DE1916315A1

DE1916315A1 - Separately excited resistance brake circuit for vehicles driven by electric motors

Info

Publication number: DE1916315A1
Application number: DE19691916315
Authority: DE
Inventors: Singethan Dipl-Ing Adolf; Scholtis Dipl-Ing Gerhard; Rainer Stubenrauch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-03-29
Filing date: 1969-03-29
Publication date: 1970-10-08
Also published as: AT295669B

Description

Fremd erregte Widerstandsbremsschaltung für elektromotorisch angetriebene Fahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine fremd erregte Widerstandsbremsschaltung für elektromotorisch angetriebene Fahrzeuge, bei der ein oder mehrere Fahrmotoranker auf einen Bremswiderstand geschaltet sind und die Feldwicklungen der Fahrmotoren in einem Erregerstrompfad angeordnet und an eine Spannungsquelle von zumindest annähernd konstanter Spannung angeschlossen sind.Externally excited resistance braking circuit for electric motor driven Vehicles The invention relates to an externally excited resistance braking circuit for vehicles driven by electric motors with one or more traction motor anchors are connected to a braking resistor and the field windings of the traction motors arranged in an excitation current path and to a voltage source of at least approximately constant voltage are connected.

Um beim Bremsen eine gleichmäßige Verzögerung des Fahrzeuges zu erzielen, ist es bekannt, die Bremskraft durch Steuerung des Erregerstromes annähernd konstant zu halten. Hierbei ist für die Steuerung ein verhältnismäßig großer Aufwand erforderlich.In order to achieve an even deceleration of the vehicle when braking, it is known that the braking force is approximately constant by controlling the excitation current to keep. Here, a relatively large effort is required for the control.

Beispielsweise wird bei Wechselstromfahrzeugen der Erregerstrom durch eine Thyristorschaltung mit zugehöriger Vergleichsregelung beeinflußt (BBc-Mitteilungen (Baden), Juli 1968, Seite 338).For example, in AC vehicles, the excitation current is through influences a thyristor circuit with associated comparison control (BBc messages (Baden), July 1968, page 338).

Insbesondere bei Gleichstromfahrzeugen besteht auch die Möglichkeit, in den Erregerstromkreis einen sog. "Verbundwid ers tand " einzuschalten und diesen Verbundwiderstand so in den Ankerstrompfad einzufügen, daß Ankerstrom und Feldstrom den Verbundwiderstand in derselben Richtung durchfließen (Buch v. Sachs: "Elektrische Triebfahrzeuge'1, 1953, Bd. II, Seite 164). Dabei bewirkt die Summe der Spannungsabfälle beider Ströme, welche einer mehr oder weniger konstanten Erregerspannung eines Generators entgegengeschaltet ist, eine Änderung des Erregerstromes bei jeder Anderung des Ankerstromes in dem Sinne, daß die Bremskraft konstant bleibt. Bei dieser Schaltung ergeben sich durch die potentialmäßige Verbindung des Anker- und Erregerstrompfades oft Schwierigkeiten, da die hohe Motorbremsspannune in den Erregerpfad verschleppt wird. Außerdem erhöht der Verbundwiderstand - wenn er so bemessen iat, daß die gewünschte konstante Bremskraft über einen großen Geschwindigkeitsbereich eingehalten wird - die Erregerleistung gegenüber Schaltungen ohne Verbunawiderstand durchschnittlich um etwa 100 %, was einen besonderen Mehraufwand verlangt, wenn zur Speisung des Erregerstrompfades das Bordnetz dient.With DC vehicles in particular, there is also the possibility of to switch on a so-called "composite resistor" in the excitation circuit and this Insert composite resistance in the armature current path in such a way that armature current and field current flow through the composite resistance in the same direction (Buch v. Sachs: "Electrical Triebfahrzeuge'1, 1953, Vol. II, page 164). This is the result of the sum of the voltage drops both currents, which a more or less constant excitation voltage of a generator is switched in the opposite direction, a change in the excitation current with every change in the Armature current in the sense that the braking force remains constant. With this circuit result from the potential connection of the armature and excitation current path often Difficulties, as the high motor braking voltage is dragged into the excitation path. In addition, the composite resistance increases - if it is so dimensioned that the desired constant braking force is maintained over a wide speed range - the excitation power compared to circuits without connection resistance average by about 100%, which requires a special extra effort when feeding the The on-board network is used for the excitation current path.

