Autor Thema: Motorparameter  (Gelesen 11148 mal)

Offline chloksim

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Motorparameter
« am: November 23, 2013, 23:14:29 Nachmittag »
Hallo

Immer wieder taucht die Frage auf, was es mit den Motorparametern im Motor-Dialog auf sich hat. Da keine Unterlagen der „Loksim-Urväter“ existieren, habe ich mich mal in den Code vertieft, mit Exeltabellen gerechnet und zahlreiche Versuche gestartet. Hier meine Interpretation der drei Motorparameter:

Mit Hilfe dieser drei Parameter wird eine hyperbelähnliche Kurve berechnet, die als Widerstandskurve im Dialog ersichtlich ist und als Basis zur Simulation des Antriebsverhaltens des Triebfahrzeugs dient. Diese Kurve ist typisch für Triebfahrzeuge mit Reihenschlussmotoren (auch Serie- oder Universalmotoren genannt). Diese Motoren wurden verwendet bis zum Aufkommen moderner Loks mit Asynchron-Drehstrommotoren, die eine andere Kennlinie besitzen.

Motorparameter 1
Dient zur Festlegung des Punktes, bei welcher Stufe (oder zwischen welchen Stufen) der maximale Motorstrom erreicht wird.

Motorparameter 2
Legt fest, ab welchem Punkt der Motorstrom auf der höchsten Fahrstufe zu sinken beginnt in Bezug auf eine bestimmte Geschwindigkeit.

Motorparameter 3
Bestimmt den Motorstrom, der bei maximaler Geschwindigkeit noch fliesst auf der höchsten Fahrstufe.

Soweit die trockene Theorie. Am Beispiel der Ae 610 der SBB möchte ich dies praktisch veranschaulichen. Die Lok besitzt 6 Reihenschlussmotoren.

Das Kennliniendiagramm der Lok:


Weitere bekannte Daten der Lok:

max. Primärstrom:      460 A
max. Motorstrom:      18‘000 A   (6 x 3‘000 A)
max. Zugkraft:         40’000 kg = 392.4 kN   (40’000  x  9.81 / 1000)

Dateneingabe im Motor-Dialog:
Anzahl Stufen:                         27
Vmax:                                   125
max. Motorspannung:             502 (aus Ae 610-Diagramm rechts oben, Stufe 27)
Motorwirkungsgrad:                 90 (Tatsächlicher Wert nicht bekannt. In der Literatur findet man Werte zw. 85-95 %. Die Lok wurde zu Beginn der 50er-Jahre des letzten Jahrhunderts konstruiert. 90% scheint angemessen.)
max. (elektrische) Leistung: 5600 (Aus P = U x I = 15‘000 V x 460 A ergibt sich 6900 kW. Loksim rechnet aber mit der maximalen Leistung, die am Motor anliegt nach Trafo und nach Verlusten im Motor, vor Umwandlung in mechanische Energie. Deshalb rechnen wir: max. Primärleistung, d.h., die Leistung, die maximal am Eingang des Trafos anliegen kann, multipliziert mit den beiden Wirkungsgraden Trafo und Motor, also 6‘900 kW x 0.9 x 0.9 = 5‘590, gerundet 5‘600 kW.)
max. Motorstrom:             18‘000 (6 x 3‘000 A. Hinweis: wenn der Knopf „Motorstrom berechnen“ gedrückt wird, rechnet Loksim den Strom nach der Formel Strom = max. Leistung / max. Spannung (I = P / U), in unserem Fall wäre das Resultat 11‘155 A, was nicht richtig ist, denn erlaubt sind 6 x 3‘000 A = 18‘000 A.)
Trafo-Wirkungsgrad:                90 (Trafos moderner Loks erreichen Wirkungsgrade bis 97%)
Oberspannung:                  15‘000
max. Zukraft:                        393

Das ergibt erst mal dieses Motorstromdiagramm:


Ein Vergleich mit dem Diagramm des Vorbilds zeigt gleich, dass zu viele Stufen nötig sind, bis der max. Motorstrom erreicht wird, genau genommen wird er gar nicht erreicht. Durch Verändern des Motorparameters 1 kann erreicht werden, dass zwischen Stufe 10 und 11 der max. Motorstrom erreicht wird wie beim Vorbild (siehe Bild unten).


