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Motorlokomotive mit elektrischer Kraftübertragung.
Die Erfindung bezieht sich auf Fahrzeuge, insbesondere Lokomotiven und Triebwagen, die mit Verbrennungsmotoren (Explosions-oder Hoehdruckmotoren) und elektrischer Kraftübertragung ausgestattet sind und hat den Zweck, durch besondere Dimensionierung der Maschinen die Bedienung auf die Handhabung des Gas-oder Brennstoffhebels zu beschränken und trotzdem eine praktisch genügende automatische Konstanthaltung der Maschinenleistung unabhängig von den Fahrwiderständen ohne Beeinflussung der Dynamoerregung zu erzielen.
Sie umfasst ein Konstruktionsverfahren, das zur Erreichung des genannten Zweckes dem Verbrennungsmotor eine beträchtliche Tourenschwankung gestattet, während die Dynamomaschinen und Motoren verhältnismässig überdimensioniert sind, so dass sie eine besondere Überlastbaikeit in bezug auf Erregung und Klemmenspannung bei erhöhter Tourenzahl aufweisen.
Die bisher bekannten Ausführungen besitzen in der Regel einen Verhennungsmotor, dessen Tourenzahl durch einen Präzisionsregler innerhalb enger Grenzen nahezu konstant gehalten wild. Die damit gekuppelten Dynamomaschinen sind in weiten Grenzen entweder von Hand oder automatisch, manchmal auch unter Zuhilfenahme einer fremden Stromquelle regelbar. Das Vorhandensein des Präzisionsreglers nimmt dem Verbrennungsmotor die Elastizität der Tourenzahl und damit der Dynamo die Möglichkeit, bei verringerter Stromentnahme eine wesentlich höhere Spannung und Leistung abzugeben.
Die Notwendigkeit der Vorkehrungen zur Regulierung der Erregung ergibt sich aus dem Bestreben bei der nahezu konstanten Tourenzahl die Maschinenleistung konstant zu halten, denn bei konstanter Tourenzahl kann bei einer durch erhöhte Fahrwiderstände (Steigung, Gewicht, Gegenwind) bedingten grösseren Stromentnahme die Spannung nur durch Verringerung der Erregung umgekehrt proportional der Stromstärke verringert werden.
Derartige Anordnungen ergeben zwar die theoretische Möglichkeit, ständig die volle Motorleistung bei gleichbleibender Tourenzahl auszunützen und somit die geringste Fahrzeit zu erzielen, erfordern aber dann eine ständige Regulierung und lenken damit die Aufmerksamkeit des Führers von der Strecke in unzulässiger Weise ab.
Die Erfindung verzichtet zwecks Erzielung einer möglichst einfachen Schaltung und Bedienung
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schwankung der eigenerregten Dynamomaschine, anderseits dem mit sinkender Tourenzahl steigenden Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine. Sie ermöglicht somit durch Verwendung besonders dimensionieiter Verbrennungskraft-und elektrischer Maschinen eine ausserordentlich einfache Schaltung und die ausschliessliche Regelung der Leistung durch den Brennstoff-oder Gashebel, wobei die auftretenden Tourenschwankungen des Aggregates im Verein mit der Eigenerregung der Dynamomaschine eine praktisch genügende Konstanthaltung der Leistung bewirken.
Dies sei an Hand eines Beispieles erläutert : Ein Triebwagen besitze als Verbrennungsmotor einen vierzylindrigen Benzinmotor VM, Fig. 4, dessen Leistung in der direkt gekuppelten Dynamomaschine D mit Erregermaschinen E in elektrische Energie umgesetzt, die wiederum durch die Elektromotoren EM den Triebachse zugeführt werde. Das Schaltungsschema ist äusserst einfach ; denn es enthält ausser den Fahrtrichtungsschaltern lediglich einen Feldregler für die Gleichstrom-Nebenschlussmaschine.
Dieser Nebenschlussregler dient nur dazu, die Eigenerregung beim Anfahren und Verschubdienst duich Kuizschliessen verstärken zu können, kann aber während der Fahrt auf der durch den Versuch prmittr11r-n
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Stellung unverändert stehen bleiben, so dass die Erregung der Dynamomaschil1e nur von den Tourenschwankungen, --die durch die Belastung heivoigerufen werden, beeinflusst wird.
Fig. 1 zeigt die Leistungskurven des Benzinmotors. Besonders die flachen Kurven bei Teilbelastungen sind für den Bahnbetrieb günstig, da das Drehmoment bei verminderter Tourenzahl stark ansteigt. Fig. 2 zeigt die Magnetisierungslinie der Dynamomaschine und die Erregerspannung, die bei lmrzgeschlossenem Erregerwiderstand gleich der Klemmenspannung ist. Die Magnetisierungslinie ist bei der Konstruktion der Dynamomaschine durch reichliche Dimensionierung günstig für die automatische Leistungsregulierung zu beeinflussen. Fig. 3 zeigt den durch die Elektromotorencharakteristik gegebenen Zusammenhang der Stromstäl ke mit der Zugkraft des Triebwagens.
Aus dieser Kurve sind unter Benützung der Fig. 1 und 2 die Kurve für die Spannung bei Vollast (Kulve a) und jene für die Spannung bei Halblast (Kurve b) entwickelt worden. Man ersieht aus der Gegenüberstellung der Kurven a'und b', die für absolut konstante Leistung gelten, für Halblast eine praktisch genaue automatische Leistungsregulierung, während für Vollast durch den Tourenabfal1 eine Leistungsverminderung bis zu 30% eintritt, welcher Prozentsatz aber durch reichlicher Dimensionierung der Maschine vermindert werden könnte
Wesentlich ist, dass eine eigenerregte Dynamomaschine oder ein Aggregat, bestehend aus Haupt- dynamo und zwangläufig gekuppelter eigenerregter Erregermaschine verwendet wird,
denn nur im Falle der Eigenerregung können die Tourenschwankungen die entsprechend starken Spannungsschwankungen bewirken, die zur automatischen Leistungsregulierung nötig sind. Weiters ist wesentlich, dass die
Maschinen (Verbrennungsmotor, Dynamomaschine, Elektlomotoren) derart dimensioniert werden, dass die Tourenschwankungen des Aggregates eine genügend weitgehende Leistungsregulierung bewirken, um auf eine Beeinflussung der Erregung während der Fahl t verzichten zu können.