DE1121106B

DE1121106B - Device for electric traction vehicles with individually driven driving axles

Info

Publication number: DE1121106B
Application number: DES66908A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Heinz Winkler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1960-02-03
Filing date: 1960-02-03
Publication date: 1962-01-04

Description

Einrichtung für elektrische Triebfahrzeuge mit einzeln angetriebenen Treibachsen Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung für elektrische Triebfahrzeuge mit einzeln angetriebenen Treibachsen unter Verwendung von das Schleudern bzw. Gleiten einzelner Achsen berücksichtigenden kontaktlos arbeitenden Elementen, in denen ein den Ankerströmen der Fahrmotoren proportionaler Magnetflur erzeugt wird.Device for electric traction vehicles with individually driven Driving axles The invention relates to a device for electric traction vehicles with individually driven drive axles using the sling or sliding individual axes taking into account contactless working elements in which a Magnetic field proportional to the armature currents of the traction motors is generated.

Beim Schleudern bzw. Gleiten von Treibachsen kann sowohl der Unterschied in den Drehzahlen erfaßt werden, als auch die Differenz der Ankerströme bzw. die Differenz der in den Ankern erzeugten EMK als Kriterium dafür herangezogen werden, dar die von den einzelnen Achsen auf die Lauffläche ausgeübten Kräfte ungleich sind. Soll ein Vergleich der Drehzahlen eine sprunghafte Änderung der von verschiedenen Treibachsen erzeugten Zugkräfte anzeigen, so sind für die Lösung dieser Aufgabe Tachomaschinen und polarisierte Relais angegeben worden. Verwendet man die von den Ankern aufgenommenen Ströme als Maß für die von diesen Ankern ausgeübten Zugkräfte, so ist es bekannt, für diese Zwecke Brückenschaltungen mit einem Stromwächter als Indikator einzusetzen.There can be a difference in the skidding or sliding of driving axles are detected in the speeds, as well as the difference between the armature currents and the Difference in the EMF generated in the armatures can be used as a criterion for that the forces exerted on the running surface by the individual axles are unequal. Should a comparison of the speeds show a sudden change in the different Driving axles show generated tensile forces, so are necessary for the solution of this task Speedometers and polarized relays have been specified. If you use the Currents absorbed by anchors as a measure of the tensile forces exerted by these anchors, so it is known for these purposes as bridge circuits with a current monitor Use indicator.

Außerdem ist eine Einrichtung an elektrisch mit Wechselstrom angetriebenen Fahrzeugen zur Beseitigung der schädlichen Wirkung der Achsentlastung bekannt, bei der mit Hilfe von Hilfstransformatoren die dem Motor der zusätzlich belasteten Achse zugeführte Spannung erhöht, die dem Motor der entlasteten Achse zugeführte Spannung verringert wird, und die sich dadurch auszeichnet, dar die Hilfstransformatoren primärseitig in den Stromkreis eines Motors und sekundärseitig in den Stromkreis eines anderen Motors eingeschaltet sind, wodurch eine Selbstregelung der Zusatz- bzw. Absatzspannungen der Hilfstransformatoren ohne Schaltvorgänge erzielt wird. Solche Hilfstransformatoren müssen durch den Fahrtrichtungsumschalter der Motoren beim Fahrtrichtungswechsel umgeschaltet werden. Die Stromkreise der mit der entlasteten bzw. belasteten Achse verbundenen Motoren können über Hilfstransformatoren mit dem Stromkreis des Motors einer normal belasteten Achse verkettet sein, wobei die in dem Stromkreis der normal belasteten Achse liegenden Wicklungen bei der Umschaltung der Motoranker zum Zwecke einer Drehrichtungsänderung umzuschalten sind.In addition, a device is electrically powered with alternating current Vehicles known to eliminate the harmful effects of axle relief with the help of auxiliary transformers that the motor of the additionally loaded axis The voltage supplied increases the voltage supplied to the motor of the relieved axis is reduced, and which is characterized by the auxiliary transformers on the primary side in the electric circuit of a motor and on the secondary side in the electric circuit of another motor are switched on, whereby a self-regulation of the additional or step voltages of the auxiliary transformers is achieved without switching operations. Such auxiliary transformers have to go through the direction switch of the motors be switched when changing the direction of travel. The circuits of the unloaded Motors connected to or loaded axis can be connected to the Motor circuit of a normally loaded axis, whereby the in the circuit of the normally loaded axis during the switchover the motor armature must be switched to change the direction of rotation.

