DE1538333A1 - Regeleinrichtung fuer einen Stromerzeuger - Google Patents

Description

• Regeleinrichtung für einen Stromerzeuger Aus der deutschen Auslegesehrift 1 203 361 ist eine Regeleinrichtung für einen Stromerzeuger bekannt, dessen Erregerwicklung eine periodisch zu null wertende Schwellspannung durch einen GlEL-,Ihrichter erhält,.der über eine Drossel und einen Transformator aus dem Netz des Stromerzeugers gespeist wird, Parallel e zu der Errgerwicklung ist ein Thyristor geschaltet, zwischen dessen Steuerelektrode und Kathode eine Steuerspannung liegt, die der konstant zu regelnden Spannung, z,B, einer von dem Stromerzeuger über einen Gleichrichter gespeisten Batterie, propor.-tional ' ist. Bei einer Regelabweichung nach oben überschletet die Steuerspannung die Schwellspannung des Thyristors., so daß die-

  ser leitend wird und die Erregerwicklung kurzschließt. Wenn infolge.

  dessen der Erregerstrom und entsprechend die Klemlogsbannung des

  Stromerzeugers abnimmt, sinkt die Steuerspannung unter die Schwellspannung des Thyristors, Sobald dann die Halbwellenspannung des Gleichrichters zu null wird, äteUt sich in dem Thyristor der anfängliche große Widerstand wieder ein, so daß der Erregerstrom steigt. Diese Zweipunktregelung, bewirkt, daß in der Erregerwicklung jeweils ein solcher mittlerer Strom fließt, daß die von dem Stromerzeuger gelieferte Spannung mit sehr geringer Regelabweichung konstant bleibt, Es ist auch vorgeschlagen worden..eine entsprechende Zweipunktregelung dadurch zu verwirklichen" daß ein Thyristor in Reihe mit der Erregerwicklung in einem von dem Gleichrichter mit Halb-