Die Erfindung beseitigt diese Mängel bei einer fremd erregten Widerstandsbremsschaltung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß im Erregerstrompfad mindestens eine Feldplatte angeordnet ist, auf die ein von den Ankerströmen der Fahrmotoren abhängiges Magnetfeld in dem Sinne zur Einwirkung gebracht ist, daß jede Ankerstromerhöhung vermindernd auf den Erregerstrom wirkt. Auf diese Weise ist eine Potentialtrennung von Anker- und Erregerstrompfaden bei guter Konstanthaltung der Bremskraft gewährleistet, ohne daß es hierzu der üblichen Regeleinrichtungen bedarf. Da in der als Stellglied dienenden Feldplatte nur der Erregerstrom fließt, braucht die zur Speisung des Erregerstrompfades verwendete Bordbatterie oder ein Umformer daher nur für die maximale Leistung im Motorfeld und Feldplatte ausgelegt zu werden. Dabei sinkt der Erregerleistungsbedarf gegenüber der bekannten Verbundschaltung auf etwa 50 .The invention overcomes these deficiencies in an externally excited resistance brake circuit of the type mentioned according to the invention in that in the excitation current path at least a field plate is arranged on which one of the armature currents of the traction motors dependent magnetic field in the sense that each armature current increase has a reducing effect on the excitation current. In this way there is a potential separation of armature and excitation current paths with good maintenance of the braking force guaranteed, without the need for the usual regulating devices. As in the as an actuator serving field plate only the excitation current flows, needs to feed the excitation current path used on-board battery or a converter therefore only for the maximum output in Motor field and field plate to be designed. The excitation power requirement decreases compared to the known compound circuit to about 50.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt: Fig. 1 eine Bremeschaltung für ein Fahrzeug mit zwei Fahrmotoren und Fig. 2 eine Ausrüstu"hg eines Fahrzeuges mit zwei Bremskreisen.Two exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing. It shows: FIG. 1 a brake circuit for a vehicle with two traction motors and FIG. 2 shows a vehicle with two brake circuits.

Wie Fig. 1 zeigt, ist ein Triebfahrzeug 1 mit zwei Pahrmotoren 2, 3 ausgerüstet, die beimBremsen als Generatoren auf den I3remswtderstand 6 arbeiten. Dieser Bremswiderstand 6 kann durch Kontakte 7 eines Schaltwerke. 8 stufenweise kurzgeschlossen werden. Die Feldwicklungen der Fahrmotoren 2a una 3a liegen jeweils in einem gemeinsamen, von dem Generator 5 über Sperrzellen 9a gespeisten Erregerstrompfad. Parallel zum Generator 9 ist über Sperrzellen 9a und Ladewiderstana 9b eine Bordbatterie 10 geschaltet. Bei der erfindungsgemäßen Bremsschaltung ist im gemeinsamen Erregerstrompfad mit den Wicklungen 2a und 3a eine Feldplatte 11 angeordnet, auf die ein von den Ankerströmen der Fahrmotoren 2, 3 abhängigee Magnetfeld + in dem Sinne zur Einwirkung gebracht ist, daß jede Ankerstromerhöhung vermindernd auf den Erregerstrom wirkt. Das den Ankerströmen Ja proportionale Magnetfeld + kann in einer Steuerwicklung 12 erzeugt werden.As Fig. 1 shows, a traction vehicle 1 with two Pahrmotoren 2, 3, which act as generators on the I3remswtderstand 6 work. This braking resistor 6 can through contacts 7 of a switching mechanism. 8th be gradually short-circuited. The field windings of the traction motors 2a and 3a are each in a common, fed from the generator 5 via blocking cells 9a Excitation current path. Parallel to the generator 9 is via blocking cells 9a and charging resistors 9b an on-board battery 10 switched. When the brake circuit according to the invention is a field plate 11 in the common excitation current path with windings 2a and 3a arranged on which a magnetic field dependent on the armature currents of the traction motors 2, 3 + is brought into effect in the sense that every increase in armature current decreases acts on the excitation current. The magnetic field + proportional to the armature currents Yes can are generated in a control winding 12.

