DE2727768A1

DE2727768A1 - Stromerzeugungseinrichtung

Info

Publication number: DE2727768A1
Application number: DE19772727768
Authority: DE
Inventors: Kazumasa Mori; Suguru Sato
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1976-07-14
Filing date: 1977-06-21
Publication date: 1978-01-19
Also published as: JPS5311517U; US4141613A; IT1077323B; ZA773993B; BR7704603A; SE7708146L; CA1076204A; FR2358778A1; AU2681677A; GB1579457A; AU511117B2

Description

R. HD 1UO 13.6.1977 Chr/Sm

NIPPONDENSO CO. LTD.. Kariya-shi, Aichi-ken / Japan Stromerzeugungseinrichtung Erklärung der Erfindung im einzelnen

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stromerzeugungseinrichtung, wie sie als Stromquelle zum Laden einer Batterie oder als Stromquelle für die verschiedensten elektrischen Lasten verwendet wird; im einzelnen bezieht sich die Erfindung weiterhin auf eine Stromerzeugungseinrichtung, welche mit einem durch eine Brennkraftmaschine angetriebenen Mehrphasengenerator, gewöhnlich mit einem Dreiphasenwechselstromgenerator mit Gleichstromausgang sowie mit einer der Steuerung des Ausganges des genannten Generators dienenden Spannungsregeleinrichtung ausgerüstet ist; der Zweck der Erfindung besteht darin, zuverlässig zu

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verhüten, daß der Generator eine außergewöhnliche Spannung erzeugt. 2727768

Im folgenden soll nun die vorliegende Erfindung anhand des In der Abbildung dargestellten praktischen Ausführungsbeispieles näher erklärt werden« Der in dieser Abbildung summarisch durch die Bezugsziffer 1 bezeichnete Generator ist ganz allgemein ein durch die Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges angetriebener zum Zwecke der Versorgung einer Batterie mit Ladestrom in der Form eines Wechselstromgenerators mit eingebauter Doppelweggleichrichtereinrichtung ausgeführter Generator der Gleichstromausgangsbauart, welcher aus einer Dreiphasen-Sternankerwicklung 2, einer Erregerwicklung 3 und einer Dreiphasen-Doppelweggleichrichtereinrichtung 4 besteht. Die Ausgangsanschlußenden der einzelnen Phasen der Ankerwicklung 2 sind mit den Wechselstromeingangsanschlußklemmen 4a, 4b und 4c der Gleichrichtereinrichtung 4 verbunden, und die /^er&l^eeichstromausgangsanschlußklemme 1a ist durch einen Ausgangsanschlußdraht 28 über ein AmpSre-Meter 5 mit einer Batterie 6 verbunden. Zwischen die /VG^efchstromausgangsanschlußklemme 1b und die einzelnen Wechselstromausgangsanschlußklemmen 4a, 4b und 4c der Gleichrichtereinrichtung 4, d.h. also die einzelnen Phasen der

erste Ankerwicklung 2 sind ein Widerstand 7 bzw. eine / Diode bzw. eine/ Diode 9 eingeschaltet. Die Erregerwicklung 3 ist mit ihrem einen Ende Jan die / Stromzuführungsanschlußklemme 1c und mit ihrem anderen Ende an die/ Stromzuführungsanschlußklemme 1d angeschlossen.

Die summarisch mit der Bezugsziffer 10 bezeichnete Spannungsregeleinrichtung besteht in der Hauptsache aus 3 Schaltungen, nämlich einer Anfangserregungssteuerschaltung 11, einer Spannungsabgreifschaltung 12 und einer Erregerstromunterbrechungsschaltung 13· Die Anfangserregungssteuerschal tung 11 besitzt einen mit seiner Basis an den Spantweite

nungsteilpunkt von zwischen die/ Gleichstromausgangsanschlußklemme 1b und Erde geschalteten Spannungsteilwiderständen 14 und 15 angeschlossenen und mit seinem EmitterKollektor-Stromkreis über einen Widerstand 16 und über den Zündschalter 17 an das Ampdre-Meter 5 angeschlossenen 1. Transietor 18 der NPN-Bauart und einen mit seiner Basis an den Kollektor dieses Transistors 18 angeschlossenen

