Vor geraumer Zeit hatte JoergAtDSO dem u.a. aus:
Weshalb die Traxx DE ME kein großer Wurf ist,
Traxx DE ME im Betriebseinsatz: Zwischenstand und
Sylt-Shuttle bald mit BR 245?
entstandenen Diskurs einer Vorschlag: Mehrmotorlok mit nur ein Generator. die Idee entgegengestellt, statt der komplizierten, schweren (und auch teuren) mechanischen eher an einer elektrischen Lösung zu arbeiten, die er skizzierte:

das Problem der Traxx DE ME Dieselmotorreglung scheint ja darin zu liegen, dass die Generatoren als permanenteregte Synchronmaschinen realisiert sind. Dadurch ergibt sich die gleiche Drehzahl aller Dieselmotoren. Der Vorteil der permanenteregte Synchrongeneratoren liegt in der geringen Masse und in ihrer Effizienz.
Auf der anderen Seite werden bei der Traxx DE ME schwere asynchrone Fahrmotoren eingesetzt. Durch den Tatzlagerantrieb ist das Gewicht an dieser Stelle besonderst problematisch (starker Verschleiß).

Diese Probleme könnten mit folgenden Ansatz gelöst werden:
-4 schwere fremderegte Asyncronmaschinen speisen in einen gemeinsamen Zwischenkreis ein.
-Durch die Fremderegung kann jeder Diesel mit einer anderen Drehzahl laufen
-Die Fahrmotoren erhalten jeweils einen eigenen Umrichter und werden als permanenteregte Syncronmaschine realisiert

Was denkt Ihr? Geht meine Milchmädchenrechnung auf, dass der Tausch von Synchron- und Asynchronmaschinen ungefähr Gewichtsneutral ist?

Ich denke, daß das vermutlich nicht aufgeht, da der Aufwand an zusätzlichen Stromrichtern nicht zu vernachlässigen ist.
Außerdem – kann sein, daß ich hier irre: Wenn man mit PM-Synchronmaschinen, die ja nunmal drehzahlfest* mit dem Radsatz verbunden sind, auch nur rollt, d.h. der Polradwinkel der Synchronmaschine in den negativen Bereich übergeht und diese somit als Generator statt als Motor arbeitet, dann entsteht elektrische Energie. Und die muß irgendwohin. Ohne Strippe und 4QS zur Rückspeisung in diese, d.h. bei einer DE-Lok bräuchte es dann entsprechend groß dimensionierte Bremswiderstände oder einen Energiespeicher.
Da aber bereits jetzt Platz, Volumen und Masse in der Lego-Lok strapaziert sind, dürfte sich jeglicher Massevorteil dann massiv ins Gegenteil umkehren.
Daraus folgt auch, daß ein Vorteil von PM-Synchronmaschinen als Fahrmotoren realistisch nur bei fahrdrahtabhängigen Fahrzeugen zu gewinnnen ist. Und selbst dort muß in allen Fällen sichergestellt sein, daß zurückgespiesen werden kann, um auf volumen-, masse- und kostentreibende Bremswiderstandsfriedhöfe, die in ihrer Dimensionierung wahrscheinlich den Effizienzvorteil der PM-Synchronmaschine gegen den Asynchron-Käfigläufer überkompensieren, verzichten zu können.

*Und an den diametral von der Möglichkeit der PM-Synchronmaschine, nämlich endlich den Weg zum (getriebelosen) Direkantrieb zu finden, wegführenden Gedanken eines »Schaltgetriebes« muß man aus den bekannten Gründen der Zusatzmasse und dynamischer Gleisbelastung nicht wirklich gehen …

Die Crux beim vorliegenden Fz liegt m.E. daran, eine an sich gute Idee – das Mehrmotor-Konzept – unter Denkverboten – bestehendes Traxx-Konzept, Radsatzlasten, Bo'Bo' – in einen in weiten Bereichen feststehenden Körper hineinkonstruiert haben zu müssen.

Was denkt ihr?





5-mal bearbeitet. Zuletzt am 2014:05:19:14:22:44.

