DE2319898C3 - Fahr-Brems-Umschaltanordnung für einen impulsgesteuerten Gleichstrommotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fahr-Brems-Umschaltanordnung für einen impulsgesteuerten Gleichstrommotor, insbesondere zum Antrieb eines Fahrzeugs: im Fahrbetrieb ist der Gleichstrommotor auc einer Gleichstromquelle über einen in einer der Netzzuleitungen angeordneten Gleichstromsteller und eine nachgeschaltete erste Diode gespeist, und es ist zur Ankerwicklung des Motors die mit einer zweiten Diode in Reihe geschaltete Feldwicklung parallelgeschaltet, wobei die zweite Diode die Ankerspannungsimpulse sperrt und eine dritte Diode als Freilaufdiode parallel zur Feldwicklung geschähet ist; im Bremsfaeirieb ist die Gleichstromquelle abgetrennt, und es liegt parallel zur Ankerwicklung ein Bremswiderstand einerseits und die Reihenschaltung aus Gleichstromsteller und Erregerwicklung mit parallelgeschalteter Freilaufdiode andererseits. Eine solche Schaltung ist z. B. aus den Brown Boveri Mitteilungen 1970, Seite 262, Fig. Π bzw. der DT-OS 15 63 981, Fig. 1 bekannt.

Zur IJmschdliung auf Bicmsbetrieb, wie dieser in der Bremschaltupg aaO in Bild 18e, Seite 2b7 dargestellt ist. ist der Einsatz und die Betätigung einer größeren Anzahl von Starkstromschaltern erforderlich, da sowohl der Gleichstromsteller als auch der Motoranker umgruppiert werden müssen. In der Fig. 1 der Zeichnung ist die bekannte Schaltung mit eingezeichne ten Schaltelementen dargestellt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die bekannte Schaltung zu vereinfachen, ohne deren Funktionsfähigkeit /u verschlechtern.

Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht bei der

eingangs erwähnten Fahr-Brems-Umschaltanordnung

erfindungsgemäß in der gemeinsamen Anwendung der folgenden Schaltungsmerkmale: Ein erster Schalter für

Fahren liegt zwischen dem ersten stellerseitigen Ende des Verbindui.gspunktes der Erregerwicklung mit der Freilaufdiode und der zweiten Diode, und ein zweiter Schalter für Fahren liegt zwischen dem zweiten Ende der Erregerwicklung und dem zugehörigen zweiten Ende der Ankerwicklung: der mit einer Anzapfung versehene Bremswiderstand ist einerseits zwischen erstem Schalter für Fahren und zweiter Diode und andererseits an das zweite Ende der Ankerwicklung angeschlossen; Die Bremswiderstandsanzapfung liegt am zweiten Ende der Erregerwicklung; der über einen dritten Schalter für Fahren mit dem speisenden Netz verbindbare Gleichstromsteller ist an seinem netzseitigen Ende mit dem ersten Ende der Erregerwicklung über eine tue Netzspannung absperrende Diode verbunden.

Die erwähnten Schalter sind im Einsatz als Fahrschaltung geschlossen und bei Bremsbetrieb geöffnet. Der erwähnte Parallelwiderstand zur Feldwicklung dient im Fahrbetrieb dazu, die Oberwelligkeit des Feldssromes zu reduzieren und eine Überladung des Kommdtierungskondensators in der Zwangskommutierungseinrichtung nach dem Löschen der Hauptthyristoren des Gleichstromstellers zu verringern. Der gleiche Widerstand dient im Betrieb als Bremsschaltung als Bremswiderstand. Durch die Schaltung nach der Erfindung läßt sich ein besonderer Parallelwiderstand, der, wie gesagt, zur Reduktion der O'oerwelligkeit des Feldstromes erforderlich ist und relativ große Abmessungen aufweis*, einsparen. Die Einschaltdauer des Bremswidersiandes wird durch die Doppe'ausnutzung desselben zwar vergrößert, jedoch ergibt sich durch die Einsparung des besonderen bei der Fahrschaltung erforderlichen Feldparallelwiderstandes eine merkliche Verminderung an Gewicht und Volumen und damit an Kosten.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß zwischen dem zweiten Ende der Ankerwicklung und der Verbindung zwischen Gleichstromsteller und erster Diode eine Vorerregerstromquelle über einen Schalter für Bremsen, eine ffinftp ΠΐηΗ? <jnd eine Drosselspule anschaltbar ist.

