CH161470A - Nutzbremsschaltung für Einphasen-Serienmotoren. - Google Patents

Nutzbremsschaltung für Einphasen-Serienmotoren.

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CH161470A
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Societe Anonyme Des A Secheron
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Secheron Atel
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      Nutzbremssehaltung    für     Einphasen-Serienmotoren.       Gegenstand vorliegender Erfindung ist  eine     Nutzbremssehaltung    für     Einphasen-          Serienmotoren.     



       Bei        Einphasen-Serienmotoren    ist eine  Nutzbremsung durch Fremderregung des  Magnetfeldes möglich. Um bei solchen An  ordnungen eine günstige Phasenlage des       Nutzbremsstromes    zu bekommen, ist es  zweckmässig, eine derartige Schaltung zu  wählen, dass der Strom in den     Feldmagnet-          w        icklungen    in Phase mit der zugeführten  Spannung ist. Da die Magnetwicklungen  eine grosse Selbstinduktion haben, ist es not  wendig, für Erzielung dieser gewünschten  Phasenlage besondere Hilfsmittel vorzusehen.

    Als solche sind schon verschiedene Schaltun  gen mit rotierenden Umformern, Drosselspu  len und     Ohmschen    Widerständen vorgeschla  gen, die aber ziemlich kompliziert sind und  umfangreicher zusätzlicher Schalteinrichtun  gen bedürfen.  



  Erfindungsgemäss wird mit der Feldwick  lung der     Einphasen-Serienmotoren    ein Kon-         densator    in. Serie geschaltet, um einen günsti  gen Phasenwinkel     zwischen    dem     Magnetisie-          rungsstrom    und der an den Klemmen der  Motoren herrschenden Spannung zu er  reichen.  



  In dem Spezialfall, in welchem die Re  sonanzbedingung im Erregerkreise
EMI0001.0018  
    eingehalten wird,     wird    Phasengleichheit zwi  schen dem     Magnetisierungsstrom    und dieser  Spannung erreicht.         Fig.    3 stellt die Erfindung prinzipiell in  beispielsweiser Schaltung dar, während     Fig.    4  das zugehörige     Vektordiagramm    veranschau  licht.

   An einem     Anzapftransformator    D, der  von einer     Wechselstromquelle    gespeist wird,  ist der Anker A eines     Einphasenserienmotors     geschaltet, dessen     Magnetwicklung        B    über  einen Kondensator C von einer weiteren An  zapfung des Transformators D gespeist wird.  Es kann aber an Stelle des     Anzapftransfor-          mators    ein Transformator mit     getrennten         Wicklungen oder ein beliebiger Stromerzeu  ger treten.  



       Fig.    4 zeigt das     Vektordiagramm,    wobei  die Spannungen auf eine gemeinsame Ver  gleichsspannung entsprechend dem Anschluss  an verschiedene     Transformatorspannungen     reduziert sind. E ist die Netzspannung. Der       klagnetisierungsstrom        J.    ist in Phase mit  der Spannung E. Mit dem     Magnetisierungs-          strom    stimmt auch das Hauptfeld in seiner  Phasenlage überein.

   Das Hauptfeld erzeugt  phasengleich eine     rotatorisch    induzierte     Ge-          neratorspannung        Eg,    die somit auch mit E  phasengleich, jedoch bei einer der Bremsung  entsprechenden Geschwindigkeit grösser als  diese ist. Wird von der Spannung     Eg    der       induktive    Spannungsabfall EX und der     Ohm-          sehe    Spannungsabfall     El.    im Ankerstromkreis  abgezogen, so verbleibt die Netzspannung E.  Aus dieser     Konstruktion    erhält man, wie er  sichtlich, in bekannter Weise Grösse und Pha  senlage des Nutzstromes I.

   Wie ersichtlich,  gibt der nutzbremsende Motor unter dem  Winkel     9p    nacheilenden Strom<I>I</I> ab,     bezw.     nimmt den gleichen Betrag an voreilendem  Strom auf. Diese Anordnung entlastet somit  das Bahnnetz vom Blindstrom und verbessert  daher in bekannter Weise die Übertragungs  fähigkeit des Netzes.  



  Die angegebene Schaltung nach     Fig.    3 ist  im Wesen eine Schaltung mit     Nebenschluss-          chaTakter.    Da     bei    dieser Schaltung bekannt  lich beim     Überschalten    von einer Stufe zur  andern,     sowie    bei Spannungsschwankungen  sehr starke Stromstösse auftreten können,  empfiehlt es sich, durch Vorsehung eines an  sich bekannten     Kompoundierungs-Transfor-          mators    eine     Kompoundcharakteristik    zu er  zielen, wodurch wesentlich weicheres Verhal  ten bei Spannungsschwankungen,

   sowie ge  ringere     Stromstösse    beim     Überschalten    be  wirkt werden.  



