DE639419C - Verbrennungselektrischer Antrieb - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

ZC :--

AUSGEGEBEN AM
4. DEZEMBER 1936

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVl 639419 KLASSE 201 GRUPPE To₂

S II IpI2 IIj20 I

Patentiert im Deutschen Reiche vom 1.-Dezember 1933 ab

Bei dieselelektrischen Antrieben soll die Spannung des Generators mit zunehmendem Strom so abfallen, daß das vom Dieselmotor gelieferte Drehmoment gleichbleibt. Abgesehen von einer Handsteuerung gibt es für diesen Fall zwei Lösungen. Entweder gibt man dem Generator selbst eine entsprechende Charakteristik oder man baut ihn normal und steuert seine Erregung durch besondere Relais. Auch A'ereinigungen dieser beiden Lösungsarten sind angewendet worden. Die erste Lösungsart krankt daran, daß Generatoren mit der erforderlichen Charakteristik verhältnismäßig umständlich und schwer werden. Da man ein sehr genaues Einhalten des Drehmomentes in einem weiten. Arbeitsbereich verlangen muß, ist eine äußerst sorgfältige Berechnung aller Einzelheiten erforderlich. Trotzdem führen die unvermeidlichen Abweichungen bei der Herstellung sowie der Baustoffeigenschaften dazu, daß der fertige Generator die geforderte Charakteristik nur in Ausnahmefällen genau genug erreichen kann. Daher ist es häufig im Prüffeld und oft genug auch im Betrieb erforderlich, die Charakteristik der Maschine durch nachträgliche Alaßnahmen abzuändern.

Eine vollkommene Vermeidung dieser Schwierigkeiten kann nur durch Anwendung von Relaissteuerungen erzielt werden. Derartige Steuerungen sind zahlreich ausgeführt worden, ohne daß diese Atisführungen bisher im praktischen Betriebe alle an sie gestellten Anforderungen restlos befriedigt haben. Beispielsweise hat man Relaissteuerungen vorgeschlagen, bei denen die Relais auf die abgegebene Generatorleistung oder das Produkt von Ankerstrom und Erregerstrom oder den Erregerstrom oder die Drehzahl der Dieselmaschine ansprachen. Alle diese Lösungen haben aber deswegen nicht vollkommen befriedigt, weil die Steuerung nicht unmittelbar von der ausschlaggebenden Größe, dem Dieseldrehmoment, abhängig ist. Daher bedürfen diese Steuerungen in den meisten Fällen noch besonderer zusätzlicher Einrichtungen und verlieren dabei ihre Einfachheit. Um nun die Steuerung des von einer Verbrennungskraftmaschine angetriebenen Generators vom Drehmoment desselben abhängig zu machen, hat man bereits 'vorgeschlagen, den Ständer des Generators nach Art einer Pendeldynamo drehbar zu lagern und das Ständerdrehmoment zur Regelung der Generatorerregung zu benutzen; derartige Ausführungsformen erfordern jedoch eine verhältnismäßig verwickelte Ständerbauart und sind praktisch bei Fahrzeugantrieben unbrauchbar, weil nämlich durch die betriebsmäßig auftretenden zahlreichen Stöße eine einwandfreie Feldregulierung so gut wie unmöglich gemacht wird. Es ist auch bereits eine andere Anord-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. Karl Tö ff linger in Berlin.

iiung bekanntgeworden, bei der der Schutz iles Generators dadurch bewirkt wird, daß die. Erregung in Abhängigkeit von dem durch die Kupplung übertragenen Drehmoment selbsttätig geändert wird. Bei dieser Einrichtung ist aber eine verwickelte Kupplung erforderlich, von welcher bei Änderung des Drehmomentes die erforderlichen Stellkräfte' auf den fest angeordneten Regelwiderstand ίο im Erregerkreis übertragen werden müssen. Die Ausbildung derartiger mit Steuerhebeln versehener Kupplungen bereitet aber bei schnei laufenden Maschinen gioße bauliche Schwierigkeiten.

Nach der Erfindung wird eine wesentlich vorteilhaftere Regelung der Generatorerregung dadurch erzielt, daß die Steuerung in Abhängigkeit vom Drehmoment durch einen Zitterregler bewirkt wird. Die Anwendung von Zitterreglern ist für zahlreiche Zwecke, beispielsweise die Geschwindigkeitsregelung oder Spannungsregelung, bereits bekannt. Neu ist dagegen die Anwendung· von Zitterreglern für den Fall, daß die Regelung unmittelbar in Abhängigkeit vom Drehmoment einer Maschine erfolgt. Durch die Anwendung eines Zitterreglers werden im vorliegenden Falle bedeutende Vorteile erzielt; durch die Anwendung des Zitterreglers werden nämlich die Stöße, die einerseits durch den Betrieb der Verbrennungsmaschine, andererseits durch den Fahrbetrieb infolge der Unebenheit der Unterlagen, Schienenstöße, Bodenschwellen o. dgl. hervorgerufen werden, bei der Regelung in Abhängigkeit vom Drehmoment vollständig unschädlich gemacht, da hierdurch lediglich der Ausschlag einzelner Zitterbewegungen beeinflußt wird, was für die auf dem Mittelwert der Bewegungen beruhende Regelung ohne nachteiligen Einfluß ist. Durch diese Eigenschaft ist die weitere Verbesserung ermöglicht, die Messung des Drehmomentes unmittelbar an dem Verbrennungsmotor selbst vorzunehmen, wodurch auch der elektrische Wirkungsgrad des Antriebs als Fehlerquelle ausgeschaltet wird, also die beste Anpassung an die Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors mög-. Hch wird. Hierzu genügt es, die Auflagen der Maschine nachgiebig zu machen und mit den Bewegungen, die infolge dieser Nachgiebigkeit durch die Druckverschiedenheiten hervorgerufen werden, den Zitterregler zu steuern. Mit besonderem Vorteil wird hierbei eine Motorbauart angewendet, bei der die Abstützung auf dem Fundament annähernd in Achshöhe erfolgt.

