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Elektrische Übertragung, besonders für Traktionsmaschinen.
Gegenstand der Erfindung ist eine elektrische Übertragung, besonders für Traktionsmaschinen, bei welcher die Kraftübertragung vom Antriebsmotor, z. B. Explosionsmotor, auf die angetriebene Welle mittels zweier elektrischer Maschinen erfolgt, die eine kontinuierliche Regelung der Umdrehungen von Null-bis zum Maximum und eine Vervielfachung des Momentes des Explosionsmotors beim Anlauf ermöglichen, wobei die elektrische Übertragung nach erfolgtem Anlauf ausgeschaltet und der Antriebsmotor mit der angetriebenen Welle direkt verbunden wird. Es sind bereits ähnliche elektrische Übertragungseinrichtungen bekannt, bei welchen nach erfolgtem Anlauf der Antriebsmotor mit der angetriebenen Welle direkt verbunden wird, wobei jedoch die hiezu verwendete Kupplung von Hand aus betätigt wird, also der Zeitpunkt der Schaltung vom Bedienungsmann des Fahrzeuges abhängig ist.
Beim Anmeldungsgegenstand erfolgt die Verbindung der Antriebswelle mit der angetriebenen
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samen Regler gleichzeitig mit der Erregerwicklung der beiden Maschinen aus einer Hilfsstromquelle gespeist wird, selbsttätig von diesem Regler aus. Gegenüber den bekannten Ausführungen wird demnach unabhängig vom Bedienenden der richtige Zeitpunkt für die direkte Verbindung der Antriebswelle mit der angetriebenen Welle eingehalten und gleichzeitig die elektrische Kraftübertragung ausgeschaltet. Während der Regelung des Regulieraggregates durch den Hauptregler wird ein und derselbe Widerstand einerseits zur Überbrückung der Erregerwicklung der einen Maschine benutzt, anderseits gleichzeitig in Serie zur Erregerwicklung der zweiten Maschine geschaltet.
Durch diese Schaltanordnung wird nicht nur eine wesentliche Vereinfachung des Hauptschalters gegenüber den bekannten Ausführungen erzielt, sondern durch diese Schaltung der Widerstände eine sehr zweckmässige Feldänderung an beiden Maschinen bewirkt.
Überdies werden zwangläufig mit dem Hauptregler durch einen Bremsschalter in den Rotorstromkreis des Regulieraggregates Bremswiderstände eingeschaltet und gleichzeitig der Gaszustrom zum Explosionsmotor abgedrosselt. Dabei wird der Bremsschalterhebel stets in eine solche Lage gebracht, dass die Traktionsmaschine in jeder Lage des Hauptschalters abgebremst werden kann.
Durch diese Anordnung wird beim Erfindungsgegenstand gegenüber den bekannten Ausführungen eine einfache Handhabung bei der Regelung der elektrischen Übertragungseinrichtung erzielt, nachdem sich diese bloss auf die Betätigung eines Hauptschalters beschränkt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der elektrischen Übertragung gemäss der Erfindung dargestellt.
Der Explosionsmotor 1 treibt die Welle 2, auf der sich der Rotor 4 der Dynamomaschine G befindet, deren Stator 3 mit einer zweiten Welle 5 starr verbunden ist, die zum eigentlichen Antrieb der Traktionsmaschine, z. B. durch Kardanübertragung 6, dient. Auf der Welle 5 befindet sich der Rotor 8 einer zweiten elektrischen Maschine M, deren Stator 7 unter allen Umständen fest ist. Die Welle 5 ist von der Welle 2 unabhängig und wird mit ihr nur unter gewissen Umständen auf die im folgenden beschriebene Art durch eine elektromagnetische Kupplung 9 verbunden.
Die Erregung der Maschinen G und M geschieht von einer fremden Stromquelle, z. B. von einer Akkumulatorbatterie, und wird durch einen besonderen Schalter R mittels des Hebels 13 gesteuert ; dieselbe Quelle dient auch zur Speisung der Elektromagneten der Kupplung 9. Der Erregerstromkreis der Maschinen G und M ist auf der Zeichnung durch starke Striche angedeutet, während die schwachen
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Striche den Erregerkieis. der Elektromagneten der Kupplung 9 und die Leitung für den Schlupfstrom andeuten.
