeeinrichtungen aus erregt wird, ist die ausgangsseitige Leistung eines solchen >.?echse]-stronierzeugers im wesentlichen durch den gegebenen Aufbau des Wechsel Stromerzeugers begrenzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe· zugrunde, einen spanmm;csg"eregelten Wechselstromerzeuger zu schaffen, mit dem unter Verwendung eines gegebenen konstruktiven Aufbaus eine höhere Ausgangsleistung als bisher erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass durch die zwischen die ausgangsseitigen Wicklungen und die Ausgangsklemmen geschalteten Gleichrichter beim Umschalten vom Mtenden in den nicht leitenden Zustand in 'den ausgangsseitigen Wicklungen Gegenspannungsimpulse erzeugbar sind, und dass die Gegenspannungsimpulse über eine Rückkopplungsschaltung an die Feldwicklung angelegt zur Felderregung Verwendung finden.

Line Jeiter^bildunp: der Erfindung besteht für eine erste isusführungßform darin, dass die .Rückkopplungsschaltung einen Dreh-Erregertransformator umfasst, dessen feststehende primäre und von den Gegenspannungsimpulsen beaufschlagte Wicklung nit (3en Gleichrichtern gekoppelt ist, und dessen sich drehende sekundäre Wicklung mit der Feldwicklung umläuft, und dass zweite Gleichrichter zwischen die sich drehende sekundäre './icklunc; und die Feldwicklung geschaltet sind, um die zur Feldwicklung übertragenen Gegenspannungöimpulse für die Felderregung gleichzurichten.

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Bei einer weiteren Ausführungsform wird die Erfindung weiter so ausgebildet, dass die Riickkopplungsschaltung einen Thyristor umfasst, der zwischen die Feldwicklung und die ausgangsseitige Wicklung geschaltet ist und durch Ansteuerung an seinem Tor in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung zur Übertragung der Spannungsimpulse an die Feldwicklung in den leitenden und nicht leitenden Zustand steuerbar ist.

Bei einem nach den Merkmalen der Erfindung ausgeführten spannungsgeregelten Wechselstromerzeuger sind ausgangsseitige Wicklungen in Sternschaltung vorgesehen. Die Feldwicklung des WechselStromerzeugers ist derart angeschlossen, dass sie von Gleichspannungsimpulsen angesteuert werden kann, die bei der Umschaltung der Diodengleichrichter zur Gleichrichtung der ausgangsseitigen Spannung entstehen. Diese Gegenspannungsimpulse, die sich sowohl bei einer Vollweg- als auch bei einer iJinweggleichrichtung ergeben, werden über einen Thyristor in Form eines SCR oder andere entsprechende Schaltungsanordnungen an die Feldwicklung übertragen, wobei die übertragung in Abhängigkeit von Schaltanordnungen erfolgt, die die Übertragung der Gegenspannungsimpulse in Abhängigkeit von der Umschaltung der Gleichrichter steuern. Die hohen Gegenspfumungsimpulse treten immer dann auf, wenn der Strom durch eine Teilwicklun^ durch das Abschalten der zugeordneten Sode zu i'liensen aufhört. Die Spitzenspamiuiig dieser Gegenspannungsinpulre ist um ein Hehrfaches grosser nls die Spannung, die von der Batterie an die Feldwicklung angelegt werden kann, womit auch eine höhere Spannung in der Feldwicklung induziert wird. Diese erhöhte Spannung in der Feldwicklung, welche vo:.i Wechselstromerzeugernysteni selbst geliefert wird, macht ermöglich, dass die am Ausgang des Wechselstromerzeugers ab- :■ JT iflutre elektrische Leistung wesentlich holier ist alt? bei herkömmlichen spannunnsgoregelten Wechsel Stromerzeugern. Durch die Verwendung von entsprechenden i>ch;il teinricht migen, mit welchen die Gep;enspannungsimpulse in . bhänjugkeit von der

