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Dieselelektrisches Fahrzeug Der normale irTebenschlußgenerator besitzt
eine nur wenig fallende Charakteristik, während es bei dieselelektrischen Fahrzeugen
erwünscht ist, daß die vom Dieselmotor an die elektrische Kraftübertragung abgegebene
Leistung bzw. (las bei einer bestimmten Drehzahl übertragene Drehmoment annähernd
gleich bleiben. Es ist bereits bekannt, eine bessere Anpassung des Drehmomentes
des Generators an das Drehmoment des Dieselmotors durch eine Gegenverbundwicklung,
durch zusätzlich gespeiste Feldwicklungen, durch Bürstenverschiebung o. dgl. zu
erzielen. Diese Hilfsmittel erfüllen die geschilderte Forderung jedoch nicht völlig.
In Fällen, in denen man eine bessere Anpassung wünschte, hat man daher zu Steuerungen
gegriffen, die durch besondere Kontaktanordnungen Strom- oder leistungsabhängige
Schaltungen in der Erregerwicklung bzw. bei dieser vorgeschalteten Widerständen
bewirken.
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Steuerungen mit Hilfskontakten jedoch sind infolge der bei diesen
vorhandenen Störungsmöglichkeiten oft unerwünscht und haben überdies noch den Nachteil,
daß sie bei großer Stufenzahl unstetig arbeiten, und daß beim Umschalten leicht
Funken entstehen und Stoßerscheinungen auftreten. Es wurde daher die Parallelschaltung
von Gleichrichtern zu den durch Regler mit schwingenden Kontakten überwachten Erregerwicklungen
vorgeschlagen, mit der Aufgabe, die Funkenbildung an den Reglerkontakten zu verhindern.
-Die bei solchen bekannten Anordnungen benutzten Gleichrichter sind elektrische
Ventile mit eindeutiger Durchlaßrichtung, und man kann bei dieser Anordnung auf
schwingende Reglerkontakte nicht verzichten.
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Bekanntgeworden sind weiterhin Einrichtungen zur Regelung elektrischer
Maschinen, bei.denen zwei entweder gleichsinnig oder gegensinnig geschaltete Erregerwicklungen
vorgesehen sind und mit einer dieser Erregerwicklungen ein Entladungsgefäß in Reihe
geschaltet ist. Zu den bekannten Schaltungen werden im übrigen Entladungsgefäße
(Hochvakuumröhren) verwendet, die einer besonderen Heizung und Gittersteuerung bedürfen,
um die gewünschten Wirkungen zu erzielen, also Entjadungsgefäße, deren innerer Widerstand
annähernd unveränderlich ist. Eine beträchtliche Änderung des Widerstandes dieser
Röhren in Abhängigkeit von der Stromstärke kann bei diesen nur bei Anwendung einer
Gittersteuerung erreicht werden.
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Für die vorliegende Aufgabe, nämlich für die Regelung - des Drehmomentes
des Generators, werden erstmalig in Gegensatz zu den bekannten Anordnungen als Entladungsgefäße
Glimmlampen vorgeschlagen. Diese Entladungsgefäße sind für den vorliegenden Zweck
besonders geeignet. Bei ihnen nimmt der Widerstand mit zunehmender Stromstärke ab,
d. h. die an ihnen
liegende Spannung bleibt unverändert, unabhängig
von dem die Glimmlampe durchfließenden Strom; die Glimmlampe kann daher in ihrer
Wirkung mit einer Spannungsquelle, die mit entgegengesetzter EIJK in den Strombeis
geschaltet ist, verglichen werden.
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Der technische Fortschritt der neuen Einrichtung besteht darin, daß
bei Verwendung von Glimmlampen für den obengenannten Zweck eine Gittersteuerung
vollkommen überflüssig wird. Damit ergibt sich ein einfacher Aufbau der Regeleinrichtung,
der eine besondere Be -dienung' unnötig macht, was wiederum eine große Betriebssicherheit
zur Folge. hat.
