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Ladeeinrichtung für Akkumulatorenbatterien, insbesondere für Zugbeleuchtung
Es ist, insbesondere für Zugbeleuchtung, bekanne, eine Akkumulatorenbatterie von einem Drehstrom- ader Wechselstromgenerator über einen Gleichrichter (Ladegleichrichter) zu laden und
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an diesen angeschlossenen Gleichrichter (Erregergleichrichter) und eine differential-vormagnetisierte Drossel zu speisen. Diese Drossel hat zwei einander
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Vormagnetisierungs-Wicklun-gen, deren eine mit einem durch einen Eisenwasserstoff-Widerstand konstant gehaltenen Strom gespeist wird, während die andere Vormagneti- sierungs-Wicklung von einem der jeweiligen Batteriespannung proportionalen Strom durchflossen wird.
Dabei sind die beiden Vormagneti- sierungs-Wicklungen so ausgebildet, dass beim Erreichen einer bestimmten Batteriespannung die Erregung des Generators ohne Anwendung eines elektromechanischen Regelgliedes so weit verringert wird, dass praktisch kein Ladestrom mehr fliesst.
Wenn nun die beiden VormagnetisierungsWicklungen oder auch nur eine von ihnen ohne besondere Vorkehrungen an die Batterie angeschlossen würden, so würde auch beim Stillstand des Generators, d. h. bei einer Zugbeleuchtungsanlage während der Stillstandszeit des betreffenden Eisenbahnwagens, die Batterie dauernd Strom durch die Vormagnetisierungs-Wicklungen schicken, so dass sich die Batterie entladen würde und nach einiger Zeit erschöpft wäre.
Um dies
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die selbsttätig die Vormagnetisierungs-Wicklungsn von der Batterie abschalten, solange der betreffende
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die zwischen dem Eisenwasserstoff-Widerstand und dem Minuspol der Batterie liegende Leitung einen Trennschalter eingefügt, der in der Weise mi : dem Brems-Druckluftsystem des Zuges in Verbindung steht, dass bei abgestelltem Wagen,
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verschwindet, der Trennschalter geöffnet wird. Dies hat zur Folge, dass durch ein Relais, welches sich in der nunmehr stromlos werdenden Verbindungsleitung zwischen dem EisenwasserstoffWiderstand und der einen Vormagnetisierungswicklung befindet, ein Trennschalter geöffnet wird, der die Verbindung zwischen der anderen Vormagnetisierungswicklung und der Batterie
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Nachteil, dass für die verschiedenen möglichen Batteriespannungen-z.
B. bei einem Reisezugwagen 24 Volt, bei einem Triebwagen 110 Volt - das eine Mal ein Eisenwasserstoff-Widerstand und das andere Mal mehrere, z. B. fünf, hintereinander geschaltete Eisenwasserstoff-Widerständs angewendet werden müssen. Dies ist aber wegen der hohen Empfindlichkeit der Eisenwasserstoff- Widerstände ungünstig. Ein weiterer Nachteil der bekannten Schaltung ist die Anzapfung des Brems-Druckluftsystems, die aus Sicherheitsgründen von den meisten Bjahnverwaltungen abgelehnt wird.
Die Erfindung vermeidet die genannten Nachteile, d. h. sie ermöglicht es, dass man ohne Hin-
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ständen bei verschiedenen Batteriespannungen auskomme, und sie ersetzt die Fremdeinschaltung der bekannten Anlage durch eine Selbsteinschaltung, so dass die Anzapfung des Brems-Druckluftsystemes entfällt.
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schalter an die Batterie angeschlossen ist, der von einem Relais in dem Stromkreis der mit dem
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Wicklung betätigt wird.
Die Erfindung besteht in erster Linie darin, dass die erste Vormagneti- sierungs-Wicklung von einem zusätzlichen Gleichrichter (Steuergleichrichter), der an den Generator
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speist wird und dass von der Zuleitung, welche die Batterie mit der zweiten Vormagnetisierungswicklung verbindet, eine Zweigleitung ausgeht, die einen den Eisenwasserstoff-Widerstand, die erste Vormagnetisierungswicklung, die Batterie und den Trennschalter enthaltenden Stromkreis
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wicklung von dem Steuergleichrichter gespeist wird. Zweckmässig ist an den Steuergleichrichter ein Haltewiderstand derart angeschlossen, dass er
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über die Zweigleitung Strom durch den Haltewiderstand albfliesst.
