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Durch eine Brennkraftmaschine mittels elektrischer Übertragung angetriebenes
Fahrzeug, dessen Hauptstromerzeuger sowohl Eigenerregung als auch Fremderregung
aufweist hie Erfindung betrifft ein durch eine Brenttkraftmaschine mittels elektrischer
Übertragung angetriebenes Fahrzeug, dessen Hauptstromerzeuger sowohl Eigenerregung
als auch Fremderregung aufweist. Die Erfindung ist gekennzeichnet durch eine selbsttätige
Regelvorrichtung, mittels der die Eigen- und Fremderregung des Hauptstromerzeugers
so beeinflußt werden, daß die Fremderregung mindestens nahezu den Höchstwert aufweist,
solange die Eigenerregung selbsttätig geregelt wird, und die Regelung der Fremderregung
erst beginnt, wenn der Widerstand im Stromkreis der Eigenerregung mindestens nahezu
den Höchstwert aufweist. Die Regelvorrichtung kann je einen Regelwiderstand für
Eigen- und Fremderregung des Hauptstromerzeugers und je einen Servomotor zur Einstellung
der Regelwiderstände aufweisen, wobei der Servomotor zur Einstellung des Regelwiderstandes
in der Eigenerregung im Bereich der Endlage für größten Widerstand den Servomotor
zur Einstellung des Regelwiderstandes in der Fremderregung zu steuern beginnt und
in den übrigen Lagen denselben in die Stellung für größte Erregung bringt. Die beiden
Servomotoren können je einen durch Druckmittel beaufschlagten, in einem Zylinder
gleitenden Kolben aufweisen, von denen der Kolben für die Regelung der Eigenerregung
in der Endlage für größten Widerstand Öffnungen im Zylinder steuert, welche durch
Kanäle mit je einem Ende des Servomotorzylinders der Fremderregung verbunden sind.
Eine
Antriebsanlage für ein Schienenfahrzeug ist als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
auf der Zeichnung vereinfacht dargestellt.
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Die Brennkraftmaschine i treibt einen Hauptstromerzeuger 2 an, dessen
Strom zum Betrieb der Fahrmotoren 3 verwendet wird. Der Hauptstromerzeuger 2 besitzt
eine Wicklung 4 für Eigenerregung und eine Wicklung 5 für Fremderregung. Zur Speisung
der Wicklung 5 für Fremderregung wird noch ein Hilfsstromerzeuger 6 durch die Brennkraftmaschitie
t angetrieben. In den den Hauptstromerzeuger 2 und die Fahrmotoren 3 enthaltenden
Stromkreis ist ein Schaltgerät 7 eingeschaltet, das zur Abschaltung und zur Drehrichtungsumkehr
der Fahrmotoren 3 dient. Der Eigenerregungsstromkreis des Hauptstromerzeugers 2
enthält einen Regelwiderstand 8 und der für die Fremderregung des Hauptstromerzeugers
bestimmte Stromkreis einen Regelwiderstand 9, mit deren Hilfe die Erregung und damit
die Abgabe von elektrischer Energie des Hauptstromerzeugers 2 nach Bedarf eingestellt
werden kann. Die Brennkraftmaschine i besitzt einen von ihrer Welle angetriebenen
Fliehkraftregler io, der mittels des Hebels i i und des Gestänges 12 das Regelorgan
der Brennstoffpumpe 13 einstellt. Die nicht näher bezeichnete Hülse des Fliehkraftreglers
io wird durch eine Feder 14 belastet, deren Spannung mittels der Spindel 15, des
Muttergewindes 16 und des Handrades 17 eingestellt werden kann. Jeder Hülsenbelastung
sind eine bestimmte Drehzahl der Brennkraftmaschine i undeinebestimmteelektrische
Leistung des Hauptstromerzeugers 2 eindeutig zugeordnet. Durch das Handrad 17 können
somit die Größe der gewünschten Fahrleistung eingestellt und damit die Geschwindigkeit
des Fahrzeugs beeinflußt werden.
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Die Kontakthebel 18 und i9 der beiden Regelwiderstände 8 und 9 werden
durch die Kolben 2o bzw. 21 der Servomotoren 22 bzw. 23 eingestellt. Zur Steuerung
des Druckmittelzu- und -abflusses des Servomotors 22 dient ein Schieber 24, dessen
Stellung mittels de: Gestänges 25 und des Hebels 26 einerseits über das Gestänge
27 und den Hebel i i durch die Hülse des Fliehkraftreglers io und andererseits über
den Hebel 28 durch die Spindel 15 festgelegt wird. Der Zu- und Abfluß des Druckmittels
für den nicht näher bezeichneten Zylinder des Servomotors 23 durch die Leitungen
29 und 30 wird durch den Kolben 2o gesteuert, #der nahe seiner unteren Endlage
die Öffnung 31 der Leitung 29 zu verdecken oder mit dem Zylinderraum über ihm zu
verbinden vermag.