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und mit seinem Emitter-Kollektor-Stroinkreis über einen der Begrenzung des Erregungsstromes dienenden Widerstand

zweite
19 an ejjie / Stromzuführungsanschlußklemme 1d angeschlosse-

zweiten

nen / Transistor 20 der NPN-Bauart. Die Spannungsabgreifschaltung 12 wird durch die Hintereinanderschaltung einer Zenerdiode 21 und zweier Spannungsteilwiderstände 22 und gebildet; diese Hintereinanderschaltung ist durch einen / Spannungsabgreifkanal 29 unmittelbar mit dem einen .Anschlußende der Batterie 6 verbunden und άμΓοη einen/^{2 e}^pan-

zweite nungsabgreifkanal 30 auch noch an die / Gleichstromausgangsanschlußklemme 1b angeschlossen. Die Erregerstromabsperrschaltung 13 besitzt einen mit seiner Basis an den Span- . nungsteilpunkt der Spannungsteilwiderstände 22 und 23 angeschlossenen und durch seinen Emitter-Kollektor-Stromkreis

zweiten

über einen Widerstand 24 mit der / Gleichstromausgangsanschlußklemme 1b verbundenen/ Transistor 25 der NPN-Bauart, einen mit seiner Basis an den Kollektor des genannten Transistors 25 angeschlossenen und durch seinen Eraitter-Kollek-

,zweiten
tor-Stromkreis mit der / Stromzuführungsanschlußklemme 1d

zweiten
verbundenen / Transistor der NPN-Bauart und eine mit ihrer Anode an den Kollektor des oben erwähnten /*·. Transistors 26

zweite
sowie an die / Stromzuführungsanschlußklemme 1d und mit

ihrer Kathode an den Zündschalter 17 sowie an die/^C™Sxromzuführungsanschlußklemme 1c angeschlossene Diode 27. Die Emitter der Transistoren 18, 20, 25 und 26 sind jeweils geerdet. Somit sind also der Emitter-Kollektor-Stromkreis des / Transistors 20 samt dem Widerstand 19 in der Schaltung

,zweiten und der Emitter-Kollektor-Stromkreis des / Transistors 26 in der Schaltung 13 elektrisch parallel geschaltet.

ersten

In die beiden Spannungsabgreifkanäle, nämlich den / Spannungsabgreifkanal 29 und den/^'^pannungsabgreifkanal 30 sind die Dioden 31 bzw. 32 so eingesetzt, daß ihre jeweilige Kathode sich auf der Seite der Spannungsabgreifschaltung befindet.

Im folgenden soll nun die Arbeitsweise einer wie oben dargelegt aufgebauten erfindungsgemäßen Einrichtung näher erklärt werden. Wenn der Zündschalter 17 geschlossen wird, dann fließt in dem Kanal Batterie 6 -* Ampere-Meter 5 ·+

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Widerstand 16 der Anfangserregungssteuerschaltung 11.

zweiten »ο ο »

Basis-Emitter des / Transistors 20 -> Erde ein Basisstrom zu dem Transistor. 20, der in den Durchlaßzustand kommt. Dadurch wird von dem Zündschalter 17 an in der Reihenfolge / Stromzuführungsanschlußklemme 1c des Generators 1 - Erre-

/zveiten
gerwicklung 3 - ' Stromzuführungsanschlußklemme 1d über den der Begrenzung des Erregungsstromes dienenden Widerstand 19 der obengenannten Schaltung 11 und den Kollektor-Emitter

zweiten
des / Transistors 20 bis zur Erde ein Stromkreis gebildet und in der oben erwähnten Erregerwicklung 3 fließt ein durch den Widerstand 19 begrenzter Strom.