Ich will in die Diskussion nicht wirklich einsteigen. Aber warum sollte ein Synchronmotor mit dem Rollen ein Problem haben? Wenn Du den Stromkreis der Spulen nicht schließt, wie soll dort noch Strom in die Spulen induziert und damit Arbeit abgenommen werden können? Dann hättest Du nur den kleinen Verlust durch die Magnetisierung der Statorbleche und dementsprechend kaum Rollwiderstand durch den Motor, oder?

Aber vielleicht habe ich das ja auch gerade falsch verstanden.

@kundenzug!

Mit dem Kürzel "PM" meint er permanentmagnet. Um es einfacher herzuleiten: Solch ein Motor funktioniert beim Schleppen wie ein Dynamo an einem Fahrrad. Irgendwo muß der Strom hin! Beim Fahrrad zur Lampe, bei einer Lok, zumal einer Diesellok.... und wenn der produzierte Strom nicht abgenommen wird, dürfte eine thermische Überlastung nicht weit sein.

BLOaner schrieb:
-------------------------------------------------------
> .... und wenn der produzierte Strom nicht
> abgenommen wird, dürfte eine thermische
> Überlastung nicht weit sein.

Häh, äh, wie bitte? - Wenn der Strom nicht abgenommen wird, fließt er nicht, gibt es somit auch keine Erwärmung und keine thermische Übelastung!

BLOaner

Kundenzug

Ich will in die Diskussion nicht wirklich einsteigen. Aber warum sollte ein Synchronmotor mit dem Rollen ein Problem haben? Wenn Du den Stromkreis der Spulen nicht schließt, wie soll dort noch Strom in die Spulen induziert und damit Arbeit abgenommen werden können? Dann hättest Du nur den kleinen Verlust durch die Magnetisierung der Statorbleche und dementsprechend kaum Rollwiderstand durch den Motor, oder?

[...]
Solch ein Motor funktioniert beim Schleppen wie ein Dynamo an einem Fahrrad. Irgendwo muß der Strom hin! Beim Fahrrad zur Lampe, bei einer Lok, zumal einer Diesellok.... und wenn der produzierte Strom nicht abgenommen wird, dürfte eine thermische Überlastung nicht weit sein.

Strom != Spannung != Leistung

Man trennt den PM-Generator vom Gleichstromzwischenkreis (bspw. indem man den Gleichstromsteller dazwischen sperrt (?)) und es fließt kein Strom im Stator. Ergo keine Lorentzkraft und demnach keine bremsende Wirkung auf den Rotor. Die Generatorspannung sollte bei offenen Klemmen auch proportional zur Rotordrehzahl sein, egal ob man Leistung entnimmt oder nicht...

Nein, ohne einen Verbraucher wird in den Spulen des Stators eine ggfs. für das Gesamtsystem viel zu hohe Spannung induziert. Welchsölbige dann irgendwo Unheil anrichtet, ähnlich hatten wir das hier bereits beim Thema "Selbsterregung Reihenschlusser". Der PM IST dauernd erregt.
Ein relativ hochohmiger, aber leistungsarmer zusätzlicher (Dämpfungs-) Widerstand mag hier Abhilfe schaffen, ohne gleich eine riesige Grillbatterie (wieso oben "-friedhof"?) auf dem Dach installieren zu müssen. Über den Führerhäusern wäre zur Not noch Platz, vor und hinter den stumpf aufragenden Dachaufbauten. Muss ja nicht gleich so ausschaun wie die schweizerische Be4/6(I) ;-)
Ich gehe eh davon aus, dass die Lok in jedem Fall bereits eine (relativ niederohmige) Widerstandsbremse besitzt.
Dann kann man das Prob auch schaltungstechnisch lösen.
Oder man programmiert der Software eine "Sailing"- Funktion ein.
Oder, noch faszinierender, man lässt über den dann als motorisches Zwischenglied agierenden Asynchrongenerator den Diesel Kompressionsarbeit leisten <hüstel>.
Das Killerargument gegen diese "umgekehrte" Lösung wäre etwas profaner:
Permanentmagnetmotoren arbeiten, so wie ich die Arbeiten seit MM Starnberg sowie die ganzen Abhandlungen zum Elektro-Flugmodellbau sehe, am Besten als Aussenläufermaschine mit dementsprechend aussen liegenden Magneten in der Innenseite der Läufertrommel. Magnetischer Rückschluss der Rotorglocke gut und schön, Restfeld bleibt aussen, und so müsste man nun um diese Rotorglocke noch ein solides abschirmendes Gehäuse herum bauen. Man will schliesslich nicht unbedingt lose Eisenteile, wie Kronkorken, Bremsabrieb, Schrauben usw., an den Läufern sammeln, bis die Zentrifugalkraft stärker wird und den Müll unkontrolliert in die Umgebung katapultiert. Ferner will man wohl nicht auf gewisse Notwendigkeiten wie Drehmomentstützen, Motoraufhängung am Rahmen usw. verzichten. Unter diesen rein praktischen Erwägungen ist die in der 245 gefundene Lösung m.E. die beste: Der Massenvorteil der PM-FM wäre eh auf ein Minimum geschrumpft. Jedenfalls in dieser Antriebsarchitektur.

