DE751179C

DE751179C - Device for regulating combustion-electric vehicle drives

Info

Publication number: DE751179C
Application number: DEL99881D
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl-Ing Feill
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1940-01-10
Filing date: 1940-01-10
Publication date: 1954-03-01

Description

Einrichtung zur Regelung verbrennungselektrischer Fahrzeugantriebe Da ein Dieselmotor hinsichtlich seines Drehmoments nicht überlastbar ist, sind für die Umsetzung der mechanischen Energie des Dieselmotors in elektrische Energie zur Speisung der Fahrmotoren von Fahrzeugen gewisse Vorkehrungen notwendig, um die Leistungsaufnahme des Stromerzeugers der Leistungsfähigkeit des Dieselmotors anzupassen. Hierbei ist es erwünscht, die volle Leistung des Dieselmotors in einem genügend großen Zugkraft- bzw. Geschwindigkeitsbereich auszunutzen.Device for regulating combustion-electric vehicle drives Since a diesel engine cannot be overloaded with regard to its torque, are for the conversion of the mechanical energy of the diesel engine into electrical energy for Feeding the traction motors of vehicles, certain precautions are necessary to reduce the power consumption of the generator to match the performance of the diesel engine. Here is it is desirable to use the full power of the diesel engine in a sufficiently large or to use the speed range.

Die Schaltungen, mit denen diese Aufgaben bisher gelöst worden sind, lassen sich nach den Grundgedanken, auf denen sie aufbauen. in drei verschiedene Gruppen einteilen. i. Der Stromerzeuger wird mit so geringer magnetischer Sättigung ausgeführt, daß schon ein kleines Absinken der Dieseldrehzahl einen wesentlichen Rückgang der Spannung und somit auch der Leistungsaufnahme des Generators bedingt. Soll diese sogenannte Drehzahldrückung ein bestimmtes, für die Dieselmotoren unschädliches Maß nicht überschreiten, ist es bekanntlich schwierig, die zur Verfügung stehende Leistung in einem genügend großen Zugkraftbereich voll auszunutzen.The circuits with which these tasks have been solved so far, can be based on the basic ideas on which they are based. in three different Divide groups. i. The power generator will be with such low magnetic saturation executed that even a small drop in the diesel speed is an essential one Decrease in voltage and therefore also in the power consumption of the generator. Should this so-called speed reduction be a certain harmless for the diesel engines Do not exceed this level, it is known to be difficult to use the available To fully utilize performance in a sufficiently large pulling force range.