Zusätzlich läßt sich das Magnetfeld für die Feldplatte 11 durch weitere Steuerspulen 13 mit geringer Leistung steuern. Mit dieser Wicklung 13 kann der Feldplatte 11 ein Ankerstrom Ia vorgetäuscht und eine stufenlose Zurücknahme der Bremskraft veranlaßtterden, ohne daß hierzu - wie bei bekannten Schaltungen - stufig schaltbare Vorwiderstände im Erregerstrompfad erforderlich sind. Durch Anpassung der Windungszahl an die jeweile zur Verfügung stehende Steuerspannung kann mit einfachen Mitteln eine Beeinflussung der Bremekraft mit geringer Lestun erfolgen. Die zusätzliche Wicklung 13 kann auch zur Sinstellung der Grund erregung dienen.In addition, the magnetic field for the field plate 11 can be further Control control coils 13 with low power. With this winding 13, the field plate 11 an armature current Ia simulated and a stepless reduction of the braking force Initiatedterden without this - as in known circuits - stepped switchable Series resistors are required in the excitation current path. By adjusting the number of turns to the available control voltage can be done with simple means the braking force can be influenced with a low load. The additional Winding 13 can also be used to set the basic excitation.

Fig. 2 zeigt eine derartige Ausbildung, bei der in den Strospfad der zusatzlichen Steuerwicklung 13 ein Stellgllea, Insbesondere ein Potentiometer 16, angeordnet ist, dessen Abgriff mit dem Fahrschalter gekuppelt werden kann. Be dieser Bremsschaltung besitzt das Fahrzeug Motoren 2 bis , von denen jeweils zwei einen eigenen Bremskreis bilden. Bei lei- Btungestarken Motoren karl wegen des hohen Erregerstrombedari's eine Hethen- oder Parallelschaltung von Feldplatten 11 erforderlich werden. Bei einer Reihenschaltung sind mit Vorteil jeweils die Anker zweier Fahrmotoren 2, 4 und 5, 5 oder Fahrmotorgruppen einerseits über einen Bremswiderstand 6 und andererseits über die Reihenschaltung zweier Steuerwicklungen 12 miteinander verbunden, und der Verbindungspunkt 14 der beiden Steuerwicklungen 12 ist an eine Mittelanzapfung 15 des Bremswiderstandes 6 gelegt. Dabei kann auch hier jeder Steuerwicklung 12 bzw. jedem Fahrmotor eine zusätzliche Steuerwicklung 13 zugeordnet sein.Fig. 2 shows such a design in which in the Strospfad the additional control winding 13 an actuator, in particular a potentiometer 16, is arranged, the tap of which can be coupled to the drive switch. Be this Brake circuit has the vehicle motors 2 to, of which two each have one Form your own brake circuit. At lei- Because of Karl's strong engines the high excitation current requirement a Hethen or parallel connection of field plates 11 will be required. In the case of a series connection, the armatures are each advantageous two traction motors 2, 4 and 5, 5 or groups of traction motors on the one hand via a braking resistor 6 and on the other hand via the series connection of two control windings 12 with one another connected, and the connection point 14 of the two control windings 12 is connected to one Center tap 15 of the braking resistor 6 placed. Here, too, every control winding can 12 or an additional control winding 13 can be assigned to each traction motor.

Bei der Einleitung des Bremsvorganges fließt in den Feldwicklungen 2a bis 5a ein großer Strom, da die Feldplatten 11 zunächst durch die Steuerwicklungen 12 nicht beeinflußt werden.When the braking process is initiated, the field windings flow 2a to 5a a large current, since the field plates 11 initially through the control windings 12 cannot be influenced.

