DE2302226C3 - Schaltungsanordnung für gemischten Nutz- und Widerstandsbremsbetrieb einer generatorisch arbeitenden Gleichstrom-ReihenschluBmaschine - Google Patents

Description

stark beeinträchtigt. Schließlich ist es mit Schwierig- besonderes Zündimpulsgerät erzeugt zu werden. Sie keilen verbunden, den Bremsstrom-Regler für diese sind identisch mit den Zündimpulsen für das Haupt-Schaltungsanordnung auszuführen: Im oberen Ge- ventil im Gleichstromsteller.

schwindigkeitsbercich bei kleinen Ankerströmen muß Zwecks Begrenzung des Spannungs- und Stromder Bremsstrom-Regler im Fall dei Aufnahmebereit- 5 anstiegs im Hilfsventil ist es zweckmäßig, wenn dieses schaft des Gleichstrom-Fahrleilungsnetzes, also bei mit einer Begrenzungsdrossel in Reihe geschaltet ist. nicht gezündetem Bremsventil, eine hohe Maschinen- Ein besonders einfacher und sparsamer Schaltungsspannung erreichen. Im Falle, daß das Fahrleitungs- aufbau läßt sich dadurch erreichen, daß als Induknelz den Bremsstrom nicht aufnehmen kann und das tivitäl der Begrenzungsdrossel mindestens ein Teil Bremsventil beim Übergang auf die Widerstands- io der Induktivität der Umladedrossel des Umladebremse gezündet wird, muß der Bremsstrom-Regler kreises des Gleichstrorr.stellers verwendet wird. Der dagegen eine kleine Maschinenspannung erreichen. Löschkreis des Bremsventils besteht dann aus der

Aus den Technischen Mitteilungen AEG-Telefun- gesamten oder einem Teilstück der Umladedrossel,

ken, 61 (1971), 6, S. 320 bis 324, insbesondere dem Hilfsventil, dem Löschkondensator und dem

Bild 5, ist die eingangs genannte Schaltungsanord- 15 Hauptventil des Gleichstromstellers. Das andere Teil-

nung bekannt. Bei dieser Schaltungsanordnung sind stück der Umladedrossel kann an geeigneter Stelle

die geschilderten Nachteile weitgehend vermieden. im Umladezweig angeordnet sein. Eine besonders

Infolge der Anordnung des Überlaufventils kann im günstige Schaltungsanordnung zeichnet sich dadurch

hohen Drehzahlbereich ein fremderregter Brems- aus, daß die Umladedrosset des Gieichstrcmsteücrs

Vorgang, bei dem Ankerstrom und Erregerstrom »° in zwei Umladeteildrosseln unterteilt ist und daß das

unterschiedlich groß sind, automatisch durchgeführt Hilfsventil einerseits zwischen die Verbindung beider

werden. Das Überlaufventil verhindert ein Ansteigen Umladeteildrosseln und andererseits zwischen die

der Ankerspannung über den Wert der Netzspannung Verbindung von Bremswiderstand und Bremsventil

am Eingang der Schaltungsanordnung, da sie bei Er- geschalte: ist.

reichen dieses Wertes selbsttätig ein Überbrücken der 25 Ein Schaltungsbeispiel der Erfindung und einige Feldwicklung bewirkt. Allerdings besitzt das Brems- Betriebsarten werden im folgenden an Hand der ventil ein eigenes Löschsystem, welches für den vol- Figuren näher erläutert, wobei der zeitliche Verlauf len, über den Bremszweig fließenden Bromsstrom der wichtigsten elektrischen Größen graphisch darausgelegt sein muß. Im Bremszweig wird daher eben- gestellt ist. Es zeigt

falls ein Gleichstromsteller verwendet, der wie der 3» Fig. 1 die Schaltungsanordnung gemäß einem be-

Gleichstromsteller im Hauptzweig dimensioniert sein sonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfin-

muß. dung,

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Schaltungs- F i g. 2 drei Zeitdiagramme beim Bremsbetrieb im anordnung unter Beibehaltung ihrer Vorteile zu ver- unteren Geschwindigkeitsbereich bei aufnahmefähiger einfachen. Durch geeignete Maßnahmen soll eine 35 Fahrleitung (reiner Nutzbremsbetrieb bei Selbst-Reduzierung der verwendeten Bauelemente im Brems- erregung),

zweig erreicht werden. Das bisher übliche besondere Fig. 3 drei Zeitdiagramme beim Bremsbetrieb im

Löschsystem für das Bremsventil im Bremszweig soll unteren Geschwindigkeitsbereich bei nicht voll auf-

also weitgehend entfallen. nahmefähiger Fahrleitung (gemischter Nutz- und

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- 4° Widerstandsbremsbetrieb bei Selbsterregung),

löst, daß das steuerbare Bremsventil über ein gleich- Fig. 4 vier Zeitdiagramme beim Bremsbetrieb im

zeitig mit dem steuerbaren Hauptventil des Gleich- oberen Geschwindigkeitsbereich bei aufnahmefähiger

Stromstellers zündbares steuerbares Hillsventil par- Fahrleitung (reiner Nutzbremsbetrieb bei Fremd-

allel zum Löschventil geschaltet ist. erregung) und

Die Erfindung beruht auf der Überlegung, daß der 45 F i g. 5 vier Zeitdiagramme beim Bremsbetrieb im

im Hauptzweig angeordnete Löschkondensator des oberen Geschwindigkeitsbereich bei nicht voll auf-