In der punktiert gezeichneten äussersten Linksstellung des Hebels 13 wird die Kupplung 9 von dem Hilfsstrom gespeist, so dass die mit dem Stator 3 der Maschine G fest verbundene Kardanwelle 5 von der durch den Motor 1 angetriebenen Welle 2 abgekuppelt ist. Die Kupplung bleibt bis zur Unterbrechung des zugehörigen Speisestromkreises 15 offen, die lediglich beim Verschieben des Hebels 13 auf den äussersten rechten Kontakt 16 erfolgt.
In der punktiert gezeichneten äussersten Linksstellung des Hebels 13 ist das Feld der Dynamo kurzgeschlossen ; der Erregerstrom aus dem Kreis 20 wird durch die Leitung 10 nur dem Stator 7 des Motors M zugeführt, so dass die Dynamomaschine G überhaupt nicht erregt und daher durch den Motor 1, durch welchen sich der Rotor 4 der Maschine G mit normaler Geschwindigkeit dreht, weder elektrisch noch mechanisch ein Moment oder eine Leistung übertragen wird. Durch Verstellen des Hebels 13 auf den folgenden Kontakt des Schalters oder durch Einschalten eines bestimmten Widerstandes in die Kurzschlussleitung wird ein Teil des Erregerstromes durch den Kreis 11 über die Schleifringe in die Magnetwicklung des Stators 3 der Maschine G geführt.
Bei dieser Lage ist somit die Maschine M noch immer übererregt, die Maschine G hingegen nicht voll erregt und demzufolge verwandelt sich in dieser die vom Motor 1 gelieferte mechanische Energie in einen elektrischen Strom von grosser Intensität aber niedriger Spannung. Dieser Strom wird dann durch den Kreis 12 zum Rotor 8 der Maschine M geführt, durch welche der Schlupfstrom wieder in die auf der Kardanwelle 5 übertragene mechanische Energie umgewandelt wird. Da die Maschine M übererregt ist, kommt unter diesen Umständen ein bedeutendes Drehmoment zustande, das so gross sein soll, dass sich die Traktionsmaschine in Bewegung setzt.
Durch eine weitere Verstellung des Hebels 13 über die Mittellage hinaus nach rechts sinkt die Erregung der Maschine M und steigt die Erregung der Maschine G, so dass die Intensität des in der Maschine G induzierten Stromes sinkt und seine Spannung steigt und demzufolge mit steigender Geschwindigkeit auch das Moment sinkt. Nachdem sich der Rotor 3 zwangläufig mit der Welle 5, also mit der gleichen Geschwindigkeit wie diese dreht, sinkt durch Verstellung des Hebels 13 nach rechts die relative Geschwindigkeit des Stators 3 gegenüber dem Rotor 4 der Maschine G. Durch Zusammenwirken von Rotor und Stator der Maschine G wird ein Teil der Energie des Motors 1 durch Reaktion des Torsionsmomentes der Dynamomaschine G auf die Welle 5 übertragen, so dass die Gesamtleistung durch die beiden Maschinen G und M auf die Welle 5 gleichzeitig übertragen wird.
Durch Verschieben des Hebels 13 nach rechts wird die Leistung stufenweise von der Maschine M auf die Maschine G übertragen, und bei der auf der Zeichnung stark gezeichneten Hebestellung ist die Gesamtleistung auf beide Maschinen gleich verteilt. Die Momente der beiden Maschinen Gund'M summieren sich stets, und das resultierende Moment wird durch die Kardanübertragung übertragen. Dabei beträgt die Geschwindigkeit der Welle 5 die Hälfte der Maximalgeschwindigkeit.
Wie erwähnt, sinkt durch Verstellen des Hebels 13 über die Mittellage hinaus nach rechts die Magnetisierung der Maschine M und steigt die Magnetisierung der Maschine G ; dabei ist die Maschine M nicht vollerregt, während die Maschine G übererregt ist, die Geschwindigkeit der Welle 5 steigt an und die Leistung des Motors 1 wird vorwiegend durch die Torsionsreaktion der Dynamomaschine G auf diese übertragen. Das auf die Welle wirkende Moment sinkt, und wenn sich der Hebel in der rechten strichliert gezeichneten Lage befindet, dann wird die ganze Leistung durch die stark übererregte Maschine G übertragen, während die Maschine M, die fast überhaupt nicht erregt ist, fast gar keine Leistung liefert. Dabei erreicht die Geschwindigkeit der Kardanwelle den Maximalwert, der der Geschwindigkeit der Welle 2 fast gleich kommt.