Ich vermute mal (Spekulatius, Vorsicht!), dass sich die Innenläufer-Lösungen der PM-Synchron- Fahrmotoren im AGV nicht so pralle darstellen, wie das die Weltrekordfahrt mit den motorisierten Jacobs- Mitteldrehgestellen noch vermuten liess.
Bei einer Lösung mit Motoren im WaKa und Kardanwellen zu den Radsatzwinkelgetrieben (z.B. APT-P; britische Ellok Rh.91 "Electra", Pendolini-Tw, indische Meterspur-DE-Loks von EMD(!!!), Drehgestell- Strassenbahnen von MF Esslingen) wären PM-FM dagegen möglicherweise praxisgerechter realisierbar. Doch wären diese Lösungen wiederum mechanisch komplexer als die mit Asynchron-FM.
Man (iirc BR Research Derby mit BREL) hatte in den frühen 1980ern mal versuchsweise die hydrokinetische Hohlwellenbremse des APT-P zu einem bürstenlosen E-Motor umgebaut.
[EDIT: "TAIM" = Tubular Axle Induction Motor, Asynchron-Maschine.
Weiss jemand hier Näheres dazu? Stator angeblich innen, Hohlwelle des Radsatzes mit [Stäben oder] Magneten besetzt, also getriebeloser Aussenläufermotor. Müsste ziemlich heiss geworden sein. Begrenzter Einbauraum, begrenzte (unabgefederte!) Masse, geringe Polzahl, schnelles Aussertrittfallen [bzw. niedriges Kippmoment, magnetischer Rückschluss aussen = wie? da Röhre nicht so gut als Blechpaket darstellbar], usw.
Oder waren das eher ausgeprägte ("salient") Pole für einen getakteten Reluktanzmotor wie in den 1980ern in einem Blackpooler Strassenbahnwagen getestet? Zumindest ist auch dieser innovative Ansatz nicht weiter verfolgt worden. Iwas hat dagegen gesprochen. Vielleicht nur die gerissenen Bolzen eines Rotors der HK-Bremse, nicht des TAIM, aber auf diesen ausstrahlend. Schade eigentlich.
Dass Siemens den PM-Fahrmotor sogar für Trambahnen und ET aufgegeben hat, mag ein Indiz für sehr praktische, teuer zu überwindende Hürden für diese Motorenbauart sein, wenngleich man bei derartigen eher "politischen" Entscheidungsfindungen immer etwas vorsichtig sein muss.
Im Übrigen kommt für ein grobes Stellen der Synchrongeneratoren auch das Beaufschlagen einer gegensinnigen zusätzlichen Statorspule mit dem Haupt-Spulenstrom infrage (Bifilare Wicklung). Oder eine Parallel-Reihenschaltung unterteilter, multifilarer Polwicklungen. Parallel = wenige Windungen, geringere Spannung. Da hätte man viele Möglichkeiten, sofern das Dingens auf dem Rahmen relativ grosszügig gebaut werden kann. Im Laufwerk geht das halt nicht.
Grusz





1-mal bearbeitet. Zuletzt am 2014:06:05:20:11:52.