Nachfolgend ist in Gegenüberstellung zum Stand der Technik ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Es zeigen

Fig.i eine Schaltung nach den genannten Brown Böver Mitteilungen 1970 mit eingezeichneten Schaltelementen und einem zusätzlichen Feldparallelwiderstand, Fig.2 die Schaltung nach der Erfindung in der Schaltung »Fahrbetrieb« und

Fig.3 die Schaltung nach der Erfindung in der Schaltung »Bremsbetrieb«.
In den Zeichnungen sind in der bekannten Schaltung

nach f-ig. 1 die einzelnen Bauelemente wie folgt bezeichnet: Der Motor mit 1, sein Anker mit 1.1 mit Anschlüssen A und B, seine Feldwicklung mit 1.2 und Anschlüssen £ und F. Der obere Leitungs/ug ist mit Ll und der untere mit L2 bezeichnet. Eine erste im Leitungszug /wischen einem Gleichstromsteller 5 und dem Motoranker 1.1 in Gegenrichtung sperrende Diode ist mil 2.1, eine zweite im Feldkreis in Richtung zum Feld sperrende Diode mit 2.2 und eine dritte Diode, die /ur Feldwicklung parallel liegt und in Richtung vom Leitungs/ug L2 zum Leitungszug Ll sperrt, ist mit 2.3 bezeichnet. Weiter ist init 3.1 der mit einer Anzapfung 3.11 versehene Bremswiderstand und mn 3.2 ein der Moiorfeldwicklung parallel geschalteter Widerstand, der zur Reduktion der Oberwelligkeil des Feldstromes und /ur Verhinderung einer Überladung eines nicht eingezeichneten Kommutierungsk·. ^>;-nsalors im Gleichstromsteller 5 dien!, be eich . ;. Die bei der bekannten Schallung erforderlichen Schalter für die Schaltung »Fahren« sind4.1 für einen Schalter /wischen der Diode 2.2 und der Feld··- cKiung 1.2, mit 4.2 für eine Überbrückung des eir ,■ Teiles des Bremswiderstandes 3.1. mit 4.3 für die Anschauung des Stromkreises an eine Fahrleitung 6 und mit 4.6 für die Parallelschaltung des Widerstandes 3.2 zur Feldwicklung 1.2 bezeichnet. Für die Bremsschaltung sind mit 4.5 ein Schalter zur Verbindung des Anschlusses i-der Motorfeldwicklung 1.2 über eine Leitung L3 mit der Eingangsseite des Gleichstromstellers 5 und mit 4.4 ein Schalter im Stromkreis zwischen Leitung Ll und dem einen Anschluß des Bremswiderstandes 3.1 bezeichnet.

In den Zeichnungen ist weiter mit 7 eine Vorerregungsbatterie zum schnellen Einsatz de; ßremswirkung, ein Vorerregungsschalter 4.7, eine Diode 2.5 sowie eine Drossel S in einem weiteren Strompfad vorgesehen, der einerseits an der KlemmeSdes Ankers 1.1 des Motors 1 und andererseits zwischen dem Ausgang des Gleichstromstellers 5 und dem Eingang der Diode 2.1 angeschlossen ist. Schließlich ist noch ein Kondensator C vorgesehen, der einerseits zwischen dem Schalter 4.3 und ei-er Glättungsdrossel L und andererseits an der Leitung L2 angeschlossen ist. Der Gleichstromsteller is' in bekannter Weise aus einem impulsgesteuerten Thyristor mit parallel zu diesem angeordneter Zwangslöscheinrichtung aufgebaut, wobei der Thyristor mit einer veränderbaren Puiszahi oder impulsbreite getaktet wird und damit einen im Effektivwert veränderbaren Sirom zum Motoranker zum Fließen bringt. Bei dieser bekannten Schaltung sind also fünf Schalter 4.1 bis 4.5, die den Motor bzw. Bremsstrom führen müssen, erforderlich, sowie ein Schalter 4.6, der den etwas kleineren, den Paraüelwiderstand zu der Feldwicklung durchfließenden Strom führt und ein Schalter 4.7 für die Vorerregung beim Übergang auf die Bremsschaltung.