z. Bei der sogenannten Vollastschaltung wird durch eine besondere Schaltung oder eine eigenartige Bauweise der Erregermaschine, z. B. als Spaltpolmaschine, ein solcher Verlauf der Erregung des Hauptgenerators angestrebt, daß innerhalb eines beliebig ausdehnbaren Bereiches das Drehmoment an der Generatorwelle von der Stromabgabe des Generators und mithin auch von der Zugkraft unabhängig wird. Diese zusätzliche Erregermaschine, welche stets eine in weiten Grenzen schwankende, manchmal sogar auch ihr Vorzeichen wechselnde Spannung abgibt, wird aber oft als lästig empfunden, da gewöhnlich ein weiterer Hilfsstromerzeuger zur Aufladung der Fahrzeugbatterie und zur Speisung der Hilfsbetriebe vorgesehen werden muß. Außerdem ist es bei solchen Ausführungen ebenso wie bei denen der zuerst genannten Gruppe nicht immer möglich, durch Shuntung einer Gegenverbundwicklung volle Unabhängigkeit von der Temperatur zu erzielen. Den beiden vorgenannten Ausführungsarten haftet ferner der Nachteil an, daß alle Änderungen in der Belastung des Hilfsgenerators, sofern dieser vom Hauptdieselmotor mit angetrieben wird, auch eine Änderung des Dieseldrehmoments bedeuten. Bei neuzeitlichen Fahrzeugen ist d-°r Bedarf der Hilfsbetriebe oft sehr beträchtlich und macht schon einen erheb:ichen Hundertsatz der Gesamtleistung aus. so daß die Schwankungen nicht unberücksichtigt bleiben sollten. Weiterhin kann mit den Lisher genannten Anordnungen auch einer Verminderung der Leistungsfähigkeit des Dieselmotors durch irgendwelche Störungen, z. B. Ausfall eines Zylinders, nicht Rechnung getragen werden.z. In the so-called full load circuit, a special Circuit or a peculiar design of the exciter, e.g. B. as a shaded pole machine, a strive for such a course of excitation of the main generator, that within an arbitrarily expandable range the torque on the generator shaft is independent of the power output of the generator and therefore also of the pulling force. This additional exciter, which always fluctuates within wide limits, sometimes even its sign gives a changing voltage, but is often called felt annoying because usually another auxiliary power generator to charge the Vehicle battery and must be provided for supplying the auxiliaries. aside from that it is the same with such designs as with those of the first-named group not always possible, full independence by shunting a counter-composite winding from the temperature to achieve. The two aforementioned types of execution are liable also the disadvantage that all changes in the load on the auxiliary generator, if this is also driven by the main diesel engine, a change in the Mean diesel torque. In modern vehicles, the need is for the auxiliaries often very considerable and already makes up a considerable hundred percent of the total output the end. so that the fluctuations should not be disregarded. Furthermore can with the arrangements mentioned by Lisher also a reduction in performance of the diesel engine by any malfunctions, e.g. B. Failure of a cylinder, not To be taken into account.

3. Der nachstehend erläuterten Ausführungsart haften all die vorgenannten Nachteile nicht mehr an. Der Grundgedanke ist hier nicht mehr eine Abhängigkeit der Generatorspannung von der Zugkraft, sondern eine von der Dieseldrehzahl abgeleitete Leistungsregelung. Bei einer der bekanntgewordenen Ausführungsarten dieser Gruppe wurde die Stellung der Regelmuffe außer zur Regelung der Brennstoffeinspritzung auch noch zur Steuerung eines Servomotors h,-rangezogen, welcher seinerseits wieder ,einen im Feldkreis des Generators. liegenden Regulierwiderstand betätigt. Es wird also die Leistung des Hauptgenerators so geregelt, daß sie jeweils der Leistungsfähigkeit des Dieselmotors angepaßt ist.3. All of the aforesaid are liable to the type of execution explained below Disadvantages no longer. The basic idea here is no longer a dependency the generator voltage from the tractive force, but one derived from the diesel speed Power regulation. In one of the more popular designs of this group became the position of the regulating sleeve except for regulating the fuel injection also used to control a servomotor h, -r, which in turn , one in the field circle of the generator. lying regulating resistor actuated. It will So the power of the main generator is regulated in such a way that it corresponds to the respective performance of the diesel engine is adapted.

Es ist auch schon eine Regeleinrichtung bekanntgeworden, bei welcher die Ableitung der Generatorerregung von der Dieseldrehzahl statt über den Umweg vom mechanischen Regler und Servomotor mittels einer der Drehzahl der Verbrennungsmaschine proportionalen Spannung erfolgt. Dabei wird die Spannung eines ebenfalls vom Verbrennungsmotor angetriebenen Einphasensy-nclirongenerators an gittergesteuerte Entladungsgefäße gelegt, welche die Regelung der Hauptgeneratorerregung vornehmen.A control device has also become known in which the derivation of the generator excitation from the diesel speed instead of via the detour from the mechanical controller and servomotor by means of one of the speed of the internal combustion engine proportional voltage takes place. The voltage is also from the internal combustion engine driven single-phase sy-ncliron generator to grid-controlled discharge vessels which regulate the main generator excitation.

