Antriebseinrichtung mit elektrischem Getriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge. Die Antriebseinrichtungen der meisten Kraftfahrzeuge bestehen aus einem Verbren nungsmotor als Kraftquelle und einem Zahn radgetriebe zur Übertragung der Bewegung auf die Triebräder. Die Winkelgeschwindig keit 2 des Verbrennungsmotors darf nur in relativ engen Grenzen variieren, zwischen welchen das Drehmoment D' bei gegebener Karburatoreinstellung und zunehmendem ungefähr linear abfällt, also nach der Formel D' = A-B 2 (1) rnit den positiven Konstanten A, B; diese Formel gilt überhaupt solange sie für D' einen positiven Wert gibt und, zwecks Er möglichung einer Zündung, l nicht allzuklein wird.
Für den -Leerlaufswert
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ver schwindet D'; die maximale Leistung ergibt sich bei
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Es wird gewünscht, dass in dar Nähe von
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bleibe; damit dennoch die Fahrgeschwindigkeit in relativ weiten Grenzen variieren könne, ist<B>nun</B> das Zahn radgetriebe von Hand regelbar.
Das Ge- schwindigkeitsübersetzungsverhältnis
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wo m die Winkelgesebwindigkeit der Trieb radwelle oder einer mit letzterer dauernd ge- kuppelten Welle bedeutet, kann von Hand auf einen beliebigen der bestimmten Zahlen werte ui, ua <B>.....</B> u. eingestellt werden.
(Man pflegt, diese Werte in steigender geome trischer Progression und den letzten gleich 1 zu wählen.) Um die Anzahl u jener Werte möglichst gross zu machen, kann man bekanntlich das Zahnradgetriebe durch ein elektrisches Ge triebe ersetzen, welches im einfachsten Fall aus zwei Gleichstrommaschinen besteht, wo von eine erste als Generator mit der Ge schwindigkeit<I>2</I> und z. B. konstanter Bat terieerregung läuft, während die zweite als Motor mit der Geschwindigkeit c) und von Hand regelbarer Batterieerregung läuft, die Läufer der beiden Maschinen sind durch eine Leitung von geringem ohmschen Widerstand in Reihe geschaltet.
Zur Regulierung ist ein Kontaktwiderstand in Reihe oder parallel zur Feldwicklung geschaltet; die Zahl n wird gleich der Anzahl der Kontakte. Je geringer der einstellbare Erregerstrom, desto grösser u; dem letzten der vorhandenen n Kontakte entspricht ein maximaler Wert (folglich eine Begrenzung) von u.
Es ist bekannt, zur Vergrösserung des mechanischen Wirkungsgrades die beiden Gleichstrommaschinen so zu vereinigen, dass nur der Feldmagnet der zweiten feststeht, hingegen der Feldmagnet der ersten mit dem Läufer der zweiten starr (jedoch ohne magne tische Verkettung) zu eineng Zwischenläufer verbunden wird. Die elektromotorische Kraft der ersten Maschine variiert dann propor tional zum Schlupf s = P-w; wir setzen dafür E, = 1,ss und für die entgegengerich tete elektromotorische Kraft der zweiten E2 = GA), wobei von den positiven Konstanten G, und G, die zweite regelbar ist.
Auf den Zwischenläufer wirkt die erste Maschine mit einem Antriebsmoment D, <I>=</I> GJ und die zweite mit einem Antriebsmoment d.. - G2 welches sich mit D, zum resultierenden An triebsmoment DZ <I>= D,</I> -(- cl, addiert; hierbei ist i die gemeinsame Ankerstromstärke.
(Wir nehmen an, sämtliche Grössen i, E" E2, D" seien absolut gemessen, sodass auch die einfachen Beziehungen Ei<I>=</I><B>Du</B> und<I>Ei =</I> dw gelten.) Wir vernachlässigen die Rei bungsverluste, nicht aber die Jouleschen Ver luste, sodass wir dennoch einen Unterschied zwischen dem umgekehrten Geschwindigkeits- übersetzungsverhältnis
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und dem Kraft übertragungsverhältnis
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machen. Im Beharrungszustand gilt die- Beziehung D1 - D2 + irr (II) zwischen der vom Verbrennungsmotor abge nommenen Leistung L, = D1, der an die Triebräder abgegebenen Leistung 2 = D2 und der Jouleschen Wärme- i r.
