DE658825C

DE658825C - Mains-fed electric vehicle drive

Info

Publication number: DE658825C
Application number: DES114577D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Paul Mueller
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1934-07-01
Filing date: 1934-07-01
Publication date: 1938-04-21

Description

Netzgespeister elektrischer Fahrzeugantrieb Die Erfindung betrifft elektrische Fahrzeugantriebe mit Energiespeicher und dient dem Zweck, eine besonders günstige Verwendung von Schwungmassen (Schwungrädern) als Energiespeicher zu ermöglichen, die beim Abbremsen des Fahrzeugs die sonst verlorengeh-ende Energieaufnehmen und sie zur Beschleunigung des Fahrzeugs namentlich beim Anfahren wieder an dessen Antrieb abgeben.Mains-fed electric vehicle drive The invention relates to electric vehicle drives with energy storage and serves the purpose of a special to enable favorable use of flywheels (flywheels) as energy storage, which absorb the otherwise lost energy when the vehicle is braked and they are used to accelerate the vehicle, especially when it starts to drive again hand over.

Derartige Energiespeicher einen sich besonders für Fahrzeuge mit einer Höchstgeschwindigkeit von etwa i oo bis i i o km/h, also etwa 3o m/Sek. Läßt man am Schwungrad eine Umfangsgeschwindigkeit von i 5 o m/Sek. zu, s,o genügt bei einem Wagengewicht von ioo t ein Schwungrad von q. t, und man kann das Gewicht des Schwungrades sogar noch auf die Hälfte ermäßigen, wenn man die Schwungmasse nur zur Unterstützung der Anfahrt heranzieht. Vorteilhaft wird das Schwungrad zur Erzielung einer Kreiselwirkung mit senkrechter Welle Leingebaut und an den Lagerstellen federnd oder nachgiebig abgestützt, damit es sich bei etwaigen Schrägstellungen des Wagens in den Kurven frei einstellen kann.Such energy storage is particularly suitable for vehicles with a Top speed of around 10 to 10 km / h, i.e. around 30 m / sec. One lets a circumferential speed of i 50 m / sec on the flywheel. to, s, o is enough for one Car weight of 100 tons a flywheel of q. t, and you can see the weight of the flywheel even reduce it by half if you only use the flywheel for support the approach. The flywheel is advantageous for achieving a gyroscopic effect with vertical shaft built in line and springy or flexible at the bearing points supported so that it can be inclined in the curves can adjust freely.

Für stärkere Fahrzeugantriebe wird man sich nicht damit begnügen, das Schwungrad unmittelbar mit dem Antrieb des Fahrzeugs zu kuppeln, sondern @es mit einer Hilfsmaschine, und zwar vorzugsweise mit einer elektrischen Maschine, verbinden. Die Anwendung derartiger Energiespeicher ist bereits bekannt für Fahrzeugantriebe mit Eigenkrafterzeugung, beispielsweise für diesielelektrische Antriebe mit beschränkter Leistung, bei denen das Schwungrad beim Bremsen Energie ,aufnimmt und beim Anfahren abgibt. Wird sein solches Fahrzeug abgebremst, dann soll das Schwungrad die frei werdende Energie aufnehmen; die Fahrmotoren werden dann auf Nutzbremsung geschaltet und speisen die Schwungradmaschine, so daß diese als Motor läuft und das Schwungrad beschleunigt.For more powerful vehicle drives one will not be satisfied with to couple the flywheel directly to the drive of the vehicle, but @es with an auxiliary machine, preferably with an electric machine, associate. The use of such energy stores is already known for vehicle drives with own power generation, for example for diesel electric drives with limited Power at which the flywheel absorbs energy when braking and when moving off gives away. If such a vehicle is braked, then the flywheel should be free absorb future energy; the traction motors are then switched to regenerative braking and feed the flywheel machine so that it runs as a motor and the flywheel accelerated.

Die Erfindung bezieht sich demgegenüber auf netzgespeiste elektrische, Fahrzeuge, insbesondere für Straßenbahnen, denen. Triebmotoren eine mit einer Schwungmasse versehene Hilfsmaschine vorgeschaltet ist und deren Feld beim Anfahren zunächst ganz eingeschaltet und im weiteren Verlauf geschwächt wird. Die Erfindung besteht darin, daß nach der Schwächung des Feldes bis auf den Wert Null das Feld im weiteren Verlauf wieder bis zur vollen Erregung im entgegengesetzten Sinne verstärkt wird. Beim Bremsbetrieb erfolgt dabei die Regelung des Feldes lerfindungsgemäß im umgekehrten Sinne, um durch Nutzbremsung eine vollkommene Ausnutzung der in der Schwungmasse aufgespeicherten Energie zu gewährleisten.In contrast, the invention relates to mains-fed electric vehicles, in particular for trams, which. An auxiliary machine provided with a flywheel is connected upstream of the drive motors and its field is initially fully switched on when starting and then weakened. The invention consists in the fact that after the field has been weakened down to the value zero, the field is strengthened again in the opposite sense in the further course up to full excitation. During braking operation, according to the invention, the field is regulated in the opposite sense in order to ensure full utilization of the energy stored in the flywheel through regenerative braking.

