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Schaltungseinrichtung für dieselelektrische Fahrzeuge Die Erfindung
betrifft eine Schaltungseinrichtung für dieselelektrische Fahrzeuge mit einem vom
Dieselmotor angetriebenen Hauptgenerator, welcher mindestens eine Erregerwicklung
enthält, an der eine durch einenReglerwiderstand unmittelbar odtrmittelbar veränderliche
Spannung liegt, und mit mindestens einem durch den Dieselmotor angetriebenen Hilfsgenerator
mit konstant gehaltener Spannung.
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Das Ziel der Erfindung liegt darin, bei einer Einrichtung dieser bekannten
Art mit möglichst kleinem Aufwand eine derartige Feldschwächung der Triebmotoren
herbeizuführen, daß die maximale Leistungsabgabe des Dieselmotors innerhalb eines
großen Fahrgeschwindigkeitsbereiches bestens ausgenutzt wird. Das Erregerfeld der
Triebmotoren soll demnach bei großer Fahrgeschwindigkeit schwächer sein als bei
kleiner Geschwindigkeit. Zu diesem Zwecke wird genläß der Erfindung vorgeschlagen,
die Einrichtung derart auszuhilden, daß zur Speisung mindestens einer Fahrmotoren-Erregerwicklung
eine Spannung dient, die durch Differenzhildung der konstanten Spannung des Hilfsgenerators
mit der veränderlichen Erregerspannung an einer Wicklung des Hauptgenerators erhalten
wird.
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Das Prinzip der Feldschwächung bei Triebmc>toren von dieselelektrischen
Fahrzeugen ist an sich bekannt. Nachteilig war jedoch, daß bei den früheren Einrichtungen
mit Feldschwächung verschiedene zusätzliche Mittel, wie für diesen Zweck eigens
vorgesehene Hilfsmaschinen, Relaisschaltungen usw., vorhanden sein mußten. Demgeggenüber
wird bei der neuen Schaltungseinrichtung der gleiche Zweck viel einfacher erreicht,
dank der Heranziehung des ohnehin vorhandenen, für das Aufladen der Batterien od.
dgl. dienenden Hilfsgenerators und der Mittel für die Regelung der Erregerspannung
des Hauptgenerators. Die Differ#enzbildung der konstanten Spannung des Hilfsgenerators
mit der veränderlichen Erregerspannung an einer Wicklung des Hauptgenerators ist,
wie in den nachstehend beschriebenen Beispielen ge-
zeigt, äußerst einfach,
so daß der Aufbau der Einrichtung bei hoher Betriebssicherheit übersichtlich und
billig wird, zumal man es in der Hand hat, jeden Fahrmotor nur mit einer einzigen
Err.egerwicklung auszustatten.
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Die Zeichnung stellt als Ausführungsbeispiel drei erfindungsgemäße
Antriebseinrichtungen dar.
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Fig. 1, 2 und 3 betreffen drei erläuternde Diagramme;
Fig. 4, 5 und 6 zeigen die für drei Arten der Erregung bestimmten
zugehörigen Schaltschernen.
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Die im folgenden beschriebenen Einrichtungen wurden aus dem Gesichtspunkt
heraus entwickelt, den Dieselmotor über einen ausgedehnten Geschwindigkeitsbereich
des Fahrzeugs unter Verwendung eines begrenzten Spannungsbereiches des Hauptgenerators
auszunutzen. Zu diesem Zweck wird der Erregerwicklung des oder der Fahrmotoren eine
in Ab-
hängigkeit vom induzierten Strom veränderliche Spannung gemäß einem
Kurvenverlauf aufgeprägt, der etwa der gestrichelten Linie in Fig. 1 entspricht,
die sich von rechts her der in dieser Figur ausgezogenen Linie nähert, die ihrerseits
einer reinen Reihenschlußerregung entspricht. In diesem Schema, ist als Ordinate
die Erregung eines Fahrmotors und als Abszisse sein induzierter Strom (oder der
des Hauptgenerators) aufgetragen.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist ein Dieselmotor
1 vorgesehen, dessen Regler 2 einen Widerstand 3 steuert. 4 ist der
Hauptgenerator, 5 eine Erregermaschine und 6 ein Hilfsgenerator. Alle
drei werden durch den Dieselmotor 1 angetrieben. 7 und 8 stellen
zwei Fahrmotoren dar, deren Läufer unmittelbar parallel vom Hauptgenerator 4 gespeist
werden. 9 ist die Erregerwicklung des Hauptgenerators, sie wird gespeist
durch den Erregergenerator 5.