Im Behar- rungszustand ist D, = D' und Da = D" zu setzen, wo D" vom Fahrwiderstand herrührt: bekanntlich lässt sich setzen <I>D" = a</I> -f- rwE (III), wo a mit der Steigung der Strasse und der Wagenlast zunimmt und rw2 vom Luftwider stand herrührt.
Aus (II) folgt
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also w C dl, insofern G, und <B>ad</B> positiv sind; um w beliebig gross zu machen, müsste man Ga negativ machen und dafür einer) Kommutator im Regelstromkreis anbringen.
Sobald bei positiv bleibendem G, der Koeffizient G2 negativ wäre, würde sich die Funktion der zweiten Maschine umkehren; da und E3 würden negativ; d2 würde ein Bremsmoment und die Maschine würde zur Erzeugung des Stromes
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beitragen.
Von einem bestimmten Wert
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des negativen G#. an würde m <B><I>-,-</I></B> SZ, das heisst ss < 0; auch E, würde negativ; die erste Maschine würde von da an ihre Funktion umkehren und die positiv gewordene Energie <I>-E</I>l i in die mechanische Energie<B>-Da</B> umwandeln, sodass die zweite Maschine die ganze Stromerzeugung übernähme. Bei<B><I>G,=</I></B> - G, wird u = oo.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist nun eine Antriebseinrichtung mit einer Kraft quelle und, zur Übertragung der Bewegung auf die Triebräder eines Kraftfahrzeuges oder auf ein sonstiges mit stark veränderlicher Geschwindigkeit zu bewegendes Organ, einem elektrischen Getriebe, welches aus zwei Gleichstrommaschinen besteht, wovon eine erste Maschine mit der Kraftquelle und die zweite Maschine mit dem erwähnten Organ gekuppelt ist und welche beide Maschinen vereinigt sind, indem der Feldmagnet der einen mit dem Anker der andern zu einem Zwischenläufer starr verbunden ist.
Gemäss der Erfindung liegen die beiden Gleichstrom maschinen in einem Stromkreis, welcher mit einer Batterie elektrisch verkettet ist, so dass an der Erregerwicklung der zweiten Maschine die Differenzspannung zwischen der Batteriespannung und einem mit dem Anker strom zunehmenden, längs eines Teils des Stromkreises erzeugten Spannungsabfall liegt und dass durch die hierbei selbsttätig ein tretende kontinuierliche Änderung der Er regung der zweiten Maschine die Schwan kungen der Geschwindigkeit der ersten Ma schine reduziert werden.
Der Erfindungsgegenstand lässt sich nun bei Kraftfahrzeugen so ausführen, dass die eingangs angedeuteten Nachteile der Hand regulierung des Kraftübertragungsverhältnis ses t vermieden werden: n wird unendlich, (u kann stetig von 0 bis + wachsen, ohne dass dl <I>zu</I> stark von
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abweicht, und dies alles, ohne dass der Chauffeur sich da rum zu bekümmern hat; es bleibt ihm nur die Einstellung des Karburators übrig, wo durch er die Konstanten<I>3,</I> B nahezu pro portional zu einander variiert, je nach dem zu überwindenden D".
Es sei aber ausdrücklich hervorgehoben, dass der Patentschutz weder an die Anwen dung auf Kraftfahrzeuge noch an die Be hebung aller eingangs angedeuteten Nach teile gebunden ist.
Um zu beweisen, dass die Behebung jener Nachteile durch eine geeignete Ausführung des Erfindungsgegenstandes möglich ist, sei eine solche anhand beiliegender Zeichnung und bestimmter Zahlenverhältnisse beispiels weise beschrieben.
Von diesem .Ausführungsbeispiel ist Fig. 1. eine Seitenansicht, teilweise mit vereinfach tem Vertikalschnitt, und Fig. 2 ein Schal tungsschema.