Die Erfindung hat den besonderen Vorteil zur Folge, daß einerseits der Anfahrvorg.ang erheblich beschleunigt wird, anderseits die Bremsenergie weitgehend nutzbar gemacht werden kann.The invention has the particular advantage that on the one hand the starting process is significantly accelerated, on the other hand the braking energy is largely accelerated can be made usable.

An sich ist das Anlassen von Gleichstrommoboren mit Hilfe eines freilaufenden Hilfsmotors, der mit einer Schwungmasse gekuppelt ist, bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird jedoch das Feld des Hilfsmotors während des Anlassers lediglich zum Verschwinden ,gebracht. Eine Beschleunigung des Anfahrvorganges ist bei dieser bekannten Anordnung nicht möglich; ferner wird bei der bekannten Anordnung die Hilfsmaschine mit Schwungrad nicht zur Ausnutzung der Bremsenergie herangezogen.In itself, the starting of DC motors is with the help of a free-running Auxiliary motor which is coupled to a flywheel is known. With this well-known However, the field of the auxiliary motor during the starter is only used for the method Disappear, brought. An acceleration of the start-up process is known in this case Arrangement not possible; furthermore, in the known arrangement, the auxiliary machine with flywheel not used to utilize the braking energy.

In der Zeichnung ist beispielsweise die Schaltung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Fahrzeugantriebes, der aus einem elektrischen Netz gespeist wird, dargestellt.In the drawing, for example, the circuit of an inventive trained vehicle drive, which is fed from an electrical network, shown.

Die Fahrmotoren liegen hier dauernd in der gleichen Schaltung, z. B. parallel zueinander. Der Sch-,vungradsatz besteht aus dem Schlvungrad i und einer Hilfsmaschine 2. Die Erfindung bietet den besonderen Vorteil, daß das Anfahren ohne die Verwendung von irgendwelchen Widerständen, Überwachungs-oder ähnlichen Organen erfolgen kann, sondein die Regelung lediglich durch die Anwendung des Scbwungradsatzes durchgeführt wird.The traction motors are always in the same circuit, z. B. parallel to each other. The flywheel set consists of the flywheel i and one Auxiliary machine 2. The invention has the particular advantage that starting without the use of any resistance, surveillance or similar organs can take place, but the regulation only by using the flywheel set is carried out.

Beim Stillstand sind die Fahrmotorendurch den Schalter i o überbrückt. Die über den Stromabnehmer i i gelieferte Fahrdrahtspannung liegt am Anker der Schwungradmaschine 2, die Erregung steht auf Plusmaximum. Die Schwungradmaschine läuft dann leer als Motor mit einer Drehzahl von etwa 5o% der höchsten Drehzahl.When the vehicle is at a standstill, the drive motors are bridged by switch i o. The contact wire voltage supplied via the pantograph i i is applied to the armature of the flywheel machine 2, the excitement is at the plus maximum. The flywheel machine then idles as Motor with a speed of about 50% of the highest speed.

Zum Anfahren ist der Schalter io für die Fahrmotoren zu öffnen und die Erregung der Schwungradmaschine 2 bis auf Null herunterauregeln. Es fließt Strom durch die Fahrmotoren und die Schwimgradmaschine, beide beschleunigen sich. Bei der Erregung Wull hat .das Schwungrad seine höchste Drehzahl. Es hat dabei' diejenige Energie aufgenommen, die sonst in den Anfahrwiderständen vernichtet wird. Die Fahrmotoren haben die volle Fahrdrahtspannung und beschleunigen sich wie beim gewöhnlichen Betrieb. Wird jetzt die Erregung auf Minus gebracht und allmählich verstärkt, so liefert die Schwungradmaschin@e eine zusätzliche Spannung, die sich zur Fahrdrahtspannung hinzufügt, und steigert damit die Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Dabei nimmt- die Umlaufdrehzahl des Sch«"ungrades allmählich ab, und man kann dies so regeln, daß am Ende einer normalen Anfahrt das Schwungrad ungefähr 5o bis 4o0,ö seiner höchsten Drehzahl. hat.To start off, the switch io for the traction motors must be opened and regulate the excitation of the flywheel machine 2 down to zero. Electricity flows by the traction motors and the floating degree machine, both accelerate. at the excitation Wull. the flywheel has its highest speed. It has' the one Energy absorbed that would otherwise be destroyed in the starting resistors. The traction motors have full contact wire voltage and accelerate as in normal operation. If the excitement is now brought to minus and gradually intensified, it delivers Die Schwungradmaschin @ e an additional voltage, which is added to the contact wire voltage adds, thereby increasing the speed of the vehicle. In doing so, the Rotational speed of the Sch «" ungrades gradually from, and you can regulate this so that at the end of a normal approach the flywheel is about 5o to 4o0, ö its highest Rotational speed. Has.