       Fig.    5 zeigt die betreffende Schaltung,  wobei die Bezeichnungen .der     Fig.    3 beibehal  ten sind.     Hinzugekommen    ist .der     Kompoun-          dierungs-Transformator    mit der     Primärwick-          lung        B,    und der Sekundärwicklung     B2.    Die    Sekundärwicklung ist derart geschaltet,

       dass     der im Stromkreis des Ankers     .A    fliessende       Nutzbremsstrom    die der Magnetwicklung zu  geführte Spannung des     Anzapftransforma-          tors    D im wesentlichen zu vermindern sucht.  Dieser Schaltung entspricht .das Vektor  diagramm     Fig.    6, wobei die Bezeichnungen  der     Fig.    4 beibehalten sind.

   Die der Magnet  wicklung zugeführte     Spannung    setzt sich  dabei aus zwei Komponenten zusammen, der  der Netzspannung entsprechenden Spannung       E    und der     transformatorisch    in der Wick  lung     B=    induzierten Spannung Et. Beide  geben die resultierende Spannung     E.,    mit  welcher der     Magnetisierungsstrom        J.    und  damit auch das Hauptfeld phasengleich ist.  Die Spannung Et ist in der Phase entgegen  gesetzt gleich dem     Nutzbremsstrom    I.

   Die       Nutzbremsspannung        E,    hat die eingezeich  nete Richtung, und es ergibt sich analog wie  in     Fig.    4 Grösse und Richtung des Nutz  bremsstromes I. Diese Schaltung hat noch  den Vorteil, dass der     Phasenwinkel        (p    des       Nutzbremsstromes    kleiner ist, wie bei der  Schaltung nach     Fig.    3, und auch der innere  Phasenwinkel     y    zwischen     Nutzbremsstrom     und     Magnetisierungsstrom        bezw.    Hauptfeld  kleiner ist als bei der Schaltung nach     Fig.    3,

    wodurch sich bei gleichen Bremsströmen ein       grösserers    Bremsmoment ergibt.  



  In     Fig.    7 ist diese Schaltung anhand eines  Lokomotivschaltbildes näher ausgeführt. Von  einem vom Fahrdraht     gespeisten    Stromab  nehmer empfängt über dem Hauptschalter G  der     Anzapftransformator    H in     bekannter     Weise seine Spannung. An der Sekundär  seite des     Anzapftransformators    H sind in  bekannter Weise die     Stufenhüpfer    1 bis 6  angeschlossen, welche über die     Spannungs-          teilerdrosselspule        K    die     Speisung,    der Trieb  motoren durchführen.

   Die Einstellung der  Fahrt     bezw.    Bremsschaltung erfolgt durch  zwei Walzenschalter L (Bremswalzen), wel  che die beiden Stellungen " f" (Fahrt) und  "b" (Bremse) enthalten. Die Umschaltung  der Feldwicklungen für die     Fahrtwendungen     erfolgt durch gesonderte     Fahrtwender        t11.    In  der Stellung Fahrt     (f)    sind die Hauptpol-           wicklungen    B mit den Ankerwicklungen  A, den Kompensationswicklungen N, den       Wendepolwieklungen    0 und     Wendepolshun-          len    P in üblicher Weise in Serie geschaltet.  Die beiden Motoren der Lokomotive sind  parallel geschaltet.

   Die Steuerung der Fahrt  stellungen erfolgt in bekannter Weise mit  Hilfe des Belages der     Kontrollerhauptwalze          Q,    welche von der als     Steuerstromquelle    ein  gezeichneten Batterie R den Steuerstrom er  hält und diesen den Betätigungsspulen der       Hüpfer    1 bis 6 zuführt. Es sind dabei im  Schema der Übersichtlichkeit halber die  Betätigungsspulen der Hüpfer, sowie die  Steuerleitungen zu diesen samt     Verriege-          lungsleitungen    nicht eingezeichnet, sondern  nur bei der     Kontroller-Hauptwalze        Q    die be  treffenden Finger mit denselben Zahlen 1 bis  6 bezeichnet, wie die Bezeichnung der Hüp  fer lautet.

