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Dieselelektrischer Fahrzeu?antrieb Bei Generatoren für dieselelektrische
Fahrzeugantriebe, deren Dieselmotoren mit gleichbleibender oder annähernd gleichbleibender
Drehzahl arbeiten, hat man durch Verbundwicklungen oder selbsttätige Regelungseinrichtungen
zu erreichen versucht, die Leistungsabgabe des Generators bzw. *des Dieselmotors
unabhängig vom Strom bzw. von der Zugkraft der , Fahrmotoren annähernd gleichzuhalten.
Wollte man auf verwickelte Regeleinrichtungen verzichten, so verwendete man bisher
eine Gegenverbundwicklung, die die Leistung des Generators zwar derart begrenzt,
daß eine Überlastung des Dieselmotors vermieden wird, jedoch keineswegs eine Gleichhaltung
der vom,Generator abgegebenen Leistung herbeiführt und daher auch keine volle Ausnutzung
des Dieselmotors gewährleistet. Bei Generatoren mit Gegenverbundwicklung liegt die
vom Generator abgegebene Leistung insbesondere bei hohen und bei niedrigen Zugkräften
unter der zur Verfügung stehenden Leistung des Dieselmotors.
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Man hat auch schon die gewünschte Gleichleistungskennlinie mit Hilfe
von besonderen Hilfsmaschinen erzielt. Bei einer derartigen bekannten Einrichtung
wird die Hilfsmaschine vom Hauptstrom des Generators oder einem diesem proportionalen
Strom erregt. Die Hilfsmaschine speist dabei entweder eine Gegenverbundwicklung
des Dieselgenerators oder in Reihenschaltung mit der Haupterregermaschine die Hauptfeldwicklung
des Generators. Auch bei dieser bekannten Einrichtung ist eine volle Ausnutzung
des Dieselmotors nicht gewährleistet, insbesondere liegt bei hohen Zugkräften die
Leistung des Dieselgenerators unterhalb der ausnutzbaren Leistung des Dieselmotors.
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Gemäß der Erfindung wird nun eine wesentliche Verbesserung der bekannten
dieselelektrischen Kraftübertragungseinrichtungen, bei denen der Generator angenähert
eine Kennlinie gleichbleibender Leistung hat, dadurch erzielt, daß eine außer der
Nebenschlußerregung vorgesehene Fremderregerwicklung mit einer Stromquelle gleichbleibender
Spannung, insbesondere einem Stromsammler, und einem Parallelwiderstand so in die
Schaltung eingefügt ist, daß der Strom der Fremderregerwicklung sich abhängig vom
Strom oder der Spannung des Generators selbsttätig derart ändert, daß von der Fremderregerwicklung,
etwa beginnend im mittleren Betriebsbereich, eine mit zunehmendem Generatorstrom
ansteigende Feldkomponente hervorgerufen wird. Diese zusätzliche, von der Fremderregerwicklung
hervorgerufene Feldkomponente hat die Wirkung, daß im Bereich hoher Zugkräfte die
Generatorleistung wesentlich besser der Dieselmotorenleistung angepaßt
wird;
als dies bei den vorerwähnten bekannten Anordnungen der Fall ist.
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An sich ist es bereits bekannt, bei dieselelektrischen Kraftübertragungseinrichtungen
für Fahrzeuge fremdgespeiste Erregerwicklungm anzuwenden. Derartige Wicklungen sind
spielsweise bei Nebenschlußgeneratoren, 'bei denen durch Änderung der Erregung verschiedene
Betriebskennlinien eingestellt wurden, angewendet worden; um bei niedrigen Geschwindigkeiten,
insbesondere beim Anfahren, die erforderliche Stabilität bei der Regelung zu erzielen.
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Es ist auch eine Einrichtung mit einem Nebenschlußgenerator bekanntgeworden,
bei der ein Stromsammler in Reihenschaltung mit einem Widerstand zu dem einen Teil
der Erregerwicklung dauernd parallelgeschaltet ist, welche in der Weise wirkt, daß
zunächst beim Anfahren oder bei sehr hohen Zugkräften eine teilweise Fremderregung
der Maschine vorhanden ist, während beim Ansteigen der Spannung die Fremdspeisung
des erwähnten Teiles der Erregerwicklung aufhört und der Stromsammler vom Generator
geladen wird. Bei dieser bekannten Einrichtung hat die Fremderregung eines Teiles
der Erregerwicklung den Zweck, einen stabilen Betrieb bei sehr hohen Drehmomenten
zu erzielen und eine schnelle Erregung der Maschine beim Anfahren sicherzustellen.
