DE1802198A1

DE1802198A1 - Antriebssystem fuer Fahrzeuge

Info

Publication number: DE1802198A1
Application number: DE19681802198
Authority: DE
Inventors: Sigfrid Franzen
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1967-10-17
Filing date: 1968-10-10
Publication date: 1969-06-19
Also published as: DE1802198B2; GB1232615A; CH482562A; FI50493C; FR1589022A; US3560816A; SE334384B; NO126122B; BE722008A; FI50493B

Description

Antriebssystem für Fahrzeuge

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem für fahrzeuge mit mehreren mit verschiedenen Radachsen mechanisch gekuppelten Gleichstrommotoren, deren Anker für sich oder gruppenweise parallelgeschaltet sind, wobei also jede G-ruppe mehrere reihengeschaltete Anker enthält.

Antriebssysteme der genannten Art sind bekannt, u.a. für elektrische Lokomotiven. Gewöhnlich sind die Motoren als Reihenmotoren ausgeführt, was notwendig ist, wenn eine gleichmäßige Lastverteilung auf die parallelgeschalteten Gruppen erreicht werden soll, ohne besondere Zusatzanordnungen zu verwenden. Bei einem bekannten elektrischen Antriebssystem, wie es in der schweizerischen Patentschrift 374- 383 beschrieben ist, werden fremderregte Motoren und zwei miteinander parallelgeschaltete Ankergruppen benutzt. Eine gleichmäßige Lastverteilung auf beide Gruppen wird dadurch erreicht, daß man diesen Gruppen den Erregerstrom über je einen Regler zuführt, der an

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einem Vergleichsgerät für die Ankerströme der Gruppen angeschlossen und für den gesamten Erregerbedarf der Gruppe 'bemessen ist- Jede Gruppe enthält zwei Anker oder Läufer, und die beiden Feldwicklungen einer Gruppe sind miteinander reihengeschaltet. Der Hauptzweck der Regler ist in diesem Fall, für einen als Antriebsmotor dienenden Dieselmotor so gute Arbeitsbedingungen wie möglich zu schaffen.

Bekannte Untersuchungen der Adhäsionsverhältnisse bei elektrischen Lokomotiven haben gezeigt, daß die maximale zwischen einem treibenden Rad und einer Schiene übertragbare Antriebskraft von der Moment-Drehzahlkurve des Antriebsmotors abhängig ist und bei einem bestimmten, in dieser Hinsicht optimalen Schlupf erhalten wird. Es hat sich herausgestellt, daß ein Zustand, bei dem der Schlupf höchstens den genannten Optimalwert erreicht, der im Gebiet des sogenannten Mikroschlupfes liegt, sich am leichtesten einstellt, wenn die Momentdrehzahlkurve des Antriebsmotors eine verhältnismäßig geringe Drehzahlzunahme bei abnehmendem Moment zeigt. Die Konsequenz hieraus wäre, daß immer Nebenschlußmotoren oder fremderregte Motoren benutzt werden müßten, wenn es sich nur darum handelt, eine möglichst große Antriebskraft zwischen einem Rad und einer Schiene zu übertragen. Man muß aber auch die Lastverteilung auf die verschiedenen Motoren des Fahrzeugs berücksichtigen« Wenn die Last sich auf mehrere parallslgeschaltete Gruppen verteilt], ist es allgemein üblich, daß eine gleichmäßige Lastverteilung wegen der Verschiedenheiten der Haddurchmesser und Motorluftspalte

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nur erhalten werden kann, wenn Reihenmotoren benutzt werden, es sei denn, daß man besondere Lastverteilungsregler benutzt.