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Ausgangsspannung des Wechselstromerzeugers an die Erregerwicklung angelegt werden, ist es möglich., eine Konstanthaltung der Ausgangsspannung zu erzielen. Damit lässt sich die Konstanthaltung der AusgangsSpannung sowie der ausgangsseitigen Leistung auch in Abhängigkeit von der Leistungsanforderung steuern, indem die Gegenspannungsimpulse mit Hilfe der Schalteinrichtungen für längere oder kürzere Zeit an die Feldwicklung angelegt werden. Ein wesentlicher Vorteil, der sich durch die Erfindung ergibt, besteht darin, dass eine erhöhte Ausgangsleistung bei höheren Drehzahlen des Rotors erzielbar ist , als dies bei herkömmlichen Anlagen der Fall ist, wobei durch ein mit dem Rotor gekoppeltes Ventilatorsystem bei einer eventuell erhöhten Erwärmung für die Kühlung des Wechselstromerzeugers sorgen kann.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 das Schaltbild eines Wechselstromgenerators mit Spannungsregler gemäss der Erfindung, wobei mit dem Wechselstromgenerator ein Dreh-Erregertransformator verbunden ist;

Fig. 2 einen Spannungsregler, der in Verbindung mit der Schaltung gemäss Fig. 1 Verwendung finden kann;

Fig. 3 ein Schaubild von Schwingungsformen der am Ausgang des Wechselstromgenerators und des Spannungsreglers gemäss Fig. 1 anliegenden Schwingungen;

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform des Wechselstromgenerabors und des Spannungsreglers gemäss der Erfindung;

F-¹Lf-.

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Fig. 5 ein Diagramm mit mehreren Leistungskurven nach einer Vollweg- bzw. einer Einweggleichrichtung am Ausgang von Wechselstromgeneratoren herkömmlicher Art, und ferner das Ausgangssignal an einem Wechselstromgenerator unter Anwendung von hohen Sperrspannungsimpulsen gemäss der Erfindung.

In Fig. 1 ist ein System 10 aus einem Wechselstromgenerator und einem Spannungsregler dargestellt. Der Wechselstromgenerator hat eine ausgangsseitige Wicklung 12, die üblicherweise dem Stator zugeordnet ist, und eine umlaufende Feldwicklung Die Feldwicklung 14 dient der Erregung eines magnetischen Feldes, das seinerseits eine Wechselstromspannung in der ausgangsseitigen Wicklung 12 des Wechselstromgenerators induziert. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Teilwicklungen 12a, 12b und 12c der ausgangsseitigen Wicklung 12 in !-Schaltung angeordnet und in einem gemeinsamen Verbindungspunkt 15 miteinander verbunden. Dieser gemeinsame Verbindungspunkt ist seinerseits der Ausgang für das positive Signal.

Mit den Teilwicklungen 12a, 12Jd und 12c sind Dioden 16a, 16b und 16c verbunden, um die in den Wicklungen erzeugte Wechselspannung gleichzurichten und eine Gleichspannung an den Ausgangsklemmen 18 und 20 zur Verfügung zu stellen. Diese Gleichrichtung ist als Einweggleichrichtung bekannt, wobei nur drei Dioden anstelle von sechs Dioden bei der Vollweggleichrichtung Verwendung finden. Aufgrund dieser Einweggleichrichtung, wobei die Kathodenseite der Dioden jeweils mit entsprechenden Teilwicklungen verbunden ist, erhält man einen pulsierenden Gleichsbrom an den Ausgangsklemmen 18 und 20. Am Ende jeder negufciven Halbwelle werden die Dioden augenblicklich in den nicht leibenden Zustand iimgeschalbet. DLose rasche Abschaltung des Ktromen bewirkt ο Ine Folge von Ge^uuüpaimungsauständen in den iJtafcorwLcklungen la, li?b und L2c entsprechend der FoL^e dar ί·.ΐ'Γ·;;_:ιπΐί . liitihor Viirü 'lit i-n in L^ pul j;forin auftretend*.! iJo^on-

3 η »ι π η ft / η fl η κ

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spannung als Verlustlei stung innerlial"b des Systems verbraucht und damit Energie verloren. Bei dem erfindungsgemässen System werden diese Gegenspannungsimpulse in die Feldwicklung 14 zurückgespeist, um den Wechselstromgenerator zu erregen.

