-
Einrichtung zur Erzeugung von Gleichstrom Die Erfindung bezieht sich
auf eine Einrichtung zur Erzeugung von Gleichstrom unter Verwendung eines Wechselstrom-,
insbesondere Drehstromgenerators mit nachgeschaltetem Gleichrichter, vorzugsweise
einem Vollweggleichrichter mit Halbleitergleichrichterelementen. Wechselstrom-,
insbesondere Drehstronigeneratoren können durch den Fortfall eines Stromwenders,
bei gewissen Typen außerdem durch Vermeidung rotierender Wicklungen, mit höheren
Maximaldrehzahlen und dadurch in einem größeren Drehzahlbereich arbeiten als Gleichstrorngeneratoren,
die außerdem mehr Raumbedarf haben. Diese Eigenschaft macht es für Kraftfahrzeuge
interessant, Wechsel-oder Drehstromaeneratoren an Stelle der üblichen Gleichstromgeneratoren
einzusetzen und den erzeuaten Wechsel- bzw. Drehstrom durch einen nachgeschalteten
Gleichrichter in die bei Bordnetzen üb-
liche, für die Speicherung zwingend
notwendige Stromart umzuformen.
-
Vorzugsweise für kommerzielle Fahrzeuge ist es ferner von Interesse,
als Stromerzeuger Maschinen zu haben, die weitgehend wartungsfrei sind. Aus diesen
Forderungen heraus wurde vorgeschlagen, schleifringlose Drehstromgeneratoren einzusetzen.
Es kommen hieriffir sowohl Gl.eichpol- als auch Wechselpoltypen in Betracht.
-
Für die Erz:,ugung von Gleichstrom einer bestimmten Stromstärke ist
es häufig erforderlich, mehrere Gleichrichtereleriiente in einem S'rompfad parallel
zu schalten. Bedingt durchFertigungsungenauigkeiten ergeben sich häufig unterschiedliche
Stronicharakteristiken bei den verschiedenen Elementen, selbst dann, wenn diese
Elemente aus inehreren in Serie geschalteten Gleichrichterzellen bestehen, so daß
sich bei Parailelschaltung von Gleichrichterelementen unter Umständen eine -erheblich
ungleiche Stromverteilune, einstellt. Mun muß, um überlastungen der Gleichrichterelemente
zu vermeiden, deshalb beim Parallelschalten von Gleichrichtern mit einer entsprechend
geringeren Stromtragf ähigkeit der Elemente rechnen. Vor allem bei Niedervoltgleichrichtern,
wie sie für Kraftfahrzeuggeneratoren eingesetzt werden, macht sich eine unterschiedliche
Durchlaßcharakteristik besonders störend bemerkbar. Die Wirtschaftlichkeit der Parallelschaltung
von Gleichrichtern, die unter Umständen schon aus Gründen der Verwendung einheitlicher
Typen geboten erscheint, kann durch den angegebenen Effekt fallweise in Frage gestellt
werden.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Einrichtung der
angegebenen Art durch geeignete Maßnahmen den Ausnutzungsgrad der Gleichrichterzellen
zu verbessern. Die Einrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß
jeder Phasenstrang der Generatorlastwicklung, entsprechend der für die maximal zulässige
Stromstärke erforderlichen Anzahl von parallel arbeitenden Gleichrichterelementen,
in eine Mehrzahl von auf die volle Spannung angelegten Teilwicklungen unterteilt
und jede einzelne dieser Wicklungen an je einen der gleichstromseitig parallel
liegenden Gleichrichterelemente geschaltet ist. Hierbei ist es besonders vorteilha:ft,
wenn der Generator mit mehreren Wicklungen auf (Ye , trennten Wicklungspaketen
ausgestattet ist, eine Maßnab.nie, die sich beispielsweise bei gewissen Ausführungen
von Drehstromgeneratoren der Gleichpoltype als zweckmäßig erwiesen hat.
-
An Stelle bzw. in Ergänzung der Anordnung von mehreren Wicklungen
auf verschiedenen Paketen können Teilwicklungen, die erfindungsgemäß einzeln mit
zugeordneten Gleichrichterelementen verbunden sind, auch durch Unterteilung der
auf einem Paket befindlichen Phasenstränge in Wicklungszweige erzielt werden.
-
Die gleichphasigen Wicklungszweige können sowohl verschiedenen Polen
oder Polgruppen zugeord-net und dadurch zumindest teilweise auf verschiedene
Umfangsteile des Wicklungspaketes erstreckt sein, als auch gemeinsam auf den Polen
angeordnet sein. Im letztgenannten Fall hegen die Leiter der betreffenden Wicklungszweige
in den gleichen Nuten.