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Die eingezeichnete Stellung der Elemente der Regelvorrichtung entspricht
einem Betriebszustand, bei dem die vom Hauptstromerzeuger 2 aufgenommene mechanische
Leistung genau so groß ist wie die durch das Handrad 17 eingestellte Leistung der
Brennkraftmaschine i. Die Brennkraftmaschine 1 besitzt eine Drehzahl, bei der die
auf die Hülse des Fliehkraftreglers io von den nicht näher bezeichneten Fliehgewichten
und von der Feder 14 ausgeübten Kräfte im Gleichgewicht sich befinden und gleichzeitig
der Schieber 24 sich in Mittellage befindet. Die nicht näher bezeichneten Steueröffnungen
für die zu dem ebenfalls nicht näher bezeichneten Zylinder des Servomotors 22 führenden
Steuerkanäle sind dann zugedeckt. Der Servomotorkolben 20 bleibt in der von ihm
eingenommenen Stellung stehen, und die beiden Öffnungen 31 und 32 der Leitungen
29 und 3o des Servomotors 23 sind miteinander in unmittelbarer Verbindung, so daß
die Feder 33 den Kolben 21 in seiner höchsten Lage hält. Der Kontakthebel i9 des
Regelwiderstandes 9 stellt den geringsten Widerstand ein und damit die größtmögliche
Fremderregung des Hauptstromerzeugers 2, während der Kontakthebel 18 am Regelwiderstand
8 einen Widerstand im Eigenerregungsstromkreis des Hauptstromerzeugers 2 einstellt,
bei dem die Erregung gerade so ist, daß die vom Hauptstromerzeuger 2 aufgenommene
mechanische Leistung gleich groß ist wie die durch den Regler eingestellte Leistung
der Brennkraftmaschine i.
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Stellt sich zum Beispiel infolge Zunahme- der Steigung der befahrenen
Strecke eine Steigerung der Leistungsaufnahme der Fahrmotoren 3 ein, so wird infolge
größerer Belastung der Brennkraftmaschine i durch den Hauptstromerzeuger 2 zunächst
die Drehzahl der Brennkraftmaschine i vermindert. Die Hülse des Fliehkraftreglers
io sinkt dann und stellt zunächst über den Hebel i i und das Gestänge 12 eine größere
Förderung der Brennstoffpumpe 13 und damit eine größere Leistung der Brennkraftmaschine
i ein. Gleichzeitig wird über den Hebel 26 und das Gestänge 25 der Schieber 24 angehoben.
Es kann Druckmittel in den Zylinderraum über dem Kolben 20 eintreten, während eine
entsprechende Menge Druckmittel auf der unteren Seite des Kolbens 20 in den Ablauf
verdrängt wird. Der Kolben 2o bewegt sich nach unten, und durch den Hebel 18 wird
mehr Widerstand in den Eigenerregungsstromkreis des Hauptstromerzeugers 2 eingeschaltet.
Damit wird die elektrische Leistung des Hauptstromerzeugers 2 vermindert und die
Brennkraftmaschine i wieder so weit entlastet, daß der Schieber 24 wieder in seine
mittlere Lage zurückgelangen kann. Das Fahrzeug wird dann in der größeren Steigung
sich mit einer so weit verminderten Geschwindigkeit bewegen, daß der Leistungsbedarf
der Fahrmotoren und damit auch die aufgenommene Leistung des Hauptstromerzeugers
2 wieder genau der ursprünglich eingestellten Leistung der Brennkraftmaschine i
entsprechen.
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Sollte zur Erreichung der Übereinstimmung zwischen Leistungserzeugung
der Bmnnkraftmaschine i und der Leistungsaufnahme durch den Hauptstromerzeuger 2
die Einschaltung des größten Teils des Regelwiderstandes 8 in der Eigenerregung
nicht genügen, so beginnt der Kolben 2o nahe seiner untersten Lage, in welcher schon
der größte Teil des Regelwiderstandes 8 in den Stromkreis der Eigenerregung des
Hauptstromerzeugers 2 eingeschaltet ist, zunächst die Öffnung 31 der Leitung 29
zuzudecken. Hierdurch wird der Servomotor 23 noch nicht beeinflußt. Sinkt der Kolben
20 noch weiter, bis die Öffnung 31 mit dem Zylinderraum über dem Kolben21 des Servomotors23
in Verbindung kommt,
so kann Druckmittel durch die Leitung 29 aus
dem Zylinderraum über dem Kolben 2o des Servomotors 22 in den Zylinderraum über
dem Kolben 21 des Servomotors 23 gelangen. Der Kolben 21 wird nun ebenfalls, und
zwar der Kraft der Feder 33 entgegen, nach unten gedrückt. Das im unteren ZN'linderraum
des Servomotors 23 verdrängte Druckmittel strömt durch die Leitung 30 und
den Zylinderraum unter dem Kolben 2o des Servomotors 22 in den Ablauf. Bei Übereinstimmung
der ursprünglich eingestellten Leistungserzeugung und der augenblicklichen Leistungsaufnahme
gelangt der Schieber 24 wieder in die Mittellage, in welcher die beiden Servomotorkolben
20 und 21 sich in Ruhe befinden. Die Feder 33 drückt dann den Kolben 21 noch um
ein kurzes Stück aufwärts, bis der Kolben 2 1 bis zur oberen Auflage gedrückt ist.