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Schließlich ist auch eine verbrennungselektrische Fahrzeugsteuerung
mit einer Nebenschlußerregerwicklung und einer Gegenreihenschlußwicklung bekanntgeworden,
beider außerdem noch eine Fremderregung einer Erregerwicklung, z. B. durch einen
Stromsammler, vorhanden ist. Die Fremderregung dient bei dieser bekannten Anordnung
dazu, ein vollständiges Verschwinden der Erregung bei zu großer Stromstärke zu verhüten.
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Alle diese bekannten Einrichtungen unterscheiden sich somit von der
Einrichtung nach der Erfindung dadurch, daß die Fremderregung des Generators nicht
die gleiche Wirkung hat wie bei der Einrichtung nach der Erfindung: In den Figuren
sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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In Fig. i werden die Hauptstromfahrmotoren i von einem Generator 2
gespeist, der von dem Dieselmotor 8 angetrieben wird und eine Nebenschlußerregung
3 hat. Zusätzlich zu dieser Nebenschlußerregüng 3 ist eine Verbunderregung q. vorgesehen,
die in Reihe mit dem Stromsammler 5 und gemeinsam mit diesem parallel zum Widerstand
6 liegt.
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In Fig. 2 ist die Stromverteilung in den beiden parallelen Zweigen
der neuen Schaltungsanordnung dargestellt. Die Figur zeigt in Abhängigkeit von dem
gesamten Generatorstrom J den Strom Il im Widerstand 6 und den Strom 12 der Zusatzerregung
4 bzw. des Stromsammlers 5. Die Kennlinienschären der Fig.2 entsprechen verschiedenen
Werten der Widerstände in der Schaltungsanordnung gemäß Fig. i, und zwar %elten
die Kennlinien a, b, c für sinkenden Widertandswert des Widerstandes 6.
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',,:Das Schaubild der Fig. 2 läßt erkennen, daß der Strom Il im Widerstand
6 mit steigendem Generatorstrom langsam ansteigt; der Strom 4 der Zusatzerregung
wechselt bei einem bestimmten Wert des gesamten Generatorstromes I sein Vorzeichen.
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Den Einfluß der neuen Schaltung auf die Generatorkennlinie läßt Fig.
3 erkennen. Die Fig. 3 zeigt die Spannung Eid abhängig vom Generatorstrom,
d. h. die Spannungskennlinie bei gleichbleibender Dieselmotorleistung, eine durch
die Berücksichtigung des Generatorwirkungsgrades leicht verzerrte Hyperbel. Die
Kennlinie AWid zeigt, ebenfalls abhängig vom Generatorstrom, die Amperewindungen
des Generators, die erforderlich wären, um die Spannungskenulinien Eid und
damit eine gleichbleibende Leistung bei veränderlichem Strom zu erhalten. Die Kennlinie
AYVN zeigt die wirksame Amperewindungszahl der Nebenschlußerregung, die durch die
Spannung Eid erhalten wird. Die Zusatzamperewindungen, die erforderlich sind,
um den Unterschied zwischen den Kennlinien AWid und AW N zu decken, sind
in Fig.3 durch Schraffur hervorgehoben. Die Kennlinie AWi zeigt die nach der Erfindung
tatsächlich erzielten Zusatzämperewindungen, aus denen man die Spannungskennlinie
E.,1 erhält.
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Bei steigender Belastung des Generators nimmt der Spannungsabfall
an dem Widerstand 6 zu. Da die Spannung des Stromsammlers 5 annähernd gleichbleibt,
fließt durch die Erregerwicklung q. kein. Strom, wenn die Spannung des Stromsammlers
5 gleich der Spannung am Widerstand 6 ist. Oberhalb und unterhalb dieses Betriebswertes
fließt durch die Erregerwicklung q. ein Strom wechselnder Richtung.
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Die Schaltung ist nun so getroffen, daß oberhalb des Stromwertes Io,
der sich aus dem Schaubild der Fig. 3 durch Aufzeichnung der KennlinieA T4'id und
AWN entnehmen läßt; die Erregerwicklung q. als Verbundwicklung, also feldverstärkend
wirkt. Wie die Figur, die die Zahlenwerte einer normalen Ausführung wiedergibt,
erkennen läßt, ändert sich der Unterschied zwischen den Kennlinien AWid und AW N,
also die Kennlinie A W, id oberhalb des Stromes I, annähernd linear mit dem
Generatorstrom. Die Schaltung, die in Fig. i angegeben ist und deren Stromverteilung
die Fig. 2 zeigt, erfüllt diese Bedingung.