Die Erfindung bezweckt, das einleitend beschriebene Antriebssystem so auszubilden, daß sowohl eine gleichmäßige Lastverteilung auf die einzelnen Motoren bzw. Motoren-gruppen als auch ein optimaler Schlupf erreicht wird, so daß eine maximale Antriebskraft auf die Schienen übertragen werden kann. Zu diesem Zweck ist das genannte Antriebssystem so ausgebildet, daß die Feldpole der Motoren wahlweise mit einer konstanten oder einer dem Läuferstrom im wesentlichen proportionalen Amperewindungszahl erregbar sind, und daß die konstante Erregung für den Anlauf und für den Betrieb mit verhältnismäßig niedrigen Geschwindigkeiten vorgesehen ist.

Die Erfindung geht von üex- Überlegung aus, daß eine völlig annehmbare Lastverteilung auf parallelgeschaltete und konstant oder annähernd konstant erregte Motoren oder Motorengruppen erhalten werden kann, solange die Motorgeschwindigkext unter einem gewissen, verhältnismäßig niedrigen Wert liegt. Bei geringen Geschwindigkeiten wird die aufgedrückte Spannung im wesentlichen vom Spannungsabfall in der Läuferwicklung aufgewogen, während dagegen die elektromotorische Kraft im Anker nur eine gerinne Rolle spielt. Der genannte Wert der Geschwindigkeit entspricht bei elektrischen Lokomotiven einer Fahrtgeschwinaigkeit von ca 10 $ der Maximalgeschwindigkeit der

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Lokomotive. Das ist aber gerade der Bereich, bei dem eine maximale Antriebskraft auf die Schiene übertragen werden muß, bei dem also ein Hebenschlußverhalten der Motoren erwünscht ist. Die Erfindung gestattet, die Motoren beim Anlaufen, d.h. bei geringen Geschwindigkeiten und auch dann, wenn besonders schwierige Adhäsionsverhältnisse vorliegen mit optimalen Schlupf laufen zu lassen, aber mit Reihenschlußverhalten bei höheren Geschwindigkeiten, bei denen es auf eine gleichmäßige Lastverteilung, nicht mehr auf einen optimalen Schlupf ankommt, da die dann noch zu übertragende Zugkraft über der maximalen liegt.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden die Motoren entweder als gewöhnliche Reihenschlußmotoren betrieben oder den reihengeschalteten Feldwicklungen innerhalb einer Motorengruppe wird ein zusätzlicher Strom von einem Regler zugeführt, der darüber wacht, daß der gesamte durch die Reihenwicklungen fließende Strom einer parallelgeschalteten Ankergruppe konstant oder angenähert konstant bleibt.

Die Wahl der jeweiligen Erregung kann automatisch dadurch erfolgen, daß die erforderliche Umschaltung von einem Schalter besorgt wird, dessen Betätigungskreis an einer drehzahlabhängigen Spannungquelle, z.B. an einem Tachometergenerator, angeschlossen ist, oder man kann einen Fliehkraftschalter anweöen.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. Sie zeigt das Schaltschema von vier Gleichstrommotoren, die je eine Radachse einer elektrischen Lokomotive antreiben.

Die gezeigten Motoren sind auf zwei parallelgeschaltete Gruppen A und B verteilt und innerhalb jeder Gruppe in Reihe geschaltet. Die Gruppen A und B sind an einem Gleichstromgenerator oder an der Gleichstromseite eines gesteuerten Gleichrichters 5 angeschlossen. Die vier Läufer der Motoren sind mit 1 bis 4 und die zugehörigen Reihenwicklungen mit 6 bis 9 bezeichnet. Die Gruppen A und B sind gleich, auch bezüglich der angeschlossenen Ausrüstung für die Erzeugung einer zusätzlichen Amperewindungszahl, weshalb nur die Gruppe A im folgenden beschrieben ist.