In analoger Weise können die Eckpunkte 2 und 3 mit den zugehörigen Motorparametern eingestellt werden.
Die dicke rote Linie in den beiden Diagrammen kennzeichnet die Begrenzung des Motorstromes durch den maximal erlaubten Primärstrom. Sie stimmen ziemlich überein. Bei Loks, die keine Primärstrom-Einschränkung haben, fällt diese „Delle“ natürlich weg.
Es ist zu beachten, dass sich die Motorparameter 2 und 3 gegenseitig beeinflussen. Es ist deshalb meist nötig, den nicht veränderten Parameter etwas nachzuregeln, bis die Kennlinien mit dem Vorbild übereinstimmen.
Der Punkt 2 kann übrigens sowohl beim Vorbild als auch im Loksim nicht angefahren werden, da er über der Primärstrombegrenzung liegt und zudem über der Schleudergrenze.

Ein Blick auf die Leistungskennlinien zeigt ebenfalls eine gute Überreinstimmung:


Die elektrische Leistung steigt stetig an bis ca. Stufe 20 bei einer Geschwindigkeit im Bereich von etwas über 50 km/h und bleibt dann auf ihrem maximalen Wert bis zum Erreichen der Stufe 27 bei etwas über 80 km/h. Ab dort fällt die Leistung mit steigender Geschwindigkeit wieder kontinuierlich ab.

Mit den drei Motorparametern können also für klassische Stufenschalter-Triebfahrzeuge vorbildliche Kennlinien nachgebildet werden.

Ganz anders sieht es leider bei der Zugkraft-Kennlinie aus:


Während beim Vorbild die max. Zugkraft (im Stillstand) erst bei Stufe 10 erreicht wird, übersteigt beim Loksim bereits in der 3. Stufe die am Rad anliegende Zugkraft die Haftreibung und das Tfz schleudert. Beim Vorbild hat der Lokführer erst ein Problem, wenn der Zug sich nach dem Aufschalten auf Stufe 10 immer noch nicht bewegt.
Leider beruht dieser Unterschied auf einer Fehlüberlegung bei der Berechnung der Zugkraft. Ich muss erst noch abklären, welche Auswirkungen eine Korrektur dieses Fehlers auf bereits existierende Tfz hätte, bevor ich hier etwas verändere.
Auch beim Thema Schleudern sind noch Verbesserungen möglich. Diese Funktion ist heute sehr einfach „gestrickt“.

Das Verhalten bei modernen Asynchron-Drehstrommaschinen muss ich noch genauer untersuchen, da dort noch andere Faktoren hinein spielen (Kombihebel etc.). Ins Thema Diesel- und Dampflok lese ich mich noch ein, da ich von diesen Tfz sehr wenig Ahnung habe. Ich kann aber schon sagen, dass die Kennlinien der Dampfloks und der hydraulisch angetriebenen Dieselloks denjenigen der hier beschriebenen ähnlich sind. Ich studiere aber darüber nach, wie sie besser mit loktypischen Parametern nachgebildet werden könnten. Kennlinien von Dieselloks mit nicht automatischer Gangschaltung können zur Zeit nicht vorbildlich nachgebildet werden.

Gruss chloksim
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Offline IngoW

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Re: Motorparameter
« Antwort #1 am: November 24, 2013, 05:55:07 Vormittag »
Moin,

das finde ich echt Klasse das Du dich hier so vertiefst . Ich denke hier eine Art Anleitung zu stricken hilft ungemein . Vielen Dank dafür.

Gruß Ingo

Offline lukash

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Re: Motorparameter
« Antwort #2 am: November 24, 2013, 17:28:40 Nachmittag »
Hallo,
das ist wirklich eine super Aufarbeitung - aber ich werde noch ein paar Tage brauchen um alles "verdauen" zu können ;)
Ich weiß wie schwierig es ist, im Nachhinein aus dem Loksim-Code solche Beschreibungen zu "generieren"

lg und Danke
Lukas

Offline taler

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Re: Motorparameter
« Antwort #3 am: November 24, 2013, 19:18:26 Nachmittag »
Hallo chloksim,

leider komme ich erst jetzt dazu, Deinen Beitrag zu würdigen.
Ich muß mich den Ausführungen von Lukas vollumfänglich anschließen.
Und was immer schon vermutet wurde, Loksim kann nur elektrisch. ;-)

Könntest Du den Thread bitte anpinnen? Es wäre schade wenn er im Laufe der Zeit nach unten verschwände.

Gruss
Uwe
« Letzte Änderung: November 24, 2013, 19:20:47 Nachmittag von taler »

Offline PeterF

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Re: Motorparameter
« Antwort #4 am: November 24, 2013, 19:21:49 Nachmittag »
Könntest Du den Thread bitte anpinnen? Es wäre schade wenn er im Laufe der Zeit nach unten verschwände.

Vielleicht wär das auch was für's Wiki?

Offline chloksim

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Re: Motorparameter
« Antwort #5 am: November 25, 2013, 12:21:30 Nachmittag »
@taler
Kann ich denn als "Otto-N..." dieses Thema anpinnen? Falls das so ist bitte ich um Instruktionen, ich seh nicht wie  8).

