DE723056C - - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
30. JULI 1942

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVi 723056 KLASSE 21 d» GRUPPE

S 127922 VIIIdJ2id¹

Die Erfindernennung unterbleibt auf Antrag.

„Sebrev" Societe d'Etudes et de Brevets in Genf, Schweiz

Aus einem einen Gleichstrommotor speisenden Gleichstromgenerator bestehende

Kraftübertragungsanlage

Patentiert im Deutschen Reich vom 6. Juli Γ937 an Patenterteilung bekanntgemacht am 11. Juni 1942

Die Priorität der Anmeldung in der Schweiz vom 28. Mai T937 ist in Anspruch genommen.

Gemäß § 2 Abs. 2 der Verordnung vom 28. April 1938 ibt die Erklärung abgegeben worden, daß sich der Schutz auf das Land Österreich erstrecken soll.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine aus einem einen Gleichstrommotor speisenden Gleichstromgenerator bestehende Kraftübertragungsanlage, deren Generator von einer primären Kraftmaschine mit nach Belieben einstellbarer Energiezufuhr angetrieben wird, insbesondere mit brennkraftelektrischem Antrieb.

Derartige Anlagen sind bereits in größerer

ίο Anzahl bekannt, die sich in der Hauptsache durch die Art und Weise der Bedienung und Regelung voneinander unterscheiden.

Eine selbsttätige Regelung läßt sich von zwei Hauptgesetzen ableiten:

i. Tritt ein Unterschied zwsichen dem von der Brennkraftmaschine entwickelten Antriebsdrehmoment und dem vom Generator ausgeübten Gegendrehmoment auf, so erfährt dieser Teil der Anlage eine Geschwindigkeitsänderung, die sich um so schneller bemerkbar macht, je kleiner die Trägheit der in Frage kommenden Teile ist.

2. Sind die obengenannten Drehmomente einander gleich, so entspricht die abgegebene Leistung dem Produkt aus dem Wert dieser Drehmomente und der Winkelgeschwindigkeit, die selbst von der Brennstoffzufuhr abhängt.

Drei Ursachen können ein hergestelltes Gleichgewicht stören:

a) eine Störung der Brennkraftmaschine,

b) eine plötzliche Änderung des Gegendrehmomentes infolge einer entsprechenden Änderung der vom elektrischen Motor aufgenommenen Energiemenge,

c) der willkürliche Eingriff des Führers der Anlage, der die von der Brennkraftmaschine abgegebene Leistung nach Belieben beeinflussen kann.

Zweck einer selbsttätigen Regelung ist in diesen drei Fällen und gestützt auf die obengenannten Gesetze 1 und 2, stets eine vorbestimmte Betriebsart wiederherzustellen durch Eingreifen in das von der Brennkraftmaschine abgegebene Drehmoment (Brenn-

stoffzufuhr), in das Generatorerregerfeld, in die Größe des abgegebenen Stromes und in die Geschwindigkeit der brennkraftelektrischen Einheit.

Die bekannten Anlagen sind z. B. auf gleichbleibende Geschwindigkeit der genannten Einheit eingestellt, insbesondere im Fall von Dieselmotoren. Der Dieselmotor ist dann mit einem Zentrifugalregler ausgerüstet, der

^to für das Gleichhalten seiner Geschwindigkeit sorgt, während ein elektrischer Regler in Abhängigkeit vom abgegebenen Strom das Generatorerregerfeld verändert. Der Führer kann die Leistung durch willkürliches Verändern des Generatorerregerfeldes beeinflussen, natürlich in begrenztem Maß, da er wegen der Regelung auf gleichbleibende Geschwindigkeit ein gewisses Gegendrehmoment nicht überschreiten darf, da andernfalls die Anlage zum Stillstand kommt.

Bei anderen bekannten Anlagen wird auf gleichbleibendes Drehmoment geregelt bzw. eingestellt, wobei ein Regler das Generatorerregerfeld entsprechend der Stromabgabe

²S einstellt. Eine willkürliche Leistungszunahme wird dann lediglich durch Erhöhen der Drehzahl erreicht, und zwar durch Vermindern des Generatorerregerfeldes. Es besteht die Gefahr, daß man die höchstzulässige Geschwindigkeit überschreitet.

Diese Anlagen, die eine Anzahl der weiter unten beschriebenen Merkmale der vorliegenden Erfindung einzeln benutzen, benötigen sehr verwickelte Einrichtungen, eine mechanische und eine elektrische Regelung, und vermögen trotzdem nicht Fehlhandlungen des Führers unschädlich zu machen, sie sind nicht vollselbsttätig.

Erfindungsgemäß sollen derartige Anlagen durch ein Steuerorgan verbessert werden, durch das gleichzeitig und willkürlich die folgenden Größen verändert werden können: erstens die Energiezufuhr zur Kraftmaschine, zweitens das Erregerfeld des Generators und des Motors, drittens die elastische Konstante eines Reglers, dessen beweglicher Teil einer dem Gegendrehmoment des Generators proportionalen elektromagnetischen Wirkung unterliegt und durch den gleichzeitig das

5t> Generatorerregerfeld geschwächt, das Motorerregerfeld hingegen verstärkt wird, sobald die dem Gegendrehmoment des Generators proportionale elektromagnetische Wirkung zunimmt, bzw. durch den gleichzeitig das Generatorerregerfeld verstärkt, das Motorerregerfeld hingegen geschwächt wird, sobald die vorgenannte elektromagnetische Wirkung abnimmt.

Einzelne dieser Maßnahmen sind, wie bereits gesagt und noch weiter unten beschrieben, an und Uir sich bekannL.

Die erfindungsgemäße Anlage hat also lediglich ein Steuerorgan und einen Regler, es werden eine Reihe sonst üblicher Apparate vermieden, wie z. B. Fahrschalter, Überspannungsrelais, Überstromrelais, Leistungsrelais, Überlastrelais, Beschleunigungsrelais, verwickelte Verriegelungen. Auch müssen weder zum Begrenzen des Drehmomentes noch zum Begrenzen der Geschwindigkeit, der Spannung oder des Stromes besondere Apparate vorgesehen werden.

Die Einfachheit des Baues und Betriebes der erfindungsgemäßen Anlage sowie weitere Vorteile derselben lassen sich der folgenden Beschreibung entnehmen.

Fig. ι zeigt in vereinfachter Darstellung das der Erfindung zugrunde liegende Schema. Es ist ein Gleichstromgenerator t zwangsläufig mit der primären Brennkraftmaschine 2 verbunden. Ein Gleichstrommotor 3 nimmt die gesamte erhaltene elektrische Energie auf und gibt sie als sekundäre mechanische Energie, z. B. einer Maschine 4, zurück. In dem Generator und Motor verbindenden Stromkreis 5 liegt eine Wicklung 6 eines Reglers. Der Generator 1 und der Motor 3 sind fremderregt, und zwar von einer Batterie 7 aus für den Generator und von einer Batterie 8 aus für den Motor. Einstellbare Widerstände Q bzw. 10 mit Schleifkontakten 11 bzw. 12 überwachen die beiden Erregerfelder. Der Generatorerregerstrom fließt durch eine zweite Wicklung 13 des Reglers. Ein nach Belieben verschwenkbarer Hebel 14, der über irgendeine Verbindung 15 auf den Gashebel 16 der Brennkraftmaschine 2 einwirkt, erlaubt durch Drehen im Sinne des Pfeiles 17, den Füllungsgrad der Brennkraftmaschine zu vergrößern. Mit diesem Gashebel sind die Widerstände 9 und 10 über Verbindungsorgane iS derart verbunden, daß beim Vergrößern der der Brennkraftmaschine 2 angeführten Energie der eingeschaltete Teil des Widerstandes 9 sowie der eingeschaltete Teil des Widerstandes 10 vermindert werden. Der Gashebel 14 ist über ein elastisches Organ (Feder) 19 mit dem beweglichen Teil 20 des von den Wicklungen 6 und 13 beeinflußten Reglers verbunden bzw. in seiner up Ausgangslage zurückgehalten. Der bewegliche Teil des Reglers wirkt über eine unmittelbare Verbindung 21 auf den Schleifkontakt 11 und über eine seine Bewegung umkehrende Verbindung 22, 23 auf den Schleifkontakt 12.

Die soeben beschriebene Anordnung wirkt so, daß man mittels des Gashebels 14 gleichzeitig und willkürlich die folgenden Größen verändern kann:

Erstens die Energiezufuhr der Brennkraftmaschine 2 und

zweitens durch Verschieben der Wider stände 9 und io das Erregerfeld des Generators ι und des Motors 3 und

drittens durch Spannen der Feder 19 die elastische Konstante des Reglers, dessen beweglicher Teil 20 einer dem Gegendrehmoment des Generators proportionalen elektromagnetischen Wirkung der Wicklungen 6 und 13 unterliegt und durch den gleichzeitig durch Verschieben des Schleifkontaktes 11 das Generatorerregerfeld geschwächt, durch gleichzeitiges Verschieben des Schleifkontaktes 12 das Motorerregerfeld hingegen verstärkt wird, sobald die dem Gegendrehmoment des Generators proportionale elektromagnetische Wirkung zunimmt, bzw. durch den gleichzeitig das Generatorerregerfeld verstärkt, das Motorerregerfeld hingegen geschwächt wird, sobald die vorgenannte ίο elektromagnetische Wirkung abnimmt.

Einzelteile dieses Schemas sind bereits bekannt.

An und für sich ist es z. B. bekannt, eine Reglerkonstante, wie im Schema der Fig. 1 durch die Feder 19 angedeutet, in Abhängigkeit von der Füllung einer Brennkraftmaschine abzuändern. Es ist ferner auch bekannt, die Erregung einer Generatoreinheit mit dem Füllungsgrad einer primären Kraftmaschine zu ändern wie auch in Abhängigkeit eines Reglers.

Neu ist hingegen bei der vorliegenden Erfindung, daß nicht nur die Erregung einer Generatoreinheit, sondern diejenige der Generatoreinheit mit der Füllung und in Abhängigkeit vom Regler verändert wird, wobei der Regler in an sich bekannter Weise nicht eine Leistung, sondern ein Drehmoment mißt und seine Wirkung auf die Erregung der iV[otorseite stets umgekehrt ist gegenüber derjenigen auf der Generatorseite.

Letzteres wurde in einer von der hier beschriebenen Anordnung abweichenden Weise in einer brennkraftelektrischen Anlage bereits benutzt, indem die Nebenschlußerregungen eines Generators und einer Motorengruppe elektrisch über eine Brücke derart verbunden wurden, daß die Energieverteilungen auf beiden Seiten der Brücke stets umgekehrte Änderungen erfahren.

Diese erfindungsgemäße Kombination fällt

leichter und billiger aus als die üblichen mit einer großen Zahl von Relais arbeitenden bekannten Einrichtungen und ist auch entsprechend wenigen Störungen ausgesetzt.

Die gesamte Regelung findet mit Hilfe von sehr kleinen Strömen statt, denn es werden nur die Erregerströme dazu benutzt, was erlaubt, eine sehr gedrängt gebaute Steuereinrichtung zu verwenden. Die vorgeschlagene Regelung bezweckt in einfacher Weise die gewünschte Herstellung des Gleichgewichtes zwischen dem antreibenden motorischen Drehmoment D_m der Brennkraft maschine 2 und dem Gegendrehmoment D_w des Generators 1.
Der Gleichung

D_m-D_W =

dm ~df'

worin

K = Trägheitsmoment des drehbaren Teiles 20 des Reglers,

ω = Winkelgeschwindigkeit der Einheit, ist folgendes zu entnehmen:

Ist

dm

~df

= o, so muß D_m = D_n, sein, was

bedeutet, daß die Geschwindigkeit der Anlage gleichbleibend ist, wenn das antreibende Drehmoment dem durch den Generator entgegenwirkenden Drehmoment gleich ist. Tritt ein Unterschied zwischen D_m und D_w ein, so bedeutet das eine Beschleunigung im einen oder anderen Sinn.

Es läßt sich vor allem leicht beweisen, daß diese Regelung sehr rasch wirkt und große Änderungen der von der Kraftmaschine entwickelten Leistung verhindert, und zwar in verschiedenartigerWeise, je nach der gewählten Maschinenart.

Beim Dieselmotor wird z. B. mit Vorzug die Geschwindigkeit gleich gehalten und D_1n rasch geändert. Gleichbleibende Geschwindigkeit heißt aber, daß —,— = ο ist, mit anderen

ei t yo

Worten, es muß D_m = D_w sein.

Der Regler wird also auf das auf der elektrischen Seite entgegenwirkende Drehmoment einwirken, bis das Gegendrehmoment D_n, des Generators dem durch den Führer festgesetzten Drehmoment D_m der Brennkraftmaschine gleich wird. Das geschieht sehr rasch, weil gleichzeitig der Fluß und der Strom des Generators beeinflußt werden, so daß Geschwindigkeitsänderungen nur in den praktisch zulässigen Grenzen vorkommen.

Bei Benzinmotoren, d. h. Explosionsmotoren, ist es umgekehrt von Vorteil, das Drehmoment womöglich unveränderlich zu lassen, und zwar so groß wie möglich, wobei dann entsprechend rasche Geschwindigkeitsänderungen entstehen müssen.

Letzteres läßt sich mittels einer noch zu beschreibenden Ausführung, z. B. durch die Wahl der Verbindungsart zwischen Gashebel τ4 und Feder 19 bzw. Hebel 16, sehr leicht erreichen, so daß in diesem Fall eine einwandfreie Regelung stattfindet. Bewirkt nämlich der Führer durch Verstellen des Gashebels 14 eine künstliche Verminderung der Generatorerregung, so wird der Unterschied D_1n — D_w eine positive Größe. Eine

Beschleunigung der Primärgruppe i, 2 tritt ein, und es wird die nachgebende Erregung wiederhergestellt. Die EMK des Generators 1 sowie der Strom im Stromkreis 1—5—3-6 steigen, und der angetriebene Teil 4 erfährt eine entsprechende Beschleunigung.

In gleicher Weise ist die Regelung mit unveränderlichem Drehmoment und veränderlicher Geschwindigkeit denkbar wie auch bei gleichbleibender Leistung, im letztgenannten Fall entweder durch Gleichhalten von Drehmoment und Geschwindigkeit oder durch Verändern dieser Werte nach dem Gesetz einer gleichschenkligen Hyperbel.

Die erhaltene Regelung wirkt deswegen äußerst rasch, weil sie gleichzeitig überall wirkt und die gesamte Anlage unter Aufsicht hält, obwohl nur ein Regelorgan 20 vorhanden ist.

Ist E₁ die Generator-EMK des Generators τ, E₃ die Gegen-EMK des Motors 3, R der Gesamtwiderstand des Kreises 1—5-3-6, Φ, der Fluß im Generator ι, Φ₃ der Fluß im Motor 3, W₁ die Drehzahl der Primär-

gruppe ι, 2 und n₃ die Drehzahl der Sekundärgruppe 3, 4, so läßt sich ableiten: I = ^¹ "^3> wobei E = K₁ · Φ^ · η und E_?> = K₃ · Φ._Α
also

ist,

τ -

• Φ₃ ■ n₃

Da bei der Übertragung in an sich bekannter Weise der Kraftfluß Φ_ι des Generators und gleichzeitig auch der Kraftfluß Φ_Ά des Motors verändert werden, unterliegt der Strom I im Generatormotorkreis infolge dieses allseitigen Eingreifens nur vorausbestimmten Änderungen. Gemäß den weiteren Ausführungsformen der Erfindung kann dieser Eingriff, wenn er noch nicht genügt, noch durch die Schaltungsänderungen ergänzt werden. In diesem Fall regelt man gleichzeitig die Werte von E₁, Zf₃, Φ_ν Φ_Λ und R, und dies stets mit einem einzigen Regelungsorgan.

Dem Vorangehenden kann ohne weiteres noch entnommen werden, daß den Gang der Brennkraftmaschine 2 störende Stöße vermieden werden, weil der Regler 20 eben auf das Gleichgewicht zwischen dem von dieser Maschine gelieferten antreibenden Drehmoment und dem dieser Maschine entgegenwirkenden Drehmoment des Generators 1 regelt, d. h.

D_n, und D_w jeweils sofort einander gleich zu machen sucht.

Ferner ist auch eine Überlastung in jedem Fall ausgeschlossen, sowohl in bezug auf Leistung als auf Geschwindigkeit, weil stets der Regler 20 zwischen den Drehmomenten der Brennkraftmaschine 2 und des Generators ι das Gleichgewicht herstellt. Die Gruppe kann also weder durchgehen noch stehenbleiben, und es ist somit nahezu ausgeschlossen, durch falsche Bedienung irgendwie auf mechanischen oder elektrischen Teilen der Anlage Schaden anzurichten.

Nimmt die Leistung der Brennkraftmaschine 2 aus irgendeinem Grund von selbst ab, z. B. infolge Störung in einem Vergaser o. dgl., so nimmt naturgemäß das entwickelte antreibende Drehmoment ab. Augenblicklich aber regelt der Regler auf ein kleineres Drehmoment des Generators 1, so daß keine Überlastung eintritt, sondern die Gesamtleistung abnimmt.

