DE894251C

DE894251C - Arrangement for the countercompounding of separately excited direct current generators

Info

Publication number: DE894251C
Application number: DEP11616D
Authority: DE
Inventors: Paul Dr-Ing Mueller
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1953-10-22

Description

Anordnung zur Gegenkompoundierung von fremderregten Gleichstromgeneratoren Bei elektrischen Triebfahrzeugen, die zum Antrieb Gleichstromgeneratoren und' Gleichstromfahrmotoren besitzen, wie z. B. Umformerlokomotiven, dieselelektrischen Fahrzeugen od. d'gl., pflegt man die Gleichstromgeneratoren in einem gewissen Grade gegenzukompoundieren, so daß ihre Spannung mit wachsendem Strom abnimmt. Dadurch erhalten die Fahrmotoren eine nachgiebigere Charakteristik, d. h. sie fahren langsamer, wenn sie mehr Zugkraft ausüben sollen, und die Schwankungen in der Belastung des Generators werden geringer.Arrangement for the countercompounding of separately excited direct current generators In electric traction vehicles that drive direct current generators and 'direct current traction motors own such. B. converter locomotives, diesel-electric vehicles or the like, If the direct current generators are usually counter-compounded to a certain extent, so that their voltage decreases with increasing current. This will get the traction motors a more compliant characteristic, d. H. they drive slower when they have more traction should exercise, and the fluctuations in the load on the generator are less.

Die Gegenkompoundierung hat man, bisher in. der Weise durchgeführt, daß die Hauptpole des Ständers zusätzliche Windungen erhalten, die vom Ankerstrom durchflossen werden und welche entgegengesetzt magnetisierend wirken wie die Haupterregerwicklung, welche z. B. aus einer Hilfsstromquelle, wie einer Batterie, Erregermaschine od. dgl., gespeist sein kann. Um die nötigen Amperewindungen zur Erzeugung der vollen magnetischen Feldstärke zu erreichen, muß die Haupterregerwicklung um so viel vergrößert werden, wie die Gegenwindungen wirken., d. h. es ist für die Polwicklungen zusätzlich nicht nur der Raum für die Gegenwindungen selbst erforderlich, sondern außerdem zum Ausgleich nochmals der gleiche Raum für die Verstärkung der Haupterregerwicklung. Dadurch entsteht ein Mehrgewicht, das sich noch dadurch vergrößert, daß die Polkerne verlängert werden müssen und der Jochdurchmesser größer wird. Das Gewicht der elektrischen Ausrüstung ist aber in der Regel beschränkt, da ein gewisses vorgeschriebenes Gewicht je Achse des Fahrzeuges nicht überschritten werden darf.The countercompounding has so far been carried out in the manner that the main poles of the stator receive additional turns from the armature current are flowed through and which have an opposing magnetizing effect like the main excitation winding, which z. B. from an auxiliary power source, such as a battery, exciter od. Like. Can be fed. To get the ampere turns necessary to generate the full To achieve magnetic field strength, the main excitation winding must be enlarged by so much will be how the head winds work., d. H. it is additional for the pole windings not only does the space required for the head turns themselves, but also to compensate, the same space again for the amplification of the main excitation winding. This creates an additional weight, which is increased by the fact that the pole cores need to be lengthened and the yoke diameter becomes larger. The weight of the electric However, equipment is usually limited as it has a certain weight per axle of the vehicle must not be exceeded.

