DE723055C - Waermekraftantrieb fuer Fahrzeuge mit elektrischer Kraftuebertragung - Google Patents

Waermekraftantrieb fuer Fahrzeuge mit elektrischer Kraftuebertragung

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DE723055C
DE723055C DES135635D DES0135635D DE723055C DE 723055 C DE723055 C DE 723055C DE S135635 D DES135635 D DE S135635D DE S0135635 D DES0135635 D DE S0135635D DE 723055 C DE723055 C DE 723055C
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DE
Germany
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speed
heat engine
dependent
thermal power
control
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Expired
Application number
DES135635D
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English (en)
Inventor
Thelbert L Weybrew
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/04Control effected upon non-electric prime mover and dependent upon electric output value of the generator

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)

Description

  • Wärmekraftantrieb für Fahrzeuge mit elektrischer Kraftübertragung Die Erfindung betrifft Wärmekraftantriebe für Fahrzeuge mit elektrischer Kraftübertragung. Die richtige Regelung der Maschinenleistung solcher Fahrzeuge ist von wesentlicher Bedeutung, damit die eingebaute begrenzte Leistung möglichst voll ausgenutzt wird. Die abgegebene Leistung ändert sich ständig je nach dem Maschinenzustand, der Temperatur, der Meereshöhe, den atmosphärischen Bedingungen, dem Brennstoff und ähnlichen Umständen. Da keiner dieser Umstände beeinflußbar ist, muß die Regelung so gewählt werden, daß sie unter allen Bedingungen den besten Wirkungsgrad ergibt. Eine bekannte Art selbsttätiger elektrischer Regelung solcher Antriebe ist die Regelung mit Gegenverbunderregung, eine andere ist als Drehmomentregelung- bekannt. Beide Regelungsarten haben ihre eigenen Vorteile. Die Gegenverbundregelung setzt selbsttätig bei niedrigeren Maschinendrehzahlen das von der Antriebsmaschine geforderte Drehmoment herab. Diese Drehmomentverringerung ist insbesondere bei Ölmaschinen wünschenswert, um hohe Zylinderdrücke bei geringen Maschinendrehzahlen zu vermeiden. Die Drehmomentregelung sorgt für volle Belastung und Einstellung des höchsten Drehmomentes bei allen Geschwindigkeiten, ohne Rücksicht auf die Maschinentemperatur. Sie verringert auch den mit Rücksicht auf den Betriebszustand der Maschine auszugleichenden Lastanteil.
  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmekraftantrieb für Fahrzeuge mit elektrischer Kraftübertragung und selbsttätig drehzahlabhängiger Regelung des die Wärmekraftmaschine belastenden Drehmomentes. Die Erfindung besteht darin, daß der Einfluß der Drehzahl auf die Regelung des Lastdrehmomentes von der Einstellung des Antriebsdrehmomentes der Wärmekraftmaschine abhängig gemacht wird. Es ist bekannt, bei solchen Antrieben die Steuerung in den Endlagen des Brennstoffhebels zu beeinflussen. Beispielsweise wird die Erregermaschine in der Nullstellung (Leerlaufstellung) des Brennstoffhebels verriegelt und erst dann betriebsbereit gemacht, wenn dieser Hebel in eine Betriebsstellung gebracht wird. Es ist ferner bekannt, am Ende des Einstellweges des Brennstoffhebels, also wenn dessen Regel-Bereich erschöpft ist, die Drehzahlregelung durch Verstellen der Grunddrehzahl des Fliehkraftreglers zu beeinflussen. In allen diesen Fällen besteht innerhalb des Verstellbereiches des Brennstoffhebels keine Abhängigkeit zwischen dessen Stellung und der Regelung des Lastdrehmomentes. Eine solche Abhängigkeit ist auch nicht bei solchen bekannten Anordnungen vorhanden, bei denen die Erregermaschine des Stromerzeugers der elektrischen Kraftübertragung mit der Wärmekraftmaschine gekuppelt ist. Hier ist wohl die Regelung gesetzmäßig von der Drehzahl abhängig, aber diese Abhängigkeit wird bei den bekannten Anordnungen im Verlauf der Lastmomentregelung nicht geändert.