Gleichstromstellers zum Löschen des Bremsventils nahmefähiger Fahrleitung (gemischter Nutz- und

im Bremszweig benutzt werden kann. Es ist lediglich Widerstandsbremsbetrieb bei Fremderregung),

ein zusätzliches gesteuertes Hilfsventil, das insbeson- In F i g. 1 ist eine Schaltunpsanorcfnii"» für oe-

dere ein Thyristor sein kann, erforderlich. 3eim Zün- 5° mischten Nutz- und Widerstandsbremsbetrieb eines

den des Hauptventils im Gleichstromsteller wird der an einem Fahrleitungsnetz betriebenen Triebfahr-

Löschkondensator umgeladen. Der Umladestrom zeugs dargestellt. Das Triebfahrzeug kann aber z. B.

fließt über das Hauptventil zunächst in einem Strom- auch aus einer Bordbatterie als Gleichstromquelle

kreis, in dem das zu löschende Bremsventil und das gespeist sein. Es ist angenommen, daß der (nicht

mit dem Hauptventil gezündete Hilfsventil liegt. Da 55 gezeigte) Fahr-Brems-Hebcl des Triebfahrzeugs in

das Bremsventil in Gegenrichtung zum Umladestrom die Stellung »Bremsen« gebracht ist und daß die

liegt, wird es dabei gelöscht. Danach fließt der Um- Fahrschaltung des Triebfahrzeugs dadurch (mittels

ladestrom über den Umladekreis des Gleichstrom- nicht gezeigter stromlos schaltender Kontakte) in die

stellers weiter. Die verbleibende Ladung des Lösch- dargestellte Schaltungsanordnung umgruppiert wor-

kondcnsators schwingt über den Umladekreis des 60 den ist. Infolge der Bewegung des Triebfahrzeugs

Gleichstromstcllers um. Die Ladung wird über das arbeitet die mit der Antriebsachse gekoppelte Gleich-

Hilfsventil und den Bremswiderstand aus der Gleich- strom-Rcihenschlußmaschinc m, bestehend aus einer

stromquelle bzw. aus dem Gleichstrom-Fahrleilungs- Ankerwicklung α und einer Feldwicklung /, jetzt

netz ergänzt. Dann löscht das Hilfsventil. Das sonst generatorisch. Die kinetische Energie des Tricbfahr-

üblichc Lüsciisystem (Löschzweig, Umladezwcig, 65 _ZCugs wird dabei in elektrische Energie umgesetzt,

gegebenenfalls Rückschwingzweig) für das Brems- Die Ankerwicklung α und die Feldwicklung / sind an

ventil im Bremszweig entfällt. Die Zündimpulse für der Verbindungsstelle 1 in Reihe geschaltet,

das zusätzliche Hilfsventil brauchen nicht durch ein Parallel zur Gleichstrom-Reihenschlußmaschine m

5 6

ist als Hauptzweig ein Gleichstromsteller u mit einem Die Kathode des Hilfsventils /i4 liegt an der Vcrbinstcucrbaren Hauptventil /ι 1 angeordnet. Der Gleich- dung 7. Das Hilfsventil »4 ist also so gepolt. daß bei stromsteller u ist zwischen der positiven und der seiner Zündung und bei gleichzeitig gezündetem negativen Anschlußklemme 2 bzw. 3 der Gleich- Hauptvcnlil /i I ein Strompfad vom positiven Anstrom-Reihenschlußmaschinc in angeschlossen. Im 5 sehlußpunkt 4 über den Bremswiderstand)·, das HiIIs-Glcichstromsteller u kann neben der gezeigten auch ventil /(4 und die zweite UmladcUildrossel A 22 zu jede andere im Stande der Technik gebräuchliche dem mit einem Minus/eichen versehenen Belag des Löschanordnung für das steuerbare Hauptventil «1 Löschkoindensators Al freigegeben wird. Der Löschverwendet werden. kondensator A I kann auf diesem Sl rumpf ad aus dem

Der prinzipielle Aufbau des in F i g. I speziell dar- io Fahrlcitungsnetz bzw. der Bordbaltcrie nachgeladen

gestellten Gleichstromsteller u ist aus der deutschen werden.

Auslegcschrift 12 42 289 bekannt. Sein steuerbares Zwischen die Verbindungsstelle 'I von Ankerwick-Hauptventil η 1, das vorzugsweise ein Thyristoi oder lung« und Feldwicklung/ und den positiven Ancinc Parallelschaltung mehrerer Thyristoren sein schluBpuiikt 4 ist ein ungestcucrlcs Überlaufventil >i8 kann, ist in Stromflußrichtung der gencratorisch ar- 15 geschalte!. Das Überlaufventil /18 überbrückt somit beitenden Gleichstrom-Reihenschlußmaschine m ge- die Feldwicklung / und das Rücklaiifvenlil /i7. Ils ist polt. Dem Hauptventil /11 ist eine Löscheinrichtung in Stromflußrichtung der gencratorisch arbeitenden zugeordnet, welche die Reihenschaltung eines Lösch- Ankerwicklung α gepolt. Am Anschlußpunkt 4 ist kondensators Al und eines gesteuerten Löschventils das Überlaufventil /18 sowohl mit dem Bremszweig «3 enthält. Als Löschventil /j3 dient wiederum vor- 20 als auch mit der positiven Fahrleitung verbunden, zussweisc ein Thyristor. Dem Löschventil «3 ist die Durch diese besondere Anordnung des Überlauf-Serienschaltung eines in Sperrichtung des Löschvcn- ventils η IiI ist im hohen Drehzahlbcrcich der Glcichtils /i3 gepolten ungesteuerten Umladeventils nS mit strom-Reihenscblußmaschinem fremderregter Bremseiner Umladedrossel A-2 parallel geschaltei. Die Um- betrieb möglich.

