Diesel- bzw. benzinelektrischer Antrieb von Fahrzeugen, insbesondere
mit Raupenantrieb Der diesel- bzw. benzinelektrische Antrieb von Fahrzeugen erfordert
besondere Schaltung der elektrischen Übertragungsanlage, damit das für Fahrzeuge
vorteilhafte Reihenschlußverhalten gewahrt bleibt. Mit zunehmender Drehzahl muß
eine Abnahme des Drehmoments eintreten, damit der Dieselmotor nicht durch zu große
Leistung abgewürgt wird. Er soll vielmehr bei allen Drehzahlen mit gleichbleibender
Leistung betrieben werden können. Bei einem bekannten System werden die mitReihenschiußschaltung
ausgeführten Gleichstromfawhrmotoren von einem Generator gespeist, der mit zunehmendem
Strom stark in der Spannung abfällt und damit schon weitgehend der Forderung nach
gleichbleibender Leistung entgegenkommt. Durch zusätzliche Fremderregung kann man
auch weitergehende Forderungen auf Bremsung erfüllen. Für Drehrichtungswechsel ist
jedoch bei derartigen Schaltungen stets ein Fahrtwender nötig, der im Hauptstromkreis
beider Motoren liegt und Betätigung im stromlosen Zustand erfordert. Wendet man
solche für Schienenfahrzeuge gut brauchbaren Schaltungen auf Fahrzeuge mit Raupenantrieb
an, so ergeben sich viel weitergehende Forderungen. Bei solchen Fahrzeugen ist unabhängiger
Antrieb der einzelnen Raupen nötig, damit durch ungleichartigen Antrieb der Raupen
das Fahrzeug in seiner Fahrtrichtung gesteuert werden kann. Bei sehr scharfen Fährtrichtungsänderungen
muß sogar die eine Raupe rückwärts laufen, während gleichzeitig die andere vorwärts
fährt. Bremsen, Stillsetzen, Vorwärtsfahrt,
Rückwärtsfahrt usw.
müssen in kürzester Zeit erfolgen können, und stets müssen die Antriebsmotoren der
Raupenbänder unabhängig voneinander vom Fahrzeugführer beherrscht werden können.
Zugleich muß aber auch dafür gesorgt werden, daß mit zunehmender Drehzahl das vom
Generator benötigte -Drehmoment zurückgeht, damit der Dieselmotor nicht stehenblebt.Diesel or gasoline-electric drive for vehicles, in particular
with caterpillar drive The diesel or gasoline-electric drive of vehicles requires
special circuit of the electrical transmission system, so that for vehicles
advantageous series connection behavior is preserved. With increasing speed must
a decrease in torque occur so that the diesel engine does not go through too large
Performance is stalled. Rather, it should remain constant at all speeds
Power can be operated. In one known system, the series connection
running DC drive motors are fed by a generator that increases with increasing
Current drops sharply in voltage and thus largely meets the requirement
consistent performance. With additional external excitation one can
also meet further demands on braking. To change the direction of rotation is
however, with such circuits, a reverser is always required, which is in the main circuit
of both motors and requires operation in the de-energized state. One turns
such circuits, which can be used well for rail vehicles, on vehicles with caterpillar drives
there are much more far-reaching demands. Such vehicles are more independent
Drive of the individual caterpillars is necessary, thus by uneven drive of the caterpillars
the vehicle can be steered in its direction of travel. In the case of very sharp changes in the direction of travel
even one caterpillar has to run backwards while the other one forwards at the same time
moves. Braking, stopping, driving forward,
Backward travel, etc.
must be able to take place in the shortest possible time, and the drive motors must always have the
Crawler belts can be controlled independently of each other by the vehicle driver.
At the same time, however, it must also be ensured that with increasing speed the from
The torque required by the generator decreases so that the diesel engine does not stop.