Das Gehäuse p ist mit dem Wagenrahmen des Kraftfahrzeuges starr verbunden zu den ken. Es trägt den Feldmagnet der zweiten Gleichstrommaschine und dessen Erreger wicklung h. Im Gehäuse p ist links die Welle q des Verbrennungsmotors<I>k</I> gelagert, rechts die mit den Triebrädern des Fahr- zeuges gekuppelt zu denkende Triebwelle to; zwei gekrümmte .Pfeile deuten an, dass sich die Wellen in gleichem Sinne drehen mit den resp. Winkelgeschwindigkeiten f und . In demselben Sinne wirken die oben mit <I>D',</I> Dl, d2, DZ bezeichneten Antriebsdrehmo mente, wenn sie positiv sind, D' an der Welle q, die drei übrigen am Zwischenläufer z.
D" wirkt nur dann im Sinne der Pfeile; wenn es negativ ist.
Der Zwischenläufer z trägt aussen die Ankerwicklung d der zweiten Maschine, woran das Drehmoment d2 angreift. Nach innen trägt er die Erregerwicklungen b und -e der ersten Maschine, an welchen das Drehmoment D1 angreift. Der mit der Welle q starr ver bundene Anker a der ersten Maschine ist rechts noch in einer Bohrung des Zwischen läufers z gelagert. Der Zwischenläufer z trägt auch die Bürsten der ersten Maschine.
Nach Fig. 2 sind die Bürsten .K1, K2 der ersten Maschine mit den Bürsten K3, K4 der zweiten durch Leiter o und u über die Er regerwicklungen b und e der ersten Maschine verbunden. An den Punkten m und<I>n</I> ist eine Abzweigung v angeschlossen, welche die Erregerwicklung h. der zweiten Maschine und die Batterie c enthält. Die Leitungen o und U lassen sich durch Unterbrecher t und s öffnen.
Sowohl Fig. 1. als Fig. 2 wären dadurch zu ergänzen, dass noch drei Schleifringe auf dem Zwischenläufer z zu befestigen wären, auf welchen je eine am Gehäuse _p befestigte Bürste aufliegen würde: ein Schleifring zwi schen<I>m</I> und s, einer zwischen<I>n</I> und o, der dritte zwischen .g'3 und ic. Wicklung bist als Haupterregerwicklung der ersten Maschine aufzufassen; sie soll einen beträchtlichen Widerstand r1 aufweisen. Wäre der Widerstand r2 der Wicklung h vernach- lässigbar gegenüber r1, so würde il konstant bleiben.
Letzteres wäre aber unzweckmässig, da der ideale Fall konstanten Drehmomentes Dl eine Variation des Feldes der ersten Ma schine umgekehrt proportional zum Anker- Strom i8 verlangen würde. Kommt. der Wider- stand r.. in Betracht, so kann es noch un günstiger werden.
Durch die Hilfswicklung e soll eine zu i3 proportionale Abschwächung des Feldes der ersten Maschine erreicht werden, was eine gewisse Annäherung an jenes Ideal be deutet.
(Durchaus notwendig ist die Wicklung e nicht, da noch andere Umstände eine Be grenzung der Schwankungen von D, be wirken.) Infolge der elektrischen Verkettung und infolge des Umstandes, dass das Verhältnis der Felder der beiden Gleichstrommaschinen mit i. variiert, erscheint es ausgeschlossen, einen befriedigenden Einblick anders als durch Ableitung aus den physikalischen Grundge setzen mittelst mathematischer Analyse zu gewinnen.
Zum Zwecke der Aufstellung der Grund formeln haben wir in Fig. 2 für die Ströme i" ia, i3, der drei Zweige des elektrischen Stromkreises, sowie für E,, E2 und die elektro motorische Kraft -2 der Batterie Pfeile einge tragen, welche angeben, nach welcher Rich tung wir die betreffenden Grössen als positiv ansehen wollen. Wir haben dafür Richtungen gewählt, welche die betreffenden Ströme und elektromotorischen Kräfte haben können, wenn die erste Gleichstrommaschine als Generator wirkt und die zweite als Motor, während (im Gegensatz zu eingangs erwähnten An ordnungen) die Batterie geladen wird; so wird es bei dem weiter angeführten Zahlen beispiel in einem stationären Antriebszustand bei kleiner Fahrgeschwindigkeit sein.
