DE610522C

DE610522C - Vehicle with diesel-electric power transmission

Info

Publication number: DE610522C
Application number: DES104595D
Authority: DE
Inventors: Hans Groeger
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Priority date: 1932-05-14
Filing date: 1932-05-14
Publication date: 1935-03-12

Description

Fahrzeug mit dieselelektrischer Kraftübertragung Bei dieselelektrischen Fahrzeugen hat man versucht, die Leistung der elektrischen Kraftübertragung an die vom Dieselmotor zur Verfügung stehende konstante Leistung dadurch anzupassen, daß man dem Generator eine bestimmte Eigencharakteristik gab oder seine Erregung, abhängig von den jeweiligen Betriebsbedingungen, änderte. Die elektrische Leistung und die zur Verfügung stehende Dieselmotorenleistung durch Schaltvorgänge bei den Motoren anzupassen, führte in der Regel zu keinem befriedigenden Erfolg. Man begnügte sich daher damit, einen Umschalter im Motorenstromkreis vorzusehen, durch den die Motoren zunächst beim. Anfahren in Reihe miteinander, bei steigender Geschwindigkeit parallel zueinander an die Klemmen des Generators gelegt werden.Vehicle with diesel-electric power transmission For diesel-electric Attempts have been made to increase the power of electrical power transmission to the vehicles by adapting the constant power available from the diesel engine in that you gave the generator a certain characteristic or its excitation, depending of the respective operating conditions. The electrical power and the Available diesel engine power through switching operations in the engines usually did not lead to satisfactory results. One was content therefore by providing a changeover switch in the motor circuit through which the motors initially at. Approach in series with each other, with increasing speed in parallel to each other on the terminals of the generator.

In Fig. x ist die Charakteristik einer dieselelektrischen Kraftübertragung dargestellt, wie sie sich zunächst bei den bekannte: Regelverfahren ergibt. Als Abszisse ist in dem Diagramm die Zugkraft aufgetragen. Als Ordinaten sind der Generatorstrom JG, die Leistung des Dieselmotors Lv und die Fahrgeschwindigkeit V benutzt. Das Diagramm gilt für einen gegenkompoundierten Generator. Die Höchstleistung des Dieselmotors wird nur bei der Zugkraft von zooo kg erreicht; oberhalb und unterhalb dieser Zugkraft ist der Dieselmotor nicht voll ausgenutzt. Das gleiche gilt für den Generator, der bei hoher Zugkraft durch den großen Generatorstrom stark belastet wird und für diesen hohen Strom bemessen sein muß.In Fig. X is the characteristic of diesel-electric power transmission shown as it initially results from the known: control method. as The traction force is plotted on the abscissa in the diagram. The ordinates are the generator current JG, the power of the diesel engine Lv and the driving speed V are used. That Diagram applies to a counter-compounded generator. The maximum performance of the diesel engine is only achieved with a tensile force of zooo kg; above and below this tensile force the diesel engine is not fully utilized. The same goes for the generator that with high tensile force is heavily loaded by the large generator current and for this high current must be rated.

Auch bei der bekannten Verwendung von Generatoren mit gegenkompoundierter Erregermaschine wird eine vollkommene Ausnutzung der vom Verbrennungsmotor abzunehmenden Leistung nicht erreicht. Wendet man selbst bei derartigen Maschinen ReihenparalleIschaltung der Bahnmotoren an, so wird man sich immer nur der Grenze der möglichen Leistungsabgabe der antreibenden Verbrennungskraftmaschine nähern.Even with the known use of generators with counter-compounded Exciter machine will make full use of that to be removed from the internal combustion engine Performance not achieved. Even with machines of this type, series parallel connection is used the rail engines on, you will only ever see the limit of the possible power output approach the driving internal combustion engine.