Diese weitgehenden Forderungen lassen sich mit einem Antrieb nach
der Erfindung in vollkommener Weise erfüllen. Erfindungsgemäß wird zur Speisang
der Fahrmotoren ein Konstantstromgenerato.r verwendet Querfeldmasdhine, Krämermaschine
usw.); d. h. eine Maschine, ,deren Ankerstrom durch eine im Ständer vorhandene Erregerwicklung
bestimmt wird, während sich die Spannung entsprechend den vorhandenen Widerständen
frei einstellen kann. Die Fahrmotoren sind normale -Gleichstrommaschinen, deren
Anker in Reihe von einem Konstantstromgenerator gespeist werden; während ihre für
kleine Ströme gewickelten Erregerwicklungen von einer Hilfserregermasdhine erregt
werden, .die auch die fremderregte Wicklung des Generators versorgt. Läßt man den
Strom in den Erregerwicklungen anwachsen, so wächst auch der Strom im- Ankerstromkreis,
und die Fahrmotoren verhalten sich so, als wenn ihre Erregerwicklungen unmittelbar
mit dem Anker in Reihe geschaltet wären. Da sie jedoch mit kleinen Strömen gespeist
werden; ist der große Vorteil gesichert, daß die ganze Regelung in niesen Stromkreisen
erfolgen kann; im Ankerstromkreis braucht überhaupt nicht geregelt zu wenden. Dieser
Kreis besitzt Stromschaltung, d. h. man braucht sich um die richtige Spannung überhaupt
nicht zu kümmern, d@a sie sich stets selbsttätig richtig einstellt. Die Erregerwicklungen
der Fahrmotoren besitzen noch eine unabhängige Regelung, so daß das Feld eines jeden
?Motors für sich geregelt werden kann. Dadurch kann jeder Motor gegenüber dem anderen
schneller oder langsamer laufen oder auch in der entgegengesetzten Richtung umlaufen,
wodurch eine ungemein große Steuerfähigkeit erzielt wird. Übergang auf Bremsung
erfolgt selbsttätig, sobald das zu überwindende Lastmoment größer wird als das von
den Motoren aufgebrachte. Steigert man in allen Erregerwicklungen den Strom durch
Verminderung eines gemeinsamen vorgeschalteten Widerstandes, so wächst überall sowohl
das Feld als auch der Ankerstrom, und die Geschwindigkeit erfährt eine Zunahme,
bis Fährmoment und Motormoment gleich sind. Auf diesen gemeinsamen Widerstand- kann
auch eingewirkt werden durch Einflüsse, .die von der steigenden Leistung des Dieselmotors
herrühren, um mit zunehmender Drehzahl der Motoren ihr Moment zu vermindern. Dies
kann z. B. durch den Drehzahlregler des Dieselmotors erfolgen oder durch die wachsende
Ankerspannung der Motoren bzw. des -Generators oder durch das Drehmoment ,des Generators,
indem man den Ständer drehbar macht und das Drehmoment von einer Feder messen läßt.
Bei Überschreitung eines einstellbaren Sollwertes verstellt der Ständer unmittelbar
oder über ein Zwischenglied (Verstellmotor) den Widerstand im gemeinsauren Erregerkreis.These extensive requirements can be met with a drive
meet the invention in a perfect way. According to the invention is for Speisang
the traction motors use a constant current generator
etc.); d. H. a machine whose armature current flows through an excitation winding in the stator
is determined while the voltage changes according to the resistances present
can adjust freely. The traction motors are normal DC machines
Armatures are fed in series from a constant current generator; while your for
small currents of wound exciter windings excited by an auxiliary exciter generator
that also supplies the separately excited winding of the generator. If you let that
The current in the excitation windings grows, so does the current in the armature circuit,
and the traction motors behave as if their excitation windings were immediate
would be connected in series with the armature. However, since they are fed with small currents
will; the great advantage is secured that the whole scheme in sneezing circuits
can be done; in the armature circuit does not need to turn in a regulated manner at all. This
Circuit has current circuit, i. H. you need to have the right tension at all
not to worry that it always adjusts itself correctly. The excitation windings
the traction motors still have an independent control, so that the field of each
? Motor can be regulated by itself. This allows each engine to face the other
run faster or slower or go around in the opposite direction,
whereby an immensely great controllability is achieved. Transition to braking
takes place automatically as soon as the load torque to be overcome is greater than that of
applied to the engines. If you increase the current in all excitation windings
If a common upstream resistance is diminished, then everywhere both increases
the field as well as the armature current, and the speed experiences an increase,
until ferry torque and engine torque are the same. On this common resistance- can
are also affected by influences,. those of the increasing power of the diesel engine
originate in order to reduce their torque with increasing speed of the motors. this
can e.g. B. be done by the speed controller of the diesel engine or by the growing
Armature voltage of the motors or the generator or through the torque of the generator,
by making the stand rotatable and having a spring measure the torque.