Damit ist die Regulierung und das Anlaufen beendet und die Welle 5 kann mit der Welle 2 direkt gekuppelt werden. Dies erzielt man durch Verstellen des Hebels 13 auf den äussersten rechten Kontakt 16, was die Unterbrechung der Stromzuführung zum Elektromagneten der Kupplung 9 zur Folge hat. Gleichzeitig wird dadurch auch die Stromzuführung zu den Maschinen G und M ausgeschaltet.
Durch Zurückdrehen des Hebels 13 aus der äussersten Rechtslage wird analog wie früher ausgeführt, die Geschwindigkeit der angetriebenen Welle bis auf Null absinken. Für das Bremsen ist ein besonderer Schalter P vorgesehen, dessen Bewegung vom Hebel 13 abgeleitet ist. Der z. B. durch einen Fusshebel betätigte Hebel 20 dient einerseits zur Regulierung der Gaszufuhr zum Explosionsmotor durch die Regulierklappe 21 während des normalen Ganges im Umfang des Winkels Cl, anderseits zum Bremsen des Motors im Umfang des Winkels y, wo nicht nur die Drosselklappe 21 geschlossen wird, sondern auch Widerstände in den Rotorkreis des Motors M eingeschaltet werden, wodurch man ein wirksames Abbremsen erzielt. In den Rotorkreis 12 ist ausserdem ein ebenfalls mit dem Hebel 13 verbundener Reversierumschalter 23 eingeschaltet, der zum Umschalten des Kreises 12 diept.
Die elektromagnetische Kupplung 9 kann beliebig ausgeführt sein.
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Electrical transmission, especially for traction machines.
The invention relates to an electrical transmission, especially for traction machines, in which the power transmission from the drive motor, e.g. B. Explosion engine, on the driven shaft by means of two electrical machines, which allow continuous control of the revolutions from zero to maximum and a multiplication of the moment of the explosion engine when starting, the electrical transmission switched off after startup and the drive motor with the driven shaft is connected directly. Similar electrical transmission devices are already known in which the drive motor is directly connected to the driven shaft after start-up, but the clutch used for this purpose is actuated by hand, so the time of switching depends on the operator of the vehicle.
In the subject of the application, the drive shaft is connected to the driven one
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The same controller is fed from an auxiliary power source at the same time as the excitation winding of the two machines, automatically from this controller. Compared to the known designs, the correct point in time for the direct connection of the drive shaft to the driven shaft is maintained regardless of the operator and the electrical power transmission is switched off at the same time. During the regulation of the regulating unit by the main controller, one and the same resistor is used on the one hand to bypass the excitation winding of one machine and, on the other hand, connected in series with the excitation winding of the second machine.
This switching arrangement not only significantly simplifies the main switch compared to the known designs, but also brings about a very useful field change on both machines through this switching of the resistors.
In addition, braking resistors are inevitably switched on with the main controller through a brake switch in the rotor circuit of the regulating unit and at the same time the gas flow to the explosion engine is throttled. The brake switch lever is always brought into such a position that the traction machine can be braked in any position of the main switch.
With this arrangement, compared to the known designs, the subject of the invention achieves simple handling when regulating the electrical transmission device, since this is limited to the actuation of a main switch.
The drawing shows an embodiment of the electrical transmission according to the invention.
The explosion engine 1 drives the shaft 2 on which the rotor 4 of the dynamo machine G is located, the stator 3 of which is rigidly connected to a second shaft 5 which is used to actually drive the traction machine, e.g. B. by cardan transmission 6 is used. On the shaft 5 there is the rotor 8 of a second electrical machine M, the stator 7 of which is fixed under all circumstances. The shaft 5 is independent of the shaft 2 and is only connected to it under certain circumstances by an electromagnetic clutch 9 in the manner described below.