Beim Bremsen werden die Fahrmotoren wie üblich auf Nutzbremsschaltung geschaltet und die Sc hwungradmaschine mit Minusmaximum erregt; sie liefert dann Spannung, die sich zur Fahrspannung hinzufügt, und wirkt als Motor auf das Schwungrad, um dieses zu beschleunigen. Dann wird die Erregung auf Null heruntergeregelt und schließlich auf Plus. Die Sehwungradmaschine liefert dann zur Fahrspännung entgegengesetzte Spannung; an den Fahrmotoren besteht deshalb eine kleinere Spannung, und diese können daher noch bei kleiner Geschwindigkeit nutzbremsen. Das Schwungrad wird hierbei wieder -verzögert. Als Endzustand ergibt sich: Die Spannung an den Fahrmotoren ist etwa gleich Null, die volle Fahrspannung wirkt am Schwungrad, und dieses läuft leer mit etwa 4o bis 5o% seiner Höchstdrehzahl. Auf der Nullstellung des kleinen Fahrschalters, der sonst nur die Nebenschlußerregung regelt, wird zum Anlassen der Schwungradmaschine vorteilhafterweise ein kleiner Schutzwiderstand vorgeschaltet; außerdem kann die Hilfsmaschine etwas kompoundiert werden, damit sie sanfter arbeitet.When braking, the traction motors are switched to regenerative braking as usual switched and the flywheel machine energized with minus maximum; she then delivers Voltage that is added to the driving voltage and acts as a motor on the flywheel, to speed this up. Then the excitation is turned down to zero and finally on plus. The flywheel machine then supplies the opposite voltage to the driving voltage Tension; There is therefore a lower voltage on the traction motors, and these can therefore use the brakes even at low speed. The flywheel is here delayed again. The final state is: The voltage on the traction motors is about zero, the full driving voltage acts on the flywheel, and this runs idle with about 4o to 5o% of its maximum speed. On the zero position of the small travel switch, which otherwise only regulates the shunt excitation, is used to start the flywheel machine a small protective resistor is advantageously connected upstream; in addition, the Auxiliary machine can be compounded a little so that it works more smoothly.

Das Schwungrad wird zweckmäßig mit mindestens einem Fliehkontakt ausgerüstet, durch den beim Überschreiten einer bestimmten Höchstdrehzahl die Hilfsmaschine 2 ausgeschaltet wird.The flywheel is expediently equipped with at least one centrifugal contact, by the auxiliary machine 2 is turned off.

Ferner kann das Sch-%vzngrad i über ein Getriebe oder eine ähnliche Übersetzung mit seiner Hilfsmaschine 2 verbunden sein.Furthermore, the degree of protection i can be achieved by means of a transmission or a similar one Translation to be connected to its auxiliary machine 2.

Claims

PATR \ T-1 @ PROVERBS: i. -TT @ + ..., ..., x`., 1 "- . ...",., .

especially for trams, the drive motors of which are preceded by an auxiliary machine provided with a flywheel, the field of which is initially fully switched on when starting and then weakened in the further course, characterized in that the field is strengthened in the further course until full excitation in the opposite direction, while In the braking mode, the field is controlled in the opposite direction in order to ensure full utilization of the energy stored in the flywheel through regenerative braking. 2 NQ +. '.,., @,;, O @

according to claim i, characterized in that the flywheel machine (2) in the power supply line in series with the permanently in the same circuit ,, z. B. parallel connection, lying Fahrm, otoren (5) is arranged, which are short-circuited for starting, but operated in regenerative braking for braking. 3. et @@ s @@ l o >>

according to claim i, characterized in that the flywheel (i) is equipped with at least one of its auxiliary machine (a) when a certain maximum speed is exceeded, the centrifugal force contact.

according to claim i, characterized in that the flywheel (i) is connected to its auxiliary machine (2) via a gear or a similar transmission.