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Dokumentenidentifikation DE19904563A1 14.09.2000
Titel Regler für elektrische Generatoren
Anmelder Schäfertöns, Jörn-Heinrich, Dipl.-Ing., 38108 Braunschweig, DE
Erfinder Schäfertöns, Jörn-Heinrich, Dipl.-Ing., 38108 Braunschweig, DE
DE-Anmeldedatum 04.02.1999
DE-Aktenzeichen 19904563
Offenlegungstag 14.09.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 14.09.2000
IPC-Hauptklasse H02K 21/02
Zusammenfassung Regler für Wechselstromgeneratoren mit mindestens zwei in Reihe geschalteten Wicklungen zur Versorgung von Gleichspannungsnetzen, gekennzeichnet durch die Zwischenspeicherung von Energie, die beim Regeln der Wechselstromquelle anfällt und durch getaktetes Schließen des Schalters 7 durch den Spannungsregler 6 aus der Hochspannungsspule 3 in einem Zwischenkreiskondensator 11 geladen wird und daraus über einen Abwärtswandler mit der Drossel 15 dem Netz über den von der Netzspannung geführten Regler 13 in den Intervallen gesteuert zugeführt wird, in denen die Niederspannungswicklung(en) noch keine ausreichende Speisespannung erzeugt. Zusätzlich ist jede Wicklung 17 mit höherer Ausgangsspannung über einen Schalter 19 mit dem Netz verbunden, der geöffnet wird, sobald die benachbarte Wicklung 2 mit niedriger Spannung einen größeren Strom liefert.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Regler für in der Patentanmeldung 199 00 584.2 beschriebene elektrische Generatoren.

Ziel der Erfindung ist es, die Ausnutzung von Wechselstromgeneratoren, besonders der obengenannten Bauart, zu verbessern, wenn sie über einen Gleichrichter ein mit einer Batterie gepuffertes Netz versorgen und weiterhin die Welligkeit des von dem Generator erzeugten Gleichstroms zu verringern.

Die Aufgabe lautet also, eine möglichst sinusförmige Wechselspannung des Generators in eine möglichst konstante Gleichspannung umzuwandeln.

Das wesentliche Prinzip, das der Erfindung zu Grunde liegt, ist, das wechselstromseitig transformatorisch zwei oder mehr Spannungen z. B. durch eine Spartransformator-Schaltung erzeugt werden und die so erzeugten Wechselspannungen entsprechend ihrem momentanen Spannungsniveau über zugeordnete Gleichrichter wahlweise und entsprechend einer konstanten Gleichspannung geregelt getaktet entweder direkt auf den Gleichspannungsausgang oder auf einen Zwischenkreis geschaltet werden. Im Zwischenkreis wird die Energie auf einem über der Ausgangsspannung liegenden höheren Spannungsniveau in einem Kondensator zwischengespeichert und über einen Abwärtsregler gedrosselt dem Ausgang in dem Zeitraum zugeführt, in dem die sinusförmige Spannung des Wechselspannungsgenerators unterhalb der ausgangsseitig gewünschten Gleichspannung liegt.

Auf diese Weise ist es möglich, die im Verlauf der sinusförmigen Wechselspannung entstehenden Defizite im Stromfluß durch die oberhalb der Ausgangsspannung liegenden Anteile aufzufüllen und durch die Umleitung und Zwischenspeicherung der durch Abregeln der oberhalb der Netzspannung liegenden Spannung verfügbaren Energie eine annähernd sinusförmige Belastung der Wechselstromquelle zu erreichen.

Weiterhin ermöglicht eine Aufteilung in mehr als zwei Spannungen und die stufenweise direkte Einspeisung in das Gleichstromnetz eine Verkleinerung der erforderlichen Zwischenkreiskapazität. Daraus ergeben sich je nach Größe der Maschine wirtschaftliche Vorteile gegenüber einer zweistufigen Ausführung.