Die in F i g. 2 dargestellte Schaltung nach der »Fah!"·'"-- die Schalter 4.1, 4.2, 4.} und 4.b geschlo·«·.«.·:· Es ergib' ski. für Fahrbetrieb ein Stromtluß mn de ι Fahrleilung 6 über den geschlossenen Schalte' 4. J. den Gleichstromsteller 5, die Diode 2.1, den Motoranker 1.1 über die Leitung L2 zur Schiene. Die \ -'cldw ick lung 1.2 in wahrend der Öffnungszeiten des Gleichstromsteller 5 von dem aus der Fahrleitung fließenden Strom nich: durchflossen. Während der .Sperrzeit des Gleichstrom stellers fließt der Ankerstrom infolge der Induktivität

ίο des Molorankers 1.1 weiter und zwar über den geschlossenen Schaller 4.2, die Feldwicklung \.i mit Klemmen if, F, den geschlossenen Schalte.· 4.1, die Diode 2.2 zurück zum Moloranker 1.1 Wahrend der Öffnungszeit des Gleiehsiromstellers 5. in der ;·Κο kein Strom vom Motoranker 1.1 durch die Feldwicklung 1.2 fließen kann, fließt, getrieben durch die Induktivität der Feldwicklung 1.2 ein Feldsirom weiter über die Freilaufdiode 2.3 und den geschlossenen Schalter 4.2 zurück /ur Feldwicklung 1.2. Bei relativ kurzen Stromimpulsen im Ankerkreis vom Gleichstromsteller 5 her ist die Feldwicklung 1.2 voll cn.gt. während bei langen Pulsen des Gleichstromstellers 5, die Feldwicklung 1.2 von einem im t'ffektivwert kleineren Strom durchflossen ist, womit si..,; bei größer werdender Spannung am Motoranker 1.1 eine Verkleinerung des Stromes in der Feldwicklung 1.2. also eine Fehlschwächwirkung, ergibt.

Bei der Schaltung »Bremsen« sind bei der bekannten Schaltung die Schalter 4.4, 4.5 und 4.7 geschlosst η. Die übrigen Schalter sind geöffnet. Bei dieser Schaltung erfolgt eine Vorerregung der Feldwicklung 1.2 aus der Batterie 7 über den unteren Tel! des Bremswiderstandes

3.1, die Fehlwicklung 1.2, den Gleichstromsteller 5. die Diode 2.5, die Drossel 8 und den Schalter 4.7. Damit wird im Anker J.J eine Spannung induziert und es fließt ein Strom vom Anker 1.1 über den unteren Teil des Widerstandes 3.1, die Klemme 3.11, die Feldwicklung

1.2, den Schalter 4.5, den Gleichstromsteller 5 und die Diode 2.1 zurück zum Anker 1.1. Diese.· Strom wird durch den Gleichstromsteller 5 ρ odisch unterbrochen. Während der Unterbrechungs/eit I ließt der Strom vom Anker 1.1 über den Bremswiderstand 3.1 und den Schalter 4.4 zurück zum Anker 1.1. Gleichzeitig fließt, getrieben durch die Induktivität der Feldwicklung 1.2 ein Feldstrom weiter über die Freiljufdiode 2.3 und den unteren Teil des Bremswiderstandes 3.!.

Bei der Schaltung nach der Erfindung F i g. 2 entfallen die Schalter 4.4 bis 4.6. Die Schalter 4.1 bis 4.3 sind bei Fahrbetrieb geschlossen, und es ergibt sich bei der Fahrschaltung die gleiche Wirkung wie bei der bekannten Schaltung. Der Ankerstrom fließt hier von der Fahrleitung 6 über den Schalter 4.3, den Gleichstromsteller 5, die Diode 2.1 durch der Motoranker 1.1 über die Leitung L2 zurück zur Schiene.

Während der Sperrzeit des Gleichstromsteller 5 fließt

Schaltung durch den Wegfall der Schalter 4.4 bis 4.6 sowie des Feldparallelwiederstandes 3.2. Zusätzlich ist eine Diode 2.4 vorgesehen, die zwischen dem Eingang des Gleichstromstellers 5 und an der dem Schalter 4.1 zugewandten Seite der Erregerwicklung 1.2 (Anschlußklemme F) mit Sperrichtung zu dieser hin angeschlossen ist. Bei der neuen Schaltung sind somit nur ein Schalter für Gesamtstrom zwei Schalter für den Feldstrom und ein solcher für die Vorerregung erforderlich, so daß sich eine Einsparung von drei Schaltern mit großer Schalthäufigkeit ergibt.