ladedrossel A-2 besteht hier — abweichend vom 25 Die positive Verbindungsleitung rl ist mit einer

Stande der Technik — aus einer ersten und einer Anschlußklemme 8 für den (nicht dargestellten)

zweiten Umladeteildrossel A 21 bzw. A: 22, die unter- Stromabnehmer des Triebfahrzeugs versehen. Lnt-

schiedlich bemessen sein können. Dem Hauptventil sprechend ist die negative Vcrbindungslcitung ν 2 mit

nl ist ferner vorzugsweise die Reihenschaltung einer einer Anschlußklemme 9 für den Abnehmer der nega-

Rückschwingdrossel A3 mit einem in Sperrichtung 30 tiven Fahrleitung versehen oder geerdet. Bei Verwen-

des Hauptventils η 1 gepoltcn ungesteuerten Rück- dung einer Bordbatterie sind dse Anschlußklem-

schwingventil/26 parallel geschaltet. men 8, 9 an diese angeschlossen. In der positiven

Der Gleichstrom-Reihenschlußmaschine m ist außer Verbindungsleitung vl ist weiterhin eine Glättungs-

dem als Gleichstromsteller u ausgebildeten Haupt- drossel A 5 angeordnet. Ferner wird die Wirkung der

zweig auch ein Bremszweig zugeordnet. Dieser be- 35 Induktivität der Fahrleitungen durch einen dem F.in-

steht aus der Sericnschaltung eines Bremswiderstan- gang der Schaltungsanordnung parallelgeschalicten

des τ mit einem steuerbaren Bremsventil nl. Als Speicherkondensator A4 vermindert. Dieser ist zwi-

Bremsveⁿtil r·?. wird insbe«O"df"»· <*^;n Thyristor ver- sehen den Klemmen ift und Π angeschlossen.

wendet. Der Bremszweig ist in Reihe mit einem un- Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung

gesteuerten Rücklaufventil ;i7 parallel zur Uieicn- 4° kann, wenn die Drehzahl der Gleichstrom-Reihen-

s rnm-Rp henschlußmaschinem geschaltet. Rücklauf- schlußmüschine verringert werden soll, auf dreierlei

ventil η 7 und Bremsventil η 2 sind dabei in Strom- Weise be trieben werden, und zwar

flußrichtung der generatorisch arbeitenden Gleich- , .

strom-Reihenschlußmaschine m gepolt. Das Rück- ^a·' ^{im ICinen} Widcrstandsbrcmsbctncb,
laufventil nl liegt, insbesondere in der positiven 45 b) im reinen Nutzbremsbetrieb und
Verbindungsleitung vl, zwischen dem Hauptzweig ₍. _{im isdUen Nut2}. _und widerstandsbrems- und dem Bremszweig, und zwar zwischen der posi- betrieb
tiven Anschlußklemme 2 der Gleichstrom-Reihenschlußmaschine rr. und dem positiver. Anschluß- a) Im reinen Widerstandsbremsbetrieb wird die punkt 4 des Bremszweiges. Der AnschluBpunkt des 50 Maschine m durch den Gleichstromsteller w z. B. mit Bremszweiges an der negativen Verbindungslenung konstanter Frequenz und veränderlicher Einschaltv2 ist mit 5 bezeichnet. Der Bremswiderstand r, der dauer periodisch kurzgeschlossen. Die kinetische — wie später erläutert wird — außer zum Bremsen Energie des Triebfahrzeuge wird dabei im Bremsauch zum Nachladen des Löschkondensators A; 1 her- widerstand r in Wärme umgesetzt, angezogen wird, ist vorzugsweise an den positiven 55 b) Im reinen Nutzbremsbetrieb, der für den Brems-Anschlußpunkt 4 gelegt, so daß das steuerbare strom ein stets aufnahmefähiges Fahrleitungsneu Bremsventil η 2 mit seiner Kathode am Anschluß- oder aber statt dessen eine Bordbatterie als stets aufpunkt S der negativen Verbindungsleitung ν 2 liegt. nafamefähige Energiequelle voraussetzt, wird die Ma Die negative Verbindungsleitung ν2 kann somit ge- schine/rc vom Gleichstromstelleru z.B. periodiscl erdet werden. Ein besonderes Löschsystem für das 60 kurzgeschlossen. Da die Induktivitäten der Anker Bremsventil π2 ist erfmdungsgemäß nicht vorgesehen, wicklung α und der Feldwicklung / ein WeiterfließeT da das gezündete Bremsventil π 2 durch Zünden des des Ankerstromes i_a and des Erregerstromes i_f beim Hauptventils nl gelöscht wird. Darauf wird später Unterbrechen des Gleichstromstelkrs u (durch Löser noch näher eingegangen. des Hauptventils η 1) erzwingen, schwankt die Span

Zwischen die Verbindung 6 von Bremswiderstand r 65 uning zwischen den Anschlußklemmen 2, 3 zwischei

und Bremsventil nl und die Verbindung 7 der beiden OV und der Spannung u_t am Speicherkondensator k4

Umladeteildrosseln Ac 21 und Λ 22 ist ein steuerbares c) Im gemischten Nutz- und Widerstandsbrems Hilfsventil π 4, vorzugsweise ein Thyristor, geschaltet. betrieb ist die Fahrleitung oder die Bordbatterie nu