    



  Die Umschaltung von Fahrt auf Bremse  erfolgt durch die     Bremssteuerwalze        S,    durch  welche in den Fahrtstellungen durch die Fin  ger<I>f</I> die Stellung<I>f</I> der Bremswalze<I>L</I> ein  gestellt wird und gleichzeitig der später zu  besprechende Hüpfer 8 eingeschaltet wird.  In der Stellung "Bremse" der Walze     S    wird  die Stellung b der Bremswalze L eingestellt  und gleichzeitig der Hüpfer 7 eingeschaltet.

    Durch die Einschaltung des     Hüpfers    7 wird  der Kondensator C an eine     Anzapfung    des  Stufentransformators H gelegt und die durch       Umstellung    der Walzen L von den Ankern  <I>A</I> abgetrennten Magnetwicklungen<I>B</I> werden  in der in     Fig.    5 prinzipiell angezeigten Weise  geschaltet.

   Die beiden Wicklungen B der  zwei Motoren sind dabei in Serie vom Strom  durchflossen und in Serie zu ihnen ist auch,  wie man bei Verfolgung des Stromkreises  sieht, die Sekundärwicklung     B@    des     Kom-          poundierungs-Tra.nsformators    geschaltet, des  sen Primärwicklung     B1    im     .Stromkreis    der  Motoranker A liegt.

   Eine Umschaltung der       Ohmschen        Wendepolshunte    P vom Fahr  betrieb auf induktive     Shunte,    wie sie eigent  lich der Phasenlage des     Nutzbremsstromes     gegenüber der Magnetwicklung entsprechen  würde, ist bei der eingezeichneten Schaltung    nicht angenommen, kann aber, wenn zweck  mässig, ebenfalls durch die Bremswalzen L  bewirkt werden.  



  Die Schaltung bei Nutzbremsung erfolgt  nun auf die Art und Weise, dass der Ein  fachheit halber die Erregung der Magnet  felder konstant gehalten wird,     bezw.    die       Magnetisierungsstromstärke    nicht reguliert  wird, wiewohl prinzipiell auch eine     Ände-          rang    der Erregerstromstärke in bekannter       Mreise    möglich wäre. Der Ankerstromkreis  der Triebmotoren wird mit Hilfe der     Stufen-          hüpfer    1 bis 6 und der     Überschaltdrossel-          spule        K    an die verschiedenen     Anzapfungen     des Transformators H gelegt.

   Dabei wird  damit begonnen, zuerst die Anker an die  höchsten     Anzapfungen    zu legen und dann  werden im Verlaufe der Bremsung und Ver  langsamung des Zuges die Anker an eine  immer niedrige     Transformatorspannung    an  geschlossen. Auf diese Weise ist es möglich,  die Nutzbremsung bis zu einer relativ ge  ringen Fahrgeschwindigkeit fortzusetzen und  so einen grossen Teil der     Bewegungsenergie     des Zuges zurückzugewinnen.

   Die Schaltung  der Stufenhüpfer hat dabei in verkehrter  Reihenfolge     wie    bei Fahrt zu erfolgen, und  es wird dies nach einem weiteren Anspruch  derart durchgeführt, dass dieselbe Walze für  die Betätigung der Stufenhüpfer bei Fahrt  und Bremse mit denselben Stellungen benützt  wird, wobei bei den Fahrtstellungen diese  von der     Stellung-    0 in die Stellung 1, 2 bis 6  gedreht wird, während sie bei Stellung       "Bremse"    ebenfalls von der     "Nullstellung"     beginnend, in verkehrter Richtung, wie bei  Fahrt, in die Stellung 6, 5     usw.    bis 1 ge  dreht werden kann.  



  Die betreffende Schaltmöglichkeit der  Hauptwalze     Q    kann in einfacher Weise durch  eine mechanische Vorrichtung bewirkt wer  den, welche in     Fig.    1 und 2 beispielsweise  erläutert ist. Die Fahrkurbel 10 kann bei  der eingezeichneten Stellung der Brems  steuerwalze S, die der Stellung Fahrt ent  spricht, nur nach links in .die Stellung 1, 2  gedreht werden, da sie an der Drehung in      die verkehrte Richtung durch den Anschlag  11, welcher über die     Kontrollerdeckplatte        1.2     herausragt, gehindert wird.

   Wird die Brems  walze S in die Stellung Bremse gedreht, so  wird durch den Hebel     1$,    Schubstange 14  und den Winkelhebel 15 der Anschlag 11  unter die     Kontrollerdeckplatte    12 gesenkt  und dafür der Anschlag 16 über die     Kontrol-          lerdeckplatte    gehoben, so dass dann die Kur  bel nur nach der andern Richtung wie bei  der Fahrt gedreht werden kann.  