If an adjustable setpoint is exceeded, the stand adjusts immediately
or the resistance in the common excitation circuit via an intermediate element (adjusting motor).
Einige Ausführungsbeispiele lassen den Erfindungsgedanken besser erkennen.
In Fng. a bezeichnen u und 2 Gleichstrommotoren zum Antrieb je einer Raupe eines
Raupenfahrzeuges. Die beiden Anker sind in Reihe geschaltet und werden vom Ankerstromkreis
einer Querfeldmaschine 3 gespeist.Some exemplary embodiments allow the idea of the invention to be better recognized.
In fng. a denotes u and 2 DC motors for driving one caterpillar each
Tracked vehicle. The two armatures are connected in series and are from the armature circuit
a cross-field machine 3 is fed.
!, Die Bürsten der Querachse dieser @iVIaschine sind in bekannter
Weise kurzgeschlossen. Die .Querfeldmaschine wird von einem Verbrennungsmotor 4
(Dieselmotor, Benzinmotor usw.) angetrieben. Mit dem Dieselmotor ist noch die Hilfserregermaschine
5 gekuppelt, von der die -Erregerwich lungen.6, 7, 8 der drei [Maschinen 1, 2, 3
gespeist werden. In- die gemeinsame Zuleitung der Erregerwicklungen ist ein Widerstand
9 eingeschaltet. Die Erregerwicklung 8 liegt unmittelbar an den Erregersammelschienen
@io, zli, die beiden Erreger-Wicklungen 6 und 7 über je zwei miteinander gekuppelte
Umschalter 12, 13 und 14, 15, mit .deren Hilfe .das Feld in beiden Erregerwicklungen
unabhängig voneinander umgekehrt werden kann. Die Umschalter 12 und 14 sind zugleich
als Umkehr-Widerstand-Regler ausgebildet, derart, daß bei Bewegung des Schalthebels
aus der »Aus«-Stellung in die Mittellage der vorgeschaltete Widerstand vermindert
und das Feld in den -Wicklungen verstärkt Wird.!, The brushes of the transverse axis of this @iVI machine are well known
Way shorted. The cross-field machine is powered by an internal combustion engine 4
(Diesel engine, gasoline engine, etc.). The auxiliary exciter is still with the diesel engine
5 coupled, from which the -Ergerwich lungen.6, 7, 8 of the three [machines 1, 2, 3
be fed. There is a resistor in the common supply line for the excitation windings
9 switched on. The excitation winding 8 lies directly on the excitation busbars
@io, zli, the two exciter windings 6 and 7 via two coupled to each other
Changeover switches 12, 13 and 14, 15, with .their help .the field in both excitation windings
can be reversed independently. The switches 12 and 14 are at the same time
designed as a reverse resistance controller, such that when the shift lever is moved
the upstream resistance is reduced from the "off" position to the central position
and the field in the windings is strengthened.
Die Anordnung wirkt folgendermaßen: Die von der Hilfserre@germaslihine
5 über den Regelwiderstand 9 auf die Sammelschienen io, iii gegebene Spannung hat
in den drei Wicklungen,6, 7, 8 entsprechende Felder zur Folge, deren ;Größe und
Richtung für die Wicklungen 6 und ; noch idurch die Stellung der Umkehrregler 12
und 14 bestimmt werden. Für die Maschine 3 ist demnach entsprechend ihrer Wirkungsweise
als Querfeldmaschine durch die Größe des Erregerstromes in der Wicklung 8 auch die
Größe ihres Ankerstromes bestimmt. Es ist hierbei gleichgültig, ob die Fahrmotoren
i und 2 stillstehen oder bei Lauf eine Gegenspannung entwickeln. Das Feld in der
Querachse und damit die Spannung an den Ankerklemmen der Qgerfeldmasehine werden
sich stets so einstellen, daß der durch die Erregerwicklung 8 vorgeschriebene Ankerstrom
auch entgegen jeder von den Fahrmotoren entwickelten Gegenspannung aufrechterhalten
werden kann. Stets paßt sich die Ankerspannung der Querfeldmaschine der @Gegenspannung
der Fahrmotoren selbsttätig an. Bei unveränderter Stellung der Umikehrreglerli2
bzw. 14 wachsen .die Felder in den Wicklungen .6 und 7 verhältnisgleich mit dem
in 8 und damit auch mit dem: Ankerstrom der Fahrmotoren, d. h. das Drehmoment der
Fahrmotoren wächst quadratisch mit dem Ankerstrom wie bei einem normalen Glevchstromreihenschlußmötor.