Gemäß der Erfindung wird zur Gegenkompoundierung von fremderregten Gleichstromgeneratoren., die auf elektrischen Fahrzeugen zur Speisung der Fahrmotoren dienen und mit konstanter Drehzahl umlaufen, ein Ohmscher Widerstand vorgesehen, der parallel zu der Reihenschaltung aus der Feldwicklung des Gleichstromgenerators und der diese speisenden Spannungsquelle (Batterie oder Erregermaschine) liegt und -der gleichsinnig sowohl von dem 'Erregerstrom als auch von dem Ankerstrom des Generators durchflossen wird. Durch den Spannungsabfall des Ankerstroms in diesem Widerstand wird im Stromkreis der Erregerwicklung eine Gegenspannung eingefügt, die dem Ankerstrom proportional ist, so daß also der Erregerstrom in gewünschter Weise mit steigendem Ankerstrom abnimmt.According to the invention, the countercompounding of separately excited DC generators., those on electric vehicles for supply Serve the traction motors and rotate at constant speed, an ohmic resistance provided in parallel with the series connection from the field winding of the direct current generator and the voltage source (battery or exciter) feeding it is and -der in the same direction both from the 'excitation current and from the armature current of the generator is traversed. By the voltage drop of the armature current in this resistor a counter voltage is inserted in the circuit of the excitation winding, which the armature current is proportional, so that the excitation current increases in the desired manner Armature current decreases.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. In Fig. i besteht das Umformeraggregat aus einem Wechselstrommotor r und zwei Gleichstromgeneratoren 2 und 3, die in Reihe geschaltet sind, so daß jeder .Generator nur die halbe Spannung besitzt, wodurch eine höhere Polzahl und ein leichteres Gewicht ermöglicht wird. Die Feldwicklungen q. und 5, zu denen in Reihe Regelwiderstände 6 bzw. 7 liegen, sind parallel geschaltet und werden von einer Erregermaschine 8 gespeist. Um eine Gegenkompoundierung zu erzielen, wird in die zum Minuspol der Generatoren führende Erdleitung ein Ohmscher Widerstand g eingeschaltet, und ferner werden die freien Enden der Erregerwicklungen mit dem negativen: Pol verbunden. Der Erregerstrom fließt also ebenfalls durch den Widerstand 9, und zwar in gleicher Richtung wie der von den Generatoren gelieferte Ankerstrom. Der Ankerstrom ruft an dem Widerstand 9[ einen Spannungsabfall hervor. Infolgedessen vermindert sich die für die Feldspulen q. und 5 verfügbare Erregerspannung um diesen Betrag. Der Erregerstrom und damit die Erregeramperewindungen nehmen also mit steigendem Ankerstrom ab, wie es für die Gegenkompoundierung erforderlich ist. Die Stärke der Gegenkompoundierung kann. man dadurch einstellen, daß man den Ohmwert des Widerstandes 9 erhöht oder vermindert.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. In Fig. I the converter unit consists of an alternating current motor r and two direct current generators 2 and 3, which are connected in series, so that each .Generator only half the voltage which enables a higher number of poles and a lighter weight. The field windings q. and 5, with variable resistors 6 and 7 in series, are connected in parallel and are fed by an exciter 8. To a To achieve countercompounding, it will lead to the negative pole of the generators Earth line an ohmic resistance g switched on, and furthermore the free Ends of the excitation windings connected to the negative: pole. The excitation current flows so also through the resistor 9, in the same direction as that of armature current supplied to the generators. The armature current calls at the resistor 9 [ a voltage drop emerges. As a result, that for the field coils is reduced q. and 5 available excitation voltage by this amount. The excitation current and with it the excitation amp windings thus decrease with increasing armature current, as is the case for the counter compounding is required. The strength of countercompounding can be. you adjust by increasing or decreasing the ohmic value of the resistor 9.