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Gemäß der Erfindung wird also eine Beeinflussung des Drehmomentes
von Generatoren, die durch Dieselmotoren in dieselelektrischen Fahrzeugen angetrieben
werden, dadurch erzielt, daß parallel zu Erregerwicklungen des Generators bzw. diesen
Erregerwicklungen vorgeschalteten Widerständen Glimmlampen vorgesehen werden, die
spannungsabhängig ansprechen und eine Änderung im Erregerstrom der Wicklungen hervorrufen.
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In Fig. z ist eine Schaltung gemäß der Erfindung dargestellt.
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Fig. 2 zeigt die mit dieser Schaltung auf Grund eines Rechnungsbeispiels
erreichbare Generatorcharakteristik. Der Dieselmotor z der Fig. r dient zum Antrieb
des Generators 2, der die Fahrmotoren 3-speist. Der Generator 2 hat die Erregerwicklung
q., die zur Selbsterregung über die Widerstände 5, 6, 7 an die Klemmen des Generators
gelegt ist. Die Steuerung kann durch den Brennstoffhebel, der die Ölzufuhr zum Dieselmotor
ändert, oder durch Feldregelung des Generators erfolgen. Parallel zu den Widerständen
5, 6, 7 sind Glimmlampen 8, 9, zo geschaltet, deren Ansprechspannung abgestuft ist,
und zwar derart, daß zum Betriebe mit der Charakteristik nach Fig. 2 etwa die Glimmlampe
8 bei der Spannung ei, die Glimmlampe 9 bei der-Spannung e2 und die- Glimmlampe
>_o bei der Spannung e3 anspricht. Die Glimmlampen halten nach ihrem Ansprechen
die an ihren Klemmen liegende Spannung auf gleicher Höhe. Wird nach dem Ansprechen
der- Glimmlampe 8 der Generator 2 weiter entlastet, so daß seine Spannung ansteigt,
so verteilt sich die erhöhte Spannung im Erregerkreis ausschließlich auf die Widerstände
6 und 7 und die Erregerwicklung q.. Beim weiteren Ansteigen der Spannung spricht
die Glimmlampe 9 an. Die Spannungserhöhung verteilt sich dann nur noch auf den Widerstand
7 und die Erregerwicklung q.; im Verhältnis zur Klemmenspannung des Generators steigen
also die Erregeramperewindungen steiler an als vor dem Ansprechen der Glimmlampe
g. Eine weitere Veränderung der Abhängigkeit der Erregeramperewindungen von der
Generatorspannung wird beim Ansprechen der Glimmlampe zo erzielt. Im Ergebnis erhält
man die Charakteristik der Fig. 2, die sich aus drei Teilcharakteristiken zusammensetzt.
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In Fig. 2 ist die ideale Spannungskurve E gestrichelt eingetragen,
die dem Strom J für gleichbleib endes Drehmoment zugeordnet ist. Man erkennt, daß
die Teilcharakteristiken, die durch die Verwendung der Glimmlampen entstanden, sich
an die ideale Kurve außerordentlich nahe anschließen, Drehmomentstöße also praktisch
beim Ansprechen einer Glimmlampe nicht auftreten können.
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Zur Erleichterung der Bemessung der Glimmlampen und Widerstände wie
auch der nachträglichen Einstellung des fertiggestellten Aggregates kann man auch
mit den Glimmlampen S, 9, zo noch Widerstände in Reihe schalten.
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In der Schaltung nach Fig. Z kann an die Stelle des Widerstandes 5
auch ein Teil der Erregerwicklung des Generators treten. Nachdem Ansprechen der
Glimmlampe 8 bleibt die an dieser Erregerwicklung liegende Spannung auf gleicher
Höhe. Man kann die Glimmlampe 8 dann so bemessen, daß sie im Betriebsbereich dauernd
Strom durchläßt und spannungsbegrenzend wirkt.
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In manchen Fällen kann es von Vorteil sein, neben der durch Glimmlampen
gesteuerten Erregerwicklung q. noch eine unmittelbar an den Klemmen des Generators
liegende oder fremderregte Hilfserregung oder auch eine Verbundwicklung vorzusehen.
