AT212944B - Fremderregte Widerstandsbremse bei elektrischen Triebfahrzeugen - Google Patents

Description

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  Fremderregte Widerstandsbremse bei elektrischen Triebfahrzeugen 
Bei elektrischen Triebfahrzeugen, deren Achsen durch Elektromotoren, insbesondere einfache Reihen-   schlussmotoren, angetrieben werden, ist   es naheliegend, den oder die Antriebsmotoren auch für das Abbremsen des Triebfahrzeuges bzw. des Zuges zu verwenden, wobei dann die Triebmotoren, als   Generatorenge-   schaltet, die mechanische Bewegungsenergie des Fahrzeuges bzw. des Zuges in elektrische Energie umsetzen, welche dann am einfachsten über einen Widerstand in Wärme umgewandelt wird. 



   Bei der normal bei Strassenbahnen verwendeten Widerstandsbremse, bei der der Bremsstrom auch zur Erregung des Bremsgenerators benutzt wird, erzwingt die Abhängigkeit des für die Abbremsung des Fahrzeuges bzw. des Zuges nutzbar vorhandenen Drehmomentes von der Fahrgeschwindigkeit die stufenweise Nachregulierung eines im Ankerfeldstromkreis liegenden Bremswiderstandes, um bei Fallen der Fahrgeschwindigkeit ein entsprechendes Bremsmoment zur Fahrtverzögerung zu erhalten. 



   Die elektrische Bremsung von Triebfahrzeugen ist im allgemeinen stark abhängig von der Geschwindigkeit, u. zw. derart, dass die Bremskraft mit der Fahrgeschwindigkeit stark abnimmt. Es wurden daher Bremsschaltungen gefunden, bei denen über einen möglichst grossen Geschwindigkeitsbereich die Bremskraft, ohne Änderung des Kurzschlusswiderstandes, keinen allzugrossen Schwankungen unterliegt. Derartig bekannte Bremsschaltungen haben zur Voraussetzung, dass beim Bremsbetrieb der oder die Antriebsmotoren als fremderregte Generatoren laufen. Dabei kann bei mehreren Motoren jeder Anker einen eigenen Bremswiderstand zugewiesen erhalten oder die Anker mehrerer Motoren in Serienschaltung auf einem gemeinsamen Bremswiderstand arbeiten. Die Erregerwicklungen der Triebmotoren, welche vorteilhafterweise bei mehreren Motoren in Reihe geschaltet sind, werden fremderregt.

   Zur Erzielung eines möglichst konstanten Bremsmomentes über einen grösseren   Geschwindigkeitsbereich muss das Bremsgeneratorfeld mit   fallender Drehzahl so ansteigen. dass das Produkt   Magnetfluss mal Ankerstrom ebenfalls möglichst   konstant bleibt. 



  Diese Forderung wird auch bei verschiedenen bekannten Schaltungen angestrebt. So ist unter anderem bekannt, den oder die Antriebsmotoren als Kompoundmotoren mit zwei Feldwicklungen auszuführen, von denen die eine beispielsweise von einer Akkubatterie aus fremderregt wird und die zweite in Gegenkompoundschaltung vom Bremsstrom oder einem von der Fahrgeschwindigkeit abhängigen Strom erregt wird. Es ist auch bekannt, dass der Erregerstrom für das Generatorfeld von einer Akkubatterie in Serienschaltung mit einem Achsgenerator geliefert wird. 



   Bei diesen fremderregten Widerstandsbremsen ist jedoch eine Anpassung an die Streckenverhältnisse während des Bremsbetriebes nur mit sehr grossen Schwierigkeiten möglich, da alle Schaltvorgänge entweder im Bremsstromkreis oder im Erregerstromkreis des Bremsgenerators erfolgen müssen. In beiden Stromkreisen fliessen aber bei der Bremsschaltung sehr hohe Ströme, die besondere Schaltvorrichtungen bedingen. Auch ist die Konstanz des Bremsmomentes bei den bekannten Schaltungen nicht zufriedenstellend. 



   Weiters wurde eine Widerstandsbremsschaltung beschrieben, bei der die Feldwicklungen der als Generatoren arbeitenden Triebmotoren alle in Serie an eine mit konstanter Drehzahl angetriebene Gleichstrommaschine angeschlossen sind, die von einer konstanten   Spannungswelle   aus erregt wird. Die Regulierung der Bremsung erfolgt feinsttlfig über einen Widerstand im Erregerkreis der Erregermaschine. Diese Schaltung bedingt bei sinkender Fahrgeschwindigkeit, jedoch bei sich nicht ändernden Streckenverhältnissen, ein ununterbrochenes Nachregulieren vorgenannten Widerstandes. 