Im Gegensatz zu diesem können jedoch .die Motoren beliebige Drehmomente bei allen
Drehzahlen entwickeln. Die Größe des Drehmoments wird durch die Stellung des Reglers
g und die Umkehrregler i?! und 14 bestimmt. Das
den Motoren vorgeschriebene
Drehmoment bewirkt so lange eine Änderung der Drehzahl, bis @Gleichgewicht der Motormomente
mit den von den Fahrwiderständen herrührenden Momenten eintritt. In Fig.2 ist der
Verlauf der entstehenden Drehmomente angedeutet. r,6, 17, 18, 1g und 2po bezeichnen
Drehmomentkurven für einen Motor bei jeweils anderer Einstellung des Widerstandes
9 bzw. 12 und 1.4, und zwar bedeuten die Kennlinien 16 bis 18 motorisches Arbeiten
beispielsweise bei Rechtslauf und generatorsches Arbeiten bei Linkslauf, die Kurven
ig und 2o generatorisches Arbeiten bei Rechtslauf und motorisches bei Linkslauf.
Mit Hilfe der drei Regelwiderstände 9, u2 und 14 kann man dem Fahrzeug jede gewünschte
Geschwindigkeit und Richtung geben. Die Steuerung geschieht mit Hilfe der beiden
Umkehrregler 1 2 und 14.. Je nach der gegenseitigen Stellung der beiden Regler läuft
.der eine )Motor bald etwas schneller oder langsamer als der andere Motor, und die
dadurch bedingte verschiedene Geschwindigkeit der beiden Raupen bewirkt entsprechende
Fahrtrichtungsänderung. Durch entgegengesetztes Auslegen der beiden Umkehrregler
kann man die eine Raupe mit voller Fahrt vorwärts und die andere gleichzeitig mit
voller Fahrt rückwärts laufen lassen, so daß eine unmittelbare Wendung des Fahrzeuges
auf der Stelle erfolgen kann. Dabei geschieht die ganze Steuerung in Stromkreisen
mit kleinen Leistungen und Strömen; im Ankerstromkreis braucht überhaupt nicht geschaltet
zu werden. Bremsung ist mit dem größten zur Verfügung stehenden Moment bis zum vollen
Stillstand möglich, der Dieselmotor muß dabei als Verdichterbremse arbeiten. Diese
Eigenschaft ist von besonderem Vorteil, da die mechanische Bremse nur noch für den
Notfall benötigt wird. Fahrtrichtungswechsel findet durch einfache Umkehr der Stromrichtung
in beiden Erregerwicklungen 6 und 7 statt, die sonst üblichen Fahrt-«-ender im Hauptstromkreis
fallen weg.The arrangement works as follows: The one from the auxiliary exciter @ germaslihine
5 has a given voltage via the rheostat 9 on the busbars io, iii
in the three windings, 6, 7, 8 result in corresponding fields, their; size and
Direction for the windings 6 and; nor by the position of the reversing regulator 12
and 14 are determined. For the machine 3 is accordingly in accordance with its mode of operation
as a cross-field machine due to the size of the excitation current in the winding 8 also the
Determines the size of your armature current. It does not matter whether the traction motors
i and 2 stand still or develop counter-tension while running. The field in the
Transverse axis and thus the voltage at the anchor terminals of the Qgerfeldmasehine
always adjust so that the armature current prescribed by the excitation winding 8
also maintained against any counter-tension developed by the traction motors
can be. The armature voltage of the cross-field machine always adapts to the counter-voltage
the drive motors on automatically. If the position of the reverse regulator li2
or 14 grow .the fields in the windings .6 and 7 proportionally with the
in 8 and thus also with the: armature current of the traction motors, d. H. the torque of the
Traction motors grows quadratically with the armature current as with a normal series current motor.