  • Die drehzahlabhängige Regelung des Lastdrehmomentes kann vorteilhaft auf einen Teil des Regelbereiches der Wärmekraftmaschine, insbesondere auf den Bereich hoher Drehzahlen beschränkt werden. Es ist auf diese Weise möglich, die Vorteile der beiden erwähnten selbsttätigen Regelungsarten miteinander zu vereinigen. Im Bereich kleiner Drehzahlen der Wärmekraftmaschine kann hierzu der Antrieb im wesentlichen durch leistungsabhängige Gegenerregung (Gegenverbunderregung) des Stromerzeugers der elektrischen Kraftübertragung oder seiner Erregermaschine geregelt werden, während bei höheren Drehzahlen die erwähnte drehzahlabhängige Drehmomentregelung einsetzt. Bei den niedrigen Drehzahlen der Wärmekraftmaschine bestehen also die Vorteile der hierfür besonders geeigneten Gegenverbundregelung, bei den höheren Drehzahlen die der drehzahlabhängigen Drehmomentregelung, die sich vorwiegend für solche höheren Drehzahlen eignet.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt. Bei diesem hat eine das Erregersystem des Stromerzeugers beeinflussende Hilfsmaschine in einem Teil des Regelbereiches der Wärmekraftmaschine konstante Spannung, in einem anderen Teil dieses Regelbereiches drehzahlabhängige Spannung und hierzu eine drehzahlunabhängige oder wenigstens in geringerem Maße drehzahlabhängige Erregung. Der- Stromerzeuger 9 der elektrischen Kraftübertragung hat eine Ankerwicklung io, eine fremderregte Feldwicklung i i und eine Anlauffeldwicklung 1.2. Seine Erregermaschine 13 hat eine Ankerwicklung 14, eine fremderregte Feldwicklung 15 und eine vom Belastungsstrom des Stromerzeugers 9 durchflossene Gegenerregerwicklung 16. Ein Hilfsstromerzeuger 17 ist mit einer Ankerwicklung 18, einer Reihenschlußerregerwicklung i9 und einer N ebenschlußwicklung 21 ausgerüstet. Diese :Maschinen sind miteinander gekuppelt und werden von der Verbrennungskräftmaschine 22, beispielsweise einem Dieselmotor, angetrieben. 23 ist der vom Stromerzeuger 9 gespeiste Antriebsmotor des an sich nicht dargestellten Triebfahrzeuges (Lokomotive o. dgl.). Dieses enthält ferner eine Saintnlerbatterie 2d., einen Spannungsregler 25. der die Spannung des Hilfsstromerzeugers 17 in einem Teil des Arbeitsbereiches regelt, und einen Regler 26 für den Erregerstrom des Stromerzeugers 9 zur Regelung der Maschinenbelastung im übrigen Arbeitsbereich. Ferner sind zwei Schalteinrichtungen 27 und 28 vorgesehen, durch die die Regelung der Maschinenbelastung von der gegenerregten Erregermaschine auf den Regler 26 übertragen werden kann. .Ein Kontaktgeber 29 arbeitet mit dem Regler 26 zusammen und regelt den Erregerstrom des Stromerzeugers 9. Zwei Schalter 31 und 32 dienen dazu, den Anker io zum Anlassen der Maschine 22 an die Batterie 24 zu legen. Ein Brennstoffventil 33 (Drosselventil) ist zur Regelung der Drehzahl dieser ;Maschine bestimmt. Zwei Schalter 34 und 35 sind mit dem Betätigungsorgan des Drosselventils 33 zwangsläufig verbunden und werden je nach dem gewählten Drehzahlbereich der Maschine 22 betätigt. Ein Kontaktgeber 36 dient zur Steuerung der Feldwicklung 15 der Erregermaschine 13. Außerdem sind zwei Schalter 37 und 38 und ein Druckknopfschalter 39 für das Anlassen der Maschine 2a vorhanden.
  • Diese Anordnung wirkt wie folgt: Zum Anlassen der Maschine a2 wird zuerst der Schalter 37 geschlossen, wodurch die Batterie 24 mit den Steuerstromkreisen verbunden wird. Hierauf wird der Druckknopfschalter 39 niedergedrückt und dadurch den Betätigungswicklungen der Schalter 31 und 32 Strom zugeführt. Diese schließen den Anker io und die Anlaßwicklung 12 an die Batterie 24. an, wodurch die Maschine 22 angeworfen wird. Nach dem Anspringen dieser Maschine wird der Druckknopfschalter 39 losgelassen, wodurch sich die Schalter 31 und 32 öffnen, und es wird der Schalter 38 geschlossen.
  • Hierdurch wird die Betätigungsspule des Schalters 27 über Abhängigkeitskontakte 4.i, 42 und .43 an den Schaltern 31, 32 und 28 erregt. Der Schalter 27 wird dadurch geschlossen und verbindet die Arbeitsspulen des Spannungsreglers 25 mit dem Anker des Hilfsstromerzeugers 17 und schaltet auch die Reglerkontakte in dessen Nebenschlußkreis, wo sie den Erregerstrom mittels der von ihnen gesteuerten Widerstände 44, 45 und 46 beeinflussen. Auf diese Art wird die Spannung des Hilfsstromerzeugers durch den Regler 25 so geregelt, daß der Stromerzeuger zur Leistungsabgabe für die Hilfseinrichtungen des Triebfahrzeuges, z. B. für den Luftpressermotor und einen Lüftermotor, wie auch zur Ladung der Batterie 24 bei außer Betrieb stehenden Fahrzeugen benutzt werden kann.
