DE1513639A1 - Verfahren zum Steuern von Fahrmotoren mit in einem gemeinsamen Erregerkreis angeordneten fremderregten Feldwicklungen - Google Patents

Description

• Verfahren zum Steuern von Fahrmotoren mit in einem gemeinsamen Erregerkreis angeordneten fremderregten Feldwicklungen Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern von Fahrmotoren mit in einem gemeinsamen Erregerkreis angeordneten, fremderregten Feldwicklungeng bei welchem dem Erregerkreis und jedem Anker eine eigene Regel- und Steuereinrichtung zugeordnet ist. Es ist bekannt, Fahrmotoreng die für bestimmte Betriebsarten, wie z.B. für das Bremsen, fremderregt werden, auch im Motorbetrieb in Nebenschlußschaltung zu betreiben und ein Reihenschlußverhalten - falls erforderlich - durch entsprechende Steuerung der Erregung sicherzustellen. Dadurch lassen sich gerade auf Triebfahrzeugen mit mehreren parallel arbeitenden Fahrmotoren Schaltgeräte sparen, da nur noch ein Richtungswender erforderlich ist und Fahrbremswender unter Umständen ganz entfallen können. Bei unmittelbarer Parallelschaltung der Motoranker muß zur Erzielung einer gleichmäßigen Aufteilung der Belastung im Motor- und Generatorbetrieb zwar jedem Anker eine eigene Rege£-und Steuereinrichtung zugeordnet werden, jedoch ist das Verfahren bei Gleich- und Mischstrombetrieb der Fahrmotoren besonders wirtschaftlich, da neben einer optimalen Auslegung der Erregerwicklung und des speisenden Stromrichters eine stufenlose und verlustlos verstellbare Feldschwächung möglich ist. Ferner wird ohne zusätzlichen Aufwand eine gute Glättung des magnetischen Flusses erzielt und damit die störende transformatorische EMK im Anker klein gehalten. Darüber hinaus wird bei entsprechender Abhängigkeit der Steuerung sichergestellt, daß der Motoranker nur mit Spannung beaufschlagt wird, wenn ein nach Polung und Größe richtiges Motorfeld vorhanden ist. Diesen Vorteilen steht gegenUber, daß sich die Regeleinrichtung bei großem Schlupf, der durch Schleudern und Gleiten angetriebener Achsen verursacht wird, falsch verhält. Während nämlich eine an konstanter Klemmenspannung betriebene Reihenschlußmaschine in derartigen Betriebsfällen ihr Drehnoment vermindert und so die Wiederherstellung eines guten Kraftschlusses fördert, strebt die Regeleinrichtung wieder den alten Belastungszustand durch Erhöhen der Maschinenströme an und vergrößert damit den vorhandenen Schlupf, so daß es erforderlich ist, eine schnell eingreifende Schutzeinrichtung vorzusehen. Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, welches alle Vorteile der fremderregten Fahrmotoren auszunutzen gestattet, ohne daß jedoch die beim Schleudern und Gleiten der Räder auftretenden Mängel in Kauf genommen, werden mUssen. Dte Erfindung besteht darin, daß den Ankr-E#-*'..rom-Regeleinrichtungen Änderungen der *Istwerte im anstei.#--,3-f-iden Sinn verzögerungsarm, und Änderungen der Istwerte im abfallenden Sinn verzögert zugefährt werden. Auf diese Weise verhalten sich Regeleinrichtungen beim Schleudern u:-.d ('.lgitrn so, daß die Fahrmotoren - falls konstantbleibenete E:L-reg#,:')g sichergestellt ist - wie Nebenschluftaschinel an konstanter Ankerspannung arbeiten. Die Fahrmotoren ver.m-.*.ndern also ihr Drehmoment schon bei kleinen Drehzahländerungen verhältnismäßig stark und fangen sich von selbst wieder. Die nach dem neuen Verfahren geregelten Fahrmotoren verhalten sich also statisch wie Reihenschlußmaachinen und begegnen dynamischen Vorgängen wie Nebenschlußmaschinen. GegenUber dem bekannten Verfahren kann eine aufwendige schnell eingreifende Schutzeinrichtung entfallen. Es ist lediglich erforderlich, einfach aufgebaute Verzögerungsglieder in den Istwerteingängen der Ankerstromregler anzuordnen. In der Zeichnung sind Ausführungebeispiele zur DurchfUhrung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