@PeterF
Das Wiki ist leider lahmgelegt, da kann man nichts mehr reinschreiben...
Wenn ich mal alles durchgekaut habe werde ich eine anständige Doku verfassen und zur Verfügung stellen.

Gruss chloksim
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Offline PeterF

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Re: Motorparameter
« Antwort #6 am: November 25, 2013, 12:30:26 Nachmittag »
@PeterF
Das Wiki ist leider lahmgelegt, da kann man nichts mehr reinschreiben...

Oh, das wußte ich nicht... :-/

Offline Miquel

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Re: Motorparameter
« Antwort #7 am: November 25, 2013, 12:43:33 Nachmittag »
und das kann man nicht rekonstruieren.... ändern.... oder ein Neues unter anderem (ähnlichen) Namen anfangen??????

Offline lukash

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Re: Motorparameter
« Antwort #8 am: November 25, 2013, 14:44:56 Nachmittag »
und das kann man nicht rekonstruieren.... ändern.... oder ein Neues unter anderem (ähnlichen) Namen anfangen??????
Beschreibungen von uns Entwicklern sind m.E. so oder so besser in einer Doku aufgehoben. Auch weil wir da mehr Kontrolle über Versionierung etc haben

Offline taler

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Re: Motorparameter
« Antwort #9 am: November 25, 2013, 19:41:03 Nachmittag »
@taler
Kann ich denn als "Otto-N..." dieses Thema anpinnen? Falls das so ist bitte ich um Instruktionen, ich seh nicht wie  8).
Das Stichwort lautet 'fixieren' und sollten ganz unten in der Beitragsansicht zu finden sein.

Gruss
Uwe

Offline chloksim

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Re: Motorparameter
« Antwort #10 am: November 25, 2013, 21:47:51 Nachmittag »
@taler, Danke  8) 8)
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Offline AlfredW.

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Re: Motorparameter
« Antwort #11 am: November 26, 2013, 14:19:01 Nachmittag »
Hallo chloksim,

leider kann ich erst heute etwas zu den Motorpametern schreiben (es gibt ja auch ein Leben außerhalb von LokSim).
Ich habe großen Respekt, dass Du Dich diesem sehr komplexen Thema gewidmet hast und das verdient allergrößte Hochachtung! Schweizer Wertarbeit eben ...

Was es bedeutet, sich in einen bestehenden Code einzulesen und dann auch zu Ergebnissen zu kommen,
kann ich sehr gut nachvollziehen (wie schon Lukas schrieb). Sobald ich wieder mehr Zeit habe,
werde ich versuchen, das mal exemplarisch an verschiedenen Problemobjekten nachzuvollziehen.

Die Systematik bei Dampf- und Dieselloks (ohne mechanisches Getriebe) halte ich durchaus für lösbar.

Auf jeden Fall wünsche ich Dir für Deine weiteren Nachforschungen viel Erfolg und
danke Dir ganz herzlich für Deine mühevolle Arbeit.

Gruß
Alfred

Offline cgruenwa

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Re: Motorparameter
« Antwort #12 am: Dezember 26, 2013, 16:20:52 Nachmittag »
Hallo chloksim,

finde ich toll, dass Du Dich in diese Thematik reingearbeitet hat, ich selbst hatte für Loksim in der letzten Zeit ca. ein halbes Jahr überhaupt keine Zeit mehr.
Für mich gerade jetzt interessant, da ich nun endlich die vollständigen Antriebsdaten der BR103 bekommen habe und gerade am überarbeiten der Motorparameter bin.

Echt super und noch für alle einen guten Rutsch ins neue Jahr

Gruß
Christian
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Offline CP70

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Re: Motorparameter
« Antwort #13 am: Oktober 14, 2018, 20:18:12 Nachmittag »
Finde ich auch sensationell. Zumal ich gerade vorhin ein Fahrverhalten vom 440 hier entdeckt habe, das aber sowas von so weit weg ist von der Realität...

Wenn du dem 440 nen kleinen Schubs gibst, rollt der Kollege. Und rollt und rollt. Beispiel ARA in NWH. Wenn du dem Hobel da nen kleinen Schubs gibst, sagen wir mal 2 km/h, würde der ohne sehr sensibles Bremsen den Frontscheiben-Putzer glatt überrollen. Hier im Sim bleibt das Teil aber nach paar Metern stehen. Da stimmt noch eine Menge nicht.
Tf DB Regio (111, 143, 146, 193, x- und D-StWg, 332, 362/363, 440, 442, 445, 642, 648, 1003)