-
Schaltanordnung für dieselelektrische Fahrzeuge Beim Betrieb dieselelektrischer
Fahrzeuge, d. h. Fahrzeuge, bei denen die Antriebskraft von Verbrennungsmotoren
erzeugt und durch irgendeine elektrische Kraftübertragung auf die Antriebsräder
überführt wird, ist @es für die bestmögliche Ausnutzung der Antriebsmaschine erwünscht,
daß sie mit möglichst konstanter Belastung angetrieben wird, unabhängig vom Zugwiderstand
und der Geschwindigkeit des Zuges oder des Wagens. Dieses wurde bisher in der Weise
durchgeführt, daß die Maschinen durch Leistungsrelais oder von der Hand geregelt
wurden, oder aber der Generator erhielt !eine konstante und eine vom Ankerstrom
des Generators abhängige Erregung. Die letztere An-or dnung hat den Vorteil, daß
trotz verhältnismäßig guter Regulierung keine empfindlichen Reguliervorrichtungen
notwendig sind. In einer schon bekannten Form der letzten Art der Regulierung
wird die Erregerwicklung des Generators von einer konstanten Spannungsquelle und
einem mit dieser in Reihe geschalteten Generator gespeist. Dieser letzte Generator
wird in irgendeiner Weise mit konstanter Drehzahl angetrieben, und zwar am besten
durch unmittelbares Kuppeln an einen Motor mit konstanter Drehzahl.
-
Es ist .auch eine Anordnung bel"annt, in welcher der Generator ,als
Nebenschlußgeneratorausgeführt ist mit seinem in Reibe mit der Nebenschlußwicklung
:eingeschalteten Motor, der eine der Spannung des Generators gegenwirkende Spannung
liefern soll. Der Anker dieses Motors ist durch einen Ventilator oder eine Wirbelstrombremse
belastet. Durch die Art der Belastung sowie Bemessung der Maschine wird die Erregung
des Hauptgenerators so beeinflußt, daß durch die sich ändernde Spannung des zusätzlichen,
im Erregerkreis angeordneten Motors die Generatorcharakteristik einen hyperbelähnlichen
Verlauf erhält.
-
Die vorliegende Erfindung- bezieht sich nun auch raufeine Schaltanordnung
für dieselelektrische Fahrzeuge, bestehend aus einem Verbrennungsmotor in Kupplung
mit einem. fremderregten Hauptgenerator zum Antrieb der Fahrmotoren in Leonhardschaltung
sowie ,einer das Feld des Hauptgenerators fremd-,erregenden Erregermaschine (Haupterregermaschine)
und einer von dem Hauptstrom des Hauptgenerators erregten Hilfserregermaschine
(Gegenerregermaschine),
deren Anker mit dem Anker der Haupterregermaschinc und der Fremderregerwicklung
des Hauptgenerators in Reihe geschaltet ist und so eine der Haupterregerspannung
@entgegenwirkende Spannung liefert. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß
die Gegenerregermaschine mit einer zusätzlichen, von der konstanten Klemmenspannung
der Haupterregermaschine gespeisten regelbaren Feldwicklung ausgerüstet ist, durch
deren Regelung eine Parallelverschiebung der von dem Anker der Gegenerregermaschine
erzeugten Spannungswert° eintritt, wohingegen der Anker, nach Bedarf durch Flügelrad
o. dgl. belastet, als Motorläufer geschaltet ist und so bei Einschaltung der Haupterregerwickhing
im Beginn der Anlaufperiode der Fahrmotoren jeweilig aus der Ruhelage auf volle
Drehzahl hochläuft.