Aus den physikalischen Grundgesetzen und aus (I) und (III) ergeben sich nun folgende 16 Formeln Aus dem Hopkinsonschen Gesetz für die Flüsse der beiden Gleichstrommaschinen N',i. - N313) (1), a = f2_(N2ia) (2), wobei 1V1, Na, N3 die Windungszahlen der resp. Erregerwicklungen b, h, e sind; (1) und (2) besagen, dass-die. Flüsse 0, und 0, Funk- tionen der resp. Stromwindungen und N2ia sind; aus dem Gesetz der elektromagnetischen Induktion Ei = cl@,(.S?-cu) (3). .E@ \ caO2w (4), wo c, und c2 Maschinenkonstanten sind; für die elektromagnetischen Drehmomente Dl c,0ii.
(5), da= cAs (6), D2 <I>=</I> D, -f <I>-</I> d.,(7), mit denselben Konstanten c" c3 wie in (3) und (4), weil wir alles im absoluten Mass- System ausgedrückt denken; aus den Kirchhoffschen Lehrsätzen i@ra=E (8), 2i + E2 = is (9), ilrl -[- isr. = El E3 (10); für die Drehmomente D' des Verbren nungsmotors und D" des Fahrwiderstandes D'=__Bü (11), Y' <I> </I> a -f- 9,w" (12);
aus dem Trägheitsprinzip für den Fall von beschleunigtem Gange
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wobei J1 ein reelles Trägheitsmoment ist und J3 ein fiktives, durch Reduktion der Fahr zeugmasse entstandenes; noch zwei Ungleichungen für die me chanische Stabilität, wenn diese auch bei be liebiger Änderung von J, bestehen soll:
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wobei jedes der Drehmomente D, und D2 als Funktion der beiden Variabeln ,SZ, auf gefasst wird.
Für die elektrische Stabilität sind keine Bedingungen aufzustellen. Infolge der elek trischen Verkettung der Gleichstrommaschine mit der Batterie passen sich die induzierten elektromotorischen Kräfte an die Batterie spannung an, sodass die elektrische Stabili tät selbst dann gewährt bliebe, wenn die Feldmagnete konstante Permeabilität hätten.
Letzteres veranlasst uns, konstante Per meabilitäten anzunehmen und die Gleichun- gen (3) bis (6) durch E,= (C,üC3i@) (s@-o (3')@ EZ - C2 (4'), D, = (C1-@s)is d2 <I>= C i2 i3 (6')</I> mit den positiven Konstanten C" C2, C3 zu ersetzen; es gilt<I>C, :</I> C3 = .IV, :
Um nur) anhand der aufgestellten For- mein einer) befriedigenden Einblick in das Verhalten der Einrichtung zu gewinnen, ist es angezeigt, graphisch vorzugehen, indem man zunächst in einem ersten Diagramm mit i, als Abszisse nacheinander- folgende Grössen als Ordinaten einträgt: i, und i2 nach (8) und (9), also
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es entstehen gerade Linien; Cis C3i, und C2i was wieder gerade Li nien ergibt; (wollte man die Krümmung der Magnetisierungskurven berücksichtigen, so würde manzunächst N14@i2 und N2i2 eintra gen und dann die nach (1) und (2) sich ergeben den, krummlinig verlaufenden 0, und 02);
<I>D"</I> d2 und DZ nach (5'), (6') und (7-); es entstehen Parabeln; ferner, unter Vernachlässigung von
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aus (11), auch parabelförmig verlaufend (insofern man die angenäherte Formel (11) nicht durch eine genauere er setzen will);
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aus (10), (3') und (4-'); es entsteht eine unter dem Namen "Trident" bekannte Kurve dritten Grades mit unendlich fernem Doppelpunkt.