Für elektrische Wechselstromtriebfahrzeuge mit Einzelachsantrieb ist noch eine Schleuderschutzschaltung bekannt, in der mit Hilfe eines Leistungsstromwandlers im Motorstromkreis und einer Ausgleichsverbindung Stromgleichheit in den Feldwicklungen der Fahrmotoren erzwungen wird, wodurch die Ankerspannung und die Erregerströme bei allen Motoren gleichgemacht sind, so dar gleiche Umdrehungszahlen erzwungen werden.For electric AC traction vehicles with single axle drive is another anti-skid circuit known in which with the help of a power current converter in the motor circuit and a compensation connection, current equality in the field windings the traction motors is forced, reducing the armature voltage and the excitation currents are made the same for all motors, so the same number of revolutions is enforced will.

Während die zuletzt genannten Schaltungen nur für den Einsatz auf Wechselstromtriebfahrzeugen geeignet sind, wird mit der Erfindung eine Einrichtung beschrieben, die unabhängig von der den Fahrmotoren zugeführten Stromart ein Schleudern oder Gleiten einzelner Treibachsen zu erfassen erlaubt, wobei die bisher für solche Einrichtungen notwendigen, mit Kontakten ausgerüsteten Spannungsgeber und Schaltglieder vermieden werden. Eine solche kontaktlose Einrichtung ist gegen Stöße, die auf Fahrzeugen nicht zu vermeiden sind, praktisch unempfindlich, so dar Fehlschaltungen ausgeschlossen sind.While the latter circuits are only for use on AC traction vehicles are suitable, the invention provides a device described that a skid regardless of the type of current supplied to the traction motors or sliding of individual driving axles allowed to be recorded, whereby the previously for such Facilities necessary, equipped with contacts voltage transmitter and switching elements be avoided. One such contactless device is against impacts on vehicles are unavoidable, practically insensitive, so that incorrect switching is ruled out are.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dar zum Erfassen des Schleuderns oder Gleitens ein Haugenerator verwendet ist, welcher von einem von der Differenz der Ankerströme der Fahrmotoren abgeleiteten Magnetflur durchsetzt ist. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Erfindung wird ein Funktionsgeber angewendet. welcher den Steuerstrom des Hallgenerators in Abhängigkeit von einer oder mehreren Fahrbetriebsgrößen, z. B. der Spannung an den Fahrmotoren, beeinflußt, so dar damit die Ansprechgenauigkeit der Schleuderschutzeinrichtung, z. B. in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges, stetig verändert werden kann.According to the invention it is proposed to detect the spin or sliding a skin generator is used, which of one of the difference the armature currents of the traction motors derived magnetic floor is penetrated. After a In an advantageous further development of this invention, a function generator is used. which the control current of the Hall generator depending on one or more Driving operation variables, z. B. the voltage on the traction motors, so there is the response accuracy of the anti-skid device, e.g. B. depending on the speed of the vehicle, can be changed continuously.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, ohne dar dadurch gesagt werden soll, dar diese Erfindung auf die Verwendung in Fahrzeugen beschränkt bleiben soll. Es kann ganz allgemein mit der durch die vorgelegte Erfindung angegebenen Lösung der Gleichlauf parallel gespeister Reihenschlußmotoren überwacht werden. Dieses Ausführungsbeispiel behandelt ein elektrisches Gleichstromtriebfahrzeug mit Reihenschluß-Kommutator-Motoren und Anlaßwiderständen. Auf eine Beeinflussung der Geschwindigkeit bzw. Änderung der Fahrtrichtung wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nicht eingegangen, da die Steuerung dieses Fahrzeuges nicht Inhalt dieser Erfindung ist.The invention is described below using an exemplary embodiment described, without intending to be implied, this invention applies to its use should remain restricted in vehicles. It can be quite general with the by the presented invention specified solution of synchronism in parallel fed Series motors are monitored. This embodiment deals with an electrical one DC traction vehicle with series commutator motors and starting resistors. On influencing the speed or changing the direction of travel not received in the present embodiment, since the control of this Vehicle is not part of this invention.