In contrast to this, however, the motors can achieve any desired torque for all
Develop speeds. The size of the torque is determined by the position of the regulator
g and the reversing regulator i ?! and 14 determined. That
prescribed for the engines
Torque causes the speed to change until the engine torques are in equilibrium
occurs with the moments resulting from the driving resistances. In Fig.2 is the
Course of the resulting torques indicated. denote r, 6, 17, 18, 1g and 2po
Torque curves for a motor with a different setting of the resistance
9 or 12 and 1.4, namely the characteristics 16 to 18 mean motor work
For example, when running clockwise and working as a generator when running counterclockwise, the curves
ig and 2o generator work with clockwise rotation and motor operation with counterclockwise rotation.
With the help of the three variable resistors 9, u2 and 14 you can give the vehicle any desired
Giving speed and direction. The control is done with the help of the two
Reversing controller 1 2 and 14 .. Depending on the mutual position of the two controllers, it runs
.the one) engine soon a little faster or slower than the other engine, and the
the resulting different speed of the two caterpillars causes corresponding
Change of direction of travel. By designing the two reversing regulators in opposite directions
you can move one caterpillar at full speed forward and the other at the same time
run backwards at full speed, so that an immediate turn of the vehicle
can be done on the spot. The entire control takes place in electrical circuits
with small powers and currents; in the armature circuit does not need to be switched at all
to become. Braking is with the greatest available torque to the full
Standstill possible, the diesel engine must work as a compressor brake. These
Property is of particular advantage because the mechanical brake is only available for the
Emergency is needed. The direction of travel is changed by simply reversing the direction of the current
in both excitation windings 6 and 7, the otherwise usual drive - «- ender in the main circuit
fall away.
Die Möglichkeit, beliebige Drehmomente bei allen Drehzahlen zu entwickeln,
birgt die Gefahr in sich, daß der Dieselmotor bei den hohen Drehzahlen abgewürgt
wird. -Man kann das in der einfachsten Weise verhindern, indem man das bei jeder
Drehzahl gerade noch zulässige Drehmoment von der Drehzahl der Motoren bzw. von
dem Regler des Dieselmotors abhängig macht. Ein einfaches. Mittel besteht z. B.
darin, die Ankerspannung der Fahrmotoren bzw. der Querfeldmascihine zusammen mit
der Spannung der Hilfserregermaschine 5 auf. die Erregerwicklungen 6, 7, e einwirken
zu lassen, derart, daß mit zunehmender Drehzahl das Feld in diesen Wicklungen abnimmt.
Diese Maßnahme kommt schon weitgehend der idealen Drehmoment-Drehzahl-Abhängigle@eit
für konstante Leistung des Dieselmotors entgegen. Den hyperbolischen Verlauf des
Drehmoments über der Drehzahl bei konstanter Leistung des Dieselmotors läßt die
Kurve-2u in Fig. 2 erkennen. Bei Speisung der Erregerwicklungen 6, 7 und 8 in Reihe
von der I-Iilfsmaschine 5 und der Ankerspannung von 3 läßt sich ein selbsttätiger
Verlauf erreichen, wie er etwa durch die Kurve 22 angedeutet ist. Durch eine kleine
Zusatzregelung lassen sich die Kurven 21 und 22 zur Deckung bringen. Ein weiteres
Mittel besteht darin, in die gemeinsame Leitung von der Hilfserregermaschine 5 zu
den Erregersammelschienen einen Zusatzwiderstand zu schalten, der von der Drehzahl
:der Fahrmotoren oder von der Ankerspannung der Querfeldmaschine so gesteuert wird,
daß die Leistung des Dieselmotors einen «Höchstwert nicht überschreitet. Es ist
-auch möglich, dem Regelwiderstand 9, der ähnlich dem Fußgashebel beim üblichen
Kraftfahrzeug bedient werden kann, mit zunehmender Spannung der Ouerfeldmaschine
abnehmende Auslage zu geben, so daß bei. voller Spannung nur noch ein Teil .des
Reglers kurzgeschlossen werden kann und die .drei Erregerwicklungen nur mit schwachem
Feld arbeiten.The ability to develop any torque at any speed,
carries the risk of the diesel engine stalling at the high speeds
will. -You can prevent that in the simplest way, by doing this for everyone
Speed just permissible torque from the speed of the motors or from
makes the regulator of the diesel engine dependent. An easy. Means consists z. B.