  wellenspannung gespeisten Stromkreis geschaltet wird. Hierbei

  /gufudie

  sind die e erelektrode des Thyristors wirkenden Schaltelemen-

  te so angeordnet, daß bei einer Regelabweichung nach oben die Steuerspannung unter den Schwellwert des Thyristors sinkt« Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Regeleinrichtungen zu vereinfachen und so zu gestalten, daß sie sich bei niedrigen Drehzahlen günstiger verhalten. Die Erfindung geht aus von einer Regeleinrichtung für einen Stromerzeuger, dessen Erregerwicklung von einem Gleichrichter gespeist wird, dei, auch eine lückenlose Halbwellenspannung fUr einen Thyristor liefert, welcher in Abhängigkeit von der Regelabweichung im Sinne einer Zweipunktregelung - bei Parallelschaltung zur Erregerwicklung - diese zeitweise kurzschließt oder bei Reihenschaltung mit der Erregerwicklung - den gemeinsamen Stromkreis zeitweise unterbrichti und die Erfindung besteht darin, daß zwei Dioden des Gleichrichters einerseits parallel zueinander an die beiden Enden einer einphasigen Hilfswicklung des Stromerzeugers angeschlossen und andererseits gemeinsam über die Erregerwicklung mit einem Mittelanzapfungspunkt der-Hilfswicklung verbunden sind, Die Erfindung bringt gegenüber der erwähnten bekannten Regeleinrichtung zunächst den Vorteil, daß der Transformator entfällt, der bei der bekannten Regeleinrichtung erforderlich istg um den die Erregerwicklung speisenden Gleichrichter galvanisch von dem Netz des Stromerzeugers zu trennen. Das stellt nicht nur eine Kosten vermindeAe Vereinfachung der Regeleinrichtung dar..,'Wondern es wird auch der bisher für die Unterbringung des Transformators erforderliche Raum gespart. Die Erfindung wirkt sich besonders dann vorteilhaft aus, wenn der Thyristor parallel zu der Erregerwicklung geschaltet ist, Denn in diesem Fall mußte der Transformator für die Kurzschlußleistung ausgelegt werden, die jedesmal auftritt, wenn der Thyristor die Erregerwicklung kurzschließt, Hierbei bedingten die entsprechend großen Abmessungen des nunmehr entbehrlichen Transformators verhältnismäßig große Kosten und einen großen Raumbedaef. Ferner kann bei einer Regeleinrichtung nach der Erfindung die bisher zwischen der Sekundärwicklung des Transformators-und dem Gleichrichter befindliche Drossel erheblich kleinere Abmessungen erhalten oder ganz wegfallen, weil die Induktivität der erfindungsgemäß verwendeten einphasigen Hilfswicklung des Stromerzeugers genügt, um ein unerwünschtes Ansteigen des grregerstromes zu verhindern, insbesondere bei Parallelschaltung des Thyristors zur Erregerwicklung beim Kurzschließen dieser Wicklunge In jedem Fall bringt die Erfindung den Fortschritt, daß mittels der Hilfswicklung des Stromerzeugers'bei niedriger Drehzahl eine genügend hohe Remanenzspannung erzeugt wird, so daß die Schwellspannung der GlE:1-,hrichterdioden im Erregerkreis ohne nennenswerte Verzögerung überwunden wird, Die Erfindung ist von besonderer Bedeutung für Kraftfahrzeug-Lichtmaschinen, die zum Laden von 6.Volt- oder 12 Volt-Batterien dienen, Denn bei-solchen Maschinen mußte,bisher in Kauf genommen werden, daß die Remanenzspannung" wenn die Maschinen bei geringer Arikerdrehzahl eingeschaltet werden, kleiner als die Schwellspannung der Gleichrichterdioden im Erregerkreis ist, Derartige Kraftfahrzeug-Generatoren sind Im allgemeinen fremdbelüftet, so daß die erfindungsgemäß vorgesehene einphasige Hilfswicklung - mit einem verhältnismäßig geringen Kupferquerschnitt ausgeführt werden