Als Zitterregler kann beispielsweise ein

Flüssigkeitsgefäß angewendet werden, wobei in einer Steigeröhre durch geringfügige Änderung des Druckes der Flüssigkeitsstand erheblich beeinflußt wird und Flüssigkeitskontakte abwechselnd geöffnet und geschlossen .werden, so daß eine gute Regelung möglich ist. Besonders einfach ist es jedoch, wenn die Bewegung durch eine geeignete mechanische Übersetzung vergrößert unmittelbar auf einen normalen Zitterregler, wie diese beispielsweise für die Lichtmaschinen von Kraftwagen serienmäßig hergestellt werden, übertragen wird. Als Übersetzungsglied kann beispielsweise eine auf. Ausknickung beanspruchte Feder verwendet werden, bei der eine geringe Lagenänderung der beiden Einspannpunkte gegeneinander bereits eine ver- hältnismäßig große Ausknickung zur Folge hat.

Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist in Fig. ι und 2 der Zeichnung dargestellt. Hierbei ist unter den Fuß des Verbrennungsmotors ι eine federnde Leiste 2 gesetzt, bei der durch angebrachte Schlitze 3 eine entsprechende Nachgiebigkeit erreicht ist. Außerdem ist eine Feder 4 zwischen den beiden Enden der Leiste eingespannt, so daß eine geringfügige Bewegung bereits ein ■ kräftiges Ausbiegen dieser Feder zur Folge hat. Diese Feder arbeitet hierbei unmittelbar auf die Zunge eines normalen Zitterreglers 5, der nach demTirriilprinzip arbeitet und beispielsweise einen Widerstand im Erregerkreis des Generators intermittierend überbrückt. Auf diese Weise ist es also möglich, die Steuerung genau in Abhängigkeit vom Drehmoment durch den Reaktionsdruck des Motors auf sein Fundament zu bewirken, was den Betriebsbedingungen besonders genau Rechnung tragen kann. Auf diese Weise wird die Erregung des Generators dauernd in der Weise beeinflußt, daß das vom Verbrennungsmotor ausgeübte Drehmoment gleichbleibt, wodurch es also möglich ist, mit dem günstigsten Brennstoffverbrauch zu arbeiten. Die Anwendung des Erfindungsgedankens ist nicht auf das angedeutete Aus- führungsbeispiel beschränkt, insbesondere kann die Art und Weise der beweglichen Aufstellung des Motors beliebig verändert werden, ebenso kann auch die Übertragung der Bewegungsänderung auf den Regler auf andere Weise erfolgen. Auch kann die neue Einrichtung als Drehniomentüberwachung in beliebigen anderen An wendungsf allen von Vorteil sein. Auch ist die Schaltung des Reglers an und für sich nicht wesentlich, soweit sie sich bloß auf eine entsprechende Veränderung der erforderlichen Größen (Stromstärke, Brennstoffzufuhr usw.) auswirkt. Die Beeinflussung kann auch auf andere Weise erfolgen. Beispielsweise kann ein Wirk- oder Scheinwiderstand in Abhängigkeit von dem Reaktionsdruck verändert werden, bei spiels-

weise durch Anwendung eines Kohledruckreglers oder eines Kondensators mit nachgiebigem Dielektrikum. Hierbei kommt es nur darauf an, daß die Regelung selbst auf einem intermittierenden Mittelwertverfahren beruht, um die Explosions- und Schienenstöße usw. in ihrer Wirkung auszuschalten. An und für sich ist es auch nicht wesentlich, ob das Drehmoment an einem Antriebsmotor,

ίο am Generator oder am Verbrennungsmotor gemessen wird, jedoch ergibt die Messung am Verbrennungsmotor selbst die einfachste Lösung, da die Steuerung gerade für den Verbrennungsmotor die günstigsten Arbeitsbedingungen ergeben soll. Es ist hierbei die Möglichkeit gegeben, einen vollständig normalen Generator aus serienmäßigen Lieferungen zu verwenden, ohne daß hierbei irgendwelche nachträglichen Einstellungen erforderlich werden, wobei weiter auch für die Regelung serienmäßig hergestellte Elemente verwendet werden können. Auf diese Weise ist es also möglich, mit einem ganz erheblich geringeren Kostenaufwand als bisher ein einwandfreies Arbeiten der Steuerung zu erreichen.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   ι. Verbrennungselektrischer Antrieb mit normalem Generator und Steuerung durch Veränderung der Erregung an den elektrischen Maschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung in Abhängigkeit vom Drehmoment mit Hilfe eines Zitterreglers erfolgt, welcher die durch betriebsmäßige Stöße bedingten vorübergehenden Abweichungen vom mittleren Drehmoment ausschaltet.
2. 2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagen wenigstens einer der Maschinen nachgiebig gemacht und Übertragungselemente vorgesehen sind, die die durch diese Nachgiebigkeit ermöglichten Bewegungen auf den Zitterregler übertragen.
3. 3. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als nachgiebige Auflage eine geschlitzte Leiste (2) verwendet ist.
4. 4. Antrieb nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Übertragungselement eine an den beiden Enden der Leiste eingespannte Feder .14) verwendet ist, die bei einem Zusammendrücken der Enden seitlich einknickt.
5. 5. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zitterregler ein Tirrillregler in der für Lichtmaschinen von Kraftwagen üblichen Ausführung verwendet ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen