DE584470C

DE584470C - Device for regulating a drive to constant power with electrical power transmission between the drive shaft and the loaded shaft

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Publication number: DE584470C
Application number: DED62381D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1931-11-25
Filing date: 1931-11-25
Publication date: 1933-09-20

Description

Vorrichtung zur Regelung eines Antriebs auf konstante Leistung mit elektrischer Kraftübertragung zwischen der Antriebswelle und der belasteten Welle Bei der Ausnutzung einer zur Verfügung stehenden Energie ist es im allgemeinen erwünscht, das Kraftmoment und die Geschwindigkeit der angetriebenen Lastwelle dem Kraftmoment und der Geschwindigkeit der Antriebswelle anzupassen-. In dem besonderen Falle, wo mit Rücksicht auf die verfügbare Höchstleistung oder auf den günstigsten Wirkungsgrad Kraftmoment und Geschwindigkeit der antreibenden Welle innerhalb enger Schwankungsgrenzen festgelegt sind, muß man in jedem Augenblick das Kraftmoment und die Geschwindigkeit der belasteten Welle in weiten Grenzen der Leistung der Antriebswelle anpassen können. Wenn z. B. ein Dieselmotor ein Fahrzeug antreiben soll, so ist es wichtig, die Geschwindigkeit dieses Motors möglichst konstant zu halten, gleichgültig, wie die Steigung des von dem Fahrzeug durchlaufenen Weges ist.Device for regulating a drive with constant power electrical power transmission between the drive shaft and the loaded shaft When utilizing an available energy, it is generally desirable to the moment of force and the speed of the driven load shaft to the moment of force and to adapt to the speed of the drive shaft. In the special case where with regard to the available maximum power or the most favorable efficiency Moment of force and speed of the driving shaft within narrow fluctuation limits are fixed, one must determine the moment of force and the speed at every moment can adapt the loaded shaft within wide limits of the power of the drive shaft. If z. B. If a diesel engine is to drive a vehicle, it is important to adjust the speed to keep this motor as constant as possible, no matter how the slope of the the vehicle has traveled through.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur selbsttätigen Regelung einer Antriebswelle auf konstante Leistung, wobei die Kraft von der Antriebswelle und der belasteten Welle über einen Stromerzeuger und einen Elektromotor übertragen wird. Zur Regelung dient nun ein Hilfsgenerator, der mit der Differenzgeschwindigkeit zwischen der Geschwindigkeit der Antriebswelle und der Geschwindigkeit der belasteten Welle angetrieben wird.The invention relates to a device for automatic Regulation of a drive shaft to constant power, with the power from the drive shaft and transmitted to the loaded shaft via a power generator and an electric motor will. An auxiliary generator is now used for regulation, which operates with the differential speed between the speed of the drive shaft and the speed of the loaded Shaft is driven.

Die Zeichnung zeigt rechts ein Schaltbild der Vorrichtung und links den mechanischen Teil des Systems. n P ist. die von einer Kraftquelle mit einer Winkelgeschwindigkeit et, angetriebene Welle; R ist die von einem Elektromotor mit einer Winkelgeschwindigkeit u. getriebene Welle. Zwischen den beiden Wellen P und R befindet sich ein Differenzgetriebe D mit einer Winkelgeschwindigkeit U. Zwischen den Geschwindigkeiten u1, u2 und U besteht also eine Beziehung von der Form U = hl u1 -f- h2 u2, wobei kt und k2 numerische Konstanten sind.The drawing shows a circuit diagram of the device on the right and the mechanical part of the system on the left. n P is. the shaft driven by a power source at an angular velocity et; R is the shaft driven by an electric motor at an angular velocity. Between the two shafts P and R there is a differential gear D with an angular speed U. Between the speeds u1, u2 and U there is a relationship of the form U = hl u1 -f- h2 u2, where kt and k2 are numerical constants.

Nimmt man an, daß die Wellen P und R in entgegengesetzter Richtung umlaufen (u1 und u2 also entgegengesetztes Vorzeichen haben), so erkennt man, daß bei einer bestimmten konstanten Geschwindigkeit der Antriebswelle P die Geschwindigkeit U des Differentialsystems wachsen muß, wenn sich die Geschwindigkeit u2 der angetriebenen Welle R verringert und umgekehrt.Assume that the waves P and R go in opposite directions (u1 and u2 have opposite signs), one recognizes that at a certain constant speed of the drive shaft P the speed U of the differential system must increase when the speed u2 of the driven Wave R decreased and vice versa.