Zur Erläuterung wurden in I¹Xg. 3 die Halbwellen aufgezeichnet, wie sie an den Ausgängen der Teilwicklungen auftreten. Dabei sind die Haltwellen 22 der Wicklung 12b, die Haltwellen 24 der Wicklung 12c und die Halbwellen 26 der Wicklung 12a zugeordnet. Lediglich die den Halbwellen 22 und 24 zugeordneten Gegenspannungsimpulse werden für die !Felderregung "benutzt, " nicht jedoch die Gegenspannungsimpulse, die der Halbwelle zugeordnet sind. Die den entsprechenden Halbwellen zugeordneten Gegenspannungsimpulse sind in gestrichelter-Form als Kurzzeitimpulse 22a, 24a und 26a dargestellt. Die Kurzzeitimpulse 22a und 24a werden einem Dreh-Erregertransformator 32 in einer solchen zeitlichen Zuordnung zugeführt, dass abwechselnd ein Strom in der' einen -dichtung und dann in der anderen Richtung durch die Primärwicklung 32a fliesst. Da die Gegenspannungsimpulse an den beiden Teilwicklungen 12b und 12c auftreten, ergibt sich eine Spannungsverdopplung gegenüber der sich sonst einstellenden Spannung. Der kleine Restmagnetismus „reicht aus, um die Funktion des Wechselstromgenerators einzuleiten.

Die Primärwicklung 32a des Erregertransformators ist mit einem Spannungsregler 40 verbunden, um den über die Primärwicklung fliessenden Strom mit Hilfe eines an die Leitungen 44 und angeschlossenen Schaltmechanismus 42 an- und abzuschalten. Wenn der Cchal tmechanismus 42 offen ist und kein Stron über die Primärwicklung 32 fliesst, werden auch keine Gegenspannunfjsimpulnfj über den Erregertrans format or 32 übertragen.· v/erm jedoch über die Leitungen 48 und ^r)O eine Ausgangs spannung an dim Klemmen 18 und 20 abgetastet wird, wird der Schaltmechanismus 42" geschlossen und die Stromimpulse über

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die Primärwicklung übertragen. Diese Strornimpulse werden in die Sekundärwicklung 32b induziert und nach einer anschliessenden Gleichrichtung mit Hilfe der als Brückengleichrichter 34-geschalteten Dioden 33 als .Erregergleichspannung an die Feldwicklung 14· angelegt. Der Ausgang des Brückengleichrichters 34 ist mit einem als Filter wirkenden Kondensator 36 versehen. Dieser an die Feldwicklung angelegte Gleichstrom hat die Form eines pulsierenden Gleichstromes. Sowohl die sich drehende Sekundärwicklung 32b, der Brückengleichrichter 34 und der Kondensator 36 als auch die Feldwicklung 14- sind auf einer gemeinsamen Welle angeordnet, womit die Verwendung von Schleifkontakten oder anderen mechanischen Kontaktverbindungen zum Anlegen des Erregerstromes an die Feldwicklung eliminiert werden kann.

Der Spannungsregler 40 kann in herkömmlicher Form aufgebaut sein und tastet die Änderungen der Ausgangsspannung an den Ausgangsklemmen 18 und 20 ab. Ferner bewirkt er die An- und Abschaltung der Erregung durch den Schaltmechanismus 42. Dieser Schaltmechanismus 42 kann ein verhältnismässig rasch schaltender elektronisch oder elektrisch gesteuerter Schalter sein.