Vorteilhaft ist es; den Teil des Stromkreises, der vom Erregerstrom und dem Ankerstrom durchflossen wird, nicht rein ohmisch, sondern auch zum Teil induktiv auszubilden, indem man einen induktiven Widerstand io in Reihe mit dem Widerstand 9 schaltet oder den Widerstand 9 als Ohmschen induktiven Widerstand ausbildet. Bei plötzlichen Änderungen des Ankerstroms stellt sich dann das Erregerfeld rascher ein. Die Erregerwicklungen q. und 5 haben eine ziemlich hohe Selbstinduktion. Auch wenn die Spannung an ihnen plötzlich kleiner wird, läßt der Erregerstrom doch nur langsam nach, so daß auch das Feld und damit die Spannung der Generatoren nur langsam auf den neuen Wert heruntergehen. Ist jedoch ein induktiver Widerstand eingeschaltet, so entsteht bei Zunahme .des Ankerstroms kurzzeitig eine wesentlich größere !Gegenspannung, so daß auch der Erregerstrom in den Feldspulen q. und 5 schneller auf den neuen Wert heruntergeht, als wenn kein induktiver Widerstand vorgesehen wäre. Nimmt, umgekehrt, der Ankerstrom plötzlich ab, so entsteht eine Zusatzspannung im Kreis der Erregerwicklung, welche eine schnelle Zunahme des Erregerfeldes bewirkt. Dite vorübergehende Erhöhung bzw. Erniedrigung der Spannung im Erregerkreis bei plötzlichen Änderungen des Ankerstroms infolge der Wirkung des induktiven Widerstandes kann man noch dadurch verstärken, daß man dem induktiven Widerstand eine Sekundärwicklung gibt, die in Reine mit der Erregerwicklung geschaltet wird. Man kann hierzu beispielsweise den induktiven Widerstand, als Spartransformator (vgl. Fig.2) ausbilden. Durch geeignete Wahl des Übersetzungsverhältnisses kann man die gewünschte schnelle Änderung der Erregerspannung bei vorübergehenden plötzlichen Änderungen des Ankerstroms einstellen.It is beneficial; the part of the circuit that is used by the excitation current and the armature current flows through, not purely ohmically, but also in part train inductively by placing an inductive resistor io in series with the Resistor 9 switches or forms resistor 9 as an ohmic inductive resistor. In the event of sudden changes in the armature current, the excitation field arises more quickly a. The excitation windings q. and 5 have quite a high self-induction. Even if the voltage across them suddenly decreases, the excitation current only leaves slowly, so that the field and thus the voltage of the generators only slowly go down to the new value. However, if an inductive resistor is switched on, so when the armature current increases, a significantly larger counter-voltage is created for a short time. so that the excitation current in the field coils q. and 5 faster to the new one Value goes down as if no inductive resistor were provided. Takes, vice versa, the armature current suddenly drops, an additional voltage arises in the circuit of the excitation winding, which causes a rapid increase in the excitation field. Dite temporary increase or lowering the voltage in the excitation circuit in the event of sudden changes in the armature current as a result of the effect of the inductive resistance, one can further strengthen that one gives the inductive resistance a secondary winding that is in pure with the Excitation winding is switched. For example, one can use the inductive resistance, as an autotransformer (see Fig. 2). Through a suitable choice of the transmission ratio one can make the desired rapid change in excitation voltage at temporary cease sudden changes in armature current.