Sodann kann man aus diesem ersten Diagramm ein zweites ableiten, indem man m als Abszisse und die interessanten Grössen ,52, <I>D"</I> .Dz als Ordinaten aufträgt. Aus diesem zweiten Diagramm kann man klar sehen, ob jeder positiven Geschwindigkeit o. ein. Be harrungszustand mit positivem Drehmoment DZ entspricht und ob hierbei d2 in zulässigen (grenzen bleibt.
Die dynamische Charakteristik des Ag gregates, das heisst der geometrische Ort der Punkte mit m als Abszisse und Da als Ordinate, wird im allgemeinen eine Kurve dritten Grades mit parabolischem Aste und einem singulären Punkt, welcher sowohl ein Doppelpunkt als ein isolierter Punkt sein kann. Von technischem Interesse ist jedoch nur ein Ast derselben, mit der Abszissenage als Asymptote.
Von besonderem Interesse ist noch der Verlauf von D, vor dem Anfahren, wenn die Räder noch festgebremst sind; zu diesem Zwecke trage man im ersten Diagramm noch die Grösse
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auf, welche sich aus (10) und (3') bei m-= 0 ergibt. In einem dritten Diagramm kann man dann den Ver lauf von D' und D, in Abhängigkeit von 2 darstellen.
Da der qualitative Verlauf der Diagramm linien nur von .9 ., B und den Verhältnissen
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abhängt und eine Änderung von<I>.E, r"</I> C, sich durch eine Massstabände- rung berücksichtigen lässt, so haben wir irr unserem (nur zu Demonstrationszwecken auf gestellten) Zahlenbeispiel einfach gesetzt E=1, r, =1, C, = 1; für die übrigen Kon stanten
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Diesem Zahlenbeispiel entsprechen nun die Diagramme Fig. 3, 4, 5, anhand welcher jetzt dessen Wirkungsweise beschrieben werde, Im Ruhezustand sind die -Unterbrecher s, t offen;
die Triebwelle w sei festgebremst.
Zuerst wird der Verbrennungsmotor k an gelassen, zum Beispiel bei ganz geöffneter Drosselklappe des Karburators, also bei maximalen Werten von A und B. Da er leer läuft, so stellt er sich auf die Leerlaufge- sehwindigkeit Q ein. Eine Selbsterregung der ersten Gleichstrommaschine ist ebenso wie eine Erregung durch die Batterie aus geschlossen, weil die Leitungen o und v unter brochen sind.
Nun schliesst man die Unterbrecher s und t. Um genau sagen zu können, was jetzt ge schieht, müsste man die Selbstinduktionen der drei Zweige des elektrischen Stromkreises kennen. Die Batterie hat die Tendenz, sich über die Zweige u und o zu entladen; im allerersten Moment will sich ein negativer Strom i2, ein negativer Strom i. und ein positiver Strom il bilden.
Dadurch werden aber die Wicklungen e und b erregt und entsteht eine positive elektromotorische Kraft .El, welche nun die Tendenz hat, positive Ströme il, i2, i" zu erzeugen; dies wird ihr schliesslich gelingen, so dass sämtliche Ströme so fliessen werden, wie die Pfeile von Fig. 2 angeben. Man kann dann sagen, die anfäng liche Fremderregung durch die Batterie sei durch eine Selbsterregung der ersten Maschine verdrängt worden, so dass schliesslich die Bat terie von dieser Maschine aus geladen werde.
Von hier an gilt nun Fig. 5. Mit den Strömen nach Formeln (8) bis (10) ist auch ein Drehmoment Dl nach (5') gebildet und es entsteht nach (13) ein negatives
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das heisst eine Verlangsamung unter dem Einfuss des Gegendrehmomentes, welches mit der selben Stärke wie<I>D,</I> am Anker a angreift. Der Verbrennungsmotor läuft immer lang samer bis zu demjenigen fl, bei welchem sich die D,-Kurve mit der D'-Geraden der Fig. .5 schneidet.
