DE758667C - Antrieb mit Verbrennungsmotor und elektrischer Kraftuebertragung - Google Patents

Description

• Antrieb mit Verbrennungsmotor und elektrischer Kraftübertragung . Bei Antrieben mit Verbrennungsmotor und elektrischer Kraftübertragung, insbesondere bei dieselelektrischen Fahrzeugantrieben, ist es bekannt, die Erregung des Stromerzeugers der Kraftübertragung von dessen Drehzahl abhängig zu machen, um ungewollte Drehzahlschwankungen am Verbrennungsmotor auszugleichen. Die drehzahlabhängige Beeinflussung kann empfindlicher gemacht werden, indem man den Stromerzeuger oder seine Erregermaschine mit geringer magnetischer Sättigung ausführt. Dies hat aber den Nachteil, daß entweder der Stromerzeuger schwer und teuer wird, oder daß die Erregermaschine, die zweckmäßig auch zur Speisung von Hilfseinrichtungen verwendet werden soll, in ihrer Spannung stark schwankt. Sie ist dann beispielsweise zur Batterieladung und für die Speisung von Beleuchtungsanlagen praktisch nicht geeignet.
• Durch die Erfindung wird die erwünschte Drehzahlempfindlichkeit unter Vermeidung der angeführten Nachteile erreicht. Der Stromerzeuger der Kraftübertragung wird in an sich bekannter Weise so erregt, daß das Verhältnis zwischen seiner Erregung und Drehzahl mit zunehmender Drehzahl wächst, was im folgenden kurz als überproportionale Drehzahlabhängig1:eit bezeichnet ist. Die Erfindung besteht darin, daß auf das Erregersystem des Stromerzeugers bzw. einer Erregermaschine außer einer auf konstante Spannung geregelten Erregermaschine bzw. Hilfserregermaschine eine derart von der Stromerzeugerdrehzahl abhängige zweite Spannungsquelle in entgegengesetztem Sinne einwirkt, daß beide Spannungsquellen zusammen das mit der Drehzahl wachsende Verhältnis der Erregung zur Drehzahl hervorbringen. Das Gegeneinanderwirken der beiden Spannungen erleichtert das Zustandekommen oder Aufrechterhalten der überproportionalen Drehzahlabhängigkeit und damit der hohen Drehzahlempfindlichkeit der Anordnung. Würden dagegen beide Spannungen im gleichen Sinne wirken, so würde die drehzahlunabhängige Spannung die Drehzahlabhängigkeit der resultierenden Spannung schwächen und dadurch die Drelizahleinpfindlichkeit der Anordnung verringern.
• Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Schaltbild. Ein Verbrennungsrotor 15 treibt den Stromerzeuger i, der in an sich bekannter Weise eine Gegenreilienschlußwicklung 2, eine Selbsterregerwicklung 3 und eine Fremderregerwicklung ,4 hat. Die Fremderregerwicklung .I wird von einer mit dem Stromerzeuger i gekuppelten Erregermaschine 5 über das Erregerschütz 1a gespeist. Diese kann auch Hilfseinrichtungen mit Energie versorgen und wird auf konstante Spannung geregelt. Sie ist somit drehzahlunabhängig. Um die Fremderregung .4 drehzahlabhängig zu machen, ist in den Erregerkreis eine drehzahlabhängige Spannungsquelle in Form eines Elektromotors 7 eingeschaltet, dessen Drehzahl in Abhängigkeit von der Drehzahl des Stromerzeugers i verändert wird. Mit diesem Stromerzeuger ist eine Hilfsmaschine 6 gekuppelt, die einer zweckmäßig regelbaren Grundspannungsquelle i i entgegenwirkt und mittelbar die Spannung des Elektromotors 7 beeinflußt. Hierzu dient eine den Motor 7 belastende elektrisch gesteuerte Bremse 9. Diese ist beispielsweise eine Wirbelstrombremse mit drehzahlabhängiger Erregung. Der Erregerkreis der Bremse 9 ist einerseits an einen regelbaren Spannungsteiler i i angeschlossen, der eine Grundspannung im Erregerkreis liefert, andererseits an die entgegengesetzt wirkende drehzahlabhängige Hilfsmaschine 6. Wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors und damit die Drehzahl der Hilfsmaschine 6 einen bestimmten Wert überschreitet, so überwiegt die Spannung der letzteren die am Spannungsteiler i i eingestellte Sollspannung. Es fließt dann ein Strom durch die Erregerspule der Wirbelstrombremse, diese bremst den Elektromotor 7 ab und verkleinert dessen Gegenspannung im Fremderregerkreis des Stromerzeugers i. Die Stromstärke in der Wicklung q. steigt an, verstärkt das Feld des Stromerzeugers i und erhöht damit dessen Leistung. Der dadurch stärker belastete Verbrennungsmotor fällt darauf in seiner Drehzahl ab, wodurch die auszuregelnde Drehzahlerhöhung wieder ausgeglichen wird. Der Motor kann somit dauernd auf annähernd gleichbleibende Drehzahl und bei unverändert eingestelltem Drehmoment auf gleichbleibende Leistung geregelt werden.