Schon mal was von Motor-Trennschützen gehört? Schütz auf Stromfluß 0 Ampere, Spannung 0



1-mal bearbeitet. Zuletzt am 2014:05:20:09:21:45.

Vergleicht das Problem doch einfach mit dem eines Transformators [de.wikipedia.org]
In beiden Fällen dienen Wicklungen zur Umsetzung von Veränderungen im magnetischen Fluss in elektrische Ströme und von elektrischen Strömen in magnetische Felder. Die Zusammenhänge dabei erklärt die Dreifingerregel [de.wikipedia.org] .
Im Transformator sorgt die Primärspule für die Veränderung des magnetischen Flusses im Blech. Beim permanent erregten Synchrongenerator sorgt die Drehung der Achse für die Veränderung des magnetischen Flusses im Blech.
Somit dürften für die sekundäre Wicklung im Transformator die gleichen Überlegungen gelten, wie für die Wicklungen im permanent erregten Synchrongenerator.

Edit:
Hier [www.iee.tu-clausthal.de] findet Ihr auch in Bild 5.4 eine Darstellung zur Spannung beim Leerlauf einer Synchronmaschine im Generatorbetrieb.
Die fragliche Spannung wird demnach als Polradspannung bezeichnet und die sei bezogen auf eine Drehzahl linear abhängig von der Erregung, bis die Grenzen der Eisensättigung erreicht sind.



1-mal bearbeitet. Zuletzt am 2014:05:21:14:36:42.

Nein, der Strom muss nicht zwingend abgenommen werden. Ein Synchrongenerator erzeugt eine Spannung, deren Frequenz und Phasenlage starr mit dem Radsatz und dessen Umdrehung gekoppelt ist. Der Strom ist nur ein Resultat der Last. Ohne Last kein Strom, ohne Strom kein negatives Drehmoment.

BLOaner schrieb:
-------------------------------------------------------
> @kundenzug!
>
> Mit dem Kürzel "PM" meint er permanentmagnet. Um
> es einfacher herzuleiten: Solch ein Motor
> funktioniert beim Schleppen wie ein Dynamo an
> einem Fahrrad. Irgendwo muß der Strom hin! Beim
> Fahrrad zur Lampe, bei einer Lok, zumal einer
> Diesellok.... und wenn der produzierte Strom nicht
> abgenommen wird, dürfte eine thermische
> Überlastung nicht weit sein.

Ein Denkmodell:

Der PM-Rotor induziert in den Statorwicklungen eine elektrische Spannung. Da die Wicklungen einen ohmschen Widerstand aufweisen, entsteht auch ein Wärmerauschen. Dadurch fließt ein (vglw. sehr kleiner) Strom. Dieser Strom erzeugt ein dem Magnetfeld des PM-Rotor tlw. entgegengerichtestes Magnetfeld. Dadurch entsteht ein Drehmoment –> Die Maschine beginnt zu bremsen.
Sofern diese Überlegung stimmt, würde man für einen wirklichen Leerlauf der PM-Synchronmaschine einen von außen in den Stator eingebrachten Leerlaufstrom benötigen, der das Statormagnetfeld kompensiert.

Worüber ich desweiteren grüble, ist die bekannterweise ausgeprägte Pendelneigung der Synchronmaschine. Bei einer drehzahlfest gekoppelten Radsatzwelle müssen Rückwirkungen auf diese durch das Pendeln absolut vermieden werden. Eine dafür geeignete Dämpferwicklung nagt jedoch an der Effizienz der Maschine. Gleichermaßen läuft man durch das Pendeln potentiell Gefahr, über das Kippmoment der Synchronmaschine zu geraten. Außer, man betreibt die Synchronmaschine als sog. EC-oder BLDC-Motor – das ist also abhängig von der gewählten Wechselrichterstrategie.
Ein Kippen sollte aus Erhaltungsgründen von Motor wie Antriebsstrang auch eher vermieden werden ;-)

Wo ist jetzt mein Denkfehler?

Wie gesagt, ich will nicht wirklich in die Diskussion einsteigen, aber ich verstehe auch nicht so recht, warum die in der Lok gewählte Lösung so schlecht sein soll.

