CH401232A - Einrichtung zur Feldschwächung von Fahrmotoren für elektrische Triebfahrzeuge - Google Patents

Description

  Einrichtung zur Feldschwächung von Fahrmotoren für elektrische Triebfahrzeuge    Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung  zum stufenlosen Regeln der Feldschwächung von  Fahrmotoren mit     Reihenschlusswicklung    für elektri  sche Triebfahrzeuge während beliebiger Betriebszu  stände.  



  Bei Fahrmotoren für Gleichstrom- oder Gleich  richterfahrzeuge ist zur     Erweiterung    der Spannungs  steuerung durch Veränderung der     Motorklemmen-          spannung    auch die Feldsteuerung üblich, für die bis  her entweder Teile der Feldwicklung stufenweise  kurzgeschlossen oder der     Feldwicklung    Widerstände  parallel geschaltet werden. Beide Arten der Feld  steuerung haben den Nachteil, .dass eine kontinuier  liche Änderung des Erregerflusses im Fahrmotor  nicht möglich ist.  



  Erfindungsgemäss wird jeder     Reihenschlusswick-          lung    ein     taktweise    zu     schaltender    Parallelpfad zuge  ordnet. In vorteilhafter Weiterbildung dieser Erfin  dung enthält der Parallelpfad mindestens ein steuer  bares Widerstandselement, gegebenenfalls     mit    einem       ohmschen        Vorwiders.tand.    In ebenfalls     vorteilhafter     Weise wird ein vorzugsweise kontaktloses Steuergerät  als Taktgeber für Beeinflussung .des steuerbaren Wi  derstandselementes     vorgesdhen,    wobei als steuerbare  Widerstandselemente an sich bekannte Halbleiter  stromtore verwendet sind,

   denen zur Löschung des  Stromes     Löschkondensatoren    und     Hilfsstromhore     parallel geschaltet werden. Ferner ist es     vorteilhaft,     der     Reihenschlusswicklung    jedes Fahrmotors .eine  Diode in Sperrichtung     parallelzuschalten,    die wäh  rend der     Öffnungszeiten    der steuerbaren Elemente  als Nullanode den durch den Abbau des magneti  schen Feldes in der     Reihenschlusswicklung    entste  henden Ausgleichsstrom übernimmt.

      Durch die Einrichtung nach der     Erfindung    ist es  erstmals     möglich,    den von der     Hauptfeldwicklung     erzeugten     Fluss    stufenlos einzustellen. Hierbei ist  der Aufwand an Steuerleistung für die     Beeinflussung     der     Widerstandselemente        sdhr        klein,    so dass     die     Feldschwächung praktisch verlustlos eingestellt wer  den kann.  



  Nachstehend seien zwei     Ausführungsbeispiele    der  Erfindung beschrieben.  



  In     Fig.    1 ist ein Fahrmotor als Teil eines Fahr  oder     Bremskreises    dargestellt, dessen     Reihenschluss-          wicklung    Einrichtungen     zur        Feldschwächung        parallel          geschaltet    sind. Der     Fahrmotoranker    1 und seine  Feldwicklung 2 liegen an     einer    Gleichspannung U,  die einen Strom in Richtung des Pfeiles J erzeugt.  Parallel zur Feldwicklung 2 des Fahrmotors 1 liegt       die    Reihenschaltung eines     ohmschen    Feldwiderstan  des 3, eines steuerbaren Elementes 4 und einer Si  cherung 5.

   In einem weiteren Parallelpfad liegt eine  Diode 6 in     Sperrichtung.    Ausserdem ist noch parallel  zum steuerbaren Element 4 und der     Sicherung    5 ein       Löschkreis    7 parallel     geschaltet,    der     in    an sich be  kannter Weise mit     Löschkondensatoren    und     Hüfs-          s.tromtoren    ausgeführt ist.  



  Das steuerbare Element 4 ist im Falle der     Fig.    1  ein an sich bekanntes     Halbleiterstrom.tor,    dessen In  nenwiderstand     durch    das Anlegen der Steuerspan  nung herabgesetzt wird. An Stelle des Halbleiter  stromtores 4 und dem     Löschkreis    7 kann aber bei  spielsweise auch     ein        magnetfeldabhängiger    Wider  stand     gesetzt    werden, dem als     Steuergrösse    nicht eine  Spannung, sondern ein Strom zugeführt ist. Auch ist  es denkbar, an Stelle des Stromtores einen steuer  baren Halbleiter, nach Art der bekannten Transisto-           ren    zu verwenden.

   Es können als steuerbare Wider  standselemente im Sinne dieser Anmeldung auch  kristalline Festkörper verstanden werden., die in ,rei  nem Zustand in .der Nähe des absoluten     Nullpunktes     der Temperatur isolieren, bei höheren Temperaturen  jedoch entweder eine eindeutig nachweisbare elek  tronische Leitfähigkeit besitzen, bzw. durch Störung  eines idealen     Gitteraufbaues    eine     Leitfähigkeit    er  halten oder welche zumindest durch äussere Ein  wirkung eine Leitfähigkeit erzeugen können.

   Das  magnetisch und/oder elektronisch steuerbare Wider  standselement soll im wesentlichen eine einkristal  line     Struktur    besitzen und in einem     Verhältnis    der  beiden Grenzwiderstände von mindestens 1 : 10 in  Verbindung mit besonderen Mitteln zu verwenden  sein, welche die Verlustenergie des Halbleiterkörpers  in der     übergangszeit    vom grössten .auf kleinsten  Strom (ausschalten) und/oder umgekehrt (einschal  ten)     verringern.     



  Zur Vorgabe des     Schalttaktes,    in     ,dem    das steuer  bare Widerstandselement seinen inneren Widerstand  zwischen einem     Grösstwert    und einem     Kleinstwert     verändern soll, ist ein vorzugsweise kontaktloses  Steuergerät 8 vorgesehen, das bei Anlegen einer  Steuergrösse die Impulsfrequenz bei konstanter Im  pulslänge zu verändern gestattet oder bei veränder  licher Impulslänge eine konstante Impulsfrequenz  einhält.  



  Durch die Wirkung dieses Steuergerätes wird die  Feldwicklung 2 periodisch durch .den Widerstand 5  kurzgeschlossen. Zur Verminderung der Spannungs  beanspruchung der Feldwicklung und zum Ausgleich  der durch den Abbau des magnetischen Feldes in  der     Reihenschlusswicklung    entstehenden Ausgleichs  stromes dient die Nullanode 6. Diese     sdhliess.t    die  Feldwicklung bei Beginn der stromlosen Phase im  Feldwiderstand 3 kurz.  



  Sofern als steuerbare Halbleiter solche mit       Stromtorverhalten    verwendet sind, muss, um bei  Zündversagern ein völliges     Kurzschliessen.    der Wick  lung zu vermeiden, in dem durch das Stromtor ge  bildeten Parallelpfad der Widerstand 3 verwendet  werden, dessen Grösse sich nach dem geringsten zu  lässigen Erregergrad richtet. Bei anderen Arten  steuerbarer Widerstandselemente kann der Wider  stand 3 gegebenenfalls     entfallen.     



  Beim Springen des Bügels im     Feldsteuerbereich     wird die Zündung der Stromtore in Abhängigkeit  eines     Nullspannungskriteriums    unterbrochen. Damit  muss der wiederkehrende Strom in seiner vollen  Stärke über die Feldwicklung     fliessen.    Die Gefahr  des Auftretens von Rundfeuer bei Bügelspringen ist  damit beseitigt.  



