DE1225223B - Nutzbremsschaltung fuer serienerregte Wechselstrom-Fahrmotoren - Google Patents

Description

• Nutzbremsschaltung für serienerregte Wechselstrom-Fahrmotoren Die Erfindung betrifft eine Nutzbremsschaltung für während der Bremsung serienerregte Wechselstrom-Reihenschlußfahrmotoren, deren Erregung während der Bremsung umgepolt ist, unter Verwendung von Mitteln zur Begrenzung des Bremsstromes und zur Vermeidung von Selbsterregung mit netzfremder Frequenz. Die Nutzbremsung, d. h. die Zurückgewinnung wenigstens eines Teiles der Energie wird im Bahnbetrieb bekanntlich vielfach angewendet und zu diesem Zweck dafür gesorgt, daß die Fahrmotoren während des Bremsvorganges generatorisch auf das Fahrleitungsnetz zurückwirken können. Zu diesem Zweck werden, wie bekannt, Anker- und Erregerstrom des Fahrmotors in Gegenphase, die Motor-EMK und der Ankerstrom dagegen möglichst in Phase gehalten, und die Netzspannung soll zur Motor-EMK in Gegenphase liegen. Zur Erfüllung dieser Bedingungen wird die Reihenschlußmaschine in Serienschaltung von Anker und Feld beim Bremsen mit ihrem Feld umgepolt gegenüber der Feldrichtung, die sie im Fahrbetrieb bei gleicher Fahrrichtung hat. In der Praxis hat sich diese Schaltung jedoch nicht durchsetzen können, da hierbei eine Nebenerscheinung auftritt, die zur -überlastung des Motors führt. Diese Nebenerscheinung besteht darin, daß zusätzlich zu einem stationären, vom Netz aufgedrückten Strom selbsterregte Ströme netzfremder Frequenz im Ankerstromkreis auftreten, die sich über die Transformatorwicklung schließen. Diese Ströme wirken ebenfalls bremsend, jedoch muß die von ihnen herrührende Energie im Motor und im Transformator in Wärme umgesetzt werden, so daß eine thermische und gegebenenfalls auch mechanische überlastung der Wicklungen auftritt. Um zu vermeiden, daß sich die Motoren im Generatorbetrieb nicht mit netzfremder Frequenz selbst erregen, hat man schon versucht, Ankerstromkreis und Erregerstromkreis durch einen Stromtransformator induktiv zu koppeln. Dabei wird zusätzlich zur Einschränkung einer Selbsterregung durch netzfremde Wechselströme der Kopplungstransformator mit hoher Sättigung oder Luftspaken im Kern ausgeführt und ferner im Erregerkreis zusätzlich ein Widerstand angeordnet. Diese bekannten Schaltungen sind jedoch bei großen Leistungen viel zu aufwendig. Man hat deshalb bisher beim Nutzbremsen von Reihenschlußmotoren eine motorisch geschaltete Serienerregung angewendet oder eine Umschaltung auf Nebenschluß vorgenommen. Dabei müssen aufwendige zusätzliche Impedanzen in den Anker- und/oder Erregerstromkreis eingefügt werden.
• Aufgabe der Erfindung ist es, die Mängel der eingangs angegebenen bekannten Schaltungsanordnungen auf möglichst einfache Weise zu beseitigen. Die Lösung besteht erfindungsgemäß darin, daß beim Nutzbremsen im Reihenschlußkreis eine vom Bremsstrom gesteuerte Schaltanordnung wirksam gemacht ist, die mit jedem Nulldurchgang des Nutzbrems= stromes die Stromrichtung der abgeklungenen Halbwelle unterbricht. Als Schaltanordnung wird vorzugsweise eine aus antiparallelen Thyristoren und gegebenenfalls einem im Fahrbetrieb geschlossen gehaltenen überbrückungsschalter bestehende Anordnung benutzt. Dabei können an Stelle von einzelnen Thyristoren auch gleichartig geschaltete Thyristoren, d. h. Reihen- und/oder Parallelschaltungen von Einzelthyristoren entsprechend den zu beherrschenden Strömen und Spannungen vorgesehen sein.
• Diese Thyristoren bzw. Thyristorsätze können im Fahrbetrieb des Motors zur bekannten Steuerung des Fahrstromes durch eine Art Anschnittssteuerung vorteilhaft ausgenutzt werden und beim Nutzbremsen kann jeder Thyristor bzw. jeder Thyristorsatz erst nach dem Nulldurchgang seiner polaritätsbedingt zugeordneten Halbwelle zu einem vom gewünschten Bremsstrom abhängigen Zeitpunkt gezündet werden. Durch den Stromrichter ist sichergestellt, daß jeder Selbsterregungsvorgang innerhalb einer Halbwelle mit dem Stromnulldurchgang dieser Halbwelle beendet wird.
