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Fahrzeug mit dieselelektrischer Kraftübertragung Bei dieselelektrischen
Fahrzeugen hat man versucht, die Leistung der elektrischen Kraftübertragung an die
vom Dieselmotor zur Verfügung stehende konstante Leistung dadurch anzupassen, daß
man dem Generator eine bestimmte Eigencharakteristik gab oder seine Erregung, abhängig
von den jeweiligen Betriebsbedingungen, änderte. Die elektrische Leistung und die
zur Verfügung stehende Dieselmotorenleistung durch Schaltvorgänge bei den Motoren
anzupassen, führte in der Regel zu keinem befriedigenden Erfolg. Man begnügte sich
daher damit, einen Umschalter im Motorenstromkreis vorzusehen, durch den die Motoren
zunächst beim. Anfahren in Reihe miteinander, bei steigender Geschwindigkeit parallel
zueinander an die Klemmen des Generators gelegt werden.
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In Fig. x ist die Charakteristik einer dieselelektrischen Kraftübertragung
dargestellt, wie sie sich zunächst bei den bekannte: Regelverfahren ergibt. Als
Abszisse ist in dem Diagramm die Zugkraft aufgetragen. Als Ordinaten sind der Generatorstrom
JG, die Leistung des Dieselmotors Lv und die Fahrgeschwindigkeit V benutzt. Das
Diagramm gilt für einen gegenkompoundierten Generator. Die Höchstleistung des Dieselmotors
wird nur bei der Zugkraft von zooo kg erreicht; oberhalb und unterhalb dieser Zugkraft
ist der Dieselmotor nicht voll ausgenutzt. Das gleiche gilt für den Generator, der
bei hoher Zugkraft durch den großen Generatorstrom stark belastet wird und für diesen
hohen Strom bemessen sein muß.
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Auch bei der bekannten Verwendung von Generatoren mit gegenkompoundierter
Erregermaschine wird eine vollkommene Ausnutzung der vom Verbrennungsmotor abzunehmenden
Leistung nicht erreicht. Wendet man selbst bei derartigen Maschinen ReihenparalleIschaltung
der Bahnmotoren an, so wird man sich immer nur der Grenze der möglichen Leistungsabgabe
der antreibenden Verbrennungskraftmaschine nähern.
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Erfindungsgemäß wird während der Reihenschaltung der Motoren die Dieselleistung
durch zusätzliche Beeinflussung des Brennstoffreglers erhöht, um die Ausnutzung
eines dieselelektrischen Fahrzeuges mit selbsttätiger Umschaltung der Motoren von
Reihen- auf Parallelschaltung zu erhöhen bzw. das Gewicht des Antriebsaggregates
zu verringern. Da die Reihenschaltung der Fahrmotoren, wie aus den Fig. z bis 3
ersichtlich, nur bei großer Zugkraft verwendet wird, z. B. bei Steigungen, so ist
es zulässig, die Leistung der Verbrennungskraftmäschine einige Zeit ohne Schaden
über den Dauerwert hinaus zu steigern. Vorteilhaft wird man dann bei der Umschaltung
der Motoren von Parallel- auf Reihenschaltung durch ein zusätzliches Solenoid den
Zentrfugalregler für die Steigerung der Brennstoffzufuhr -des Dieselmotors im Sinne
erhöhter Kraftmittelzufuhr selbsttätig verstellen. Die Umschaltung der Motoren von
Reihen- auf Parallelschaltung
und umgekehrt erfolgt bei einer Zugkraft,
die, entsprechend der Generatorcharakteristik, für Parallel- und Reihenschaltung
der Motoren gleiche Fahrgeschwindigkeiten bzw. gleiche Leistungen ergibt.
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Fig. 2 zeigt die Charakteristik, die sich bei einem Fahrzeug mit zwei
Motoren ergibt. Bei der Zugkraft 1300 erfolgt eine selbsttätige Umschaltung der
vorher parallel liegenden Motoren auf Reihenschaltung. Es muß zunächst abwegig erscheinen,
eine derartige Umschaltung dann vorzunehmen, wenn man die Fahrgeschwindigkeit erhöhen
will. Das Diagramm zeigt, daß dieser Erfolg tatsächlich eintritt.
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Bei der Umschaltung sinkt der Generatorstrom auf den Stromwert eines
Motors ab. Fig. 3 zeigt die zugehörige Generatorcharakteristik. Aus ihr ergibt sich,
daß bei dem Sinken des Generatorstromes nach der Umschaltung die Spannung sofort
stark ansteigt, und zwar so stark, daß der Generator wieder unterhalb des Punktes
höchster Leistung arbeitet. Bei Steigerung der Zugkraft steigt also auch die Leistung
des Generators bzw. des Dieselmotors wieder an. Es ergibt sich vom Umschaltpunkt
aus die Kurve LDR als Leistung des Dieselmotors für Reihenschaltung der Motoren.