  • Wenn das Fahrzeug mit geringer Geschwindigkeit betrieben werden soll, wird das Drosselventil 33 genügend geöffnet, daß die Maschine 22 ungefähr mit halber Geschwindigkeit läuft. In dieser Stellung des Drosselventils wird der Schalter 34 geschlossen. Dadurch erhält die Betätigungsspule des Schalters 36 Strom, dieser wird geschlossen und legt die Feldwicklung 15 der Erregermaschine 13 an die Batterie 2q..
  • Die Erregung der Feldwicklung 15 hat zur Folge, daß die Erregermaschine genügend Spannung für die Erregung der Feldwicklung i i des Hauptstromerzeugers 9 liefert. Dieser gibt hierauf Strom für den Antriebsmotor 23 des Fahrzeuges ab. Auf diese Weise wird dessen Antriebsleistung von der Maschine 22 hervorgebracht und elektrisch auf die Triebräder übertragen. Wie oben erläutert, wird die Belastung der Antriebsmaschine bei Betrieb mit geringer Geschwindigkeit durch die Gegenfeldwicklung 16 der Erregermaschine 13 geregelt. Diese Gegenfeldwicklung ist so in den Ankerstromkreis des Hauptstromerzeugers 9 eingeschaltet, daß eine Zunahme des Stromes die Erregerspannung herabsetzt, wodurch ihrerseits die Erregung des Stromerzeugers 9 und dessen Leistung abnimmt. Hierdurch verringert sich auch die Belastung der Antriebsmaschine 22. Auf diese Art wird deren Belastung so geregelt, daß ihr Drehmoment sich bei den niedrigeren Maschinendrehzahlen selbsttätig verringert und hohe Zylinderdrücke in der Maschine vermieden werden.
  • Um die Vorteile der drehzahlabhängigen Drehmomentregelung bei höheren Arbeitsgeschwindigkeiten zu erlangen, wird die Regelung selbsttätig von der gegenerregten Erregermaschine auf den Regler 26 übertragen, wenn das Drosselventil der Antriebsmaschine 2.2 für hohe Betriebsgeschwindigkeiten eingestellt wird. Bei der Einstellung des Drosselventils auf annähernd volle Maschinengeschwindigkeit wird der Schalter 35 geschlossen. Er setzt die Betätigungsspule des Schalters 28 unter Strom, wodurch dieser Schalter geschlossen wird und die Arbeitsspulen des Reglers 26 an den Hilfsstromerzeuger 17 anlegt. Hierdurch wird die Erregung des Hauptstromerzeugers 9 unter den Einfluß des Reglers 26 gestellt. Die Umstellung auf drehzahlabhängige Drehmomentregelung wird also von dem Regelorgan für das Treibmittel der Wärmekraftmaschine mitbewirkt.
  • Das Schließen des Schalters 28 öffnet den Abhängigkeitskontakt 43 und entregt die Spule des Schalters 27. Dieser öffnet sich und macht den Spannungsregler 25 wirkungslos. Die Feldwicklung 21 des Hilfsstromerzeugers 17 ist nun über einen Teil des Widerstandes 47 und Kontakte 48 am Schalter 28 an die Batterie 24 gelegt. Die Spannung dieses Stromerzeugers wird daher nunmehr proportional zur Maschinendrehzahl und kann zur Anzeige und Erfassung dieser Drehzahl verwendet werden.
  • Da die Arbeitsspule des Reglers 26 durch die Kontakte 49 des Schalters 28 an den Hilfsstromerzeuger 17 gelegt wird, wird der Regler von dessen Spannung abhängig. Diese Schaltung wird zugleich mit der Umstellung der Hilfsmaschine 17 auf gleichbleibende Erregung hergestellt, wodurch der Regler von der Maschinengeschwindigkeit abhängig wird. Seine Regelkontakte steuern die Kontakteinrichtung 29, die ihrerseits den Strom in der Feldwicklung i i des Stromerzeugers 9 und damit seine Leistung beeinflußt. Wenn die Maschine ihre Drehzahl verringert, so bewirkt der Regler 26 eine Senkung der Stromerzeugerleistung, wodurch die Maschine 22 entlastet wird und ihre Drehzahl wieder auf den Normalwert bringen kann. Auf diese Weise wird das Drehmoment der Maschine so geregelt, daß diese unabhängig von ihrem besonderen Zustand mit normaler Drehzahl arbeiten kann. Die beschriebene Anordnung kann in verschiedener Weise abgeändert werden, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird. Deren Anwendung ist daher nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt.