In dem oben beschriebenen Zustand wird der Generator 1 durch die Brennkraftmaschine angetrieben und in der Ankerwicklung 2 wird ein Dreiphasen-Wechselstromausgang erzeugt. Dieser Wechselstromausgang wird durch die Gleichrichtereinrichtung 4 einer Doppelweggleichrichtung unterworfen und über das Ampdre-Meter 5 der Batterie 6 zugeführt. Gleichzeitig damit wird durch die Kombinationsschaltung der lastseitigen Dioden der Gleichrichtereinrichtung 4.mit dem Widerstand 7 und den

zweiten
Dioden 8 und 9 auch an der / Gleichstromausgangsanschlußklemme 1b ein Gleichstromausgang erzeugt. Durch diesen Gleich-

.ersten
stromausgang wird erstens dem/ Transistor 18 der Anfangserregungssteuerschaltung 11 über den Widerstand 14 ein BaSisstrom zugeführt, und, da der genannte Transistor 18 dadurch

zweite stromdurchlassend wird, kommt der / Translator 20, indem seine Basis im wesentlichen das Erdepotential annimmt, in den Sperrzustand, und z\veitens wird dem/ Transistor 26 der Erregerstromabsperrschaltung 13 über den Widerstand 24 ein Basisstrom zugeführt, so daß dieser Transistor 26 in den Durchlaßzustand kommt.

Dadurch daß sich dieser Transistor 26 nunmehr im Durchlaß-

erste

zustand befindet, ist der Strömkreis " / Gleichstromausgang3-anschlußklemrae 1a des Generators 1 -^ Zündschalter 17 —> erste
/ Stromzuführungsanschlußklemme 1c —> Erregerwicklung 3

/^iromzuführungsanschlußklemme 1d~r Transistor 26—> Erde" geschlossen, der Generator 1 läuft jetzt als selbsterregender Generator und in der Erregerwicklung 3 fließt ein nicht begrenzter Strom, v/as, da dieser Strom nicht über den Widerstand 19 fließt, zur Folge hat, daß der Ausgang des Generators 1 sehr schnell größer wird.

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Wenn jedoch die Spannung an den beiden Anschlußenden der Batterie 6, welche durch den Generator 1 aufgeladen wird, über ein vorgeschriebenes Abgreifniveau der Spannungsabgreifschaltung 12 hinausgeht, kommt die Zenerdiode 21 in den Durchlaßzustand und das Potential am Spannungsteilpunkt der Spannungsteilwiderstände 22, 23 steigt an, was zur Folge

erste
hat, daß der / Transistor 25 der Erregerstromabsperrschal-

zveite

tung 13 in den Durchlaß zustand kommt und daß der / Transistor 26, indem seine Basis im wesentlichen das Erdepotential annimmt, in den Absperrzustand kommt. Dies bedeutet ganz selbstverständlich, daß die Zufuhr des Erregerstromes zu der Erregerwicklung 3 gestoppt wird und daß der Ausgang des Generators absinkt. Wenn also die Spannung an den beiden Anschlußenden der Batterie 6 niedriger wird als ein ganz bestimmtes festgelegtes Abgreifniveau der Spannungsabgreifschaltung 12, kommt die Spannungsabgreifschaltung 12 in den Nichtdurchlaßzustand, und der Arbeits- und Ansprechzustand der beiden oben erwähnten Transistoren 25 und 26

erste
wird umgekehrt, so daß der / Transistor 25 in den Sperr-

.zweite

zustand kommt, während der / Transistor 26 in den Durchlaßzustand kommt, die Zufuhr eines Erregerstromes zu der Erregerwicklung 3 beginnt und der Ausgang des Generators 1 steigt erneut an.