• Bei der in der Fig. 1 gezeigten Schaltung werden Fahrmotoren eines Triebfahrzeuges Uber eine Fahrleitung 1 gespeist, die Uber einen Stromabnehmer 2 mit einem Transformator 3 verbunden ist. Der - Transformator 3 hat eine Primärwicklung 4 und Sekundärwic.klungen 5 bis 7. An die Sekundärwicklungen 5 und 6 sind über Thyristoren und/oder Dioden enthaltende Brückenschaltungen 8 bzw. 9 die Anker 10 und 11 von Fahrmotoren angeschlossen. Die Erregerwicklungen 12 und 13 dieser Fahrmotoren sind über eine Polwendeeinrichtung 14 und eine Thyristoren und/oder Dioden enthaltende BrUckenschaltung 15 mit der Sekundärwicklung 7 des Transformators 3 verbunden. Um eine gleichmäßige Belastung der Fahrmotoren sicherzustellen, ist jedem Anker 10 bzw. 11 der Fahrmotoren ein eigener Regler 16 zugeordnet, der über eine Steuereinrichtung 17, die Thyristoren der Gieichrichterbrücke 8 bzw. 9 steuert. Der Istwerteingang 18 dieser Regler ist mit einem in den Ankerstromkreisen der Fahrmotoren angeordneten Meßwiderstand 20 verbunden. Ein im Erregerkreis der Feldwicklungen 12 und 13 liegender Meßwiderstand 21 liefert einen gemeinsamen Sollwert, der den Reglern 16 an den Sollwerteingängen 19 zugeführt wird. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden den Reglern 16 Änderungen der Istwerte im ansteigenden Sinn verzögerungsarm und Änderungen der Istwerte im abfallenden Sinn verzögert zugefUhrt. Hierzu sind den Istwerteingängen 18 der Regler Verzögerungsglieder vorgeschaltet. Als Verzögerungsglied kann beispielsweise eine ohnehin zur Istwertglättung notwendige RC-Schaltung G dienen, die durch einen zusätzlichen Widerstand 22 und Dioden Dl. D2 ergänzt ist. Der mit positivem Vorzeichen angenommene Istwert wird im statischen Zustand und immer dann, wenn er anwächst, über eine Diode D2 und das Glättungsglied G seinem Regler 16 verzögerungsarm zugeführt. Beim Schleudern und Gleiten der Antrieberäder treten Änderungen des Istwertes im abfallenden Sinne auf. Sie sind ein Zeichen nachlassender DrehmomentUbertragung und werden den'Regeleinrichtungen Uber die Diode Dl und den im Vergleich zum Widerstand des Glättungegliedes G hochohmig ausgelegten Widerstand 22 verzögert gemeldet, weil der jetzt wirksame Widerstand 22-ein rasches Abfließen der Ladung des Glättungskondensators verhindert. Der Regler 16 bekommt daher den Istwertabfall verspätet gemeldet und hält die Motorklemmenspannung auf dem alten Wert. Die Fahrmotoren behalten also noch kurzzeitig ihr Nebenschlußverhalten bei und vermindern infolgedessen ihr Drehmoment schon bei kleinen Drehzahländerungen verhältnismäßig stark, so daß sie sich von selbst wieder fangen. Dabei ist es vorteilhaft, die Erregung der Fahrmotoren durch besondere Maßnahmen vorrUbergehend konstantzu halten, beispielsweise durch direkte Stromsollwertvorgabe von einem Steller auf einen Erregerstromregler. Vorzugsweise ist zum Konstanthalten der Erregung in jedem Ankerstromkreis der Fahrmotoren ein Stromwandler 23 bzw. 24 angeordnet, an dessen Ausgang eine GleichrichterbrUcke 25 bzw. 26 angeschlossen ist. Ferner sind die Ausgänge der GleichrichterbrUcken 25 und 26 in Reihe geschaltet und mit einem Eingang eines Multi-: plikationsgliedes, z.B. den Steuerstromelektroden 28, 29 eines Hallgenerators 27 verbunden, deseen zweiter Eingang an ein den Erregerstrom erfassendes Meßglied angeschlossen ist, das im vorliegenden Fall durch die Feldwicklung 30 des Hallgenerators 27 verkörpert ist. Die Ausgangselektroden 31 des als leultiplikationsglied dienenden Hallgenerators sind an den Istwerteingang 32 eines Reglers 33 geführt. Diesem Regler 33 ist ein Steller 35 zugeordnet, der zum Einstellen der gewünschten Zug- bzw. Bremskraft (Drehmoment) dient und mit dem Sollwerteingang 34 verbunden ist. Das Ausgangssignal des Reglers 33 wird dem Sollwerteingang 36 eines nachgeschalteten