Die Veränderung der elastischen Konstante des Reglers kann erfindungsgemäß auch unmittelbar in Abhängigkeit von dem in der Brennkraftmaschine 2 herrschenden mittleren Druck herbeigeführt werden.

Das Schema der Fig. 2 zeigt eine mit der erfindungsgemäßen Steuerung ausgerüstete Anlage, die zum Antrieb eines auf Schienen fahrenden Fahrzeuges bestimmt ist.

Die folgenden Teile wurden bereits im Schema der Fig. 1 angegeben: Der Gleichstromgenerator i, die Brennkraftmaschine 2, der Gleichstrommotor 3, ein angetriebenes Organ 4, der die Generator- und Motoranker über die Spule 6 des Reglers verbindende Stromkreis 5, der Generatorerregerfeldwiderstand 9, der Motorerregerfeldwiderstand 10, die Schleifkontakte 11, 12, die Wicklung 13 des hier als nach Art eines Gleichstrommotors ausgebildeten Reglers mit beweglichem Teil 20, der Gashebel 14, der auf die Gasklappe 16 der Maschine 2 einwirkt, wobei der Pfeil 17 die eine Geschwindigkeitszunahme auslösende Bewegungsrichtung des Hebels 14 angibt, und die Feder 19. Im Stromkreis 5 liegt ein Umschalter 25, der dazu dient, den Anker des Motors 3 auf einen Bremswiderstand 26 schalten zu können.

Generator 1 und Motor 3 haben unabhän- X05 gige Erregerstromquellen 27 bzw. 28. Beide sind wie der Generator zwangsläufig mit der Primärmaschine 2 verbunden und werden von Batterien 29, 30 aus, die z. B. je eine Spannung von 12 Volt aufweisen, erregt. Generator- und Motorfeld sind mit den Erregermaschinen über den durch die Wicklung 13 geführten Stromkreis 31 bzw. über Stromkreis 32 unmittelbar verbunden. Die Feldänderungen werden durch Ändern der Felder der Erregermaschinen erhalten, deren Stromkreise entsprechend über die Regelwiderstände 9 und 10 geführt sind, nämlich für die Generatorerregermaschine vom Pluspol des Battcrieumschalters 33 über Schalter 34, Leiter 35 und 36 mit dazwisehengeschaltieter Feldwicklung der Erregermaschine 27_; Wi-

derstand 9 und Leiter 37 zurück zum negativen Pol des Umschalters 33 bzw. für die Motorerregermaschine vom Pluspol des Umschalters 33 über Leiter 38, Kontaktklotz 39, Segment 40, Kontaktklotz 41, Leiter 42, Widerstand 10, Leiter 43, 44, Feldwicklung der Erregermaschine 28, Leiter 45, Kontaktklotz 46, Segment 47, Kontaktklotz 48, Leiter 49 und Leiter 37 zurück zum negativen Pol des

to Umschalters 33.

Diese Stromkreise sind geschlossen, wenn der Umschalter 33 an der einen Batterie 29 oder 30 liegt, der Schalter 34 geschlossen ist und der Hebel 50 einer zum Festlegen der Motordrehrichtung dienenden Steuervorrichtung z.B. im Sinne des Pfeiles 51 verschwenkt wurde. Tst der Hebel 50 im entgegengesetzten Sinn verschwenkt, so wird der Erregungsstromkreis der Motorerregermaschine 28 folgendermaßen umgekehrt: Pluspol des Uinschalters 33, Leiter 38, Kontaktklotz 52, Segment 47, Kontaktklotz 53, Leiter 45, Feldwicklung der Erregermaschine 28, Leiter 44 und 43, Widerstand 10, Leiter 42, Kontaktklotz 41, Segment 40, Kontaktklotz 54, Leiter 49, 37 und negativer Pol des Umschalters 33. Der Erregerstrom der Erregermaschine 28 wird aus der Richtung vom Leiter 44 zum Leiter 45 in die Richtung vom Leiter 45 zum Leiter 44 umgesteuert, wodurch die Drehrichtung des Elektromotors 3 umgekehrt wird. Andererseits ist dieser Motor in der dargestellten Ruhelage des Hebels 50 wie auch die Erregermaschine 28 unerr.egt, weil das Segment 40 die Kontaktklötze 39, 41, 54 nicht berührt und das Segment 47 außerhalb des Bereiches der Kontaktklötze 46, 48, 52, 53 Hegt.

Der Feldstromkreis der Motorerreger -

4.0 maschine 28 hängt nicht nur vom Widerstand 10, sondern noch von einem ihm über die Leiter 56, 57 parallel geschalteten regelbaren Widerstand 55 ab. Letzterer wird im Falle einer Bremsung benutzt, ist aber sonst stets, wie dargestellt, vollständig eingeschaltet
Diese Anlage wirkt folgendermaßen:
Die Brennkraftmaschine 2 wird mit Hilfe des Generators 1 nach Schließen des Schalters 34 angelassen. Dieser Schalter speist sowohl die Feldwicklung der Generatorerregermaschine 27 als auch die Zündung 58 der Brennkraftmaschine und dient ferner dazu, den zum Motor 3 führenden Stromkreis so lange offen zu halten, bis der Steuerhebel verschwenkt wird. Das Offenhalten findet mit FTiIfe des Umschalters 25 über den Pluspol des Umschalters 34, Leiter 35, Elektromagnet 59 dieses Umschalters 25, Leiter 60, Kontaktklotz 61, Segment 62, Kontaktklotz 63, Leiter 49, 27 und den negativen Pol des Umschalters 33 statt. Der erregte Elektromagnet 59 hält den Umschalter 25 in der Bremslage fest, d. h. öffnet den Stromkreis 5. Zum Anlassen wird der Anlaßschalter 64 geschlossen, der den Strom vom Pluspol der beiden in Reihe geschalteten Batterien 29 und 30 über Leiter 65, über eine besondere Anlaßwicklung des Generators, über Leiter 66 zum Generatoranker und über Leiter 67 zum negativen Batteriepol führt. Gleichzeitig entsteht ein Nebenstromkreis, der vom Leiter 66 über Leiter 68 zu einem Ventilatormotor 69 und zurück über Leiter 70 und Wicklung 71 des dann selbsttätig einschaltenden Ladesclialters 72 führt. Letzterer stellt den folgenden Lade-Stromkreis der Batterien her: Pluspol des Generators 1, Leiter 66 und 68, Ventilatormotor 69, Leiter 70, Schalter 72, Pluspol der Batterie 29, negativer Pol der Batterie 30 und zurück zum negativen Pol des Generators 1 über Leiter 67 und eine Strecke im Stromkreis 5.