Erfindungsgemäß wird während der Reihenschaltung der Motoren die Dieselleistung durch zusätzliche Beeinflussung des Brennstoffreglers erhöht, um die Ausnutzung eines dieselelektrischen Fahrzeuges mit selbsttätiger Umschaltung der Motoren von Reihen- auf Parallelschaltung zu erhöhen bzw. das Gewicht des Antriebsaggregates zu verringern. Da die Reihenschaltung der Fahrmotoren, wie aus den Fig. z bis 3 ersichtlich, nur bei großer Zugkraft verwendet wird, z. B. bei Steigungen, so ist es zulässig, die Leistung der Verbrennungskraftmäschine einige Zeit ohne Schaden über den Dauerwert hinaus zu steigern. Vorteilhaft wird man dann bei der Umschaltung der Motoren von Parallel- auf Reihenschaltung durch ein zusätzliches Solenoid den Zentrfugalregler für die Steigerung der Brennstoffzufuhr -des Dieselmotors im Sinne erhöhter Kraftmittelzufuhr selbsttätig verstellen. Die Umschaltung der Motoren von Reihen- auf Parallelschaltung und umgekehrt erfolgt bei einer Zugkraft, die, entsprechend der Generatorcharakteristik, für Parallel- und Reihenschaltung der Motoren gleiche Fahrgeschwindigkeiten bzw. gleiche Leistungen ergibt.According to the invention, the diesel output is increased during the series connection of the engines by additionally influencing the fuel regulator, the utilization is increased of a diesel-electric vehicle with automatic switching of the motors from To increase series to parallel connection or the weight of the drive unit to reduce. Since the series connection of the traction motors, as shown in FIGS can be seen, is only used with high tensile force, e.g. B. on inclines, so is it allows the performance of the internal combustion engine for some time without damage to increase beyond the permanent value. One then becomes advantageous when switching over of the motors from parallel to series connection by an additional solenoid Centrifugal regulator for increasing the fuel supply of the diesel engine in the sense automatically adjust increased fuel supply. Switching the motors from Series to parallel connection and vice versa takes place with a tensile force, which, according to the generator characteristics, for parallel and series connection of the motors results in the same travel speeds or the same performance.

Fig. 2 zeigt die Charakteristik, die sich bei einem Fahrzeug mit zwei Motoren ergibt. Bei der Zugkraft 1300 erfolgt eine selbsttätige Umschaltung der vorher parallel liegenden Motoren auf Reihenschaltung. Es muß zunächst abwegig erscheinen, eine derartige Umschaltung dann vorzunehmen, wenn man die Fahrgeschwindigkeit erhöhen will. Das Diagramm zeigt, daß dieser Erfolg tatsächlich eintritt.Fig. 2 shows the characteristic that occurs in a vehicle with two Motors results. With the tensile force 1300 there is an automatic switchover of the Motors that were previously in parallel connected in series. At first it must seem absurd make such a switch when you increase the driving speed want. The diagram shows that this success actually occurs.

Bei der Umschaltung sinkt der Generatorstrom auf den Stromwert eines Motors ab. Fig. 3 zeigt die zugehörige Generatorcharakteristik. Aus ihr ergibt sich, daß bei dem Sinken des Generatorstromes nach der Umschaltung die Spannung sofort stark ansteigt, und zwar so stark, daß der Generator wieder unterhalb des Punktes höchster Leistung arbeitet. Bei Steigerung der Zugkraft steigt also auch die Leistung des Generators bzw. des Dieselmotors wieder an. Es ergibt sich vom Umschaltpunkt aus die Kurve LDR als Leistung des Dieselmotors für Reihenschaltung der Motoren. Die erhöhte Leistung bedingt auch, daß die Motorgeschwindigkeit weniger absinkt als bei parallel geschalteten Motoren. Die Motorgeschwindigkeit folgt dem Verlauf der Kurve VR (vgl.' Fig. 2). Für die Umschaltung wählt man am besten den Zeitpunkt, der nahe dem Schnittpunkt der Kurven VR und VL liegt, in dem kein erheblicher Geschwindigkeitssprung auftreten kann. Die richtige Wahl des Umschaltmomentes ist insbesondere von Bedeutung bei nicht sehr flacher Generatorcharakteristik. Die etwas gekrünunte Generatörcharakteristik wird man beim Entwurf häufig vorziehen, da die Abflachung der Charakteristik nur durch verteuernde Maßnahmen, insbesondere Vergrößerung der Generatordimensionen, erkauft werden kann, was zu vermeiden ist, um dem Fahrzeug ein möglichst niedriges -Gewicht zu geben.When switching over, the generator current drops to the current value of one Engine. Fig. 3 shows the associated generator characteristics. From it follows that when the generator current drops after the switchover, the voltage immediately increases sharply, so strongly that the generator is again below the point highest performance works. As the pulling force increases, so does the performance of the generator or the diesel engine. It results from the switchover point from the curve LDR as the power of the diesel engine for series connection of the engines. The increased power also means that the engine speed drops less than with motors connected in parallel. The engine speed follows the course the curve VR (see. 'Fig. 2). The best time to switch is to choose the time which is close to the intersection of the curves VR and VL, in which there is no significant jump in speed can occur. The right choice of the switching torque is particularly important if the generator characteristic is not very flat. The somewhat crooked generator characteristic is often preferred when designing, because the flattening of the characteristic is only through measures to increase the price, in particular increasing the dimensions of the generator, can be bought, which is to be avoided, in order to keep the vehicle as low as possible -Give weight.