Die Regelvorrichtung wird dann in einer Stellung in Ruhe gelangen, bei der im Eigenerregungsstromkreis
des Hauptstromerzeugers 2 der größte Widerstand und auch der notwendige Widerstand
im Stromkreis der Fremderregung des Hauptstromerzeugers 2 eingeschaltet ist.
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Tritt abermals eine Erhöhung der Leistungsaufnahme auf, so wird erneut
durch den Zylinderraum über dem Kolben 2o des Servomotors 22 und die Leitung 29
dem Zylinderraum über dem Kolben 2i des Servomotors 23 Druckmittel zugeführt, so
daß noch mehr Regelwiderstand in den Fremderregungsstromkreis des Hauptstromerzeugers
2 eingeschaltet und die Fremderregung damit noch mehr geschwächt wird.
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Vermindert sich zum Beispiel bei Abnahme der Steigung die elektrische
Leistung des Hauptstromerzeugers 2, so wird die Drehzahl der Brennkraftmaschine
i steigen. Dabei steigt die Hülse des Fliehkraftreglers io, und zunächst wird über
den Hebel i i und das Gestänge 12 die Förderung der Brennstoffpumpe 13 vermindert.
Gleichzeitig wird über das Gestänge 27, den Hebel 26 und das Gestänge 25 der Schieber
24 nach unten bewegt. Es kann nun Druckmittel in den Zylinderraum unter dem Kolben
2o des Servomotors 22 und weiter durch die Leitung 30 in den Zylinderraum
unter dem Kolben 21 des Servomotors 23 gelangen. Die beiden Kolben 2o und 21 beginnen
gleichzeitig nach oben sich zu bewegen, wodurch sowohl die Fremderregung als auch
die Eigenerregung des Hauptstromerzeugers 2 verstärkt werden. Nachdem die beiden
Kolben ein erstes kurzes Stück aufwärts verschoben sind, im Augenblick, wo der Kolben
2o die Öffnung 31 zudeckt, kommt der Kolben 21 vorübergehend zum Stillstand, weil
das Druckmittel aus dem oberen Zylinderraum des Servomotors 23 nicht mehr ausströmen
kann. Sobald nach der weiteren Aufwärtsbewegung des Kolbens 2o die Öffnung 31 nach
dem unteren Zylinderraum des Servomotors 22 freigelegt ist, besteht in den Zylinderräumen
Tiber und unter dem Kolben 21 des Servomotors 23 der gleiche Druck, so daß die Feder
33 den Kolben 21 vollständig in die oberste Lage zu verschieben vermag, und zwar
auch dann, wenn nach Übereinstimmung der verstärkten Leistungsaufnahme des Hauptstromerzeugers
2 und der ursprünglich eingestellten Leistungserzeugung der Brennkraftmaschine i
der Schieber 24 schon wieder in die Mittellage gelangt ist. Die Leistungsaufnahme
des Hauptstromerzeugers 2 wird dadurch zu stark gesteigert und die Drehzahl der
Brennkraftmaschine i unter den ursprünglich eingestellten Wert vermindert. Es stellt
sich jetzt wieder der umgekehrte Regelvorgang ein, bei dem die elektrische Leistungserzeugung
des Hauptstromerzeugers wieder durch N'ergrößerung des Widerstandes im Eigenerregungsstromkreis
des Hauptstromerzeugers und gegebenenfalls auch im Fremderregungsstromkreis des
Hauptstromerzeugers so weit vermindert wird, bis endgültig die ursprünglich eingestellte
Leistung der Brennkraftmaschine i und die Leistungsaufnahme des Hauptstromerzeugers
2 übereinstimmen. Die Leistungsaufnahme des Hauptstromerzeugers 2 und damit auch
die Leistungsaufnahme durch die Fahrmotoren 3 werden somit in jedem Betriebszustand
immer wieder auf den durch das Handrad 17 eingestellten Leistungswert zurückgeführt.
Hierbei werden die Eigen- und die Fremderregung des Hauptstromerzeugers 2 so beeinflußt,
daß die Fremderregung stets mindestens nahezu den Höchstwert aufweist, solange die
Eigenerregung des Hauptstromerzeugers 2 geregelt wird und die Regelung der Fremderregung
des Hauptstromerzeugers 2 erst beginnt, wenn der Widerstand im Eigenerregungsstromkreis
des Hauptstromerzeugers 2 mindestens nahezu den Höchstwert aufweist. In der Ruhelage
der Regelvorrichtung wird der Regelwiderstand für die Fremderregung des Hauptstromerzeugers
stets in der Stellung für den niedrigsten Widerstandswert stehen, solange der Regler
für die Eigenerregung noch nicht in die Stellung für den größten einschaltbaren
Widerstand gelangt ist.
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Mit Hilfe des Handrades 17 kann der von der Regelvorrichtung konstant
einzuhaltende Leistungsw -ert höher oder niedriger eingestellt werden. Es läßt sich
dadurch die Geschwindigkeit des Fahrzeuges nach Wunsch beeinflussen.