Fig. 1 der Zeichnung ist ein Schaltungsschema für eine ein Ausführungsbeispiel des Erfindung- gegenstandes ibildende Bf1tterieladeeinrichtung einer Zugbeleuchtungsanlage. Fig. 2 zeigt einen
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Darstellung.
An den Drehstrom-oder Wechselstromgenera- tor 1 ist durch Leitungen 2 der Lad'egleichrichter 3 angeschlossen, der über Leitungen 4,5 die Akkumulatorenbatterie 6 speist. Eine Selbst- erregungswieklung 7 des Generators 1 wird über
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schlossen ist. In einer der Zuleitungen 9 zu dem Erregergleichrichter 8 befindet sich eine Drossel 12 mit zwei einander entgegenwirkenden Vormagne- tisierungs-Wicldungen 13, 14.
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einem Gleichrichter 15 (Steuergleichrichter) mit Strom versorgt, der durch Leitungen 16 parallel
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angeschlossen ist. Von dem Pluspol des Steuer- gleichrichters 15 führt eine Leitung über ein Relais 17, eine Sperrzelle 18, einen Abstimmwiderstand 19 und einen Eisenwasserstoffwiderstand 20 zu einem Polder Vormagnetisierungs-Wicklung 13.
Der andere Pol dieser Wicklung ist über eine Leitung 21 mit dem Minuspol des Steuergleichrichters 15 verbunden.
Die andere Vormagnetisierungs-Wicklung 14 wird von der Batterie 6 gespeist, und zwar Hiesst von dem Pluspol der Batterie 6 Strom durch eine Leitung 22 über einen Trennschalter 23 und einen Abstimmwiderstand 24 nach dem einen Pol der Wicklung 14, deren anderer Pol über die
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den ist.
Dei Abstimmwiderstand 24 ist unterteilt in zwei Teile 26,27, was gemäss Fig. 1 zum Bei-
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kann. Von diesem führt eine Abzweigleitung 29 über eine Sperrzelle 30 zu einem Punkt 31 in der Verbindungsleitung zwischen der Sperrzelle 18 und dem Abstimmwiderstand 19.
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'Punkt 32 eine Leitung 33 aus, die über einen Trennschalter 34 und einen Haltewiderstand 35 zu dem Minuspol des Steuergleichrichters 15 ge- führt ist.
Wenn der die Zugbeleuchtungsanlage enthal-
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richter 15, dessen Wechselspannung durch den Transformator 10 gegenüber der Klemmenspan-
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Widerstand 20 konstant gehalten wird. Das von diesem Strom durchflossene Relais hält dabei die beiden Trennschalter 23 und 34 geschlossen.
Über den Trennschalter 34 wird ein Teil des durch den Steuergleichrichter 15 und das Relais 17 fliessenden Stromes über den Haltewider-
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sierungs-Widdung 13 geleitet. Über den geschlossenen Trennschalter 23 und den Abstimmwider- stand 24 wird die Vormagnetisierungs-Wicklung 14 von der Batterie gespeist.
Solange die Batterie 6 noch nicht voll aufgeladen ist, ist der durch die Vormagnetisierungs-
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Batterie 6 schliesslich entsprechend ihrer Kapazität aufgeladen ist, steigt bekanntlich die Batteriespannung an, so dass sich der durch die Vormagne- tisierungs-Wiclclung 14 fliessende Strom erhöht. Wenn dieser Strom einen bestimmten Wert erreicht hat, z. B. gleich dem durch die Wicklung 13 fliessenden Strom ist, ist die Vormagnetisierung der Drossel 12 nahezu bzw. ganz aufgehoben. Infolgedessen hat die Drossel 12 ihren unvermindert hohen induktiven Widerstand, und
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Ladung also aufhört.