Statt im Schnittpunkt der Kurven V und VR kann man den Umschaltpunkt auch nahe dem Schnittpunkt der Kurven LD und LDR wählen. Beide Schnittpunkte liegen nahe beieinander, und es ist praktisch für die Steuerung ohne Einfluß, in welchem Schnittpunkt die Umschaltung vorgenommen wird. Bei dem Entwurf wird man zweckmäßig von der Fig. 3 ausgehen. Man entnimmt dann der Kurve LD zwei Werte gleicher Leistung, also gleicher Ordinate, jedoch mit doppelt so großem Strom (Verhältnis der Ordinaten 1: 2).Instead of the intersection of curves V and VR, you can use the switchover point also choose near the intersection of the curves LD and LDR. Both points of intersection lie close to each other, and it is convenient for control without influence in which one Intersection the switchover is made. The design makes you fit for purpose proceed from FIG. 3. Two values of the same power are then taken from the curve LD, thus the same ordinate, but with twice the current (ratio of the ordinates 1: 2).

Fig. q. zeigt eine schematische Darstellung der Schaltung. Der Generator i wird von dem Dieselmotor 2 angetrieben. Der Generator ist mit einer Fremderregerwicklung 3, einer Eigenerregung q. und einer Kompounderregung 5 versehen.. Der Generator speist über den Umschalter 9 die beiden Motoren 6 und 7. Der Umschalter 9 wird mit Hilfe des Schaltmagneten 11 durch das Stromrelais 8, dessen Wicklung im Stromkreis der Motoren 6 und 7 oder eines der Motoren liegt, geliefert.Fig. Q. shows a schematic representation of the circuit. The generator i is driven by the diesel engine 2. The generator has a separate excitation winding 3, a self-excitation q. and a compound excitation 5 .. The generator feeds the two motors 6 and 7 via changeover switch 9 Help the solenoid 11 through the current relay 8, whose winding in the circuit of motors 6 and 7 or one of the motors is supplied.

Als Umschaltkriterium kann man statt des Motorenstromes auch die Generatorspannung verwenden. In diesem Falle muß man jedoch den Ansprechwert der Umschalteinrichtung nach ihrem. Ansprechen verändern, da die Rückschaltung bei einem anderen Spannungswert vor sich gehen muß. Die hierfür in Frage kommenden Spannungswerte kann man, wie Fig.3 zeigt, der Generatorcharakteristik entnehmen.The generator voltage can also be used as a switchover criterion instead of the motor current use. In this case, however, you have to set the response value of the switching device after your. Change response, since switching back is done at a different voltage value must go on. The voltage values that can be used for this can be, as Fig. 3 shows the generator characteristics.