Das elektrische System besteht aus einem Stromerzeuger W in mechanischer Verbindung mit der Antriebswelle P, also tonlaufend mit einer Gesch:wiiidigkeit ci u1 wobei c1 eine Konstante ist), aus einem Elektromotor M in mechanischer Verbindung mit der angetriebenen Welle R, also umlaufend mit einer Geschwindigkeit c2 u2 (wobei c2 eine Konstante ist), und zwar können die mechanischen Verbindungen beliebig sein, Riementriebe, Kettengetriebe, Verzahnung oder auch direkter Antrieb: sie sind auf der Zeichnung lediglich durch eine Strichverbindung angedeutet. Dabei gelangt der durch den Generator W erzeugte Strom in den Motor M, welcher die Welle R in Umdrehung versetzt. Ferner gehört dazu ein von dem Diferential,D, angetriebener sekündärer Stromerzeuger G. Um die Geschwindigkeit des Motorsud zu erhöhen oder zu vermindern, würde man bei einer gewöhnlichen elektrischen Übertragung mittels eines Feldreglers auf den Motor 19 einwirken und dabei eine gewisse Energiemenge verlieren. Bei dem neuen System wird nun der von dem Hilfstromerzeuger G gelieferte Strom dazu benutzt, das induzierende Feld des Motors ill zu verändern und dadurch selbsttätig die notwendigen Änderungen der Geschwindigkeit und des Kraftmomentes hervorzurufen. je höher das anzutreibende Kraftmoment ist, um so langsamer muß die angetriebene Welle R bei der gegebenen motorischen Leistung umlaufen. Das ist bei der dargestellten Vorrichtung der Fall, da sich die Winkelgeschwindigkeit des Differentialsystems erhöht, sobald sich die Winkelgeschwindigkeit der angetriebenen Welle vermindert, vorausgesetzt, daß die Geschwindigkeit der Antriebswelle während dieser Zeit konstant bleibt. Demgemäß verstärkt sich der von dem Hilfstromerzeuger G erzeugte Erregerstrom, wodurch eine Erhöhung des induzierenden Feldes im Motor M hervorgerufen wird, was die Geschwindigkeit verringert und das Kraftmoment erhöht.The electrical system consists of a power generator W in mechanical Connection with the drive shaft P, that is to say running smoothly with one speed ci u1 where c1 is a constant), from an electric motor M in mechanical connection with the driven shaft R, i.e. rotating at a speed c2 u2 (where c2 is a constant), the mechanical connections can be arbitrary, Belt drives, chain drives, toothing or even direct drive: they are only indicated in the drawing by a line connection. Included the current generated by the generator W enters the motor M, which drives the shaft R set in rotation. It also includes one driven by the differential, D Secondary generator G. To increase the speed of the motor brew or would be reduced in an ordinary electrical transmission by means of a field regulator act on the motor 19 and thereby a certain amount of energy lose. In the new system, the one supplied by the auxiliary power generator G is now used Current used to change the inducing field of the motor ill and thereby the necessary changes in speed and moment of force automatically to evoke. the higher the torque to be driven, the slower the must driven shaft R rotate at the given motor power. That is at the illustrated device the case, since the angular velocity of the differential system increases as soon as the angular speed of the driven shaft decreases, provided that the speed of the drive shaft is constant during this time remain. Accordingly, the excitation current generated by the auxiliary power generator G increases, whereby an increase in the inducing field in the motor M is caused, what the speed decreases and the moment of force increases.

Gegenüber einem System, das einfach Serienmotoren benutzt, die in einem gewissen Maße selbstregelnd sind, besteht der Vorteil darin, daß man in vorliegendem Fall eine bessere Selbstregelung erzielt, und zwar eine solche, welche praktisch nicht begrenzt ist wie bei dem Serienmotor, der einerseits Anlaßwiderstände benötigt, andererseits Nebenschlußwiderstände großer Abmessung, um die starken Ströme zu beeinflussen.Compared to a system that simply uses series engines that are in are self-regulating to a certain extent, the advantage is that in the present Case a better self-regulation is achieved, and one that is practical is not limited as with the series engine, which on the one hand requires starting resistors, on the other hand, large size shunt resistors to influence the strong currents.

Die Charakteristiken des Motors ill, welcher die Widerstandswelle antreibt, nähern sich bei der Anordnung nach der Erfindung dem Nebenschlußmotor, weil die Potentialdifferenz an den Klemmen des Ankers des Motors 117 beständig diejenige bleibt, welche an den Klemmen des Stromerzeugers W auftritt und welche bei einem gegebenen Wert »von ui im wesentlichen konstant ist; aber während beim Nebenschlußmotor das induzierende Feld von selbst konstant bleibt und ein Feldregler eingestellt werden muß, um die erforderlichen Geschwindigkeitsänderungen zu erzielen, verändert sich bei der neuen Anordnung dieses induzierende Feld selbsttätig entgegengesetzt zurr Kraftmoment. Der Motor 111 verhält sich also wie ein Nebenschlußmotor, dessen Feldregler fortlaufend und selbsttätig verstellt wird.The characteristics of the motor ill which the resistance wave drives, approach the shunt motor in the arrangement according to the invention, because the potential difference at the terminals of the armature of the motor 117 is consistently that remains, which occurs at the terminals of the power generator W and which at a given value »of ui is essentially constant; but while with the shunted motor the inducing field remains constant by itself and a field regulator is set must be changed in order to achieve the required speed changes With the new arrangement, this inducing field is automatically opposed to the moment of force. The motor 111 behaves like a shunt motor, its Field controller is continuously and automatically adjusted.