  Im     Zusammenhang    mit der     Nutzbrems-          schaltung    ist auch eine Vorrichtung ein  gezeichnet, welche bei Unmöglichkeit, die       Nutzbremsenergie    verwenden zu können, die  mechanische Bremse betätigt. Diese Einrich  tung besteht aus     einem        Überspannungsrelais     T, welches seine Kontakte schliesst, wenn  kein Energieverbrauch auf der     .Strecke    vor  handen ist und daher die Spannung der Loko  motive einen übermässigen Wert annimmt,  aus einem     Notbremsventil    U und der Haupt  schalterauslösung V.

   Bei Ansprechen des       Überspannungsrelais    T wird mit Hilfe der       Steuerstrombatterie        B    durch das nicht näher  eingezeichnete, an sich bekannte     Notbrems-          ventil    U eine mechanische Bremsung einge  leitet und gleichzeitig der Hauptschalter G  des Fahrzeuges über die Auslösung V aus  geschaltet.  



  Das     Notbremsventil    kann, wie eingezeich  net, mit der     Nutzbremseinrichtung    noch der  art kombiniert werden, dass bei Überschal  tung der Nutzbremsung in die letzte Stellung  (1) ausser der Nutzbremsung auch die me  chanische mit Hilfe des     Notbremsventils   <I>TI</I>  eingeleitet wird. Die hierfür notwendige  Schaltung ist aus der     Fig.    7 zu entnehmen,  wobei noch ein     Ausgleichwiderstand    W, der  den Widerstand der     Auslösespule    V ersetzt.,  vorgesehen ist.  



  Wenn ein Kondensator nicht unter Span  nung     steht,    so ist es zweckmässig, ihn kurz  zuschliessen, was auch beim Kondensator C  erfolgt. Dieser Kurzschluss kann, wie es- in       Abb.    7 durch den Hüpfer 8     in    der Fahrt  stellung -durchgeführt wird, gleichzeitig da  mit verbunden werden, mit Hilfe des Kom-         poundierungs-Transformators        B"        BZ    die Ka  pazität C in Hauptstromkreis wirksam zu  machen und dadurch eine Verbesserung der  Phasenlage des Stromes während der Fahrt  hervorzurufen.  



  Die angegebene Schaltung gilt nur prin  zipiell und kann im wesentlichen auch durch  andere an sich bekannte Mittel (Stufenschal  ter, Feinregler     etc.)    erreicht werden. Ebenso  ist es möglich, um an Erregungsenergie für  die nutzbremsenden Motoren zu sparen, diese  bei der     Nutzbremsung    in Serie zu schalten,  während sie für den Fahrbetrieb parallel ge  schaltet sind. Schliesslich können auch Fahrt  wenderwalzen M und Bremswalzen L in  einem gemeinsamen Apparat vereinigt wer  den, oder die Schaltung     statt    durch Walzen  schalter durch Hüpfer     vorgenommen    werden.  



  Die     Fig.   <B>8</B> bis 10 veranschaulichen wei  tere Ausbildungen der Erfindung.  



  Da bekanntlich     Einphasen-Seriemotoren     im allgemeinen für verhältnismässig niedrige  Spannungen gebaut werden, ist auch die       Spannung,    die zur Erregung der Feldwick  lung notwendig ist, verhältnismässig gering.  Da für diese Spannungsverhältnisse der Bau  von Kondensatoren schwierig ist oder Kon  densatoren für niedrige Spannungen nur  schlecht ausgenützt sind, lassen sich in     vie-,          len    Fällen wesentlich günstigere Verhältnisse  für die Grösse der Kondensatoren bei der an  gegebenen Bremsschaltung erzielen, wenn  diese nicht direkt in Serie mit der Feldwick  lung geschaltet werden,     sondern    in an sich  bekannter Weise über einen Zwischentrans  formator.

   Letzterer hat höhere Sekundär  spannung, seine Primärspannung ist in Serie  mit der Feldwicklung geschaltet. In bekann  ter Weise wirkt dann die Kapazität so, als  ob sie um das Quadrat des Übersetzungsver  hältnisses des     Zwischentransformators    ver  grössert direkt in den     Erregerkreis    geschal  tet wäre.  



  Wie aus     Fig.    4 hervorgeht, ist bei Ver  wendung einer Schaltung ohne     Kompoundie-          rungs-Transformator    die Tangente des     Pha-          senverschiebungswinkels        (p    gleich dem Ver-           hältnis    des induktiven zum     Ohmschen    Span  nungsabfall im Ankerstromkreis des nutz  bremsenden Motors.