Wenn der Eisenbahnwagen anhält und damit der Generator zum Stillstand kommt, wird seine Klemmenspannung zu Null, und der Steuergleichrichter 15 liefert keinen Strom mehr an die
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auch das Relais 17 nicht mehr von Strom durchflossen, so dass sich die Trennschalter 23 und 34
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lung 14 unterbrochen ist, kann sich die Batterie nicht über diese Vormagnetisierungs-Wicklung während des Stillstandes des Wagens entladen.
Wenn der Wagen anfährt, wird, obwohl die
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an dem Steuergleichrichter 15 auftretende Spannung liefert einen Strom, der durch die Vor- magnetisierungs-Wicklung 13 fliesst. Da die andere Wicklung 14 noch durch den Trennschalter 23 von der Batterie abgeschaltet ist, also der Wicklung 13 nicht entgegenwirkt, hat die Drossel 12 in diesem Zustand eine gewisse Vormagnetisierung.
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Widerstand, so dass ein entsprechender Strom zu dem Erregergleichrichter 8 fliesst. Der Generator erregt sich daher selbst, und seine Klemmenspane nung und damit die Spannung an dem Steuergleichrichter 15 steigt an, und es vergrössert sich der durch die Vormagnetisierungs-Wicklung 13 fliessende Strom.
Wenn dieser auch durch das Relais 17 fliessende Strom einen bestimmten Wert erreicht hat, der aber noch nicht gleich dem Endwert des im normalen Ladebetrieb durch die Vormagneti- sierungs-Wicklung 13 fliessenden Stromes ist, spricht das Relais 17 an und schliesst die Trennschalter 23 und 34.
Nunmehr wird die Vormagnetisierungs-Wicklung M von der Batterie 6
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Wenn hiebei die Vormagnetisierungs-Wick- lung 13 auch weiterhin von dem Steuergleichrichter 15 mit Strom beliefert würde, der noch mit einer herabgesetzten Wechselspannung arbeitet, da der Generator 1 noch nicht seine volle Drehgeschwindigkeit erreicht hat, so würde die von der Wicklung 14 erzeugte Vormagnetisierung die von der Wicklung 13 erzeugte Vormagnetisierung überwiegen, und es würde sich bei einem weiteren
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wieder zurückgehen, und es könnte der Ladebetrieb nicht ordnungsgemäss in Gang kommen.
Nun wird aber erfindungsgemäss erreicht, dass
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richter 15 noch unterhalb ihres vollen Wertes liege, die Wirkung der Vormagnetisierungs-Wick- lung 14 unterhalb derjenigen der Wicklung 13
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bei der Beendigung des Ladevorganges höchstens gleichkommt.
Diesem Zweck dient die Abzweigleitung 29, da
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ter 15 noch nicht ausreicht. Dabei sind der Abstimmwiderstand 19 und der Teil 27 des Abstimmwiderstanaes 24 so bemessen, dass unter Be-
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wasserstoff-Widerstandes 20 durch die Vormagne- tisierungs-Wicklung 13 ein grösserer Strom fliesst als durch die Wicklung 14.
Da derjenige Teil der Batteriespannung, der
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grösser ist als die Spannung am Steuergleichrichter 15. muss verhütete werden, dass aus der Ab-
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den Haltewiderstand 35 abfliesst, wodurch das Relais 17 stromlos würde und die Trennschalter 23 und 34 geöffnet würden. Dies wird durch die Sperrzelle 18 verhindert. Anderseits fliesst aus dem Steuergleichrichter 15 durch den Haltewiderstand 35 ein Strom, der auch das Relais 17 be- aufschlagt. Dieser Strom ist so gross, dass das Relais nach wie vor die Trennschalter 23 und 34 geschlossen hält.
Wenn bei steigender Drehgeschwindigkeit des Generators 1 die Spannung am Steuergleichrich-
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von dem Steuergleichrichter 15 gespeist wird. Hiebei verhindert die Sperrzelle 30, dass der 'Steuergleichrichter 15 an die VormagnetisierungsWicklung 14 Strom liefert, wodurch die Regelung gestört würde, da dann der durch die Wicklung 14 fliessende Strom nicht mehr genau proportional der Batteriespannung wäre.