Wir haben absichtlich A und B so ge wählt, dass dieser Schnitt bei
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eintritt und dass an dieser Stelle die D,-Kurve von Fig. 5 eine horizontale Tangente besitzt. Man nähert sich so dem idealen Fall koristanten Drehmomentes Dl, insofern man in Nähe des Schnittpunktes die Kurve durch ihre Tangente ersetzen darf. Dass der Schnittpunkt einen stabilen Beharrunggszustand darstellt, folgt daraus, dass er
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ergibt, während überall
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gilt, somit Ungleichung (15) erfüllt ist.
Die D,-Kurve nach Fig. 5 ist eine Kurve dritten Grades mit der Abszissenaxe als Asymptote. In ihrem weiteren Verlauf nach links schneidet sie diese Asymptote. Im Ge biet der negativen 2 besitzt sie noch eine vertikale Asymptote, welche eine Rückkehr tangente bildet.
Dem Gebiet von Q" bis
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entspricht .in Fig. 3 die Gegend von i" = a bis z@ =b. Man sieht wiederum in dieser Figur, wie D, bis zu einem Maximum anwächst, welches dem Scheitel einer Parabel entspricht. Hierbei verläuft 2 nach einer Hyperbel, deren Asymp toten parallel zu den Koordinatenaxen sind. Nach Fig. 3 nehmen während des Über ganges von α nach b alle Ströme ab; die anfänglich relativ sehr hohen Stromwerte dauern natürlich nur kurze Zeit.
Die zweite, noch stillstehende Gleichstrom maschine wird hierbei erregt, zwar nicht durch die Batterie. Fasst man allgemein als Erregerspannung zwischen den Klemmen ihrer Wicklung h die Differenza=iiri-Ei zwischen der Batteriespannung E und dem längs des Teils in <I>b o</I> n, des Stromkreises erzeugten Spannungsabfalls<I>i,</I> r, auf, so muss jetzt die Erregerspannung positiv sein, da der Erreger strom (siehe Fig. 3) i, positiv ist und igr!i =A gilt.
Da i, und i, positiv sind, so entwickelt die zweite Gleichstromrnaschine ein positives Drehmoment da, welches sich dem Drehmo ment D1 zu einem nach Fig. 3 relativ starken resultierenden Antriebsmoment DZ addiert. Nun wird die Bremsung der Triebräder und der Welle tc aufgehoben. Nach (14) ent steht eine Beschleunigung
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insofern αc kleiner ist als D..
Durch die Bewegung des Ankers d wird eine elektromotorische Kraft E2 ei-zeugt, welche die Ströme i, und i, abschwächt. Da durch nimmt D, ab und es entsteht nach (13) eine Beschleunigung
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der Welle q.
Bei gegebenen J, und Ja wäre es mög lich, durch Integration der zwei Differential gleichungen (13 ), (14) den ganzen zeitlichen Verlauf der Geschwindigkeiten voraus zu berechnen. Uns interessiert aber nur der Spezialfall, wo in (13) das Glied J,
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ver- nächlässigbar bleibt, das heisst jederzeit D1= D' gilt.
Unter letzterer Voraussetzung ist nach (5') und (11) der Verlauf von 2 in Funk tion von i8 berechnet und in Fig. 3 von i, <I>- b</I> bis<I>i,</I> = e eingetragen. Hiernach wächst Q langsam, nach einem Parabelbogen, dessen Anfangspunkt eine horizontale Tangente auf weist.
Unter der gleichen Voraussetzung D, D' ist der Verlauf von c) berechnet und ein getragen.
Mit i3 wird auch i, abnehmen, ebenso die Differenz # und der Strom i2.
Bei i3 = c werden jene Differenz und i2 Null, ebenfalls E2 und 2E. Die zweite Gleich strommaschine läuft leer. c) ist noch kleiner als f, somit<I>a > 0;</I> die erste Gleichstrom maschine erzeugt alle Ströme und das ganze Drehmoment D3, da<I>D, =</I> D' gilt.