In Fig. 2 ist die Schaltung für einen Spannungsregler 4OA dargestellt, wie er für das anhand von Fig. 1 beschriebene System Verwendung finden kann. Der Spannungsregler 40A hat zwei Eingangsleitungen 48a und 50a, die den Leitungen 48 und 50 gemäss Fig. 1 entsprechen, und über welche die erregende Spannung zugeführt wird. Eine Diode 51 zum Schutz vor Gegenspannungen ist zwischen die Leitungen 48a und 50a sowie parallel zu einem Spannungsteilernetzwerk geschaltet, das aus den Widerständen '?2 und 53 sowie einem Thermistor 54 und einem Kondensator 56 besteht. Mit diesem Netzwerk wird eine Temperaturkompensation für den Spannungsregler durchgeführt. Die Veränderungen der Umgebungstemperatur werden dabei durch Änderungen des widerstandswertes des Thermistors 54- kompensiert. Ein

- 8 - Abgriff

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Abgriff 55 am Spannungsteilernetzwerk ist mib der Basis eines Transistors 57 über eine Zenerdiode 58 verbunden, die eine 3ezugsspannung für den Spannungsregler liefert. An einem Widerstand 59 zwischen der Basis und dein Emitter des Transistors wird ein Steuerstrom für den Transistor erzeugt, wogegen ein zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors liegender Kondensator 60 zur Unterdrückung von Spannungsspitzen oder erhöhten SpannungsSprüngen dient, wenn diese innerhalb der Schaltung auftreten. Der Transistor 57 ist ausgangsseitig mit dem Tor eines Triac 62 über eine Diode 63 verbunden. Obwohl in der Schaltung ein Triac dargestellt ist, ist es selbstverständlich, dass auch andere Schaltelemente Verwendung finden können, die die .Funktion eines Triac übernehmen können, wie dies z.B. für Thyristoren der Fall ist. Entsprechendes gilt auch für die Äusführungsform gemäss Fig. 4. Der Triac stellt einen thyristorähnlichen Schalter dar, der einen Strom in beiden Richtungen in Abhängigkeit von einem.Steuerimpuls an dem Tor zulässt. Zwischen das Tor und die Anschlussleitung 44a ist' ein als Filter wirksamer Kondensator 64 geschaltet, um Fremdsignale zu unterdrücken und ein unbeabsichtigtes Leiten des Triacs zu verhindern. Uenn die Ausgangsspannung an den Klemmen 18 und 20 grosser ist als die gewünschte Ausgangsspannung, wird die Zenerdiode 58 leitend und schaltet ihrerseits den Transistor 57 in den leitenden Zustand, um die Vorspannung am Tor des Triac 62 derart zu verändern, dass dieser im nicht leitenden Zustand verbleibt. 'Venn jedoch die Spannung an den Ausgangsklemmen 18 und 20 unter einen bestimmten Spannungswert abfällt, wird die Zenerdiode 58 nicht leitend, womit auch der Transistor 47 gleichzeitig nicht leitend wird. Damit werden die an dem Triac wirksamen Impulse über dessen Tor und den Kondensator 64 übertragen und schalten den Triac in den leitenden Zustand, womit er die Schaltfunktion übernimmt, um die Gegenspannungsimpulse an den Dreh-Erregertransformator 32 anzulegen.