Die angelassene Brennkraftmaschine kann mit Hilfe des Fußhebels 14 beschleunigt werden.

Das Anlassen des Motors 3 im einen oder im anderen Sinne findet dann durch Verschwenken des Hebels 50 statt. Dabei wird vor allem die Verbindung des Segments 62 mit den Kontakten 61 und 63, also der Erregungsstrom des Elektromagneten 59 unterbrochen : der Umschalter 25 fällt in die gezeichnete Lage, in welcher der Generatorenmotorstromkreis 5 geschlossen ist. Dann wird die Erregermaschine 28 des Motors 3 im gewählten Sinn erregt und erregt entsprechend den sich in Gang setzenden Motor 3.

Beim Beschleunigen der Primärkraftmaschine 2 tritt folgendes ein:

Der Fußhebel 14 wird im Sinne des Pfeiles 17 verschwenkt, zieht an der Stange 73 und dreht somit den Winkelhebel 74, der die Stange 75 sowie die Widerstände 9 und 10 und die Leitkurve ¹J¹J im Sinne des Pfeiles 76 verschiebt. Es werden die die Felderregungen des Generators und Motors regelnden Widerstände vermindert, und gleichzeitig hebt die Kurve "Jj eine die Gasklappe 16 öffnende Stange 78.

Die Brennkraftmaschine wird beschleunigt, no die in der Anlage umgewandelte Energiemenge nimmt zu, weil der Generator und der Motor sich schneller drehen und das Erregerfeld beider zunimmt. Es werden aber noch andere Vorgänge ausgelöst. Es wird der Hebel 79 mit der Leitkurve 80 gehoben wie auch der Drehpunkt 81 des Hebels 23, zum Zweck, die Funktionen des Reglers den neuen, der Verbrennungskraftmaschine aufgelegten Verhältnissen anzupassen. Die gehobene Leitkurve 80 ändert die Spannung der Reglerfeder Ϊ9, weil die Rolle 82 über den Kurven

teil S3 nach rechts in Richtung dei Führungsstange 84 gezogen wird. Ein nicht dargestellter Anschlag verhindert, daß der Hebel 89 sich während dieses Vorganges entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. Wie ersichtlich, ist die Feder 19 über eine Blattfeder 85 mit dem beweglichen Reglerteil verbunden, der andereiseits über eine aus dem ölzylinder 86 und dem Kolben 87 mit der kleinen Öffnung 88

to bestehende Ölbremse mit dem anderen Ende des Hebels 89 verbunden ist, so daß die Rolle 82 zwischen dem Befestigungspunkt der Feder 19 und demjenigen der ölbiemse liegt. Diese Feder wird derart gewählt, daß sie für jede Lage des beweglichen Reglerteiles und im ganzen Bereich des Regelungsvorganges für eine bestimmte Lage des Gashebels dieselbe Kraft ausübt. Die dargestellte Gestalt des Kurventeiles 83 zeigt, daß der Regier gleich am Anfang des Beschleunigtingsvorganges annähernd auf den Wert des größtmöglichen Drehmomentes des Motors eingestellt wird. Selbstverständlich kann man Feder und Kurve nach jedem beliebigen Gesetz wählen wie auch die Gestalt der Kurve J¹J.

Die Blattfeder 85 sowie die Ölbremse 86, 87, 88 und der Hebel 89 bilden eine Kompensierungsvorrichtung, die den Zweck hat, den Regelungsvorgang zu stabilisieren und somit Pendelbcwegungen des beweglichen Reglerteiles zu unterdrücken, gleichzeitig mit dem Gleichhalten der durch die Feder 19 entwickelten Kraft auf einen bestimmten Wert.

Tritt eine plötzliche Änderung des Gegendrehmomentes des Generators ein, z. B. infolge einer plötzlich stattfindenden Änderung der vom Elektromotor entwickelten Kraft oder infolge einer zu schnellen Verschwenkung des Gashebels oder auch infolge eines eintretenden Schadens in der Brennkraftmaschine, so wird der bewegliche Reglerteil veranlaßt, seine Lage plötzlich zu ändern, und da das durch die kleine Öffnung 88 fließende Öl der Ölbremse nicht sofort der eintretenden Bewegung folgen kann, so wirkt die Vorrichtung zu Beginn, wie wenn der Hebel 89 und der Regler starr miteinander verbunden wären. Die Blattfeder 85 biegt sich durch und fügt ihre Kraft derjenigen der Feder 19 hinzu. Die ausgelösten Vorgänge wirken also entgegen der sie auslösenden Ursache.