Die Polaritäten an den Anschlüssen von
5 und 6 sind aus Fig. 4 ersichtlich. Die Erregerwicklungen
10 bzw. 11 der Fahrmotoren werden durch den Unterschied zwischen der
Spannung des Hilfsgenerators 6, der nahezu konstante Spannung liefert, und
der Spannung des Erregergenerators 5 gespeist.
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Die Eriegermaschine könnte übrigens reine Fiemderregung oder auch
kombinierte Fremd- und Gegenkompounderregung
besitzen, -wie dies
üblich ist, vorausgesetzt, daß die Erregerspannung für die Erregung des Hauptgenerators
eine gleichmäßige Belastung an der Dieselwelle aufrechterhält, was z. B. durch Regelung
dieser Spannung mit -Hilfe eines Reglers erzielbar ist.
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Es sei bemerkt, daß gemäß Fig. 4 der Widerstand 3
in Reihe mit
der Fremderregenvicklung 12 der Erregermaschine 5 liegt, deren IN, ebenschlußerregerwicklung
mit 13 bezeichnet ist.
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Fig. 2 zeigt den Verlauf der Änderung der beiden Erregerspannungen,
einerseits derjenigen für die Erre.gung des Hauptgenerators, die durch den Regler
2, 3
(vgl. VI) geregelt wird und andererseits derjenigen für die Erregung
der Fahrmotoren (vgl. V2), in Ab-
hängigkeit vom Strom 1, der vom Hauptgenerator
den Fahrmotoren geliefert wird. Die genau waagerechte bzw. konstante Ordinate V,
verkörpert in diesem Diagramm eine nahezu konstante Spannung, in diesem Fall die
des Hilfsgenerators 6, in einem abgeänderten Fall z. B. die einer A-kkumulatorenb,atterie.
Das Diagramm gemäß Fig. 1 entspricht demjenigen gemäß Fig. 2 insoweit, als
die Ordinaten der gestrichelten Kurve der ersten Figur dem Ordinatenunterschied
(V.) der beiden ausgezogenen Linien in der zweiten Figur proportional sind.
Die beschriebene Einrichtung besitzt daher das Merkmal, daß die Erregung der Fahrmoteren
durch den Unterschied zwischen einer nahezu konstanten Spannung (V0) und einer Spannung
(V.) gespeist wird, die so abnimmt, daß bei einer Zunahme des dem Hauptgenerator,
entnommenen Stromes die von dem Generator aufgenommene Leistung konstant bleibt.
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Fig. 3 zeigt in gestrichelten Linien den Verlauf der Flußkurve
der Fahrmotoren 7, 8, die durch die Spannung V2 in Abhängigkeit von dem induzierten
Strom I des Hauptgenerators oder der Fahrmotoren erregt sind. Die in dieser Figur
ausgezogene Kurve stellt zum Vergleich den Verlauf dieser Kurve für den Fall dar,
wie es sich nicht um eine Schaltung gemäß Fig. 4, sondern um Motoren mit Reihenschlußerregung
handelt, wie sie gewöhnlich benutzt werden.
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Es ist ersichtlich, daß für niedrige Werte des induzierten Stromes
I (mit Ausnahme des Bereiches, wo der Strom Null wird), der mit der Einrichtung
gemäß Fig. 4 erhaltene Fluß viel geringer ist als der des Motors mit Reihenschlußerregung.
