DE2110362A1

DE2110362A1 - Schleudergeregelte Antriebsanordnung fuer Fahrzeuge

Info

Publication number: DE2110362A1
Application number: DE19712110362
Authority: DE
Inventors: Joergen Dipl-Ing Gustafsson; Bo Dipl-Ing Hermansson
Original assignee: ASEA AB; Allmanna Svenska Elektriska AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1970-03-06
Filing date: 1971-03-04
Publication date: 1971-09-09
Also published as: CH529648A; US3728596A; AT305442B; SE342587B; CA961955A; DE2110362B2; RO61613A

Description

Schleudergeregelte Antriebsanordnung für

Die Erfindung betrifft eine schleudergeregelte Antriebsanordnung für Fahrzeuge mit mehreren an verschiedenen Radachsen angeschlossenen Gleichstrommotoren, die zusammen mit je einem gesteuerten Stromrichter zu je einem geschlossenen Regelsystem zur Regelung des Motorstroms gehören, wobei die Regelung in Abhängigkeit von einem durch einen Bezugswertgeber einstellbaren, dem Regelsystem zuzuführenden Bezugswert geschieht und ein Stromgeber für den Rotorstrom und ein Tachometer jedem Motor beigeordnet sind.

Bei Antriebsanordnungen z.B. für Lokomotiven, bei denen der Antrieb durch mehrere an verschiedenen Radachsen angeschlossene Motoren erfolgt, soll die Last auf die Motoren gleichmäßig verteilt werden, um ihre Leistung optimal ausnutzen zu können. In der DT-OS 1 814 504 bzw. in dem CH-PS 477 306 ist ein Antriebssystem mit mehreren separat magnetisierten parallelgeschalteten Motoren beschrieben, bei dem mit einem Regelsystem» das innerhalb gewisser Grenzen das Feld derjenigen Motoren redziert, die Tedenz zu zu kleiner Last zeigen, eine gleich-

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mäßige Lastverteilung erreicht wird. Mit der bekannten Anordnung will man besonders den Nachteilen begegnen, die durch verschieden große Raddurchmesser und/oder Motoren verursacht werden.

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung des obengenannten Systems, indem die Tatsache berücksichtigt wird, daß bei den ^ verschiedenen Rädern bedeutende Unterschiede in den Adhäsionsverhältnissen auftreten können. In diesem Fall reagiert das Regelsystem der bekannten Anordnung mit einer Erhöhung der Drehzahl eines mit schlechterem Adhäsionsverhältnis arbeitenden Motors, was genauer gesagt durch eine Reduzierung des Magnetisierungsstroms dieses Motors geschieht.

Fig. 1 der Zeichnung zeigt ein Beispiel für Adhäsionskurven zweier Räder, z.B. einer Lokomotive. Kurve A entspricht einem Rad mit relativ guten und Kurve B einem Rad mit schlechteren w Adhäsionsverhältnissen. Jede Kurve zeigt ein übertragbares Moment M als Funktion der Überdrehung ^ n. Unter Überdrehung Δ η wird der Unterschied zwischen der tatsächlichen Drehzahl eines Rades und der Drehzahl verstanden, die das Rad bei gleicher Lokomotivengeschwindigkeit und einer Schleuderung gleich Null haben würde.

Bei der bekannten Anordnung geschieht die Regelung auf solche Weise, daß zusammengehörende Belastungspunkte auf einer horizontalen Linie liegen. Das bedeutet, daß die maximale

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Adhäsion des mit schlechtester Adhäsion arbeitenden Radpaares gleichzeitig die oberste Grenze der ausnutzbaren Adhäsion für Radpaare mit besseren Adhäsionsverhältnissen ist.

Mit einer Antriebsanordnung gemäß der Erfindung erreicht man im Vergleich zu ähnlichen bekannten Antriebsanordnungen eine wesentliche Verbesserung. Diese Antriebsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Minimalwertwähler enthält, der die Ausgangswerte sämtlicher Tachometer vergleicht und den nMrigsten von diesen ausscheidet* einen Bezugswertgeber zur Einstellung der zugelassenen Differenz zwischen einer Motordrehzahl und der Drehzahl des am langsamsten laufenden Motors, ein Summieruiipgerät zum Bilden der Summe des genannten niedrigsten Tachometerwertes und der genannten Differenz, und mehrere je an einem Tachometer angeschlossene Vergleichsgeräte, von denenßedes die Differenz zwischen dem Ausgangswert eines Tachometers und der genannten Summe bildet, wobei positive Differenzen je einem der genannten Regelsysteme mit reduzierender Wirkung auf den Rotorstrom zugeführt werden.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigen:

Fig. 1 wie erwähnt Adhäsionskurven,

Fig. 2 und 3 zwei verschiedene Ausführungsformen des Anmeldungsgegenstandes und

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Fig. 4 einen Minimal wertwähl er.