Selbsttätige Schalteinrichtungen zum Umschalten von Reihen- auf Parallelschaltung sind bekannt, jedoch -hat man bisher den Umschaltzeitpunkt nie so gewählt, daß sich eine stoßfreie Umschaltung ergab, und benötigte daher besondere Hilfseinrichtungen zur Verhinderung von Spannungsstößen. Man sah etwa Schalteinrichtungen vor, die während der Umschaltung die Generatorerregung schwächen. Diese bekannten Einrichtungen mildern zwar. die im elektrischen Stromkreis auftretenden Stöße, vorausgesetzt, daß die Umschaltung vom Führer im günstigsten Moment vorgenommen wird; beobachtet der Führer jedoch nicht laufend die Meßinstrumente, so ist eine stoßfreie Umschaltung auch bei Schwächung der Generatorerregung nicht zu erwarten. Neben den bei der Umschaltung auftretenden Leistungsstößen wird das Fahrzeug nicht entsprechend der vor der Umschaltung zulässigen Höchststromstöße des Generators voll ausgenutzt.Automatic switching devices for switching from series to parallel connection are known, but so far, the switchover time has never been chosen in such a way that resulted in a bumpless switchover, and therefore required special auxiliary equipment to prevent voltage surges. Switching devices were provided that weaken the generator excitation during the switchover. These well-known bodies mitigate. the shocks occurring in the electrical circuit, provided that the switch is made by the leader at the most favorable moment; observed However, if the guide is not constantly using the measuring instruments, this is a bumpless changeover not to be expected even if the generator excitation is weakened. In addition to when switching The vehicle will not respond to any power surges that occur before the switchover permissible maximum current surges of the generator are fully utilized.

Als wesentlicher Vorteil der gemäß der Erfindung vorgenommenen selbsttätigen Umschaltung ist eine bessere Ausnutzung des Dieselgeneratoraggregates bzw. Verringerung der bisher installierten Leistung festzustellen.As a major advantage of the automatic made according to the invention Switching is a better utilization of the diesel generator set or a reduction the previously installed capacity.

Die Schalteinrichtungen nach der Erfindung sind insbesondere für Fahrzeuge von Vorteil, die mit nicht allzu hohen Geschwindigkeiten arbeiten, also z. B. Kleinbahnfahrzeugen mit Fahrgeschwindigkeiten bis zu etwa 5o km pro Stunde. Bei derartigen Fahrzeugen ist die Leistungscharakteristik der Fig. i mit niedriger Leistung bei kleiner Zugkraft an sich von Vorteil, da sie ein zu starkes Ansteigen der Wagengeschwindigkeit verhindert. Durch die Erfindung wird die Anwendungsmöglichkeit der die Charakteristik nach Fig. i ergebenden an sich einfachen Schaltungen gerade bei solchen Fahrzeugen wesentlich erweitert.The switching devices according to the invention are in particular for vehicles Advantageous who work at not too high speeds, e.g. B. Small rail vehicles with driving speeds of up to about 50 km per hour. With such vehicles is the performance characteristic of Fig. i with low power at low traction an advantage in and of itself, as it prevents the vehicle speed from increasing too much. The invention makes it possible to use the characteristics according to FIG. The resulting simple circuits are essential in such vehicles expanded.

Die Änderung der Dieselleistung bei Reihenschaltung wird bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. q. dadurch erreicht, daß der Brennstoffregler zo durch ein Solenoid 12, dessen Stromkreis über die Schaltwalze 9 geführt ist, zunächst beeinflußt wird.The change in diesel output when connected in series is in the exemplary embodiment the Fig. Q. achieved in that the fuel regulator zo by a solenoid 12, whose Circuit is performed via the shift drum 9, is initially influenced.

Claims

PATENT CLAIM: 0 vehicle with diesel-electric power transmission and a generator feeding two or more motors and an automatic switching device for switching the motors from series to parallel connection and vice versa a tensile force that corresponds to the generator characteristics for parallel and series connection of the motors results in the same travel speeds or the same performance, as a result marked; that the diesel power through the series connection of the engines additional influence on the fuel regulator (= o) is increased.