Die beiden Reihenwicklungen 6 und 7 sind unmittelbar hintereinander geschaltet und zusammen an der Ausgangsseite einer gesteuerten Stromquelle 10 angeschlossen. Ihre Ausgangsklemmen 11 und 12 sind an den nicht miteinander verbundenen Enden der Reihenwicklungen 6 und 7 angeschlossen. Die Reihenwicklungen sind auch mit den Eingangsklemmen 13 und 14 eines Vergleichsgeräts 15 verbunden, dessen Ausgangsseite an der Eingangsseite der gesteuerten Stromquelle 10 über einen Relaiskontakt 16 angeschlossen ist. Im Gerät 15 wird der Spannungsabfall über den Reihenwicklungen 6 und 7 mit einem festen Bezugswert ver-

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glichen. Sobald die Amperewindungszahl der Reihenwicklungen 6 und 7 die Tendenz hat, von einer konstanten, durch Wahl eines geeigneten Bezugswertes eingestellten Amperewindungszahl abzuweichen, liefert die Stromquelle 10 einen Zusatzstrom, der durch die Eeihenwicklungen 6 und 7 mit einer solchen Stromrichtung fließt, daß der Abweichung entgegengewirkt wird. Ein mit dem Anker 2 mechanisch verbundener Tachometergenerator ist mit 18 bezeichnet. Wenn die Drehzahl der Motoren einen Wert übersteigt, der einer Fahrtgeschwindigkeit von ungefähr 10 °/o der Maximalgeschwindigkeit entspricht, wird die Verbindung zwischen dem Vergleichsgerät 15 und der gesteuerten Stromquelle dadurch unterbrochen, daß sich der Relaiskontakt 16 öffnet. Das geschieht, wenn der an die Relaisspule 17 vom Tachometergenerator 18 gelieferte Strom einen gewissen Wert übersteigt. Dabei wird die zusätzliche Erregung außer Punktion gesetzt, die Motoren 6 und 7 arbeiten als reine Reihenmotoren.

Ein erfindungsgemäßes Antriebssystem kann natürlich auch mit besonderen für die zusätzliche Erregung dienenden Hilfswicklungen ausgeführt werden. Dies würde jedoch eine Minderung des Raumes für die Reihenwicklung des Motors bedeuten. Weiter würde eine solche Ausführung eine Neuwicklung der Motoren verlangen, wenn man ein vorhandenes System durch ein erfindungsgemäßes ersetzen will. Mit der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform kann eine solche Modernisierung ohne nennenswerten Eingriff in die Motoren erreicht werden. Da die ge-

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steuerte Stromquelle 10 nur einen kleinen Teil des Erregungsbedarfs zu decken braucht, kann die erforderliche Regelausrüstung zu einem bedeutend niedrigeren Preis als die in der Einleitung beschriebene hergestellt werden, die mit fremderregten Motoren ausgeführt ist.

Die Erfindung ist hauptsächlich für elektrische Lokomotiven beschrieben worden. Das Antriebssystem kann jedoch mit gleich großen Vorteilen für Fahrzeuge benutzt werden, die nicht auf Schienen laufen, z.B. für große dieselelekirische Kraftwagen.

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Claims

Patentansprüche:

1. Antriebesystem für Fahrzeuge mit mehreren mit verschiedenen Radachsen mechanisch gekuppelten Gleichstrommotoren, deren Anker je für sich oder gruppenweise parallelgeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldpole der Motoren wahlweise mit einer konstanten oder einer dem läuferstrom im wesentlichen proportionalen Amperewindungszahl erregbar sind, und daß die konstante Erregung für den Anlauf und für den Betrieb mit verhältnismäßig niedrigen Geschwindigkeiten vorgesehen ist.

2. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldspulen jeder Motorengruppe (A, B) miteinander und mit ihren Ankern (1 bis 4) in Reihe geschaltet und die reihengeschalteten Spulen (6, 7) an eine regelbare Stromquelle (10) anschließbar sind, deren Steuergröße aus der Differenz zwischen einem Bezugswert und einer Größe besteht, die proportional dem durch die Feldspulen (6, Y) fließenden Strom ist.

j>. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Fahrtgeschwindigkeit abtastendes Tachometer (18) die zusätzliche Stromquelle (10) zu- oder abschaltet.

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