   Da der     Ohmsche    Span  nungsabfall des Ankerstromkreises im Ver  hältnis zum induktiven Spannungsabfall des  selben Stromkreises klein ist, ergibt sich somit  ein relativ grosser Winkel     9p,    so dass zur Er  zielung eines entsprechenden Drehmomentes  beim Bremsen und einer genügenden     Brems-          ieistung    verhältnismässig grosse Ankerströme  notwendig sind. Die Verhältnisse hierfür  können nun, abgesehen von dem eingangs  erwähnten     Kompoundierungs-Transformator     dadurch verbessert werden, dass in dem An  kerstromkreis ein zusätzlicher     Ohmscher    Wi  derstand eingeschaltet wird.

   Es lässt sich  leicht nachweisen, dass für ein bestimmtes  Verhältnis zwischen     Ohmschem    und induk  tivem Widerstand dieses Stromkreises die  Verluste für eine gegebene Bremsleistung ein  Minimum werden, und es kann angestrebt  werden, dieses Verhältnis möglichst oder  ganz zu erreichen. Als     Ohmschen    Wider  stand kann ganz oder teilweise, nach ent  sprechender Umschaltung, der für den Fahr  betrieb übliche     Ohmsche        Wendepolshunt     Verwendung finden.  



  In     Fig.    8 ist die betreffende Schaltun  beispielsweise schematisch dargestellt, wobei  im Erregerstromkreis ein Zwischentransfor  mator für den Kondensator vorgesehen ist.  An einer     Anzapfung    des Haupttransforma  tors<I>D</I> ist die Ankerwicklung<I>A</I> über den  zusätzlichen     Ohmschen    Widerstand G ge  schaltet. Anderseits ist an einer andern An  zapfung des Transformators der Erreger  stromkreis angeschlossen, der die Erreger  wicklung des Motors Z und die Primärwick  lung F, des Zwischentransformators für den  Kondensator enthält. Die Sekundärwicklung       F2    desselben Transformators speist direkt  den Kondensator C.

   An Stelle eines Trans  formators mit zwei Wicklungen F,, F= kann  auch ein Transformator in Sparschaltung  Verwendung finden.  



  Zur Erzielung eines geringen     Phasenver-          schiebungswinkels    ist es zweckmässig, eine       Voreilung        zwischen    dem Magnetisierungs-         strom    und der Netz-     bezw.    Transformator  spannung zu bewirken, wie sie auch durch  den eingangs beschriebenen     Kompoundie-          rungs-Transformator    bewirkt wird     (vergl.          Vektordiagramm        Fig.    6). Es     können    jedoch  zur Erzielung des gleichen Zweckes auch an  dere an sich bekannte Mittel verwendet wer  den.

   Eine beispielsweise Schaltung, die die  Leiche Verschiebung mit andern     Mittel    be  wirkt, ist die folgende:  Der Erregerstromkreis wird vom Trans  formator nicht direkt gespeist, sondern in  der Weise, dass über einen     Ohmschen    Wider  stand Zweigströme fliessen, von welchen der  eine den     Magnetisierungsstrom    des Motors  bildet und der andere über eine entspre  chend grosse     Induktivität    fliesst. An Stelle  des Stromes in der     Induktivität    kann auch  der     Magnetisierungsstrom    eines Transforma  tors treten, von dessen Sekundärseite der       Magnetisierungsstrom    des Motors abgenom  men wird.

   Dieser ist dann wie gewünscht  gegenüber der Primärspannung etwas in der  Phase voreilend.  



  Eine beispielsweise Schaltung hierfür ist  aus     Fig.    9 zu entnehmen. Am Transforma  tor<I>D</I> ist einerseits der Anker<I>A</I> des Ein  phasen-Serienmotors angeschlossen, ander  seits werden über einen     Ohmschen    Wider  stand r' zwei parallele Stromkreise gespeist.  Der eine dieser Stromkreise speist die Er  regerwicklung Z über die     Primärseite    des       Kondensator-Zwischentransformators    F,. In  diesem Stromzweig fliesst der     Magnetisie-          tungsstrom        J..    Der zweite Stromzweig wird  durch die     Induktivität    H gebildet; der Strom  in ihm sei mit<B>JD</B> bezeichnet.

   Die     Induk-          tivität    H kann in bekannter Weise als Er  satzschema für einen auf das Übersetzungs  verhältnis 1 :1 reduzierten Transformator  aufgefasst werden, dessen     Magnetisierungs-          strom    dem Strom<B>JD</B> entspricht.

