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Anordnung zum Ausgleich von Temperaturschwankungen in der Erregerwicklung der Generatoren dieselelektrischer Fahrzeuge.
Bei dieselelektrischen Fahrzeugen, bei denen die Leistung des Generators selbsttätig durch geeignete Dimensionierung seiner Erregerwicklungen, insbesondere Anwendung einer Gegenkompoundierung und Selbsterregung konstant gehalten werden soll, hängt die Einhaltung des gewünschten Leistungswertes wesentlich von der genauen Einhaltung der Wicklungswerte ab. Nun ändert sieh bekanntlich bei selbsterregten Generatoren die Grösse des in der Selbsterregerwicklung fliessenden Stromes bei Temperaturänderungen abhängig vom Widerstand der Erregerwicklung beträchtlich, so dass sich erhebliche Abweichungen von dem Idealwert der konstanten Leistung ergeben können. Dieses nachteilige Ergebnis tritt insbesondere dadurch ein, dass das vorbestimmte Verhältnis der Selbsterregung und Gegenkompoundierung bzw. Ankerrückwirkung gestört wird.
Zum Ausgleich der durch Temperaturänderungen verursachten Widerstandsänderungen bei den Erregerwicklungen der Generatoren hat man für dieselekektrische Fahrzeuge bereits temperaturabhängig
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streifen denkbar, die einen Zusatzwiderstand im Erregerkreis temperaturabhängig schalten. Diese Widerstandsschaltung bewirkt jedoch eine gewisse Unstetigkeit in der Charakteristik der Kraftübertragung, falls man nicht eine grosse Zahl von Bimetallstreifen vorsehen will.
Erfindungsgemäss wird die Temperaturkompensation bei der Erregerwicklung des Generators im dieselelektrischen Fahrzeug durch Anwendung einer Kunstschaltung erzielt, wie man sie aus der Messtechnik zum Ausgleich von Temperaturschwankungen bereits kennt. Es wird also beispielsweise einem Teil der Erregerwicklung ein Widerstand mit sehr hohem positiven Temperaturkoeffizienten parallel geschaltet, der erfindungsgemäss als ähnliches thermisches Abbild der Erregerwicklung des Generators gebaut ist. In Reihe mit dieser Parallelkombination liegt ein Widerstand, dessen Ohmwert sich mit der Temperatur möglichst wenig ändert.
Während der Temperaturverlauf im Abbild dem Temperaturverlauf in der Erregerwicklung des Generators der Tendenz nach gleichen soll, wird die Temperatur des thermischen Abbildes dem Absolutwert nach zweckmässig um ein Vielfaches höher als die Temperatur der Erregerwicklung des Generators gewählt.
In der Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Der vom Dieselmotor 1 angetriebene Generator besitzt den Anker : 2 und die Selbsterregerwicklung 3 ; der Generator speist die Fahrmotoren 4. Einem Teil der Erregerwicklung : 3 ist ein Widerstand 5 parallel geschaltet, der in der oben geschilderten Weise gebaut ist. In Reihe mit dieser Kombination liegt ein weiterer Widerstand 6 mit niedrigem positivem Temperaturkoeffizienten.
Steigt nun die Temperatur der Erregerwicklung 3, so sinken trotzdem die Erregeramperewindungen dieser Wicklung nicht oder nur wenig, da in der aus der Erregerwicklung und dem Widerstand 5 bestehenden Stromverzweigung der Stromanteil der Erregerwicklung ansteigt, während der Stromanteil des Widerstandes mit hohem positivem Temperaturkoeffizienten absinkt.
Damit die Wirtschaftlichkeit der Übertragung durch Vergrösserung der Erregerverluste im Widerstand 5 nicht beeinträchtigt wird, ist es zweckmässig, diesem Widerstand 5 einen möglichst grossen Absolutwert zu geben. Um trotzdem die Stromverteilung zwischen Erregerwicklung und Widerstand in ausreichender Weise zu beeinflussen, wählt man nun erfindungsgemäss die Endtemperatur des Widerstandes 5 beträchtlich höher als die Temperatur in der Erregerwicklung. Damit der Temperaturverlauf
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im Widerstand dem Temperaturverlauf in der Erregerwicklung ähnelt, kann man den Widerstand mit einer Umhüllung versehen, die ihm eine ausreichende Wärmekapazität verleiht, und die die Wärme gut leitet, so dass die Temperatur des Widerstandes langsam ansteigt. Hiefür eignet sich z.
B. ein Ölbad oder eine metallische Umhüllung, die von dem Parallelwiderstand durch eine dünne Isolationsschicht getrennt ist. Bei Änderungen des den Widerstand durchfliessenden Stromes ändert sich der Ohmwert des Widerstandes dann erst nach einiger Zeit, die Zeitkonstante des Widerstandes wird also der Zeit- konstante der Erregerwicklung angeglichen.
In der Schaltung der Fig. 2 wird der Widerstand 5, der der Erregerwicklung 3 parallel liegt, durch einen besonderen Widerstand 7 beheizt, der mit dem Widerstand 6 in Reihe geschaltet ist. Eine andere Schaltung für die indirekte Beheizung zeigt Fig. 3. Der Heizwiderstand 7 liegt hier an den Klemmen des Generators 2. Da die Spannung des Widerstandes 7 ein Mass für den Erregerstrom in der Wicklung- ist und daher den Temperaturverlauf in der Erregerwicklung 3 bestimmt, kann auch mit der Schaltung der Fig. 3 die gewünschte Temperaturkompensation herbeigeführt werden. Die Schaltung der Fig. 3 hat den Vorteil, dass der Widerstand 7 mit erhöhter Spannung betrieben werden kann. Bei indirekter Beheizung bettet man den Widerstand 5 vorteilhaft in ein Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit, z. B. Sand.