Aus dem Umstand, daß bei normalem Lauf die er findungsg emäß e Anordnung keines Widerstandes bedarf, um sich den Änderungen des treibenden Kraftmomentes anzupassen, ergibt sich, daß man auf diese Art den Energieverlust vermeidet, der sonst in den Widerständen entsteht, unabhängig davon, ob es sich um Serienmotoren oder um Nebenschlußmotoren handelt.From the fact that with normal running he according to the invention e arrangement no resistance is required in order to adapt to the changes in the driving force moment adjust, it follows that one avoids the loss of energy in this way that otherwise arises in the resistors, regardless of whether they are series engines or shunt motors.

Die Verbindungen zwischen dem Motor und den Stromerzeugern können je nach den Anwendungsbedingungen der . Vorrichtung verschieden sein, insbesondere kann der Stromerzeuger W an die Klemmen des Ankers des Motors M angeschlossen sein und der Stromerzeuger G auf das Feld von 111 arbeiten, wie in dem dargestellten Ausführungsbeispiel angegeben ist; aber die Erfindung umfaßt auch alle solche Anordnungen, die sich bei Anwendung des beschriebenen elektromechanischen Systems von der dargestellten Ausführungsform durch die gegenseitige Verbindung der induzierten und induzierenden Wicklungen unterschej,den. Insbesondere gilt die Erfindung auch für die Fälle, wo a) der oder die Stromerzeuger f' im Nebenschluß, in Serie, in Kompoundschaltung erregt werden oder wo sie ganz oder teilweise durch den von dem sekundären Stromerzeuger G gelieferten Strom erregt werden, b) der sekundäre Stromerzeuger G in Serie, Nebenschluß oder Kompoundschaltung erregt werden kann'oder aber ganz oder teilweise von dem Strom des Hauptstromerzeugers, c) die Motoren M entweder in ihren Ankern von dem Strom des Hauptgenerators: W gespeist werden, während die Feldmagneten von dem Strom gespeist werden, der entweder von dem sekundären Generator G allein oder von letzterem zusammen mit dem Hauptgenerator W geliefert wird, oder umgekehrt in ihren Ankern von dem sekundären Generator G und in ihren Feldmagneten von dem Generator W gespeist werden.The connections between the engine and the generators can depending on the conditions of use of the. Device may be different, in particular the generator W can be connected to the terminals of the armature of the motor M. and the power generator G operate on the field of 111, as shown in that Embodiment is given; but the invention also includes all such arrangements which differ when using the described electromechanical system from the one shown Embodiment through the mutual connection of the induced and inducing Windings differ In particular, the invention also applies to the cases where a) the generator or generators f 'in shunt, in series, in compound circuit are energized or where they are wholly or partially by the from the secondary power generator G supplied current are excited, b) the secondary power generator G in series, shunt or compound circuit can be excited 'or completely or partially by the Current of the main generator, c) the motors M either in their armatures of the Main generator power: W are fed while the field magnets are powered by the power be fed either by the secondary generator G alone or by the latter is supplied together with the main generator W, or vice versa in their armatures from the secondary generator G and fed by the generator W in their field magnets will.

Die Erfindung bezieht sich auch auf den Fall, wo der von der Antriebswelle angetriebene Hauptstromerzeuger durch einen Umformer (Kommutatorgleichrichter) ersetzt wird, der mit Wechselstrom gespeist wird und Gleichstrom zum Antrieb des Motors auf der angetriebenen Welle liefert.The invention also relates to the case where that of the drive shaft driven main power generator replaced by a converter (commutator rectifier) which is fed with alternating current and direct current to drive the motor on the driven shaft.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for controlling a drive to constant Power with electrical power transmission between the drive shaft and the loaded one Wave by means of a power generator and one Electric motor, thereby characterized in that a control generator (G) for continuous automatic control of the motor or motors with the speed difference between the speed of the main generator (W) and the speed of the electric motor (M) and its current wholly or partially used for field excitation of the electric motor (M will.

2. Apparatus according to claim i, characterized in that the control generator (G) is connected to the anchor terminals of the electric motor (M), during which Field magnets are fed from the generator (W).

3. Device according to claim i or 2, characterized in that the power generator (W) with its drive through a converter is replaced.