Gleich darauf entspannt sich aber die Blattfeder 85 langsam entsprechend dem Ölausgleich in der Ölbremse. Ist das elektromagnetische Drehmoment überlegen, so wird sich der bewegliche Reglerteil 13 im Sinne des Pfeiles 90 drehen. Beim Anlassen und Beschleunigen des Primärmotors hatte der Felderregungswidcrstand 9 des Generators 1 infolge seiner eigenen Verschiebung abgenommen, und jetzt führt die Reglerwirkung dazu, den Wert dieses Widerstandes durch Verschieben des Gleitkontaktes 11 wieder zu vergrößern. Umgekehrt wird der Felderregungswiderstand 10 des Motors eine neue Abnahme erleiden, weil die auf den Gleitkontakt 12 übertragene Bewegung umgekehrt ist. Die Umkehrung findet über die Stange 91 und den Drehpunkt 81 statt, der selbst verschiebbar ist, derart, daß die Änderung des Widerstandes 10 um so größer ist, je größer die Geschwindigkeit der Brennkraftmaschine ist. Es muß tatsächlich die regelnde Wirkung um so wirksamer und empfindlicher sein, je näher die Geschwindigkeit der Primärmaschine ihrer größtmöglichen Geschwindigkeit liegt.

Die Brennkraftmaschine arbeitet somit mit annähernd gleichbleibendem Drehmoment oder, besser gesagt, jeweils mit dem größtmöglichen Drehmoment und der kleinstmöglichen Geschwindigkeit.

Zum Abbremsen des Motors 3 bedient man sich eines Bremshebels 92, der in Richtung des Pfeiles 93 verschwenkt wird, so daß die Stange 94 gehoben und die Hebel 95 und 96 gedreht werden. Mit Hilfe eines Segments 97 wird durch die infolge der Drehung des Hebels 95 bewirkte Kontaktschließung der Elektromagnet 59 erregt, und zwar über den Pluspol des Umschalters 33, Schalter 34, Leiter 35, Elektromagnet 59, Leiter 60, Segment 97 und zurück zum negativen Pol des Umschalters. Der Anker des Motors 3 liegt nun am Bremswiderstand 26 und erhält keine Energie mehr vom Generator 1.

Bei in der Ruhelage liegendem Gashebel 14 sind die Widerstände 9 und to voll einge- »°° schaltet. Generator 1 und Motor 3 werden nur wenig erregt, besonders noch dadurch, daß der Verbrennungsmotor sich nur langsam dreht. Der Widerstand 55 wird aber wirksam, weil dessen Gleitkontakt 98 vom Hebel 96 um so mehr verschoben wird, je stärker man bremst. Dieser mit dem Widerstand 10 parallel geschaltete Widerstand nimmt entsprechend ab, so daß das Erregerfeld des Motors um so mehr zunimmt. "°

Es dreht sich aber auch der Hebel 99 und nähert sich dem Anschlag 100, den er etwas vor Beendigung des Bremshebelhubs erreicht und mitnimmt, so daß am Ende der Bremsung eine kleine Beschleunigung des Verbrennungsmotors stattfindet, wodurch sich die Spannung der Motorerregermaschine erhöht und die Bremswirkung verstärkt wird. Die nötige Bewegung der Stange 78 wird unabhängig von einer Bewegung der Kurve -J"J dadurch ermöglicht, daß ihr unteres Ende rohrförmig ausgebildet und über einen dünneren

Teil ιοί geschoben ist, der mit der Rolle 102 in Verbindung steht. Während der Bremsung ist der Regler nicht tätig.

Irgendeine mechanische Verbindung kann vorzugsweise zwischen den Hebeln 14 und 92 vorgesehen werden, um zu verhindern, daß gleichzeitig gebremst und mehr Gas gegeben wird.

Die gewählte Art der Fremderregung führt zu einer großen Energieersparnis, weil in den gewöhnlichen Reihenschlußmotoren die Erregungsströme im Gebiet der Sättigung ziemlich große Verluste hervorbringen, ohne daß die Feldstärke wesentlich zunimmt. Diese Verluste werden dadurch vermieden, daß der Erregungsstrom stets einen Wert beibehält, welcher der Sättigung entspricht, wenn auch der Strom im Anker infolge Vergrößerung des entwickelten Drehmomentes stark zunimmt.

Sind in der primären oder in der sekundären Gruppe mehrere Einheiten vorhanden, so ist es klar, daß das Feld in jeder Einheit für sich geregelt wird, was aber eine Änderung der gesamten Stromstärke hervorbringt. Wenn aber unter gewissen Verhältnissen die Feldänderungen keine Änderung des Stromes mehr hervorzubringen vermögen, so kann man diese Änderung in der Weise weiter veranlassen, daß man die verschiedenen Einheiten in anderer Weise miteinander kuppelt, z. B. mit Hilfe des Reglers, welcher dann gleichzeitig und unmittelbar auf flie Erregerfelder und auf die resultierende Stromstärke einwirkt.

Bei der Anlage gemäß der Ausführungsform der Fig. 3 wird von diesen Kupplungsmöglichkeiten mit vier Motoren 103, 104, 105, 106 Gebrauch gemacht.

In dieser Figur wurden nebensächliche Teile, wie z. B. der Ventilatormotor, die Anlaß- und Zündungsorgane usw., fortgelassen, ferner wurde die Batterie 29 zur Vereinfachung unmittelbar mit den entsprechenden Stromkreisen verbunden, mit Ausnahme des Feldstromkreises der Erregermaschine 27, des Generators 1 und des Elektromagneten 59, die dem Einfluß des Schalters 34 unterliegen.

Hier entspricht die Ruhelage des Umschalters 107 und 108 der Reihenschaltung der vier Motoren 103, 104, 105, 106, die in dieser Schaltung angelassen werden.

Gleich nach dem Anlassen wird durch Betätigen des Schalters 130 auf die Reihenparallelschaltung übergegangen, indem der erregte Elektromagnet 119 den mehrpoligen Umschalter 107 umschaltet.