• In den Erregerstromkreis der Bremse j ist ein elektrisches Ventil io eingeschaltet, das den, Strom nur bei überwiegender Spannung der Hilfsmaschine 6 fließen läßt, dagegen in der Richtung vom Spannungsteiler i i zur Maschine 6 sperrt. Hierdurch wird verhindert, daß sich der Feldmagnet der Bremse 9 bei kleinen Verbrennungsmotordrehzahlen nach vorübergehender Entregung umpolt und daß die Bremse in falschem Sinn in die Regelung eingreift.
• Die Drehzahlempfindlichkeit der Anordnung kann beliebig gesteigert «-erden, da in dieser zwei elektrische Größen nach einer Nullmethode miteinander verglichen werden. Es kann beispielsweise die Empfindlichkeit so hoch gewählt werden, daß sich die vom Stromerzeuger abgegebene Leistung mit steigender Drehzahl des Verbrennungsmotors viel stärker erhöht, als der Kennlinie des mechanischen Drehzahlreglers entspricht. Es kann dann jeder beliebigen Drehzahl des Verbrennungsmotors eine bestimmte Stellung des Füllhebels an seiner Brennstoffpumpe zugeordnet werden. Bei entsprechender Empfindlichkeit kann also die Anordnung dasselbe leisten wie bekannte Steuerungen für Dieselfahrzeuge, bei denen je nach der Stellung des Brennstoffhebels, z. B. über mechanische Verbindungsglieder, die Erregerwiderstände des Stromerzeugers verändert werden. Die Anordnung nach der Erfindung kommt jedoch zum Unterschied von den bekannten Steuerungen ohne solche Verbindungsglieder und ohne zusätzliche Kontakte und elektrische Steuerapparate am Verbrennungsmotor selbst aus. Sie ist daher ohne weiteres für jeden beliebigen Verbrennungsmotor verwendbar.
• Die Spannung des Spannungsteilers i i und die der Hilfsmaschine 6 können auch unmittelbar auf einen Erregerkreis des Stromerzeugers i, gegebenenfalls zusammen mit weiteren Hilfsstromquellen, einwirken. Der Sollwert der Drehzahl kann in allen Fällen entweder von Hand durch den Führerschalter des Fahrzeuges od. dgl. oder mittels irgendeiner bekannten Fernsteuerung eingestellt werden.
• Die durch den Elektromotor 7 gelieferte Zusatzspannung im Stromkreis der Erregerwicklung 4 hat die Wirkung des Spannungsabfalls an einem Regelwiderstand. Bei geeigneter Bemessung des Motors 7 können daher sonstige Regelwiderstände im Erregerkreis überhaupt entfallen.
• Der Leistungsbedarf der drehzahlabhängigen Hilfsmaschine 6 kann dadurch herabgesetzt werden, daß der Magnet der Wirbelstrombremse 9 außer der in der Zeichnung dargestellten Wicklung noch eine weitere vom Erregerstrom selbst durchflossene Wicklung enthält, wodurch eine Wirkung ähnlich einer Rückkopplung hervorgebracht werden kann.