Von 1s = c an überwiegt E über i, r,; A und i2 werden negativ.. Die Batterie entladet sich und liefert einen Teil der an die Trieb räder abgegebenen Leistung w. Die Lei stung v der zweiten Gleichstrommaschine ist negativ geworden; auch die elektromo torische Kraft E2 ist jetzt negativ, das heisst hat die Richtung von i., und trägt zur Stromerzeugung bei. Bei is = d wird nun w = Q, das heisst o = o. Die. erste Gleichstrommaschine liefert keine elektromotorische Kraft.
Von i3 <I>= d</I> an wird auch EI negativ. Die erste Gleichstrommaschine trägt zur Strom erzeugung nicht mehr bei, sie wirkt jetzt als Motor; nur die zweite ist Generator. Dl und Da nehmen ab, D, relativ schwach, D3 relativ stark.
Bei i, = e würde DZ verschwinden und wäre m unendlich gross.
Bevor aber letzterer Zustand eintritt, wird nach Fig. 4 ein Zeitpunkt kommen, wo die Gleichung D3 <I>= D"</I> gilt und daher die Beschleunigung
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verschwindet. Dies entspricht einem stabilen Beharrungszustand, nach (16). Unter unserer Annahme, dass der Chauffeur an der Einstellung des Karburators nichts geändert hat, sondern die Drossel klappe desselben ganz offen gelassen hat, wird der erreichte Wert von co der grösste sein, welcher bei der gegebenen Last und der gegebenen Strasse in Beharrungszustand erreichbar ist.
Wollte der Chauffeur unter den gleichen Umständen eine kleinere Fahrgeschwindig keit nicht überschreiten, so könnte er bei Er reichung derselben die Drosselklappe am garburator so verstellen, dass infolge der Abnahme von<I>A</I> und<I>B</I> das Drehmoment Da gleich a + rm' wird.
Ein Beharrungszustand mit co = oo wäre nur erreichbar, wenn gleichzeitig<I>a</I> und r verschwinden könnten. a = 0 wäre in einem geeigneten Gefälle möglich; r = 0 ist aber ausgeschlossen, weil bei sehr grosser Ge schwindigkeit der Luftwiderstand nie ver nachlässigt werden darf.
Dass die angekündigten technischen Effekte bei unserem Zahlenbeispiel erreicht werden, ist nun bewiesen. Man kann sich fragen, was die massgebenden Faktoren dabei waren.
Nach Fig. 3 spielt sich das Interessante zwischen den Werten b und e des Anker stromes i" ab. Zwischen diesen Grenzwerten variiert die Fahrgeschwindigkeit resp. (o voll 0 bis -j- . Die Geschwindigkit 2 des ' Ver brennungsmotors nimmt dabei etwas zu.
Trotzdem e beträchtlich kleiner ausgefal len ist, als<I>b,</I> ist die Zunahme von Q relativ gering. Dies kommt daher, dass in dem In tervall von b nach e die D1-Linie nicht stark von der Horizontalen abweicht, was (wie bereits angedeutet) daher rührt, dass die Hilfswicklung e stark genug gewählt wurde.
Um letzteres einzusehen, denke man zu nächst an den Fall, wo die Wicklung e eine vollkommene Gegenkompound-Wickluttgwäre, das heisst wo sie trotz Vorhandenseins des Widerstandes r2 jede Änderung des Feldes der ersten Gleichstrommaschine ver hindern würde. Zwischen Änderungen i, und i müsste dann gelten Q = 0,8i,, woraus unter Herbeiziehung von (8) und (9) folgt.:
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'Die D1-Linie in Fig. 3 wäre hierbei eine Gerade durch den Ursprung 0.
Die Umbiegung der gezeiehneten D1-Parabel nach unten kommt daher, dass wir Ca grösser als
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gewählt haben
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Hätten wir C3 kleiner als
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gewählt oder die Wicklung e weggelassen, so würde die D,- Linie eine nach oben gekrümmte Parabel.
Wollte man ohne Wicklung e doch re lativ schwache Änderung von d2 bekommen, so könnte man die Konstanten so wählen, dass die i. ,-Werte für co = 0 und für w =-@-oo nahe aneinander kommen.