Die in Fig. 2 gezeigte Anordnung hat eine individuelle Regelung in den Rotorkreisen der Motoren, die in Fig. 3 gezeigte eine individuelle Regelung in den Feldkreisen der Motoren.

In Fig. 2 Dezeichnet 1 zwei Gleichstromiötoren. Jeder Motor bekommt von je einem an einem Netz angeschlossenen gesteuerten Stromrichter 10 seinen Ankerstrom, wobei der Stromrichter 10, ein Verstärker 12, ein Vergleichsgerät 13 und ein Geber 3 je ein geschlossenes Regelsystem zur Regelung des Motorsstromes bilden. Jeder Motor 1 hat einen Tachometergenerator 4, diese sind an einem Minimalwertwähler 5 angeschlossen, der das Signal von dem am langsamsten laufenden Motor auswählt und es an ein Summierungsorgan 7 und ein Vergleichsorgan 14 gibt, denen auch die Ausgangswerte zweier Bezugswertgeber 6 bzw. 2 zugeführt werden. 15, 16 und 17 bezeichnen Verstärker zur Verstärkung der Ausgangswerte von Vergleichsgeräten 7, 8 und 14,

Bei normalem Betrieb, wenn keine nennenswerte Überdrehung vorliegt, erhält man den Bezugswert zum Gerät 13 nur über den Verstärker 17, was bedeutet, daß die Motoren die !Last zu gleichen Teilen tragen. Nähert man sich dann der Grenze der übertragbaren Momente, dann haben Motoren mit vershiedenen Adhäsionsverhältnissen die Tendenz, hinsichtlich der Geschwindigkeit voneinander abzuweichen. Mit dem Differenzwertgeber

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hat man die größte Differenz eingestellt, die man zwischen der Drehzahl eines der Motoren und der des am langsamsten laufenden Motors zulassen will. So lange die Summe des Ausgangswertes vom Gerät 5 und des Ausgangswertes vom Gerät 6 oder die Verstärkung mittels des Verstärkers 15 größer ist als irgendein dem Gerät 8 von irgendeinem Motor zugeführten Tachometersignal, ist die Ausgangsgröße vom Verstärker 16 gleich Null, aber wenn der Motor so schnell läuft, daß obengenanntes Verhältnis aufhört, gibt der "Verstärker 16 einen Ausgangswert an das Gerät 13, wo er dem vom Verstärker 17 abgegebenen Bezugswert entgegenwirkt, was eine Reduzierung des Sollwertes des Rotorstroms des entsprechenden Motors zur Folge hat und damit eine so große Reduzierung des Schleuderns des mit niedrigster Adhäsion arbeitenden Radpaares, daß der Unterschied zwischen höchster und niedrigster Motordrehzahl im wesentlichen unter dem zugelassenen Wert liegt.

Betrachtet man in Fig. 1 die mit einem Pfeil versehene Linie S als die obengenannte zugelassene Differenz und A und B als die Adhäsionskurven für die beiden Motoren in Fig. 2, so sieht man, daß man eine gleichmäßige Lastverteilung erhält, so lange das Mötörmoment unter M liegt. Wenn man unter Beibehaltung des Wertes S einen höheren Momentwert einstellt (mit Hilfe des Bezugswertgebers 2 bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform oder mit Hilfe von Organ 9 bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform), nimmt das insgesamt übertragene Moment auf solche Weise zu, daß die hierzu erforderliche

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Schleuderzunahme verhältnismäßig gleichmäßig auf die beiden Motoren verteilt wird, was hinsichtlich des Rutsc-hens vorteilhaft ist und auch das Durchgangsrisiko vermindert.