- 9 - In

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In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform eines mit 70 bezeichneten Systems aus einem Wechselstromgenerator und einem Spannungsregler dargestellt. Die ausgangsseitige Wicklung 72 des Wechselstromgenerators ist in Sternschaltung aufgebaut, wobei der Sternpunkt 75 mit Masse verbunden ist. Eine Feldwicklung 74- befindet sich in unmittelbarer Nähe der ausgangsseitigen Wicklung "]2 und erzeugt das für die Erregung des l/echselstromgenerators und die Erzeugung der gewünschten Ausgangsspannung notwendige Magnetfeld. Die Teilwicklungen 72a, 72b und 72c der ausgangsseitigen Wicklung sind über Dioden 76a, 76b und 76c mit der Ausgangsklemme 77 für das positive Signal verbunden, an dem ein aus Halbwellen zusammengesetzter pulsierender Gleichstrom zur Verfügung steht. Die Ausgangs-' klemmen 77 und 78 sind gegenüber der Ausführungsform gemäss Fig. 1 umgekehrt polarisiert, was sich allein durch die umgekehrte Anschaltung der Dioden bzw. anderer, die Polarität umkehrender Elemente ergibt. Wenn die Dioden 76a, 76b und 76c nicht leitend werden, entsteht ein hoher Gegenspannungsimpuls in den zugeordneten Teilwicklungen, welche über eine ^ückkopplungsschaltung 80 an die Feldwicklung 74 übertragen werden. Die Rückkopplungsschaltung 80 besteht aus einem Thyristor 82, der mit seiner Anode an die ausgangsseitige Wicklung 72 angeschlossen ist und mit seiner Kathode mit der Feldwicklung 7^· in Verbindung steht. Das Tor des Thyristors 82 wird von einer Spannungsregelschaltung 83 angesteuert. Zwischen das Tor und die Kathode des Thyristors 82 Ist ein Widerstand 84 geschaltet. Ferner liegt ein Einschaltwiderstand 86 zwischen dem Tor des Thyristors 82 und einer mit dem Zündschalter verbundenen Klemme 87. Durch Betätigen des Zündschalters wird das Regelsystem eingeschaltet undbeginnt zu arbeiten, sobald sich der Rotor des Wechselstromgenerators dreht. Um ein Anfangsmagnetfeld zu erzeugen, ist die Feldwicklung 7^ niit der KLemrae 87 über einen verhältnismänsig hochohmigen Widerstand 8c3 verbunden. Über diesen hochohmigen Widerstand fLLesst genügend Strom durch die Feldwicklung, um ein leichtes Nagnet-

- 10 - feld

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feld zu erzeugen, das für die anfängliche Erregung ausreicht. Die Feldwicklung 74 ist mit einer Diode 89 überbrückt, die verhindert, dass rezirkulierende Ströme hohe Spannungen an der Feldwicklung erzeugen.

Das System gemäss Fig. 4- arbeitet im wesentlichen in der gleichen Weise wie das System'gemäss Fig«, I₅, indem nämlich der durch die Feldwicklung fliessende Strom aufgrund von Gege'nspannungsimpulsen erzeugt wird, die in den Teilwicklungen des Stators beim raschen Abschalten der Dioden 76a, 76b und 76c entstehen. Diese Gegenspannungsimpulse können eine Amplitude haben, die etwa viermal grosser ist als die Amplitude der an die Ausgangsklemme angelegten Halbwelleο Damit lässt sich in sehr einfacher und wirtschaftlicher Weise die Ausgangsspannung des spannungsgeregelten Wechselstromgenerators stabilisieren.

Eine Anzeigelampe 96 wird über zwei Dioden 91 und 92, die mit den Teilwicklungen 72a und 72b verbunden sind, mit dem nötigen Spannungspotential versehen. Diese Dioden legen zwei oder drei Ausgangsimpulse an die Leitung.93 an, die ihrerseits über die Klemme 94 mit der Anzeigelampe 96 verbunden ist, welche an einer beliebigen Stelle angeordnet sein kann.Der zweite Anschluss der Anzeigelampe liegt an dem Batteriepoteobial, so dass bei geschlossenem Zündschalter kein Strom über die Dioden 91 und 92 fliesst und die Anzeigelampe von der Batterie aus über einen Lastwiderstand 97 erregt wird* Wenn jedoch die ^Äusgangsspannung vom Wechselstromgenerator abgegriffen wird, erscheint auf der Leitung 93 ein positives Potential von etwa demselben Spannungswert wie demjenigen der Batterie, so dass an der Anzeigelampe 96 keine Spannung mehr wirksam ist und diese erlischt. Es sind somit nur die zwei Dioden 91 un.d 92 notwendig, um aufgrund der von den Statorwicklungen 72a und 72b erhaltenen erhöhten Spannung die Lampe 96 abzuschalten» Damit lässt sich die Schaltung durch die Erfindung vereinfachen, da nämlich bei herkömmlichen Schaltungen dieser Art drei öioden für dieselbe Funktion benötigt werden»'