So, wie ich es verstehe, hat man bei dem in der Lok realisierten Konzept eine Reihe von beeinflussbaren Variablen für das Betriebsprogramm. Man kann jedes der vier Generatorsets entweder unter Last, im Leerlauf oder gar nicht betreiben. Die Gensets, die unter Last laufen, scheinen im gleichen Lastpunkt laufen zu müssen, aber der Lastpunkt scheint recht frei einstellbar zu sein.

Wenn man nun statt dessen eine Lösung wählt, bei der man zusätzlich die unter Last laufenden Gensets in unterschiedlichen Lastpunkten laufen lassen kann, was gewinnt man dadurch?
Wenn ich die Darstellungen der Wirkungsgrade eines einzelnen Generatorsets recht vor Augen habe, bilden die Linien gleicher Wirkungsgrade mehr oder weniger konzentrische Muscheln.
(vgl. [de.wikipedia.org] )
Wenn zwei Gensets in unterschiedlichen Lastpunkten laufen und die Lastpunkte der besten Muschel zwischen ihren bisherigen Lastpunkten liegen, so wäre es sinnvoller, die Betriebspunkte aufeinander zuzuführen und damit den Wirkungsgrad beider Gensets zu verbessern. Liegt das Optimum nicht in der Mitte zwischen den beiden bisherigen Lastpunkten, sondern versetzt davon, macht es dann einen (großen) Unterschied, ob man ein Genset in den optimalen Betriebspunkt und das andere Genset in einen Punkt weiter weg vom Optimum stellt oder ob man beide Generatorsets in einen guten, aber nicht ganz optimalen Betriebspunkt stellt?
Mit der letzten Überlegung dürfte auch die Frage abgedeckt sein, ob es Sinn macht, zwei Generatorsets, die abseits des besten Wirkungsgrades in einem Lastpunkt arbeiten, in ihrer Leistungsabnahme zu differenzieren.
Letztlich würden die detaillierte Antworten von dem genauen Verlauf der Muscheln und deren Abstand voneinander abhängen.
Aber selbst wenn sich durch die differentierte Regelbarkeit der Lastpunkte der einzelnen Generatorsets ein Vorteil hinsichtlich der Muscheln erreichen ließe, wäre dieser denn ausreichend groß, um den Wirkungsgradnachteil durch die elektrische Erregung der Generatoren mehr als auszugleichen?

Ergänzung zu PMSM Generator
Auf Seite 16 wird ein Kennfeld einer permanent erregten Synchronmaschine dargestellt [digisrv-1.biblio.etc.tu-bs.de:8080] Diesem Kennfeld zur Folge, liegt der Wirkungsgrad bei über 90% in einer Fläche der Betriebszustände, die durch ein Drehzahlspektrum zwischen 500 und 3500 Umdrehungen in der Minute und einem Drehmomentspektrum zwischen 25 und über 40 Newtonmeter beschrieben wird.
Das macht doch den Eindruck, dass sich in einem Generatorset ein Dieselmotor und eine permanent erregten Synchronmaschine gut ergänzen können, da beide Maschinen eine große Schnittmenge von Betriebspunkten haben, bei denen beide Maschinen verhältnismäßig gute Wirkungsgrade aufweisen.

Darüber hinaus frage ich mich auch, ob nicht die optimale Anpassung an das recht dynamische Lastprofil einer Lok viel mehr Optimierungspotential beinhaltet. Das Lastprofil ist durch eine Reihe von Informationen mehr oder weniger planbar. Zu diesen Informationen können Streckenkarten, Signalstellungen, Sollgeschwindigkeiten und andere gehören. Das macht die Leistungsplanung möglich. Wenn man der Literatur und den Werbeaussagen glaubt, ist eben diese Optimierung des Fahrspiels gerade groß in Mode und hat einiges an Potential.

Insbesondere beim Mehrmotorensystem dürfte das daraus resultierende Optimierungspotential groß sein. Denn nur im Kontext des zu erwartenden Betriebsprogramms kann das System beispielsweise sinnvoll entscheiden, ob es sich eher lohnt, eine kleinere Anzahl an Generatorsets kurzfristig weit außerhalb ihres Wirkungsgradoptimums zu betreiben oder doch genau die richtige Anzahl von Generatorsets für den benötigten Zeitraum zu aktivieren, die dann möglichst nahe an den optimalen Lastpunkten arbeiten. Und wenn ich die Threads richtig verstanden habe, lässt sich der Hersteller gerade bei dem Thema der Steuerung nicht wirklich in die Karten schauen.

