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Unter den bis heute für Einphasennutzbremsung bei Triebfahrzeugen schon seit vielen Jahren bekannten Schaltungen zur Verbesserung der Phasenstellung des Feldstromes zurNetz-EMK ist diejenige die einfachste, welche zu der im Nebenschluss erregten Feldwicklung F einen ohmschen Widerstand R parallel und zu beiden in Serie eine Drosselspule L schaltet. Diese Schaltung ist durch das Prinzipschema in Fig. l aufgezeichnet, worin der Anker des als Generator laufenden Triebmotors mit A, das Netz mit N und die zur Erzeugung der Restspannung zwischen Anker und Netz erforderliche Drosselspule mit D bezeichnet sind.
Nachteilig bei dieser Schaltung ist der Umstand, dass zu einer merklichen Verbesserung der erwähnten Phasenstellung (z. B. 45 , siehe Winkel or. in dem der Schaltung nach Fig. 1 entsprechenden Vektordiagramm der Fig. 2) ein relativ grosser Aufwand an ohmscher und induktiver Leistung erforderlich ist, welcher das Ergebnis der in den Fahrdraht zurückgeschickten Leistung vermindert und die Phasenstellung des zurückgewonnenen Stromes verschlechtert.
Es kann deshalb mit dieser Anordnung bekanntlich kein für die Nutzbremsung günstiger Phasenwinkel zwischen Netzstrom und Netz-EMK erreicht werden (Winkel y, Fig. 2).
Dies zu verbessern ist der Zweck der vorliegenden Erfindung, die eine Nutzbremsschalteinrichtung für Einphasen-Reihen-Kollektormotoren, mit im Nebenschluss erregter Feldwicklung zum Gegenstand hat, wobei zur Verschiebung der Phase des Feldstromes ein ohmscher Widerstand parallel zur Feldwicklung und in Reihe zu beiden eine Drosselspule geschaltet ist.
Diese Nutzbremsschalteinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass in Reihe mit dem ohmschen Widerstand ein Kondensator geschaltet ist.
Fig. 3 der beigelegten Zeichnung stellt beispielsweise eine Prinzipschaltung einer Ausführungform der Nutzbremsschalteinrichtung nach der Erfindung dar. Fig. 4 zeigt ein der Schaltung nach Fig. 3 entsprechendes Vektordiagramm.
Es ist aus der Zeichnung unmittelbar ersichtlich, dass die Schaltung nach Fig. 3 sich von derjenigen nach Fig. 1 unterscheidet, indem sie einen in Reihe mit dem Widerstand R geschalteten Kondensator C aufweist, wobei diese zwei Elemente C und R parallel zu der Feldwicklung F geschaltet sind.
In den dargestellten Vektordiagrammen (Fig. 2 und Fig. 4) sind die ohmschen und induktiven Spannungsabfälle der einzelnen Apparate und Maschinenteile, da für die Betrachtung von keiner Bedeutung, weggelassen. Die Spannungen werden durch dünne schwarze Striche und Pfeile dargestellt, während die Ströme durch dicke Striche und einseitig angebrachte Pfeile gekennzeichnet sind. Der Drehsinn der Vektoren ist gegen den Uhrzeigerdrehsinn. Da die Spannungen und Ströme durch die angegebene zeichnerische Weise unterschieden sind, ist nun jeweils nur noch an der Spitze des Vektors die Bezeichnung des betreffenden Stromkreiselementes angegeben.
Es bedeuten F= Feldwicklung, A = Ankerwicklung, D = Bremsdrosselspule, R = Ohmscher Widerstand, L = Drosselspule, C = Kondensator, N = Netz.
Um einen richtigen Vergleich zwischen den beiden Diagrammen Fig. 2 und 4 zu erhalten und um auch das Wesen der Erfindung klar zu erkennen, sind Phasenlage und Grösse des Feldstromes, sowie dessen Spannung in beiden Diagrammen gleich angenommen. Der Winkel zwischen Feldstrom und Netz-EMK ist in beiden Fällen zu 450 angenommen. Die NetzEMK sowie die Anker-EMK sind ebenfalls beide Male gleich (gleiche Drehzahlen n), und man erhält somit bei gleichem Ankerstrom für beide Diagramme das gleiche Drehmoment da eben der Winkel zwischen Feldstrom und Ankerstrom für beide Fälle auch der gleiche ist.
In Fig. 4 sind noch die Ströme des Widerstandes und der Drosselspule aus Schaltung Fig. 1 zum besseren Vergleich gestrichelt eingezeichnet.
Setzt man, wie nach den Angaben des Diagramms der Fig. 4, die kapazitive Blindleistung des Kondensators zirka 9/10 der induktiven Blindleistung des Feldes, so sinkt die im Widerstand R verbrauchte Wirkleistung auf rund dz der entsprechenden Wirkleistung des Diagrammes der Fig. 2. Gleichzeitig sinkt die Blindleistung der Drosselspule L auf rund 1/6 der nach dem Diagramm der Fig. 2 notwendigen. Wie ersichtlich, wird bei der Schaltung nach Fig. 3 und Fig. 4 die Hilfsapparaturleistung für
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den Erregerstromkreis bedeutend geringer.
Sowohl die Wirk-wie die Blindleistung dieses Kreises fallen auf rund I/6 derjenigen welche nach dem Diagramm der Fig. 2 erforderlich sind.
Der Hauptvorteil der Nutzbremsschalteinrichtung nach Fig. 3 besteht indessen in der Erreichung eines bessern Phasenwinkels tp (Fig. 2 und Fig. 4) zwischen Netzstrom und Netz-EMK.
Der Cosinus dieses Winkels erreicht nach Fig. 4 den doppelten Wert desjenigen nach dem Diagramm der Fig. 2. Auch ist bei gleichbleibendem Bremsmoment und gleicher Geschwindigkeit die an das Netz gelieferte Leistung für die Fig. 4 zirka 35% grösser als nach Fig. 2. In der Schaltung nach Fig. 3 kann der Widerstand R regelbar sein ; die Drosselspule kann ebenfalls regelbar sein. Ferner können entweder zwei oder die drei Elemente L, R und C in bestimmtem Verhältnis zueinander regelbar vorgesehen werden.
Der Kondensator kann ein statischer oder ein dynamischer (rotierende, kapazitiv arbeitende Wechselstrommaschine) oder eine Kombination aus beiden sein. Ebenso kann der Kondensator entweder über einen gewöhnlichen Transformator oder über einen Autotransformator geschaltet sein. Es kann auch der ganze Erregerstromkreis (Elemente F, C, R und L) über einen Hilfs- transformator geschaltet sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Nutzbremsschalteinrichtung für EinphasenReihen-Kollektormotoren mit im Nebenschluss erregten Feldwicklungen, wobei zur Verschiebung der Phase des Feldstromes ein ohmscher Widerstand parallel zur Feldwicklung und in Reihe zu beiden eine Drosselspule geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in Reihe mit dem ohmschen Widerstand ein Kondensator geschaltet ist.