   Als weiterer Fortschritt gegenüber bekannten Ausführungen und zur Vermeidung vorangeführter Mängel 

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 wurde vorliegende Erfindung geschaffen, die eine fremderregte Widerstandsbremse bei elektrischen Triebfahrzeugen mit Reihenschlussmotoren als Antriebsmotoren, bei der die Erregung für die Antriebsmotoren von einem mit konstanter Drehzahl angetriebenen Erregergenerator geliefert wird, betrifft, wobei die Erregung des Erregergenerators von zwei voneinander unabhängigen, gegensinnig wirkenden,

   jedoch zusammen das resultierende Erregerfeld ergebenden Erregerwicklungen erfolgt und die eine Erregerwicklung von einer eigenen konstanten Spannungsquelle gespeist wird und eine je nach den Streckenverhältnissen einstellbare konstante und die Gegenerregung stets überwiegende Grunderregung für den Erregergenerator ergibt und die zweite Wicklung eine mit sinkender Fahrgeschwindigkeit des Triebfahrzeuges fallende und umgekehrt bei steigender Fahrgeschwindigkeit steigende Gegenerregung liefert, so dass die vom Erregergenerator gelieferte Ankerspannung zur Speisung der   Reihenschlussfeldwicklungen   der als Bremsgeneratoren laufenden Triebmotoren mit kleiner werdender Fahrgeschwindigkeit zunimmt bzw. umgekehrt abnimmt. 



   Die erfindungsgemässe Bremsschaltung gestattet somit eine leichte Anpassung des Bremsvorganges an die unterschiedlichen Streckenverhältnisse. Ausserdem ist das abgegebene Bremsmoment über einen sehr grossen Geschwindigkeitsbereich fast konstant. Die Schaltvorgänge werden bei der erfindungsgemässen Bremsschaltung in einem Erregerstromkreis mit sehr geringen Betriebsströmen durchgeführt, so dass auch während des Bremsbetriebes insbesondere bei Änderung des Streckenniveaus ein sicheres Schalten ohne Schwierigkeiten möglich ist. 



   An Hand der beiliegenden Zeichnung soll die Erfindung beispielsweise näher beschrieben werden. 



   Der Anker 1 des als Bremsgenerator arbeitenden Reihenschlussmotors ist über einen fixen Bremswiderstand 2 kurzgeschlossen. Die Reihenschlusswicklung 3 des Bremsgenerators wird vom Anker 4 eines Erregergenerators, der beispielsweise über einen Asynchronmotor 5 mit gleicher Drehzahl angetrieben wird, gespeist. Dieser Asynchronmotor treibt in der dargestellten Schaltanordnung auch denLadedynamo 6 für die Speisung der Akkumulatorenbatterie 7, die den für das Fahrzeug notwendigen Steuer-und Lichtstrom liefert. 



  Bei einer Bremsschaltung mit mehreren Generatoren liegen die Feldwicklungen in Reihenschaltung an der Ankerspannung des Ankers 4. 



   Das Erregerfeld des Erregergenerators 4 wird von zwei fremderregten Wicklungen geliefert, wobei die eine Feldwicklung 8 an der praktisch konstanten Licht- bzw. Steuerspannung liegt, während die zweite Wicklung 9 im Gegensinn von dem Anker eines über die Spule 11 konstant erregten Achsgenerators 10 gespeist wird. 



   Wenn der Erregergenerator 4 und Achsgenerator 10 schwach gesättigte Maschinen sind, wird sich die Ankerspannung der beiden Maschinen proportional mit den von den Erregerwicklungen erzeugten magnetischen Flüssen ändern. Die. Ankerspannung des Achsdynamos 10 und mit ihr die Erreger-AW für die Feldwicklung 9 des Erregergenerators 4 wird sich also je nach dem Sättigungsgrad, für welchen die   beidenMa-   schinen 4 und 10 gebaut sind, annähernd proportional mit der Fahrgeschwindigkeit ändern. 



     Die Feldwicklung   8 drückt dem Generator 4 eine Konstanterregung auf. Der den Erregeranker 4 durchsetzende resultierende Magnetfluss wird demnach bei höherer Fahrgeschwindigkeit klein und bei niedriger Fahrgeschwindigkeit gross sein. 



   Nachdem der Anker 4 mit konstanter Drehzahl angetrieben wird und die resultierende Erregung für diese umgekehrt proportional der Fahrgeschwindigkeit ist, wird auch die vom Anker 4 für die Erregung der Spule 3 abgegebene Spannung bzw. der abgegebene Strom verkehrt proportional der Fahrgeschwindigkeit sein. Es wird somit die Grösse der Erregung für den Erregergenerator 4 durch die Differenz zwischen konstanter Grunderregung durch die Spule 8 und Gegenerregung durch die Spule 9 bestimmt. Mit der Festlegung bzw. Einstellung der Erregung für die Erregerwicklungen 8 und 9 des Erregergenerators wird auch die Grösse des vom Bremsgenerator 1 abgegebenen Bremsmomentes sowie der Bremsbereich dieses festgelegt bzw. beeinflusst. 