Die vorliegende Erfindung benutzt das gleiche Regelprinzip und besteht darin. daß eine Drehzahlgeberdynamo für eine kleinere Spannung als die selbsttätig auf gleichbleibende Spannung geregelte Gleichstromerregermaschine des Hauptgenerators ausgelegt ist und die Differenz -zwischen diesen beiden Spannungen dem Regler für die Hauptgeneratorerregung zugeführt wird.The present invention uses the same control principle and exists in this. that a tachometer dynamo for a smaller voltage than the automatic one DC exciter of the main generator regulated to a constant voltage is designed and the difference between these two voltages the regulator for the main generator excitation is supplied.

Sinkt die Drehzahl infolge Überlastung des Dieselmotors, so steigt die an der Meßspule liegende Differenzspannung. Der Regler muß dann den Feldwiderstand erhöhen wie jeder andere Regler bei zu hoher Spannung an der Meßspule. Der Generator wird infolge seiner schwächeren Erregung den Dieselmotor entlasten und dieser somit wieder seine Nenndrehzahl erreichen.If the speed drops as a result of overloading the diesel engine, it increases the differential voltage across the measuring coil. The controller must then adjust the field resistance increase like any other regulator if the voltage on the measuring coil is too high. The generator will relieve the diesel engine due to its weaker excitation and thus it reach its nominal speed again.

Zur Einstellung verschiedener Drehzahlstufen kann die Spannung der Drehzahlgeberdynamo vorteilhaft in Potentiometerschaltung angelegt werden. Die Anzapfungen am Potentiomcterwiderstand sind dann so zu wählen, daß die zur Wirkung kommende Spannung jederzeit den erforderlichen Wert hat. Ist die drehzahlabhängige Spannung eine Wechselspannung, so kann sie ohne weiteres über einen Trockengleichrichter an den Potentiometerwiderstand angeschlossen werden.To set different speed levels, the voltage of the Tachometer dynamo can advantageously be applied in a potentiometer circuit. The taps at the potentiometer resistor are then to be selected so that the Voltage has the required value at all times. Is the speed-dependent voltage an alternating voltage, it can easily be via a dry rectifier connected to the potentiometer resistor.

Als Spannungsregler ist grundsätzlich jeder bekannte Spannungsregler, etwa nach dem System Tyrill, Thoma, oder ein Kohledruckr°gler zu verwenden. Für den vorliegenden Verwendungsfall erweist sich jedoch ein nach dem System des Dynamolautsprechers, entwickelter Tauchspulenregler als besonders geeignet.Any known voltage regulator is basically a voltage regulator, to use for example according to the Tyrill, Thoma system, or a carbon pressure regulator. For However, the present application proves to be based on the dynamo loudspeaker system, developed moving coil regulator as particularly suitable.