An Stelle der in der Figur dargestellten Kompensationsschaltungen kann man auch sogenannte temperaturfreie Schaltungen verwenden, z. B. die von Swinburne für Messinstrumente angegebene
Schaltung, bei der mit der zu kompensierenden Wicklung ein Widerstand in Reihe, Wicklung und Widerstand ein zweiter Widerstand parallel und zu der Parallelschaltung ein dritter Widerstand in Reihe geschaltet ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Anordnung zum Ausgleich von Temperaturschwankungen in der Erregerwicklung der Genera- toren dieselelektrischer Fahrzeuge, gekennzeichnet durch einen zu der Erregerwicklung oder einem Teil dieser Wicklung parallel geschalteten temperaturabhängigen Widerstand, der als thermisches Abbild der Erregerwicklung gebaut ist und eine beträchtlich höhere Temperatur, als die Erregerwicklung aufweist, sowie zweckmässig einen höheren positiven Temperaturkoeffizienten, als die Erregerwicklung besitzt.
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Arrangement to compensate for temperature fluctuations in the excitation winding of the generators of diesel-electric vehicles.
In diesel-electric vehicles, in which the output of the generator is to be kept constant automatically by suitable dimensioning of its exciter windings, in particular by using counter-compounding and self-excitation, compliance with the desired output value depends essentially on the exact compliance with the winding values. As is well known, with self-excited generators, the magnitude of the current flowing in the self-excitation winding changes considerably when the temperature changes, depending on the resistance of the excitation winding, so that considerable deviations from the ideal value of the constant power can result. This disadvantageous result occurs in particular because the predetermined ratio of self-excitation and counter-compounding or armature reaction is disturbed.
In order to compensate for the changes in resistance caused by temperature changes in the exciter windings of the generators, it is already temperature-dependent for diesel-electric vehicles
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strips that switch an additional resistor in the excitation circuit depending on the temperature. However, this resistance circuit causes a certain discontinuity in the characteristics of the power transmission, if one does not want to provide a large number of bimetal strips.
According to the invention, the temperature compensation in the field winding of the generator in the diesel-electric vehicle is achieved by using an artificial circuit, as is already known from measurement technology to compensate for temperature fluctuations. For example, a resistor with a very high positive temperature coefficient is connected in parallel to part of the excitation winding, which resistor is constructed according to the invention as a similar thermal image of the excitation winding of the generator. In series with this parallel combination is a resistor, the ohmic value of which changes as little as possible with temperature.
While the temperature profile in the image should tend to resemble the temperature profile in the exciter winding of the generator, the temperature of the thermal image is expediently chosen in terms of absolute value to be several times higher than the temperature of the exciter winding of the generator.
In Fig. 1, an embodiment of the invention is shown. The generator driven by the diesel engine 1 has the armature: 2 and the self-excitation winding 3; the generator feeds the traction motors 4. Part of the field winding: 3, a resistor 5 is connected in parallel, which is built in the manner described above. In series with this combination is another resistor 6 with a low positive temperature coefficient.
If the temperature of the excitation winding 3 rises, the excitation amp windings of this winding will not or only slightly decrease, since the current component of the excitation winding increases in the current junction consisting of the excitation winding and the resistor 5, while the current component of the resistor with a high positive temperature coefficient decreases.
So that the efficiency of the transmission is not impaired by increasing the excitation losses in the resistor 5, it is advisable to give this resistor 5 an absolute value that is as large as possible. In order to nevertheless sufficiently influence the current distribution between the field winding and the resistor, according to the invention, the end temperature of the resistor 5 is now chosen to be considerably higher than the temperature in the field winding. So that the temperature curve
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resembles the temperature curve in the field winding in terms of resistance, the resistor can be provided with a covering that gives it sufficient heat capacity and that conducts heat well so that the temperature of the resistor increases slowly. For this z.
B. an oil bath or a metallic casing which is separated from the parallel resistor by a thin insulation layer. When the current flowing through the resistor changes, the ohmic value of the resistor only changes after some time, so the time constant of the resistor is adjusted to the time constant of the excitation winding.
In the circuit of FIG. 2, the resistor 5, which is parallel to the excitation winding 3, is heated by a special resistor 7 which is connected in series with the resistor 6. Another circuit for indirect heating is shown in FIG. 3. The heating resistor 7 is connected to the terminals of the generator 2. Since the voltage of the resistor 7 is a measure of the excitation current in the winding and therefore determines the temperature profile in the excitation winding 3, the desired temperature compensation can also be brought about with the circuit of FIG. The circuit of FIG. 3 has the advantage that the resistor 7 can be operated with increased voltage. In the case of indirect heating, the resistor 5 is advantageously embedded in a material with low thermal conductivity, e.g. B. sand.
Instead of the compensation circuits shown in the figure, so-called temperature-free circuits can also be used, e.g. B. that specified by Swinburne for measuring instruments
Circuit in which a resistor is connected in series with the winding to be compensated, a second resistor is connected in parallel with the winding and resistance and a third resistor is connected in series with the parallel connection.
PATENT CLAIMS:
1. Arrangement to compensate for temperature fluctuations in the excitation winding of the generators of diesel-electric vehicles, characterized by a temperature-dependent resistor connected in parallel to the excitation winding or a part of this winding, which is built as a thermal image of the excitation winding and a considerably higher temperature than the excitation winding has, and expediently a higher positive temperature coefficient than the excitation winding has.