Dies erlaubt, die Spannung des Hauptgenerators zu begrenzen. Bei großen Intensitäten
ist der Unterschied gering.
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Fig. 5 zeigt ein Schaltschema für eine zweite Ausführungsform
der Einrichtung. Es handelt sich hierbei um einen Hauptgenerator 4 mit Selbst- und
Fremderregung. Die gleichen Bezugszeichen bedeuten in Fig. 4 und 5 entsprechend
gleiche Schaltmittel. In dem Beispiel der Fig 5 hat der Hauptgenerator eine
lNebenschlußerregerwicklung 9, eine Gegenkompounderregerwicklung
15 und eine Fremderregerwicklung 14. Aus dieser Figur ist ersichtlich, daß
der durch den Regler 2 gesteuerte Widerstand 3 in den Stromkreis der Fremderregung
14 des Hauptgenerators eingeschaltet ist. Die zur Speisung der Erregerwicklungen
10 und 11 der Fahrmotoren benutzte Spannung wird durch den Unterschied
zwischen der genau konstanten Spannung des Hilfsgenerators 6 und der Spannung
an den Enden der Fremderregung 14 des Hauptgenerators gebildet.
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Fig. 6 stellt ein Selbstschema für eine dritte Ausführungsform.
dar, bei welcher der durch den Regler 2 des Dieselmotors gesteuerte Widerstand
3 des Feldreglers gleichzeitig die Fremderregung 14 des Hauptgenerators und
die Regelwicklungen 16 und 17 der Fahrmotoren beeinflußt.
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Der Haupt,- generator4 besitzt außer einer Fremderregerwicklung 14
eine Nebenschlußerregerwicklung 9 und eine Gegenkompounderregerwicklung
15.
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Die Fahrrnotoren besitzen zwei Erregerwicklungen: je eine Wicklung
10 und 11, die durch den -Unterschied zwischen der Spannung des Hilfsgenerators
6
und der Spannung an den Enden der Fremderregerwicklung 14 des Hauptgenerators
gespeist wird, ferner je eine Wicklung 16 und 17, die durch
den Hilfsgenerator über den Widerstand 3 und in Reihe mit der Wicklung 14
des Hauptgenerators gespeist werden. Die bei der Beschreibung der Fig. 4 im Hinblick
auf die Rolle der Wicklungen 10, 11 der Fahrmc>toren angestellten Betrachtungen
bleiben auch für den vorliegenden Fall gültig.
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Die beschriebenen Einrichtungen bieten wegen der Verwendung von Motoren
mit Fremderregung den zusätzlichen Vorteil, daß sie mit einem Mindestaufwand zusätzlicher
Mittel für jede beliebige bekannte Art der elektrischen Bremsung mit Fremderregung
(mit oder ohne Kompoundierung) der Fahrmotoren verwendet werden können.
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Die Erfindung ist nicht auf den Fall von zwei oder mehr Fahrmotoren
und auch nicht auf den Fall beschränkt, wo die Erregerspannung des Hauptgenerators
zur Bildung des Unterschiedes gegenüber einer nahezu konstanten Spannung herangezogen
wird, wo,-bei diese Unterschiedsspannung die Speisespannung der Erregung des oder
der Fahrmotoren darstellt. Eine andere Spannung mit dem gleichen Verlauf wie die
Erregerspannung des Hauptgenerators kann ebenfalls zweckmäßig sein.
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Die Erfindung ist auch nicht beschränkt auf Fahrmotoren mit reiner
Fremderregung, sondern läßt sich auch bei Kompoundmotoren anwenden. Weiterhin ist
die Erfindung nicht darauf beschränkt, daß die Fahrmotoren parallel geschaltet sind,
sie können auch in Reihe geschaltet sein.
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Unter einer nahezu konstanten Spannung soll, wie sich aus den angegebenen
Beispielen ergibt, eine Spannung verstanden werden, die sich um nicht mehr als höchstens
5 bis 10% ändert.