kanne Fig, 1 und 2 der Zeichnung sind Schaltbilder von Kraftfahrzeug-Lichtmaschinen-Anlagen zur Veranschaulichung von zwei Ausführungsbeispielen des Erfindungsgegenstandes. Die dreiphasige Hauptwicklung 1 des Stromerzeugers liefert über den Hauptgleichrichter, der aus sechs Dioden 213 in Graetzschaltung besteht, den Ladestrom für die Akkumulatoren-Batterie 4 sowie den Strom für nicht dargestellte, parallel zur Batterie geschetete Verbraucher. Der Erregerstrom wird durch eine einphasige Hilfswicklung 5 mit Doppelweggleichrichtung über zwei Dioden 6 an die Erregerwicklung 7 geliefert. Die Dioden 6 sind mit ihren Anoden über Leitungen 8 an die beiden Enden der Hilfswicklung 5 angeschlossen. Die Kathoden der Dioden 6 sind vereinigt und durch eine Leitung 9 mit dem einen Ende der Erregerwich-lung 7 verbunden, Das andere Ende dieser WicklunG ist durch eine Leitung 10 an einen Mittelanzapfpunkt 11 der Hilfswicklung 5 angeschlossen. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist ein Thyristor 12 parallel zu der Erregerwicklun#-" 7 geschaltet. Er liegt in einer von der Leitur4,- 9 abgezgmigten LeitunG 13, die zum MinusvPol der U Batterie 4 fUhrt, der seinerseits durch eine Leistung 1 4 mit dem Punkt der Erregerwicklung 7 verbunden ist, der an den Mittelanzapfpunkt 11 angeschlossen ist, Die Anode des Thyristors 12 ist den Kathoden der Dioden 6 z'ugewandt, Zum Aussteuern des Thyristors in Abhängigkeit von der,Spannung der Batterie 4 wird der Spannungsabfall an einentWiderstand 15 herangezogen. Das eine Ende dieses Widerstaxides ist durch eine Leitung 16 über' einen weiteren Widerstand 17 an die Kathoden dreier zusätzlicher Dioden 18 des Hauptgleichrichters angeschlossene Die Dioaen 18 liegen parallel zu den Dioden 2 des Haupt#-leichrichters, deren Kathoden mit dem Pluspol der Batterie 4 verbunden sind. Das andere Ende des Widerstandes 15 ist an die Leitung l_3 angeschlossen und demnach einerseits mit'dem Minus pol der Batterie 4 und andererseits mit der Kathode des Thyristors 12 verbunden. Ein Punkt 19, der zwischen den Widerständen 15 und 17 liegt, ist über eine #,enerdiode 20 an die Steuerelektrode des Thyristors 12 angeschlossen. Die Anode der Zenerdiode 20 ist nach der Steuerelektrode hin gewendet.
• Eine Zweigleitung 21, welche die Kathoden der Dioden 18 mit dem Minuspol der Batterie 4 verbindet und einen Widerstand 22 enthält, ist durch dine Leitung 23 über einen Trennschalter 24 und eine Signallampe 25 mit dem Pluspol der Batterie 4 verbunden. Parallel zu dem Widerstand 15 ist ein Glättung-s-Kondensator 26 ageschaltet.
• In den Leitungen 8 befinden sich zwei Drosseln 27 und 28 in solcher Anordnung., daß sie in einander entgegengehetzten Richtungen von Strom durchflossen werden.
• Wenn nach dem Einschalten der Lichtmaschine bei zunächst geringer Ankerdrehzahl die erzeugte Spannung noch nicht ausreicht, um .die Spannung der Batterie 4 zu überwinden.. besteht ein Spannungsabfall zwischen dem Pluspol der Batterie 4 und den Kathoden der Dioden 18. Es fließt daherSei geschlossenem Schalter'24 durch die Leitung 23 ein Strom, so daß die Lampe 25aufleichtet. Der von den Dioden 18 zu den Dioden 3 des Hauptgleichrichters flie-. ßenden Strom bewirkt in dem Widerstand 15 einen Spannungsabfall. Da'dieser zunächst, kleiner ist als die Sperrspannung der Zenerdiode 20, ist der Thyristor 12 geschlossen, d.h. er hat einen sehr großen Widerstand. Infolgedessen fließt der von der Hilfswicklung 5 gelieferte und durch die Dioden 6 gleichgerichtete