Während die für einen gewissen Betriebszustand des Fahrzeugs charakteristischen Punkte auf den Kurven A und B bei der obengenannten bekannten Antriebsanordnung auf einer horizontalen Linie liegen, erreicht man bei einer Antriebsanordnung gemäß der Erfindung, daß diese Punkte beinahe in vertikaler Linie liegen (z.B. die Punkte P., Pg in Fig. 1). Mit einer Anordnung gemäß der Erfindung kann man also auch bei verschiedenen Adhäsionsverhältnissen für die verschiedenen Radpaare erreichen, daß die übertragbaren Momente für das ganze Fahrzeug in der Praxis gleich der Summe der von den verschiedenen Radpaaren maximal übertragbaren Momente sind.

Fällt die Kurve B plötzlich ab, z.B. bei dem von den Punkten P. und Pg charakterisierten Betriebszustand, bedeutet dies, daß die Drehzahldifferenz plötzlich größer als S1 wird, weshalb der Stromsollwert für den schnellstlaufenden Motor reduziert wird. Die Automatik des Antriebssystems gibt also auch einen wirksamen Schutz gegen Schleudern.

Die in Fig. 2 gezeigte Antriebsanordnung kann auch mit separat magnetisierten Motoren ausgeführt werden.

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Bei der in Fig. 3 gezeigten Anordnung bekommen die Motoren ihre Leistungszufuhr von einem gemeinsamen Gleichrichter, z.B. von einem gesteuerten Gleichrichter 20. Die Bezeichnungen 1, 3, 4, 5, 6, 7f 8, 15 haben dieselbe Bedeutung wie in Fig. 2. Jeder Motor 1 hat eine separat magnetisierte Feldwicklung 1s. Die Feldwicklung wird von einem am Netz angeschlossenen gesteuerten Stromrichter 10a gespeist, der von einem Regler mit einem Verstärker 21 gesteuert wird. Der Verstärker 21 ist mit seiner Eingangsseite an einem Differenzwertgerät 22 angeschlossen, dem ein Istwert von einem Feldstromgeber 11 zugeführt wird. Der Bezugswert des Feldstroms besteht aus dem Ausgangswert eines Bezugswertgebers 9 und dem Ausgangswert des Verstärkers 23, dessen Eingangsseite die Differenz zwischen einem Istwert vom Rotorstromgeber 3 und einem Wert zugeführt wird, der dem Unterschied zwischen dem größten Rotorstrom und der maximal zugelassenen Rotorstromdifferenz entspricht-, wobei die letzte mit einem Differenzbezugswertgerät 29 eingestellt ist. Der größte Rotorstrom, d.h. der Rotorstrom des am stärksten belasteten Motors, wird von einem Maximalwertwähler 25 ausgewählt und einem am Verstärker 26 angeschlossenen Differenzwertgerät 27 zugeführt. Der Ausgangswert vom Verstärker 26 wird im Gerät 24 mit einem Wert verglichen, der dem Rotorstrom des betreffenden Motors entspricht. Wenn der Rotorstrom des Motors niedriger als zugelassen ist, wird der Verstärker 23 dahingehend beeinflußt, daß die am G^ät 22 gegebene Ausgangsgisße dem von Bezugswertgeber 9 gegebenen Bezugswert entgegenwirkt, was zur Folge hat, daß der Magnetisierungsstrom in der Feldwicklung 1s redu-

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ziert wird, bis die gewünschte Lastverteilung erreicht ist. Der Verstärker 23 ist (wie aus der in den graphischen Symbolen eingezeichneten statischen Charakteristik hervorgeht) normalerweise so begrenzt ausgeführt, daß er keine Erhöhung des Feldstroms veranlassen kann.

Während die Kombination eines Gerätes 34 und eines Gerätes 24 einen Lastregler ergibt, bildet ein Differenzwertgerät 8 in Kombination mit einem Verstärker 28 einen Schleuderregler. Wenn die mit dem Gerät 8 ausgedrückte Differenz zwischen einer Motordrehzahl und der mittels Minimalwertwähler 5 ausgewählten Motordrehzahl (ausgedrückt im l'achometersignal) kleiner ist als ein mittels des Potentiometer 6 eingestellter Wert, ist die Ausgangsgröße von dem Verstärker 28 gleich Null. Im entgegengesetzten Fall, d.h. wenn die fragliche Drehzahl eines der Motoren die Drehzahl der am langsamsten laufenden Maschine dem vom Potentiometer 6 zugelassenen Wert übersteigt, gibt der Schleuderregler 8, 28 ein Ausgangssignal, das den Lastregler 24, 23 steuert, so daß der Feldstrom des zu schnell rotierenden Motors zunimmt. Gleichzeitig wird die Begrenzung des Lastreglers 24, 23 dahin geändert (gestrichelte Kurve anstatt der durchgezogenen), daß eine solche Feldstromzunahme zugelassen wird. Die von dem Verstärker 28 des Schleuderreglers ausgehende Steuergröße dominiert hierbei stark über die von dem Verstärker 26 ausgehende, da der Verstärker 28 mit verhältnismäßig großer Verstärkung ausgeführt ist.