Fig. 1 zeigt eine zweistufige Wechselstromquelle mit den Spulen 2 und 3 in Sparschaltung, wie sie in der Anmeldung P 198 56 526.7 beschrieben wurde.

Kurz nach dem Nulldurchgang der Sinuswelle wird das Niveau der Ausgangsspannung zuerst in der Wicklung 3 überschritten und der Strom fließt über den geschlossenen Schalter 7 und über die Diode 8 in den Zwischenkreis-Kondensator 11. Schalter 10 ist zunächst geöffnet. Sobald die Spannung in der Spule 2 die Ausgangsspannung überschreitet, fließt Strom über den Gleichrichter 4 zum Ausgang. Schalter 7 wird zunächst geöffnet und beim Ansteigen der Ausgangsspannung zu deren Regelung mit dem Regler 6 taktweise geschlossen, wodurch überschüssiger Strom getaktet dem Zwischenkreis zur Speicherung zugeführt wird. Der Schalter 10 dient zur Begrenzung der Zwischenkreis-Spannung und wird bei Erreichen eines durch die Spannungsfestigkeit der Bauelemente bestimmten Grenzwertes geschlossen.

Bei maximal gefülltem Zwischenkreis erfolgt nun die Spannungsregelung durch getakteten Kurzschluß der Wechselstromquelle über den Schalter 7. Sobald die Ausgangsgleichspannung sinkt, wird über den von dem Regler 13 gesteuerten Schalter 12 und die Drossel 15 Energie aus dem Zwischenkreis zum Ausgang geführt. Während der Schalter 12 geöffnet ist, wird der Stromfluß über die Drossel durch die Freilaufdiode 14 aufrecht erhalten.

Fig. 2 zeigt die Erweiterung der Schaltung auf eine dreistufige Wechselstromquelle wie in der Anmeldung 199 00 584.2 beschrieben.

Die zusätzliche Spule 17 übernimmt für ein kurzes Intervall nach der Spule 3 und vor der Spule 2 die Lieferung von Gleichstrom, sobald eine ausreichende Spannung vorhanden ist, wodurch der Zwischenkreis entlastet wird. Der Schalter 6 wird vom Strom gesteuert geöffnet, um auf die Spule 2 umzuschalten. Die übrigen Funktionen entsprechen Fig. 1.


Anspruch[de]
  1. Regler für in den Patentanmeldungen 198 56 526.7 und 199 06 584.2 beschriebenen Wechselstromgeneratoren mit dem dauermagnetisch erregten Läufer 1 und ähnliche Wechselstromquellen mit mindestens zwei in Reihe geschalteten Wicklungen, die über Gleichrichter ein Gleichspannungsnetz versorgen, gekennzeichnet durch:
    1. 1. einen von der Hochspannungswicklung 3 des Generators gespeisten Zwischenkreis mit Speicherkondensator 11, aus dem über einen aus einer Drossel 15, einem Kondensator 16 und einer Freilaufdiode 14 gebildeten Abwärtsregler ein Gleichspannungsnetz über den Spannungsregler 13 in dem Zeitintervall versorgt wird, in dem die Niederspannungsspule 2 die Netzspannung noch nicht erreicht.
    2. 2. Weiterhin gekennzeichnet durch einen Schalter 10, der von der Zwischenkreisspannung gesteuert, dessen Eingang vor einer Diode 11 kurzschließt und einen Schalter 7, der über einen Regler 6 durch die Gleichspannung des Netzes gesteuert wird, und durch getaktetes Kurzschließen der Wechselstromquelle die Stromzufuhr in das Netz steuert.
    3. 3. Bei einer drei- oder mehrstufigen Wicklung weiterhin gekennzeichnet durch einen (bzw. mehrere) zusätzlichen stromgesteuerten Schalter 19 der die von der mittleren Spule 17 erzeugten und dem Gleichrichter 18 gerichtete Spannung solange auf das Netz schaltet, bis von der Spule 2 mit dem Gleichrichter 4 ein größerer Strom erzeugt wird.






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