(ο

zeitweise voll aufnahmefähig. Bei dieser Betriebsart wird die Maschine m gleichfalls vom Gleichstromsteller u z. B. periodisch kurzgeschlossen. Weiterhin wird die von der Gleichstrom-Reihenschlußmaschine /;i gelieferte Spannung H₄ mit einer vorgegebenen Grenzspannung M₄* verglichen. Der Bremsstrom der Gleichstrom-Reihenschlußmaschine m wird während der Sperrzeit des Hauptventils η 1 so lange in das Fahrleitungsnetz oder die Bordbatterie eingespeist, als die Spannung M₄ kleiner ist als die Grenzspannung U₄*. Erreicht der Wert der Spannung U₄ während der Sperrzeit von «1 den Wert der vorgegebenen Grenzspannung H₄*, so wird das Bremsventil /j 2 gezündet, und der Bremsstern wird über den Bremswiderstand r geleitet.

Die drei geschilderten Betriebsarten lassen sich mit der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung durchführen.

Zum Vergleich des Istwerts der Spannung M₄ mit der vorgegebenen Grenzspannung H₄* und zum Zünden des Bremsventils η 2 bei M₄ ^i H₄ * ist für das gemischte Nutz- und Widerstandsbremsbetriebsverfahren zwischen den Anschlußklemmen 10 und 11 der Verbindungsleitungcn vl bzw. ν 2 eine Spannungsüberwachungsschaltung s vorgesehen. Diese enthält einen Grenzwertmelder, dem die abgegriffene Spannung H₁ und die einstellbare Grenzspannung M₄* zugeführt werden. Wird die Spannung H₄ größer als der Grenzwert H₄*, so wird das Bremsventil /i2 gezündet.

Im folgenden werden vier Betriebsfälle herausgegriffen und an Hand der Fig. 2 bis 5 näher erläutert. Die Fig. 2 und 4 behandeln dabei jeweils einen reinen Nutzbremsbetrieb, die F i g. 3 und 5 jeweils einen gemischten Nutz- und Widerstandsbremsbetrieb.

Bei Fig. 2 handelt es sich um den Eietriebsfall des ßremsbetriebes im unteren Geschwindigkeitsbereich. Dabei ist angenommen, daß die Fahrleitung voll aufnahmefähig ist. Das Hauptventil n\ wird jeweils zu den Zeitpunkten Z₁, /₄, Z₇ . . . ge2^-.ündet und jeweils zu den Zeitpunkten t.₂, t- . . . durch Zünden des Löschventils Ί 3 wieder gelöscht. Das Bremsventil «2 wird in diesem Betriebsfall nicht benutzt, es wird also nicht gezündet, weil die Spannung m, immer unter dem Grenzwert H₄* bleibt.

Es sei zunächst vorausgesetzt, daß der rechte Belag des Lö'ichkondensators kl im Zeitpunkt Z₁ in der in F i g. 1 eingezeichneten Weise positiv aufgeladen ist. Im Zeitpunkt J₁ wird das Hauptventil nl gezündet. Der Löschkondensator k 1 beginnt sich über das Umladeventil π 5 und die Umladedrossel k 2 umzuladen, und die Serienschaltung von Ankerwicklung α und Feldwicklung/ wird kurzgeschlossen. Ankerstromi_t und Erregerstrom i, sind im unteren Geschwindigkeitsbereich gleich groß, d.h., es fließt kein Überlaufstrom i_s. Der Bremsvorgang ist selbsterregt. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, steigt der Errsgerstromi, in folge des Kurzschlusses bis zum Zeitpunkt I₂ an. Der Hauptstrom I₁ ist während der Zeitdauer von t, bis t, gleich dem Erregerstrom i_f. Die Spannung u, am Speicherkondensator it 4 sinkt während dieser Zeitdauer ab (Fig. 2b).

Im Zeitpunkt i. wird das Löschveni il η 3 gezündet. Der umgeladene Löschkondensator JcI entlädt sieb über das Hauptventil nl in Gegenrichtung zinn Hauptstrom i, und löscht dieses. Die verbliebene Kondensatorladung schwingt anschließend weiter über das Rückschwingventil π 6 und die Rückschwingdrossel &3, bis der Löschkondensator kl wieder in der in F i g. 1 eingezeichneten Weise aufgeladen ist. Gemäß Fig. 2a fließt der Maschinenstrom i_a — i, wegen der Aufhebung des Kurzschlusses nun als Rücklaufstrom i₇ über das Rücklaufventil /i7 und über die Fahrleitung. Gemäß Fig. 2b soll laut Voraussetzung die vom Zeitpunkt Z₂ an ansteigende Spannung H₄ am Speicherkondensator it 4 unter der bis zum Zeitpunkt r₄ vorgegebenen Grenzspannung M₄* bleiben, d. h., die Fahrleitung kann den Rücklaufstrom i. zu jedem Zeitpunkt von Z₂ bis r₄ voll aufnehmen. Das Bremsventil nl wird deshalb nicht gezündet, so daß gemäß Fig. 2c über das Bremsventil π 2 auch kein Zweigstrom L₂ fließen kann.

Während der Zeitdauer Z₂ bis Z₄ wird elektrische Energie in die Fahrleitung zurückgespeist. Es handelt sich also um reinen Nutzbremsbetrieb.