Wieder bei unserem Zahlenbeispiel blei bend, sei noch anhand von Fig. 6 untersucht, was eintritt, wenn man unter Ausschaltung der ersten Gleichstrommaschine die zweite als Bremse benutzt, und zwar dadurch, dass man die Wicklungen e, b ausschaltet und durch äquivalente ohmsche Widerstände er setzt.
Der Verbrennungsmotor kann hierbei stillstehen oder noch leer laufen; im Anker a wird trotz des Stromdurchgangs nichts in duziert. Beide Schalters, t seien geschlossen. Die Zusammehänge lassen sich leicht verfolgen, wenn man in den Formeln (3) bis (10) Cl = 0 --_ Q setzt. Es kommt
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woraus man Da=C@i@i" explizite durch ausdrückt. Da ist jetzt eine eindeutige Funk tion von w (nicht mehr eine dreideutige), wovon Fig. 6 den Verlauf in unserem Zahlen beispiel darstellt.
Wie die D1-Kurve von Fig. 5, ist die D2-Kurve von Fig. 6 eine Kurve dritten Grades mit der Abszissenaxe als Asymptote; im Gebiet der negativen co besitzt sie noch eine vertikale Asymptote, welche eine Rück kehrtangente bildet. Wertvoll ist das Vor handensein eines (negativen) Minimalwertes von D$, was eine Begrenzung des Brems momentes und daher eine Sicherheit gegen das Schleudern' der Triebräder bedeutet, im Gegensatz zu dein bekannten Fall, wo die Erregerbatterie nicht mit dem Ankerstrom kreis elektrisch verkettet ist und daher An kerstrom und Bremsmoment proportional mit cw, also unbegrenzt, wachsen können.
Nach obigen Formeln bleibt -i? im ganzen Gebiet der positiven w negativ, das heisst entladet sich die Batterie. Bei
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ist negativ, das heisst die Batterie entladet sich auch über die Maschine, sodass D. noch positiv ist (bis zum Stillstand kann so nicht gebremst werden). Erst von
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an ent steht ein Bremsmoment, das zunächst rasch ansteigt und nachher langsam abnimmt, in dem sich i5 dem Grenzwert
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und i, dem Grenzwert 0 nähert.
Fasst man jetzt die Dif ferenz als Erregerspannung auf, so kann man sagen, die Erregerspan nung sei positiv und nehme bis auf 0 ab, wenn (o bis auf +oc wächst.
Fig. 6 entspricht der Annahme r', = 1. Lässt man diese Annahme fallen, so kommt für den Betrag des maximalen Bremsmomentes
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Hieraus ergibt sich die Möglich keit, dieses maximale Moment nach Belieben durch Einstellung des Widerstandes r, zu regeln (könnte man r, von 0 bis . ändern, so würde das maximale Bremsmoment von 0o bis 0 variieren).
Ersetzt man nur die Wicklung b durch einen gleich grossen Widerstand und bleibt die Wicklung e eingeschaltet, so entsteht in der ersten Gleichstrommaschine ein negatives Drehnrornent D1=-C3 mit dein Bestreben, die Welle q im Sinne der positiven ,S2 anzu treiben. Hierbei wird ein negatives Drehmo ment D' überwunden, welches der Haupt sache nach von der Kolbenreibung und von einem Kompressionsgegendruck im Zylinder der Maschine<I>k</I> herrühren mag, wobei<I>D'</I> beträchtlich mit der Temperatur im Zylinder und mit der Geschwindigkeit 62 der Welle q variieren kann. Auch bei den stärksten Wer-.
ten von D' und D, kann das an die Welle iv übertragene Bremsmoment -Dz eine ge wisse Grenze nicht überschreiten. Diese Grenze hängt nur von r" r" r", <I>F,</I> Ca und Ca ab; sie entspricht dem Scheitelpunkt der Parabel mit Abszisse i$ und Ordinate Da, insofern dieser Scheitel unterhalb der Abs- zissenaxe liegt.
Selbst im Falle, wo für den Bremsgang die Wicklung b nicht aus-, sondern umge schaltet würde (woraus<I>D, =</I> -Gz i, ig Q i3), könnte jene Begrenzung von -D2 vorhanden sein.