   Da., wie aus  der noch zu besprechenden     Fig.    10 hervor  geht, zur Erzielung einer entsprechenden  Phasenverschiebung der Strom J     v    eine be  stimmte Grösse haben muss, kann es vorteil  haft sein, bei dem Transformator einen grö-           sseren        Magnetisierungsstrom    als normal er  forderlich, durch besondere, an sich bekannte  Hilfsmittel zu erreichen (Luftspalte     etc.).     Das     Vektordiagramm    des     Magnetisierungs-          kreises    ist aus     Fig.    10 zu entnehmen.

   Da  die Selbstinduktion der Wicklung Z und der  über den Transformator     F1,        F2    im gleichen  Kreise     wirkende    Kondensator C für die       Netzfrequenz    die Resonanzbedingung geben,  ist der Strom     J.    in Phase mit der an den  Klemmen der     Induktivität    H herrschenden  Spannung. Letztere ist     J.X   <I>X</I>     r..    Der Strom  in der     Induktivität    JD eilt dieser Spannung  um 90   nach. Über den Widerstand r' fliesst  der Summenstrom J' der Ströme     Jin    und J n.

    Der Spannungsabfall am Widerstand r' ist  Letzterer ist zur Spannung     Jm        #        rm     geometrisch zu addieren und ergibt sich dann  die Spannung Ein an der     Trans.formator-          anzapfung.    Wie ersichtlich, eilt der Strom       J.    gegenüber der     Transformatorspannung        .E.     etwas vor.  



  In den     Fig.    8 und 9 sind der Übersicht  lichkeit halber     etwaige        Kompensations-    und       Wendepolwicklungen    an den     Einphasenmoto-          ren    weggelassen, die in an sich bekannter  Weise geschaltet werden können. Die Mittel  zur Verbesserung der Phasenverschiebung,  die in der vorliegenden Beschreibung an  gegeben sind, können nicht nur einzeln,     son          4ern    auch gleichzeitig     bezw.    abwechselnd  für verschiedene Betriebszustände zur An  wendung gelangen.  



  Wenn nun im vorstehenden zwar eine  Schaltung mit     Mitteln    zur Erzielung der  richtigen Phasenverschiebung im Erreger  stromkreis gezeigt wird, so ist noch darauf  Gewicht zu legen,     dass    die     gezeigte    Art von  Schaltungen gegenüber .der sonst noch ge  bräuchlichen Schaltung den Vorteil besitzt,  dass durch relativ schwache Erregung eine  verhältnismässig kleine Leistung der für die  Erzeugung der richtigen Phasenverschiebung  notwendigen     Einrichtungen    ausreicht.  



  Gegenüber den sonst vorgeschlagenen  Schaltungen dieser Kategorie besteht der  Vorteil der im vorstehenden gezeigten Schal  tung darin, dass einerseits eine rotierende    Maschine vermieden wird, und anderseits bei  ruhender Anordnung die Leistung -der     Pha.-          senverschiebungs-Einrichtung    nicht grösser  gewählt werden muss als die     Magnetisierungs-          leistung    der Motoren, wie dies bei den be  kannten Schaltungen, wo ebenfalls ruhende  Einrichtungen verwendet werden, der Fall  ist.  



  Entgegen allfälligen Bedenken gegen die  Verwendung von statischen Kondensatoren  auf Bahnfahrzeugen, besteht in Wirklichkeit  bei den gegenwärtig bekanntlich recht erheb  lichen Fortschritten im Bau der benötigten  Apparate hierin gar keine Schwierigkeit.  



  Tatsächlich zeigt eine genaue     Durcharbei-          tung    der     Schaltung    denn auch, dass die nach  stehend angegebenen Abänderungen gegen  über der vorstehenden Beschreibung der Er  findung durchaus empfehlenswert sind:  Die fachkundige     Überlegung    lässt vor       allem    als zweckmässig erscheinen, mit Rück  sicht auf die sehr geringe Erregerspannung  von     Einphasen-Wechselstrommotoren,    den  Kondensator nicht direkt in den Erreger  stromkreis zu schalten, sondern über einen  Zwischentransformator mit entsprechend  hoher Sekundärspannung.  



  Betreffend die Schaltung     nach        Fig.    9 ist  folgendes zu beachten:  Wenn auch der     Magnetisierungsstrom     gegenüber der Netzspannung voreilt, ergibt  sich im Anker zwischen Strom und Span  nung ein grosser     Phasenverschiebungswinkel.     Dieser ist nämlich dem     Kurzschlusswinkel     für den Ankerstromkreis gleich,     @    der sich in  der Grössenordnung von     arc        cos        0,2-.    0,2:0  bewegt.