  In     Fig.    2 ist eine     Einrichtung    nach der Erfin  dung dargestellt, die ohne Änderung der. Feldkreise  zur Regelung einer elektrischen     Kurzschlussbremse          verwendet    ist. In dieser     Schaltung        entsprechen        die     den     Reihenschlusswicklungen    der     Fahrmotoren    pa-         rallel    geschalteten Elemente der aus der     Fig.    1 be  kannten Ausführung, jedoch sind zusätzlich die bei  den     Fahrmotorkreise    der Kurzschlussbremse mit den  Indizes<I>a</I> und<I>b</I> bezeichnet.

   Ausserdem liegt in Serie  zu jedem der beiden     Fährmotoranker   <I>la bzw.</I>     1b     ein Bremswiderstand 9a bzw. 9b. Die Feldwider  stände 3 können ganz oder teilweise als Verbund  widerstände benutzt werden, an denen die Erreger  spannung für die Feldwicklungen abfällt. In den bei  den     Ankerkreisen,    bestehend aus dem     Fahrmotor-          anke.r    1 und den Bremswiderständen 9,     fliesst    der  volle Bremsstrom, während die     Feldwiderstände    3  zusätzlich zum Bremsstrom     auch    für den Erreger  strom bemessen     sein    müssen.

   Durch     periodisches     Einschalten der steuerbaren Widerstandselemente  wird in der bereits geschilderten Weise der Feld  strom     beeinflusst.    Diese Bremsschaltung hat den  Vorteil, dass die Bremskraft einer gewünschten       Bremscharakteristik    ohne Schwierigkeiten     angepasst     werden kann, ohne den Bremswiderstand während  des Schaltvorganges zu verkleinern.

   Ist, abweichend  von der in     Fig.    2 dargestellten Schaltung, eine     Ver-          bundwirkung    zur Verringerung des Regelbereiches  nicht     erwünscht,    so müssen die     Feldwiderstände    3  zwischen den Punkten<I>a</I> bzw.<I>b</I> der Bremsschaltung  und den Stromtoren 4a bzw. 4b gehegt werden.  



  In den     Fig.    3 und 4 sind Abwandlungen der .in       Fig.    2 dargestellten Bremsschaltung gezeigt. Zu der  Schaltung nach     Fig.    4 ist zu sagen, dass der Erreger  strom hier nicht an einem Widerstand,     sondern    an  dem Gleichrichter 10 abgegriffen ist. Als Gleichrich  ter eignen sich für     diesen    Fall besonders die Fahr  motoren-Gleichrichter von     Wechselstrom@lokomotiven,     da diese Gleichrichter einen     ausgeprägten        Schwell-          wert    besitzen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Einrichtung zum stufenlosen Regeln der Feld schwächung von Fahrmotoren mit Reihenschhuss- wicklung für elektrische Triebfahrzeuge während be- liebier Betriebszustände, dadurch gekennzeichnet, dass' jeder Reihensch@lusswicklung ein taktweise zu schaltender Parallelpfad zugeordnet ist.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass jeder Reihenschlusswicklun.g eine Diode in Sperrichtung für die normale Erregerstrom richtung parallel geschaltet ist, die während der Öff nungszeiten der steuerbaren Widerstandselemente als Nullanode den durch den Abbau des magnetischen Feldes in der Reihenschlusswicklung entstehenden Ausgleichstrom fliessen lässt.

   2. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Parallelpfad mindestens ein steuerbares Widerstandselement, gegebenenfalls mit einem ohms.chen Vorwiderstand, enthält. 3. Einrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, .dass das steuerbare Widerstands element in Steuerabhängigkeit von einem vorzugs weise kontaktlosen Steuergerät als Taktgeber ge bracht ist. 4.

   Einrichtung nach den Unteransprüchen. 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass als steuerbare Wi- derstandselemente Halbleiterstromtor$ dienen, de nen zur Löschung des Stromes Löschkondensatoren; und Hilfss@tromtore parallel geschaltet ,sind. 5.

   Einrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des Vorwiderstandes im Hinblick auf die höchst zulässige Feldschwächung bestimmt ist.