Edit: Link und Ergänzung zu PMSM Generator



1-mal bearbeitet. Zuletzt am 2014:05:21:15:01:10.

Deinem Gedanken, insbesondere auch was die »wissensbasierte Leistungssteuerung« angeht, will ich nicht widersprechen.
Meine Intention dieses Threads hier war eine mögliche Antwort auf von JoergAtDSO aufgeworfene Frage, ob man nicht durch, bildlich gesprochen, »Umverteilung« der Maschinen, d.h. fremderregte Generatoren hinter den Dieseln und dafür peermanenterregte Motoren in den Drehgestellen die offensichtlichen Fährnisse der Leistungssteuerung einer Mehrmotor-Lokomotive, die unter den (selbstgesetzten) Zwangspunkten Plattform-Konzept, Achsfolge und (v.a.!) Anzahl sowie der zulässigen Radsatzfahrmasse, zu entwickeln ist, erfolgversprechend umgehen kann.
Und eben gerade aus dem Punkt, als daß sich die Diesel zwar prinzipiell steuern lassen, aber mglw. eben nicht fein genug. Wir sprechen, in Abhängigkeit des Generator-Temperaturgangs (!), eben von einem offensichtlich sehr engen Drehzahlband. Und genau hier – der Steuerungskomponente Generator durch Fremderregung – setzte JoergAtDSO ja an.

Edit:
Kann jemand tschechisch? Ich meine, mehr als ein Bier beim U Fleku zu bestellen. Ja? Dann bitte mal das hier lesen:
[dspace.upce.cz] – »Die Macht-und Regulierungsstrukturen für Synchronfahrmotoren mit Permanentmagneten«, Dissertation von Jan Perner, Transport Fakultät der Universität Pardubice (CZ).
(Meine Auszüge aus eb bekomme ich sicher erst in ein paar Tagen …)





4-mal bearbeitet. Zuletzt am 2014:05:20:22:05:44.

Hier:
[www.radioeng.cz]
gibts zumindest mal ein Abstract der offensichtlichen Problematik mit der PM-Synchronmaschine als Bahnmotor in englischer Sprache.
Und daraus zitiere ich jetzt mal:

The flux weakening control of a traction drive is desirable. It is common for traction drives with asynchronous motors as well as for dc motors. Although it causes other problems, the flux weakening is unavoidable also for PMSM. A point of flux weakening is suppressing of back emf in high speed of drive. When the drive reaches nominal speed, a converter generates maximum voltage magnitude. Without flux weakening, the torque rapidly decreases to zero with increasing speed above the nominal speed and it can be even negative. This state of drive is very unstable and it is responsive to dc bus voltage surges. In fact, the drive is out of control in this state. It can happen also by low dc bus voltage. The flux weakening ensures correct control in the whole speed and voltage range.

Und? Wie war das im Denkmodell vorhin?

Hallo Heineken,

vielleicht ist dieses Dokument zur Erprobung des KTH/Bombardier PM Fahrmotors im schwedischen Energiespar-Forschungsprojekt Gröna
Tåget für Dich von Interesse:

[www.gronataget.se]

Gruß Jörg

PS: Ob die genannten 25% Gewichtsersparung beim Fahrmotor wohl reichen würden, um ein kostengünstiges Drehgestell mit Tatzlagerantrieb für 189km/h bei einer normalen 5,6MW Traxx zu realisieren? Bei der Dieseltraxx braucht man die Höchstgeschwindigkeit wohl nicht, da es der an der notwenigen Leistung fehlt.

Die Antwort [www.drehscheibe-online.de] von Heineken auf den Beitrag, der hier ursprünglich stand, hat mich bewogen, meinen Beitrag noch einmal völlig umzubauen, um keine Verwirrung zu stiften.