Nun wiederholen sich die oben beschriebenen Ansprechvorgänge, und immer wenn die Spannung an den beiden Anschlußenden der Batterie 6 einen vorgeschriebenen Wert erreicht hat, wird der zu der Erregerwicklung 3 fließende Erregerstrom durch die Erregerstromunterbrechungsschaltung 13 unterbrochen und auf diese V/eise wird der Ausgang des Generators 1 gesteuert.

Wie wir oben dargelegt haben, wird zwischen die Ankerwicklung 2 und die / (iLeichstromausgangsanschlußklemme 1b der aus dem Widerstand 7 und den Dioden 8 und 9 bestehende Spannungs signal erzeuger zwischengeschaltet ;ind der Anschluß der Spannungsregeleinrichtung 10 an die / Gleichstromausgangsanschlußklemme 1b hat die vorteilhafte Wirkung, daß die winzig kleine im Augenblicke des Beginnes der Drehbewegung des Generators 1 entstehende Spannung (beispielsweise

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2-3 Volt) mit gutem Wirkungsgrad an den Basisstromkreis des Transistors 26 (und des Transistors 18) angelegt wird, so daß man die Drehzahl, bei welcher eine Selbsterregung des Generators 1 aufgebaut wird, niedrig nehmen kann. Der Basisstrom, welcher dem Transistor 26 zugeführt werden kann, ist zwar durch den Widerstandswert der Widerstände 7 und 24 sowie durch den Spannungsabfall auf der Basis-Bnitterstrecke des obengenannten Transistors 26 (ungefähr 0.6 Volt) bestimmt, wenn man jedoch anstelle des Widerstandes 7 eine Diode verwendet, dann kommt ein weiterer ganz bestimmter (konstanter?) Spannungsabfall von 0.8 Volt hinzu und der Basisstrom des obengenannten Transistors 24 wird um eine weitere Stufe kleiner. Dies bedeutet, daß die Drehzahl des Generators 1 nicht in entsprechendem Maße höher wird, und daß der Transistor 24 nicht in den Durchlaßzustand kommt, daß also diese Schaltung weniger ratsam ist. Selbstverständlich muß der Widerstand 7 mit einem geeigneten nicht allzu kleinen Widerstandskraft genommen werden;

Wie wir oben dargelegt haben, ist die Möglichkeit, die Drehzahl des Generators 1, bei welcher die Selbsterregung aufgebaut wird, niedrig zu machen der Grund dafür, daß die Stromdurchgangszeit des der Begrenzung des Erregerstromes dienenden Widerstandes 19 kurz ist, und da man den Wert dieses Widerstandes groß machen kann und den Stromverbrauch ganz erheblich verringern kann (die Wärmeerzeugung ist klein), ist es möglich in die Spannungsregeleinrichtung 10 den obengenannten Widerstand 19 einzubauen.

Es kommt allerdings vor, daß beim Betrieb des Generators 1 an der Stelle A der Ausgangsleitung 28 oder an der Stelle B des Spannungsabgreifkanales 29 Störungen durch Leitungsunterbrechung (Unterbrechung der Leitungsdrahtverbindung?) auftreten.

In dem außergewöhnlichen Zeitpunkt, wo die genannten beiden Stellen zu einer Störung durch Leitungsunterbrechung führen,

,zveite
erweist sich der / Spannungsabgreifkanal 30 von Nutzen und die Spannungsregeleinrichtung 10 verhütet dadurch, daß die Spannungsabgreifschaltung 12 die an der/ Gleichstromausgangsanschlußklemme 1b entstehende Spannung abgreift, das Auftreten einer außergewöhnlichen Spannung und steuert so den Ausgang des Generators 1.

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Die Dioden 31 und 32 haben die Aufgabe, einen Gegenstrom zu verhüten, was die Diode 31 anbelangt, so kann man sie auch durch einen Widerstand mit verhältnismäßig hohem Widerstandswert ersetzen, während man für die Diode 32 auch eine Vielzahl von Dioden hintereinanderschalten oder mit hintereinandergeschalteten Widerständen kombinieren kann, wodurch dann in dem oben erwähnten außergewöhnlichen Zeitpunkt eine sehr feine Regulierung der Abgreifspannung der Spannungsabgreifschaltung 12 möglich wird.