-
Gegenüber den bisher bekannten Anordnungen bietet die Anordnung nach
der Erfindung vor allem den Vorteil, daß das Anlassen besonders günstig wird. Wenn
die der H aiipt e rregermas chine.entgegenwirkende Hilfs-. erregermaschine mit konstanter
Tourenzahl angetrieben wird, bekommt man bei dem Anfahren nicht die. Überspannung
an der Feldwicklung des Generators, die man erhält, wenn die entgegenwirkende Hilfserregermaschine
.als Motor läuft; denn im letzteren Fall steht der Motor beim Anfahren zunächst
still und liefert dann keine Gegenspannung. Die volle Spannung der Haupterregermaschine
liegt dann an der Feldwicklung der Generatoren. Erst wenn der Motor auf die volle
Tourenzahl gebracht ist, liefert er die erforderliche Gegenspannung, die den Erregerstromauf
den für Dauerbetrieb erforderlichen Wert begrenzt. Durch die Erfindung kann also
die Haupteireg@ermaschine für eine bedeutend höhere Erregerspannung bemessen werden,
als wenn die Gegenerregermaschine schon beim Anfahren im Gang ist, lohne daß eine
Gefahr dafür besteht, daß die Feldwicklung des Hauptgenerators im normalen Betrieb-
überlastet wird. Gegenüber der Anordnung mit einer Nebenschlußmaschine mit ,einem
in Reihe mit der Feldwicklung @eingeschalteten Motor bietet die Anordnung nach der
Erfindung den Vorteil, daß bei dem Anfahren eine für das Anfahren genügende Erregerspannung
zur Verfügung steht. Wenn der Hauptgenerator eine Nebenschlußmaschine ist, ist die
Spannung beim Anfahren an den Generatorklemmen gleich dem Spannungsabfall an den
Fahrmotoren. Da diese Spannung sehr niedrig ist, wird die Spannung am Generator
sehr langsam aufgebaut, trotzdem die Erregermaschine zu Anfang stillsteht. Um die
Antriebsverhältnisse zu verbessern, wurde bereits vorgeschlagen, die rZebenschlußmaschine
mit einer mitwirkenden Reihenschlußwicklung zu versehen, um schon vorn Anfang an
dem Generator eine genügend große Erregung zu geben. Da aber der Spannungsabfall
für die Fahrmotoren zu Anfang sehr niedrig ist, muß diese mitwirkende R#2ihenschlußwicklung
ziemlich groß b,-messen werden, um ein ziemlich schnelles Anfahren zu ermöglichen.
Eine solche mitwirkende Reihe:nschlußwicklung ist aber insofern ungünstig, weil
die anfängliche Erregung und somit der Stromstoß bei dem Anfahren nicht geregelt
werden kann, und wenn der Zugwiderstand groß ist, kann sie leicht zu einem Rundfeuer
am Hauptgenerator führen. Dieser Nachteil ist bei der vorliegenden Erfindung nicht
vorhanden, weil der Hauptgenerator fremderregt ist. Ohne eine solche mitwirkende
R@eihenschlußwicklung ist deshalb eine für das Anfahren genügende Erregerspannung
vorhanden, und noch besser werden die Verhältnisse durch die der Haupterregz#rmaschi:neentgegenwirkende
Hilfserregermaschine (Gegenerregermaschine ). Unter gewissen Umständen kann :es
von Vorteil sein, den Hauptgenerator mit deiner gegenwirkenden Reihenschlußwicklung
zu versehen. Die sondergespeiste Wicklung an der Gegenerregermaschine dient zur
Veränderung der Spannung für einen gegebenen Strom. Durch Regeln des Stromes durch
diese Wicklung kann die Spannung des Hauptgenerators immer den vorhandenen Verhältnissen
angepaßt werden.
-
In Abb. z der beiliegenden Zeichnung wird ein neinfaches Schaltdiagramm
für Beine Anordnung nach der Erfindung gezeigt, und das Diagramm der Abb.2 zeigt
die Wirkungsweise der Anordnung.
-
Zn Abb. i wird_die Kraftmaschine, Dieselmotor oder andere Verbrennungskraftmaschinen,
mit i bezeichnet. Diese ist mit dem Hauptgenerator 2 unmittelbar zusamrp; ngel>uppelt.
Der Generator hat eine Gegenverbund-Wicklung 3 und :eine gesondert gespeiste Erregerwicklung
q.. Die Fahrmotoren sind in Abb. i durch den S:eri:enmotor 5 mit der Erregerwicklung
6 dargestellt. Die Feldwicklung q. wird von seiner Nebenschlußerregermaschine 7
(Haupterregermaschine) erregt, die z. B. mit dem Hauptgenerator 2 mechanisch gekuppelt
sein kann. In Reihe mit dieser Maschine ist ein kleiner Reguliermotor S, d. h. ein
Motor, welcher in dem Stromkreis eine Gegenspannung hervorruft,eingeschaltet , der
als Gegenerregermaschine wirkt. Dieser ist mit zwei Ernegenvicklungen 9 und io versehen.
Die Wicklung 9 ist unmittelbar an den Polklemmen der Haupterregermaschine 7
angeschlossen,
und die Wicklung i o wird von dem Strom des Hauptgenerators durchflossen. Die Gegenerregermaschine
8 ist entweder durch einen Ventilator belastet, kann aber natürlich ,auch in irgendeiner
anderen Weise belastet werden, z. B. durch eine Pumpe oder einen elektrischen Generator.