Zwei Teile habe ich als Ergänzung in andere Beiträge verschoben:
[www.drehscheibe-online.de]
[www.drehscheibe-online.de]

Den dritten Teil habe ich gestrichen, da er wohl auf Missverständnissen beruhte.
Deshalb bitte ich Heineken statt dessen folgenden Stichpunkte noch mal in einen Zusammenhang zu setzen und seine Überlegungen dazu zu erläutern:
* Weiter Temperaturgang des Generators
* Sehr enges Drehzahlband
* Notwendigkeit der Feldschwächung



2-mal bearbeitet. Zuletzt am 2014:05:21:15:57:29.

Ich glaube, du hast mich zumindest zum Teil falsch verstanden:

Kundenzug schrieb:
-------------------------------------------------------
> @ Sehr enges Drehzahlband aufgrund engem
> Generator-Temperaturgang
> Warum soll der ein enges Drehzahlband in Folge
> eines Temperaturproblems haben?

Die Anmerkung eines sehr engen Drehzahlbandes beim Diesel, zusätzlich erschwert durch den weiten (!) Temperaturgang des Generators, bezieht sich einzig auf den Status Quo der Mehrmotor-Lok. D.h.:
– PM Synchronmaschinen als Generatoren hinter dem Diesel
– ungesteuerte B6-Gleichrichter
(– ASM als Fahrmotoren)

Also NICHT für das von JoergAtDSO angedachte Szenario von
– fremderregten Generatoren (ob asynchron oder synchron (was eher gebräuchlich ist) sei dahingestellt)
– ungesteuertem B6-Gleichrichter
– Einzelachsansteuerung (statt Gruppenantrieb – d.h. jedem FM seinen 4QS)
– PM Synchronmaschinen als Fahrmotoren

> Wir sprechen hier über einen permanent erregten
> Synchrongenerator ohne Anbindung an eine bestimmte
> Frequenz (vgl. Netzbetrieb).

Jetzt mal unbeschadet der zuvor gemachten Klarstellung (;-): Die Frequenz ist doch herzlich egal! Schließlich will man in einen gemeinsamen DC Zwischenkreis! Bei der vorliegenden Lego-Lok als auch vermutlich bei jeder anderen Mehrmotor-Konzeption. Und da gilt nunmal: Ohne Steller speist nur der ein, dessen Spannung nicht von der Zwischenkreisspannung (nach unten) abweicht. (Weicht sie nach oben ab, kickt er seine Kollegen aus der Leistungseinspeisung.)

> @ Betriebsgrenzen der permanent erregten
> Synchronmaschine
> Ich sehe in dieser Eigenschaft der permanent
> erregten Synchronmaschine an sich kein Problem.

Ich schon. So ist ja nun mehrfach zu lesen, daß es ohne Feldschwächung nicht geht. Desweiteren die Szenarien Kurzschluß in Statorwicklung (selten) und Wechselrichterausfall (nicht ganz so selten) beherrscht werden müssen. Und ob sich ein automatischer Bremsbetrieb einer leerlaufenden, vom – wir sprechen im durch JoergAtDSO angestoßenen Diskurs ja von PMSM als Fahrmotoren – 4QS getrennten (also bildlich mit offnenen Klemmen) PM-Synchronmaschine nun über den Umweg Blindströme (vgl. Widerstandsrauschen) in elektromagnetische Rückwirkung auf das Statoreisen oder direkt durch die Eisenverluste ergibt, ist für die Frage des Betriebs fast schon egal. Da geht es dann nur noch darum, daß mit entsprechender Bestromung der Statorwicklungen diese Verluste wieder kompensiert werden. Und damit läuft eine PMSM elektrisch abgeschaltet eben nicht im Leerlauf.
Das Abstract der Tschechen und der von Joerg noch verlinkte Bericht aus Schweden (Danke dafür!) spricht ja sehr klar die Beherrschungsprobleme einer PMSM als Fahrmotor an.
Alles Probleme, die man lösen kann. Aber wohl nicht mit: Motor ausschalten und einfach rollen lassen …





3-mal bearbeitet. Zuletzt am 2014:05:21:13:43:44.