Zum Zeitpunkt t_A wird entsprechend dem Zeitpunkt Z₁ wiederum das Hauptventi! η 1 gezündet. Der Maschinenstrom J_n = // fließt wieder über das Hauptventil «1. Das Zünden und Löschen des Hauptventils η 1 erfolgt periodisch, so daß der Maschinenstrom i„ =- ii immer abwechselnd entweder über die Fahrleitung oder das Hauptventil η 1 fließt.

Bei F i g. 3 handelt es sich ebenfalls um den Betriebsfall des Bremsbetriebes im unteren Geschwindigkeitsbereich. Allerdings ist jetzt angenommen, daß die Fahrleitung nicht voll stromaufnahmefähig ist. Das Hauptventil nl (Fig. 1) wird wiederum jeweils zu den Zeitpunkten Z₁, Z₄... gezündet und jeweils zu den Zeitpunkten Z₂, t₅... infolge Zündung des Löschventils «3 gelöscht. Gleichzeitig mit dem Hauptventil nl wird auch das Hilfsventil ηA gezündet. Das soll jedoch bei der Erläuterung erst später berücksichtigt werden.

Wie beim Bremsvorgang mit voll aufnahmefähiger Fahrleitung gemäß F i g. 2 wird angenommen, daß der rechte Belag des Löschkondensators kl im Zeitpunkt Z₁ positiv aufgeladen ist. Im Zeitpunkt Z₁ wird das Hauptventil nl gezündet. Der Löschkondensator kl lädt sich über das Umladeventil nS und die Umladedrossel k 2 um, und die Serienschaltung vor Ankerwicklung α und Feldwicklung / ist kurzgeschlossen. Ankerstrom i_a und Erregerstrom i, sine wiederum gleich groß, d. h., der Bremsvorgang isi wieder selbsterregt. Vom Zeitpunkt Z₁ bis zum Zeit punkt Z₂ steigt, wie aus F i g. 3 a hervorgeht, der Maschinenstrom i_a = i_h der hier gleich dem Haupt strom I₁ ist, an. Die Spannung M₄ am Speicherkon densator A4 liegt noch unter dem Grenzwert u₄* und das Bremsventil nl ist gesperrt, so daß nacl Fig. 3c kein Bremsstrom i₂ fließt.

Im Zündzeitpunkt t₂ wird das Löschventil π 3 ge zündet Der umgeladene Löschkondensator JtI ent lädt sich über das Hauptventil 711 und löscht dieses Anschließend schwingt die verbliebene Ladung de Löschkondensators JkI über das Rückschwingventi π 6 und die Rückschwingdrossel it 3 um, bis de Löschkondensator JtI wieder mit der dargestellte!

Polarität aufgeladen ist. Gemäß F i g. 3 a fließt de Maschinenstrom vom Zeitpunkt f₂ an als Rücklaui strom i₇ über das Rücklaufventil nl und über di Fahrleitung, wobei gemäß Fig. 3b die Spannung u am Speicherkondensator Jt 4 bis zum Zeitpunkt J ansteigt.

In den Zeitpunkten i₃, r₆... hat die Spannung ν jeweils die vorgegebene Grenzspannung u₄ * erreich Die Fahrleitung kann ohne weitere Spannungserhc

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ίο

hung keinen Bremsstrom mehr aufnehmen. Die Spannungsüberwachungsschaltung s (Fig. 1) sorgt dafür, daß jetzt das Bremsventil ;i2 gezündet wird, so daß von nun an ein Zweigstrom /, über den Bremswiderstand /· Hießen kann. Dieser Zweigstrom i., ist gleich dem Rücklaufslrom /₇. Die Gleichstrom-Reihenschlußmaschine in speist jetzt elektrische Energie in den Bremswiderstand r ein, wo diese in Wärme umgesetzt wird. Der Widerstandsbremsvorgang hält an bis zum Zeilpunkt i₄ bzw. /₇, wo wiederum das Hauptventil /i 1 gezündet wird.

Im Gegensatz zur Schaltungsanordnung, die aus der deutschen Ollenlegungsschrifl 21) 57 44Ü bekannt ist, erfolgt nach dem Widerstandsbremsen beim Zünden des Hauptventils ;il hier nichi von selbst ein Löschen des Bremsventils nl. Das liegt hier an der Anordnung des Rücklaufventils /i7 in der Verbindungsleitung zwischen Bremszweig und Hauptzweig. Beim Zünden des Hauplvcntils «1 hält die Spannung u_i von der Fahrleitung her einen Strom im Bremszweig aufrecht, das Ventil nl würde also nicht gelöscht. Um dieser Schwierigkeit zu begegnen, erfolgt gemäß Fig. 1 eine Ankopplung des Bremszweiges über das steuerbare Hilfsventil η 4 an den Löschkondensator kl des Hauptzweiges. Mit dem Zünden des Hauptventils /jI wird gleichzeitig das steuerbare Hilfsventil /i4 gezündet, und zwar jeweils zu den Zeitpunkten r,, /₄... Dabei entlädt sich der Löschkondensator kl, dessen rechte Platte positiv gegenüber der linken geladen war, über das Hauptventil nl, das Bremsventil nl und das Hilfsventil «4, bis das Bremsventil nl gelöscht ist. Dann schwingt die noch verbleibende Kondensatorladung in obenerwähnter Weise über das Hauptventil nl, das Umladeventil /7S und die Umladedrossel kl um. Über den Bremswiderstand r und das Hilfsventil η 4 erfolgt erforderlichenfalls aus der Fahrleitung eine Nachladung des Losehkondensators Al. Diese muß jeweils beendet sein, d.h., das Hilfsventil η4 muß jeweils stromlos sein, ehe das Hauptventil «1 durch Zünden des Löschventils η 3 zu den Zeitpunkten /„, r_s ... gelöscht wird, weil sonst die am Speicherkondensator k 4 liegende Spannung i<₄ der Fahrleitung einen Strom über den Bremswiderstand r, das Hilfsventil η 4 und das bereits gezündete Löschventil η 3 treibt, der nicht mehr zu löschen ist.