- 11 - Ein

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2 2 3 f? Π η O

Jjjji sl.romsteuernuoi· Transistor ^c)') ist mit dem Tor de? Thyristors Ö2 verbunden, um dessen Hotrieb zu steuern. Ein Transistor 100 ist zur Verwendung al π Zenr-rdlode mit Beinern Kolloktor an die Bocis angenehloiSGen und liegt mit der 33asis-JCmitterntrecke in Gerie zur Basis einen Transistors 101. Die-ί'.ϋΓ Transistor 101 d:i<;nl; der Temperaturkompensation. Der Transistor ^L)') wird leitend, um die Tor-KathodeiiEtrecke des Thyristors H2 kurzzuGcliliessen und damit den Thyristor abzuschalten, l'lenn dagegen die Vorsjiannunir von den V/iderständen 101? und 103 abgeschaltet wird, wird der Transistor 99 nicht leitend, wan seinerseits bewirkt, dass der Thyristor 62 aufgrund des Spannungsabfalls am Widerstand 84 leitend wird. Die ;Jpnnnun£seinstel] ung an den Ausgangsklemmen 77 und 7β, wobei '/P: die mit Ilassepotential verbundene Klemme ist, kann durch Ändern des Gpannun^steilerverhältnisres an einem netzwerk aus einem Widerstand 106 und einem Potentiometer 107 eingestellt werden, die mit dem als Zenerdiode wirksamen Transistor 100 verbunden sind, iias Potentiometer 107 ist mit einem Filterkondensator 109 überbückt ,j der Störsignale unterdrückt und verhindert, dass diese an der Zenerdiode wirksam werden.

Jj(?r als iJCiv (Silicon Control Rectifier) aufgebaute Thyristor 82 arbeitet in derselben Weise wie der Triac 62 gemäss Fig. 2 und der Cchaltmechnninmus 4-2 gemäss Fig. 1. Der Thyristor ermöglicht das Anlegen der Gegenspannungsimpulse an die Feldwicklung 74- nur dann, wenn er im leitenden Zustand ist, und hält diese Impulse von der Feldwicklung fern, wenn er aufgrund der Kpannungsregel schaltung 8.⁷> im nicht leitenden Zustand gehalten wird.

.Jn Fig. 5 sind in einem Diagramm der vom Wechselstromgenerator aii!T;angsseitig zur Verfügung stehende j.trom in Ampere über der Drehzahl aufgezeichnet. Die Kurve 120 stellt die Ausp;angsleistung bei einem in herkömmlicher Weise; geregelten WechselfiLromgonerator bei VoI '.\ weggleichri ohtuug dar. Bei einem