Der Umstand, dass die VormagnetisierungsWicklung 13 mit dem vorgeschalteten Eisenwasserstoff-Widerstand 20 an den Steuergleichrichter 15 angeschlossen ist, bringt den Vorteil, dass der Eisenwasserstoff-Widerstand für erheb-
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den kann, als wenn die Wicklung 13 und mit ihm der Eisenwasserstoff-Widerstand 20 ausschliesslich
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werden die durch den Eisenwasserstoff-Widerstand 'bedingten Verluste herabgesetzt.
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Charging device for accumulator batteries, in particular for train lighting
It is known, especially for train lighting, to charge an accumulator battery from a three-phase alternating current generator via a rectifier (charging rectifier)
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to feed to this connected rectifier (exciter rectifier) and a differential pre-magnetized choke. This throttle has two each other
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Pre-magnetization windings, one of which is fed with a current kept constant by a ferrous hydrogen resistor, while the other pre-magnetization winding has a current proportional to the respective battery voltage flowing through it.
The two pre-magnetization windings are designed in such a way that when a certain battery voltage is reached, the excitation of the generator is reduced to such an extent without the use of an electromechanical control element that practically no charging current flows any more.
If the two bias windings or even just one of them were connected to the battery without any special precautions, then even when the generator was at a standstill, i. H. in the case of a train lighting system during the downtime of the railway car in question, the battery continuously sends current through the premagnetization windings so that the battery would discharge and would be exhausted after a while.
To this
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which automatically switch off the premagnetization windings from the battery as long as the relevant
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In the line between the ferrous hydrogen resistor and the negative pole of the battery, an isolating switch is inserted, which is connected to the compressed air system of the train in such a way that when the car is parked,
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disappears, the circuit breaker is opened. As a result, a relay, which is located in the connecting line between the ferrous hydrogen resistor and the one bias winding, which is now in the connection line, which is now de-energized, opens a circuit breaker that establishes the connection between the other bias winding and the battery
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Disadvantage that for the various possible battery voltages-z.
B. with a passenger coach 24 volts, with a railcar 110 volts - one time a ferrous hydrogen resistance and the other time several, z. B. five, serially connected hydrogen ferric resistors must be used. However, this is unfavorable because of the high sensitivity of the ferrous hydrogen resistances. Another disadvantage of the known circuit is the tapping of the brake-compressed air system, which is rejected by most of the Bjahn administrations for safety reasons.
The invention avoids the disadvantages mentioned, i.e. H. it allows you to
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stand by with different battery voltages, and it replaces the external activation of the known system by an automatic activation, so that the tapping of the brake-compressed air system is not necessary.
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switch is connected to the battery by a relay in the circuit with the
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Winding is actuated.
The invention consists primarily in the fact that the first bias winding is from an additional rectifier (control rectifier) that is connected to the generator
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is fed and that from the supply line which connects the battery to the second bias winding, a branch line goes out, the one containing the ferrous hydrogen resistance, the first bias winding, the battery and the circuit breaker containing circuit
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winding is fed by the control rectifier. A holding resistor is expediently connected to the control rectifier in such a way that it
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Current flows through the holding resistor via the branch line.
1 of the drawing is a circuit diagram for a battery charging device of a train lighting system which forms an embodiment of the subject matter of the invention. Fig. 2 shows one
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Presentation.
The charging rectifier 3 is connected to the three-phase or alternating current generator 1 by lines 2 and feeds the accumulator battery 6 via lines 4, 5. A self-excitation movement 7 of the generator 1 is over
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is closed. In one of the supply lines 9 to the exciter rectifier 8 there is a throttle 12 with two opposing pre-magnetization windings 13, 14.
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a rectifier 15 (control rectifier) supplied with power, which is connected by lines 16 in parallel
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connected. A line leads from the positive pole of the control rectifier 15 via a relay 17, a blocking cell 18, a tuning resistor 19 and a ferrous hydrogen resistor 20 to a pole of the premagnetization winding 13.
The other pole of this winding is connected to the negative pole of the control rectifier 15 via a line 21.
The other bias winding 14 is fed by the battery 6, namely means from the positive pole of the battery 6 current through a line 22 via an isolating switch 23 and a tuning resistor 24 to one pole of the winding 14, the other pole via the
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that is.