• Die Erregung der Erregermaschine 5 kann in der Weise konstant gehalten werden, daß der Erregerwicklung 16 ein Hilfsmotor 13 vorgeschaltet wird, der seinerseits durch eine elektrisch gesteuerte Bremse 14 belastet ist. Diese Bremse erhält zweckmäßig eine Grunderregung durch einen Dauermagneten und eine von der zu regelnden Spannung abhängige veränderliche Erregung. Beide Erregungen wirken einander entgegen, so daß die Bremswirkung von dem Unterschied der Erregungen abhängt. Auch hier kann somit eine genügend empfindliche Selbstregelung erzielt werden.

Claims (12)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Antrieb mit Verbrennungsmotor und elektrischer Kraftübertragung, deren Stromerzeuger derart erregt wird, daß das Verhältnis zwischen seiner Erregung und seiner Drehzahl mit zunehmender Drehzahl wächst, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Erregersystem (4) des Stromerzeugers (i) bzw. einer Erregermaschine desselben außer einer auf konstante Spannung geregelten Erregermaschine (5) bzw. Hilfserregermaschine eine derart von der Stromerzeugerdrehzahl abhängige zweite Spannungsquelle (7) in entgegengesetztem Sinne einwirkt, daß beide Spannungsquellen zusammen das mit der Drehzahl wachsende Verhältnis der Erregung zur Drehzahl hervorbringen.
2. 2. Antrieb nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Spannungsquelle (7) durch einen Stromkreis gesteuert wird, worin eine mit dem Stromerzeuger (i) der Kraftübertragung gekuppelte Hilfsmaschine (6) und eine zweckmäßig regelbare Grundspannungsquelle (i i) gegeneinanderwirken.
3. 3. Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundspannung im Steuerstromkreis durch Spannungsteilung (Spannungsteiler i i) aus der Erregerspannung des Stromerzeugers (i) gewonnen wird.
4. 4. Antrieb nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzspannung der Spannung der Erregermaschine ($) entgegenwirkt und bei Drehzahlsteigerung des Stromerzeugers (i) abnimmt.
5. 5. Antrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzspannung durch einen mit der Erregermaschine (5) in Reihe liegenden Elektromotor (7) hervorgebracht wird.
6. 6. Antrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daB der mit der Erregermaschine (5) in Reihe liegende Motor (7) durch eine elektrisch gesteuerte Bremse (9) belastet ist.
7. 7. Antrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die drehzahlabhängige Erregung der Bremse (9) durch eine mit dem zu regelnden Stromerzeuger (i) gekuppelte oder mit verhältnisgleicher Drehzahl angetriebene Hilfsmaschine (6) hervorgebracht wird. B.
8. Antrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Erregerkreis der Bremse (9) der Anker der Hilfsmaschine (6) und ein von der Erregermaschine (5) des zu regelnden Stromerzeugers (i) gespeister Spannungsteiler (ii) liegen.
9. 9. Antrieb nach den Ansprüchen i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die drehzahlabhängige Erregung oder die sie hervorbringende Erregerspannung nur wirksam werden, wenn sie eine ihr entgegenwirkende Grunderregung oder Grundspannung überschreitet. io.
10. Antrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem die drehzahlabhängige Spannungsquelle (6) enthaltenden Stromkreis ein elektrisches Ventil (io) eingeschaltet ist, das nur bei überwiegender drehzahlabhängiger Spannung Strom durchläßt. ii.
11. Antrieb nach den Ansprüchen i bis io, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregung der Erregermaschine (5) durch einen ihrer Erregerwicklung vorgeschalteten und durch eine spannungsabhängig gesteuerte Bremse (14) belasteten Elektromotor (13) konstant gehalten wird.
12. 12. Antrieb nach den Ansprüchen i bis i i, dadurch gekennzeichnet, daß die die Erregung des Stromerzeugers (i) beeinflussende Bremse (9) außer der drehzahlabhängigen Erregung eine von dem zu regelnden Erregerstrom abhängige Erregung hat. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr. 658 263, 661 807; britische Patentschriften Nr. 391 767, 444 854; »Elektrische Bahnen« 1934, S. 2-1i.