Die nach dem bisherigen Verfahren übliche Gegenkompoundierungswicklung diente häufig auch noch zum Anlassen des Maschinensatzes (Dieselsatz, Umförmersatz od. dgl.), beispielsweise aus einer Batterie. Meist kann bei stillstehendem Maschinensatz die kleine Erregermaschine 8 leine Spannung liefern, und auch die Batteriespannung kann zur Erregung nicht heran, gezogen werden, da sie in ihrer Spannung zunächst zu stark abfällt. Man pflegt deshalb auf den Polen der Generatoren zusätzlich zu den Gegenkompoundi-erungswindungen. noch eine besondere Anlauffeldwicklung anzuordnen, die eine weitere Erhöhung der Abmessungen und des Gewichts bedingt. Auch ,diese Anlaufwicklung kann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Schaltung vermieden Werden. Zu diesem Zweck wird zum Anlassen (vgl. Fig. 3) die Erdleitung mit den Widerständen 9 und io durch einen Schalter ii unterbrochen. Die Feldwicklungen .¢ und 5 liegen dann mit den Ankern der Generatoren2 und 3 unmittelbar in Reihe. Der von einer Batterie 12 .oder sonstigen Spannungsquellen gelieferte Strom durchfließt zum Anlassen den Anker und die Feldwicklungen, und die Generatoren laufen als normale Reihenschlußmotoren an. Da man die Spannung der Erregermaschine 8 beliebig bemessen kann, läßt sich die Windungszahl der Feldwicklung so' einrichten, daß sie bei dem verfügbaren Ankerstrom eine ausreichende Feldstärke ergibt, um ein genügend großes Anlaufmoment zu erzeugen.The counter-compounding winding customary in the previous process was often also used to start the machine set (diesel set, transformer set or the like), for example from a battery. Usually it can be done with the machine set at a standstill the small exciter 8 supply no voltage, and also the battery voltage cannot be drawn to excitement, as it is initially in their tension drops too much. Therefore, care is also taken on the poles of the generators the countercompounding turns. still to arrange a special start-up field winding, which causes a further increase in dimensions and weight. Also, this one Starting winding can be avoided with the aid of the circuit according to the invention. For this purpose, the earth line with the resistors is used for starting (see Fig. 3) 9 and io interrupted by a switch ii. The field windings. ¢ and 5 lie then directly in series with the anchors of generators 2 and 3. The one from a battery 12 .or any other voltage source flows through the Armature and the field windings, and the generators run as normal series motors at. Since you can measure the voltage of the exciter 8 as desired, can the number of turns of the field winding so 'set up that they are with the available armature current results in a sufficient field strength to generate a sufficiently large starting torque.

Man kann den Anlaufstrom dadurch einstellen, daß man die Erdleitung nicht vollständig unterbricht, sondern einen Widerstand 13 eingeschaltet läßt. Durch Änderung der Größe dieses Widerstandes kann die Größe des Anlaufstroms auch nachträglich geändert werden.You can adjust the starting current by taking the earth wire does not completely interrupt, but leaves a resistor 13 switched on. By Changing the size of this resistance can also change the size of the starting current later to be changed.

Claims

PATENT CLAIMS: r. Arrangement for the countercompounding of externally excited DC generators used on electric vehicles to power traction motors serve and rotate at a constant speed, characterized in that parallel to the series connection from the field winding (4, 5) of the DC generator and the voltage source (battery, exciter 8) feeding it is an ohmic Resistance (9) is located in the same direction both from the excitation current (i) and the armature current (I) of the generator flows through it.

2. Arrangement according to claim i, characterized in that in series with .dem ohmic resistance (9) as Choke coil (ro) or transformer (1i) formed inductive resistance switched is (Fig. i).

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that .that as inductive Resistance the primary winding of the transformer (1i), for example an autotransformer, serves whose secondary winding in series with the excitation winding (4, 5) of the direct current generator is switched (Fig. 2).

4. Arrangement according to claim i, characterized in that d.aß for starting: the armature machine set consisting of generator and motor (2, 3) of the generator in series with its field winding (4, 5) of one Battery (12) is fed (Fi-g. 3).

5. Arrangement according to claim 4, characterized in that that for setting the starting current, a preferably adjustable resistor (13) parallel to the field winding (4, 5) of the DC generator and the excitation voltage source (8) is (Fig. 3). Printed publications: Dx "S1tg. Th. Buchhold and @ i @ r.-` @ ng. F. T r a w n i k, »The electrical equipment of the direct current railways including of the overhead lines ”, Berlin 1931, p. 134, fig. 114; , Dz., - 9ng. K. Töff 1 i n g e r, "New electrical braking methods for trams and rapid transit trains", Berlin 1934, P. 31, Fig. 18, P. 33 and 34, Fig. 22, P. 43, Fig. 27, P. 6,9, Fig. 38.