The tuning resistor 24 is divided into two parts 26, 27, which according to FIG.
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can. From this a branch line 29 leads via a blocking cell 30 to a point 31 in the connecting line between the blocking cell 18 and the tuning resistor 19.
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Point 32 from a line 33 which is led via a disconnector 34 and a holding resistor 35 to the negative pole of the control rectifier 15.
If the train lighting system contains
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judge 15, whose alternating voltage through the transformer 10 compared to the terminal voltage
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Resistance 20 is kept constant. The relay through which this current flows keeps the two isolating switches 23 and 34 closed.
A part of the current flowing through the control rectifier 15 and the relay 17 is switched via the isolating switch 34 via the holding resistor.
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Sierungs-Widdung 13 headed. The bias winding 14 is fed from the battery via the closed isolating switch 23 and the tuning resistor 24.
As long as the battery 6 is not fully charged, the pre-magnetization
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Battery 6 is finally charged according to its capacity, the battery voltage increases, as is known, so that the current flowing through the pre-magnetization winding 14 increases. When this current has reached a certain value, e.g. B. is equal to the current flowing through the winding 13, the premagnetization of the throttle 12 is almost or completely canceled. As a result, the choke 12 has its high inductive resistance undiminished, and
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So the charge stops.
When the railroad car stops and the generator comes to a standstill, its terminal voltage becomes zero and the control rectifier 15 no longer supplies current to the
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also the relay 17 no longer flows through current, so that the disconnectors 23 and 34
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treatment 14 is interrupted, the battery cannot discharge via this bias winding while the car is stationary.
When the car starts, although the
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The voltage occurring at the control rectifier 15 supplies a current which flows through the bias winding 13. Since the other winding 14 is still disconnected from the battery by the isolating switch 23, that is to say does not counteract the winding 13, the choke 12 has a certain premagnetization in this state.
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Resistance, so that a corresponding current flows to the exciter rectifier 8. The generator therefore excites itself, and its terminal voltage and thus the voltage at the control rectifier 15 increases, and the current flowing through the bias winding 13 increases.
When this current flowing through the relay 17 has reached a certain value, which is not yet equal to the final value of the current flowing through the premagnetization winding 13 in normal charging operation, the relay 17 responds and closes the isolating switches 23 and 34 .
The bias winding M is now removed from the battery 6
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If the bias winding 13 were to continue to be supplied with current by the control rectifier 15, which is still working with a reduced alternating voltage because the generator 1 has not yet reached its full rotational speed, the bias generated by the winding 14 would be the bias generated by the winding 13 predominate, and it would be with another
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go back again, and the charging operation could not start properly.
But now it is achieved according to the invention that
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Richter 15 is still below its full value, the effect of the premagnetization winding 14 is below that of the winding 13
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at the end of the charging process equals at most.
This is the purpose of the branch line 29, there
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ter 15 is not enough. The tuning resistor 19 and the part 27 of the tuning resistor 24 are dimensioned so that under loading
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hydrogen resistance 20 through the premagnetization winding 13, a greater current flows than through the winding 14.
Because that part of the battery voltage that
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is greater than the voltage at the control rectifier 15. it must be prevented that the
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the holding resistor 35 flows off, whereby the relay 17 would be de-energized and the isolating switches 23 and 34 would be opened. This is prevented by the blocking cell 18. On the other hand, a current flows from the control rectifier 15 through the holding resistor 35 and also acts on the relay 17. This current is so great that the relay still keeps the isolating switches 23 and 34 closed.
If, as the speed of rotation of generator 1 increases, the voltage at the control rectifier
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is fed by the control rectifier 15. In this case, the blocking cell 30 prevents the control rectifier 15 from supplying current to the premagnetization winding 14, which would disrupt the regulation, since the current flowing through the winding 14 would then no longer be exactly proportional to the battery voltage.
The fact that the bias winding 13 with the upstream ferrous hydrogen resistor 20 is connected to the control rectifier 15 has the advantage that the ferrous hydrogen resistor is
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can, as if the winding 13 and with it the ferrous hydrogen resistance 20 exclusively
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the losses caused by the ferrous hydrogen resistance are reduced.
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