   Durch diesen schlechten Phasenwin  kel wird bewirkt, dass der Ankerstrom, der  bei gegebener     Erregung    zur Erzeugung eines  bestimmten Bremsdrehmomentes notwendig  wäre, verhältnismässig gross ist. Mehr oder  weniger verlegene Andeutungen in der Fach  literatur lassen erkennen, dass bei allen den  gedachten Nutzbremssystemen die gleichen  oder ähnliche Erfahrungen gemacht werden,  wenn man auch hin und wieder zu versuchen  scheint, .die     Verhältnisse    günstiger darzustel  len, als wie sie in Wirklichkeit sind.

        Es hat sich nun aber herausgestellt, dass  es zur Vermeidung des gerügten Übelstandes       vorteilhaft        wäre,        einen        zusätzlichen     Widerstand in den     Ankerstromkreii     einzufügen. Tatsächlich zeigt übrigens eine  einfache     Extremwertrechnung,    dass die Ver  luste im Ankerstromkreis bei gegebener Er  regung und gegebenem Drehmoment, am  kleinsten sind, wenn der     Ohmsche    und induk  tive Widerstand des Ankerstromkreises  gleich sind.

   Die Beibehaltung .des     Ohmschen          Wendepolshunts    bei der elektrischen Brem  sung, so wie zeichnerisch dargestellt, mag  ungünstig erscheinen, da bei der elektrischen  Bremse die resultierende     Funkenspannunn     zu gross würde. Es dürfte bei der in Aus  sicht genommenen schwachen Erregung sich  als möglich erweisen, ohne den eigentlich zur  Erzielung einer theoretisch richtigen     Kom-          mutierung    notwendigen induktiven     Wende-          polshunt    auszukommen.

   Es ist nämlich zu  berücksichtigen, dass, wenn die Schaltung  derart vorgenommen wird, dass der gesamte  Ankerstrom durch die     Wendepolwicklungen     fliesst, die Restspannungen in der kommutie  renden Windung so klein sein dürfte, dass  sie für die Zeit der elektrischen Bremsung  wohl toleriert werden könnten. Der     Wende-          polshunt    wäre dann gleich als Teil des vor  stehend erwähnten zusätzlichen Widerstan  des im Ankerstromkreis     verwendbar.     



       Tieferschürfende        @\berlegungen    lassen  auch erkennen, dass, wenn die Erregungs  energie sehr gering zu halten, gegebenenfalls  für die Nutzbremsung die Serienschaltung  zweier Anker in Erwägung kommt, was mit  Rücksicht auf die verhältnismässig geringen  Bremszugkräfte auch vom     .Standpunkt    der  Adhäsion zulässig erscheint, wobei indessen  diese Schaltung wohl nur dann von Vorteil  ist, wenn die verlangten Bremsmomente ge  ring sind.  



  Nicht unerwähnt soll bleiben, dass die im  vorangehenden vorgeschlagene Schaltung für  Nutzbremsung auch Motorbetrieb unterhalb  der     Leerlaufsdrehzahl    für jede Stufe     zulässt,     und dass, wenn man die     Nutzbremsverhält-          nisse    derart auslegt,     da.ss    bei Einschaltung    der Nutzbremsung auf der höchsten Trans  formatorstufe bei .der Höchstgeschwindig  keit sieh gerade die Leerlaufdrehzahl für  diese Stufe ergibt. Hieraus folgt, dass dann  keine Bremswirkung, aber auch kein Motor  betrieb eintreten würde, und dass erst beim       Weiterschalten    die Bremszugkraft beliebig  vergrössert werden kann.  



  In den oben beschriebenen Ausführungs  beispielen findet der Anschluss der Feldwick  lung und der Anker an die Netzspannung  statt. Besagter Anschluss kann auch an  einen beliebigen sonstigen Stromerzeuger  oder     -verbraucher    stattfinden, indem die  Speisung .des Erregerstromkreises durch eine  oder mehrere Hilfsgruppen geschehen kann  und die Anker auf Hilfsbetriebe arbeiten  können, wie schon oben unter der Beschrei  bung von     Fig.    3 kurz erwähnt wurde..