Mit ansteigendem Strom Ja schwächen die Feldplatten durch das auf sie über die Steuerwicklungen 12 einwirkende Magnetfeld den Erregerstrom Ie. Sobald sich durch die einsetzende Bremsung die Drehzahl der Maschinen 2 bis 5 und dabei auch der Ankerstrom Ja (Bremsstrom-) vermindert, werden die auf die Feldplatten 11 einwirkenden Magnetfelder verringert, womit eine Verstärkung des Erregerstromes Je im Sinne einer Konstanthaltung der Bremskraft eintritt.With an increasing current Yes, the field plates weaken as a result of this the magnetic field acting via the control windings 12 generates the excitation current Ie. As soon the speed of machines 2 to 5 and thereby Even the armature current Yes (braking current) is reduced, the are applied to the field plates 11 acting magnetic fields are reduced, thus increasing the excitation current Each occurs in the sense of keeping the braking force constant.

Wird vom Fahrschaiter über das Potentiometer 14 eine zusatzliche Erregung auf die Steuerwicklungen 13 gegeben, so wird je nach Höhe dieser Zusatzerregung eine mehr oder weniger verminaerte Bremskraft'erzielt. Im Ankerstrom- oder Erregerstrompfad kann ein Stromwächter 17 bekannter Ausbildung angeordnet seIn, der bei Unter- bzw. Überschreiten eines einstellbaren Stromes die Schalteinrlchtung 8 betätigt und ein stufenweises Kurzsciließen des Bremswiderstandes 6 veranlaßt, bis nach Schließen sämtlicher Schalter .7 die Maschinen 2 bis 5 zum Stillstand kommen. Während dieses Vorganges bleibt die Wirkung der Feldplatten 11 voll erhalten.Is an additional excitation from the driver via the potentiometer 14 given to the control windings 13, depending on the level of this additional excitation a more or less reduced braking force is achieved. In the armature current or excitation current path a current monitor 17 of known design can be arranged, which is If an adjustable current is exceeded, the switching device 8 is actuated and switched on Gradual Kurzsciließen the braking resistor 6 caused until after closing all switches .7 the machines 2 to 5 come to a standstill. During this The action of the field plates 11 is fully retained.

Die Keldplatten 11 sind zweckmäßlgerweise im Magnetfeld eines Elektromagneten angeordnet.The Keldplatten 11 are expediently in the magnetic field of an electromagnet arranged.

6 Patentansprüche 2 Figuren6 claims 2 figures

Claims

Claims 1. Externally excited Xideretanusbremsachaltung for elektromotoriach powered vehicles with one or more traction motor armatures on a braking resistor are switched and the field windings of the traction motors in a common excitation current path arranged and connected to a voltage source of at least approximately constant voltage are connected, characterized in that in the common excitation current path at least one field plate (11) is arranged, onto which one of the armature currents the traction motors (2 to 5) dependent magnetic field () in the sense of the effect is brought that every increase in armature current has a reducing effect on the excitation current.

2. Resistance braking circuit according to claim 1, characterized in that that the field plate (11) is arranged in the magnetic field of an electromagnet, the with a control winding (12) through which the armature current flows and with at least one additional control winding (13) is provided.

3. Resistance brake circuit according to claim 2, characterized in that that the additional control winding (13) is connected to the drive switch via a Actuator (16) is connected to a control voltage source.

4. Resistance brake circuit according to claim 1, characterized in that that in each case the armature of two traction motors or groups of traction motors on the one hand via one Braking resistor (6) and on the other hand via the series connection of two control windings (12) are connected to each other and that the connection point (14) of the two control windings (12) is placed on a center tap (15) of the braking resistor.

5. Resistance braking circuit according to claim 1, characterized in that that a field plate (11) is assigned to each traction motor in the excitation current path.

6. Resistance brake circuit according to claim 1, characterized in that that in the armature or excitation current path, a current monitor (17) is arranged, which at A switching device (8) falls below or exceeds an adjustable value actuated to gradually short-circuit the braking resistor (6).

L e r s e i t e