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Batterieladeeinrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf Batterieladeeinrichtungen, insbesondere auf solche, die Teile von
Stromversorgungseinrichtungen von Schienenfahrzeugen bilden, welche zur Beleuchtung, Beheizung und bzw. oder ähnlichen Zwecken dienen. Einrichtungen, bei welchen die Energie von den umlaufenden
Achsen des. Fahrzeuges abgeleitet werden, weisen bezüglich ihrer Regelung besondere Probleme auf. Es ist ein Ziel der Erfindung, eine wirkungsvolle Regelung für eine Batterieladeeinrichtung mit einfachen
Mitteln und unter Vermeidung von Reglern mit sich bewegenden Teilen zu schaffen.
Die Erfindung sucht Verbesserungen an Einrichtungen zu schaffen, die einen zur Erzeugung von Wechselstrom geeigneten Generator aufweisen, von welchem Wechselstrom nach Gleichrichtung der Genera- torerregerstrom und der Batterieladestrom oder der Generatorerregerstrom alleine abgeleitet ist und die weiters einen Regler für die Erregung umfassen, der eine Sättigungsdrossel aufweist, die durch einen Steuerstrom beeinflusst ist, der einer Wicklung dieser Drossel zugeführt wird.
Die Erfindung besteht darin, dass in der einen sättigungsfähigen Drossel ein Steuerstrom fliesst, der durch die Batterieladespannung und den Batterieladestrom sine duale Batterieladecharakteristik bewirkt, wobei der Strom begrenzt wird, während die Spannung bis zu einem bestimmten Wert veränderbar ist, worauf ohne über Steuereinrichtungen zu schalten, die Spannung begrenzt wird, während der Strom ver- änderbar ist.
Zu diesem Zweck kann eine Hauptsteuerwicklung der Sättigungsdrossel durch getrennte Gleichrichter mit Spannungen versorgt werden, die vom Generatorstrom und von der Generatorspannung abhängen. Die genannte Wicklung wird dann entweder durch eine spannungs- oder stromabhängige Erregung beeinflusst, je nachdem, welcher Gleichrichter die höhere Spannung liefert.
Bei bereits bekannten Ausführungen ist eine sättigungsfähige Regulierdrossel mit getrennten Steuerwicklungen versehen, welche gleichzeitig von der Batterieladespannung und dem Batterieladestrom beeinflusst werden. Solche Regler erzeugen eine Compound-Batterieladecharakteristik und keine duale Batterieladecharakteristik, welche die Erfindung zum Gegenstand hat.
Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
Fig. 1 der Zeichnung stellt eine Schaltung einer Batterieladeeinrichtung dar und zeigt alle wesentlichen Teile derselben. In Fig. 2 ist die Schaltung einer modifizierten Anordnung gezeigt. In der Einrichtung gemäss Fig. 1 ist der Generator ein Einphasenwechselstromgenerator 1, der unter Zwischenschaltung eines Hauptgleichrichters 3 zur Ladung der Batterie 2 dient. Falls gewünscht, kann er auch Lampen oder eine andere Belastung einer Zugsbeleuchtungseinrichtung speisen. Die Erregung der Nebenschlusswicklung 4 des Wechselstromgenerators wird von diesem über einen Gleichrichter 5 abgenommen. Eine Serienerregung kann, falls gewünscht, von der Gleichstromseite des Hauptgleichrichters 3 abgegriffen werden.
Der Wechselstromgenerator 1 wird mittels einer Sättigungsdrossel geregelt, die den Wechselstrom beeinfluss, von dem die Nebenschlusserregung abgeleitet wird. Die Drossel hat eine Vergleichs- oder Vormagnetisierungswicklung 6, die einen konstanten Strom führt, zu welchem Zweck sie über eine Konstantstromeinrichtung 7 (Fig. 1), beispielsweise einen Eisenwasserstoffwiderstand, mit dem Hauptgleichrich- ter verbunden ist. Die Wechselstrom- oder Leistungswicklung 8 der Drossel ist dazu bestimmt, den den Gleichrichter 5 speisenden Wechselstrom zu führen. Die Hauptsteuerwicklung 9 der Drossel, welche die Aufgabe hat, der Vergleichswicklung 6 entgegenzuwirken, ist mit dem Ausgang des Hauptgleichrichters 3 und der Batterie über einen eventuell verstellbaren Vorwiderstand 10 verbunden.
Der Spannungsabfall
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an der Wicklung 9 ist daher der Batterieladespannung proportional.
Ein weiterer Gleichrichter 11, dessen Ausgang direkt mit der gleichen Steuerwicklung 9 der Drossel verbunden ist, wird von einem Stromtransformator gespeist, dessen Primärseite in Serie mit dem Gene- rator geschaltet ist und dessen Sekundärseite mit dem Gleichrichter 11 verbunden ist. Ein Belastungswider- stand 13, der mit der genannten Sekundärwicklung verbunden ist, hat die Aufgabe, einen im wesentlichen proportionalen Zusammenhang zwischen der Ausgangsspannung des Gleichrichters 11 und dem Batterie- ladestrom zu gewährleisten.