Aus einem Fahrdraht 1 werden gemäß Fig. 1 bzw. 2 über einen Stromabnehmer 2 die Anker 30 und 40 der parallel arbeitenden Fahrmotoren 3 und 4 mit Strom versorgt. Mit jedem dieser Anker ist die zugehörige Feldwicklung 31 bzw. 41 und der zugehörige Anlaßwiderstand 35 bzw. 45 in Serie geschaltet. Über an sich bekannte Einrichtungen werden die Anlaßwiderstände 35 bzw. 45 bei der Anfahrt stufenweise abgeschaltet. Jeder Ankerwicklung der betrachteten Fahrmotoren ist eine Erregerwicklung für den Hallgenerator 5 parallel geschaltet. Diese Erregerwicklungen für den Hallgenerator sind mit 33 und 43 bezeichnet. In Reihe mit den Erregerwicklungen 33 und 43 sind jeweils ein fester Widerstand 32 bzw. 42 und ein einstellbarer Widerstand 34 bzw. 44 geschaltet.1 or 2, the armatures 30 and 40 of the traction motors 3 and 4 operating in parallel are supplied with current from a contact wire 1 via a current collector 2. The associated field winding 31 or 41 and the associated starting resistor 35 or 45 are connected in series with each of these armatures. The starting resistors 35 and 45 are switched off step by step when starting up by means of devices known per se. An excitation winding for the Hall generator 5 is connected in parallel to each armature winding of the traction motors under consideration. These excitation windings for the Hall generator are denoted by 33 and 43. A fixed resistor 32 and 42 and an adjustable resistor 34 and 44 are connected in series with the excitation windings 33 and 43.

Bei der in dem Ausführungsbeispiel gewählten Parallelschaltung werden die dem Hallgenerator zugeordneten Erregerwicklungen in Richtung der eingetragenen Pfeile durchflossen. Damit eine Differenz der aufgenommenen Fahrmotorströme erfaßt und damit ein Maß für das Schleudern bzw. Gleiten von Treibachsen gewonnen werden kann, muß die eine der beiden den Hallgenerator erregenden Wicklungen gegenüber dem Anker verkreuzt sein. Diese Verkreuzung ist aus dem Anschluß der Wicklung 43 gegenüber Anker 40 ersichtlich. Die Richtungen der durch die Erregerwicklungen des Hallgenerators erzeugten Flüsse sind ebenfalls durch die Pfeile dargestellt.In the case of the parallel connection selected in the exemplary embodiment, the excitation windings assigned to the Hall generator are traversed in the direction of the arrows. So that a difference in the traction motor currents recorded can be detected and a measure for the skidding or sliding of drive axles can be obtained, one of the two windings that excite the Hall generator must be crossed with respect to the armature. This crossing can be seen from the connection of the winding 43 with respect to armature 40 . The directions of the fluxes generated by the excitation windings of the Hall generator are also shown by the arrows.

Solange die von den Ankern 30 und 40 aufgenommenen Ströme gleich sind, ist der resultierende Fluß der Wicklungen 33 und 43 Null und demzufolge auch die in dem Hallgenerator erzeugte Spannung UH. Sofern die beiden Fahrmotoren jedoch ungleiche Ströme aufnehmen, entsteht ein magnetischer Fluß, der den Hallgenerator durchsetzt, und in Verbindung mit dem von der Batterie 7 gelieferten Steuerstrom wird eine dem resultierenden Fluß in den Wicklungen 33 und 43 proportionale Spannung UH erzeugt.As long as the currents absorbed by the armatures 30 and 40 are the same, the resulting flux of the windings 33 and 43 is zero and consequently also the voltage UH generated in the Hall generator. If, however, the two traction motors absorb unequal currents, a magnetic flux is created which penetrates the Hall generator and, in conjunction with the control current supplied by the battery 7, a voltage UH proportional to the resulting flux is generated in the windings 33 and 43.

Eine solche Anordnung ist nicht nur für die dargestellte Parallelschaltung von Gleichstrommotoren geeignet, in gleicher Weise können die Drehmomente hintereinandergeschalteter Motoren überwacht werden und die angegebene Schaltung in einer Bremsschaltung Verwendung finden.Such an arrangement is not only for the parallel connection shown suitable for direct current motors, in the same way the torques can be connected in series Motors are monitored and the specified circuit is used in a braking circuit Find.