The excitation of the machines G and M is done by an external power source, e.g. B. from a storage battery, and is controlled by a special switch R by means of the lever 13; the same source is also used to feed the electromagnets of clutch 9. The excitation circuit of machines G and M is indicated in the drawing by heavy lines, while the weak ones
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Stroke the excitation circle. the electromagnet of the clutch 9 and the line for the slip current indicate.
In the extreme left position of the lever 13, shown in dotted lines, the coupling 9 is fed by the auxiliary current, so that the cardan shaft 5 firmly connected to the stator 3 of the machine G is decoupled from the shaft 2 driven by the motor 1. The coupling remains open until the associated supply circuit 15 is interrupted, which only takes place when the lever 13 is moved to the rightmost contact 16.
In the extreme left position of the lever 13, shown in dotted lines, the field of the dynamo is short-circuited; the excitation current from the circuit 20 is fed through the line 10 only to the stator 7 of the motor M, so that the dynamo G is not energized at all and therefore neither by the motor 1, through which the rotor 4 of the machine G rotates at normal speed a torque or power is transmitted electrically or mechanically. By adjusting the lever 13 to the following contact of the switch or by switching on a certain resistor in the short-circuit line, part of the excitation current is passed through the circuit 11 via the slip rings into the magnet winding of the stator 3 of the machine G.
In this situation, the machine M is still overexcited, but the machine G is not fully excited and consequently the mechanical energy supplied by the motor 1 is converted into an electrical current of great intensity but low voltage. This current is then passed through the circuit 12 to the rotor 8 of the machine M, through which the slip current is converted back into the mechanical energy transmitted on the cardan shaft 5. Since the machine M is overexcited, a significant torque is generated under these circumstances, which should be so great that the traction machine starts moving.
By moving the lever 13 further to the right beyond the central position, the excitation of the machine M decreases and the excitation of the machine G increases, so that the intensity of the current induced in the machine G decreases and its voltage increases and, consequently, that too with increasing speed Moment sinks. After the rotor 3 inevitably rotates with the shaft 5, i.e. at the same speed as this, the relative speed of the stator 3 compared to the rotor 4 of the machine G decreases by moving the lever 13 to the right. The interaction of the rotor and stator of the machine G, part of the energy of the motor 1 is transferred to the shaft 5 by the reaction of the torsional moment of the dynamo machine G, so that the total power is transferred to the shaft 5 by the two machines G and M at the same time.
By moving the lever 13 to the right, the power is gradually transferred from the machine M to the machine G, and in the lifting position, which is clearly shown in the drawing, the total power is evenly distributed between both machines. The torques of the two Gund'M machines always add up, and the resulting torque is transmitted through the cardan transmission. The speed of the shaft 5 is half of the maximum speed.
As mentioned, by moving the lever 13 beyond the central position to the right, the magnetization of the machine M decreases and the magnetization of the machine G increases; The machine M is not fully excited while the machine G is overexcited, the speed of the shaft 5 increases and the power of the motor 1 is mainly transmitted to the dynamo machine G by the torsional reaction. The moment acting on the shaft decreases, and when the lever is in the right-hand dashed position, then all of the power is transferred by the strongly overexcited machine G, while the machine M, which is almost not excited at all, has almost no power supplies. The speed of the cardan shaft reaches the maximum value, which is almost equal to the speed of shaft 2.
This completes the regulation and start-up and the shaft 5 can be coupled directly to the shaft 2. This is achieved by moving the lever 13 to the extreme right contact 16, which results in the interruption of the power supply to the electromagnet of the clutch 9. At the same time, the power supply to the machines G and M is switched off.
By turning the lever 13 back from the extreme right position, the speed of the driven shaft is reduced to zero in an analogous manner to earlier. A special switch P, the movement of which is derived from the lever 13, is provided for braking. The z. B. by a foot lever operated lever 20 serves on the one hand to regulate the gas supply to the explosion engine through the regulating flap 21 during normal gear in the scope of the angle Cl, on the other hand to brake the motor in the scope of the angle y, where not only the throttle valve 21 is closed, but also resistors are switched on in the rotor circuit of the motor M, whereby an effective braking is achieved. In addition, a reversing switch 23, which is also connected to the lever 13, is switched on in the rotor circuit 12, which switches over the circuit 12.
The electromagnetic clutch 9 can be designed as desired.
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