• In F i g. 1 ist in vereinfachter schematischer Weise für den Fahrbetrieb ein Wechselstromreihenschlußfahrmotor 1 mit Kompensationswicklung 2, Wendepolwicklung 3 und Erregerwicklung 4 gezeigt, der unter Einfügen antiparallel geschalteter Thyristoren 5 und 6 sowie eines zu diesen gegebenenfalls parallel angeordneten überbrückungsschalters 7 in bekannter Weise an die Wicklung 10 eines Speisetransformators angeschlossen ist. Der Fahrbetrieb ist durch eine Art Anschnittssteuerung der Thyristoren 5 und 6 auch bei geöffnetem oder nicht vorhandenem überbrükkungsschalter 7 möglich oder bei vorhandenem und geschlossenem überbrückungsschalter 7 auch bei gesperrten Thyristoren 5 und 6. Eine dritte Möglichkeit besteht darin, daß unter Fortfall des überbrückungsschalters 7 der Fahrbetrieb bei voll ausgesteuerten Thyristoren erfolgt, wobei die Veränderung des Fahrstromes durch an sich bekannte, hier nicht näher dargestellte Mittel in der üblichen Weise erfolgt.
• Die bekannte Fahrschaltung nach F i g. 1 ist nicht Bestandteil der Erfindung.
• Zum Nutzbremsen wird gemäß F i g. 2 die Reihenschaltung beibehalten und nur die Feldwicklung 4 gegenüber dem Fahrbetrieb umgepolt. Die Steuerung der Thyristoren 5 und 6 erfolgt durch eine Steuereinrichtung 9, die beispielsweise durch einen Transformator 8 in Abhängigkeit vom Nutzbremsstrom beeinflußt wird, derart, daß sie die Thyristoren so steuert, daß der Nutzstrom einen bestimmten Wert nicht überschreiten kann. Dabei enthält der Nutzbremsstrom auch einen netzfremden, durch Selbsterregung hervorgerufenen Anteil. Die Selbsterregungsvorgänge werden bei jedem Nulldurchgang des Netzstromes beendet.
• Der 'C7bergang von Fahrbetrieb in den Bremsbetrieb erfolgt ohne Auflösen der Serienschaltung lediglich durch Umpolung der Feldwicklung und Änderung der Phasenlage der Zündimpulse für die Thyristoren. So werden die beim Fahrbetrieb entweder in den voll durchlässigen Zustand gesteuerten Thyristoren oder nach Art einer Anschnittssteuerung beeinflußten Thyristoren beim Nutzbremsen so gesteuert, daß entsprechend der Polarität der Halbwelle der zugeordnete Thyristor oder Thyristorsatz stets erst nach dem Wechselspannungsnulldurchgang dieser Halbwelle gezündet wird, so daß der Fahrmotor in der Nutzbremsschaltung dem Netz keinen Wirkstrom entnehmen kann, sondern sich über den zunächst noch möglichen Blindstrom eine der Netzspannung entgegengerichtete, bremsend wirkende Stromkomponente aufbaut. Die Steuerung des Nutzbremsstromes und damit der Bremskraft kann noch durch eine entsprechende Beeinflussung der Schaltstufe des Transformators 10 unterstützt werden..
• Als Thyristoren können vorzugsweise solche aus Halbleiterbauelementen vorgesehen sein.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Nutzbremsschaltung für während der Bremsung serienerregte Wechselstrom-Reihenschlußfahrmotoren, deren Erregung während der Bremsung umgepolt ist, unter Verwendung von Mitteln zur Begrenzung des Bremsstromes und zur Vermeidung von Selbsterregung mit netzfremder Frequenz, dadurch gekennzeichnet, daß beim Nutzbremsen im Reihenschlußkreis eine vom Bremsstrom gesteuerte Schaltanordnung wirksam gemacht ist, die mit jedem Nulldurchgang des Nutzbremsstromes die Stromrichtung der abgeklungenen Halbwelle unterbricht.
2. 2. Nutzbremsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltanordnung aus antiparallelen Thyristoren besteht.
3. 3. Nutzbremsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß den antiparallelen Thyristoren ein im Fahrbetrieb geschlossen gehaltener überbrückungsschalter zugeordnet ist.
4. 4. Nutzbremsschaltung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Nutzbremsen jeder Thyristor erst nach dem Nulldurchgang seiner polaritätsbedingt zugeordneten Halbwelle zu einem vom gewünschten Bremsstrom abhängigen Zeitpunkt gezündet wird.
5. 5. Nutzbremsschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsstrom zusätzlich noch durch Stufenschaltung des Transformators gesteuert ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Buch: »Elektrische Triebfahrzeuge« von K. S a c h s, z. Bd., 1953, S. 330, 331; Kommissionsverlag Huber & Co. AG, Frauenfeld; Bulletin Oerlikon, Heft Juli/August 1950, S. 2057.