Der Übergang von der Reihenpaiallelschaltung auf die Parallelschaltung findet mit Hilfe des Elektromagneten 127 statt, der über den Leiter 131 mit dem Batteriespluspol in Verbindung steht. Dieser Elektromagnet ist andererseits über den Leiter 132 mit einem Kontakt 133 des Hebels 74 verbunden, dessen Bewegung unmittelbar vom Gashebel 14 abhängt. Gegen Ende des Hubes dieses Hebels 74 berührt der Kontakt 133 das ortsfeste Segment 134 und schließt den Stromkreis über Leiter 135 und Kontaktklotz 136. Die Parallelschaltung kann also nur dann stattfinden, wenn Segment 134 und Kontakt 133 einander berühren, d. h. wenn Vollgas gegeben wird. Es fehlt aber noch die elektrische Verbindung zwischen Kontaktklotz 136 und einem Kontakt 137, der den Stromkreis nach dem negativen Leiter 37 zu schließen vermag.

Nun ist ersichtlich, daß der bewegliche Reglerteil 20 in der Ruhelage des Gashebels sich leicht im Sinne des Pfeiles 90 drehen kann und somit das Bestreben hat, die Kontakte 136, 137 voneinander fernzuhalten. Bei Vollgas, gespannter Feder 19 und hochliegendem Drehpunkt Si genügt aber die kleinste Bewegung entgegen dem Pfeil 90, um die Kontakte 136, 137 in Berührung zu bringen, was die Parallelschaltung der Motoren auslöst.

Soll eine Anlage nach diesem Schema betrieben werden, so werden die Motoren zuerst in Reihenschaltung angelassen und dann durch Betätigung des Schalters 130 die Möglichkeit der Reihenschaltung ausgeschaltet. Von diesem Augenblick an findet die Regelung selbsttätig je nach dem von den Motoren 103, 104, 105, 106 zu überwindenden mecha nischen Widerstand statt. Nach Ausschließen der Reihenschaltung liegen nämlich die Motoren in Reihenparallelschaltung, d. h. je zwei »oo Motoren sind parallel geschaltet, und die beiden parallel geschalteten Gruppen sind in Reihe geschaltet. Nimmt das Gegendrehmoment der Motoren ab, so kehrt der bewegliche Reglerteil 20 ohne weiteres in seine Aus- i°5 gangslage zurück, geht sogar über diese hinaus, so daß die selbsttätige Parallelschaltung stattfindet. Diese Parallelschaltung wird sofort unterbrochen, wenn irgendein eine Drehung des Reglers im Sinne des Pfeiles 90 >i° auslösender Widerstand auf die Motoren wirkt.

Die Kupplungsumschaltcr können hohe Ströme zu beherrschen haben; man kann sie mit einer Funkenblasvorrichtung versehen. Auch könnte man in der Weise vorgehen, daß beim Umschalten jeweils der zwischen Generator und Motoren fließende Strom durch Unterdrücken des Genera ι orfeldes unterbrochen würde.

In ähnlicher Weise, wie an Hand der Fig. 3 beschrieben wurde, könnten bei Anlagen mit

mehreren Motoren oder Generatoren Schaltmittel vorgesehen werden, welche selbsttätig, zum Teil in Abhängigkeit von der Energiezufuhr, zum Teil in Abhängigkeit von der Lage des beweglichen Regclteiles 2O, die Schaltung der Generator- und Motorerregerwicklungen ändern oder nur diejenige auf der Generator- oder diejenige auf der Motorseite. In Fig. 4 ist ein vereinfachtes Schema einer

ίο vollselbsttätig arbeitenden Anlage dargestellt. Das Schema enthält den beweglichen Reglerteil 2O, einen Teil des Hebels 74 und der Stange 75, den unteren Teil der Stange 94 mit Hebel 95 sowie die Motoren 103, 104, 105 und 106 mit den Kupplungsumschaltern. Der Umschalter 108 wirkt in dei bereits beschriebenen Weise, während die Wirkung des Umschalters 107 in bezug auf das, was in Fig. 3 dargestellt wurde, umgekehrt ist.

ao Der bewegliche Reglerteil 20 hat einen Arm τ 38 mit einem Kontakt 139, der mit dem ortsfesten Kontaktklotz 140 in Berührung gelangen kann. Die Stange 75 führt einen Kontakt 141, der unter normalen Verhältnissen mit dem ortsfesten Kontakt 142 in Berührung steht, um ihn in einer gewissen Lage des Gashebels zu verlassen. Der Hebel 95 trägt außer dem Segment 97 noch zwei Segmente 143, 144, wovon das zweite mit dem negativen Batteriepol verbunden ist. Die Kontakte 139 und 141 sowie die Kontakte .140 und 142 stehen beständig miteinander in elektrischer Verbindung. Soweit die Bremse nicht betätigt wird, verbindet das Segment 143 die beiden Kontaktklötze 145 und 146 miteinander. Das Segment 144 ist derart ausgebildet, daß es am Anfang der Bremsung mit dem Kontaktklotz 147 und bei Vollbremsen mit dem Kontaktklotz 148 in Verbindung gelangt.

Das Anlassen findet in der dargestellten Lage der Organe statt, der Elektromagnet 119 ist erregt und der Elektromagnet 127 in der Ruhelage, entsprechend der Reihenschaltung. Die Erregung des Elektromagneten 119 findet statt über Pluspol, Elektromagnet 119, Leiter 149, Kontaktklotz 145, Segment 143, Kontaktklotz 146, Leiter 150, Kontakte 141, 142 und zurück zum negativen Pol.