Beim Abschalten des Motors iat es zwar üblich, daß man den Zündschalter 17 ausschaltet, es ist aber auch möglich, den Motor unabhängig von der Betätigung des Zündschalters 17 zum Stillstand zu bringen, und in einem solchen Falle bleibt der Zündschalter im geschlossenen (im eingeschalteten) Zustand. In diesem Falle hat das Stehenbleiben des Motors zur Folge, daß der Generator 1, weil die Stromerzeugung aufge-

.ersten
hört hat, en der / Gleichstromausgangsanschlußklemrne 1a und an der / Gleichstromausgangsanschlußklemme 1b keinen Gleichstromausgang erzeugt. Deshalb sind der/^e transistor 18 der

zweite Anfangserregungssteuerschaltung 11 und der/ Transistor der Erregerstromsteuerschaltung 13 im S. perr zustand, während

zweiten andererseits das Basispotential des/ Transistors 20 der zuerst genannten Schaltung 11 über den Zündschalter 17 ansteigt, so daß der Transistor 20 in den Durchlaßzustand kommt. Somit fließt in der Erregerwicklung 3 des Generators ein Strom über denlStromkreis "Batterie 6 —> Ampdre-Meter 5 —>

erste
Zündschalter 17—>' Stromzuführungsanschlußklemme 1c —jk

Erregerwicklung 3 —> / Stromzuführungsanschlußklemme 1d -» Erregerstrombegrenzungswiderstand 19 --> Transistor 20 —> Erde", dadurch wird erreicht, daß dank dem obengenannten Widerstand 19 nur ein begrenzter Strom fließt.

Wenn man also vergessen hat, den Zündschalter 17 abzuschalten, kann der Stromverbrauch aus der Batterie 6 zurückgedrängt (unterdrückt) werden.

Der Erregerstrombegrenzungswiderstand 19 kann mit seinem Widerstandswert so gewählt werden, daß der notwendige niedrigste Anfangserregerstrom (ungefähr 0.1 A) gewährleistet ist und es kann so eine übermäßige Entladung der Batterie 6 mit Sicherheit verhütet werden.

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Claims

R. HD 1UO 13.6.1977 Chr/Sm

HIPPONDENSO CO. LTD., Kariya-shi. Aichi-ken / Japan

Umfang des Anspruchs

Stromerzeugungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem eine Mehrphasenankerwicklung, eine Erregerwicklung sowie einen ersten und einen zweiten Gleichstromausgangsanschluß aufweisenden, mit einer zwischen die obengenannte Ankerwicklung und den obengenannten ersten Gleichstromausgangsanschluß zwischengeschalteten Gleichrichtereinrichtung, sowie mit einem zwischen die obengenannte Ankerwicklung und den obengenannten zweiten Gleichstromausgangsanschluß eingeschalteten, aus einem an seine eine Phase angeschlossenen Widerstand und einer an seine übrigen Phasen angeschlossenen Diode bestehenden und eine Batterie, an welche sein oben erwähnter erster Gleichstromausgangsanschluß angeschlossen ist, ladenden Generator, aus einer der Steuerung des Ausganges des genannten Generators dienenden, eine Spannungsabgreifschaltung sowie durch die genannte Spannungsabgreifschaltung gesteuerte, den Stromdurchflußstromkreis der genannten Erregerwicklung absperrende Schaltmittel enthaltenden Spannungsregeleinrichtung, aus einem die oben erwähnte Spannungsabgreifeehaltung an die oben erwähnte Batterie anschließenden ersten Spannungsabgreifkanal und aus einem die oben erwähnte Spannungsabgreifschaltung an den oben erwähnten zweiten Gleichstromausgangsanschluß anschließenden zweiten Spannungsabgreifkanal besteht.

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ORIGINAL INSPECTED