Die als Meßgröße benötigte drehzahlabhängige Spannung kann z. B. der sowieso vorhandenen Drehzahlgeberdynamo entnommen werden, welche die Drehzahlfernmesser auf den Führerständen speist. Bei der Einstellung der verschiedenen Drehzahlstufen ist der Vorwiderstand der Reglerspule so zu verändern, daß stets bei der gewünschten Drehzahl das Gleichgewicht zwischen der magnetischen Kraft und der Rückstellkraft im Regler herrscht. Die Spannung der Erregermaschine, die auch gleichzeitig zur Batterieladung und Speisung der Hilfsbetriebe dienen kann, wird entweder durch Einstellung der Vorschaltwiderstände von Stufe zu Stufe und entsprechende Kompoundierung unabhängig von Drehzahl und Belastung auf gleicher Höhe gehalten oder, besonders wenn sie auf den höchsten Drehzahlstufen im ungesättigten Teil ihrer Magnetisierungskennlinie arbeitet, mittels eines eigenen Reglers gleichgehalten. Derartige Vorkehrungen waren auch bei allen bisher bekanntgewordenen Schaltungen dieser Art erforderlich.The speed-dependent voltage required as a measured variable can, for. B. the Anyway existing tachometer dynamo can be taken, which the tachometer dine on the driver's cabs. When setting the various speed levels the series resistance of the regulator coil must be changed so that it is always at the desired value Speed is the equilibrium between the magnetic force and the restoring force prevails in the controller. The voltage of the exciter, which is also used at the same time Battery charging and powering the auxiliaries can be used either by setting of the series resistors from stage to stage and corresponding compounding independently kept at the same level of speed and load or, especially if they are on the highest speed levels in the unsaturated part of their magnetization characteristic is working, kept the same by means of its own controller. Such Precautions were also taken with all circuits of this type that have become known to date necessary.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens veranschaulicht. Darin ist das Hauptstromfeld des Dieselgenerators i mit 2 und das fremderregte Feld mit 3 bezeichnet. Die letztgenannte Feldwicklung wird durch eine Erregermaschine 4 gespeist. Im Ankerstromkreis der Erregermaschine 4 liegt der beispielsweise als Kohledruckwiderstand ausgebildete Widerstand 8, der mittels eines selbsttätigen Reglers, dessen Spule 14 in der Zeichnung angegeben ist, im Ohmwert verändert wird. Die Spannung der Erregermaschine 4 wird dadurch gleichgehalten, daß im Stromkreis ihrer Nebenschlußwicklung 5 ein Regelwiderstand 6 liegt, der ebenfalls mittels eines Spannungsreglers 7 geschaltet wird. Die Drehzahlgeberdynamo, welche ebenfalls vom Verbrennungsmotor angetrieben wird, ist mit i i bezeichnet. Es sei angenommen, daß es sich um einen Wechselstromgenerator handelt. Deshalb ist in der Zeichnung ein Trockengleichrichter 12 vorgesehen. Der Potentiometerwiderstand 13 wird durch den Drehzahlsteller des Verbrennungsmotors geschaltet. Der Hauptgenerator i speist die Fahrmotoren, welche durch den Anker io und das Feld 9 angedeutet sind.In the drawing is an embodiment of the inventive concept illustrated. In it is the main current field of the diesel generator i with 2 and that Externally excited field labeled 3. The latter field winding is through a Exciter machine 4 fed. In the armature circuit of the exciter 4 is, for example formed as a carbon pressure resistance resistor 8, which by means of an automatic Regulator, the coil 14 of which is indicated in the drawing, is changed in the ohmic value. The voltage of the exciter 4 is kept the same that in the circuit their shunt winding 5 is a control resistor 6, which is also by means of a Voltage regulator 7 is switched. The tachometer dynamo, which is also from Internal combustion engine is driven is denoted by i i. Assume that it is an alternator. That is why there is a in the drawing Dry rectifier 12 is provided. The potentiometer resistor 13 is through the Speed controller of the internal combustion engine switched. The main generator i feeds the Traction motors, which are indicated by the armature io and the field 9.

Claims

PATENT CLAIMS; i. Device for regulating combustion electrical Vehicle drives in which the excitation of the internal combustion engine driven generator feeding the traction motors as a function of the speed the internal combustion engine controlled in the sense of constant performance of the latter and a voltage corresponding to the engine speed to a voltage regulator which controls the main generator excitation, characterized in that that a tachometer dynamo for a lower voltage than the automatic one Constant voltage regulated direct current exciter of the main generator is designed and the difference between these two voltages the regulator for the main generator excitation is supplied.

2. Device according to claim i, characterized in that the voltage of the speed sensor dynamo is applied in a potentiometer circuit and the taps of the potentiometer resistor are switched on by the speed controller of the internal combustion engine. To distinguish the subject matter of the invention from the state of the art, the following publications have been considered in the granting procedure: German patent specifications No. 296 o16, 59o o63, 677 547 Siemens-Zeitschrift, 1934, pp 214 to 215, and 1937 'pp 49 to 57 ; Electric Railways, 1934, p. 255-