Beim Beschleunigen der Brennkraftmaschine bewegt sich die Stange 75 im Sinne des Pfeiles 76, bis der Kontakt 141 den Kontakt 142 verläßt. Der Erregungsstromkreis des Elektromagneten 119 wird dabei unterbrochen, so daß der Umschalter 107 selbsttätig die Motoren in Reihenparallelschaltung schaltet. Der selbsttätige Übergang auf die Parallelschaltung findet ferner in der bereits an Hand der Fig. 3 beschriebenen Weise statt, d.h.

sobald der Elektromagnet 127 erregt wird über Pluspol, Leiter τ 51, Elektromagnet 1 27, Leiter 132, Kontakt 133 des Hebels 74, dann über die bereits beschriebenen Organe, die den Stromkreis nur dann schließen, wenn A^/Tollgas gegeben wird und der bewegliche Reglerteil die Ruhelage einnimmt oder darüber hinausgeht.

Wenn nun aus irgendeinem Grund der Regler wirksam wird, z. B. infolge einer plötzlichen Vergrößerung des von den Motoren gelieferten Drehmomentes, so bewegt er sich im Sinne des Pfeiles 90 und unterbricht die Erregung des Elektromagneten 127, führt also die Motoren selbsttätig auf die Reihenparallelschaltung zurück. Dieser Schaltungsänderung >cann die Umschaltung auf Reihenschaltung folgen, wenn der bewegliche Reglerteil genügend ausschlägt, um die Berührung zwischen Kontakt 139 und Klotz 140 hervorzubringen, die den folgenden Stromkreis schließt: Pluspol, Elektromagnet 119, Leiter 149, Kontaktldotz 145, Segment 143, Kontaktklotz 146, Leiter 150, Kontakt 139, Kontakt 140 und zurück zum negativen Pol.

Bei Beginn des Bremsens bewegt sich der Hebel 95 im Sinne des Pfeiles 152 und öffnet den die Reihenschaltung bewirkenden, durch das Segment 143 hindurchgehenden Stromkreis. Gleichzeitig wird der die Motoren parallel schaltende Elektromagnet 127 erregt, weil der das Segment 144 erreichende Klotz 147 den folgenden Stromkreis schließt: Pluspol, Leiter 151, Elektromagnet 127, Kontaktklotz 147, Segment 144, Leiter 37 und zurück zum negativen Pol.

Erhöht man die Bremswirkung, so werden die Elektromagnete 119 und 127 beide stromlos, ersterer durch die beschriebene Verschwenkung des Segments 143 und der zweite, indem das mittlere Feld des Segments 144 '°o mit dem Kontaktklotz 147 außer Berührung kommt. Die Bremsung findet dann in Reihenparallelschaltung statt.

Wird die Bremswirkung noch weiter erhöht, so schließen endlich das Segment 144 und der Kontakt 148 den Stromkreis des Elektromagneten 119 über Leiter 149 nach dem negativen Pol. Es wird selbsttätig auf die Reihenschaltung übergegangen.

Die geschilderten Schaltungsmöglichkeiten no kann man auch auf eine Anzahl Generatoren oder noch auf die Felderregungen erstrecken

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Aus einem einen Gleichstrommotor speisenden Gleichstromgenerator bestehende Kraftübertragungsanlage, deren Generator von einer primären Kraftmaschine mit nach Belieben einstellbarer Energiezufuhr angetrieben wird, insbesondere mit brennkraftelektrischem Antrieb, gekennzeichnet durch ein Steuer-

   organ (14), durch das gleichzeitig und willkürlich folgende Größen verändert werden können: Erstens die Energiezufuhr der Kraftmaschine (2), zweitens das Erregerfeld des Generators (1) und des Motors (3), drittens die elastische Konstante eines Reglers, dessen beweglicher Teil (20) einer dem Gegendrehmoment des Generators proportionalen elektromagnetischen Wirkung unterliegt, und durch den gleichzeitig das Generatorerregerfeld geschwächt, das Motorerregerfeld hingegen verstärkt wird, sobald die dem Gegendrehmoment des Generators proportionale elektromagnetische Wirkung zunimmt, bzw. durch den gleichzeitig das Generatorcrregerfeld verstärkt, das Motorerregerfeld hingegen geschwächt wird, sobald die vorgenannte elektromagnetische Wir-

   ao kung abnimmt.
2. 2. Kraftübertragungsanlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung der elastischen Konstante des Reglers mittelbar in Abhängigkeit von dem in der primären Kraftmaschine (2) hen sehenden mittleren Druck herbeigeführt wird.
3. 3. Kraftübertragungsanlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen den gleichzeitig ausgelösten Änderungen des Motorerregerfeldes und des Generatorerregerfeldes und den diese Änderungen auslösenden Ausschlägen des beweglichen Reglerteiles (20) unter dem Einfluß von vom Steuerorgan (14) abhängigen Mitteln verändert werden kann.
4. 4. Kraftübertragungsanlage nach Anspruch ι mit elektrischer Bremsung des Motors, dadurch gekennzeichnet, daß bei mit dem Generator gekuppelter Erregermaschine für den Motor im Bereich der höchsten Bremsstufen das Bremsorgan (92) durch Drehzahlerhöhung der primären Kraftmaschine (2) die Motorerregung verstärkt.
5. 5. Kraftübertragungsanlage nach Anspruch ι mit mehreren Motoren, gekennzeichnet durch Schaltmittel (108), welche die Motoren (103, 104, 105, 106) bei gleichzeitig vorkommender größter Energiezufuhr und kleinstem Ausschlag des beweglichen Reglerteiles (20) selbsttätig parallel schalten (Fig. 4).
6. 6. Kraftübertragungsanlage nach An-Spruch ι mit mehreren elektrisch bremsbaren Motoren, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremsorgan (92) auf Schaltmittel (107, 108) zum Verändern der gegenseitigen Schaltung der Ankerwicklungen oder der Erregerwicklungen der Motoren einwirkt (Fig. 4).

   Hierzu -2. Blatt Zeichnungen