Claims (9)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Wärmekraftantrieb für Fahrzeuge mit elektrischer Kraftübertragung und selbsttätig drehzahlabhängiger Regelung des die Wärmekraftmaschine belastenden Drehmomentes, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfluß der Drehzahl auf die Regelung des Lastdrehmomentes in Abhängigkeit von der Einstellung des Antriebsdrehmomentes der Wärmekraftmaschine veränderbar ist.
  2. 2. Wärmekraftantrieb nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die drehzahlabhängige Regelung des Lastdrehmomentes auf einen Teil des Regelbereiches der Wärmekraftmaschine beschränkt ist.
  3. 3. Wärinekraftantrieb nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lastdrehmoment nur im Bereich hoher Drehzahlen der Wärmekraftmaschine drehzahlabhängig geregelt wird. -..
  4. Wärmekraftantrieb nachAnspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich kleiner Drehzahlen der Wärmekraftmaschine der Antrieb im wesentlichen durch leistungsabhängige Gegenerregung (Gegenv erbunderregung) des Stromerzeugers der elektrischen Kraftübertragung oder seiner Erregermaschine selbsttätig geregelt wird.
  5. 5. Wärmekraftantrieb nach Anspruch i bis 4., dadurch gekennzeichnet, daß eine das Erregersystem des Stromerzeugers beeinflussende Hilfsmaschine in einem Teil des Regelbereiches der Wärmekraftmaschine gleichbleibende Spannung, in einem anderen Teil dieses Regelbereiches drehzahlabhängige Spannung und hierzu eine drehzahlunabhängige oder in geringerem Maße drehzahlabhängige Erregung hat.
  6. 6. Wärmekraftantrieb nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen mit der Wärmekraftmaschine (22) gekuppelten Hilfsstromerzeuger (17), der in einem Teil des Regelbereiches der Wärmekraftmaschine zur Speisung von Hilfseinrichtungen, Batterieladung usw. dient und auf gleichbleibende Spannung geregelt, in einem anderen Teil des Regelbereiches gleichbleibend erregt wird und eine zur Regelung des Hauptstromerzeugers (9) geeignete, der Drehzahl proportionale Spannung abgibt.
  7. 7. Wärmekraftantrieb nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umstellung auf drehzahlabhängige Drehinomentregelung von dem Regelorgan für das Treibmittel der Wä rmekraftmaschine (z. B. von dem Brennstoffventilhebel) initbewirl:t wird.
  8. S. Wärmekraftantrieb nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Regelorgan (33) für das Treibmittel der Wä rniekraftmaschine ein Schalter (35) gekuppelt ist, der bei geringer Treibinittelzufuhr einen Spannungsregler (25') für das Erregersystem des Hilfsstromerzeugers (17) einschaltet, bei starker Treibmittelzufuhr den Spannungsregler ausschaltet.
  9. 9. Wärmekraftantrieb nach Anspruch 7 oder £, dadurch gekennzeichnet, daß bei starker Treibmittelzufuhr an Stelle des Spannungsreglers (25) für den Hilfsstromerzeuger (17) ein besonderer drehzahlabhängiger Regler (26) für den Erregerstrom des Stromerzeugers (9) der Kraftübertragung wirksam gemacht wird. i o. Wärmekraftantrieb nach Anspruch 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der drehzahlabhängige Regler (26) zugleich finit der Umstellung des Hilfsstromerzeugers (17) auf gleichbleibende Erregung an die Spannung dieser Maschine gelegt wird.
DES135635D 1938-01-28 1939-01-28 Waermekraftantrieb fuer Fahrzeuge mit elektrischer Kraftuebertragung Expired DE723055C (de)

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