therein, the armature voltage of the traction motors or the Querfeldmascihine together with
the voltage of the auxiliary exciter 5. the excitation windings 6, 7, e act
to leave in such a way that with increasing speed, the field in these windings decreases.
This measure is already largely in line with the ideal torque-speed dependency
for constant performance of the diesel engine. The hyperbolic course of the
Torque over the speed with constant power of the diesel engine leaves the
Recognize curve-2u in FIG. When energizing the excitation windings 6, 7 and 8 in series
of the auxiliary machine 5 and the armature voltage of 3 can be an automatic
Achieve the course as indicated by curve 22, for example. By a small one
Curves 21 and 22 can be made to coincide with additional control. Another one
Means is in the common line from the auxiliary exciter 5 to
to switch an additional resistor to the exciter busbars, which depends on the speed
: the traction motors or the armature voltage of the cross-country machine is controlled in such a way
that the power of the diesel engine does not exceed a maximum value. It is
-Also possible, the rheostat 9, which is similar to the foot throttle in the usual
Motor vehicle can be operated with increasing voltage of the Ouerfeld machine
to give decreasing display so that at. full of tension only part of the
Regulator can be short-circuited and the .three excitation windings only with weak
Work field.
Handelt es sich um größere Leistungen, für die sich Querfeldmasdhinen
nicht mehr ausführen lassen, so kann man an ihrer Stelle eine sogenannte Krämermasdhine
verwenden, tdie im wesentlichen den Aufbau einer normalen Gleichstrommaschine hat,
so daß auch Wendepole gut untergebracht werden können. In Fig. 3 ist eine solche
Maschine angedeutet. Es bedeutet 8 wieder die fremderregte Erregerwicklung, die
den Ankerstrom vorschreiben soll, !2!3 den Anker, 24 eine nicht unbedingt notwendige
Kompensationswicklung zur Beseitigung der Ankerrückwirkung, 25 eine Gegenreihenschlußerregerwicklung
und 2,6 die Nebenschlußerregerwicklung. Diese ist so eingestellt, daß unter ihrem
Einfluß die Maschine auf dem geradlinigen Teil ihrer Spannurngs.kennlinie arbeitet.
Geringe Unterschiede der beiden gegeneinander wirkenden Wicklungen 8 und 25 bewirken,
daß sich die Spannung auf jeden geforderten Wert einstellt, der notwendig ist, um
den Ankerstrom durch den äußeren Stromkreis zu treiben. Damit sieh die drei Erregerwicklungen
gegenseitig nicht stören (infolge der engen Kopplung) ist es zweckmäßig, in den
Kreis der Erregerwicklungen 8 und 26 zusätzliche Widerstände zu schalten. Auch geeignet
bemessene Drosselspulen bewirken eine Entkopplung der Wicklungen.Is it a matter of greater achievements, for which Querfeldmasdhinen
can no longer be carried out, a so-called shopkeeper can be used in its place
use that essentially has the structure of a normal DC machine,
so that reversible poles can also be accommodated well. In Fig. 3 is such
Machine indicated. It means 8 again the separately excited excitation winding, the
should prescribe the armature current,! 2! 3 the armature, 24 a not absolutely necessary
Compensation winding to eliminate armature feedback, 25 an opposing series exciter winding
and 2.6 the shunt excitation winding. This is set so that under her
Influence the machine works on the straight part of its clamping characteristic.
Slight differences between the two opposing windings 8 and 25 cause
that the voltage adjusts to any required value that is necessary to
to drive the armature current through the external circuit. So see the three excitation windings
do not interfere with each other (due to the close coupling) it is useful in the
Circuit of the excitation windings 8 and 26 to switch additional resistors. Also suitable
dimensioned choke coils cause the windings to be decoupled.