Am besten ist es jedoch, die Gege,n@erregermaschine mit einem Ventilator zu belasten;
denn dadurch kann dieser Maschine in der einfachsten Weise eine konstante Tourenzahl
gegeben werden. Der Ventilator kann für Kühlzwecke benutzt werden, und @es ist besonders
vorteilhaft, den für den Betrieb. des Kühlventilators der Kraftmaschine erforderlichen
Motor für den genannten Regulierzweck auszunutzen.
-
Die Wirkungsweise der Anordnung wird durch die Abb. 2 veranschaulicht.
Damit der Hauptgenerator 2 und somit die Kraftmaschine i eine konstante Belastung
bekommen sollen, obgleich der StromJ durch die Fahrmotoren veränderlich ist, muß
die Spannung des Hauptgenerators nach der Linie i i der Abb.2 verändert werden,
die annähernd die Form einer Hyperbel hat. Wäre der Generator so reichlich bemessen,
daß er hei den in Frage kommenden Spannungen nicht gesättigt wird, so müßte man
dem Erregerstrom den Verlauf der Linie 12 geben, um die gewünschte Spannung gemäß
Linie i i zu hekommen. Zufolge der Sättigung des Hauptgenerators müßte ,aber die
Erregung dein Verlauf der Linie 13 nehmen, und im Falle, daß der Hauptgenerator,
was im allgemeinen üblich ist, mit einer entgegenwirkenden Verbundwicklung, d. h.
also einer Gegenverbundwicklung, versehen ist, muß die Erregung noch höher getrieben
werden, und zwar den Verlauf der Linie i ¢ bekommen, damit der Hauptgenerator die
gewünschte Spannung gemäß Linie i i ierhält.
-
Die Linie i ¢ kann ,als eine umgekehrte und parallel. verschobene
Magnetisierungskurve betrachtet w 2r den, und gemäß der Erfindung wird hiervon Gebrauch
gemacht, um die gestellte Aufgabe zu lösen. Die Haupterregermaschine 7 erzeugt eine
konstante Magnetisierungsspannung, und von dieser Spannung wird die von der Gegenerregermaschine
8 .erzeugte Gegenspannung subtrahiert, und auf Grund der Sättigung dieser Maschine
wird von der konstanten Spannung eine Spannung subtrahiert, die beinahe den Verlauf
einer Magnetisierungskurve hat. Entsprechend diesen Spannungen wird die Erregerwicklung
des Generators von den Erregerströmen,i7 und ib durchflossen.
-
Damit der Erregerstrom durch die Wicklung 3 in der gewünschten Weise
mit der Veränderung des Hauptstromes sich verändern soll, ist die Gegenerregermaschine
8 mit der Wicklung 9 versehen, die vorzugs-vv eise an den Klemmen der Haupteregermaschine
7 angeschlossen wird. Durch diese Wicklung wird eine Parallelverschiebung der von
der Gegenerregermaschine 8 erzeugten Gegenspannung hervorgerufen, und die Wicklung
9 wird vorzugsweise so bemessen, daß die von der Wicklung i o erzeugte Erregung
bei einer Geschwindigkeit des Wagens, die etwas über der größten Normalgeschwindigkeit
liegt, gleich der durch die Wicklung 9 erzeugten Erregung wird.
-
In dem vorliegenden Fall ist angenommen, daß bei der Geschwindigkeitsveränderung
des Wagens der Hauptstrom zwischen den Grenzena und b schwankt, während die von
der G.egenerregermaschine 8 erzeugte Gegenspannung bei dem Strom c gleich o ist.
Durch geeignetes Bemessen der von der Wicklung 9 erzeugten Erregung und durch Einregulierung
der Drehzahl der Gegenerregermaschine 8 kann dem Strom durch die Erregerwicklung
3 sehr leicht der Verlauf gegeben werden, der für die konstante Belastung der Kraftmaschine
i erforderlich ist. Die Drehzahlregulierung der Gegenerregermaschine 8 erfolgt entweder
durch Regelung des von dem Ventilator erzeugten Luftstromes oder in dem Falle, wenn
er durch seinen Generator belastet ist, durch Regelung in dem Erregungskreis desselben.
-
Wenn die gewünschte Belastung der Kraftmaschine einmal .eingestellt
worden ist durch Regelung in dem Erregungskreis der Haupterregermaschin:e 7 und
Regelung in dem Erregungskreis 9, braucht man während der Fahrt keine Regelung mehr
vorzunehmen, sofern nicht eine Veränderung der Belastung der Kraftmaschine erwünscht
ist.