   Die Erregerwicklung 11 der Achsdynamomaschine 10, die die Konstanterregung für die Achsdynamomaschine liefert, wird vorteilhafterweise mit der Konstanterregerwicklung 8 und einem verstellbaren Widerstand 12 in Reihe an die Konstantspannungsquelle gelegt. Durch Verstellen des Widerstandes 12 wird im gleichen Sinn die Erregung für die Wicklungen 8 und 9 gehoben oder gesenkt. Dadurch besteht die Möglichkeit, je nach Streckenverhältnissen das Niveau des von dem Bremsgenerator 1 abgegebenen Drehmomentes zu ändern. Die Einstellung der   Grösse   der für einen Geschwindigkeitsbereich konstant zu haltenden Bremskraft über den Widerstand 12 kann mit einem Fahrschalter erfolgen, wobei z. B. jeder Stufe 1, 2, 3, 4 eine bestimmte Neigung oder Steigung der zu befahrenden Strecke zugewiesen werden kann. 

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Fremderregte Widerstandsbremse bei elektrischen Triebfahrzeugen mit Reihenschlussmotoren als <Desc/Clms Page number 3> Antriebsmotoren, bei der die Erregung für die Antriebsmotoren von einem mit konstanter Drehzahl angetriebenen Erregergenerator geliefert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregung des Erregergenerators (4) von zwei voneinander unabhängigen, gegensinnig wirkenden, jedoch zusammen das resultierende Erregerfeld ergebendenErregerwicklungen (8, 9) erfolgt, wobei die eine Erregerwicklung (8) von einer eigenen konstanten Spannungsquelle gespeist wird und eine je nach den Streckenverhältnissen einstellbare konstante und die Gegenerregung stets überwiegende Grunderregung für den Erregergenerator (4) ergibt und die zweite Wicklung (9)

   eine mit sinkender Fahrgeschwindigkeit des Triebfahrzeuges fallende und umgekehrt bei steigender Fahrgeschwindigkeit steigende Gegenerregung liefert, so dass die vom Erregergenerator (4) gelieferte Ankerspannung zur Speisung der Reihenschlussfeldwicklungen (3) der als Bremsgeneratoren laufenden Triebmotoren mit kleiner werdender Fahrgeschwindigkeit zunimmt bzw. umgekehrt abnimmt.

   2. Fremderregte Widerstandsbremse nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass der Erregerstrom zur Erzeugung der mit der Fahrgeschwindigkeit sich ändernden Gegenerregung (9) des Erregergenerators (4) von einem von der Radachse oder mit einer der Fahrgeschwindigkeit proportionalen Drehzahl angetriebenen Generator (10) mit wählbarer Konstanterregung (11) geliefert wird.

   3. Fremderregte Widerstandsbremse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Erregergenerator (4) bzw. der Achsgenerator (10) oder beide als schwach gesättigte Maschinen ausgeführt sind.

   4. Fremderregte Widerstandsbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Erregerwicklungen (8, 9) des Erregergenerators (4) zu einer Wicklung mit einer Anzapfung vereinigt werden, wobei die Anspeisung so erfolgt, dass der eine Wicklungsteil die Konstanterre- gung und der andere Wicklungsteil die mit der Fahrzeuggeschwindigkeit sich ändernde Gegenerregung liefert.

   5. Fremderregte Widerstandsbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- EMI3.1 dassnet, dass die in Reihe geschalteten Erregerwicklungen (8,11) in Serie mit einem verstellbaren Widerstand (12) liegen, wodurch die Erregerstromstärke in Stufen variiert werden kann.

   7. Fremderregte Widerstandsbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass die Einstellung des Vorwiderstandes (12) mit dem Fahrschalter entsprechend den vorhandenen Streckenverhältnissen erfolgt.

   8. Fremderregte Widerstandsbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass zur Erweiterung des Bremsgeschwindigkeitsbereiches der Bremswiderstand (2) mehrstufig ausgebildet wird und dessen Verstellung entweder von Hand aus oder selbsttätig in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit oder vom Bremsstrom erfolgt.

   9. Fremderregte Widerstandsbremse nach einem dervorhergehendenAnsprüche, dadurch gekennzeich- EMI3.2 ten Klotz-oder Scheibenbremsen bekannter Ausführung derart durchführbar ist, dass bei zusätzlicher Brem- sung der Achsen die Klotz- oder Scheibenbremsen über Relais oder Solenoide, die in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit, der Spannung des Achsdynamos (10) oder in Abhängigkeit vom Bremsstrom stehen, eingeschaltet werden, wobei jedoch die Abhängigkeit, z. B. von Fahrgeschwindigkeit und Bremsstrom, im allgemeinen von Grössen, die die Intensität der elektrischen Bremse bestimmen, auch die Intensität der mechanischen Bremse beeinflusst, so dass eine zweckmässige Abstimmung und Ergänzung beider Bremsen gewährleistet wird.