Besteht eventuell die Möglichkeit, effektiv die Hauptlast der Erregung für das Feld dem Permanentmagneten zu überlassen
und die zu steuernde Feldbearbeitung durch eine kleine zusätzliche Fremderregung zu induzieren und damit
das Steuerproblem das durch die Temperaturabhängigkeit entsteht, auszugleichen?

Schau mal hier in Kapitel 5 [digisrv-1.biblio.etc.tu-bs.de:8080] Vielleicht findest Du da, was Du suchst. In Braunschweig wurde früher maßgeblich zu elektromagnetischen Schwebeverfahren gearbeitet, bei denen die Regelung des Magnetflusses im Luftspalt ein zentrales Thema ist.

Als (vorläufige) Conclusio kann wohl festgehalten werden, daß die permanenterregte Synchronmaschine in der Funktion als Traktionsmotor

– eine deutlich höhere Leistungs- und Drehmomentdichte aufweist, der sie aufgrund der praktisch ewigen Forderung, die ungefederten /teilabgefederten Massen klein zu halten, dazu eigentlich prädestiniert,
– sie durch die hohe Drehmomentdichte prinzipiell dazu geeignet ist, die mechanische Getriebestufe (Radsatzgetriebe –> ungefederte Massen) einzusparen, desweiteren teure Konstruktionen wie den Hohlwellenantrieb,
– sie durch die nicht abschaltbare, eben permanente Erregung durchaus herausfordernde Anforderungen an die Ansteuerung stellt, davon teils sicherheitskritische,
– die Bahnfestigkeit (mechanische Belastungen, v.a. Beschleunigungen im Raum –> Stöße und Schwingungen) bis heute noch nicht geklärt ist (!),
– der ggü. der Asynchronmaschine als robustem Käfigläufer höhere Wirkungsgrad im unteren einstelligen Prozentbereich in Bezug auf das Energieeinsparpotential erst dann meßbar ins Gewicht fällt, wenn der Verzicht auf das mechanische Getriebe – Wirkungsgrad ca. 98% – erfolgt. Anderenfalls schlagen die Komponenten Stromrichter (SM-bedingt nun einmal Einzel- statt Gruppenantrieb) sowie die de facto Notwendigkeit der Bestromung* (mit vglw. kleiner Leistung) auch im Leerlauf (vgl. Fahrszenarien bei Bahnens: Anfahren, Beharrung, Rollen, Bremsen) negativ durch

Kurzum: Da ist das letzte Wort wohl noch nicht gesprochen.
Kleine Spitze am Rande: Daß ausgerechnet Alstom die PM-Synchronmaschine im AGV einsetzt – mit mechanischem Getriebe! – kann ja auch einfach daran liegen, daß sie Drehgestelle mit schlechten dynamischen Eigenschaften gut bauen können. ;-)

Besten Dank allen Mitdiskutanten für die vielen Ideen und die angenehme, sachorientierte Atmosphäre.
(U.a. dafür schätze ich DSO!)

*Bestromung im Leerlauf: Um den durch den rotierenden Anker hervorgerufenen Eisenverlust im Stator zu kompensieren und eine evtl. zu hohe Leerlaufspannung** zu unterbinden, die anderenfalls negativ auf die Leistungselektronik (–> Wechselrichter, Sperrspannung der IGBT!) wirkt, wird man wohl realistisch nicht ohne Bestromung im Leerlauf auskommen werden. Stattdessen den Stromkreis auch mechanisch, also mit Schütze aufzumachen, löst das m.E. Problem nicht: Denn was passiert, wenn man diese wieder einlegt? Vorher die Spannungspitze wegputzen mit kurzzeitigem Einlegen eines Bremswiderstands? Keine schöne Vorstellung (Lastspitzen am Motor).
**Die Leerlaufspannung ist abhängig von magnetischem Fluß, Rotorfrequenz und Temperatur. Wobei der magnetische Fluß möglichst hoch sein soll, die Drehzahl von der Rollgeschwindigkeit abhängig ist (bei Direktantrieb entspricht sie der Rotationsfrequenz des Treibradsatzes) und die Temperatur nur bedingt beeinflußbar ist (Statorkühlung).





1-mal bearbeitet. Zuletzt am 2014:05:22:17:45:36.