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Nutzbremsschaltung für Einphasen- Serienmotoren, insbesondere für elektrische Triebfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Feldwicklung .der Motoren ein Kondensator in Serie geschaltet wird, um einen günstigen Phasenversehiebungswinkel zwischen dem Magnetisierungsstrom und der an den Klemmen der Motoren herrschenden Spannung zu erreichen.
    UNTERANSPRttCHE 1. Nutzbremsschaltung nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatorkapazität und Selbstinduk tion des Stromkreises derart abgeglichen sind, dass sich für die Netzfrequenz die Resonanzbedingung ergibt. 2. Nutzbremsschaltung nach Patentan spruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch Vorsehung eines Kompoundierungstransformators, dessen eine Wicklung im Ankerstrom kreis, die andere im Erregerstromkreis geschaltet ist, eine günstige Charak teristik für die Bremsung erzielt wird.
    3. Nutzbremsschaltung nach Patentan spruch und den Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Er- regerstromstärke für den ganzen Nutz bremsbereich fest eingestellt wird und die Regulierung der Bremsung durch Änderung des Anschlusses des Anker stromkreises an die Spannungsregelein- richtung erzielt wird. 4. Nutzbremsschaltung nach Patentan spruch und den Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bremsung der Anschluss der Ankerwick lung an die Spannungsregeleinrichtung in umgekehrter Reihenfolge wie bei .der Fahrterfolgt.
    5. Nutzbremsschaltung nach Patentan spruch und den Unteransprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, .dass die Durch führung der für die Nutzbremsung not wendigen Schaltungen zur Spannungs regelung des Ankerstromkreises durch dieselben Organe, jedoch mit umgekehr ter Drehrichtung, erfolgt, durch welche die Spannungsregelung bei der Regulie rung der Fahrgeschwindigkeit vor sich geht.
    6. Nutzbremsschaltung nach Patentan spruch und den Unteransprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch Ein stellung eines Steuerschalters für Fahrt- und Nutzbremsung durch Anschläge nur eine, und zwar die richtige Drehrichtung des Steuerorganes für die Spannungs regelung von der Nullstellung aus zu gelassen wird. 7. Nutzbremsschaltung nach Patentan spruch und den Unteransprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei .Schal tang einer bestimmten Stellung der. Nutzbremsung die mechanische Brem sung betätigt wird.
    S. Nutzbremsschaltung nach Patentan spruch und den Unteransprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kon- densator bei Fahrt mit Hilfe des Kom- poundierungstransformators im Haupt strom zur Wirkung gelangt. 9. Nutzbremsschaltung nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator in den Magnetisierungs- stromkreis über einen Zwischentransfor mator eingeschaltet ist.
    10. Nutzbremsschaltung nach Patentan spruch und Unteransprüchen 1 bis 9, da durch gekennzeichnet, dass durch Ein schaltung zusätzlicher Ohmscher Wider stände in den Ankerstromkreis eine Ver kleinerung des Phasenwinkels zwischen Ankerstrom und der an den Klemmen der Motoren herrschenden Spannung er zielt wird. 11. Nutzbremsschaltung nach Patentan spruch und den Unteransprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass min destens ein Teil des für den Fahrbetrieb benützten Ohmschen Wendepolshunt als Ohmscher Widerstand für den Anker stromkreis nach Unteranspruch 10 ver wendet wird.
    12. Nutzbremsschaltung nach Patentan spruch und den Unteransprüchen 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, .dass Mittel vorgesehen sind, um eine Voreilung der Phasenlage des Magnetisierungsstromes gegenüber der Netzspannung zu er reichen.
    13. Nutzbremsschaltung nach Patentan spruch und den Unteransprüchen 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, .dass ein Ohmscher Widerstand vor einer Strom verzweigung geschaltet ist, die durch den Erregerstrom des Motors und einen von einer Induktivität aufgenommenen, gegenüber dem Erregerstrom wenigstens angenähert 90 nacheilenden Strom ge bildet wird.
    14. Nutzbremsschaltung nach Patentan spruch und den Unteransprüchen 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die im Unteranspruch 13 angegebene Induktivi- tät durch einen Transformator gebildet wird, dessen Sekundärwicklung den Stromkreis der Motorerregung speist.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE748100C (de) * 1939-11-22 1944-10-26 Anfahr- und Bremsschaltung fuer Wechselstrom-Triebfahrzeuge
DE762163C (de) * 1939-12-02 1951-08-09 Brown Anfahr- und Nutzbremsschaltung in elektrischen Wechselstromfahrzeugen
DE765105C (de) * 1938-06-30 1954-05-24 Aeg Einrichtung zur Phasenkompensation bei Einphasen-Triebfahrzeugen im Fahr- und Nutzbremsbetrieb

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