Zweckmässig wird der Wert des Widerstandes 10 etwa mit dem zweifachen Widerstand der Hauptsteuer wicklung 9, und der des Widerstandes 13 mit der Hälfte des Widerstandes der genannten Wicklung 9 ge- wählt. Der Widerstand 10 soll nicht kleiner und der Widerstand 13 nicht grösser als der angegebene Wert sein.
Wenn die Ausgangsspannung des Gleichrichters 11 den Spannungsabfall an der Steuerwicklung 9, die über den Widerstand 10 mit dem Hauptgleichrichter 3 verbunden ist, übersteigt, spricht der aus der Sät- tigungsdrossel bestehende Regler auf den vom Generator an die Batterie abgegebenen Strom an und be- grenzt diesen. Bei hoher Batterieladespannung kann jedoch der Spannungsabfall an der Wicklung 9 die
Ausgangsspannung des Gleichrichters 11 übersteigen, in welchem Fall der Regler auf die der Batterie durch den Generator aufgedrückte Spannung anspricht und diese begrenzt.
Es wird entweder eine strom-oder eine spannungsabhängige Regelung hergestellt und man erhält somit eine duale oder zweifache Reglercharak- teristik im Gegensatz zu einer Compound-Charakteristik, die man erhielte, wenn die Drossel eine ge- trennte Steuerwicklumg aufweist, die mit dem Ausgang des Hauptgleichrichters 3 in Serie liegt. Eine störende, gegenseitige Beeinflussung der beiden mit der Wicklung 9 verbundenen Stromkreise wird durch die Gleichrichter 3, 11 und den Widerstand 10 verhindert.
Die in Fig. 2 dargestellte Anordnung entspricht der Einrichtung nach Fig. 1 mit der Ausnahme, dass die Steuerwicklung 6 in Parallelschaltung mit einer Konstantspannungseinrichtumg 14, beispielsweise einer Glimmlampe, verbunden und über einen Vorwiderstand 15 an den Hauptgleichrichter 3 angeschlossen ist.
Bei der erfindungsgemässen Einrichtung sind zahlreiche Varianten möglich : An Stelle einer Vergleichswicklung kann die Drossel mit einem Permanentmagneten versehen sein. Die Drossel kann mit weiteren Wicklungen ausgerüstet sein, z. B. mit einer Selbsterregungswicklung oder einer Wicklung, die den Strom einer Lampe oder einer andem Belastung der Einrichtung führt und so eine Compoundwicklung in einer oder einer andem Phase des Dual-Reglers hervorruft. Zusätzliche Wicklungen können die Wicklung 9 unterstützen oder ihr entgegenwirken.
Ein Rückkopplungs-und bzw. oder ein Verstärkungseffekt kann eingeführt-werden. Ein Trennrelais kann vorgesehen sein, um die Batterie 2 bzw. die Batterie und andere Belastungen vom Hauptgleichrichter 3 abzuschalten.
Die Erfindung kann auch bei Mehrphasensystemen verwendet werden. Die stromabhängige Erregung für die Hauptsteuerwicklung kann von einer, zwei oder allen. Phasen der Einrichtung abgenommen werden.
An Stelle eines Wechselstromgenerators kann ein Gleichstromgenerator verwendet werden, der Anschlussstellen an seiner Aussenwicklung aufweist, von welchen über Schleifringe ein Wechselstrom abgenommen wird, der die Erregung liefert. Es kann jedoch auch ein Gleichstromgenerator vorgesehen sein, der in den Polschuhen eine Wicklung aufweist, in welcher durch die Rotation des gezahnten Ankers ein hochfrequenter Wechselstrom induziert wird, von dem die Erregung abgeleitet wird. Schliesslich kann auch ein Generator mit einer getrennten Wechselstromerregermaschine verwendet werden. Wenn ein Gleichstromgenerator vorgesehen ist, kann der Hauptgleichrichter 3 entfallen.
Die Einschalteeinrichtung wird jedoch benötigt- PATENTANSPRÜCHE : 1. Batterieladeeinrichtung, bestehend aus einem Generator zur Wechselstromerzeugung, von welchem der Generatorerregerstrom oder der Batterieladestrom und der Generatorerregerstrom durch Gleichrichtung und über einen Erregerstromregler erhalten wird, der aus einer sättigungsfähigen Drossel besteht, die von der Batterieladespannung und dem Batterieladestrom beeinflusst wird, dadurch gekennzeichnet, dass in der einen sättigungsfähigen Drossel ein Steuerstrom fliesst, der durch die Batterieladespannung und den Batterieladestrom eine dualeBatterieladecharakteristik bewirkt, wobei der Strom begrenzt wird, während die Spannung bis zu einem bestimmten Wert veränderbar ist, worauf ohne über Steuereinrichtungen zu schalten, die Spannung begrenzt wird,
während der Strom veränderbar ist.