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In Fig. 4 ist ein Minimalwertwähler 5 gezeigt, der den absolut kleinsten von zwei negativen Spannungen auswählen soll und Dioden d^ und d^ sowie einen Widerstand R enthält. Wenn die Spannungen 'CL und Up, die an die Anoden der beiden Dioden d^ bzw. dp angeschlossen werden, verschieden groß sind, wird das Ausgangssignal U ungefähr gleich groß sein wie die wertmäßig kleinste der Spannungen U^ und Up.

In Fig. 2 und 3 ist die Anzahl parallelgeschalteter Antriebsmotoren zwei. Ein Fachmann kann ohne Schwierigkeiten die gezeigten Zeichnungen so verändern, daß sie einer größeren Anzahl parallelgeschalteter Motoren genügen. .

Die gezeigten Ausführungsformen sind nur Beispiele für die Antriebsanordnung gemäß der Erfindung.

Man kann z.B. anstatt des genannten, von einem Minimalwertwähler gewählten Minimalwertes einen Wert verwenden, der ein Ausdruck für die absolute Geschwindigkeit des von der Antriebsanordnung getriebenen Fahrzeugs ist. Einen solchen Wert erhält man z.B. von einer geschwindigkeitsmessenden Radaranordnung,-.die den Doppler-Effekt ausnutzt.

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Claims

Patentansprüche;

1.J Schleudergeregelte Antriebsanordnung für Fahrzeuge mit mehreren an verschiedenen Radachsen angeschlossenen Gleichstrommcfcoren, die zusammen mit je einem gesteuerten Stromrichter zu je einem geschlossenen Regelsystem zur Regelung des Motorstroms gehören, wobei die Regelung in

> Abhängigkeit von einem durch einen Bezugswertgeber einstellbaren, dem Regelsystem zuzuführenden Bezugswert geschieht und ein Stromgeber für den Rotorstrom und ein Tachometer jedem Motor zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung einen Minimalwertwähler (5) enthält, der die Ausgangswerte sämtlicher Tachometer vergleicht und den niedrigsten von diesen ausscheidet, einen zweiten Bezugprertgeber (6) zur Einstellung der zugelassenen Differenz zwischen einer Motordrehzahl und der Drehzahl des am langsamsten laufenden Motors, ein Summierungsgerät (7) zum Bilden der Summe von genanntem W niedrigsten Tachometerwert und genannter Differenz, und mehrere je an einem Tachometer angeschlossene Vergleichsgeräte (8), von denen jedes die Differenz zwischen dem Ausgangswert eines Tachometers und der genannten Summe bildet, wobei positive Differenzen je einem der genannten Regelsysteme mit reduzierender Wirkung auf den Rotorstrom zugeführt werden.

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2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen an den Stromgebern (9) angeschlossenen Maximalwertwähler (25) enthält, der den größten Stromgeberwert auswählt und diesen einem Subtrahierorgan (27) zum Bilden der Differenz zwischen dem genannten Stromgeberwert und einem mittels eines Bezugswertgebers (29) einstellbaren Differenzbezugswert für den zugelassenen Unterschied zwischen dem größten und kleinsten Rotorstrom zuführt.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Stromrichter (10a) den Rotorstrom liefern.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Stromrichter (10) Hagnetisierungsstrom an die Feldwicklung je eines Motors liefern, wobei die Anordnung mindestens einen Bezugswertgeber (9) für den Feldstrom und einen Feldetromgeber (11) sowie ein Vergleichsorgan (22) zum Vergleichen der Ausgangswerte dieser Geber enthält und der Ausgangswert des Vergleichsorgans das Steuersignal für einen am Stromrichter angeschlossenen Verstärker (21 )/Lst.

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