Damit der Nachladestrom des Löschkondensators JtI über das Hilfsventil π 4 und den Bremswiderstand τ nicht langsam und asymptotisch, sondern nach kurzer, definierter Zeit gegen Null geht, wird die Umladedrossel kl vorteilhafterweise in der in F i g. 1 eingezeichneten Weise geteilt. Die zweite Umladeteildrossel Jt 22 liegt dabei im Nachladekreis des Löschkondensators k 1, der durch die Glättungsdrossel Jt 5, den Bremswiderstand r, das Hilfsventil π4 und das Hauptventil nl gebildet wird. Dadurch entsteht eine Schwingung des Nachladestromes, die einen definierten Nulldurchgang besitzt und dort aufhört. Von diesem Moment an kann das Löschventil π 3 gezündet werden.

Der in F i g. 3 zwischen den Zeitpunkten i, und t_i eingezeichnete Vorgang wiederholt sich periodisch. Die Grenzspannung M₄* wird zu den Zeitpunkten i₃, /₆... periodisch, im Grenzfall nur sporadisch erreicht. Dabei wird jedesmal das Bremsventil nl gezündet. Die Löschung dieses Bremsventils nl erfolgt erfindungsgemäß jedesmal durch das Zünden des Hauptventils η 1 und des Hilfsventil η 4.

Aus der Betrachtung von F i g. 1 und 3 ergibt sich, daß abwechselnd elektrische Energie in die Fahrleitung eingespeist und im Bremswiderstand r in Wärme umgesetzt wird. Man erhalt somit einen gemischten Nutz- und Widerstandsbremsbeiricb.

In den Fig. 4 und 5 sind die entsprechenden Vorgänge beim Bremsen im oberen Geschwindigkoitsbercich eingetragen. Wenn die EMK an der Ankerwicklung α größer wird als die Spannung H₄ an der

ίο Fahrleitung, führt das Überlaufventil η 8 einen Überlaufstrom /_h, so daß der Bremsvorgang fremderregt erfolgt.

In Fig. 4 ist wiederum angenommen, daß die Fahrleitung für den Bremsslrom voll aufnahmefähig ist. Fig. 4c zeigt nämlich, daß die Spannung u_i am Speicherkondensator A. 4 zu keinem Zeitpunkt t die vorgegebene Grenzspannung H₄* erreicht. Der von der Gleichstrom-Reihenschlußmaschine m gelieferte Bremsstrom kann daher voll, in die Fahrleitung eingespeist werden; eine Widerstandsbremsung ist nicht erforderlich. Das Bremsventil nl wird nicht gezündet, und der Zweigstrom L₁ ist nach Fig. 4d stets Null. Das Hauptventil 111 wird wiederum jeweils zu den Zeitpunkten i_v t_v I₁. . . gezündet und jeweils zu den Zeitpunkten t.,, /₅.. . durch Zünden des Löschventils η 3 gelöscht. Da im Betriebsfall nach Fig. 4 das Bremsventil nl nicht benutzt wird, ist es prinzipiell nicht erforderlich, das Hilfsventil /ι 4 in den Zeitpunkten /,, t_v r₇... ebenfalls zu zünden. Im Interesse eines einfachen Aufbaus der (nicht dargestellten) Zündschaltung wird man jedoch die Zündung des Hilfsventils ;i4 wie auch im Belriebsfall nach F i g. 2 mitlaufen lassen.

Zwischen den Zeitpunkten r, und r_s, r₄ und i,. ..

fließt, da die EMK der Ankerwicklung α größer werden will als die Spannung u_v nach Fig.4a und 4b ein zunehmender Teil des Ankerstromes i_u als Erregerstrom /,· über die Feldwicklung / und als Hauptstrom /, über das Hauptventil nl; ein anderer ebenfalls zunehmender Teil des Ankerstromes i_a fließt aber als Überlaufstrom /₈ über das Überlaufventil /18 zum Fahrleitungsnetz. Der Rücklaufstrom I₁ ist während dieser Zeit Null. Ankerstrom i_u und Erregerstrom i, sind verschieden.

Nach Löschen des Hauptventils «1 zum Zeitpunkt t.,, f_s . . . wird neben dem zeitlich abnehmenden, über das Rücklaufventil π 7 fließenden Erregerstrom /, auch ein abnehmender Überlaufstrom /₈ in das Fahrleitungsnetz eingespeist, vergleiche F i g. 4 a und 4 b.

Ankerstrom i_a und Erregerstrom i, sind demnach auch zwischen den Zeitpunkten t₂ und r₄, t₅ und I₁... verschieden. Ein Teil des' Ankerstroms i, wird dabei über das Überlaufventil η 8 in das Fahrleitungsnetz zurückgespeist. Da die Kondensatorspannung M₄ den Grenzwert M₄* nicht überschreitet, wire der Bremsthyristor nl nicht gezündet, die Bremsenergie wird also vollständig ins Fahrleitungsneti zuriickgeliefert (reine Nutzbremsung). Über das Ein schaltverhältnis (Stromführungszeit von «1 zu Pen odendauer Z₄ bis *,) des Gleichstromstellers u läßt siel der Erregerstrom i, und damit der Ankerstrom /„ ein stellen (fremderregte Bremse); aus dem Produkt voi beiden Strömen ergibt sich das gewünschte Brems moment der Maschine m.