Die erhöhte Leistung bedingt auch, daß die Motorgeschwindigkeit weniger absinkt
als bei parallel geschalteten Motoren. Die Motorgeschwindigkeit folgt dem Verlauf
der Kurve VR (vgl.' Fig. 2). Für die Umschaltung wählt man am besten den Zeitpunkt,
der nahe dem Schnittpunkt der Kurven VR und VL liegt, in dem kein erheblicher Geschwindigkeitssprung
auftreten kann. Die richtige Wahl des Umschaltmomentes ist insbesondere von Bedeutung
bei nicht sehr flacher Generatorcharakteristik. Die etwas gekrünunte Generatörcharakteristik
wird man beim Entwurf häufig vorziehen, da die Abflachung der Charakteristik nur
durch verteuernde Maßnahmen, insbesondere Vergrößerung der Generatordimensionen,
erkauft werden kann, was zu vermeiden ist, um dem Fahrzeug ein möglichst niedriges
-Gewicht zu geben.
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Statt im Schnittpunkt der Kurven V und VR kann man den Umschaltpunkt
auch nahe dem Schnittpunkt der Kurven LD und LDR wählen. Beide Schnittpunkte liegen
nahe beieinander, und es ist praktisch für die Steuerung ohne Einfluß, in welchem
Schnittpunkt die Umschaltung vorgenommen wird. Bei dem Entwurf wird man zweckmäßig
von der Fig. 3 ausgehen. Man entnimmt dann der Kurve LD zwei Werte gleicher Leistung,
also gleicher Ordinate, jedoch mit doppelt so großem Strom (Verhältnis der Ordinaten
1: 2).
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Fig. q. zeigt eine schematische Darstellung der Schaltung. Der Generator
i wird von dem Dieselmotor 2 angetrieben. Der Generator ist mit einer Fremderregerwicklung
3, einer Eigenerregung q. und einer Kompounderregung 5 versehen.. Der Generator
speist über den Umschalter 9 die beiden Motoren 6 und 7. Der Umschalter 9 wird mit
Hilfe des Schaltmagneten 11 durch das Stromrelais 8, dessen Wicklung im Stromkreis
der Motoren 6 und 7 oder eines der Motoren liegt, geliefert.
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Als Umschaltkriterium kann man statt des Motorenstromes auch die Generatorspannung
verwenden. In diesem Falle muß man jedoch den Ansprechwert der Umschalteinrichtung
nach ihrem. Ansprechen verändern, da die Rückschaltung bei einem anderen Spannungswert
vor sich gehen muß. Die hierfür in Frage kommenden Spannungswerte kann man, wie
Fig.3 zeigt, der Generatorcharakteristik entnehmen.
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Selbsttätige Schalteinrichtungen zum Umschalten von Reihen- auf Parallelschaltung
sind bekannt, jedoch -hat man bisher den Umschaltzeitpunkt nie so gewählt, daß sich
eine stoßfreie Umschaltung ergab, und benötigte daher besondere Hilfseinrichtungen
zur Verhinderung von Spannungsstößen. Man sah etwa Schalteinrichtungen vor, die
während der Umschaltung die Generatorerregung schwächen. Diese bekannten Einrichtungen
mildern zwar. die im elektrischen Stromkreis auftretenden Stöße, vorausgesetzt,
daß die Umschaltung vom Führer im günstigsten Moment vorgenommen wird; beobachtet
der Führer jedoch nicht laufend die Meßinstrumente, so ist eine stoßfreie Umschaltung
auch bei Schwächung der Generatorerregung nicht zu erwarten. Neben den bei der Umschaltung
auftretenden Leistungsstößen wird das Fahrzeug nicht entsprechend der vor der Umschaltung
zulässigen Höchststromstöße des Generators voll ausgenutzt.
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Als wesentlicher Vorteil der gemäß der Erfindung vorgenommenen selbsttätigen
Umschaltung ist eine bessere Ausnutzung des Dieselgeneratoraggregates bzw. Verringerung
der bisher installierten Leistung festzustellen.
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Die Schalteinrichtungen nach der Erfindung sind insbesondere für Fahrzeuge
von Vorteil, die mit nicht allzu hohen Geschwindigkeiten arbeiten, also z. B. Kleinbahnfahrzeugen
mit Fahrgeschwindigkeiten bis zu etwa 5o km pro Stunde. Bei derartigen Fahrzeugen
ist die Leistungscharakteristik der Fig. i mit niedriger Leistung bei kleiner Zugkraft
an sich von Vorteil, da sie ein zu starkes Ansteigen der Wagengeschwindigkeit verhindert.
Durch die Erfindung wird die Anwendungsmöglichkeit der die Charakteristik nach Fig.
i ergebenden an sich einfachen Schaltungen gerade bei solchen Fahrzeugen wesentlich
erweitert.
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Die Änderung der Dieselleistung bei Reihenschaltung wird bei dem Ausführungsbeispiel
der
Fig. q. dadurch erreicht, daß der Brennstoffregler zo durch ein Solenoid 12, dessen
Stromkreis über die Schaltwalze 9 geführt ist, zunächst beeinflußt wird.