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Glimmlampen für die in Frage kommenden Belastungen, also Stromstärken
in der Größenordnung von x bis 5 Ampere und Zündspannungen in der Größenordnung
von Zoo Volt, haben sich bereits im Dauerbetriebe auch bei elektrischen Bahnen bewährt,
und sind überdies erheblich billiger als die bisher an ihrer Stelle zur Umschaltung
von Generatorcharäkteristiken zuweilen verwendeten Relais.
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Die neue Schaltung ist nicht nur für dieselelektrische Fahrzeuge,
sondern auch für andere Antriebe mit ähnlichen Arbeitsbedingungen verwendbar, z.
B: für Hebezeuge, bei denen der Generator der Kraftübertragung durch eine beliebige
andere Kraftmaschine angetrieben ist. Die Glimmlampen kann man ferner auch zur Beeinflussung
der Charakteristik des vom Generator gespeisten Klotors benutzen. Insbesondere bei
dieselelektrischen Fahrzeugen, bei denen der normale Nebenschlußmotor mit eingeregeltem
Feld unbrauchbar ist, erweist sich die selbsttätige Änderung der Erregung durch
Glimmlampen als vorteilhaft.
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Statt in den Erregerkreis der elektrischen Maschinen kann man die
Glimmlampen auch in den Erregerkreis besonderer Hilfserregermaschinen legen, von
denen die Erregung der Hauptmaschinen gespeist wird.
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In der Schaltung der Fig. r müssen die Glimui-
Lampen
verschiedene Zündspannung besitzen, damit sie bei verschiedenen Stromstärken im
Erregerkreis ansprechen. Fig. 3 zeigt als Ausschnitt der Fig. i eine Schaltung der
Glimmlampen am Erregerwiderstand, bei der man Glimmlampen gleicher Ansprechspannung
benutzen kann. Dies ist offenbar für die Fabrikation und auch Lagerhaltung von Vorteil.
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In Fig. 3 sind die Glimmlampen 1z, 12, 13 an verschiedene Punkte des
Vorschalt-,viderstandes 5o angeschlossen, der wieder im Nebenschlußerregerkreis
des Generators zu denken ist. -Die Punkte des Vorschaltwiderstandes, an denen die
Anschlüsse der einzelnen Lampen liegen müssen, lassen sich durch Rechnung ermitteln.
Durch passende Wahl der Anschlußpunkte läßt sich erreichen, daß die Glimmlampen
der Reihe nach bei bestimmten Stromstärken im Erregerkreis ansprechen, wobei die
Punkte des Widerstandes, an welche die Pole der Glimmlampen angeschlossen sind,
durch Rechnung derart festzulegen sind, daß der Spannungsabfall an den Klemmen der
Glimmlampe bei der Stromstärke, bei welcher die einzelnen Glimmlampen ansprechen
sollen, gleich der Zündspannung ist.
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Bei selbsterregten Generatoren, die in der Schaltung der Fig. = für
dieselelektrische Fahrzeuge benutzt werden, arbeitet man in der Regel mit einer
gewissen Drückung, d. h. man läßt betriebsmäßig bei Überlastung einen gewissen Drehzahlabfall
zu, der ausreicht, um durch starke Spannungsabsenkung am Generator die Leistung
des Dieselmotors und die Leistung des Generators wieder ins Gleichgewicht zu bringen.
Das Ausmaß der Drückung hängt davon ab, in welchem Umfange die Spannung des Generators
bei Drehzahlabsenkungen zurückgeht. Bei bekannten Ausführungen erreicht man einen
starken Spannungsabfall durch Wahl geringer Sättigung beim Generator, also reichlichere
Bemessung. Die Schaltung der Abbildung führt bei normalen Generatörabmessungen zu
dem gleichen Ziel. Sie ermöglicht es also, bei dieselelektrischen Fahrzeugen mit
geringerer Drükkung, - also geringem Leistungsverlust zu arbeiten oder bei unveränderter
Drückung die Drückung in einem größeren Belastungsbereich zur Wirkung kommen zu
lassen. Dies bedeutet eine weitere Verringerung der-Abmessungen des Generators.