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üblichen Betrieb des Wechselstromgenerators mit einer. Drehzahl zwischen e_twa 3000 und 3000 Uindg/fi i n. ergibt sich ein im. wesentlichen konstanter Ausgangsstrom in der Grössenordnung von etwa 40 A. Wenn eine EinweggleLchrichtung im unteren Drehzahlbereich verwendet wird, ergibt sich eine verringerte Ausgangsleistung, wogegen die Ausgangsleistung in einem höheren Drehzahlbereich entsprechend dem Verlauf der Kurve 121 ansteigt. In beiden Fällen erfolgt die Felderregung entweder über die Batterie oder ein Ladesystem. Durch die Verwendung des Systems gemäss der Erfindung kann mit demselben Wechselstromgenerator die Ausgangsleistung wesentlich erhöht werden, wobei sich eine Zunahme gemäss der z.T. ausgezogen und z. ¹J?. gestrichelt gezeichneten Kurve 122 ergibt. Um eine Beschädigung des Wechselstromgenerators zu verhindern, kann ein 10-Ohm-Widerstand-in die Leitung der Feldwicklung eingeschaltet werden, um eine Spannungsbegrenzung vorzunehmen. Die Ausgangsleistung unter Verwendung des erwähnten lo-0hm-WiderStandes ist durch den Verlauf der Kurve 123 wiedergegeben, wobei ein Strom von etwa 100 A bei einer Drehzahl erreicht wird, bei welcher im herkömmlichen Fall nur etwa 40 A mit einer Vollweggleichrichtung und etwa 65 A mit Einweggleichrichtung erziälbar sind.

Vorausstehend wurde ein einfaches und sehr wirtschaftliches spannungsgeregeltes Wechselstromerregersystem beschrieben, bei dem unter Verwendung von den in der ausgangsseitigen Statorwicklung erzeugten Gegenspannungsimpulsen infolge der raschen Abschaltung der G-leichrichterdioden ein Steuerstrom für die Feldwicklung des Generators erzeugt wird.

- 13 - * Patentansprüche 309808/0814

Claims (5)

1. Patentansprüche

   Spannungsgeregelter Wechselstromerzeuger mit ausgangsseitigen Wicklungen zur Erzeugung einer Wechselspannung entgegengesetzter Polarität, einer bei den ausgangsseitigen Wicklungen angeordneten Feldwicklung zur Erzeugung eines die Wechselspannung in den ausgangsseitigen Wicklungen induzierenden Hagnetfeldes, und mit Gleichrichtern, die mit den ausgangsseitigen Wicklungen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass durch die zwischen die ausgangsseitigen Wicklungen (12b, 12c; 72a, 72b) und die Ausgangsklemmen (18, 20; 77, 78) geschalteten Gleichrichter (16b, 16c; 76a, 76b) beim Umschalten vom leitenden in den nicht leitenden Zustand in den ausgangsseitigen Wicklungen Gegenspannungsimpulse erzeugbar sind, und dass die Gegenspannungsimpulse über eine Rückkopplungsschaltung an die Feldwicklung (14, 74) angelegt zur Felderregung Verwendung finden.
2. 2. Spannungsgeregelter Wechselstromerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückkopplungsschaltung einen Dreh-Erregertransformator (32) umfasst,dessen feststehende primäre und von den Gegenspannungsimpulsen beaufschlagte Wicklung mit den Gleichrichtern gekoppelt ist, und dessen sich drehende sekun däre Wicklung mit der Feldwicklung umläuft, und dass zweite Gleichrichter zwischen die sioh drehende sekundäre Wicklung (32b) und die Feldwicklung (14) geschaltet

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   sind, vim die zur Feldwicklung übertragenen Gegenspannungsimpulse für die Felderregung gleichzurichten.
3. 3· Spannungsgeregelter Wechselstromerzeuger nach .Anspriich 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Gleichrichter in einer Brückenschaltung wirksam sind.
4. 4. Spannungsgeregelter Vechselstromerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückkopplungsschaltung einen Thyristor (SCR 82) umfasst, der zwischen die Feldwicklung (7^) und die ausgangsseitige* Wicklung (72) geschaltet ist und durch Ansteuerung an seinem Tor in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung zur Übertragung der Spannungsimpulse an die Feldwicklung in den leitenden und nicht leitenden Zusband steuerbar ist.
5. 5. Spannungsgeregelter Wechselstromerzeuger nach Anspruch 4,' dadurch gekennzeichnet, dass der Thyristor anodenseitig mit der ausgangsseitigen Wicklung und kathodenseitig mit der Feldwicklung verbunden ist„

   309bUÖ/ÜB8/,