-
Zur Verkürzung der Leitungswege sowie zur Sicherstellung einer ausreichenden
Kühlluftströmung ist es vorteilhaft, die Gleichrichterelemente unmittelbar in oder
an den Lagerschilden zu befestigen. Werden
die Gleichrichterelemente
in axial zur Generatorwelle ansetzbaren Schildträgem eingesetzt, so ergibt sich
eine leichte Austauschbarkeit und ferner die Möglichkeit, bei Verwendung von z.
B. zwei solcher Träger, den einen dieser Träger isoliert anzuordnen, so daß die
eingesetzten Gleichrichterelemente jeweils unmittelbar mit der Masse des Trägers
und damit mit einer guten Kühlfläche verbunden sind.
-
An Hand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
-
Die Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung, zum Teil im
Schnitt, einen Drehstromgenerator der Gleichpoltype, bestehend aus dem Gehäusemantel
1, den Lagerschilden 2 und 3, dem auf die Welle 4 aufgesetzten Anker
5, den Blechpaketen 6 und 7, den Drehstromwicklungen
8 und 9 sowie der Gleichstromerregerwicklung 10. Im Gegensatz
zu anderen Gleichpoltypen sind bei der dargestellten Ausführungsforrn zwei Drehstromwicklungen
8 und 9 mit ihren Wicklungsenden UI, Vl und W, sowie UII, VI, und
Wil benutzt. Die Wicklungsenden der Erregerwicklung 10 sind mit P und
N bezeichnet. Selbstverständlich können die b--iden Wicklungen
8 und 9 auch mehrdrähtig ausgeführt und hintereinandergeschaltet werden.
-
Aus Fig. 2 ist nun ersichtlich, wie an das Lagerschild. 2 ein Gleichrichterschildträger
11 mit den eingesetzten Gleichrichterelementen 12 und 13 angesetzt
werden kann. Während die Gleichrichterelemente 12 mit ihrer Halterung unmittelbar
mit der Masse des Trägers 11 verbunden sind, sind die Gleichrichterelernente
13 in metallische Träger 14 eingesetzt, die unter Verwendung von Schrauben
15 an einer isolierenden Trägerplatte 16 befestigt sind. Die Trägerplatte
16 nimmt auch den massefreien Anschluß 17 auf. Es ist ersichtlich,
daß durch diese Auf-
bauform eine gute räumliche Verteilung sichergestellt
ist und daß ferner durch die Zuordnung der Kühlflächen der Gleichrichter zu den
Luftauslaßöffnungen 18 des Generators eine gute Kühlung der Gleichrichterelemente
erreicht ist. Die Verbindung zwischen den Wicklungen 8 und 9 und den
Gleichrichterelementen kann auf kürzestem Weg hergestellt werden.
-
Wird eine größere Anzahl von Gleichrichtereleinenten eingesetzt, so
können beiderseits der Lagerschilde 2 und 3 entsprechende Schildträger angesetzt
werden.
-
Die Fig. 3 zeigt die Schaltung der Anschlüsse eines Drehstromgenerators,
z. B. der vorbeschriebenen Bauart an zwei Drehstrombrückenschaltungen, die gleichstromseitig
auf das gleiche Netz arbeiten. Die Generatoranschlüsse sind wiederum mit UI, V,
und W, sowie UII, VI, und WIll bezeichnet. Die Gleichrichterelemente tragen entsprechend
der Fig. 2 die Ziffern 12 bzw. 13. Das Gleichstromnetz ist wiederum
mit P und N bezeichnet.
-
Es ist ersichtlich, daß durch die erfindungsgemäße Einrichtung ein
außerordentlich hoher Ausnutzungsgrad der Gleichrichter ohne Gefahr einer überbelastung
einzelner Elemente erreicht werden kann, da die Unterschiede zwischen den einzelnen
Gleichrichterelementen durch die vorgeschalteten Wirk- und Blindwiderstände der
Teilwicklungen weitgehend unwirksam gemacht werden. Damit eröffnet sich auch die
Möglichkeit, für verschiedene Generatorgrößen weitgehend einheitliche Gleichrichterelemente
einzusetzen. Bei Verwendung in Zweige unterteilter, z. B. mehrdrätiger Wicklungen
ergibt sich damit bei geringstem Aufwand an Typen eine sehr große Variationsmöglichkeit,
insbesondere auch dadurch, weil z. B. einzelne Wicklungszweige bzw. einzelne Drähte
einer mehrdrähtigen Wicklung auch unmittelbar zur Versorgung von Wechsel- bzw. Drehstromverbrauchem
herangezogen werden können, ohne daß die Gleichstromversorgung aus den parallel
liegenden Drähten über die nachgeschalteten Gleichrichter beeinträchtigt wird.