  Strom in voller Höhe durch die Erregerwicklung 7. Dabei wird

  schoAei sehr geringer Ankerdrehzahl durch die Hilfswicklung 5

  eine genügend große Remanenzspannung erzeugt, so daß ohne nennenswerte Verzögerung die Schviellspannung der Dioden 6 überwunden wird,.
• Wenn dann die Spannung am Heuptgleichrichter die Batteriespannung erreicht, erlischt die L mpe 25. In dem Maße, indem sich die von der Lichtmaschine erzeugte Spannung erhöht, steigt der Spannungsabfall an dem Widerstand 15. Wenn diese den Sollwert im Ausmaß der zulässigen Regelabweichung übersteigt, wird der Spannungsabfall am Widerstand 15 um so viel größer als die Sperrspannung an der Zenerdiode 20, daß der Thyristor 12 geöffnet, also die Erregerwicklung 7 kurzgeschlossen wird. Wenn infolgedessen die Spannung am H-uptgleichrichter abnimmt und damit der Spannungsabfall 'am Widerstand 15 kleiner wird als die Sperrspannung an der Zenerdiode 20, unterschreitet die Steuerspannung an dem Thyristor 12 den kritischen Wert. Es wird daher dIer große Widerstand des Thyw ristors wieder hergestellt, sobald die von den Dioden 6 gelieferte Sah-viellspannung wieder zu null-wird. Es fließt daher durch die Erregerwicklung 7 wieder der volle Erregerstrom. Dieses Spiel wiederholt sich, so daß durch eine Zweipunktregelung jeweils der Erregerstrom einen solchen mittleren Wert erhält, daß die Spannung am Ausgang des Hauptgleichrichters bis auf die zulässige Regelabweichung konstant gehalten wird. Die beim Öffnen des Thyristors 12 auftretenden Kurzschlußströme .werden durch die Induktiivitätene, welche die Hilfswicklung 5 sowie die Drosseln 27, 28 besitzen, auf ein züässiges Ausmaß beschränkt.- Die Drosseln 27 und 28 kann man weglassen, wenn man eine geringe Erhöhung-, des Ladestromes bei steigender Ankerdrehzahl in Kauf nimmt. Dann wird die Induktivität-der einphasigen Hilfswicklung 5 so groß gewählt, daß die durch den Thyristor 12 ausgelösten Kurzschlußströme einen.bestimmten Wert nicht überschreiten.
• Die Schaltung nach Fig. 2 unterscheidet sich von der nach Fig, 1 dadurch, daß der Thyristor 12 nicht parallel zur Erregerwicklung 7, sondern mit dieser in der Leitung 9 in Reihe geschaltet ist. Demgemäß ist, abweichend von der*Schaltung nach Fig. 1, der Punkt 19 zwischen den Widerständen 15 und17 mit der Leitung 9 und sonach mit der Kathode des Thyristors 12 verbunden, während die Anode der Z--enerdiode 20 an die Leitung 13 und ihre Kathode an die Steuerelektrode des Thyristors 12 angeschlossen ist, die außerdem durch eine Leitung 29 mit einem parallel zum Widerstand 17-liegenden Widerstand 30 an die Leitung 16 angeschlossen ist. Wenn die Spannung am Hauptgleichrichter den Sollwert im Ausmaß der zulässigen Regelabweichung übersteigt, überwiegt der Spannungsabfall am Widerstand 15 die Sperrspannung der Zenerdiode 20 derart, daß der Thyristor 12 geschlossen, also der Erregerstrom unterbrochen wird, Das Schließen des Thyristors 12 erfolgt auch hierbei jeweils dann, wenn die von den Dioden 6 gelieferte Schwellspannung zu null wird. Wenn dann wegen der verringerten Erregung die von der Lichtmaschine erzeugte Spannung absinkt und demgemäß der Spannungsabfall an dem Widerstand 15 kleiner wird, als die Sperrspannung der Zenerdiode 20, wird der Thyristor 12 geöffnet, so daß nunmehr der volle Erregerstrom durch die Wicklung 7 fließt, Auch hierdurch wird mit einer'Zweipunktregelung jeweils ein solcher mittlerer Erregerstrom verwirklicht, daß die Spannung am Hauptgleichrichter bis auf die zulässige Regelabweichung konstant bleibt.

Claims (1)

1. 2 a t e n t a n s p r u c h Regeleinrichtung für einen Stromerzeuger, dessen Erregerwicklung von einem G.leichrichter gespeist wird, der auch eine lückenlose Halbwellenspannung für einen Thyristor liefert, welcher in Abhängigkeit von der Regelabweichung im Sinne einer Zweipunktregelung - bei Parallelschaltung zur Erregerwicklung diese zeitweise kurzschließt oder - bei Reiehnschaltung mit der Erregerwicklung - den gemeinsamen Stromkreis zeitweise unterbricht, insbesondere für eine KraftfahrzeugvLichtanlage, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Dioden (6) des Gleichrichters einerseits parallel zueinander an die beiden Endeneiner einphasigen Hilfswicklung (5) des Stromerzeugers a.ngeschlossen und andererseits gemeinsam über die Erregerwicklur4-- (7) mit einem Mittelanzapfungspunkt (11) der Hilfswicklung (5) verbunden sind.