In F i g. 5 ist angenommen, daß die Fahrleitunj im oberen Geschwindigkeitsbereich für den Brems strom nicht voll aufniJimefähig ist. Entsprechend den Betriebsfall in F i g. 3 wird auch hier zum gemisch

ten Nutz- und Widerstandsbremsbetrieb übergegangen. Zu den Zeitpunkten /,, t_v I₁ ... werden jeweils das llauptventil /i 1 und das Hilfsventil η4 gleichzeitig gezündet. Das Löschvcnlil n3 wird jeweils zwecks Löschung des Hauplventils η 1 zu den Zeitpunkten f.,, /. . . . gezündet. Die Zündung des Bremsventils /i2 wird von der Spannungsüberwachungsschaluing s zu den Zeitpunkten f_;i, /,. . . . vorgenommen, nämlich dann, wenn die Spannung u_t gemäß Fig. 5c die Grenzspannung i/₄* erreicht hat.

Der zeitliche Verlauf des Erregerstroms /,-, der in F i g. 5 a dargestellt ist, entspricht weilgehend der Darstellung in Fig. 4a, und der zeitliche Verlauf des Überlaufstromes /_K, der in Fig. 5b dargestellt ist, entspricht weitgehend der Darstellung in F · g. 4 b, so daß auf eine wiederholte Erläuterung verzichtet werden kann.

Es liegt also wieder fremderregter Bremsbetrieb vor, wobei zwischen den Zeitpunkten r, und /.,, r₄ und f_u. . . eine Rückspeisung ins Fahrleitungsnetz erfolgt. Von den Zeitpunkten /.,, /,. ... ab fließt nach Zündung des Bremsventils nl ein Zweigstrom /.,

über den Bremswiderstand r. Der abnehmende zeitliche Verlauf dieses Zweigslioms i., ist in Fig. 5d dargestellt. Er setzt sich aus der Addition von Rücklaufstrom /, und Übeilaufstram /_H zusammen. Während der Zeitdauer t von /., bis t_v /_u bis t... . wird also wegen der Niehlaufnahmefähigkeit des Fahrleitungsnelzes eine Widerstandsbremsung vorgenommen. F i g. 5 enthält somit Zeitdiagrammc für den gemischten Nutz- und Widerslandsbremsbetrieb bei

ίο Fremderregung der Gleichstrom-Reihenschlußmaschine »i.

In der Praxis werden die in den Fig. 2 und 4 gezeichneten Extrcmfällc eines permanent aufnahmefähigen Fahrleitungsnetzes selten vorkommen. Das Fahrlcitungsnetz wird meist nur für einen Teil des von der Gleichstrom-Reihenschlußmaschine in gelieferten Bremsstromes aufnahmefähig sein. Der zeitliche Verlauf der elektrischen Größen entspricht dann im wesentlichen den Diagrammen der F i g. 3 und 5. Die Grenzspannung U^* wird im allgemeinen später erreicht als eingezeichnet, deshalb wird das steuerbare Bremsventil /i2 auch später gezündet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Ij. und Rücklaufventil durch ein ungesteuertes ÜberPatentansprüche: laufventil überbrückt ist, das in Stromiußrichtung der generatorisch arbeitenden Gleichstrom-Reihcn-

1. Schaltungsanordnung für gemischten Nutz- schlußmaschine gepolt ist, insbesondere für die und Widerstandsbremsbetrieb einer generatorisch 5 Gleichstrom-Reihenschlußmaschine eines im Fahrarbeitenden Gleichstrom-Reihenschlußmaschine, betrieb aus einem Gleichstrom-Fahrleitungsnctz gcder sowohl ein Gleichstromsteller mit einem speisten Triebfahrzeugs.

steuerbaren Hauptventil und einem parallel dazu Es ist bekannt, zur Geschwindigkeitssteuerung von liegenden Löschkreis mit Löschkondensator, Nahverkehrsfahrzeugen, wie z. B. Untergrundbahnen steuerbarem Löschventil und Umladckreis als io und Straßenbahnen, die aus einem Gleichstrom-Fahrauch die Reihenschaltung eines ungesteuerten leitungsnetz gespeist werden, Gleichstromsteller ein-Rücklaufventils mit einem Bremszweig parallel zusetzen (Elektrische Bahnen, 40. Jg., 1969, Heft 7, geschaltet ist, wobei der Bremszweig aus der Se- S. 148 bis 155). Bei solchen Nahverkehrsfahrzeugen rienschaltung eines Bremswiderstandes mit einem wird man künftig zur Nutzbremsung übergehen, um steuerbaren Bremsventil bestellt und an eine zu- 15 die kinetische Energie des Fahrzeugs nach Umwandmindest zeitweise stromaufnahmefähige Gleich- lung in elektrische Energie in das Gleichstrom-Fahrstromquelle angeschlossen ist und wobei die Rei- leitungsnetz zurückzuspeisen (ETZ-A, Bd. 90, 1969, henschaliung aus Feldwicklung der Gleichstrom- Heft 26, S. 700 bis 703). Da das Fahrleitungsnetz für Reihenschlußmaschine und Rücklaufventil durch den Bremsstrom nicht immer genügend aufnahmeein ungesteuertes Überlaufventil überbrückt ist, 10 fähig ist. muß auf dem Fahrzeug außer der Nutzdas in Stromfiußrichtung der generatorisch arbei- bremsungsanordnung eine weitere Bremsanordnung tenden Gleichstrom-Reihenschlußmaschine gepolt vorhanden sein. Das ist zweckmäßigerweise eine ist, insbesondere für die Gleichstrom-Reihen- Schaltungsanordnung für elektrischen Widerstandsschlußmaschine eines im Fährbetrieb aus einem bremsbetrieb.