Es kann vorteilhaft sein, an Stelle der konstanten Spannungsquelle 7 einen Funktionsgeber zu verwenden, an dessen Eingang eine oder mehrere frei zu wählende Fahrbetriebsgrößen anliegen.It can be advantageous instead of the constant voltage source 7 to use a function generator, at the input of which one or more freely to Selecting driving operation variables are pending.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird ferner vorgeschlagen, an den Ausgang eines Hallgenerators einen Schwellwertgeber anzuschließen, dessen Ansprechspannung einstellbar ist. Als Schwellwertgeber kann z. B. eine Diodenanordnung dienen. Durch einen solchen Schwellwertgeber ist es möglich, die an sich sehr große Empfindlichkeit der vorstehend beschriebenen Einrichtung auf ein für die jeweiligen Betriebserfordernisse wünschenswertes Maß herabzusetzen.According to a further development of the invention, it is also proposed that to connect a threshold value transmitter to the output of a Hall generator, its Response voltage is adjustable. As a threshold value transmitter, for. B. a diode array to serve. Such a threshold value transmitter makes it possible to measure the very large ones Sensitivity of the device described above to one for the respective Reduce operational requirements to a desirable level.

Selbstverständlich kann die Einrichtung nicht nur für die Überwachung von Gleichstrommotoren, sondern auch für Wechselstrommotoren Verwendung finden. Sofern man bei Wechselstrommotoren nicht nur feststellen will, ob eine von der Einrichtung überwachte Achse schleudert, sondern auch wissen will, für welche dieser Achsen die Zugkraft herabgesetzt ist, so muß die Phase der Hallspannung mit der Phase des die Magnetwicklungen 33 bzw. 43 durchsetzenden Erregerstromes verglichen werden.Of course, the device can be used not only for monitoring DC motors, but also for AC motors. If one not only wants to determine whether an axis monitored by the device is skidding, but also wants to know for which of these axes the tensile force is reduced with AC motors, the phase of the Hall voltage must match the phase of the excitation current passing through the magnet windings 33 or 43 be compared.

Der Abgleich dieser Einrichtung geschieht in einfacher Weise bei kurzgeschlossenen Anlaßwiderständen 35 und 45 mit Hilfe eines Amperemeters A, das in der nach Fig. 2 gezeichneten Art in die Schaltung einzufügen ist. Die einstellbaren Widerstände 34 und 44 sind so lange zu verändern, bis das dargestellte Amperemeter keinen Ausschlag mehr zeigt. Um die Größe der Hauspannung in bezug auf die Differenz der Ströme in den Motorankern 30 und 40 einstellen zu können, wird die Verwendung eines Justierwiderstandes 9 in an sich bekannter Weise im Steuerstromkreis vorgeschlagen.The adjustment of this device is done in a simple manner with short-circuited starting resistors 35 and 45 with the aid of an ammeter A, which is to be inserted into the circuit in the manner shown in FIG. The adjustable resistors 34 and 44 are to be changed until the ammeter shown no longer shows a deflection. In order to be able to adjust the size of the house voltage in relation to the difference between the currents in the motor armatures 30 and 40 , the use of an adjusting resistor 9 in a manner known per se in the control circuit is proposed.

Claims

CLAIMS: 1. A device for electric traction vehicles with individually driven driving axles using the skidding or sliding individual axes taken into account contactless elements, in which one of the armature currents of the driving motors proportional magnetic flux is generated, characterized in that for detecting the skidding or sliding a Hall generator is used, which is penetrated by a derived from the difference in armature currents of the traction motors magnetic flux.

2. Device according to claim 1, characterized by the use of a function generator, which the control current of the Hall generator as a function of one or more driving operation variables, e.g. B. the voltage on the traction motors influenced.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized by the excitation windings of the Hall generators connected upstream Adjustment resistors to compensate for the armature or the Hall generator in the manufacture exciting windings occurring inaccuracies.

4. Device according to claim 1 or following, characterized in that a threshold value transmitter, z. B. a diode array is connected.

5. Device according to claim 4, characterized characterized in that the response value of the threshold value transmitter is adjustable. Into consideration Drawn pamphlets: German Patent Nos. 668 532, 711518.