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Das Zusatzfeld q. wirkt bei der Schaltung der Fig. i unterhalb des
Stromwertes I, feldschwächend. Der Anteil des Feldes q. ist jedoch, wie die Figur
zeigt, in diesem Bereich meist nur verhältnismäßig
gering, so daß
eine nennenswerte Einbuße an Spannung durch die Zusatzwicklung q. dann nicht eintritt.
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Die feldschwächende Wirkung der Erregerwicklung q. im Bereich hoher
Spannung kann man dadurch verhindern, daß man die Zusatzerregung, gegebenenfalls
.selbsttätig durch ein Strom- oder Spannungsrelais, umschaltet oder in den Stromkreis
der Zusatzerregung einen Gleichrichter einschaltet. Bei der Schaltung nach Fig.
i müßte dieser Gleichrichter einen erheblichen Teil des Belastungsstromes vertragen
und würde daher verhältnismäßig kostspielig ausfallen. Vorteilhafter ist in diesem
Falle die Schaltung nach Fig. q., bei der die Zusatzerregung nicht wie nach Fig.
i abhängig vom Generatorstrom, sondern abhängig von der Generatorspannung erfolgt.
In der Schaltung nach Fig. q. liegt parallel zum Anker des Generators 2 die Nebenschlußerregung
3, mit der die die Zusatzerregung q., den Stromsammler 5 und den Parallelwiderstand
6 enthaltende Schaltungsanordnung in Reihe gelegt ist.
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Bei der Schaltung nach Fig. q. ist man in der Bemessung des Stromsammlers
5 freier als bei der Schaltung nach Fig. x. Während in der Schaltung nach Fig. i
der Stromsammler 5 mit Rücksicht auf möglichst geringe Verluste eine Spannung von
wenigen Volt erhalten wird, kann man den Stromsammler in der Schaltung nach Fig.
q. mit höherer Spannung ausführen und daher auch für Beleuchtungsstromkreise verwenden.
Eine Gegenverbundwirkung bei geringer Zugkraft wird in der Schaltung nach Fig. ¢
durch einen Gleichrichter 7 verhindert, der der Zusatzerregung q vorgeschaltet ist.
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Die Schaltung nach Fig. q. benutzt die Tatsache, daß die Generatorspannung
bei steigender Belastung durch die Ankerrückwirkung von selbst abnimmt. Dieser Abnahme
der Generatorspannung wird durch die Zusatzerregung q: bei großen Stromstärken unterhalb
einer bestimmten Generatorspannung, deren Wert E, dem Wert I, bei der Schaltung
nach Fig. i entspricht, durch Feldverstärkung entgegengewirkt. Die der Kennlinie
AWZ aus Fig. 3 entsprechende Kennlinie der Zusatzamperewindungen verläuft bei der
Schaltung nach Fig. q. nicht mehr geradlinig.
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In der Schaltung nach Fig. i kann man die Nebenschlußerregung 3 in
Abänderung der dargestellten Schaltung auch unmittelbar an die Klemmen des Generatorankers
legen. Bei der in Fig. i dargestellten Schaltung ist die Spannung der Nebenschlußerregung
3 von der Generatorbelastung abhängig. Durch den Spannungsabfall in der neuen Schaltungsanordnung
erzielt man eine geringe Gegenverbundwirkung, was unter Umständen zur weiteren Annäherung
an die Idealkennlinie gleichbleibender Leistung durchaus vorteilhaft sein kann.
Den Widerstand 6 kann man in den Schaltungen nach Fig. i und q. auch ganz oder teilweise
durch Hilfserregerwicklungen ersetzen, durch die auf einfachste Weise eine Zusatzbeeinflussung
der Generatorkennlinie herbeigeführt werden kann.
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Unter Umständen kann es auch vorteilhaft sein, in den Stromkreis der
Nebenschlußerregung des Generators einen Widerstand einzufügen, dessen Spannung
durch Glimmlampen begrenzt wird. Oberhalb eines bestimmten Stromwertes nimmt dann
der an der Nebenschlußerregung liegende Spannungsabfall allein zu, während der am
Vorschaltwiderstand liegende Spannungsabfall unverändert bleibt. Man erhält also
eine Feldverstärkung bei niedrigen Zugkräften von einem bestimmten wählbaren Stromwert
bzw. Spannungswert ab.
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Manche Glimmlampenschaltungen neigen bei ungünstigen Verhältnissen
zur Unstabilität, da sie einen negativen Widerstand darstellen. Die bei einem nach
der Erfindung gebauten Generator ohne Umschaltung im hohen Spannungsbereich auftretende
. Gegenverbundwirkung kann dann ausgleichend, also entgegen einem plötzlichen Spannungsanstieg
wirken.