Erregerstromreglers 37 zugefUhrt, dessen Istwerteingang 38 von einer dem Erregerstrom der Fahrmotoren proportionalen Steuergröße gespeist wird. Das Ausgangssignal des Erregerstromreglers 37 bestimmt den Zeitpunkt, an dem die Thyristoren der GleichrichterbrUcke 15 über die Steuereinrichtung 39 in Jeder Netzhalbwelle gezündet werden. Im Hallgenerator 27 wird durch die Reihenschaltung der Gleichrichter 25 und 26 immer der größte der einzelnen Ankerströme zur Abbildung des Drehmomentes herangezogen. Dadurch wird beim Schleudern und Gleiten einzelner Antriebe der zentrale Regler 33 nicht beeinflußt und keine Veränderung des Erregerstromes be.W.#rkt, der Erregerstrom also konstatl*#,ge_he#,terk. Anstelle der Zug- und Bremskraft (Drehmoment) kann auch die Lei:stung geregelt werden. Hierzu ist - wie did Fig. 2 zeigt - die Feldwicklung 30 des Hallgenerators Uber Dioden 40, 41 an die Anker 10911 angeschlossen. Dadurch wird die größte aller Ankerspannungen erfaßt und somit im Hallgenerator 27 die größte aller Leistungen abgebildet. Der Steller 35 Ubernimmt nunmehr die Vorgabe der Leistung im Fahr- und Bremsbetrieb.

Claims (1)

1. PatentansprUche 1. Verfahren zum Steuern von Fahrmotoren mit in einem gemeinsamen Erregerkreis angeordneteng fremderregten Feldwicklungen, bei welchem dem Erregerkreie und den Ankerkreisen je eine eigene Regel- und Steuereinrichtung zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß den Ankerstrom-Regeleinrichtungen (16) Änderungen der Istwerte im ansteigenden Sinn verzögerungsarm und Änderungen der Intwerte im abfallenden Sinn verzögert zugeführt werden. 2. Verfahren.nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regel- und Steuereinrichtung für den Erregerkreie ein aus dem jeweils größten Ankerstrom der einzelnen Fahrmotoren abgeleiteter Wert als Führungsgröße (Sollwert) zugeführt wird. - - 3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Istwerteingängen (18) der Ankerstromregeleinrichtungen (16) je ein Glättungsglied (G) vorgeschaltet ist, das zwei Uber Dioden (Dig D2) entgegengesetzter Polung entkoppelte Strompfade unterschiedlicher Zeitkonstante hat. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen Zeitkonstanten der zwei Strompfade durch unterschiedliche Bemessung der Widerstände fUr eine als Glättungsglied dienende RO-Schaltung erzielt sind. 5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnetg daß in jedem Ankerstromkreie der Fahrmotoren ein Meßwandler (23 bzw. 24) angeordnet ist, an dessen Ausgang eine GleichrichterbrUcke (25 bzw. 26) angeschlossen ist, daß die Ausgänge der' GleichrichterbrUcken (25, 26) in Reihe mit einem Eingang eines Kultiplikationagliedea (27) angeordnet sind, dessen zweiter Eingang mit einem den Erregerstrom erfassenden Meßgiiäd (30) verbunden ist und daß der Ausgang des Multiplikationsgliedes (27) an den Istwerteingang (32) eines Reglers (33) gefUhrt ist, dessen Sollwerteingang (34) mit einem Steller (35) fUr die Vorgabe der Zug- und Bremskraft versehen ist und dessen Ausgang an den Eingang eines Erregerstromreglers (37) geschaltet ist. 6. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Ankerstromkreie der Fahrmotoren ein Meßwandler (23 bzw. 24) angeordnet ist, an dessen Ausgang eine Gleichrichterbrücke (25 bzw. 26) angeschlossen ist, daß die Ausgänge der GleichrichterbrUcken (25, 26) in Reihe mit einem Eingang eines Multiplikationagliedes (27) angeordnet eindg dessenzweiter Eingang mit einem die größte aller Ankerspannungen erfassenden Meßglied (30) verbunden ist und daß der Ausgang des Multiplikationsgliedes (27) an den Istwerteingang (32) eines Reglers (33) gefUhrt ist, dessen Sollwerteingang (34) mit einem Steller (35) fUr die Vorgabe der Leistung im Fahr- und Bremsbetrieb versehen ist und dessen Ausgang an den Eingang eines Erregerstromreglers (37) geschaltet ist (Fig. 2).