Bei der bekannter, Schaltung sind bei der Schaltung

UCI V"lIIft.CI 3»I Will WCIlCI UL73I UI'- L-I-IlUI.£ UA, u»_ii Schalter 4.2 und einerseits über die Feldwicklung 1.2, den Schalter 4.1 und andererseits über den Widerstand 3.1, die Diode 2.2 zurück zur Klemme A des Mütorankers !.!. !n den Zeitabschnitten, in denen der Gleichstromsteller S den SimmKihi 'i'i^ihi 1 wiederum der Stroi uidci I t·¹·'■·. ickl·: . .2 a· ,;i I

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Teil des Bremswiderstandes 3.1, durch die Feldwicklung i.2, die Diode 2.4, den Gleichstromsteller 5, die Diode 2.5, die Drossel 8 und den Schalter 4.7 zurück zur Batterie. Die dadurch in der Ankerwicklung 1.1 induzierte Spannung treibt einen Strom über die Leitung L2, den unteren Teil des Bremswiderstandes 3.1, die Feldwicklung 1.2. die Diode 2.4, den Gleichstromsteller 5 und die Diode 2.1 zurück zum Motoranker 1.1. Gleichzeitig fließt ein weiterer Strom vom Motoranker 1.1 über den Bremswiderstand 3.1 und die Diode 2.2 zurück zum Motoranker 1.1. Die Größe des Erregerstromes und damit auch des Bremsstromes wird also durch das Taktverhältnis des fileichstromstellers bestimmt. Während der Spcrr/.eit des Gleichstromsteller« 5 fließt der Feldstrom über die Freilaufdiode 2.3 und den unteren Teil des Bremswiderstandes 3.1 weiter und der Ankerstrom über den Bremswiderstand 3.1 sowie die Diode 2.2.

Durch die Schallung nach der Erfindung ist also neben der Einsparung von insbesondere im Nahverkehr sehr häufig zu schaltenden Schaltern durch Benutzung des Bremswiderstandes als Parallclwidcrsland zur Feldwicklung der Wegfall eines im Raumbedarf und Gewicht relativ großen Widerstandes möglich.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Fahr-Brems-Umschaltanordnung für einen impulsgesteuerten Gleichstrommotor, insbesondere zum Antrieb eines Fahrzeugs; im Fahrbetrieb ist der Gleichstrommotor aus einer Gleichstromquelle über einen in einer der Netzzuleitungen angeordneten Gleichstromsteller und eine nachgeschaltete erste Diode gespeist, und es ist zur Ankerwicklung des Motors die mit einer zweiten Diode in Reihe geschaltete Feldwicklung parallelgeschaltet, wobei die zweite Diode die Ankerspannungsimpulse sperrt und eine dritte Diode als Freilaufdiode parallel zur Feldwicklung geschaltet ist; im Bremsbetrieb ist die Gleichstromquelle abgetrennt, und es liegt parallel zur Ankerwicklung ein Bremswiderstand einerseits und die Reihenschaltung aus Gleichstromsteller und Erregerwicklung mit parallelgeschalteter Freilaufdiode andererseits; gekennzeichnet durch die gemeinsame Anwendung der folgenden Schaltungsmerkmale: Ein erster Schalter für Fahren (4.1) liegt zwischen dem ersten stellerseitigen Ende des Verbind·...gspunktes der Erregerwicklung '.2) mit der Freilaufdiode (23) und der zweiten Diode (2.2), und ein zweiter Schalter für Fahren (4.2) liegt zwischen dem zweiten Ende der Erregerwicklung und dem zugehörigen zweiten Ende der Ankerwicklung (i.l); der mit einer Anzapfung (3.11) versehene Bremswiderstand (3.1) ist einerseits zwischen erstem Schalter für Fahren (4.1) und zweiter Diode (2.2) und andererseits an das zweite Ende der Ankerwicklung angeschlossen; die Bremswiderstandsanzapfung (3.11) Iitgt am zweiten Ende der Erregerwicklung; der über einen dritten Schalter für Fahren (4.3) mit dem speisenden Netz verbindbare Gleichstromsteller (5) ist an seinem netzseügen Ende mit dem ersten Ende der Erregerwicklung über eine die Netzspannung absperrende Diode (2.4) verbunden.

2. Fahr-Brems-Umschaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zweiten Ende der Ankerwicklung (1.1) und de·- Verbindung zwischen Gleichstromsteller (5) und erster Diode (2.1) eine Vorerregerstromquelle (7) über einen Schalter für Bremsen (4.7), eine fünfte Diode (2.5) und eine Drosselspule (8) anschaltbar ist.