Gleichstrom-Fahrleitungsnetz gespeisten Trieb- 25 Es ist nun weiter bekannt, den Betrieb von Nutzfahrzeugs, dadurch geke nnzeichnet, daß bremsanordnung und Widerstandsbremsanordnung das steuerbare Bremsventil (/i2) über ein gleich- innerhalb einer Taktperiode des Gleichstromstcllers zeitig mit dem steuerbaren Hauptventil (/il) des nach Maßgabe der Aufnahmefähigkeit des Glcich-Gleichstromstellcrs (u) zündbares steuerbares strom-Fahrleitungsnetzes zu kombinieren. Dabei ist Hilfsventil (;i4) paiallel zum Löschventil (n3) 30 gemäß der letztgenannten Literaturstelle eine Spangeschaltet ist. nungsregelschaltung vorzusehen, die zunächst auf

2. Schaltunesnnordnunf! nach Ansnruch 1, da- Nutzbremsung schaltet, solange eine Rückspeisung durch gekennzeichnet, daß das Hilfsventil (n4) möglich ist. Bei Anstieg der Netzspannung auf einen mit einer begrenzungsdrossel in Reihe geschaltet vorgegebenen Spannungsgrenzwert schaltet sich ist. 35 selbsttätig die Widerstandsbremse ein und übernimmt,

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, da- abhängig von der Aufnahmefähigkeit des Fahrleidurch gekennzeichnet, daß als Induktivität der tungsnetzes, teilweise oder vollständig das Abbremsen Begrenzungsdrossel mindestens ein Teil der In- des Fahrzeugs. Bei einer solchen gemischten Nutzduklivität der Umladedrossel (£2) des Umlade- und Widerstandsbremse wird hlso erreicht, daß der kreises des Gleichstromstellers («) verwendet ist. 40 mögliche Höchstwert der anfallenden Energie in das

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, da- Gleichstrom-Fahrleitungsnetz zurückgeführt werden durch gekennzeichnet, daß die Umladedrossel kann.

(£2) des Gleichstromstellers («) in zwei Umlade- Aus Bild 1 c) der letztgenannten Literaturstelle und

teildrosseln (£21, £22) unterteilt ist und daß das aus der deutschen Offcnlegungsschnft 20 57 440 ist

Hilfsventil (/14) einerseits zwischen die Verbin- 45 eine Schaltungsanordnung für gemischten Nutz- und

dung (7) beider Umladeteiidrosseln (£21, £22) Widerstandsbremsbetrieb einer generatorisch arbei-

und andererseits zwischen die Verbindung (6) tenden Gleichstrom-Reihenschlußmaschine bekannt,

von Bremswiderstand (r) und Bremsventil (n2) bei der ein Gleichstromsteller und ein Bremszweig,

geschaltet ist. bestehend aus der Reihenschaltung von Bremswider-

50 stand und steuerbarem Bremsventil, der Gleichstrom-

Reihenschlußmaschine parallel geschaltet sind. Die

Gleichstrom-Reihenschlußmaschine ist weiter über ein Rücklaufventil mit dem Glcichstrom-Fahrlei-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungs- tungsnetz verbunden. Bei dieser Schaltungsanordnung anordnung für gemischien Nutz- und Widerstands- 55 kann aus prinzipiellen Gründen das bei höheren bremsbetrieb einer generatorisch arbeitenden Gleich- Fahrgeschwindigkeiten erforderliche Rückspeisen des strom-Reihenschlußmaschine, der sowohl ein Gleich- Ankerstroms (weil die Maschinen-EMK höher als die stromsteller mit einem steuerbaren Hauptventil und Fahrleitungsspannung ist) üher ein uneesteuertes einem parallel dazu liegenden Löschkreis, mit Lösch- Überlaufventil nicht ausgeführt werden. Ein fremdkondensator, steuerbarem Löschventil und Umlade- ⁶° erregter Bremsvorgang mittels eines Überlaufventils kreis als auch die Reihenschaltung eines ungcsteuer- ist also nicht möglich. Es muß stets selbsterregt gcten Rücklaufventils mit einem Bremszweig parallel bremst werden, d. h., Ankerstrom und Erregerstrom geschaltet ist, wobei der Bremszweig aus der Serien- sind stets identisch. Weiterhin muß aus Stabilitätsschaltung eines Bremswiderstandes mit einem Steuer- gründen in Reihe mit der Gleichstrom-Reihenschlußbaren Bremsventil besteht und an eine zumindest 65 maschine ein Widerstand angeordnet sein. In diesem zeitweise stromaufnahmefähige Gleichstromquelle an- und damit im Fahrzeug entsteht bei Aufnahme des geschlossen ist und wobei die Reihenschaltung aus Bremsstromes durch das Gleichstrom-Fahrlcitungs-Feldwicklung der Gleichstrom-Reihenschlußmaschine netz Verlustwärme, was die Energierücklieferung